CN201255064Y - 一种软啮合起动机 - Google Patents

Abstract

一种软啮合起动机，包括定子总成又包括定子线圈组件，电磁开关总成又包括蓄电池正极端子、电机端子、开关端子、开关吸拉线圈、开关保持线圈，电刷底板总成，继电器，其特征在于，定子线圈组件包括定子铜条线圈组件和软啮合线圈组件，定子铜条线圈组件与软啮合线圈组件为并联连接，软啮合线圈组件的接入端通过开关保持线圈、开关端子、继电器、蓄电池正极端子与蓄电池正极相连，定子铜条线圈组件的接入端与电磁开关上的电机端子相连，该两线圈组件的输出端分别通过电刷底板总成连接蓄电池的负极。在定子内部并联软啮合线圈和定子铜条线圈，通电时两线圈同时产生磁场共同作用于电枢，产生足够的电磁力满足软起动力矩的要求，使起动机更安全及可靠。

Description

一种软啮合起动机

技术领域

本实用新型涉及一种软啮合起动机，尤其涉及一种通过在定子线圈中并联一组软啮合线圈，实现起动机驱动齿轮一边旋转一边向发动机齿圈运动的软啮合过程。

背景技术

起动机是车辆的必备设备，按啮合方式可以分为强制啮合和软啮合两种。同强制啮合相比，软啮合起动机可以基本消灭顶齿和铣齿现象，很好的保护发动机齿圈和起动机的机械部分。目前的软啮合起动机主要是通过电磁开关实现软啮合过程的。电磁开关吸拉线圈与定子线圈串联，通过加粗吸拉线圈直径，从而加大进入定子线圈的电流，使定子产生一定强度的磁场，电枢在该磁场中产生一定的转扭(该转扭远小于开关端子被短接后的转扭)，使电枢转动，实现软啮合。6KW和7.5KW的24V起动机是靠电磁开关实现软啮合过程的。对于重型起动机，如9KW/24V起动机，由于电机质量和尺寸的增加，为了达到预期设计的软啮合转矩要求，在绕线匝数一定的情况下，就需要更大的软起动电流。如果仅靠加粗电阻线来满足大电流需要的话，吸拉线圈的电阻线直径应大于2.18mm，开关体积会增加，此外电阻线加粗会给绕线工艺带来困难，不利于应用及制造。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种软啮合起动机，克服现有技术中依靠加粗电阻线而导致体积大和加工困难的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种软啮合起动机，包括：定子总成、电磁开关总成、电刷底板总成、继电器，所述定子总成又包括定子线圈组件，所述电磁开关总成又包括：蓄电池正极端子、电机端子、开关端子、开关吸拉线圈、开关保持线圈，其特征在于，所述定子线圈组件包括定子铜条线圈组件和软啮合线圈组件，所述定子铜条线圈组件与所述软啮合线圈组件为并联连接，所述软啮合线圈组件的接入端通过所述开关保持线圈与所述开关端子相连，所述定子铜条线圈组件的接入端与所述电机端子相连，所述电机端子与所述开关吸拉线圈、所述开关端子相连，通过接触盘运动实现起动机在软啮合阶段和正常工作阶段时电流流向的变换，所述定子铜条线圈组件与所述软啮合线圈组件的输出端分别通过所述电刷底板总成连接蓄电池的负极。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子铜条线圈组件包括各定子铜条线圈混联连接，所述软啮合线圈组件包括各软啮合线圈串联连接。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子铜条线圈组件包括各定子铜条线圈并联连接，所述软啮合线圈组件包括各软啮合线圈串联连接。

上述的软啮合起动机，其中，所述软啮合线圈设置在所述定子铜条线圈之内并彼此绝缘。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子线圈组件外侧设有电工棉带缠绕层和浸漆绝缘层。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子铜条线圈与所述软啮合线圈的绕制方向为逆时针方向。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子铜条线圈与所述软啮合线圈的绕制方向为顺时针方向。

