Đồ án tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU MÁY KHỞI ĐỘNG

LỜI NĨI ĐẦU

Trên thị trường Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại, nhiều kiểu ôtô. Sự đa
dạng về chủng loại, đặc biệt là tính hiện đại về kết cấu,. Nhìn chung sự khác
biệt của những ơtơ mới, hiện đại so với những ôtô truyền thống của thế hệ
trước, ta thấy ngoài việc người ta đã thay thế nhiều chi tiết trên xe để đảm
bảo chúng có tính bền vững, gọn nhẹ, khả năng và độ tin cậy cao trong quá
trình khai thác và vận hành, đồng thời thuận tiện và cải thiện tiện nghi cho
con người trong quá trình sủ dụng, ở những ơtơ mới cịn được trang bị thêm
nhiều thiết bị phục vụ như: máy điều hoà nhiệt độ, rađiô cassette, chống
trộm xe,v.v Các thiết bị điện và hệ thống điều khiển tự động trên ôtô hiện đại
thực hiện các chức năng có quan hệ mật thiết và tác động rang buộc lẫn
nhau. Các thiết bị điện lắp đặt trên ôtô ngày càng hiện đại, tiện dụng đối với
người sử dụng thì hệ thống điều khiển ngày càng phức tạp, thông minh và đa
dạng hơn. Trong đồ án môn học này, em nhận nhiệm vụ : “ NGHIÊN CỨU
MÁY KHỞI ĐỘNG ”. Đó là loại máy khởi động được dung phổ biến với
các dòng xe đời cũ. Mặc dù em đã rất cố gắng, nhưng thời gian, kiến thức và
kinh nghiệm thực tế có hạn nên trong quá trình làm và hồn thiện đồ án sẽ
khơng tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo cho em để
kiến thức của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo
Nguyễn Thành Đồng đã tận tình hướng dẫn cho em hồn thành nhiệm vụ.

1


CHƯƠNG I :

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỜI ĐỘNG

Việc khởi động động cơ có lẽ là chức năng quan trọng nhất của hệ thống
điện ôtô. Hệ thống khởi động thực hiện chức năng này bằng cách thay đổi

năng lượng điện từ ắc quy thành cơ năng của máy khởi động. Máy khởi
động này chuyển cơ năng qua bánh răng tới bánh đà trên trục khuỷu động
cơ. Trong quá trình quay khởi động , bánh đà quay, hỗn hợp khơng khí–
nhiên liệu được đưa tới xilanh, được nén và bốc cháy khởi động động cơ. Đa
số động cơ yêu cầu tốc độ quay khởi động khoảng 200v/ph.
CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
A. Hệ Thống Khởi Động
1. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống khởi động ô tô.
- Nhiệm vụ: Động cơ đốt trong cần có một hệ thống khởi động riêng biệt
truyền cho trục khuỷu động cơ một moment với một số vịng quay nhất định
nào đó để khởi động được động cơ.
Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện
một chiều. Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 v/p, đối với
động cơ diesel phải trên 100 v/p.
- Yêu cầu:
+ Kết cấu gọn gàng làm việc chắc chắn, rễ chăm sóc bảo dưỡng;
+ Truyền cho trục khuỷu động cơ một moment với một số vòng quay nhất
định để khởi động được động cơ;
+ Bảo vệ được máy và hệ thống khởi động khi động cơ đã làm việc…
2. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của hệ thống khởi động bằng điện.
2.1. Hệ thống khởi động trực tiếp.
a. Kết cấu:
Hệ thống khởi động trực tiếp gồm:
- Ắc quy là nguồn cung cấp điện cho máy khởi động của hệ thống
khởi động.
- Khố điện dùng để đóng cắt dịng điện cho máy khởi động.
- Hộp cơng tắc gồm: Đĩa đồng 2 dùng để đóng tiếp điểm chính cung
cấp điện cho máy khởi động. Đĩa đồng 3 dùng để nối tắt điện trở phụ cho hệ
thống đánh lửa khi khởi động động cơ.
2

- Máy khởi động gồm có: Cuộn cảm và rơto, có nhiệm vụ tạo ra mơ
men quay .
Khớp truyền động một chiều và bánh răng máy khởi động có nhiệm
vụ truyền mô men quay cho trục khuỷu theo chiều làm việc của động cơ.
- Trụ điều khiển 4 có tác dụng đóng tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ.
b. Sơ đờ ngun lý:

Hình 1-1. Sơ đồ hệ thống khởi động điều khiển trực tiếp
1. Hộp công tắc.
7. Bánh răng máy khởi
động.
2. Đĩa đồng tiếp điểm chính.
3. Đĩa đồng nối tắt điện trở phụ.
4. Trụ điều khiển.
5. Nạng gài điều khiển.
6. Lò xo hồi vị

8. Vành răng bánh đà.
9. Máy khởi động.
10. Nắp máy khởi động.
Kđ . Khoá điện.

c. Nguyên lý làm việc ( Hình 1- 1 ):
Khi đóng khố điện Kđ, nhưng chưa tác động vào trụ điều khiển 4 thì
các tiếp điểm trong hộp cơng tắc 1 chưa đóng. Vì vậy máy khởi động chưa
được cung cấp điện, đồng thời lúc này lò xo 6 chưa bị ép nén, nó đẩy cho
khớp truyền động một chiều lùi về tách bánh răng máy khởi động 7 ra không
ăn khớp với vành răng bánh đà 8.

