汽车电器第三章 起动机
3.1 起动机结构及原理
汽车电器与电子控制技术
1）励磁式定子。
励磁式电动机定子铁心为低碳钢，铁心磁场要靠绕在外面的 励磁绕组通电建立。为使电动机磁通能按设计要求分布，将 铁心制成如图9所示的形状，并用埋头螺栓紧固在机壳上。
励磁绕组由扁铜带 （矩形截面）绕制 而成，其匝数一般 为6～10匝；铜带之 间用绝缘纸绝缘， 并用白布带以半叠 包扎法包好后浸上 绝缘漆烘干而成。
图4-22 弹簧式单向离合器
弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、成本低等特点。 因扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，多用于大中型起动机。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术 (3) 摩擦片式单向离合器
摩擦片式单向离合器是通过主、从动摩擦片的压紧和放松 来实现接合和分离的，其结构如图4-23所示。
U
+ ME
–
Ra — 绕组电阻
–
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术
3. 电磁转矩
直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通相互作 用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为
T=KT Ia
KT: 与电机结构有关的常数
: 线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流
汽车总线技术
起动机的分类
按总体结构不同分为： （1）普通起动机 无特殊结构和装置； （2）永磁起动机 电动机磁极用永磁材料制成； （3）减速起动机 传动机构设有减速装置的起动机。 按控制方式不同可分为： （1）机械控制式 由手拉杆或脚踏联动机直接控制起动机的主电路开关来 接通或切断主电路。 （2）电磁控制式 借点火开关或按钮控制电磁铁，再由电磁铁控制主电路 开关来接通或切断主电路。 按传动机构啮入方式不同可分为： （1）强制啮合式 依靠电磁力或人力拉动杠杆机构，拨动驱动齿轮强制啮 入飞轮齿环。 （2）电枢移动式 依靠磁极磁通的电磁力使电枢产生轴向移动，从而将驱 动齿轮啮入飞轮齿环。 （3）齿轮移动式 依靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆，从而使驱动齿 轮啮入飞轮齿环。 （4）惯性啮合式 驱动齿轮借旋转时的惯性力啮入飞轮齿环。
3.2 起动机特性及参数选择
串励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联，电枢电流等 于励磁绕组电流，并与总电流相等。串励式直流电动机具有起动转 矩大，轻载转速高，重载转速低，短时间内能输出最大功率等特点， 具有较“软”的机械特性，因此特别适合应用于直接驱动式起动机。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术
汽车电器与电子控制技术
起动机基本参数的确定 • 起动机功率 • 传动比 • 蓄电池容量
1）起动机功率的选择
起动机的功率P（kW）应根据发动机起动所需功率选 取，它取决于发动机的起动阻力矩 M Q（N·m）和最低起动
转速 nQ（r／min），并可由下式计算：
P M QnQ 9550
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
复励式电动机的磁极上有 两组励磁绕组，一组同电 枢串联，另一组则同电枢 并联。复励式电动机在空 载运行的情况下与并励电 动机相似，加了负载后， 串励绕组的磁场将随负载 的增加而加强，运行情况 接近串励电动机。因此它 的机械特性比并励式软， 较串励式硬。复励式直流 电动机被一些大功率起动 机所采用。
图4-17 直流电动机机械特性比较
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术
3.2 起动机的基本参数选择
1）起动机的功率
P M QnQ 9550
图4-18 起动机特性曲线
起动机在全制动（nS ＝0）和
空载（ M S＝0）时，其功率
均为0，而在接近全制动电流 一半时其输出功率最大。起动 机工作时间短暂（仅几秒钟）， 允许在最大的功率状态下工作。 因此，起动机的额定功率一般 也就是电动机的最大功率或接 近于最大功率。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
起动机的结构和工作特性
2.传动机构 1）传动机构的作用
