スタータはスタータモータとも呼ばれ、内燃機関始動システムの核心部品であり、作用は電気エネルギーまたはその他の形式のエネルギーを機械トルクに変換し、エンジンのクランク軸の回転を動かし、エンジンを始動させることである。構造形式、操縦方式、歯車噛合形式、磁場タイプ及び動力源によって、スターターは複数の種類に分けることができ、異なるタイプのスターターは構造原理、性能特徴と適用シーンで明らかに異なる。
一、全体構造による分類
1.通常の直励磁式スタータ
一般的な励磁式スタータは直駆式構造に属し、固定子は励磁巻線を採用し、モータは直励直流モータであり、電機子軸は駆動歯車に直接接続され、中間に減速機構はない。直励モータの特徴は起動瞬間出力トルクが大きく、耐衝撃能力が強く、技術が成熟し、修理が簡単であることである。欠点は同等の電力では体積が大きく、重量が大きく、高速性能が劣ることである。このようなスターターは旧式トラックや初期の建設機械に多く見られ、現在では乗用車はほとんど使われていない。
2.永久磁石式スタータ
永久磁石式スタータは固定子磁場として永久磁石を使用し、励磁巻線を廃止し、構造をより簡素化した。励磁式スターターに比べて、体積が小さく、重量が軽く、作業エネルギー消費が低く、発熱が少ない。
3.減速スタータ
減速スタータは電機子と駆動歯車の間に減速歯車機構を増加させ、モータの高速運転に頼って、歯車グループを通じて速度を下げてねじれを増加させ、同等の出力電力の下で体積は普通スタータに比べて約30%縮小することができる。歯車構造によって、減速スタータは遊星歯車式、外噛合式、内噛合式の3種類に分けられる。遊星歯車式が現在の主流であり、電機子は駆動歯車と同軸に配置され、構造がコンパクトで、伝動が安定で、騒音が小さい、外接噛合式は平行軸歯車伝動で、着脱は便利だが、機械全体の長さはやや大きい、内接噛合式の伝動効率は高いが、構造が複雑で、製造コストが高い。現代の新車は広く使われている永久磁気減速スタータ、永久磁石モータと惑星減速の二重の優位性を融合する。
二、操縦制御方式による分類
1.機械操作式スタータ
機械制御式は足踏み板、レバーなどの機械機構に依存し、フォークを直接押して主給電回路をオンにする。このタイプは現在基本的に淘汰され、アンティーク車両、旧式トラクターでしか見ることができない。
2.電磁操縦式スタータ
電磁操縦式は現代車両の標準装備である。点火スイッチまたは起動ボタンは小電流制御電磁スイッチだけを送り、電磁吸引力はフォークを引っ張り、同期して駆動ギヤがフライホイールリングに噛合し、スタータ主回路をオンにする2つの動作を完了する。この方式は小電流だけで制御を完了し、制御スイッチの配置が柔軟で、操作が軽く、動作が信頼でき、各種自動車と軽ディーゼル設備に広く応用されている。
三、駆動歯車の噛み合い方式による分類
1.強制噛合式
強制噛合式は電磁スイッチによってフォークを引っ張り、駆動ギアをフライホイールリングに押し付ける。歯の頂部が互いに突き当たると、緩衝スプリングが圧縮され、モーターが軽く回転し、歯の位置が揃えば噛み合いが完了します。構造が簡単で信頼性があり、欠点は噛合衝撃が大きく、歯車の摩耗が比較的速く、乗用車、軽カードの最も一般的な形式である。
電機子移動式は電磁吸引力によって電機子軸全体を移動させ、駆動歯車とフライホイールの噛合を実現し、フォークを動かす必要がない。大きな始動トルクに耐えられ、大出力ディーゼルエンジンに適している。しかし、電機子は軸方向にスライドする必要があり、整流器の摩耗が速く、全体の体積が大きく、早期の大型ディーゼル車に多く見られる。
3.慣性噛合式
慣性噛合式の駆動ギヤは電機子軸の螺旋スプラインにはめ込まれ、電機子が回転するときは自身の回転慣性に依存して、ギヤを螺旋スプラインに沿って前へスライド噛合フライホイールに噛合する。構造は最も簡単で、フォーク組立体はないが、噛合信頼性が悪く、低温、エンジン抵抗が大きいと噛合に失敗しやすく、エンジンが発火した後に離脱するのがタイムリーではなく、歯車を壊しやすく、現在は基本的に淘汰されている。
4.歯車移動式
歯車移動式は遊星減速スターターに多く用いられ、電磁スイッチは駆動歯車アセンブリを直接押し、電機子自体は移動しない。噛合過程は比較的滑らかで、衝撃はより小さく、電磁スイッチの推力に対する要求は高い。
スタータモータは直励、並励、復励及び永久磁石式に分けられる。ちょくまきれいしき励磁巻線は電機子と直列に接続され、低速トルクは極めて強く、回転速度は負荷に応じて急速に変化し、伝統的な燃料車スターターの主流であり、欠点は空荷高速運転を禁止し、飛車が損傷しやすいことである。並進式励磁巻線は電機子と並列に接続されており、回転数安定性は良いが、始動トルクが不足しており、エンジン始動に使用されることは少ない。複素励起式は同時に直励巻線と並励巻線を持ち、トルクと回転速度の安定を両立し、スタータには極めて少ない使用である。永久磁石式は先に紹介したが、永久磁石によって磁場を確立し、励磁コイルがない。
五、動力源による分類
1.直流電気スタータ
直流スターターはバッテリーの電力供給、つまり自動車によく見られるスターターモーターに依存し、12 Vと24 Vの2つの電圧レベルに分けられる。12 V版はガソリン車の乗用車に多く使われている。24 Vバージョンはトラック、バス、中大型ディーゼルエンジンに使用され、高電圧は動作電流を下げ、線路損失を減らすことができる。
2.圧縮空気スタータ
圧縮空気スタータは高圧圧縮空気によって空気モータを駆動し、本体のクランク軸を回転させる。瞬間出力は巨大で、防爆、耐高温多湿環境の特徴を備えている。欠点は、システム全体がコンプレッサーとガス貯蔵タンクをセットにする必要があり、設備の体積が膨大であることである。大型船舶、大出力発電ユニット、鉱山重型ディーゼルエンジンに多く使用されている。
3.ガソリンスターター
ガソリンスターターは補助始動装置に属し、主機は大型ディーゼルエンジンであり、小型ガソリンエンジンを始動動力として装備している。優位性は高寒環境の起動能力が強く、蓄電池の電力不足問題が存在しないことである。欠点は構造が複雑で、独立した燃料供給システムが必要で、旧式の大型ブルドーザーなどの建設機械に多く使われている。
結び
自動車技術の発展に伴い、スターターも小型化、軽量化、高効率化の方向に反復し続けている。従来の直進励磁スターターは徐々に乗用車市場から撤退し、永久磁石惑星減速電磁操縦強制噛合式スタータ現在の燃料車の主流案となっている。船舶、鉱山機械などの大電力設備の分野では、運転状況の需要に応じてエアスタータまたは補助ガソリンスタータを選択する。