Khi tác động vào trụ điều khiển 4, đẩy cho cần điều khiển đi vào để
đóng các tiếp điểm trong hộp công tắc 1, đồng thời lò xo hồi vị của cần điều
khiển cũng bị nén lại, Tiếp điểm phụ 3 đóng để nối tắt điện trở phụ của hệ
thống đánh lửa, sau đó tiếp điểm chính 2 tiếp tục đi vào để đóng điện cho
máy khởi động.
3


Lúc này dòng điện cung cấp cho máy khởi động sẽ đi như sau: (+) ắc
quy -> Khoá điện Kđ -> Cặp tiếp điểm chính 2 -> Cuộn dây kích từ W kt ->
Rô to -> mát -> (-)ắc quy. Đồng thời khi tác động làm trục điều khiển 4 đi
sang trái, nhờ càng gạt 5 sẽ nén lò xo 6 lại đẩy cho khớp truyền động một
chiều cùng với bánh răng máy khởi động 7 lao ra ăn khớp với vành răng
bánh đà 8.
Nhờ dịng điện có giá trị lớn đi qua các cuộn dây của máy khởi động
sẽ tạo ra một mô men quay lớn cho máy khởi động, mô men này được
truyền qua khớp truyền động một chiều tới bánh răng máy khởi động 7 làm
quay bánh đà 8 và trục khuỷu của động cơ, thực hiện khởi động động cơ.
Khi động cơ đã được khởi động, nhờ có khớp truyền động một chiều
mà mơ men quay của động cơ không truyền ngược vào máy khởi động được,
mặc dù bánh răng khởi động 7 vẫn ăn khớp với vành răng bánh đà 8. Chính
vì vậy mà máy khởi động được bảo vệ an tồn.
Khi thơi tác động vào trụ điều khiển 4, lò xo 6 dãn ra đẩy cho khớp
truyền động một chiều cùng với bánh răng máy khởi động 7 lùi về phía trái
tách khỏi vành răng bánh đà 8. Đồng thời lúc này lò xo của trục đĩa tiếp
điểm cũng dãn ra đẩy cho trục đĩa tiếp điểm đi sang phải làm tách các tiếp
điểm chính 2 và tiếp điểm phụ 3, máy khởi động bị ngắt điện. Kết thúc quá
trình khởi động.
2.2. Hệ thống khởi động gián tiếp cực từ là nam châm điện.
a. sơ đồ:

4


Hình 1-2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động gián tiếp
1. Khoá điện.
4. Cuộn dây cảm.
7. Bánh răng khớp truyền
động
2. Rơle khởi động. 5. Càng gạt.
8. ắc quy
3. Lò xo hồi vị.
6. Khớp truyền động một chiều. 9. Rôto
b. Ngun lý làm việc ( Hình 1-2 ):
Khi bật khố điện có dịng điện đi từ ( +) ắc quy -> Khoá điện 1-> cọc
50 của rơ le khởi động
Cuộn dây hút -> cuộn dây cảm 4 -> cuộn dây
rôto 9 -> mát -> (-) ắc quy
Cuộn dây giữ -> mát.
Do có dịng điện chạy trong hai cuộn dây của rơ le khởi động nên phát
sinh lực từ hoá thắng được sức căng của lò xo 3 hút lõi thép đi vào thực hiện
đóng tiếp điểm và nhờ có càng gạt 5, đưa bánh răng máy khởi động 7 cùng
với khớp truyền động một chiều 6 lao ra ăn khớp với vành răng bánh đà.
Khi tiếp điểm 30 đóng, một dòng điện rất lớn từ ắc quy theo dây dẫn
đi đén tiếp điểm 30 -> các cuộn dây máy khởi động -> mát.
Lúc này cuộn dây hút bị nối tắt nên khơng có dịng điện đi qua mà chỉ
cịn dịng điện qua cuộn dây giữ để tạo một lực từ đủ sức giữ cho bánh răng
ở vị trí ăn khớp và tiếp điểm 30 đóng. Nhờ dịng điện có giá trị rất lớn đi qua
các cuộn dây của máy khởi động sẽ tạo ra một mô men quay lớn cho máy
khởi động, mô men này được truyền qua khớp truyền động một chiều 6 tới