起动机的传动机构安装在电动 机电枢的延长轴上，在起动发动机 时，用来将驱动齿轮与电枢轴连成 一体，并使驱动齿轮沿电枢轴移出 与飞轮齿圈啮合，将起动机产生的 转矩传递给发动机的曲轴，使发动 机起动。 2）超速保护装置
（1）滚柱式单向离合器。如图 4-8所示为滚柱式单向离合器组成 与工作示意图。它由内座圈、滚柱 以及装在内座圈孔中的柱塞和弹簧 等组成。驱动齿轮与外座圈连成一 体，花键套筒与内座圈连成一体， 并通过花键装在电枢的延长轴上。
接触电阻和导线电 阻的影响
起动机接触电阻与导线电 阻越大，起动机输出功率 和转速越小。电刷与换向 器接触不良、电刷弹簧弹 力减弱、导线与蓄电池接 线柱连接不牢等，都会使 接触电阻增大。
环境温度的影响
当蓄电池使用环境温度降 低时，电解液密度增大， 蓄电池内阻增大，蓄电池 容量和端电压都将急剧下 降，使起动机输出电流和 功率显著降低。因此，在 寒冷冬季，应对蓄电池采 取有效的保温措施。
1）转矩特性 由于励磁绕组与电枢绕组是串联的，因此有励磁电流Ij与电枢电流Is
相等。在磁路未饱和时，磁通Φ与励磁电流Ij成正比，即Φ=C1Ij=C1Is（C1 为常数），故电动机产生的电磁转矩为
M=CmΦIs=CmC1IsIs=CIs2 式中，Cm为电动机的结构常数；C为规定的常数。 在磁路未饱和时，直流电动机的电磁转矩M与电枢电流Is的平方成正比。 在磁路饱和时，磁极磁通Φ为常数，电磁转矩与电枢电流大致成直线关系， 见图4-12中的M曲线。
汽车电器设备与维修
起动机的结构和工作特性 1.1 起动机的结构
1.直流电动机 直流电动机是将电能转化为机械能的装置，是以通电导体在磁场中受磁
汽车电器与电子技术习题
汽车电器与电控技术习题蓄电池小结1.电源系要紧由蓄电池、发电机及调节器等组成。
2.蓄电池在供电时将化学能转化为电能。
3.蓄电池在发电机起动时供电，在发动机停止或怠速时也由蓄电池供电。
4.每当出现供电需求超动身电机输出时,蓄电池也参与供电5.蓄电池能够缓和电气系统中的冲击电压。
6.蓄电池要紧包括极板、隔板、电解液和外壳等。
7·蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质是海绵状铅。
8.电解液由蒸馏水和纯硫酸组成,其相对密度为。
9.蓄电池在放电过程中，正负极板上的活性物质都转变为硫酸铅。
10.干式荷电蓄电池在参加电解液，静置20~30分后即可投进使用。
11.蓄电池的型号中第一局部表示蓄电池的单格数，第二局部表示蓄电池的类型，第三局部表示极板类型，第四局部表示额定容量，第五局部表示特殊性12.蓄电池放电终了的特征是单格电压落低到最低答应值，电解液密度下落到最低答应值。
13.蓄电池充电终了的特征是单格电压上升到最大值；电解液密度上升到最大值；电解液呈沸腾状况。
14.蓄电池的容量的单位为安培小时，常用的容量有额定容量和起动容量。
15.妨碍蓄电池容量的妨碍因素有：放电电流、电解液的温度和电解液的密度。
16.接通起动机的时刻不要超过5秒，两次起动之间的间隔为15秒。
17.假如能确认蓄电池的电解液没有泄漏，在电解液缺乏时，应补加蒸馏水。
18.蓄电池的充电方法有定电流充电、定电压充电和快速充电.19.充电种类有初充电、补充充电、往硫化充电等。
20.蓄电池极板硫话化的缘故要紧是长期充电缺乏，电解液缺乏等。
21.蓄电池技术状况的检查要紧包括电解液液面高度的检查，电解液密度的检查等。
22.一般情况下，电解液密度每下落，相当于放电6%。
复习考虑题一、咨询答题1.汽车用蓄电池有哪些功用?2.试述蓄电池的充电特性和放电特性.3.什么是蓄电池的容量?如何表示?其妨碍因素有哪些?4.蓄电池的充电种类和方法有哪些?各有何优缺点?5.什么使免维护蓄电池?它的结构和材料有何特点?6.简述蓄电池的常见故障及其缘故.7.简述蓄电池的要紧部件。
《汽车电器与电子技术》第2版课后习题答案1-5章,孙仁云版
《汽车电器与电⼦技术》第2版课后习题答案1-5章,孙仁云版《汽车电器与电⼦技术》第2版课后习题答案2020.04第⼀章绪论1-1 简述汽车电器与电⼦控制系统的分类和特点。
汽车电器与电⼦控制系统可分为电器装置和电⼦控制系统两⼤部分。
汽车电器装置主要由供电系统、⽤电设备、检测装置和配电装置四部分组成。
汽车电⼦控制系统分为发动机控制系统、底盘控制系统和车⾝控制系统三个部分。
特点：1)低压汽油车多采⽤12V，主要优点是安全性好。
2)直流主要从蓄电池的充电来考虑。
3)单线制单线制即从电源到⽤电设备使⽤⼀根导线连接，⽽另⼀根导线则⽤汽车车体或发动机机体的⾦属部分代替。
单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。
4)负极搭铁将蓄电池的负极与车体相连接，称为负极搭铁。
第⼆章汽车供电系统1.汽车⽤蓄电池的功⽤有哪些？其主要功⽤是什么？对汽车⽤蓄电池有何要求？答:功⽤有（1）起动发动机时向起动机和点⽕系统提供电能。
