CN109637855A - 电磁开关和包括电磁开关的起动机 - Google Patents

电磁开关和包括电磁开关的起动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电磁开关和包括所述电磁开关的起动机。所述电磁开关包括壳体;固定铁心，其固定于所述壳体；活动铁心，其能沿轴向相对于所述固定铁心移动地安装于所述壳体；第一电磁线圈，其中通电时对所述活动铁心产生具有朝向所述固定铁心方向的吸引力的磁场；推杆，其连接于所述活动铁心上而随所述活动铁心一起移动；所述电磁开关还包括关于所述活动铁心设置的第二电磁线圈，当所述第二电磁线圈通电时，所述第二电磁线圈产生朝远离所述固定铁心方向的吸引力的磁场。本发明结构可靠，易于操作。

Description

电磁开关和包括电磁开关的起动机
技术领域
本发明涉及一种起动机的电磁开关。
本发明还涉及一种包括上述电磁开关的起动机。
背景技术
图1是现有的起动机的结构示意图。起动机包括直流电动机40'、传动机构50'和控制机构。直流电动机40'在蓄电池的直流电压作用下，产生旋转力矩。当起动车辆的发动机时，直流电动机的轴41'旋转，通过传动机构50'的驱动齿轮54'和发动机飞轮的环齿啮合或接合，来驱动发动机的曲轴旋转，从而实现发动机的起动。起动机的传动机构50'安装在直流电动机电枢的延长轴41'上。在车辆发动机起动时，驱动齿轮和发动机飞轮齿轮啮合，使发动机起动。同时，在车辆发动机起动后，驱动齿轮54'与直流电动机的电枢轴41'自动脱开，以防止电动机超速。
起动机的控制机构，也被称为起动机的操控机构或电磁开关10'，其作用是电磁控制起动机电路的通断，以及控制上述的与发动机飞轮接合的驱动齿轮54'的移出和退回。
图2是图1中起动机的电磁开关部分的放大图。如图2所示，电磁开关10'包括壳体11'、电磁线圈12'、固定铁心13'、活动铁心14'和推杆15'。电磁线圈12'和固定铁心13'在壳体11'内并且相对于壳体11'静止，活动铁心14'被电磁线圈12'包围，活动铁心14'可在电磁线圈12'内沿轴向移动，推杆15'穿过固定铁心13'和活动铁心14'并且与活动铁心13'固定。在推杆15'伸出固定铁心13'的一端设接触桥17'，该接触桥17'为动触头，两个静触头18'相对于接触桥17'布置。结合图1，在推杆15'伸出活动铁心14'的一端设传动机构50'的拨叉51'，拨叉51'末端连接于转轴52'，转轴52’的一端连接着直流电动机40'的电枢轴41'，转轴52'的另一端连接驱动齿轮54'。
起动机起动后，电磁线圈12'通电产生电磁力。在电磁力的作用下，活动铁心14'朝固定铁心13'移动，推杆15'随着活动铁心14'一起移动。由图1可见，在推杆15'的向右移动作用下，推杆15'上的拨叉51'枢转使转轴52'向左移动，从而使驱动齿轮54'与发动机飞轮啮合。同时，推杆15'上的接触桥17'靠近静触头18'，直至与静触头18'接触，从而起动机的主电路接通。
固定铁心13'和活动铁心14'之间设置弹簧16'。当活动铁心14'向右移动时，弹簧16'被压缩。当电磁线圈12'产生的电磁力消失时，活动铁心14'在弹簧回复力的作用下带动推杆15'向左移动，从而经由拨叉51'通过转轴52'的向右移动将驱动齿轮54'拉离发动机飞轮。推杆15'的向左移动也将接触桥17'与静触头18'分离，从而断开起动机的主电路，使起动机停止运转。
转轴52'通过轴承53'可转动地支承在起动机内。由于转轴52'往复移动，长时间后与转轴52'接触的轴承53'表面发生磨损，导致转轴52'和轴承53'之间的摩擦系数增加，从而摩擦力增加。一旦摩擦力大于弹簧回复力，转轴52'将无法使驱动齿轮拉离发动机飞轮，起动机失效。
发明内容
本发明涉及的一个方面是提供一种电磁开关，包括：
