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庄道建

摘要：随着社会的快速发展，汽车起动机电磁开关相关设计也越来越重要。其不仅能够让汽车有更好的运行效率，还能全面优化汽车的性能，因此电磁开关在汽车启动机中的应用是非常关键。本文主要分析了汽车起动机中电磁开关的设计，并提出了相应的优化措施。

关键词：汽车起动机；电磁开关；设计；

【分类号】：D80

起动机运行的基础是三项异步电动机，其与电动机有异曲同工之妙，不同的是，起动机有一个能让它产生轴向短距离移动的电磁开关。所以，起动机整体的质量与电磁开关的合理设计是有直接关系的。因此，加强汽车起动机电磁开关的设计十分重要。

一、起动机电磁开关的设计原理

1.1电磁效应

据起动机的工作原理可知，开关点接通较大电流的时候可达千安以上，负载起动时小型起动机的电流则相对较低，但是重型汽车发电机组却达到上百安培，但是它要求接点接触电阻小，工作要可靠，寿命要长，台架耐久性考核要在连续25000次以上，电磁开关的原理是对电磁继电器进行综合性的运用，以小电流来控制起动机运行的大电流，因此，在设计的过程中，应该加强主电路与辅助电路之间的契合性，从而从根本上提升电磁开关的使用效率

1.2结构系统原理

在接点结构系统里，这里有四个主要的参数L、F1、F2、S必须正确的选用。这样才能有效地保证开关工作的可靠性还有吸拉顺畅，让电磁开关顺利运行。

?一次行程L。一次行程指动接点和静接点处于安全断开位置，动接点与静接点之间的最小距离，这个行程主要用来满足熄弧要求。根据电压，电流大小以及经验，不论起动机功率的大小，其在整个控制回路中的电流还相对较低，其额定电压通常为24V，整体结构是减速型和单轴结构型，其参数值一般取L≧3mm。

?接点预压力F1。当电流通过开关的吸拉线圈和保持线圈使动静铁芯吸合，迫使动接点所承受的压力，它由推杆弹簧的预压缩量来保证，一般F1=（0.5～0.7）F2，F1≈20～50（N）；可采取改变推杆弹簧的直径大小，自由长度来达到改变接点预压力F的大小。

?接点终压力F2。通电后，当动铁芯再吸拉，保持线圈的电磁力作用下向前移动至不在动作，此时动静接点闭合终止静接点上的压力，它由推杆弹簧最终压缩量决定，一般F2=40～70（N），它可以通过改变推杆弹簧的直径大小，自由长度工作压缩量的多少来调节终压力F的大小。

④二次行程S。自动静接点接通时刻起，到闭合终止时推杆的最后位移量就是二次行程S。二次行程它的作用无非是两个保证。保证接点终压力达到最小值，保证接点在磨损内仍可以继续工作。通常情况下，S=2.5mm±0.5mm，S≦L而在这种情况，回位弹簧在保证不产生全压缩现象下的动静铁芯完全吸合且不被顶死。因此，要想电磁开关的良好运行，对其结构系统进行优化必不可少。

1.3电磁吸力特性与反力特性的合理匹配

为了匹配合理，电磁开关一方面不仅可以会在设计时采用吸拉线圈和保持线圈这样的双线圈，另一方面还可以通过改变动静铁心颈部锥度接触面来调整吸力大小这一特性来实现吸合的牢固稳定。就目前国内经常用的双线圈连接方式和工作环境来看，最适宜的应采用绕向相同，匝数相同但线径不同这种方法。至于铁芯锥度，最佳应在α=110°--120°为宜。锥面表面的光洁度还会影响动静铁芯的吸合性，因此应选用表面光滑完整的锥面，否则将会影响它的吸合性。

