CN104952670A - 一种电磁开关及起动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电磁开关，用于控制一起动电机导通或停止，包括：一点火开关、一继电器、一开关触点以及一开关线圈，该开关线圈包括一吸合线圈和一维持线圈，该继电器的线圈的第一端与该点火开关连接，该继电器的线圈的第二端接地，该维持线圈的第一端与该继电器的线圈的第一端连接。

Description

一种电磁开关及起动机

技术领域

本发明涉及汽车发动机和其它发动机的起动机技术领域，尤其涉及一种电磁开关及使用该电磁开关的起动机。

背景技术

起动机由电磁开关、直流电机和传动机构三大部分组成。对于大功率起动机来说，由于起动电机加速快并且输出转矩大，电机转子及其它部件质量大，啮合时容易导致驱动齿轮与发动机飞轮磨损或铣齿，这就要求驱动齿轮先低速啮合(即小功率完成啮合)，啮合后起动电机再全功率驱动飞轮。

如图1中所示，图1是现有技术中的一种起动机的电磁开关电路示意图。该起动机的电磁开关的电路结构主要由点火开关2、继电器3、开关触点8、开关线圈4等构成。继电器3只有两个触点。点火开关2控制继电器3，继电器3控制电磁开关的开关线圈4(因为软啮合电流一般在180～240A之间，点火开关不能控制该电流，所以必须加一个继电器来控制该电流)。电磁开关中的开关线圈4，都由一个吸合线圈5与一个保持线圈6组成，两个线圈的匝数相等。吸合线圈5的一端通过继电器3与直流电机的电源端也就是电磁开关的输入接线柱S连接，其尾端与电磁开关的主触点输出接线柱M连接与电枢接地形成串联电路，称为吸合线圈。保持线圈6的一端与接线柱S连接，另一端接地。在吸合线圈5被短路后，保持线圈6提供磁场力，保持铁芯被吸住，称为保持线圈6。

起动机的钥匙1与钥匙开关2闭合时，继电器3闭合，吸合线圈5与保持线圈6共同作用使活动铁心9移动，带动拨叉连接驱动齿轮与发动机飞轮齿圈啮合，并接通电动机7电路。由于吸合线圈5的电阻小并和电动机7串联，二者通过一个足够能使起动电机慢速旋转的小电流-软啮合电流，即驱动齿轮慢速旋转的电流。开关触点8的触片8a与触点8b闭合时，驱动齿轮已完成和飞轮的啮合，吸合线圈5被短路，保持线圈6磁场力使活动铁心9保持在电路接通状态，大电流直接从开关触点8流向起动电机7，起动电机开始全功率驱动飞轮。发电机7被成功起动后，点火开关2断电，继电器触点3断开。当继电器3断开时，开关触点8并没有断开，电流从开关触点8流向吸合线圈5，再流向保持线圈6,再到地形成新的回路，由于吸合线圈5和保持线圈6绕线方向一致，圈数和电流也一样，但电流方向相反,所以二者产生的电磁力抵消，开关触点8开始断开。开关触点8断开后，起动电机7断电，驱动齿轮与飞轮脱离。

该技术方案存在的缺陷在于，由于点火开关2断开时，吸合线圈5和保持线圈6形成新的回路，需要二者产生的磁动势相互抵消以使电磁开关断开。因此需要吸合线圈5和保持线圈6的线圈匝数一致，否则容易产生“自锁”。然而，吸合线圈5的电阻必须足够小，从而流经的啮合电流才能驱动起动电机缓慢旋转，吸合线圈5为了达到在多圈数下的低电阻,其直径必然很大,导致用铜量显著增加,同时电磁开关体积也显著增大。由于吸合线圈5的圈数很多而电流又很大,电磁开关工作的安匝数即电磁力非常大,远远超过实际所需要的电磁力,电磁开关会闭合很快,驱动齿轮对飞轮的撞击加大,飞轮和驱动齿轮的磨损加剧，同时电磁开关自身闭合的撞击也加大,导致电磁开关的触点产生振动,从而使触点电蚀加剧或焊死风险增加。

