Стартеры с дополнительными встроенными редукторами и постоянными магнитами.

Редукторы, встраиваемые в стартеры, разделяются на три основных типа:

· ци­линдрический с внешним зацеплением;

· цилиндрический с внутренним зацепле­нием;

· планетарный.

Редукторы выполняются одноступенчатыми с прямозубы­ми шестернями.

Конструкция стартеров с цилиндрическим редуктором с внешним зацеплени­ем представлена на рис. 1.8. Редуктор расположен в корпусе 23 (рис. 1.8). Преимуществом цилиндрического редуктора с внешним зацеплением является технологичность изготовления его зубчатых колес. К недостаткам относится увеличение высоты стартера по сравнению со стартерами без редуктора из-за смещения осей стартерного электродвигателя и привода на 30-50 мм. Появле­ние радиальной нагрузки на вал якоря электродвигателя требует применения подшипников качения.

В стартерах с цилиндрическими редукторами, имеющими внутреннее зацепле­ние, меньше смещение осей электродвигателя и привода, что облегчает компо­новку стартера на двигателе. Недостатки - повышенная сложность изготовления зубчатых колес, наличие радиальной нагрузки на вал электродвигателя.

Планетарный редуктор между приводом и валом электродвигателя (рис. 1.9) состоит из внешнего зубчатого колеса, закрепленного в корпусе 9 редуктора, в котором в подшипнике вращается водило 10 с зубчатыми колесами (сателлита­ми) 11. Планетарный редуктор обеспечивает соосность осей электродвигателя и привода, чем упрощается компоновка стартера на двигателе взамен старте­ров без дополнительного редуктора. Планетарный редуктор не создает ради­альную нагрузку на вал электродвигателя, что дает возможность применять для вала якоря подшипники скольжения. Технология изготовления деталей таких редукторов сложнее, однако сборка проще благодаря соосности основных узлов стартера.

Для получения минимальных механических потерь и обеспечения высокого сро­ка службы предъявляются повышенные требования к точности изготовления зубчатых колес и других деталей редуктора. С той же целью применяют высо­кокачественные смазочные материалы. Передаточное отношение редуктора обычно составляет 3-5.

Якорь стартера с редуктором имеет конструктивные особенности. Обмотка якоря пропитана компаундом, уменьшающим вероятность его разноса. В связи с повышенной частотой вращения якорь обязательно подвергается динамической балансировке. Для снижения потерь на гистерезис и вихревые токи пакет якоря собирают из пластин тонколистовой (толщина 0,5 мм) электротехнической стали.

В связи с уменьшенной металлоемкостью и повышенной удельной мощностью стартеры с редуктором обладают большей тепловой напряженностью по срав­нению со стартерами без редуктора.

Наиболее ответственным в стартерах с редуктором является щеточно-коллекторный узел. Плотность тока на щетках из-за увеличения быстроходности и уменьшенной длины якоря в режиме максимальной мощности в 1,5-2,5 раза пре­вышает плотность тока у обычных стартеров. В таких условиях требуется при­менение специальных щеток, имеющих на сбегающем крае повышенное содер­жание графита. Это увеличивает сопротивление коммутируемой цепи, улучша­ет коммутацию. Кроме того, применяется сдвиг щеток против направления вра­щения на 0,3-0,5 коллекторного деления. В итоге обеспечивается уменьшение изнашивания щеток и коллектора до уровня стартеров без редукторов.

Рис. 1. 8. Конструкция стартера со встроенным цилиндрическим редуктором с внешним зацеп­лением:

1, 14 - пружинные шайбы; 2 - стяжной болт; 3 - крышка со стороны коллектора; 4, 15 - гайки; 5 - шайба стопорная; 6, 25 - шарикоподшипники; 7 - якорь в сборе; 8 - корпус в сборе; 9 - перемыч­ка; 10 - гайка контактного болта тягового реле; 11 - тяговое реле; 12 - шайба; 13, 22, 27, 30 - уплотнительные кольца; 16 - рычаг в сборе; 17 - ось рычага; 18 - шестерня привода; 19 - упорная шайба; 20 - регулировочная шайба; 21, 26 - винты; 23 -корпус редуктора в сборе; 24 - кольцо; 28 - регули­ровочная прокладка; 29 - крышка подшипника.

Стартер на рис. 1.9 имеет электромагнитное возбуждение, а некоторые сов­ременные стартеры мощностью 1-2 кВт - возбуждение от постоянных магнитов. Используются постоянные магниты из феррита стронция, которые имеют повы­шенную коэрцитивную силу по сравнению с магнитами из феррита бария. Повы­шенная коэрцитивная сила увеличивает стойкость магнитов против размагни­чивания реакцией якоря в момент включения стартера, когда действует сила тока короткого замыкания. Для повышения стойкости к размагничиванию при­меняют специальную обработку сбегающего участка магнита, приводящую к до­полнительному местному повышению коэрцитивной силы, увеличивают число полюсов до шести или применяют экранирование сбегающей части полюса маг­нитным шунтом, замыкающим часть магнитного потока якоря.

Рис. 1. 9. Электростартер с планетарным редуктором:

1 - крышка со стороны коллектора; 2 - коллектор; 3 - щеткодержатель; 4 -корпус стартера; 5 - тя­говое реле; 6 - рычаг включения привода; 7 - муфта свободного хода; 8 - крышка со стороны при­вода; 9 - корпус редуктора с солнечной шестерней; 10 - водило; 11 - шестерни-сателлиты.

Стартер имеет массу на 30-50% меньшую, чем стартеры обычной конструкции, за счет повышения частоты вращения вала электродвигателя в 3-5 раз. Однако встраиваемый редуктор несколько увеличивает длину по оси стартера. Для ог­раничения длины применяют укороченный привод, в котором функцию буферной пружины выполняет пружинный рычаг, или располагают буферную пружину в тя­говом реле стартера. Кроме того, длину стартеров мощностью 2-2,5 кВт умень­шают за счет углубления ступицы крышки со стороны коллектора и размещения вкладыша вала в цилиндрической выемке в торце коллектора.

При мощности до 1 кВт редуктор в стартер встраивают редко, так как услож­нение конструкции не компенсируется малым снижением металлоемкости. Стар­теры такой мощности выполняются с возбуждением от постоянных ферро-стронциевых магнитов. Появились стартеры с возбуждением от постоянных маг­нитов высокой энергии, изготовленных из сплава железо-неодим-бор. Такие магниты называются «Магнаквенч». Стартер без редуктора с магнитами желе­зо-неодим-бор существенно меньше по массе и объему стартера с электромаг­нитным возбуждением. Энергия магнитов «Магнаквенч» лежит в пределах 100-290 кДж/м3, тогда как у магнитов из феррита стронция - 22-30 кДж/м3. Сплав же­лезо-неодим-бор дорог, кроме того, он окисляется на воздухе и восприимчив к воздействию температуры. Для предотвращения окисления изготавливают эпо­ксидно-клееные магниты, в которых зерна сплава обволакиваются компаундом, герметически изолирующим их от воздействия окружающей среды.