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原文传递换向系统对汽车起动电机机械特性的影响

论文题名：	换向系统对汽车起动电机机械特性的影响
关键词：	汽车起动电机;机械特性;换向系统;偏移角
摘要：	汽车起动电机是组成汽车的关键零部件之一，是目前用来起动汽车发动机最常用的工具。由于直流有刷电机结构简单，控制方便，性能良好，成本低等优点，其仍是汽车起动电机里面的一个重要部件。目前汽车起动电机是通过直流有刷电机把蓄电池的电能转换为机械旋转运动，通过内部减速机构减速后驱动发动机齿圈使发动机可自行运转起来。　　汽车起动电机采用物理换向系统，其物理换向过程非常复杂，同时存在着电，光，热，声，化学等现象及问题。特别是汽车起动电机具有低压大电流短时工作特点，其工作周边环境条件恶劣，起动次数频繁，其换向性能是否良好，直接影响起动电机的机械特性性能，也影响起动电机起动的可靠性，甚至最终影响其额定工作寿命。由于换向过程综合了多种影响因素且各自相互影响，具体换向过程很难精确描述，需要对换向问题研究的更加深入。　　本文主要就汽车起动电机换向系统对其机械特性影响进行了研究。　　通过阐述汽车起动电机的基本工作原理，主要机械结构，分析了影响起动电机本体机械特性的各种因素。通过对比分析起动电机耐久试验后的机械特性曲线，发现起动电机的换向系统为影响起动电机机械特性的主要因素，其他如电磁开关接触电阻，减速机构磨损等造成的影响比较小。通过更换碳刷，换向器等措施进一步研究，发现起动电机换向电阻的增加为主要影响原因之一，碳刷偏移角变小为主要影响原因之二。　　换向电阻的增加主要原因是由于碳刷及换向器表面氧化层电阻的增加。这个换向电阻的增加对双层碳刷结构带来额外的影响，即叠加性地又减小了碳刷的偏移角。小的碳刷换向偏移角应匹配小的工作电流。但实际上由于多种原因，起动电机的工作电流是变化的，上述偏移角变化将改变原来的负载电流匹配效果，导致起动电机的换向进入更加恶劣的情况。从而又加剧换向电阻增加和碳刷偏移角的减少。　　基于国标汽车用起动电机的技术条件分析了起动电机的应用条件及功能要求，讨论起动电机换向系统的换向火花及换向理论。然后建立了一个换向系统的模型，提出了换向系统模型的主要影响因素，并对换向系统中的主要零部件结构所需要的基本设计要进行了分析。　　针对碳刷偏移角的变化，采用有限元软件仿真分析了不同电流情况下电枢反应对主磁场的作用，导致主磁场的气隙磁通密度零点位置的变化情况，零点位置的变化对应于碳刷偏移角的变化。同时采用有限元软件仿真分析了不同偏移角对起动电机的机械特性参数的变化。同时，在试验中改变碳刷偏移角，试验结果和仿真分析一致。　　本研究结果不仅可为分析起动电机的机械特性影响问题有参考意义，也对其他有刷电机的类似问题具有参考价值。
作者：	李兵
专业：	电气工程
导师：	黄守道;雷雄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文