bánh răng khởi động 7 kéo cho trục khuỷu quay, thực hiện khởi động động
cơ.
Khi động cơ đã được khởi động, nhưng người lái xe chưa đưa khố
điện khỏi nấc khởi động, nhờ có khớp truyền động một chiều 6 mà mô men
quay từ trục khuỷu khơng truyền ngược vào máy khởi động. Vì vậy mặc dù
lúc này bánh răng máy khởi động vẫn ăn khớp với vành răng bánh đà nhưng
tốc độ quay của trục khuỷu và tốc độ quay của rôto khác nhau, máy khởi
động sẽ được bảo vệ an toàn.
Khi người lái tắt khoá điện, các cuộn dây hút, cuộn dây giữ của rơle
khởi động sẽ mất điện , nên cuộn dây mất lực từ hố, lị xo 3 giãn ra trở về vị
trí ban đầu mang theo lõi thép làm tách các tiếp điểm ra. Đồng thời bánh
răng máy khởi động, cùng với khớp truyền động một chiều 6 tách khỏi vành
răng bánh đà.

5


Hình 1-3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khởi động gián tiếp
1. Bánh răng máy khởi động.
7. Rôto
2. Vành răng bánh đà.
8. Chổi than.
3. Bộ tiếp hợp.
9. Rơle máy khởi động
4. Càng gạt.
10. Khoá điện
5. Bộ truyền hành tinh.
11. ắc quy
6. Cực từ ( Nam châm vĩnh cửu )
Khi tiếp điểm 30 chưa đóng thì dịng điện đi qua cuộn dây hút và cuộn

rơto của máy khởi động có giá trị nhỏ, nên nó làm cho rơto của máy khởi
động hơi nhẹ quay, tạo điều kiện cho bánh răng khởi động vào khớp với
vành răng bánh đà một cách dễ dàng.
Khi tiếp điểm 30 đóng, một dịng điện rất lớn từ ắc quy qua tiếp điểm
30 -> cuộn dây rôto, stato -> mát -> (-) ắc qui.
Lúc này cuộn dây hút bị nối tắt nên khơng có dịng điện đi qua mà chỉ
còn dòng điện qua cuộn dây giữ để tạo một lực từ đủ sức giữ cho bánh răng
ở vị trí ăn khớp và đóng tiếp điểm. Nhờ dịng điện có giá trị rất lớn đi qua
cuộn stato và rôto của máy khởi động, sẽ tạo ra một mô men quay lớn cho
máy khởi động, truyền qua khớp truyền động một chiều tới vành răng bánh
đà làm cho trục khuỷu quay, thực hiện khởi động động cơ.

6


Ở hệ thống khởi động này, có trang bị thêm bộ truyền hành tinh, khi
mô men quay của máy khởi động phát ra sẽ truyền qua bộ truyền hành tinh
làm tăng mô men xoắn trước khi truyền đến vành răng bánh đà, làm cho quá
trình khởi động động cơ được thực hiện nhanh chóng và tin cậy.
Khi động cơ đã được khởi động, nhưng người lái chưa đưa khoá điện
khỏi nấc khởi động, nhờ có khớp truyền động một chiều mà mô men quay từ
trục khuỷu không truyền ngược được vào rơto. Vì vậy mặc dù lúc này bánh
răng máy khởi động vẫn ăn khớp với vành răng bánh đà nhưng tốc độ quay
của trục khuỷu và tốc độ quay của rôto là khác nhau, máy khởi động sẽ được
bảo vệ an tồn.
Khi người lái tắt khố điện, các cuộn dây hút, cuộn dây giữ của rơle
khởi động sẽ mất điện, các cuộn dây mất lực từ hố, lị xo 3 giãn ra trở về vị
trí ban đầu mang theo lõi thép làm tách các tiếp điểm ra. Đồng thời đưa bánh
răng máy khởi động cùng với khớp truyền động một chiều tách khỏi vành
răng bánh đà.

2.4. Hệ thống khởi động dùng rơ le.
a. Sơ đồ của hệ thống khởi động dùng rơle.

Hình 1-4: Sơ đồ hệ
thống khởi động dùng
rơle

7


b. Kết cấu chung của hệ thống
* Máy khởi động: Dùng để làm quay trục khuỷu khi cần khởi động
động cơ. máy khởi động là động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, do
dịng điện của ắc quy cung cấp
* Rơle: Có hai loại là Rơle khởi động và Rơle trung gian.
Rơle khởi động gồm
K3
K4
có tiếp điểm động 3 được
gắn trên trục 10 của lõi thép
8 và cách điện với trục, lõi
thép 8 dịch chuyển trong
ống 6. Tất cả được đặt trong
vỏ 7. Lị xo 9 ln ln giữ
cho lõi 8 ở vị trí ngồi cùng
(tiếp điểm động 3 không nối
k1 với k2. Trên ống 6 quấn
hai cuộn dây hút và giữ.
Rơle khởi động có nhiệm vụ
đóng cặp tiếp điểm chính để