上述的软啮合起动机，其中，所述软啮合线圈组件的接入端通过所述开关保持线圈、所述开关端子后再通过所述继电器、所述蓄电池正极端子连接蓄电池的正极，所述软啮合线圈组件的输出端通过所述电刷底板总成还通过蓄电池负极端子连接蓄电池的负极。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子铜条线圈组件的接入端通过连接片与所述电机端子相接，所述定子铜条线圈组件的输出端与所述电刷底板总成的正极电刷相连，并通过起动机的换向器、起动机的电枢、所述电刷底板的蓄电池负极端子最终连接蓄电池的负极。

上述的软啮合起动机，其中，所述软啮合线圈为漆包线。

上述的软啮合起动机，其中，所述定子铜条线圈为退火铜条，并匝间设有绝缘纸带。

上述的软啮合起动机，其中，所述开关保持线圈的直径小于所述开关吸拉线圈的直径。

本实用新型的有益功效在于：在定子内部并联软啮合线圈和定子铜条线圈，在通电时软啮合线圈和定子铜条线圈同时产生磁场，共同作用于电枢，产生足够的电磁力以满足软起动力矩的设计要求，提高起动机的使用安全性和可靠性。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型在起动机中的工作原理图；

图2为本实用新型起动机电路图；

图3、图3a为本实用新型定子线圈的结构示意图；

图4为本实用新型定子线圈组件结构示意图；

图5为本实用新型定子线圈组件安装示意图；

图6为本实用新型定子在12V/24V起动机上应用的接线示意图；

图7为本实用新型定子在12V/24V起动机上应用的装配图。

其中，附图标记

1         蓄电池

2         钥匙门开关

50端子    开关端子

3         继电器线圈

4         继电器动触盘

4-1、4-2  继电器端子

5         保持线圈

6         吸拉线圈

7         电磁开关动触盘

8-1、8-2  电磁开关端子

9         软啮合线圈组件

10        电磁开关柱塞

11        拨叉支点

12       拨叉

13       定子铜条线圈组件

14       电枢轴齿头

15       电枢

16       行星齿轮

17       内齿圈

18       驱动轴

18-1     驱动轴螺旋花键

18-2     行星齿轮轴

19       单向器

20       驱动齿轮

21       发动机齿圈

22       定子铜条线圈的退火铜条

23       软啮合线圈漆包线

24-1     软啮合线圈起始端

24-2     软啮合线圈出线端

25-1     定子铜条线圈起始端

25-2     定子铜条线圈出线端

26、27、30、44 接线片

28       绝缘套管

29、31   定子铜条线圈连接环

30端子   蓄电池正极端子为电磁开关端子8-1的外连接端

30b端子  电机端子为电磁开关端子8-2的外连接端

31端子   蓄电池负极端子

32       磁极

33       绝缘纸带

34、46   螺栓

35       绝缘套

36       绝缘块

37       垫圈

38      O型圈

39      绝缘片

40、42  定位销

41      定子外壳

43      定子线圈

45      开关保持线圈出线端

47      电刷底板

B       线圈绕向

100     继电器控制电路

200     电磁开关控制电路

300     电机电路

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本实用新型软啮合起动机包括：起动机本身(由电刷端盖总成、电刷底板总成、电枢及轴承总成、拨叉总成、齿圈座总成、驱动轴总成、单向器总成、驱动端盖总成、继电器总成、铭牌、接线柱、导线及其相应的固定垫、挡片、卡圈、弹簧、套件螺栓、螺帽等组成)及定子总成、电磁开关总成。

请参阅图5，本实用新型公开的定子，包括：磁极32，绝缘纸带33，方头螺栓34，绝缘套35，绝缘块36，垫圈37，O型圈38，绝缘片39，定位销40，定子外壳41，定位销42，定子线圈组件43。

与现有定子相比，其特点在于定子线圈组件43的绕线方法不同。具体情况如下：

请参阅图3、图3a本实用新型定子线圈的结构示意图，本实用新型定子线圈组件43内包括两种线圈，一种为漆包线23用于软啮合线圈的绕制，一种为退火铜条22用于定子铜条线圈的绕制。软啮合线圈在内，铜条线圈缠绕在软啮合线圈外侧，整个定子线圈装配在磁极32上。铜条绕制时需要使用匝间绝缘纸带。两种线圈之间同样要求相互绝缘。

