摘要:本文论述汽车用永磁起动机使用四电刷与六电刷的区别,从电机电路的角度来分析永磁起动机采用六电刷的作用与意义。
起动机是传统汽车的必要部件,为了改善人们生活环境,起停系统已被应用到汽车当中。一般使用起停系统的汽车,能减少4%~8%的燃料消耗,这样也可以减少对环境的污染。起停系统仍需要起动机,当驾驶员在某些时候(如等红灯或堵车)需要随时开起或关闭发动机时,传统电机就不能满足起停系统的需求。因此,一种高寿命的起停电机应运而生,且这种起停电机大多采用六电刷结构。
1 概述
起动机是将蓄电池的化学能转为机械能,用起动齿轮带动发动机的飞轮齿圈,并拖动发动机进行起动。起停起动机与传统起动机在功能上的区别很小,主要是由于起停起动机需要频繁起动,因此对其的使用寿命要求更高,传统起动机的寿命要求3.5万次以上,而起停起动机的寿命要求为25万次以上。决定起动机耐久性的因素有以下3点:①电刷的耐磨能力;②电机的结构稳定性;③旋转部件的耐磨损能力,尤其是轴承。提高电机耐久性的方法也有3点:①使用六电刷结构,同时采用双层电刷,接触力优化,电刷与换向器的配合优化(包含材料、电位角的选择等);②保证电机本身的稳定性,提高部件的加工精度和同轴度;③采用耐磨能力更高的滚针轴承。
2 四电刷结构与六电刷结构的不同之处
本文主要以6个永磁体磁钢再配置4个电刷和6个电刷的不同之处进行论述。
2.1四电刷结构
四电刷结构:电枢槽数Z为29槽,电枢导线外径D为φ2.0 mm,铜线长度L为130 mm,电枢的绕线方式采用波绕法,极对甄,为3(NS极各3个,6片磁钢),2对电刷(正负极各2个,共4个电刷)。
单根导线电阻R0= p L/S=0.724 mΩ。
公式中,铜线电阻率p =0.0175 mΩ·mm;铜线的横截面积S=π(D/2)2。
电枢采用波绕方式,根据波绕电枢的绕线方式,节距y=Z/2p±ε=29/6+ε=5。图1为起动机电刷与换向器匹配示意图(四电刷角度之一)。图2为波绕电枢电路连接图(四电刷),且与图1相对应。图3为起动机电枢电路连接图(四电刷角度之一),与图1相对应,并联支路一有10根导线,总电阻R1=10R0,并联支路二有9根导线,总电阻R2=9R0此时电枢的工作电阻R=R1×R2/(R1+R2) =3.43 mΩ。