（2）在发动机不⼯作或电压低时（发动机停转或怠速时）向⽤电设备供电。
（3）⽤电设备过多，超过发电机容量时补充供电。
（4）蓄电池电能不⾜时可将发电机电能储存起来。
（5）具有稳定电源系统电压的作⽤。
其主要功⽤是：（1）起动发动机时向起动机和点⽕系统提供电能。
要求：容量⼤、内阻⼩，以保证蓄电池具有⾜够的起动能⼒。
2.铅酸蓄电池的主要组成部件及其功⽤是什么？答：组成部件：1极板与极板组、2隔板、3电解液、4外壳5蓄电池技术状态指⽰器功⽤：同上3.什么是蓄电池的额定容量和储备容量？答：额定容量C20：是指完全充⾜电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以20h放电率（If=0.05C）连续放电，当单格电压降⾄1.75V（12V蓄电池降⾄10.5±0.05V，6V蓄电池降⾄5.25±0.02V），蓄电池输出的电量。
储备容量Cm：是指完全充⾜电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以25A电流连续放电，当单格电压降⾄1.75V所持续的时间，其单位为min.。
《汽车电器与电子控制技术》课程教学大纲
汽车电器与电子控制技术》课程教学大纲版本号：020232026课程英文名称：AutomotiveElectronicsandElectronicControlTechnology课程总学时：40讲课：32实验：8上机：适用专业：车辆工程、交通运输大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程为理论性兼有实践性的专业课程，是车辆工程专业、能源与动力工程学生学习汽车维修工程、内燃机电子控制技术的基础。
通过本课程的学习，可以使学生掌握汽车电子技术的基本理论、机构和应用，适应社会和行业的要求，为从事汽车电器与电子技术和汽车整车设计的研究、教学和实践应用奠定基础。
逐渐培养学生形成独立思考的学习习惯和工程人员严谨认真的工作作风。
使学生基本掌握汽车电器设备结构、原理和应用，掌握汽车现代电子控制系统的基本理论、结构原理和简单的检测方法及手段，培养电路分析的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1、了解汽车与电子技术发展的关系，掌握电子控制系统的组成和基本工作原理，了解电子控制系统的共性和汽车电子控制系统的特点。
2、掌握发动机电子控制燃油供给系统的结构、原理和应用，掌握不同机构和类型的燃油供给系统的特点和工作方式，了解部分典型结构的结构和工作原理。
3、掌握汽车点火系统的分类、结构和原理，了解传统点火系统和现代电子点火系统中主要零部件的结构及工作原理。
4、掌握电子控制汽车制动防抱死系统基础理论和基本原理，了解典型防抱死系统的结构和工作方式，掌握简单的制动效能的计算。
5、掌握汽车驱动控制的基本原理和控制方法，了解汽车驱动系统与电子控制汽车制动防抱死系统相比较各自的特点。
6、掌握汽车自动变速器的分类、结构和原理，了解液力变矩器、行星齿轮变速器、电子控制机构的结构、作用和特点，可以进行简单的性能分析。
7、了解汽车空调、安全气囊、导航系统等汽车电子控制辅助系统的结构和基本原理，及辅助系统的使用对汽车主要性能的影响。
汽车电器与电子技术课后习题答案1-5章
汽车电器与电子技术课后习题答案2020.04第一章绪论1-1 简述汽车电器与电子控制系统的分类和特点。
汽车电器与电子控制系统可分为电器装置和电子控制系统两大部分。
汽车电器装置主要由供电系统、用电设备、检测装置和配电装置四部分组成。
汽车电子控制系统分为发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统三个部分。
特点：1)低压汽油车多采用12V，主要优点是安全性好。
2)直流主要从蓄电池的充电来考虑。
3)单线制单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替。
单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。
4)负极搭铁将蓄电池的负极与车体相连接，称为负极搭铁。
第二章汽车供电系统1.汽车用蓄电池的功用有哪些？其主要功用是什么？对汽车用蓄电池有何要求？答:功用有（1）起动发动机时向起动机和点火系统提供电能。
（2）在发动机不工作或电压低时（发动机停转或怠速时）向用电设备供电。
（3）用电设备过多，超过发电机容量时补充供电。
（4）蓄电池电能不足时可将发电机电能储存起来。
（5）具有稳定电源系统电压的作用。
其主要功用是：（1）起动发动机时向起动机和点火系统提供电能。
要求：容量大、内阻小，以保证蓄电池具有足够的起动能力。