nối điện cho máy khởi động,
đưa bánh răng khởi động
vào ăn khớp với vành răng
Hình 1-5: Rơle khởi động
bánh đà đồng thời đóng tiếp
điểm phụ cho hệ thống đánh
lửa khi khởi động động cơ.
Rơle trung gian: Gồm có
cặp tiếp điểm 13 ln ln mở
khi khơng làm việc. Móc giữ 14
giữ cần tiếp điểm động 15 ở vị trí
có khe hở tiếp điểm tiêu chuẩn.
Gía16 để đặt lõi thép. Rơle trung
gian có các cực K,C,B. Rơle
trung gian có nhiệm vụ đóng
ngắt dịng điện cho rơle khởi
động.
*. ắc quy: Dùng để cung cấp
điện cho máy khởi động khi khởi
động động cơ.
*. Khố điện: Dùng để đóng
Hình3.18: Rơle trung gian
mạch điều khiển rơ le trung gian
và cung cấp điện cho phụ tải.
8

11


c. Nguyên lý làm việc:

Khi bật khóa điện ở vị trí khởi động thì cuộn dây rơle trung gian có
điện. Dòng điện sẽ đi như sau: (+) ắc quy đến BZ đến cọc K của rơle trung
gian, đến cuộn dây từ hố 17 rồi ra mát. Do có dịng điện qua cuộn dây rơle
nên phát sinh lực từ hoá, hút tiếp điểm 13 đóng lại, lúc này cuộn dây hút và
giữ có điện. Chiều của dịng điện trong 2 cuộn như sau:
+ Trong cuôn dây hút:(+)Ăc quy đến cực B của rơ le trung gian, đến
tiếp điểm 13 của rơ le trung gian, đến cực C của rơ le trung gian, cuộn hút
của rơ le khởi động, đến cuộn dây kích thích, đến cuộn dây rơto, đến mát, rồi
đến (-) ắc quy.
+ Trong cuộn giữ: :(+)Ăc quy đến cực B của rơ le trung gian, đến tiếp
điểm 13 của rơ le trung gian, đến cực C của rơ le trung gian, cuộn giữ của rơ
le khởi động, đến mát, rồi đến (-) ắc quy.
Khi trong cuộn hút, giữ có điện, rơ le khởi động làm việc, hút tiếp
điểm động 3 đóng K1 với K2. Khi tiếp điểm K2 đóng, do đầu ra của cuộn hút
lúc này được nối với dương nguồn nên cuộn hút mất điện, lực từ hóa của rơ
le giảm đi đáng kể, chỉ đủ để giữ đóng tiếp điểm K 1 với K2. Khi động cơ đã
được khởi động, người lái ngắt khóa điện, dịng điện trong cuộn dây giữ
cũng bị ngắt. Dưới tác dụng của lực lò xo trên cần hai nhánh 11 và lò so 9,
lõi thép được trở về vị trí ban đầu, làm phân ly khối bánh răng, tiếp điểm
động 3 tách khỏi k1 và k2, dòng điện vào máy khởi động bị ngắt, máy khởi
động ngừng làm việc.
2.5. Hệ thống khởi động có rơ le bảo vệ.
a. Sơ đờ:

9


Hình 1-6: Sơ đồ hệ thống khởi động có rơle bảo vệ
1. Máy phát điện
3. Rơle PC- 24

2. Rơle Pb-1
4. Máy khởi động
b. Nguyên lý làm việc.
Ở trạng thái bình thường tiếp điểm K1 đóng, khi bật khố điện đến nấc
thứ nhất tức là nối đầu AM với K2 lúc đó đèn báo sẽ sáng do đó dịng điện đi
qua đèn như sau:
(+) ắc quy  AM  K2  đèn  Lk  a  Mát  (-) ắc quy.
Để khởi động ta bật khoá điện thêm nấc nữa, nối đầu AM với CT của
khố điện. Khi đó cuộn Wkđ của cuộn rơle PC – 24 có điện đi như sau:
(+) ắc quy  AM  CT  K  Wkđ  K  LK  a  K1  (-)ắc
quy.
Rơle PC- 24 làm việc, đóng tiếp điểm của nó, rơ le khởi động có dịng
điều khiển đi như sau: (+) ắc quy -> b -> tiếp điểm PC-24 -> c -> cuộn hút,
giữ -> mát –> (-)ắc quy. Lúc này động cơ được khởi động.
Trong quá trình khởi động dòng điện xoay chiều do máy phát sinh ra
qua bộ chỉnh lưu, thành dòng điện một chiều đi qua cuộn Wc. Cuộn Wc
sinh ra lực từ hóa cân bằng với lực từ hóa của cuộn Wf. Tiếp điểm k1 vẫn
đóng. Q trình khởi động vẫn tiếp tục.
Khi điện áp máy phát tăng tới mức điện áp hiệu dụng giữa hai pha của
máy phát đạt được 9 10V, lực từ hố cuộn dây Wc đủ lớn, thắng lực từ hóa
của cuộn dây Wf, làm cho k1 mở mạch đèn bị ngắt nên đèn tắt, báo hiệu
máy phát điện đã làm việc, đồng thời mạch điện của rơle PC – 24 cũng bị
ngắt, làm tắt máy khởi động. Sau đó nếu bật khởi động cũng khơng tác dụng,
vì tiếp điểm k1 đã mở, rơle PC – 24 khơng có dịng điều khiển.
- Rơle Pb - 1 có tác dụng điều khiển hoạt động của rơ le PC-24, điện trở
R mắc nối tiếp với cuộn từ hoá phụ Wf để hạn chế dịng điện trong cuộn Wf,
cuộn Wf có lực từ hố ngược chiều với lực từ hoá của cuộn Wc nhằm tạo
cho rơle đóng mở dứt khốt.
3. Bảo dưỡng bên ngoài các bộ phận của hệ thống khởi động ô tô.
3.1. Tháo máy khởi động ra khỏi động cơ: Trình tự tháo như sau:

+Tháo dây nối mát của ắcquy.
+ Tháo các đầu dây nối của máy khởi động.
+ Tháo các bulông cố định máy khởi động.
+ Lấy máy khởi động xuống.
3.2. Tháo, làm sạch, kiểm tra và nhận dạng bên ngoài: ắc quy, các dây
dẫn, rơ le và máy khởi động: dùng dụng cụ cậy đất, dầu bám vào máy khởi
động, lau chùi sạch sẽ máy và dây điện, rơ le…
3.3. Lắp các bộ phận lên động cơ: Ngược lại với trình tự tháo…

10


B.

MÁY KHỞI ĐỘNG

1. 1 . Nhiệm vụ :
Để khởi động cơ ôtô, trục khuỷu phải quay đủ nhanh để rút hỗn
hợp khơng khí – nhiên liệu vào cylinder. Bộ khởi động bằng điện hoặc
máy khởi động có nhiệm vụ biến điện năng của ăcquy thành cơ năng để
dẫn động trục khuỷu của động cơ quay với tốc độ quay ban đầu nhất định
đủ để khởi động động cơ, sau đó động cơ sẽ hoạt động tự lập.
Ngoài ra một số máy khởi động dùng trên động cơ xăng cịn có nhiệm
vụ tự động ngắn mạch điện trở phụ của hệ thống đánh lửa trong qua trình
khởi động .

1.2 : Yêu Cầu
11

- Momen của máy khởi động phải thắng được momen ma sát của
động cơ (trục khuỷu, piston, các thiết bị khác được dẫn động trực tiếp từ trục
khuỷu động cơ …), momen quán tính của các chi tiết chuyển động quay
trong q trình nén khí.
Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất
mà động cơ có thể nổ được.
- Nhiệt độ làm việc khơng quá giới hạn cho phép:
Yêu cầu tốc độ quay ở nhiệt độ -20ºC

Tốc độ quay trục khuỷu
(vòng /phút)

Động cơ xăng kiểu piston chuyển động tịnh tiến

60 -90

Động cơ xăng kiểu piston quay

150 -180

Đối với động cơ diesel, tuỳ thuộc vào dạng buồng cháy mà số
vòng khởi động dao động trong khoảng 80 – 250 vòng /phút.
 Chỉ truyền động một chiều từ máy khởi động đến động cơ. Phải tự động
tắt máy khởi động, tách bánh răng máy khởi động ra khỏi vành rằg bánh
đà khi động cơ bắt đầu làm việc độc lập.
 Bảo đảm sẵn sàng khởi động, khởi động nhiều lần.
 Có tuổi thọ cao, số lần khởi động cao (đặc biệt là ôtô di chuyển trong
thành phố) .
 Có cấu tạo cứng vững, chịu được rung động và ăn mịn.
 Trọng lượng và kích thước nhỏ gọn.

 Ít chăm sóc bảo dưỡng.
 Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà
nằm trong giới hạn từ 9-18 vòng/phút.
 Chiều dài, điẹn trở của dây dẫn nối từ ăcquy đến máy khởi động phải
nằm trong giới hạn quy định (<1m).
 Momen truyền động phải đủ để khởi động động cơ.

2. CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

12


Máy khởi động có hộp giảm tốc bao gồm :
►Motor khởi động.
►Relay gài khớp và công tắc từ.
►Khớp truyền động.

