Расположение магнитов в стартере

Стартеры с постоянными магнитами

Стартеры с постоянными магнитами начали появляться на транспортных средствах с конца 80-х. Два главных преимущества этих двигателей по сравнению с обычными типами — меньший вес и меньший размер. Это делает стартер с постоянными магнитами популярным выбором для изготовителей транспортного средства, так как из-за компактности современных автомобилей меньше места остается для электрических систем двигателя. Сокращение веса вносит вклад и в сокращение потребления топлива.

Доступные в настоящее время стандартные стартеры с постоянными магнитами подходят для использования на двигателях внутреннего сгорания с рабочим объемом примерно до 2 литров. Они имеют номинальную мощность порядка 1 кВт. Типичный пример — стартер компании Lucas модели M78R/M80R, показанный на рисунке.

Рис. Стартер M78R/M80R (Lucas): 1 — соленоид; 2 — узел щеткодержателя; 3 — набор сменных щеток; 4 — якорь; 5 — стопорное кольцо; 6 — ярмо и резиновая прокладка; 7 — вал привода и набор крепления подшипника; 8 — узел приводного механизма; 9 — набор втулок; 10 — узел мотора и набор деталей планетарного механизма

Принцип действия данного стартера похож на обычный для мотора стартера с предустановкой зацепления. Главное же различие состоит в замене обмоток возбуждения и полюсных башмаков высококачественными постоянными магнитами. Сокращение веса составляет до 15%, и диаметр корпуса может быть настолько же уменьшен.

Постоянные магниты обеспечивают постоянное возбуждение, и было бы логичным ожидать, что скорость и крутящий момент будут постоянными.

Однако из-за падения напряжения батареи под нагрузкой и низкого сопротивления отмоток якоря характеристики стартера сопоставимы с электродвигателями сериесного типа. В некоторых случаях между главными магнитами устанавливают концентраторы магнитного потока. Из-за эффекта деформирования магнитного поля характеристика стартера подобна мотору сериесного типа.

Разработки некоторых изготовителей коснулись и конструкции щеток. Используется обычная смесь меди и графита, но щетки делаются из двух половинок, имеющих более высокое содержание меди в зоне передачи мощности и более высокое содержание графита в зоне коммутации.

Это увеличивает срок службы и снижает падение напряжения, увеличивая мощность стартера.

Для более мощных применений были разработаны стартеры с постоянными магнитами, имеющие промежуточную передачу. Это позволяет якорю вращаться с более высокой скоростью (что увеличивает эффективность), а крутящий момент обеспечивается за счет редуктора. Существуют стартеры с постоянными магнитами и промежуточной передачей мощностью около 1,7 кВт, подходящие для двигателей внутреннего сгорания с объемом цилиндров до 3 литров или дизельных двигателей до 1,6 литра. Этот тип стартера с постоянными магнитами может дать экономию веса до 40%. Принцип действия такого стартера подобен обычному стартеру с предварительной установкой зацепления. Промежуточная передача выполняется планетарной.

Ведущая шестерня планетарного механизма находится на валу якоря, а поводок, связывающей шестерни-сателлиты, является приводом стартера. Кольцевое зубчатое колесо остается неподвижным и, кроме того, действует как промежуточная опора якоря. Такое устройство шестерен дает отношение редукции приблизительно 5:1. Оно может быть рассчитано по формуле:

отношение редукции = A/S,
где А — число зубцов на кольцевом венце, S — число зубцов на ведущей шестерне.

Кольцевое зубчатое колесо в некоторых типах стартеров изготавливается из полиамидного компаунда с минеральными добавками, чтобы повысить его прочность и износостойкость. Шестерни якоря и сателлиты — из обычной стали. Такая комбинация материалов обеспечивает тихую и эффективную работу редуктора.

Виды, устройство и принцип работы стартера автомобиля

Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устройство, которое придаст кривошипно-шатунному механизму начальный импульс, то есть провернет маховик до нужных оборотов. Таким устройством является стартер и именно он отвечает за пуск двигателя. В статье подробно рассмотрим устройство и принцип работы стартера автомобиля, а также его возможные неисправности.