2.铅酸蓄电池的主要组成部件及其功用是什么？答：组成部件：1极板与极板组、2隔板、3电解液、4外壳5蓄电池技术状态指示器功用：同上3.什么是蓄电池的额定容量和储备容量？答：额定容量C20：是指完全充足电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以20h放电率（If=0.05C）连续放电，当单格电压降至1.75V（12V蓄电池降至10.5±0.05V，6V蓄电池降至5.25±0.02V），蓄电池输出的电量。
储备容量Cm：是指完全充足电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以25A电流连续放电，当单格电压降至1.75V所持续的时间，其单位为min.。
汽车电器课程标准
课程名称：汽车电器设备与维修总学时数：80学分数：5 适用专业：汽车检测与维修技术专业一、概述（一）课程性质本课程是汽车检测与维修专业的一门专业课，讲述汽车传统电器设备和新型电器设备的原理、结构及应用知识。
主要包括：蓄电池、起动机、发电机、传统点火系统、电子点火系统、仪表系统、全车电路等。
（二）课程定位《汽车电器设备与维修》课程是汽车检测与维修技术专业的主干课程之一，是学习后续课程的重要基础。
（三）课程设计思路该课是一门理论、实践、技能三合一的专业技术课程，为实现教育计划的目标，提高教学质量,使学生达到职业教育规定的要求, 在教学中注重引进先进的教育方法和技术，以专业技能训练和人才综合素质培养为核心，旨在培养社会实用型、具创新能力的技能人才。
二、课程目标（一）知识目标1．了解汽车电器的重要性与汽车电器的发展状况２．掌握汽车电器的构成和分类、特点和使用原则。
３．掌握汽车电器的各个组成部分的工作原理和故障维修。
4．掌握汽车电路的阅读方法，看懂电路图；5．掌握电路系统的故障排除方法。
（二）职业技能目标能凭借各种测量和维修工具对汽车电器及电路系统进行故障排除。
（三）职业素质养成目标培养学生耐心细致、严肃认真的工作态度。
三、课程内容和具体标准绪论【目的要求】1．了解汽车电器的发展及状况；2．了解汽车电器作为汽车四大组成部分之一的重要性；3．掌握汽车电器的构成和分类、特点和使用原则；【主要内容】汽车电器的重要性；汽车电器的发展状况。
第一章蓄电池【目的要求】1．了解蓄电池的种类、用途及应用等基本情况；2．了解车用新型蓄电池的结构。
3．掌握蓄电池的构造、型号及工作原理；4．掌握蓄电池的工作特性、蓄电池的容量、应用及故障排除方法；【主要内容】蓄电池的构造及型号；蓄电池的应用及故障排除。
第二章交流发电机及调节器【目的要求】1．掌握交流发电机的构造、工作原理及工作特性；2．了解触电式调节器的型号、规格、结构、原理和应用；；3．掌握主要电子调节器的型号、规格、结构、原理和应用；4．掌握交流发电机及调节器的检修与调整。
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30
因为在串励式电动机中，Ij=IS，磁极磁通未饱
和时： φ=k.Ij=k.IS,所以，当IS ↑时：
M=Cm.Φ.IS
=C.IS2
n = —U —-I—S.R—S Ce.φ
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3.特性曲线特点
轻载转速高，重载转速低；起动转矩大； —该特点恰好满足起动发动机的需要
起动初：阻力矩最大；但n=0， Is最大， 起动机输出转矩最大—恰好适应。
电刷架铆装在前端盖
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27
电刷架铆装 在支撑板
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（四）串励式直流电动机机械特性
1.定义 U=常数=12V，励磁绕组电
阻Rj=常数，研究转速与转矩之 间关系。
即： n=f（M）
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2.特性曲线及分析 U = Ef+IS.RS Ef = Ce.φ.n U -IS.RS n = ———— Ce.φ
第三章 起动机
• 1.概述 • 2.电动机工作原理 • 3.起动机的组成和结构 • 4.新型起动机（减速起动机）
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2
第一节 概 述
汽车发动机进入正常的工作循环， 必须借助外力起动：
人力 — 手摇（辅助） 电力 — 起动机（主要）
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3
电力起动系统
5.曲轴飞轮
6.起动开关
1.蓄电池 2.搭铁电缆 3.起动电缆 4.起动机
起动中：阻力矩减小；但n上升，Is减小， 起动机输出转矩减小，因为转速升高—更便于 起动。