壳体;
固定铁心，其固定于所述壳体；
活动铁心，其能沿轴向相对于所述固定铁心移动地安装于所述壳体；
第一电磁线圈，其中通电时对所述活动铁心产生具有朝向所述固定铁心方向的吸引力的磁场；
推杆，其连接于所述活动铁心上而随所述活动铁心一起移动；
所述电磁开关还包括关于所述活动铁心设置的第二电磁线圈，当所述第二电磁线圈通电时，所述第二电磁线圈产生朝远离所述固定铁心方向的吸引力的磁场。。
在所述电磁开关中，所述第二电磁线圈布置于所述第一电磁线圈的远离所述固定铁心的一侧上。
在所述电磁开关中，所述活动铁心的至少一部分能在所述第二电磁线圈的内周沿轴向移动。
在所述电磁开关中，所述电磁开关还包括位于所述固定铁心和所述活动铁心之间的弹簧，在所述第二电磁线圈和所述弹簧的作用下，所述推杆随所述活动铁心一起远离所述固定铁心移动。
在所述电磁开关中，所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈在所述壳体内，所述第二电磁线圈配备有导磁桥，所述导磁桥的材质与所述壳体相同。
在所述电磁开关中，所述导磁桥为设于所述壳体内的环形隔断，所述环形隔断将所述壳体分为沿轴向的容纳所述第一电磁线圈的第一空间和容纳所述第二电磁线圈的第二空间。
在所述电磁开关中，所述电磁开关还包括用于控制所述第二电磁线圈的控制装置，当所述控制装置检测到所述电磁开关断开时，控制所述第二电磁线圈通电一定时间。
在所述电磁开关中，所述控制装置为电子控制单元或者继电器。
本发明涉及的另一个方面是提供一种电动机，其包括上述任意一种实施方式的电磁开关；以及
电动机，所述电动机由所述电磁开关接通，其中
所述电磁开关还包括连接到所述推杆上的动触头和相对静止的静触头，当所述动触头随所述推杆移动并与所述静触头接触时，所述静触头与所述电动机通电。
在所述电动机中，所述起动机还包括：
传动机构,所述传动机构包括:
拨叉，其设在所述电磁开关的推杆的远离所述固定铁心的一端上；
转轴，其输入端与所述电动机的轴连接,其输出端连接驱动齿轮；其中所述推杆的往复运动经由所述拨叉枢转传递为所述转轴的往复运动。
第二电磁线圈产生的电磁力促使活动铁心远离固定铁心移动。第二电磁线圈产生的电磁力与弹簧的回复力方向相同，因此第二电磁线圈的设置增大了驱使活动铁心反向移动的力。
第一电磁线圈和电动机都由主触点（即起动机的起动开关）接通而通电。当检测到主触点断开时，第二电磁线圈通电。第二电磁线圈通电后保持一定时间，有助于活动铁心返回到起始位置。
活动铁心上固定推杆，推杆的一端经由拨叉连接转轴，转轴连接着与发动机飞轮啮合的驱动齿轮。推杆沿反向移动，带动转轴拉离发动机飞轮。由于第二电磁线圈作用，推杆反向作用力增大，克服了转轴与轴承之间的摩擦力，保证了转轴与发动机飞轮脱离，延长起动机的使用寿命。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。
附图说明
结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本发明，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：
图1是现有技术的起动机的结构示意图；
图2是图1中起动机的电磁开关的放大示意图；
图3是本发明涉及的起动机的电磁开关的一种实施例的结构示意图；以及
图4是图3中电磁开关涉及的控制电路图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