线圈绕线方向分为顺时针和逆时针两种。如图3所示线圈为逆时针，图中所示B为绕制方向，软啮合线圈起始端为24-1，按逆时针方向缠绕，其出线端为24-2。在软啮合线圈外侧缠绕铜条线圈，铜条起始端为25-1，按逆时针方向缠绕，其出线端为25-2。

请参阅图4本实用新型定子线圈组件结构示意图、图7本实用新型定子在12V/24V起动机上应用的装配图。软啮合线圈组件首尾相接，将4个线圈串联起来。接线片27为软啮合线圈组的起始端，通过螺栓46与开关保持线圈的出线端45相连。接线片26为软啮合线圈组的尾端，与电刷底板47相连，最终由31端子蓄电池负极端子流入蓄电池负极。

定子线圈组件中定子铜条线圈的所有电流流入端与定子铜条线圈连接环29焊接，所有电流流出端与定子铜条线圈连接环31焊接。流入端与方头螺栓34相连，方头螺栓34与电机端子通过连接片44相连。流出端通过两个接线片30与一对正极电刷相连，电流流经换向器，电枢后通过负极电刷进入电刷底板47，最终由31端子蓄电池负极端子流入蓄电池负极。

铜条的连接方式根据12V起动机和24V起动机略有不同，如图5所示，24V为混联，12V为并联。

表1.三款不同功率的起动机所对应的开关线圈电阻线参数

如表1所示，本实用新型9KW/24V起动机，在吸拉线圈电阻线直径为φ1.83，略小于现有6KW起动机吸拉线圈电阻线的直径φ1.9。

本实用新型软啮合起动机，是内嵌软啮合线圈的定子结构以及与软啮合线圈串联的保持线圈直径适当加粗但仍小于吸拉线圈直径，以9KW/24V电磁开关为例，保持线圈直径φ0.9、保持线圈电阻匝数109匝、保持线圈电阻为0.465Ω；吸拉线圈电阻直径为1.83、吸拉线圈电阻匝数109、吸拉线圈电阻0.09Ω。

对于12V和24V的起动机其软啮合线圈漆包线缠绕匝数不同。以9KW起动机为例，12V起动机的软啮合线圈为18匝，24V起动机的软啮合线圈为10匝。12V和24V的起动机其定子铜条线圈缠绕匝数相同，以9KW起动机为例，铜条线圈缠绕匝数均为3匝

本实用新型软啮合起动机工作时，软啮合线圈可产生磁场。软啮合线圈漆包线相对于定子铜条来说较细，可以大量增加缠绕匝数，达到要求的磁场强度。同时，电流通过吸拉线圈从开关端子进入定子铜条，产生磁场。两个磁场叠加后共同作用于电枢，使起动机转动，满足软啮合力矩的要求。本实用新型是通过添加一个线圈，靠两个磁场叠加增大磁场强度，而不是像电磁开关软起动那样单纯的靠加粗线圈让大电流通过，来增加磁场强度达到软啮合力矩设计要求。

请参阅图2本实用新型起动机电路图。其中，100为继电器控制电路，200为电磁开关控制电路，300为电机电路，2为钥匙门开关，50端子为开关端子，30端子为蓄电池正极端子，30b端子为电机端子，31端子为蓄电池负极端子。

