1.2 常規起動機的組成、結構和工作原理
常規起動機一般由直流串勵式電動機、傳動機構和控制裝置（也稱電磁開關）三部分組成。如圖2－1所示是其和發動機飛輪的嚙合關係，圖2－2所示是起動機的組成。由圖可以看出，把點火開關旋至起動檔時，電動機產生轉矩開始轉動，同時電磁開關把傳動機構中的小齒輪推出，使其與發動機的飛輪齒圈嚙合，這樣就把電動機的轉矩通過傳動機構傳遞給飛輪，使發動機起動。
圖2-1 起動機和發動機的嚙合關係
圖2－2 常規起動機的組成
1.2.1 直流串勵式電動機
直流電動機的作用是產生力矩。一般均採用直流串勵式電動機。「串勵」是指電樞繞組與磁場繞組串聯。
1.2.1.1 直流電動機的結構直流電動機由磁極、電樞、換向器和外殼等組成如圖2－3所示，
圖2-3 直流電動機
(1) 磁極磁極的作用是產生電樞轉動時所需要的磁場，它由固定在機殼上的磁極鐵心和磁場繞組組成，見圖2－4。如圖2－5所示為勵磁繞組的內部電路連線方法，勵磁繞組一端接在外殼的絕緣接線柱上，另一端與兩個非搭鐵電刷相
圖2－4 磁極
圖2-5 勵磁繞組的接法
a)四個繞組相互串聯；b）兩個繞組串聯後再併聯
(2) 電樞如圖2－6所示為電樞總成，由外圓帶槽的矽鋼片疊成的鐵心和電樞繞組組成，磁場繞組和電樞繞組一般採用矩形斷面的裸銅線繞制。
圖2-6 電樞總成
換向器裝在電樞軸上，它由許多換向片組成。換向片嵌裝在軸套上，各換向片之間均用雲母絕緣。
(3) 電刷電刷和換向器配合使用用來連線磁場繞組和電樞繞組的電路，並使電樞軸上的電磁力矩保持固定方向。
電刷裝在端蓋上的電刷架中，電刷彈簧使電刷與換向片之間具有適當的壓力以保持配合，如圖2-7所示。
圖2-7 電刷及電刷架的組合
以四磁極電動機為例，其中兩個電刷與機殼絕緣，電流通過這兩個電刷進入電樞繞組，另外兩個為搭鐵電刷，通過電樞繞組的電流通過這兩個電刷搭鐵。
(4)機殼
是電動機的磁極和電樞的安裝機體，其中一端有四個檢查視窗，便於進行電刷和換向器的維護，同時起動機的電磁開關也安裝在機殼上，其上有一絕緣接線端，是電動機電流的引入線。
1.2.1.2 直流電動機的工作原理直流電動機的基本工作原理是通電的導體在磁場中會受電磁力作用，電磁力的方向遵循左手定則。
圖2-8 直流電動機的原理圖
如圖2-8所示，兩片換向片分別與環狀線圈的兩端連線，電刷一端與兩換向器片相接觸,另一端分別接蓄電池的正極和負極。在環狀線圈中電流的方向交替變化，用左手定則判斷可知,環狀線圈在電磁力矩作用下按順時針方向連續轉動。這樣在電源連續對電動機供電時，其線圈就不停地按同一方向轉動。
為了增大輸出力矩並使運轉均勻，實際的電動機中電樞採用多匝線圈，隨線圈匝數的增多換向片的數量也要增多。
1.2.1.3 直流電動機的工作特性直流電動機工作時有如下的特點：
電動機中電流越大，電動機產生的扭矩越大。
電動機的轉速越高，電樞線圈中產生的反電動勢就越大，電流也隨之下降。
起動機在初始起動期間和起動期間各項指標的比較見表2－1。
表2－1
直流串勵式電動機的力矩m、轉速n和功率p隨電樞電流變化的規律，稱為直流串勵式電動機的特性。圖2－9所示為直流串勵式電動機的特性曲線，其中曲線m、n和p分別代表力矩特性、轉速特性和功率特性。
圖2－9 直流串勵式電動機的特性
結合表2－1和圖2－9可知，在起動機起動的瞬間，電樞轉速為零，電樞電流達到最大值，力矩也相應達到最大值。使發動機的起動變得很容易。這就是汽車起動機採用串勵式電動機的主要原因。
串勵式電動機在輸出力矩大時，電樞電流也大，電動機轉速隨電流的增加而急劇下降；反之，在輸出力矩較小時，電動機轉速又隨電樞電流的減小而很快上公升。
串勵式電動機具有輕載轉速高，過載轉速低的特性，對保證起動安全可靠是非常有利的，是汽車上採用串勵式電動機的乙個重要原因。
串勵式電動機的功率p可用下式表示：
p=mn/9550
式中：m——電樞軸上的力矩（nm）；
n——電樞轉速（r／min）。
電動機完全制動時，轉速和輸出功率為零，力矩達到最大值。空載時電流最小，轉速最大，輸出功率也為零。當電樞電流接近制動電流一半時，電動機輸出功率最大。
1.2.2 傳動機構
傳動機構的作用是把直流電動機產生轉矩傳遞給飛輪齒圈，再通過飛輪齒圈把轉矩傳遞給發動機的曲軸，使發動機起動；起動後，飛輪齒圈與驅動齒輪自動打滑脫離。一般由驅動齒輪、單向離合器、撥叉、嚙合彈簧等組成。單向離合器有滾柱式，摩擦片式，彈簧式等幾種型別。
其中滾柱式單向離合器是最常用的，下面就以滾柱式單向離合器為例，討論其結構和工作原理。
1.2.2.