Устройство стартера

Стартер автомобиля представляет собой электродвигатель. Он преобразует электрическую энергию от аккумулятора в механическую работу, которая приводит в движение маховик и коленчатый вал, для начала процесса движения поршней. Стартером оборудованы все двигатели.

Стартер автомобиля

Принцип работы устройства основан на законах физики, которые известны со школьной скамьи. Если между двумя полюсами магнита поместить проволочную рамку с двумя концами, а потом пустить через нее ток, то она начнет вращаться. Это и есть самый простой электродвигатель.

Простой автомобильный стартер представляет собой металлический корпус, в котором находятся четыре магнитных сердечника (башмаки). Эти магниты в корпусе и представляют собой статор электродвигателя. Раньше на башмаках наматывалась обмотка возбуждения, на которую подавался электрический ток от аккумулятора. То есть это был классический электромагнит. На современных же устройствах применяются обычные магниты.

Другой важной деталью устройства является якорь. Он представляет собой вал с напрессованным сердечником из электротехнической стали. В пазах сердечника находятся те самые рамки, которые будут вращаться вокруг полюсов магнита. Концы рамок соединены с коллектором, к которому подходят четыре щетки – две положительные от АКБ и две отрицательные, которые будут идти к массе.

В закрывающей задней крышке находятся щеткодержатели с пружинками, которые постоянно поддавливают щетки к коллектору для обеспечения контакта. Также в задней крышке установлена опорная втулка якоря или подшипник.

Устройство обычного стартера

На металлическом корпусе находится входной контакт. К этому контакту подключается плюсовая клемма аккумулятора (+). Ток проходит по рамкам якоря и выходит на отрицательные щетки массы. Масса соединяется с отрицательной клеммой аккумулятора. Таким образом, создается магнитное поле вокруг рамок якоря и он вращается.

Плюсовой провод АКБ, который подходит к стартеру, значительно толще остальных. По этому проводу подается пусковой ток, равный примерно 400А.

Ток от аккумулятора на стартер не может подаваться постоянно. Он нужен только в момент запуска двигателя. Поэтому между плюсовым проводом аккумулятора и контактом стартера есть так называемый медный пятак, который замыкает контакты.

На валу якоря также выполнено шлицевое соединение, на котором находится направляющая втулка и бендикс с шестерней с возможностью осевого перемещения. Это движение обеспечивает контакт шестерни непосредственно с зубчатым венцом маховика. Простыми словами можно сказать, что бендикс подходит к маховику, проворачивает его, сколько это необходимо, а потом отходит обратно.

Стартер в разрезе

Но бендикс не перемещается по валу самостоятельно. Это делает другой электромагнит меньшего размера — втягивающее реле. От реле к шестерне подходит вилка, которая и толкает бендикс. К катушке втягивающего подается управляющий ток от аккумулятора через замок зажигания. При включении зажигания катушка намагничивается и втягивает сердечник. Этот сердечник, с одной стороны, связан с вилкой бендикса, с другой — с пятаками, замыкающими контакты электродвигателя. Когда напряжение с катушки втягивающего реле снимается, то вилка вновь втягивается обратно на место, а электродвигатель прекращает свою работу.

Якорь начинает вращение только тогда, когда шестерня уже вошла в зацепление с маховиком.

Основные компоненты

Таким образом, основными составляющими стартера можно назвать:

• магнитный статор;
• вал с якорем;
• втягивающее реле с компонентами (электромагнит, сердечник, контакты);
• щеткодержатель с щетками;
• бендикс с шестерней;
• вилка;
• элементы корпуса.

