CN109599975B - 一种起动机 - Google Patents
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Abstract
一种起动机，包括定子总成、转子总成、刷架总成、后端盖总成；通过改变换向器节距中心位置、移动电刷或两者配合使用，合理设置换向角，并通过角度计算，保证起动机在负载时换向角实际工作值与磁场畸变理论值相近。进一步地，在后端盖的内壁上，设置两个与刷架总成的刷板缺口配合的凸台；在后端盖端面上，设置有与定子壳体端部定位冲点凸起配合的定位凹槽且配合间隙较小，保证刷架总成与定子总成周向可偏移角度0.5°以内，从而降低换向角实际偏差，以改善换向，降低换向火花等级，保证起动机出厂试验中空载性能、负载性能、制动性能的一致性，增强起动机可靠性和耐久寿命。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件，具体涉及一种起动机。
背景技术
起动机主磁场在空载时，磁力线从N极到S极均匀分布；电机带载后，电枢电流产生电枢磁势，并对主磁场产生影响，称为电枢反应。电枢反应使主磁场发生畸变，物理中性线逆起动机电枢旋转方向，相对几何中心线发生偏转，设偏转角度为β，起动机负载工况时换向角α设计与此角度近似。
起动机设计者对换向角的设计思路不清或重视不足，易出现刷架与后端盖之间、后端盖与定子壳体间没有精确周向定位措施或角度设计值偏高或偏低现象。
由于换向角度设计的措施不到位或设计值不合适，影响换向火花的大小、工作电流的大小,从而影响起动机的可靠性和耐久性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，而提供一种起动机，保证起动机在负载工况时换向角实际工作值与理论值相近，降低换向火花等级，保证起动机出厂试验中空载性能、负载性能、制动性能的一致性，增强起动机可靠性和耐久寿命。
本发明的技术方案是：包括定子总成、转子总成、刷架总成、后端盖总成；所述转子总成前端轴颈置于起动机减速器中部轴承内，后端轴颈上的压装轴承置于后端盖总成中部轴承室内，整个转子总成穿过定子总成内腔；刷架总成刷握内置有电刷，电刷通过弹簧压紧在换向器外圆面上，刷板上有两个螺纹孔，通过螺钉将刷架总成紧固在后端盖总成内部；后端盖总成有两个挂耳及相应通孔，长螺杆穿过通孔与驱动端盖上的两螺纹孔拧紧，将后端盖总成与定子总成端部贴合在一起，并将整个电磁系统部分与起动机驱动端盖、减速器等部件联结在一起；换向器节距中心线与元件中心线之间的偏转角度为θ1，从而改变换向器节距中心位置，以改善换向；换向器节距中心，若跨换向片数为偶数，则中心线在换向片间槽处，若为奇数，则在换向片的几何中心处。若元件跨奇数槽如1-3，则中心线在硅钢片的齿间槽处，若跨偶数槽如1-2，则中心线在硅钢片的齿的几何中心处。通过刷板上的缺口与后端盖总成中的凸台配合，以及定子总成上定位冲点凸起与后端盖总成上定位凹槽配合，使电刷中心线相对磁极中心线之间的偏转角度为θ2；为实现移刷，其偏转角度与下列设置相关：刷架总成中的电刷中心线与两刷架紧固螺纹孔中心连线之间夹角为θ3，后端盖总成中的两刷架紧固过孔中心连线与定位凹槽之间的偏转角度为θ4，定子总成中的定位冲点凸起与相应磁极中心线之间的偏转角度θ5，θ2=θ3+θ4+θ5；换向角α=θ2-θ1=θ3+θ4+θ5-θ1。
所述后端盖总成的内壁上设置两个与刷架总成的刷板缺口配合的凸台，后端盖总成端部内壁上设置有与定子壳体端部定位冲点凸起配合的定位凹槽，刷板缺口与凸台之间、定位冲点凸起与定位凹槽之间配合关系为间隙配合，配合后刷架总成与定子总成周向偏移角度控制在0.5°以内。
本发明通过改变换向器节距中心位置、移动电刷或两者配合使用，合理设置换向角，并通过角度计算，保证起动机在负载时换向角实际工作值与磁场畸变理论值相近。进一步地，在后端盖的内壁上，设置两个与刷架总成的刷板缺口配合的凸台；在后端盖端面上，设置有与定子壳体端部定位冲点凸起配合的定位凹槽且配合间隙较小，保证刷架总成与定子总成周向可偏移角度0.5°以内，从而降低换向角实际偏差，以改善换向，降低换向火花等级，保证起动机出厂试验中空载性能、负载性能、制动性能的一致性，增强起动机可靠性和耐久寿命。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图。
图2是本发明的三维立体示意图。
图3是元件与换向器节距、电刷、磁极中心线对齐的结构示意图。
图4是换向器节距中心线与元件中心线之间的偏转角度θ1的示意图之一。
图5是换向器节距中心线与元件中心线之间的偏转角度θ1的示意图之二。
图6是换向器节距中心线与元件中心线之间的偏转角度θ1的示意图之三。
图7是电刷中心线相对磁极中心线之间的偏转角度θ2的示意图之一。
图8是电刷中心线相对磁极中心线之间的偏转角度θ2的示意图之二。
图9是刷架总成中的电刷中心线与两刷架紧固螺纹孔中心连线之间夹角θ3的示意图。
图10是后端盖总成中的两刷架紧固过孔中心连线与定位凹槽之间夹角θ4的示意图。