1 滾柱式單向離合器的構造如圖2－10所示，滾柱式單向離合器的驅動齒輪與外殼製成一體，外殼內裝有十字塊和4套滾柱、壓帽和彈簧。十字塊與花鍵套筒固連，殼底與外殼相互扣合密封。
圖2－10 滾柱式單向離合器
1-驅動齒輪；2-外殼；3-十字塊；4-滾柱；5-壓帽彈簧；6-墊圈；7-護蓋；8-花鍵套筒；
9-彈簧座；10-嚙合彈簧；11-撥環；12-卡簧
花鍵套筒的外面裝有嚙合彈簧及襯圈，末端安裝著撥環與卡圈。整個離合器總成套裝在電動機軸的花鍵部位上，可作軸向移動和隨軸轉動。在外殼與十字塊之間，形成4個寬窄不等的楔形槽，槽內分別裝有一套滾柱、壓帽及彈簧。
滾柱的直徑略大於楔形槽窄端，略小於楔形槽的寬端。
1.2.2.
2 工作過程受力分析如圖2－11所示，當起動機電樞旋轉時，轉矩經套筒帶動十字塊旋轉，滾柱滾人楔形槽窄端，將十字塊與外殼卡緊，使十字塊與外殼之間能傳遞力矩，見圖2-11a）；發動機起動以後，飛輪齒圈會帶動驅動齒輪旋轉，當轉速超過電樞轉速時，滾柱滾人寬端打滑，這樣發動機的力矩就不會傳遞至起動機，起到保護起動機的作用。見圖2-11b）。
圖2－11 滾柱的受力及作用示意圖
a．起動時；b.起動後
1.2.3 控制裝置
電磁控制裝置在起動機上稱為電磁開關，它的作用是控制驅動齒輪與飛輪齒圈的嚙合與分離,並控制電動機電路的接通與切斷。在現代汽車上，起動機均採用電磁式控制電路，電磁式控制裝置是利用電磁開關的電磁力操縱撥叉，使驅動齒輪與飛輪嚙合或分離。
1.2.3.
1 電磁控制裝置的組成圖2－12所示為其結構圖。電磁開關主要由吸引線圈、保持線圈、回位彈簧、可動鐵心，接觸片等組成。其中，端子c接點火開關，通過點火開關再接電源；端子30直接接電源。
圖2－12 電磁開關結構圖
1.2.3.
2 基本工作過程電磁開關的工作過程要結合電路進行分析，此處不對其進行單獨的分析。主要的工作過程見起動系統控制電路中圖2－14。當起動電路接通後，保持線圈的電流經起動機接線柱50進入，經線圈後直接搭鐵，吸引線圈的電流也經起動機接線柱50進入，但通過線圈後未直接搭鐵，而是進入電動機的勵磁線圈和電樞後再搭鐵。
兩線圈通電後產生較強的電磁力，克服回位彈簧彈力使活動鐵心移動，一方面通過撥叉帶動驅動齒輪移向飛輪齒圈並與之嚙合，另一方面推動接觸片移向接線柱50和c的觸點，在驅動齒輪與飛輪齒圈進入嚙合後，接觸片將兩個主觸點接通，使電動機通電運轉。在驅動齒輪進入嚙合之前，由於經過吸引線圈的電流經過了電動機，所以電動機在這個電流的作用下會產生緩慢旋轉，以便於驅動齒輪與飛輪齒圈進入嚙合。在兩個主接線柱觸點接通之後，蓄電池的電流直接通過主觸點和接觸片進入電動機，使電動機進入正常運轉，此時通過吸引線圈的電路被短路，因此，吸引線圈中無電流通過，主觸點接通的位置靠保持線圈來保持。
發動機起動後，切斷起動電路，保持線圈斷電，在彈簧的作用下，活動鐵心回位，切斷了電動機的電路，同時也使驅動齒輪與飛輪齒圈脫離嚙合。
表2－2 起動機的分組代號
起動機工作原理
汽車起動機的控制裝置包括電磁開關 起動繼電器和點火起動開關燈部件，其中電磁開關於起動機製作在一起。一 電磁開關 1.電磁開關結構特點電磁開關主要由電磁鐵機構和電動機開關兩部分組成。電磁鐵機構由固定鐵心 活動鐵心 吸引線圈和保持線圈等組成。固定鐵心固定不動，活動鐵心可以在銅套裡做軸向移動。活動鐵心前端...
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