结合图2再请参阅图1本实用新型在起动机中的工作原理图。当钥匙门开关2接通时，继电器线圈3通电，在电磁力作用下继电器动触盘4与端子4-1和4-2接通。继电器两个端子4-1，4-2被短接，蓄电池1电流由50端子直接进入吸拉线圈6和保持线圈5，在电磁力作用下开关开始吸合。此时保持线圈5的电流进入定子软啮合线圈组件9，软啮合线圈产生磁场。同时电流从吸拉线圈6进入定子铜条线圈组件13，铜条线圈产生磁场。两个磁场相互叠加，共同作用于电枢15，在电磁力作用下电枢15开始慢转。电枢轴齿头14与行星齿轮16，内齿圈17组成行星齿轮系。当电枢轴齿头14旋转时，行星齿轮16围绕齿头14沿着内齿圈17的环面做圆周运动。由于行星齿轮轴18-2压装在驱动轴圆盘上，当行星齿轮16做圆周运动时会带动驱动轴18转动。在行星齿轮系的作用下，驱动轴的转速要低于电枢的转速。此时电磁开关动触盘7与开关端子8-1，8-2并未完全接通，电磁开关的柱塞10在电磁力作用下拖动拨叉12向着背向齿圈的方向移动，拨叉12绕着支点11旋转，根据杠杆原理拨叉12向单向器19施加一个指向齿圈方向的推力。单向器19内的螺旋花键与驱动轴螺旋花键18-1配合，一方面沿着螺旋花键18-1向齿圈方向做轴向运动，另一方面靠螺旋花键传递扭矩随着驱动轴18做圆周运动。于是实现了起动机一边慢转一边向前啮合的软啮合过程。当装配在单向器19上的驱动齿轮20啮合进发动机齿圈21达一定深度后，电磁开关动触盘7与开关端子8-1和8-2完全接触，即30端子8-1，30b端子8-2被动触盘7短接，蓄电池电流直接由电机端子30b直接进入定子铜条线圈组件13，起动机开始快速旋转。

本实用新型在定子内部并联软啮合线圈和定子铜条线圈，在通电时软啮合线圈和定子铜条线圈同时产生磁场，共同作用于电枢，产生足够的电磁力以满足软起动力矩的设计要求，提高起动机的使用安全性和可靠性。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1、一种软啮合起动机，包括：定子总成、电磁开关总成、电刷底板总成、继电器，所述定子总成又包括定子线圈组件，所述电磁开关总成又包括：蓄电池正极端子、电机端子、开关端子、开关吸拉线圈、开关保持线圈，其特征在于，所述定子线圈组件包括定子铜条线圈组件和软啮合线圈组件，所述定子铜条线圈组件与所述软啮合线圈组件为并联连接，所述软啮合线圈组件的接入端通过所述开关保持线圈与所述开关端子相连，所述定子铜条线圈组件的接入端与所述电机端子相连，所述电机端子与所述开关吸拉线圈、所述开关端子相连，通过接触盘运动实现起动机在软啮合阶段和正常工作阶段时电流流向的变换，所述定子铜条线圈组件与所述软啮合线圈组件的输出端分别通过所述电刷底板总成连接蓄电池的负极。

2、根据权利要求1所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子铜条线圈组件包括各定子铜条线圈混联连接，所述软啮合线圈组件包括各软啮合线圈串联连接。

3、根据权利要求1所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子铜条线圈组件包括各定子铜条线圈并联连接，所述软啮合线圈组件包括各软啮合线圈串联连接。

4、根据权利要求2或3所述的软啮合起动机，其特征在于，所述软啮合线圈设置在所述定子铜条线圈之内并彼此绝缘。

5、根据权利要求4所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子线圈组件外侧设有电工棉带缠绕层和浸漆绝缘层。

6、根据权利要求2或3所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子铜条线圈与所述软啮合线圈的绕制方向为逆时针方向。

7、根据权利要求2或3所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子铜条线圈与所述软啮合线圈的绕制方向为顺时针方向。

8、根据权利要求1所述的软啮合起动机，其特征在于，所述软啮合线圈组件的接入端通过所述开关保持线圈、所述开关端子后再通过所述继电器、所述蓄电池正极端子连接蓄电池的正极，所述软啮合线圈组件的输出端通过所述电刷底板总成还通过蓄电池负极端子连接蓄电池的负极。

9、根据权利要求1所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子铜条线圈组件的接入端通过连接片与所述电机端子相接，所述定子铜条线圈组件的输出端与所述电刷底板总成的正极电刷相连，并通过起动机的换向器、起动机的电枢、所述电刷底板的蓄电池负极端子最终连接蓄电池的负极。

10、根据权利要求2或3所述的软啮合起动机，其特征在于，所述软啮合线圈为漆包线。

11、根据权利要求2或3所述的软啮合起动机，其特征在于，所述定子铜条线圈为退火铜条，并匝间设有绝缘纸带。

12、根据权利要求1所述的软啮合起动机，其特征在于，所述开关保持线圈的直径小于所述开关吸拉线圈的直径。

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