 Motor Khởi Động:

13


Là bộ phận biến điện năng thành cơ năng. Trong đó bao gồm:
- Stator gồm : vỏ, các má cực và các cuộn dây kích từ.
- Rotor gồm : trục, khối thép từ, cuộn dây phần, điện ,các nắp với các giá
đỡ chổi
a . Stator (phần cảm) :

- Vỏ: là một ống thép được gia công mặt trong, bên trong có gắn các
khối cực từ để giữ các cuộn dây kích thích (thường có 4 khối cực từ ) trên vỏ có

gắn các ốc thau cách điện để dẫn điện từ ắcquy vào.
-Cực từ: được chế tạo bằng thép ít cacbon để có đặc tính dẫn từ tốt và
được bắt vào trong thân bằng các vít đặc biệt.
- Cuộn dây kích thích: có nhiệm vụ tạo từ trường chính xác ccho các
khối cực, được quấn bằng dây đồng dẹp có tiết diện lớn xung quanh các khối cực
từ khoản 4 – 10 vịng. Phần này là cuộn dây kích thích nối tiếp cịn cuộn dây kích
thích song song có tiết diện dây nhỏ, quấn nhiều vòng để đảm bảo cường độ từ
cảm trên các cực từ là như nhau. Dây kích thích phải lớn vì khi máy khởi động
làm việc thì dịng điện tiêu thụ rất lớn (200 – 800)A và có thể lớn hơn nữa.Các
cuộn dây kích thích kề nhau được quấn ngược chiều để tuần tự tạo ra các cực

14


Bắc,Nam khác nhau tác dụng lên thân máy,có nhiệm vụ làm cầu nối liên lạc mạch
từ giũa các khối cực.

Ở các máy khởi động có cơng
suất nhỏ thì các cuộn dây được đấu nối tiếp,cịn ở máy khởi độngcó cơng suất lớn
và trung bình các cuộn dây đấu song song - nối tiếp.

a. Vỏ, cực từ, cuộn dây kích thích
b.Rotor ( Phần ứng ) : (Hình 5)
- Trục máy khởi động : được chế tạo bằng thép.

15


- Khối thép từ: thường được chế tạo bằng các lá thép kỹ thuật điện dày từ
(0,5 – 1mm), có hình dạng đặc biệt được ép lên trục rotor. Phía bên ngồi có nhiều

rãnh dọc để quấn dây. Rotor được đỡ trên 2 bạc thau và quay bên trong các khối
cực của stator với khe hở ít nhất để giảm bớt tốn hao năng lượng từ trường.
- Khung dây phần ứng : Dây quấn trong rotor máy khởi động là các thanh
đồng có tiết diện hình chữ nhật. Mỗi rãnh thường có 2 dây và quấn sóng, các dây
quấn được cách điện với lõi của rotor, các đầu dây của các khung dây được hàn
vào các lá góp bằng thau của cổ góp.

- Cổ góp điện : gồm nhiều lá
góp bằng thau, ghép quanh trục, giữa các lá góp được cách điện với nhau và cách
điện với trục bằng mica

b . Rotor
- Nắp của máy khởi động (hình 6) : Thường được đúc bằng gang hoặc nhơm,bên

trong có đóng các bạc thau để lắp với trục rotor,ngồi ra cịn có các chốt định vị để
ráp đúng vào vị trí của thân máy khởi động.

16


+ Nắp phía bánh răng (nắp sau): được gia cơng lỗ để gắn cần điều khiển khớp
truyền động, vị trí lắp relay gài khớp,các lỗ bulông để lắp vào vỏ bọc bánh đà của
động cơ.
+ Nắp phía cổ góp điện (nắp trước) : còn là nơi gắn các giá đỡ chổi than và lị xo.
Lị xo ln ấn chổi than tỳ vào cổ góp điện dúng với lực ép cần thiết để dẫn điện
vào cuộn dây rotor.

Nắp máy khởi động

- Chổi than (hình 7) : chổi than được chế tạo bằng bột than, bột đồng với

thiếc,đồng với graphit được đúc ép thành khối với áp suất cao nhằm làm giảm điện
trở riêng và mức mài mòn của chổi than.Các chổi điện được dính liền với dây dẫn
điện .
Trong máy khởi động thường dùng 4 chổi điện,được bố trí như hình 7. Trong đó
có 2 chổi điện dương được gắn vào giá đỡ, chổi điện được cách điện với thân máy,
chổi điện dương có nhiệm vụ dẫn điện từ cuộn dây kích thích vào dây quấn rotor,
2 chổi âm cũng được gắn vào giá đỡ và thường tiếp mass qua nắp của máy khởi
động.

Trên máy khởi động có
cơng suất lớn thường dùng 2 chổi than bố trí chung ở một vị trí, như vậy trong
máy khởi động có 8 chổi than, 2 cặp chổi than âm và 2 cặp chổi than dương.