现有技术中的另一解决方案是电磁开关采用四触点设计，即吸合线圈回路加了一个啮合触点8c来控制软啮合电流，吸合线圈圈数很小，闭合线圈圈数很多；当电磁开关非工作状态时，开关触片与啮合触点8c闭合的，开关触片轴必须运动一定距离后才能接触并推动开关触片移动,并在这段时间内,驱动齿轮必须完成啮合。如图2所示，当开关触片8b接触主触点8a，大电流直接从主触点8a流向起动电机7，起动电机开始全功率驱动飞轮。发动机被成功起动后，点火开关2断电，继电器触点3断开；当继电器触点3断开时，主触点8a没有断开，即开关触片8b与8a闭合，所以啮合触点8c也是断开的，所以吸合线圈5和保持线圈6都没电流，主触点8a开始断开，从而起动电机7断电，驱动齿轮与飞轮脱离。该设计也为一种优化设计，可以达到降低开关用铜量和减小开关体积的作用，提高啮合的可靠性，但4触点设计结构非常复杂，吸合线圈的电强度偏低而导致有过热烧坏的风险。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种电磁开关及使用该电磁开关的起动机，能降低电磁开关体积,并提高啮合的可靠性，并降低开关触点的振动。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种电磁开关，用于控制一起动电机导通或停止，包括：一点火开关、一继电器、一开关触点以及一开关线圈，该开关线圈包括一吸合线圈和一维持线圈，该继电器的线圈的第一端与该点火开关连接，该继电器的线圈的第二端接地，该维持线圈的第一端与该继电器的线圈的第一端连接。

更进一步地，该吸合线圈的第一端与该继电器的触点连接，该吸合线圈的第二端与该起动电机连接。

更进一步地，该继电器断开时维持线圈的第一端与该吸合线圈的第一端不相连。

更进一步地，该吸合线圈与维持线圈的匝数不一致。

更进一步地，该吸合线圈与维持线圈的材质不一致。

更进一步地，该吸合线圈由金属铝或含铜金属制成，该维持线圈由金属铜制成。

本发明公开一种电磁开关，用于控制一起动电机导通或停止，包括：一点火开关、一继电器以及一吸合线圈及一维持线圈，该点火开关控制该继电器和该维持线圈的通断，该继电器控制该吸合线圈的通断。

本发明公开一种起动机，包括电磁开关、起动电机和传动机构，使用如上文任一项所述的电磁开关用于控制该起动电机导通或停止，该传动机构，用于将该扭矩传递给一发动机。

与现有技术相比较，本发明所提供的电磁开关，通过独立控制吸合线圈和维持线圈的通断，使二者在设计时没有匝数必须一致的设计限制，因此能有效降低吸合线圈的无效匝数，从而能够显著地降低开关用铜量从而显著地降低电磁开关体积,并提高啮合的可靠性，并降低开关触点的振动。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中所使用的起动机的电磁开关之一的结构示意图；

图2是现有技术中所使用的起动机的电磁开关之二的结构示意图；

图3是本发明所涉及的起动机的电磁开关的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明的目的在于提供一种对吸合线圈和保持线圈可以独立通断控制的电磁开关。

为了实现上述发明目的，本发明提供的电磁开关，用于控制一起动电机导通或停止，包括：一点火开关、一继电器、一开关触点以及一开关线圈，该开关线圈包括一吸合线圈和一维持线圈，该继电器的线圈的第一端与该点火开关连接，该继电器的线圈的第二端接地，该维持线圈的第一端与该继电器的线圈的第一端连接。

如图3所示，图3是本发明所提供的涉及的起动机的电磁开关的结构示意图。与现有技术不一样的是，本发明所提供的维持线圈60直接与点火开关20相连，而不是与吸合线圈50并联。点火开关20导通以后，电流从电池10中流出，使维持线圈60接通。通常维持线圈60用于在吸合线圈50被短路后提供磁场力保持开关触点80闭合，因此维持线圈60所产生的磁场力远远小于吸合线圈50所产生的磁场力。当维持线圈60接通时，由于维持线圈60所产生的磁场力较小，触片轴90不推动开关触片80b向开关触点80a移动。点火开关20导通以后，继电器30的线圈接通，线圈产生的磁场力使继电器触片30b与继电器触点30a接通，因此吸合线圈50有大电流(180安培以上)流过，吸合线圈50所产生的磁场力使触片轴90推动开关触片80b向开关触点80a移动，电机70开始缓慢旋转。当开关触片80b与开关触点80a闭合时，驱动齿轮已完成与飞轮的啮合，开关触点的B端与M端导通，电机70开始全功率驱动发动机。由于现有技术不但是大电流流经吸合线圈50，而且吸合线圈50为了与维持线圈60匝数一致所以导致匝数过多，匝数多而电流又很大，电机的产生的电磁力远远超过实际需要。因此吸合线圈50和维持线圈60产生的电磁力(安匝数)远远大于电磁开关完成实际功能所需要的电磁力，导致开关闭合速度太快，存在电机70的缓慢旋转过程中还未完成驱动齿轮与飞轮啮合就开始全速旋转的风险，因此现有技术中的电磁开关会闭合很快,驱动齿轮对飞轮的撞击加大,导致飞轮和驱动齿轮的磨损加剧或铣齿。另一方面，因为开关闭合速度快，开关自身受到的冲击也加大，因冲击产生的震动会使开关触点8a与触片8b的接触变差，从而引起触点的电蚀或焊死。本发明将吸合线圈和保持线圈独立导通，使吸合线圈50可以采用圈数很小和电阻率较大的导电材料，从而有效避免了电磁力过大，因此能降低啮合时驱动齿轮对飞轮的冲击,即减小了磨损,提高了啮合系统的寿命，也降低了开关自身内部的冲击因而能够提高开关触点闭合时的稳定性。