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32
二、传动机构
（一）功用
1.减速增扭 — 小齿轮驱动大齿轮； 2.单方向传递转矩 — 设置单向离合器；
单向离合器型式： 滚柱式； 摩擦片式； 弹簧式；
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（二）滚柱式单向离合器
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34
h
35
起动时，驱动齿轮主动，飞轮被动起动机转矩传至飞轮；
Me -低速稳定运转。
阻力矩Me↓时，n↑、Ef↑、IS ↓、M↓=
Me -高速稳定运转。
可见 ：当负载变化时，电动机转速、电
枢电流、输出转矩，均会作出相应的变化， 以满足不同负载的需要。
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（三）直流电动机的结构
机壳、磁极、励磁绕组、电枢、电刷及电刷 架 、前端盖、后端盖、轴承等；
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1.磁场部分
7.起动继电器
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4
丰田5A发动机起动机安装位置
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5
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6
一、起动系统的组成
起动 继电器
起动机
起
动
蓄 电
开 关
池
蓄电池、起动机、起动继电器、起动开关；
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7
二、起动机类型
• 1.按照控制方式：机械控制式和电磁控 制式
• 2.按照传动机构啮合方式：惯性啮合式、 强制啮合式、
• 3.按照励磁方式：永磁式和励磁式
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传动机构、蓄电池、电动机开关、附 加电阻短路开关
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拨叉、引铁、回位弹簧、铜套、固定铁心、触盘
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吸拉线圈
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保持线圈、控制开关
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2.起动继电器
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3.起动开关（点火开关）
h
47
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48
（三）工作过程
1.点火开关拨至起动档位
继电器线圈通电，触点闭合，吸、保线圈通
电，引铁前移—电动机电路接通；附加电阻开关
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36
发动机起动后，将驱动齿轮与电枢轴连系切断；
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三、控制装置
（电磁开关）
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拨叉
பைடு நூலகம்
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（一）功用 控制电动机电路的接通和切断； 控制驱动齿轮与曲轴飞轮的啮合和分离；
（二）组成 1.铜套： 内装固定铁心和引铁。引铁前端驱动
触盘，后端拉动拨叉。外绕吸引线圈和 保持线圈。
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40
直流电动机
2-1～2kw 3-2～3kw 4-3～4kw 5-4～5kw
6-5～6kw 7-6～7kw 8-7～8kw 9-＞8kw
举例 QD124
工作电压12V、功率1～2kw、 第4次设计的普通型起动机；
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11
第二节 起动机的结构、工作原理及特性
直流电动机、传动机构、控制装置；
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直流电动机 —通电产生转矩；