17


Hình 7 : Chổi than

Nguyên lý hoạt động :

Hình 8 : Động cơ DC

Ðặt khung dây bên trong từ trường của nam châm sau cho các cạnh của
khung dây thẳng góc với đường sức từ của nam châm. Hai vành của khung
dây được hàn vào hai vành đổi chiều, dòng điện từ ăcquy hoặc động cơ được
dẫn vào khung dây qua hai chổi than luôn tiếp xúc với vành đổi chiều.
Khi cho dòng điện một chiều chạy vào khung dây, giữa dòng điện trong khung
dây và từ trường của nam châm sẽ tác dụng tương hỗ lên nhau.

18

Chiều của lực điện từ tác dụng lên khung dây được xác định theo quy tắc bàn
tay trái, độ lớn phụ thuộc vào tỷ lệ dòng điện chạy trong khung dây và từ thông
của nam châm, và chiều dài (a) của một cạnh khung dây vng góc với đường sức
từ của nam châm.
E điện từ = I . Þ . a

Lực điện từ ln có hướng vng góc với dịng điện chạy trong khung dây, tác
dụng lên khung dây tạo thành momen điện từ làm quay khung dây
M đ t = F đ t . b . sin α = I . Þ . a . b . sin α
Trong đó :
α : Góc hợp bởi mặt phẳng của khung dây và phương vng
góc với đường sức từ.

b : Chiều rộng của khung dây.
Nhờ có vành đổi chiều nên dịng điện xoay chiều được chỉnh lưu thành dòng
điện một chiều đưa vào khung dây. Do đó bất kì tại thời điểm nào thì Fđ t tác dụng
lên thanh dẫn của khung dây cũng đều theo một chiều, và khung dây quay theo
một chiều nhất định.
Tuỳ thuộc vào góc quay của khung dây, M đ t sẽ có những trị số khác nhau và
M đ t có giá trị lớn nhất khi α = 90°. Vị trí dây dẫn của khung dây cắt ngang các
đường sức từ của nam châm.
Trên thực tế thì các dây dẫn của khung dây được quấn ngay trên các rãnh của
rotor, các đầu dây được dẫn ra các lá góp của vành đổi chiều, các lá góp này cách
điện lẫn nhau.
Để rotor máy khởi động có momen quay điều và có trị số lớn, người ta thường
quấn nhiều khung dây trên các rãnh của rotor.
Tóm lại động cơ điện khởi động là thiết bị biến đổi năng lượng dòng một
chiều thành cơ năng, cụ thể là momen quay trên trục rotor. Trong thực tế nam

châm có thể là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện.

19


B.Relay Gài Khớp (Solenoid Switch) và Công Tắc Từ:

1.Relay gài khớp:

Relay dùng để chuyển dồng điện đến máy khởi động có giá trị lớn
khoản (200 ÷ 800)A, tuỳ theo cơng suất máy khởi động và có liên quan đến dịng
điện điều khiển có giá trị thấp. Dịng điều khiển thấp có thể điều khiển bằng cơng
tắc cơ khí (cơng tắc khởi động, công tắc đánh lửa khởi động ).Sự kết hợp giữa
relay và động cơ khởi động thực hiện hai chức năng :
- Đẩy bánh răng chuyển dịch về phía trước để ăn khớp vào bánh răng bánh đà của
động cơ đốt trong.
- Đóng vai trị như một cơng tắc chính hay relay cho phép dịng điện lớn từ ăcquy
đến động cơ điện một chiều.

Hình 9: Cấu tạo relay

20


1.Lõi thép phần ứng ; 2.Cuộn dây hút (E) ; 3.Cuộn dây giữ (H) ; 4. Khối thép từ
(cố định) ; 5. Lò xo tiếp điểm ; 6.Tiếp điểm tĩnh ; 7. Đầu nối dây ; 8. Tiếp điểm
động ; 9.Chốt ; 10. Lò xo hồi vị.

- Lõi sắt từ (1) có thể di chuyển được trong relay, khoảng cách giữa khối thép
từ (4) và lõi (1) chính là khoảng dịch chuyển của lõi. Thân relay và khối thép tạo

thành
- Trên thân relay có quấn 2 cuộn dây với số vòng dây bằng nhau, tiết diện khác
nhau và quấn cùng chiều. Cuộn dây hút (E) và cuộn dây giữ (H), đầu nói chung
của hai cuộn dây được đặt cách mass và dẫn ra ngồi để nối lên cơng tắt, đầu còn
lại của cuộn dây giữ (H) được nối ra mass, và đầu của cuộn dây hút (E) được đấu
nối tiếp với động cơ điện khởi động .
- Tiếp điểm di động số (8) được cách điện với chốt (9) và có thể trượt được ở
trên chốt (9), lị xo (5) có tác dụng giảm va đập cho tiếp điểm (8) khi đóng mạch.
Tiếp điểm tĩnh (6) và đầu nối (7) dược lắp cách điện với nhau và cách mass. Ngoài
ra ở một số relay cịn bố trí thêm một tiếp điểm phụ được đưa ra đầu nối để ngắn
mạch điện trở phụ của hệ thống đánh lửa trong quá trình khởi động

.

