CN1161410A

CN1161410A - 启动器

Info

Publication number: CN1161410A
Application number: CN97101087A
Authority: CN
Inventors: 弓山茂; 后藤力雄; 住谷直树; 左恕贺宪一; 佐伯敦史
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: DE19704653A1; DE19704653C2; US6028381A; CN1075167C

Abstract

在本发明中，于一直流电动机的一中继端和一电磁开关的一接触端之间设置了一可在达到某一预定温度后熔断而切断电流的熔丝。通过合理地设置该熔丝熔断的预定温度，万一因可动触点与B端子和M端子熔断粘连，或启动器外部的一接触点机构的熔断粘连而造成连续工作时，或者是因转子被锁定而造成过电流时，就可以使熔丝加热到很高的温度并且在一个相对较短的时间内熔断而切断电流。

Description

启动器

本发明涉及一种用于启动一内燃发动机的启动器。

迄今为止，已经知道可在一启动器内的供电电路中设置一热脆性的部分，以防止通电部分被加热到一个很高的温度而导致绝缘层部分因热破损，如JP，U，4-64972所揭示的那样。

在上述的技术中，在启动器内作为供电电路一个部件的电刷猪尾形线也同时充当一个热熔性的熔丝。

在这种构造下，如果供电电路由于连续通电而被加热到一个很高的温度，电刷的猪尾形线就会熔断，从而防止供电电路达到过高的温度。但是其结果还不能说让人完全满意。

更具体地说，在上述技术中，在正极侧的电刷猪尾线上设有一绝缘套管，以便把电动机的内、外侧密封隔绝，并且确保与接地部件，例如支架和轭架互相绝缘。

从功能的角度来看，绝缘套管通常是由易燃材料，例如橡胶制成的。这便意味着：如果猪尾线熔断，绝缘套管本身会由于熔断热的影响而变质并且可能使绝缘层破损。

例如，在猪尾线是铜制的而绝缘套管是橡胶制的情况下，铜的熔断温度是1000℃，而橡胶的碳化温度大约是在200℃到300℃之间。在将这两种材料组合使用时，存在着这样一种可能性，即，即使不正常的工作状况，也就是连续通电的状况因为猪尾线熔断而停止，绝缘套管也会因为熔断而产生的熔断热的影响而变质。

对负极一侧的猪尾线而言，它并没有设置绝缘套管，但同样也存在着使周围电气绝缘件因电动机内必定产生的熔断热的影响而变质的可能性。因此，负极一侧的猪尾线总起来说也是不能让人满意的。

本发明的一个目的在于，提供这样一种启动器，它即使在供电电路处于不正常的工作状态，即连续通电时，也能防止发生在一电动机或电磁开关中的因热产生的绝缘层破损问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种包含一直流电动机的启动器，它包括：一转子，它具有一绕在一电枢铁芯上的电枢线圈，以及一电气连接于该电枢线圈的集电环；一处在正极一侧、用来向所述集电环供电的第一电刷；一处在负极一侧的第二电刷；以及一电磁开关，它包括一电气连接于一外部电源的的第一端子、一电气连接于所述第一电刷的第二端子、以及一在所述第一端子和所述第二端子之间接通或断开的可动触点，其中：在一个将从所述第一电刷延伸的一导线的一端和所述第二端子连接起来的导电电路中的一处于所述转子和所述电磁开关之外的位置上设置了一断电机构，它可在某一预定温度下熔断以切断供电。

在内燃机启动时，在一个开关被合上之后，在电气连接于外部电源的电磁开关的第一端子以及电气连接于直流电动机的第一电刷的第二端子之间完成接通或断开的可动触点闭合使所述的两个端子接通，从而在包括了外部电源、第一端子、可动触点、第二端子、第一电刷、集电环、电枢线圈和第二电刷的电流回路中产生电流。换言之，从外部电源被引向启动器的电流是以这样的路线流动的，即：从电磁开关的第一端子→可动触点→第二端子→直流电动机的第一电刷→集电环的与第一电刷接触的部分→电枢线圈→集电环的与第二电刷接触的部分。接下去，电流通过一例如电气连接于第二电刷的板件然后是一端部支架重新流回外部电源。由此就可以使直流电动机的转子和转轴转动。在发动机启动之后，如果使开关回到“关”的状态，就可使可动触点打开，电流被切断，这样便可停止直流电动机的转动。