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8
三、起动机型号（5部分） 名称代号； 电压等级代号； 功率等级代号； 设计序号； 变型代号；
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9
□—□—□—□—□
字母— 数字—数字—数字—字母 汉语拼音—名称代号 QD—普通型起动机 QDJ—减速起动机 QDY—永磁起动机
电压等级代号： 1-12V； 2-24V；
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10
功率等级代号（数字表示）：
传动机构 —传递转矩；
控制装置 —控制转矩的产生和传递时机；
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一、直流电动机 （一）直流电动机工作原理
电能——机械能
1.通电导体在磁 场中会运动；
2.通电线框在磁 场中会旋转运动；
3.转矩与下列因 素有关：
M=Cm．Φ．I
S
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14
4.磁场采用电磁场，电动机采用串激式
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15
（二）直流电动机转矩自动调节过程
后移—电动机电路切断；附加电阻开关断开；驱动齿轮与
飞轮分离。
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3.故障分析
（1）点火开关拨至起动档位后，电动机并不转动。
电动机空转—实验电磁开关—短路起动
继电器—短路点火开关；
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（2）起动机转动无力 装配过紧；轴承松旷；轴向间隙过大； 电路连接不良；蓄电池亏电。
闭合；驱动齿轮与飞轮啮h 合。
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50
说明：
（1）电动机开关接通，吸引线圈被短路；
（2）驱动齿轮与飞轮啮合抵触时，压缩离合器缓 冲弹簧。
（3）电枢轴尾部装限位环，转嫁冲击力。
（4）齿轮“咬死”，压缩拨叉环前移断电保护。
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51
2.点火开关退出起动档位
继电器线圈断电，触点张开—吸、保线圈断电，引铁
通电导体在磁场中 运动切割磁力线，将产 生电动势，方向与通入 电流相反，阻碍电流流 动---反电动势Ef：
Ef = Ce.φ.n
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电动机转动，电压平衡方程：
U = Ef+IS.RS IS =U—R-S—Ef—— 可见：
IS将随n↑而↓；
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分析：
阻力矩Me↑时，n↓、Ef↓、IS↑、M↑=
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2.电枢部分
换向器
铁心
电枢轴
电枢绕组
电枢轴上制有螺旋键槽，驱动传动机构。
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24
铁心：
硅钢片叠成，外缘切口形成线槽。 （19、21、23）
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绕组：铜条、单匝、波绕
换向器：铜制，片间云母绝缘；
换向器片数 = 绕组数
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3.电刷及电刷架
四只电刷，铜石墨制成。安装在电刷架内， 两只绝缘（连接磁场绕组），两只搭铁。
机壳、磁极、励磁绕组；
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（1）机壳
钢板卷压,安装 磁极（并导磁）， 固装机件；
机壳上设有一 绝缘接柱。
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（2）磁极
四个磁极， 固装在机壳 内。通电励 磁后形成不 同的磁极极 性。
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（3）励磁绕组
励磁绕组数量与磁 极相配，铜条绕制。
励磁绕组两两串联而后 并联，再与电枢绕组串联--串激式。