Автомобильный стартер: устройство и принцип действия

Автомобильные стартеры можно классифицировать по множеству признаков, но основным является наличие встроенного редуктора.

В конструкциях стартеров с редуктором между якорем электродвигателя и шестерней, сидящей на выходном валу стартера, встраивается редуктор, понижающий частоту вращения в 3...4 раза. При этом частота вращения вала электродвигателя может быть повышена до 15000 ... 20 000 мин-1 в режиме холостого хода. Блок электродвигателя представляет собой механизм с малыми размерами, высокой частотой вращения и низким моментом. Конструктивно редукторы могут быть выполнены простыми рядными с внешним или внутренним зацеплением, а также планетарными. Наиболее перспективным является так называемый планетарный редуктор Джемса, применяемый для передачи движения с небольшими замедлениями (5...7). Его достоинствами является симметричность передаваемых усилий, компактность и высокий КПД, превосходящий КПД соответствующих простых редукторов. Стартер применяется не только на легковых автомобилях с бензиновыми двигателями с объемом до 5 литров или дизельными с объемом до 2 литров, но и на современных грузовиках. Стартер имеет меньшие размеры и на 40% меньшую массу чем традиционные стартеры, спроектированные для тех же целей и обеспечивает эквивалентную или большую мощность.

Стартер состоит из:

3 - корпуса с полюсами и катушками обмотки возбуждения 22,

23 – якоря с коллектором 1,

электромагнитного втягивающего реле 4,

муфты свободного хода (бендикса) 15 с шестерней 11,

крышек 6,17 (со стороны привода; часто выполнены, как единая целая отливка) и 2 (со стороны коллектора),

щеточного узла 24 со щеткодержателями 25,

сердечника втягивающего реле 5, вилки 7, демпфера 8 и 9, втулок 21,16 и 12, редуктора.

Редуктор, в свою очередь, состоит из шестерней 10, планетрного кольца (планетарки) 18, вала 14, набора стопоров 13, корпуса 19.

Корпус стартера является частью магнитной системы электродвигателя, служит несущей конструкцией для крышек, воспринимает вращающий момент и передает его элементам крепления стартера на двигателе. Корпус выполняют из цельнотянутой трубы или стальной полосы с последующей сваркой стыка. К корпусу винтами или заклепками прикреплены полюсы. Полюсы могут быть выполнены в виде статорной обмотки (медной или алюминиевой) или постоянных магнитов.

Якорь стартера имеет шихтованный сердечник в виде пакета стальных пластин толщиной 1,0...1,2 мм, что уменьшает потери на вихревые токи. Крайние пластины пакета из электроизоляционного картона предохраняют от повреждения изоляцию лобовых частей обмотки якоря. Лобовые части обмотки якоря укрепляют бандажами из нескольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнистого материала, пропитанного синтетическими смолами. Лобовые части секций изолируют одну от другой электроизоляционным картоном или полимерными трубами. Концы секций обмотки якоря укладывают в прорези петушков коллекторных ламелей, чеканят и соединяют с коллекторными ламелями пайкой.

Втягивающее реле стартера имеет две обмотки: втягивающую и намотанную на нее удерживающую, которые расположены на латунной втулке. В ней свободно перемещается стальной сердечник. Удерживающая обмотка рассчитана только на удержание якоря в притянутом состоянии. Она наматывается проводом меньшего сечения и имеет самостоятельный вывод на массу. Удерживающая обмотка работает длительное время и больше нагревается. Втягивающая обмотка подключена параллельно силовым контактам реле. При включении реле она совместно с удерживающей обмоткой создает необходимую силу притяжения.

Для предотвращения разноса якоря после пуска ДВС на валу стартера устанавливают муфту свободного хода (бендикс), которая передает усилие от якоря к шестерне и проскальзывает, когда шестерня вращается маховиком двигателя. В двух словах: при включении стартера крутящий момент от наружной ведущей обоймы передается роликами на внутреннюю обойму при заклинивании роликов. Как только двигатель будет запущен наружная обойма станет ведомой (ведущим будет зубчатый венец маховика), ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать.

Общее взаимодействие элементов конструкции стартера при запуске двигателя следующее: сердечник втягивающего реле, втягиваясь магнитным полем обмоток, перемещает вилку и связанную с ним муфту привода (бендикс). При этом шестерня бендикса входит в зацепление с венцом маховика двигателя. Подвижной контакт втягивающего реле замыкает цепь батарея -стартер, и якорь последнего начинает вращаться. Если шестерня не вошла в зацепление с венцом маховика (так называемое «утыкание» шестерни стартера в зубцы венца маховика), то вилка будет продолжать перемещаться, сжимая пружину бендикса. Как только якорь начнет вращаться, шестерня повернется и под действием пружины ее зубья войдут во впадины между зубьями венца маховика. Двигатель запуститься.