图3是本发明涉及的电磁开关10的一种实施例的结构示意图。如图所示，电磁开关10包括壳体11、第一绕组121、第二绕组122、固定铁心13、活动铁心14和推杆15。壳体11由导磁性能好的材料制成。壳体11内设置第一绕组121、第二绕组122和固定铁心13。在图示实施例中，第一绕组121和第二绕组122同轴设置，并且第一绕组121包绕第二绕组122。第一绕组121和第二绕组122通过支架固定在壳体11内。固定铁心13设置在第一绕组121和第二绕组122的一侧上。活动铁心14设于第二绕组122的内周，在第一绕组121和第二绕组122的作用下，活动铁心14可沿轴向相对于固定铁心13活动。第一绕组121为吸引绕组，其能牵引活动铁心14朝固定铁心13靠拢。第二绕组122为保持绕组，其能保持被牵引的活动铁心14。
推杆15穿过固定铁心13和活动铁心14并且固定于活动铁心14上。推杆15可以是如图所示的组件式推杆也可以是一体式推杆。推杆15固定在活动铁心14上，随活动铁心14移动。推杆15伸出固定铁心13的一端上设接触桥17，该接触桥17是动触头，壳体11内还设置两个接线柱形式的静触头18对应于动触头。当活动铁心14朝着固定铁心13移动到推杆15端部上的接触桥17与静触头18接触时，起动机的主电路接通。推杆15伸出活动铁心的另一端上连接未被示出的拨叉，拨叉继而连接着与驱动齿轮连接的转轴。推杆15移动时，拨叉做枢转，由此带动转轴移动。
壳体11内还设置关于活动铁心14的第三绕组123，其作用为使活动铁心14往回移动的回复绕组。第三绕组123作用于活动铁心14时，活动铁心14远离固定铁心13移动。
第三绕组123与另外的电磁线圈、即第一绕组121和第二绕组122的固定方式类似，也是通过支架固定在壳体11内。活动铁心14相对于第三绕组123的布置基于楞次定律，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，当第三绕组123被激励产生磁场时，活动铁心14有阻碍第三绕组123所产生磁场的磁通量变化的运动趋势。如图所示，第三绕组123布置在第一绕组121和第二绕组122的远离固定铁心13的一侧，第三绕组123被激励时，活动铁心14有反向的运动趋势。
固定铁心13和活动铁心14之间还设置弹簧16。当第一绕组121和第二绕组122产生电磁力时，活动铁心14朝着固定铁心13移动，此时弹簧16被压缩。当第一绕组121和第二绕组122产生的电磁力消失时，弹簧16的回复力使活动铁心14远离固定铁心13移动。当第三绕组123通电时，第三绕组123产生的电磁力加上弹簧16的回复力，可以增大施加到活动铁心14上使其远离固定铁心13移动的力，有助于活动铁心14和推杆15带动拨叉反向于固定铁心13移动，由此增大了将驱动齿轮拉离发动机齿轮的力。
第三绕组123与活动铁心14的轴向距离不可太远。当活动铁心14离开固定铁心13移动时，至少一部分的活动铁心14在第三绕组123的内周移动。
壳体11由于加入了第三绕组123在轴向上是伸长的。壳体11内包括容纳第一绕组121和第二绕组122的第一空间和容纳第三绕组123的第二空间。为了加强活动铁心的回复效果，第三绕组123可配备导磁桥124。该导磁桥124采用与壳体11相同的导磁材料。导磁桥124可以是壳体11内设置的环形隔断，位于第一空间和第二空间之间。
图4示出了本发明涉及的起动机中各线圈连接的电路图。如图所示，起动机的起动开关在电路中表示为主触点31开关，当起动开关闭合后，直流电动机M(40)接通工作。推杆端部上的接触桥和静触头在电路中表示为副触点32，当接触桥和静触头接触后，静触头与电动机通电，主电路60接通。第一绕组121和第二绕组122均与主触点31连接，在主触点31闭合后，第一绕组121和第二绕组122通电，产生使活动铁心移动的磁场力。第三绕组123连接控制装置125以控制第三绕组123通电的时机。当控制装置125检测到主触点31断开时，控制第三绕组123通电一段预设时间，以提供使活动铁心反向移动的电磁力。控制装置125可以是电子控制单元ECU或者是继电器。