二、汽车起动机电磁开关专利技术探讨

2.1电装的专利

在进行汽车起动机电磁开关的设计过程中，通常会将电磁开关设计在起动机尾部处。因此，在主电路、控制电路以及辅助电路相互连通的情况下，其可以较好的实现电阻与电源接通的缓慢转动。同时，其还可以根据自锁以及互锁实现电动机的正反转。而运用到汽车之中，其会表现为运作汽车的前进以及倒退。其二：我们可以对电路图进行较好的分析，在工作原理图中，在电源接通的情况下，首先要对启动开关进行分析，启动开关设计在汽车之中通常为启动按钮。其担负着启动电动机的重任。因此，在对启动开关进行设计时，一定要科学合理，可以采用智能开关以及智能断路器对其进行保护和监控，这样就能实现电路的自动化。其通过第五触件，也就是第二接触部分来进行电动机与电路的整体连接，然后通过电磁线圈实现以小电流控制大电流的方式，让电动机进行工作。从整个布局来看，电动机的机械结构图与电气原理图密不可分。因此，在设计的过程中，一定要充分考虑两者之间的关联，实现汽车的机电一体化。该种设计方法其主要优点是电磁开关的功率较小，而且结构紧凑、体积小，很适用于一些城市民用汽车的装配设计。但是其也有一定的缺点，那就是在顶齿状态时，其制动部件14的摆动角度是固定的，而且由于其齿轮在转动的角度上通常会有限，其在很多情况下很难错过齿轮，从而加剧了机械磨损，对于电动机的使用寿命有一定的影响，而且也容易造成额外的机械输出。

2.2电机的专利分析

在传统的电机启动器中有很多缺陷，虽然在优化功率，减小损耗做出了很多努力以及设计，但是依然很难保证其在接触片上的完美结合。

在运行中，也容易出现一定的缺点，那就是小齿轮在不回位的情况下，其起动机的主电路很容易被切断，而控制回路也无法较好的运行，会给汽车的启动以及运行带来一定的障碍。为此，在设计上也作出了一些创新。其在设计时，可以利用多种电磁开关进行设计，这样就能保证其运行效率。

我们可以较为清晰的看到棘爪片8有1个局部加厚部分，当活动轴前移时， 接触片P1与触点C1和C2接触 ， 接触片P1锁定 ， 而活动铁心2继续其朝后的轴向行程， 棘爪片8的加厚部分抵达接触片P1， 棘爪片8降低， 使接触片P1通过， 接触片P1越过局部加厚部分到达舌片的中央 ， 然后升高弹性夹处于工作位置。

在回程的过程中，其活动轴通常会向前运动。但是在运动的过程中，其后部分支通常会与接触片P1进行相互承载，由于使棘爪片8重新弯曲的轴向作用力大于接触片P1的接触弹簧4的作用力。因此，接触片P1随着活动轴朝前移动。从而断开C1和C2的 电连接，然后接触片P1支承在螺管线圈的固定铁心。其二：活动铁心2的回位弹簧1旋加的作用力大于提起棘爪片8的作用力， 棘爪片8降低， 加厚部分从接 触片P1的另一侧回到其停止的正常位置 ， 所述弹性夹可以在齿轮仍然啮合在内燃机的起动齿圈中的情况下， 断开电动机的电连接。借助于断电间J3， 实现电磁开关在控制回路的良好运行。

通过该设计，能够全面的实现起动机电磁开关在汽车中的全面使用。使得其电机的性能得到全面的优化，大幅度的降低其机械能的损耗，提高了汽车的使用寿命。

结语：

汽车起动机电磁开关相关的设计十分重要，它能够有效地改变汽车电磁开关传统的设计弊病，通过对比分析以及对工作原理图的探讨，电磁开关的性能得到有效地增强，使用功能也得到了极大的提高。虽然其原理是通过电阻来进行限流，使起动机慢转，但其结构却有很大差别，这也是各自的专利特征所在，优点是改善了齿轮啮合性能，消除了铣齿现象。单向离合器上取消了啮合弹簧，使起动机长度缩短，促使单向离合器结合在一起， 更为紧凑，从而提升其综合性能。

参考文献：

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[2]房毅卓，房昱. 防死锁汽车起动机电磁开关的开发设计[J].广州城市职业学院学报.2008（01）.

[3]从敏，王秀和，杨玉波.基于定子绕组改接的三相感应电动机轻载高效运行分析与试验[J].电力自动化设备. 2015（09）.