在本发明中，将可在某一预定温度熔断的断电机构设置在电路中的第一电刷和第二端子之间。在上述的以正常方式启动发动机的启动操作中，由于启动器的工作只持续很短的时间，最多是从几秒到十几秒，所以这时断电机构不会中断电路。然而，通过合理地设置断电机构的熔断温度，万一因可动触点与第一和第二端子粘连，或启动器外部的一接触点机构的熔断粘连而造成连续工作的情况，或者是因转子被锁定而造成过电流时，就可以使断电机构被加热到很高的温度并且在一个相对较短的时间内熔断而切断电流。因此，可以简单、安全地切断电路，并且不会影响直流电动机和电磁开关中经常采用的易燃材料，例如电气绝缘件。

在上述启动器中，所述断电机构较佳的是一熔丝，它具有最小的通电截面积，小于包括导线在内的任何导电件的通电截面积。

在这种结构下，当电路中所有的部件都是用同样的材料制成的时候，具有最小的通电截面积的断电机构肯定最先熔断。因此，在电路中其它易燃材料被加热并因热而导致绝缘层破损的情况发生之前，便可以确实地切断电流。

还有，上述的启动器最好还包括一安装在所述电磁开关上并电气连接于所述第二端子的接触端、以及一安装在所述直流电动机上并电气连接于所述第一电刷的中继端，所述断电机构设置在所述接触端和所述中继端之间。

通过把断电机构设置在电磁开关出口处的接触端和直流电动机出口处的中继端之间，就可使断电机构确实地处在直流电动机和电磁开关的外部。

此外，上述启动器最好还包括一安装在所述电磁开关上并电气连接于所述第二端子的接触端、以及一安装在所述直流电动机上并电气连接于所述第一电刷的中继端，所述断电机构与所述接触端形成为一体的结构。

此外，上述启动器最好还包括一安装在所述电磁开关上并电气连接于所述第二端子的接触端、一安装在所述直流电动机上并电气连接于所述第一电刷的中继端，其中，所述断电机构与所述中继端形成一体的结构。

图1是一个局部剖视的侧视图，示出了根据本发明第一实施例的一启动器的整个结构；

图2是一个局部剖视的侧视图，示出了根据本发明第二实施例的一启动器主要部件的结构；

图3是一从图2中箭头A方向看的放大的视图；

图4是一放大的视图，示出了根据本发明第三实施例的一启动器中的主要部件的结构。

下面将结合各附图来详细描述本发明的较佳实施例。

先结合图1来描述本发明的第一实施例。图1是一个局部剖视的侧视图，示出了根据本发明第一实施例的一启动器的整个结构。在图1中，启动器100是一种所谓的“双轴线式”启动器，它包括：一直流电动机1；一输出轴71，用于将直流电动机1的转动力传递给一内燃机的一个齿圈70；一超越离合器72，它被可滑动地装配在输出轴71上并且可接收来自输出轴71的转动力；一电磁开关7，它包括一电磁铁(未示)和一当电磁铁被激励时在磁力吸引作用下受到驱动的柱塞杆73；以及一移动杆74，其一端联接于柱塞杆73，另一端联接于超速离合器72。

直流电动机1包括：一转子5，它具有一绕在一电枢铁芯上的电枢线圈(未示)，以及一电气连接于该电枢线圈的集电环15；一金属制的端部支架11；一固定在端部支架11的一内底面上的金属板2；一直接固定在板件2上的负极电刷保持器13；一可滑动地保持在所述负极电刷保持器13上并且与集电环15接触的负极电刷3；一正极电刷保持器14，它通过介于其与板件2之间的一绝缘板24而固定在板件2上；一可滑动地保持在所述正极电刷保持器上14并且与集电环15接触的正极电刷4；以及一电气连接于正极电刷4的中继端6。

负极电刷3和正极电刷4藉推压弹簧(未示)弹性地抵住集电环15，以便与集电环15的相应电刷侧部分接触。此外，负极电刷3通过一导线23直接连接于板件2，而正极电刷4则通过一导线34连接于处在直流电动机1内的中继端6的一个端部。中继端6是凭藉一由弹性材料制成的绝缘套管16来保持的并且穿过所述绝缘套管16后固定于端部支架11，而中继端6的另一端则向直流电动机1的外侧凸伸。