结合图3和图4，起动开关起动电动机，主触点31闭合，第一绕组121和第二绕组122通电产生磁场力，活动铁心14朝固定铁心移动13，弹簧16压缩，直至接触桥17与静触头18接触从而闭合副触点32。当副触点32闭合后，主电路60接通。当主触点31断开时，被控制装置125检测到，其随即命令第三绕组123通电并保持一定的预设时间，第三绕组123产生磁场，电磁力和弹簧的回复力一起使活动铁心14远离固定铁心13活动。
虽然已详细地示出并描述了本发明的具体实施例以说明本发明的原理，但应理解的是，本发明可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (10)

1.一种电磁开关(10)，包括：
壳体(11);
固定铁心(13)，其固定于所述壳体(11)；
活动铁心(14)，其能沿轴向相对于所述固定铁心(13)移动地安装于所述壳体(11)；
第一电磁线圈(121,122)，其中通电时对所述活动铁心(14)产生具有朝向所述固定铁心方向的吸引力的磁场；
推杆(15)，其连接于所述活动铁心(14)上而随所述活动铁心(14)一起移动；
其特征是：所述电磁开关(10)还包括关于所述活动铁心(14)设置的第二电磁线圈(123)，当所述第二电磁线圈(123)通电时，所述第二电磁线圈(123)产生朝远离所述固定铁心方向的吸引力的磁场。
2.根据权利要求1所述的电磁开关，其特征是：所述第二电磁线圈(123)布置于所述第一电磁线圈(121,122)的远离所述固定铁心(13)的一侧上。
3.根据权利要求1所述的电磁开关，其特征是：所述活动铁心(14)的至少一部分能在所述第二电磁线圈(123)的内周沿轴向移动。
4.根据权利要求1所述的电磁开关，其特征是：所述电磁开关(10)还包括位于所述固定铁心(13)和所述活动铁心(14)之间的弹簧(16)，在所述第二电磁线圈(123)和所述弹簧(16)的作用下，所述推杆(15)随所述活动铁心(14)一起远离所述固定铁心(13)移动。
5.根据权利要求1所述的电磁开关，其特征是：所述第一电磁线圈(121,122)和所述第二电磁线圈(123)在所述壳体(11)内，所述第二电磁线圈(123)配备有导磁桥（124），所述导磁桥(124)的材质与所述壳体(11)相同。
6.根据权利要求5所述的电磁开关，其特征是：所述导磁桥(124)为设于所述壳体(11)内的环形隔断，所述环形隔断将所述壳体(11)分为沿轴向的容纳所述第一电磁线圈(121,122)的第一空间和容纳所述第二电磁线圈(123)的第二空间。
7.根据权利要求1所述的电磁开关，其特征是：所述电磁开关(10)还包括用于控制所述第二电磁线圈(123)的控制装置(125)，当所述控制装置(125)检测到所述电磁开关断开时，控制所述第二电磁线圈(123)通电一定时间。
8.根据权利要求7所述的电磁开关，其特征是：所述控制装置(125)为电子控制单元或者继电器。
9.一种起动机，其特征是包括
根据权利要求1-8中任一项所述的电磁开关(10)；以及
电动机，所述电动机由所述电磁开关(10)接通，其中
所述电磁开关(10)还包括连接到所述推杆上的动触头和相对静止的静触头，当所述动触头随所述推杆移动并与所述静触头接触时，所述静触头与所述电动机通电。
10.根据权利要求9所述的起动机，其特征是：所述起动机还包括：
传动机构,所述传动机构包括:
拨叉，其设在所述电磁开关的推杆的远离所述固定铁心的一端上；
转轴，其输入端与所述电动机的轴连接,其输出端连接驱动齿轮；其中
所述推杆的往复运动经由所述拨叉枢转传递为所述转轴的往复运动。
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Application publication date: 20190416