СТАРТЕР

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к устройствам электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания транспортных машин.
Известен стартер, содержащий электродвигатель, редуктор, маховик, приводную шестерню (Чижков Ю.П. Электростартер с маховиком и дополнительным редуктором // Автомобильная промышленность. 2000. №5. С. 18-20).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и выбранным в качестве прототипа к заявленному техническому решению является стартер, содержащий электродвигатель с маховиком, соединенный через редуктор с выходным валом, на котором установлена приводная шестерня (Авторское свидетельство РФ №1562514 по кл. МПК-5: F02N 5/04, заявл. 25.07.1988, опубл. 07.05.1990, «Инерционный стартер»).
Данные стартеры обеспечивают равномерное вращение вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС) при прокрутке. Их общий недостаток - большие габариты и масса, что связано с наличием маховика.
Задачей заявленной полезной модели является уменьшение массы и габаритов стартера.
Технические результаты, позволяющие решить поставленную задачу:
- увеличение удельной массовой энергии, запасаемой маховиком;
- сокращение количества крупных деталей стартера.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в стартере, содержащем электродвигатель с маховиком, соединенный через редуктор с выходным валом, на котором установлена приводная шестерня, согласно полезной модели маховик выполнен в виде полого стального цилиндра, а электродвигатель выполнен в виде вентильного электродвигателя постоянного тока, причем его статор размещен соосно с маховиком в полости последнего так, что маховик является ротором электродвигателя.
Электродвигатель может быть синхронным и иметь активный индуктор с постоянными магнитами, размещенными на внутренней поверхности маховика.
Электродвигатель может быть синхронным и иметь реактивный индуктор с выступами, размещенными на внутренней поверхности маховика.
Электродвигатель может быть асинхронным, при этом внутренняя поверхность маховика гладкая.
Электродвигатель может быть асинхронным, при этом на внутренней поверхности маховика размещена медная гильза.
Электродвигатель может быть асинхронным, при этом на внутренней поверхности маховика выполнены продольные пазы, в которых может размещаться короткозамкнутая обмотка.
Заявленный стартер может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью. Таким образом, заявленный стартер соответствует критерию «промышленная применимость».
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что заявленная совокупность существенных признаков неизвестна из изученного уровня техники и, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Существенные признаки заявленной полезной модели влияют на достижение технических результатов следующим образом:
- выполнение маховика в виде полого стального цилиндра с размещением статора электродвигателя в его внутренней полости позволяет использовать маховик в качестве ротора электродвигателя, сократив количество крупных деталей стартера;
- форма полого цилиндра обеспечивает максимальный момент инерции маховика при минимальной массе;
- выполнение электродвигателя вентильным позволяет не применять щеточно-коллекторный узел. Размещение статора внутри маховика позволяет установить взаимодействующие со статором вращающиеся элементы (такие как постоянные магниты или короткозамкнутая обмотка) на внутренней поверхности маховика, исключив возможность отрыва указанных элементов под действием центробежных сил. Данные свойства в совокупности с применением редуктора позволяют существенно повысить скорость вращения маховика;
- максимальный момент инерции при минимальной массе и повышенной скорости вращения маховика позволяют увеличить запасаемую им удельную массовую энергию.
Указанные технические результаты позволяют решить задачу уменьшения массы и габаритов стартера.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена кинематическая схема стартера. На схеме показаны электродвигатель 1 с маховиком 2, соединенный через редуктор 3 с выходным валом, на котором установлена приводная шестерня 4. Маховик 2 представляет собой полый массивный цилиндр из электротехнической стали. Статор 5 размещен внутри маховика 2 так, что вместе они образуют обращенный электродвигатель 1, в котором маховик 2 выполняет функцию ротора. Электродвигатель 1 вентильный (синхронного или асинхронного типа) и в его состав входят полупроводниковый инвертор 6 и датчик 7 положения ротора (для варианта с синхронным электродвигателем) или скорости ротора (для варианта с асинхронным электродвигателем). Полупроводниковый инвертор 6 электрически соединен с обмотками статора 5 и датчиком 7. В состав приводной шестерни 4 входит стандартная для автомобильных стартеров муфта 8 свободного хода. Стартер содержит механизм (на схеме не показан) перемещения приводной шестерни 4 для зацепления с валом ДВС.
Стартер работает следующим образом.
После подачи сигнала включения стартера происходит перемещение приводной шестерни 4 и ее зацепление с валом ДВС. Затем включается полупроводниковый инвертор 6, который подает на обмотки статора 5 фазный ток, амплитуда которого стабилизирована, а частота регулируется датчиком 7. Статор 5 создает вокруг себя вращающееся магнитное поле, раскручивая маховик 2 до пусковой скорости, которая через редуктор 3 и приводную шестерню 4 передается с понижающим коэффициентом на вал ДВС. Запасенная маховиком 2 энергия компенсирует колебания момента сопротивления при прокрутке вала ДВС, связанные с периодическими изменениями давления рабочей смеси в цилиндрах. При этом колебания угловой скорости вала ДВС незначительны, а время прохождения поршнями области верхней мертвой точки минимально, что улучшает условия воспламенения рабочей смеси. После пуска ДВС скорость приводной шестерни 4 увеличивается, муфта 8 переходит в режим свободного хода, амплитуда фазного напряжения и, соответственно, скорость маховика 2 ограничиваются инвертором 6. Затем стартер выключают, и приводная шестерня 4 выходит из зацепления с валом ДВС.
Заявленный стартер обладает по сравнению с традиционными стартерами повышенным моментом инерции, приведенным к валу ДВС, не проигрывая им при этом по массе и габаритам.