电磁开关7具有：一电气连接于外部电源(电池)的B端子17、一电气连接于直流电动机1之正极电刷4的M端子27、一能在B端子17和M端子27之间有选择地连接或断开的可动触点37、一通过一螺母67固定于M端子27并且电气连接于M端子27的接触端9、一使B端子17和M端子27电气绝缘于相邻部件的绝缘部件47、一使可动触点37电气绝缘于相邻部件的绝缘部件57。当柱塞杆73在电磁吸引的作用下发生移动时，可动触点37可凭藉电磁开关7内的电磁作用而移动。

在直流电动机1的中继端6和电磁开关7的接触端9之间设置了一熔丝8，它在达到某一预定温度时熔断，从而切断电流。特别的是，由于熔丝8通过中继端6连接于正极电刷4，并通过接触端9联到M端子27。所以可确保其位于直流电动机1和电磁开关7的外侧，故可在不影响直流电动机1和电磁开关7内其它机构、附件和元件的情况下使熔丝8实施其切断功能。

下面将描述具有上述构造的启动器100的工作情况及其优点。

在内燃机启动时，在一个没有示出的开关被合上之后，电磁铁受到激励，在电气连接于外部电源的电磁开关7的B端子17以及电气连接于直流电动机1的正极电刷4的M端子27之间接通或断开的可动触点37闭合使端子17和27接通，从而在包括了外部电源、B端子17、可动触点37、M端子27、正极电刷4、集电环15、电枢线圈和负极电刷3的电流回路中产生电流。换言之，从外部电源被引向启动器100的电流是以这样的路线流动的，即：从电磁开关7的B端子17→可动触点37→M端子27→接触端9→熔丝8→直流电动机1的中继端6→导线34→正极电刷4→集电环15的与正极电刷4接触的部分→电枢线圈→集电环15的与负极电刷3接触的部分→负极电刷3→导线23→板件2→端部支架11→外部电源。由此就可以使直流电动机1的转子和转轴转动。在发动机启动之后，如果使开关回到“关”的状态，就可消除电磁铁的吸力，可动触点37因而被打开，电流被切断，这样便可停止直流电动机1的转动。

在该实施例的启动器100中，在某一预定温度下熔断的熔丝8设置在中继端6和接触端9之间。因此，当在正常方式下用上述启动器来启动发动机时，由于启动器的操作时间最多只延续几秒到十几秒，所以熔丝8不会被熔断。然而，只要将熔丝8的熔断温度设定在一个合理的预定值上，就可使熔丝8被加热到很高的温度并可在一相对较短的时间内熔断而切断电流。换言之，例如万一可动触点37与B端子17及M端子27之间发生熔断粘连，或者是启动器100外侧的接触点机构发生熔断粘连，从而造成连续工作的情况，或者是因转子5被锁定而导致过量供电，直流电动机1和电磁开关7内常用的各种电气绝缘件(例如绝缘板24、绝缘套管16以及绝缘部件47、57)和易燃的电导体等发生绝缘层破损的现象便可被防止。从而就可以防止内燃机本身及其周围部件发生绝缘破损的情况。

也就是说，不需要比平常更担心周围机构和附件的耐热性。因而也就不存在因采用阻燃材料作电气绝缘件而不可避免地会使启动器成本升高的顾虑，或者是为把启动器100设计成适于长时间工作而不可避免地要使启动器100的尺寸和重量增加的顾虑。

尽管在上述实施例中电磁开关7的M端子27和熔丝8是通过接触端9相互连接起来的，但本发明并不限于此。作为一种变化型式，M端子27和熔丝8可以直接相互连接。这种变化型式也可以提供与所述实施例相类似的优点。

此外，尽管在上述实施例中直流电动机1的正极电刷4和熔丝8是通过中继端6连接起来的，但本发明并不限于此。作为一种变化型式，正极电刷4和熔丝8可以直接相互连接。这种变化型式也可以提供与所述实施例相类似的优点。