21


Hình 10 : Sơ đồ hoạt động

22


- Khi ta ấn cơng tắt khởi động, dịng điện từ ăcquy sẽ chạy qua hai cuộn dây hút và
cuộn giữ qua đầu nối (50). Dòng điện chạy qua cuộn dây giữ về mass trực tiếp,
dòng điện chạy qua cuộn dây hút vào mạch kích thích và qua rotor máy khởi động
rồi về mass.Cả hai cuộn dây cùng tạo ra từ trường mạnh hút lõi thép từ (1) di
chuyển qua phía phải đóng tiếp điểm động (8) vào tiếp điểm tĩnh (6).Điện áp ở hai
đầu cuộn hút lúc này cân bằng (khơng có dịng điện qua cuộn hút). Dịng điện
chính từ ăcquy sẽ cung cấp máy khởi động qua đầu nối (7) và các tiếp điểm (8,6)
và máy khởi động sẽ quay nhanh. Đồng thời khi dịch chuyển như vậy lõi thép (1)

thông qua cần gạt sẽ đẩy bánh răng vào vị trí ăn khớp với vành răng bánh đà.
- Khi ngắt mạch công tắt khởi động, cuộn giữ mất từ trường, lõi thép (1), đĩa tiếp
điểm, bánh răng máy khởi động sẽ quay về vị vị trí ban đầu nhanh chóng bởi lị xo
hồi vị (10). Mạch điện bị cắt, máy khởi động ngừng.
- Việc bố trí cuộn dây hút có tác dụng sau:
+ Nhằm tạo ra từ trường ban đầu đủ lớn để thắng được qn tính ì của các chi
tiết như: lõi thép, lò xo, khớp truyền động ,cần gạt. Để dịch chuyển bánh răng ăn
khớp với vành răng bánh đà một cách nhanh chống và đóng mạch tiếp điểm động.
+ Cuộn dây hút (E) được đấu nối tiếp với dòng điện, trong giai đoạn đầu khi
cuộn dây hút (E) chưa bị nối tắt, rotor máy khởi động sẽ quay lúc lắc một chút và
bánh răng sẽ dễ tựa vào ăn khớp với vành răng bánh đà.
+ Khi tiếp điểm động (8) đã đóng mạch chính, cuộn dây hút (E) bị nối tắt
(cả hai đầu dược nối với dương ăquy) để tiết kiệm năng lượng điện của ăcquy ; vì
lúc này chỉ cần lực hút của cuộn dây giữ (H) là có thể giữ được bánh răng ở vị trí
ăn khớp và tiếp điểm (8) ở vị trí đóng mạch.
2. Cơng Tắc Từ:

Cơng tắc từ hoạt động như là một cơng tắc chính của dịng điện chạy tới
motor và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành
răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động. Cuộn hút được quấn
bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực
điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ.

C. Khớp Truyền Động
Là cơ cấu truyền moment từ phần động cơ điện đến bánh đà, đồng thời
bảo vệ cho động cơ điện qua ly hợp một chiều.

23

Yêu cầu bánh răng của động cơ điện chỉ ăn khớp với vành răng của
bánh đà khi khởi động và khi động cơ đã nổ thì tự động tách ra.

Hình 11: Khớp truyền động

Do tỷ số truyền từ bánh răng máy khởi động đến vành răng bánh đà rất lớn
khoảng (10/1 ÷ 15/1) hoặc hơn nữa. Do đó khi động cơ ơtơ bắt đầu làm việc tự
lập, số vịng quay có thể đạt từ (500 ÷ 1000) v/phút và hơn nữa.

24


Nếu lúc này bánh răng của khớp truyền động không chịu tách ra mà vẫn ăn
khớp với vành răng bánh đà, rôto của máy khởi động sẽ bị bánh đà động cơ cuốn
theo và quay với số vòng quay rất cao (10.000 ÷ 20.000)V/ph, có thể làm hỏng
dây quấn rơto do lực li tâm, làm cháy các ổ đỡ.
Vì vậy các khớp truyền động phải tự động tách khỏi vành răng bánh đà khi
động cơ ôtô đã bắt đầu làm việc tự lập, hoặc khớp được làm theo kiểu truyền động
một chiều.
Khớp truyền động cùng với bánh răng khi di chuyển ra ăn khớp với vành răng
bánh đà, cũng như khi tách khỏi vành răng bánh đà đều chịu sự điều khiển cưỡng
bức (thường dùng ralay điện từ để điều khiển). Vì sự điều khiển cưỡng bức, sự nhã
khớp của bánh răng có thể khơng kịp thời ngay khi động cơ bắt đầu làm việc tự
lập. Do đó khớp truyền động loại này thường làm theo kiểu truyền động 1 chiều.
(có thể dùng khớp 1 chiều kiểu con lăn, hoặc kiểu bánh cóc…).

25