Принцип работы

Учитывая устройство стартера, рассмотрим его работу пошагово:

1. Водитель включает зажигание и на втягивающее реле подается управляющее напряжение. Катушка реле намагничивается и перемещает сердечник.
2. Сердечник подводит бендикс и шестерню к маховику при помощи вилки и в конце своего хода замыкает контактные пятаки на электродвигатель.
3. Пусковой ток подается на обмотку якоря, который начинает вращаться в магнитном поле статора. Стартер начал работать.
4. Двигатель запустился, водитель повернул ключ из положения пуска. Управляющий ток перестал подаваться на втягивающее реле, пятаки разомкнулись, а бендикс с шестерней вернулся в исходное положение под действием возвратной пружины. Стартер прекратил свою работу.

Устройство бендикса

Бендикс представляет собой довольно интересное устройство. Иногда его называют муфтой свободного хода или обгонной муфтой.

Бендикс

Для запуска двигателя нужно, чтобы маховик вращался не медленнее, чем 100 об/мин. Так как шестерня стартера намного меньше зубчатого венца маховика, ей нужно вращаться в 10 раз быстрее, чтобы придать маховику необходимое ускорение. Это 1000 об/мин.

Когда двигатель заводится, маховик начинает вращаться очень быстро. Он передает это быстрое вращение на шестерню. Нетрудно посчитать, что скорость вращения шестерни при этом будет уже 10 000 об/мин. Если на вал стартера передалось такое ускорение, то он бы не выдержал. Именно для этого и нужен бендикс. Он передает вращение от шестерни на маховик, но не передает его обратно от маховика на шестерню.

Бендикс в разборе

Сам бендикс состоит из двух частей: шестерни и корпуса. Внутренняя обойма шестерни входит в корпус с внешней обоймой. Внутри этой обоймы находятся четыре ролика с пружинками. Корпус бендикса вращается через вал стартера. При вращении внутренняя обойма шестерни как бы заклинивает в корпусе и вращается, а при вращении шестерни от маховика эти ролики расходятся и не передают вращение на вал. Сам вал стартера при этом вращается с прежней скоростью.

Виды стартеров

Как было описано выше в современных стартерах применяются не башмаки с обмоткой возбуждения, а магниты. Магниты в качестве статора позволяют значительно уменьшить габариты устройства. При этом частота вращения якоря повышается. Поэтому иногда применяется редуктор.

Исходя из этого, стартеры делятся на:

• редукторные;
• простые (безредукторные).

С устройством и работой простого стартера мы уже познакомились. Работа редукторного основана на тех же принципах, что и простого, но имеет немного другое устройство. Крутящий момент от якоря вначале поступает в планетарный редуктор, который его преобразует, и далее на вал бендикса. Вращение от якоря на шестерню передается через водило планетарного механизма.

Этот вид стартера имеет следующие преимущества:

• более высокий КПД;
• меньшее потребления тока;
• небольшие размеры;
• запуск двигателя даже при низком заряде аккумулятора.

Но такая конструкция сказывается на сложности ремонта.

Основные неисправности

Все возможные виды неисправностей стартера можно разделить на механические и электрические.

С механическими узлами может быть связано:

1. Залипание контактных пятаков.
2. Износ подшипников и удерживающих втулок.
3. Износ роликов бендикса.
4. Заклинивание вилки или сердечника втягивающего реле.

Проблемы с электрикой:

1. Выработка щеток и пластин коллектора.
2. Обрыв цепи в обмотке башмаков (статора) или втягивающего реле.
3. Замыкание и перегорание обмоток.

Щетки и втягивающее реле не ремонтируются. Эти детали меняются на новые. Ремонт обмотки лучше доверить квалифицированному автоэлектрику.

Стартер – это довольно сложный механизм, который требует внимания от водителя. Любые шумы и скрежет лучше оперативно устранять. Но несмотря на общую сложностью устройства, принцип его работы очень простой. Поняв его, можно самостоятельно устранить многие неисправности.

Редукторный стартер: описание отличий и устройства, возможные поломки и способы ремонта

Устройство редукторного стартера отличается зубчатой передачей между якорем и обгонной муфтой. Запас надежности обеспечивается за счет усиления в редукторе крутящего момента, подаваемого на маховик ДВС.