下面将结合图2和3来描述本发明的第二实施例。在该实施例中，一熔丝和一接触端形成为一个整体的结构。图2是一个局部剖视的侧视图，示出了根据该实施例的一个启动器200的主要部件的结构，而图3是从图2中箭头A方向看的一个放大的视图，该两图中与图1中相同的元件是用与第一实施例相同的标号来表示的。参见图2和3，启动器200区别于第一实施例的启动器100的主要之处在于熔丝的配置。具体地说，在电磁开关7的一接触端209上设置一个一体式的熔丝部分209A，而所述接触端209则通过一导线244连接于中继端6。

下面将描述在这种结构中导线244和接触端209的熔丝部分209A之间的关系。虽然导线244和接触端209都是由铜制成的，但是导线244的通电截面积是设计成：当启动器正常启动时，于一定的负载下(大约是从几秒到十几秒的时间内)的电流密度是27A/mm²，而熔丝部分209A的通电截面积是设计成：在相同的负载下的电流密度约为32A/mm²。换言之，熔丝部分209A的通电截面积小于导线244的截面积，使电流集中在一个较小的截面积内。还有，从与其它元件的相互关系来看，熔丝部分209A是这样设计的，即，它可被最快速地加热到高温，并且当上述供电电路中的电流连续地从B端子17起，经正极电刷4、集电环15和负极电刷3后流到端部支架11时，首先被熔断。因此，当构成供电电路的诸元件都是由同一种材料，例如铜制成的时候，熔丝部分209A具有一最小的通电截面积。

本实施例中的其余结构与第一实施例基本上相同。

由于接触端209的熔丝部分209A提高了其断电功能，所以第二实施例也具有类似于第一实施例的优点。更具体地说，假设电磁开关7的M端子27和直流电动机1的中继端6只是通过导线244相互连接，万一由于可动触点37与B端子17和M端子27的粘连，或者是启动器200外侧的一接触点机构的粘连之类的失效状态而导致一连续工作的情况时，导线244于27A/mm²的电流密度下大约是在150秒内熔断。在这个时间周期内，启动器200内各元件的温度可持续上升，在例如靠近正极电刷4处刚好在导线244熔断之前的温度可达约500℃。这种500℃的高温意味着：要完全防止易燃材料，例如各种电气绝缘件(如绝缘板24、绝缘套管16、以及绝缘部件47和57)和易燃电导体等的绝缘层发生破损是非常困难的。然而，由于该实施例中的启动器200包括了熔丝部分209A，而该熔丝部分209A在电流密度达到32A/mm²、在120秒钟之内、在其余元件达到设想的500℃之前便熔断了。由此就可以防止完全上述的绝缘层破损情况。

同样地，假设M端子和中继端6只是通过导线244相互连接在一起，而且由于转子5被锁定而发生电流过载的情况下，导线244的电流密度大约是90A/mm²。然而，在该实施例的启动器200中，万一发生这样一种过电流的情况，熔丝部分209A的电流密度是110A/mm²。因此，熔丝部分209A总是在大约10秒内首先熔断，于是就可以像上述的情况一样完全防止绝缘层的破损。

下面将结合图4来描述本发明的第三实施例。在该实施例中，熔丝是和中继端形成为一个一体式的结构。在该附图中，与图3中相同的元件都是采用与第二实施例相同的标号来表示的。

图4是一个放大的视图，示出了根据该实施例的一个启动器之主要部件的结构，它对应于第二实施例的图3。参见图4，该实施例之启动器区别于第二实施例之启动器200的主要之处在于熔丝的配置。具体地说，在直流电动机1的一中继端306上设置了一熔丝部分306A，而中继端306则通过一导线344连接于接触端9。

在这种结构中，导线344和中继端306的熔丝部分306A之间的关系类似于上述第二实施中导线244和接触端209之熔丝部分209A之间的关系。虽然导线344和中继端306都是由铜制成的，但是导线344的通电截面积是设计成：当启动器正常启动时，于一定的负载下(大约是从几秒到十几秒的时间内)的电流密度是27A/mm²，而熔丝部分209A的通电截面积是设计成：在相同的负载下的电流密度约为32A/mm²。换言之，熔丝部分306A的通电截面积小于导线344的截面积，使电流集中在一个较小的截面积内。还有，从与其它元件的相互关系来看，熔丝部分306A是这样设计的，即，它可被最快速地加热到高温，并且当上述供电电路中的电流连续地从B端子17起，经正极电刷4、集电环15和负极电刷3后流到端部支架11时，首先被熔断。因此，当构成供电电路的诸元件都是由同一种材料，例如铜制成的时候，熔丝部分306A具有一最小的通电截面积。