图11是定子总成中的定位冲点凸起与相应磁极中心线之间夹角θ5的示意图。
具体实施方式
图1中，起动机换向角设置及计算方法，涉及起动机电磁系统部分，包括定子总成10、转子总成20、刷架总成30、后端盖总成40。转子总成20前端轴颈置于起动机减速器中部轴承内，后端轴颈上的压装轴承置于后端盖总成（40）中部轴承室内，整个转子总成20穿过定子总成10内腔。刷架总成30刷握内置有电刷，电刷通过弹簧压紧在换向器203外圆面上，刷板上有两个螺纹孔303，通过螺钉将刷架总成30紧固在后端盖总成40内部。
图2中，后端盖总成40有两个挂耳401及相应通孔，长螺杆穿过通孔与驱动端盖50上的螺纹孔501拧紧，将后端盖总成40与定子总成10端部贴合在一起，并将整个电磁系统部分与起动机驱动端盖、减速器等部件联结在一起。
转子总成20包括铁芯叠片、电枢元件、换向器、电枢轴；假定起动机空载时，换向角为零，则定子总成10的磁极102、转子总成20中电枢元件201和其扭头2011及换向片2031、刷架总成30的电刷302布置的标准模式如图3所示。
此时，元件中心与电刷中心、磁极中心都是对齐的，Y1是元件跨距，Yk是换向器节距，各元器件均对称布置。当起动机带载后，电枢反应使主磁场发生畸变；假定起动机旋转方向，从起动机尾部看，逆时针旋转，则主磁场向右侧偏移，为调整涉及换向角的相关零件空间布置设计，采取的措施可分为三种：
一种是改变换向器节距中心位置改善换向（图4、5、6），即元件末端扭头及换向片旋转一个角度，电刷不动；图4中实例，元件跨距1-7，中心线001，换向器节距1-12，中心线002，元件末端及换向片顺时针旋转θ1，则换向滞后θ1，若元件末端及换向片逆时针旋转，则换向超前。
另一种是移动电刷改善换向，如图7、8，扭头不动；电刷相对磁极几何中心顺时针旋转θ2，则换向超前θ2，若电刷逆时针旋转θ2，则换向滞后θ2。图中，302为电刷。
第三种是改变换向节距中心位置和移动电刷配合使用。
当电刷动时，根据实际装配，需测出刷架总成中的电刷302中心与两刷架紧固螺纹孔303中心连线之间夹角θ3（图9），后端盖总成中两刷架紧固过孔404中心连线与定位凹槽403的对称线之间夹角θ4（图10），定子总成中定位冲点凸起101的对称线与相应磁极102中心之间夹角θ5（图11），其中后端盖总成的定位凹槽403与定子总成中定位冲点凸起101对应配合。
实际计算时，以磁极中心为第一基准，按照装配关系，按逆电机转向旋转角度为正，顺转向角度为负的规则，依次求出θ5，θ4，θ3，则有θ2=θ3+θ4+θ5；最终得到换向角：
α=θ2-θ1=θ3+θ4+θ5-θ1。
根据起动机的换向理论，α为换向提前角度，应为正值。
较大功率起动机换向角取值在4°～10°。
另外，在后端盖的内壁上，设置两个与刷架总成的刷板缺口301配合的凸台402；在后端盖端面上，设置有与定子壳体端部定位冲点凸起101配合的定位凹槽403且配合间隙较小，保证刷架总成与定子总成周向可偏移角度控制在0.5°以内，从而降低换向角实际偏差。
Claims (1)
1.一种起动机，其特征在于：包括定子总成（10）、转子总成（20）、刷架总成（30）、后端盖总成（40）；
所述转子总成（20）前端轴颈置于起动机减速器中部轴承内，后端轴颈上的压装轴承置于后端盖总成（40）中部轴承室内，整个转子总成（20）穿过定子总成（10）内腔；
刷架总成（30）刷握内置有电刷（302），电刷通过弹簧压紧在换向器（203）外圆面上，刷板上有两个螺纹孔（303），通过螺钉将刷架总成（30）紧固在后端盖总成（40）内部；
后端盖总成（40）有两个挂耳（401）及相应通孔，长螺杆穿过通孔与驱动端盖（50）上的两螺纹孔（501）拧紧；
换向器节距中心线与电枢元件跨距中心线之间的偏转角度为θ1；
刷板上的缺口（301）与后端盖总成（40）中的凸台（402）配合，定子总成（10）上定位冲点凸起（101）与后端盖总成（40）上定位凹槽（403）配合，电刷中心线相对磁极中心线之间的偏转角度为θ2；
刷架总成中的电刷（302）中心线与两刷架紧固螺纹孔（301）中心连线之间夹角为θ3，
后端盖总成中的两刷架紧固过孔（404）中心连线与定位凹槽（403）的对称线之间的偏转角度为θ4，定子总成（10）中的定位冲点凸起（101）的对称线与相应磁极（102）中心线之间的偏转角度θ5，θ2=θ3+θ4+θ5；
换向角α=θ2-θ1=θ3+θ4+θ5-θ1；
所述后端盖总成（40）的内壁上设置两个与刷架总成（30）的刷板缺口（301）配合的凸台（402），后端盖总成（40）端部内壁上设置有与定子壳体端部定位冲点凸起（101）配合的定位凹槽（403），刷板缺口（301）与凸台（402）之间、定位冲点凸起（101）与定位凹槽（403）之间配合关系为间隙配合，配合后刷架总成与定子总成周向偏移角度控制在0.5°以内；
转子总成（20）包括铁芯叠片、电枢元件、换向器、电枢轴；定子总成（10）包括磁极（102）。
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