По аналогии с обычным стартером, редукторный вариант использует постоянные магниты вместо обмоток, упрощающие конструкцию, снижающие ее вес и размеры. Ремонтопригодность практически не снижается, основные причины поломок, и методы ремонта рассмотрены ниже.

Назначение редукторного стартера

Основные проблемы в момент запуска ДВС – густое масло при отрицательных температурах, «посаженный» аккумулятор, экстремальные нагрузки на систему бортовой электрики, полностью решает редукторный стартер с передачей планетарного типа.

Обычный стартер заводит авто в несколько этапов:

• ключом зажигания автолюбитель замыкает цепь на тяговом реле;
• в это же время муфта обгонная (бендикс) зацепляется с маховиком;
• замыкается следующая цепь, на электродвигатель поступает напряжение;
• мотор запускается до тех пор, пока его вал не наберет скорость вращения больше, чем у стартера;
• при этом обгонная муфта автоматически разорвет зацепление вала электродвигателя и приводной шестерни.

В стартере редукторного типа валы бендикса и якоря смещены относительно друг друга в пространстве, но остаются параллельными друг другу. Шестернями с разным числом зубьев скорость вращения бендикса снижается, зато резко возрастает крутящий момент на маховике, обеспечивающий гарантированный всесезонный запуск ДВС.

Конструктивные отличия

По аналогии с мультипликатором (усилитель крутящего момента) редукторный стартер имеет планетарную передачу. Кроме того, обычный стартер бывает на постоянных магнитах или с обмоткой внутри статора. Редукторные узлы запуска ДВС всегда комплектуются постоянными магнитами для упрощения конструкции и снижения габаритов.

Плюсы и минусы редукторного стартера

Поскольку редукторный стартер имеет улучшенную конструкцию, основными достоинствами этого пускового узла являются:

• напряжение не просаживается при раскручивании маховика, его хватает для ЭБУ;
• обороты понижаются, но возрастает крутящий момент;
• увеличение эксплуатационного ресурса щеток за счет меньшего пускового тока на обмотках якоря;
• за исключением бендикса все детали служат минимум вдвое дольше;
• размеры узла запуска меньше, его легче обслуживать и ремонтировать.

Недостатками редукторного стартера являются:

• сложный ремонт из-за большего количества деталей и сложной конструкции;
• залипание магнитов на якоре (только у белорусского производителя);
• интенсивный износ планетарного кольца, которое ради снижения веса стартера и себестоимости узла запуска изготавливается из полимерных материалов, а не из стали.

Низкий предел мощности редукторных модификаций стартера обуславливает его установку на легковые авто. Для грузовиков и, даже мощных внедорожников он не пригоден.

Ремонт редукторного стартера

Поскольку узел запуска ДВС имеет детали трения, оснащен электрической частью, поломки все же случаются. Сложное устройство редукторного стартера в некоторых случаях делает экономически невыгодным ремонт, производится полная замена этого узла. Однако в некоторых случаях автолюбитель может выявить и устранить неисправность на месте.

Отказ втягивающего реле

В данном случае ремонт редукторного стартера требует полной разборки этого узла запуска ДВС. Специалисты рекомендуют сфотографировать втягивающее реле перед разборкой, чтобы затем не перепутать полярность контактов. Если реле разборное, визуально осматриваются «пятаки», при подгорании их можно зачистить наждачной бумагой, при значительном износе лучше заменить целиком.

Проблемы старта

Если при включении зажигания ключом слышен характерный звук сработавшего реле втягивающего, но маховик не раскручивается, скорее всего, произошла выработка бендикса. В этом случае привод стартера следует менять целиком, лучше в специализированном сервисном центре.

В любом случае необходимо проверить уровень зарядки аккумулятора, возможно пускового тока недостаточно, даже для редукторного стартера, резко увеличивающего крутящий момент.

Отсутствие реакций на ключ зажигания

Данная неисправность стартера редукторного чаще всего обусловлена прерыванием цепи. Для восстановления работоспособности пускового узла необходимо:

• подтянуть гайки крепления клемм;
• зачистить окислившиеся клеммы при необходимости для восстановления контакта;
• проверка зарядки АКБ, зарядка по мере необходимости;
• ревизия бендекса и его замена при необходимости, реставрации эта деталь не подлежит.