本实施例中的其余结构与第二实施例基本上相同。

由于中继端306的熔丝部分306A提高了其断电功能，所以第三实施例也具有类似于第二实施例的优点。更具体地说，假设电磁开关7的接触端9和直流电动机1的正极电刷4只是通过导线344相互连接，万一由于可动触点37与B端子17和M端子27的粘连，或者是启动器200外侧的一接触点机构的粘连之类的失效状态而导致一连续工作的情况时，导线344于27A/mm²的电流密度下大约是在150秒内熔断。在这个时间周期内，该启动器内各元件的温度可持续上升，在例如靠近正极电刷4处刚好在新线344熔断之前的温度可达约500℃。这种500℃的高温意味着：要完全防止易燃材料，例如各种电气绝缘件(如绝缘板24、绝缘套管16、以及绝缘部件47和57)和易燃电导体的绝缘层发生破损是非常困难的。然而，由于该实施例中的启动器包括了熔丝部分306A，而该熔丝部分306A在电流密度达到32A/mm²、在120秒钟之内、并在其余元件达到设想的500℃之前便熔断了。由此就可以防止上述的绝缘层破损情况。

同样地，假设接触端9和正极电刷4只是通过导线344相互连接在一起，而且由于转子5被锁定而发生电流过载的情况下，导线344的电流密度大约是90A/mm²。然而，在该实施例的启动器中，万一发生这样的过电流情况，熔丝部分306A的电流密度是110A/mm²。因此，熔丝部分306A总是在大约10秒内首先熔断，于是就可以像上述的情况一样完全防止了绝缘层的破损。

简言之，根据本发明，在一第一电刷和一电路的一第二端之间设置了一个可在某一预定温度下熔断的断电机构。通过合理地设定所述断电机构的熔断温度，万一在因可动触点与第一和第二端子粘连或者是因启动器外侧的一接触点机构粘连而造成连续工作时，或者是在由于转子被锁定而导致过电流的情况下，可切断电流。因此就可以防止常用在直流电动机和电磁开关内的电气绝缘件或类似物的破损。由此就可以保护内燃机本身及其周围部件不会受到有害的作用。此外，也不存在因采用阻燃材料作电气绝缘件而不可避免地使启动器成本升高的顾虑，或者是当把启动器设计成适于长时间工作而不可避免地使启动器100的尺寸和重量增加的顾虑。

Claims

1.一种包含一直流电动机的启动器，它包括：一转子，它具有一绕在一电枢铁芯上的电枢线圈，以及一电气连接于该电枢线圈的集电环；一处在正极一侧、用来向所述集电环供电的第一电刷；一处在负极一侧的第二电刷；以及一电磁开关，它包括一电气连接于一外部电源的的第一端子、一电气连接于所述第一电刷的第二端子、以及一在所述第一端子和所述第二端子之间接通或断开的可动触点，其中：

在一个将从所述第一电刷延伸的一导线的一端和所述第二端子连接起来的导电电路中的一处于所述转子和所述电磁开关之外的位置上设置了一断电机构，它可在某一预定温度下熔断以切断供电。

2.如权利要求1所述的启动器，其特征在于，所述断电机构是一熔丝，其最小的通电截面积小于包括导线在内的任何其它导电件的通电截面积。

3.如权利要求1所述的启动器，其特征在于，它还包括一安装在所述电磁开关上并电气连接于所述第二端子的接触端、以及一安装在所述直流电动机上并电气连接于所述第一电刷的中继端，其中，所述断电机构设置在所述接触端和所述中继端之间。

4.如权利要求1所述的启动器，其特征在于，它还包括一安装在所述电磁开关上并电气连接于所述第二端子的接触端、以及一安装在所述直流电动机上并电气连接于所述第一电刷的中继端，其中，所述断电机构是与所述接触端形成为一体的结构。

5.如权利要求1所述的启动器，其特征在于，它还包括一安装在所述电磁开关上并电气连接于所述第二端子的接触端、一安装在所述直流电动机上并电气连接于所述第一电刷的中继端，其中，所述断电机构与所述中继端形成一整体的结构。