B端和M端导通后，吸合线圈50被短路，保持线圈60继续工作使电磁开关维持闭合，起动电机开始全功率驱动发动机。发动机被成功起动后，点火开关20断电，由于维持线圈60与点火开关20连接，因此点火开关20断电时，维持线圈60断开，没有电流从中流过，因此维持线圈60在点火开关20断开后不能再继续产生保持开关触片80b与开关触点80a闭合的维持力，同时继电器30的线圈断电，继电器的触点断开，所以吸合线圈50中也没有电流流经，因此主触点80断开。由于本发明吸合线圈和保持线圈的独立开断的控制方式,即点火开关20控制维持线圈60,继电器控制吸合线圈50，因此即使开关触点80没有断开，电流也不会从开关触点流向吸合线圈，再流向保持线圈，因此无需使吸合线圈和保持线圈的匝数相等以产生相互抵消的电磁力。

由于没有匝数相等的设计限制，可以将现有技术中匝数过多的吸合线圈减少匝数，二者的线圈圈数的不同可以根据需要任意选择(而没有像常规设计那样存在电磁开关自锁问题),从而能够显著降低电磁开关的用铜量和开关体积。并且，吸合线圈50的材料也可以不局限于金属铜，可以选用高电阻率的铝或铜合金或钢或其它合金。

由于吸合线圈的匝数减少，吸合线圈所产生的电磁力减少，解决了电机从缓慢起动到全功率起动时间过短的技术难题，因此能降低啮合时驱动齿轮对飞轮的冲击,即减小了磨损,提高了啮合系统的寿命。与此同时，电磁开关闭合时产生的冲击被显著减小,降低了开关触点在闭合时的振动,从而降低了开关触点电蚀及焊死的风险。

与现有技术相比较，本发明所提供的电磁开关，通过独立控制吸合线圈和维持线圈的通断，使二者在设计时没有匝数必须一致的设计限制，因此能有效降低吸合线圈的无效匝数，从而能够显著地降低开关用铜量从而显著地降低电磁开关体积,并提高啮合的可靠性，并降低开关触点的振动。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁开关，用于控制一起动电机导通或停止，其特征在于，包括：一点火开关、一继电器、一开关触点以及一开关线圈，所述开关线圈包括一吸合线圈和一维持线圈，所述继电器的线圈的第一端与所述点火开关连接，所述继电器的线圈的第二端接地，所述维持线圈的第一端与所述继电器的线圈的第一端连接。

2.如权利要求1所述的电磁开关，其特征在于，所述吸合线圈的第一端与所述继电器的触点连接，所述吸合线圈的第二端与所述起动电机连接。

3.如权利要求1所述的电磁开关，其特征在于，所述维持线圈的第一端与所述吸合线圈的第一端不相连。

4.如权利要求1所述的电磁开关，其特征在于，所述吸合线圈与维持线圈的匝数不一致。

5.如权利要求1所述的电磁开关，其特征在于，所述吸合线圈与维持线圈的材质不一致。

6.如权利要求5所述的电磁开关，其特征在于，所述吸合线圈由金属铝或含铜金属制成，所述维持线圈由金属铜制成。

7.一种电磁开关，用于控制一起动电机导通或停止，其特征在于，包括：一点火开关、一继电器以及一吸合线圈及一维持线圈，所述点火开关控制所述继电器和所述维持线圈的通断，所述继电器控制所述吸合线圈的通断。

8.如权利要求7所述的电磁开关，其特征在于，所述吸合线圈与维持线圈的匝数不一致；所述吸合线圈与维持线圈的材质不一致。

9.如权利要求7所述的电磁开关，其特征在于，所述维持线圈的第一端与所述吸合线圈的第一端不相连。

10.一种起动机，包括如权利要求1至9任一项所述的电磁开关、起动电机和传动机构，其特征在于，电磁开关用于控制所述起动电机导通或停止，所述传动机构，用于将所述扭矩传递给一发动机。