Эта поломка в принципе не требует посещения СТО, легко устраняется своими силами.

Выпадение/залипание магнитов

При разборке отказавшего стартера очень трудно сохранить первоначальный порядок расположения постоянных магнитов. В принципе, сваленные в кучу вставки проблемой для автовладельца не являются при наличии компаса. Методом «тыка» поставить их в необходимой последовательности можно с 30 – 50% вероятностью, поэтому следует подойти к ремонту своими руками системно:

• для нормальной работы стартера используется 3 магнита с вектором намагниченности, направленным наружу, и столько же, с противоположным направлением вектора намагниченности, но есть внутрь;
• их необходимо чередовать между собой при монтаже в обойму;
• определяется вектор намагниченности компасом, для этого вставка устанавливается на ребро возле прибора, у трех магнитов стрелка повернется к ним северной стороной, у оставшихся – южной;
• к корпусу обоймы они прилипают самостоятельно, взаимное расположение в стартере достигается за счет дистанционных полимерных колец по обоим краям вставок.

Чтобы работа якоря (вращение) происходила в нужном направлении, необходимо поставить стартер вертикально, надеть на него нижнее кольцо дистанционное, а затем и корпус, расположив со стороны реле втягивающего прорезь провода «+».

Затем корпус снимается вместе с нижним кольцом дистанционным, магниты устанавливаются поочередно север/юг, и фиксируются кольцом дистанционным верхним с учетом отверстий под стягивающие шпильки.

Щеточный узел в виде ремкомплекта монтируется после установки картонной изоляции в паз плюсового провода.

Внимание: Перед монтажом стартера на место необходимо проверить его характеристики. Для этого следует прокрутить его при подключении к АКБ и убедиться в работоспособности втягивающего.

Таким образом, некоторые неисправности редукторного стартера можно устранить собственными силами. Однако для обеспечения гарантий лучше посетить СТО, где профессионалы не допускают ошибок и консультируют пользователя по выбору стартера или ремкомплекта конкретного производителя для их авто.

Расположение магнитов в стартере

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 и планетарный.

Редукторы выполняются одноступенчатыми с прямозубыми шестернями. Конструкция стартеров с цилиндрическим редуктором с внешним зацеплением представлена на рис. 18. Редуктор расположен в корпусе 2З (рис . 18).

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, присутствие радиальной нагрузки на вал электродвигателя.

Планетарный редуктор между приводом и валом электродвигателя (рис. 19) 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.

Внешнее зубчатое колесо изготавливается из пластмассы типа Полиамид-66, иногда с добавками графита или методом порошковой металлургии. Сателлиты, прессованные из порошкового материала, вращаются на осях в подшипникахскольжения или в игольчатых подшипниках. Последние предпочтительнее, так как обеспечивают больший КПД редуктора.

Ось сателита одновременно является внутренней обоймой игольчатого подшипника. Это предъявляет высокие требования с материалу и точности изготовления осей. Центральное зубчатое колесо выполняется как одно целое с валом якоря или может быть съемным.

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. 8 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.

Стартер на рис. 19 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.

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.

Стартер с редуктором, особенно планетарным, более сложен. Он имеет большее количество деталей и более трудоемок в изготовлении. Снижение трудоемкости достигается автоматизацией изготовления ряда деталей, сборки узлов и всего стартера.

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 ферростронциевых 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/м З , тогда как у магнитов из феррита стронция – 22-30 кДж/м З .

Сплав железо-неодим-бордорог, 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.

Ветрогенератор на базе стартера

Идея изготовления ветрогенератора появилась при наступлении ранних осенних ночей. Решил попробовать использовать энергию ветра для хозяйственных нужд. Пусть ветер заряжает аккумулятор, от которого будет освещаться садовый туалет, стоящий на краю участка.

Тянуть сетевой провод к этому объекту затратно, менять батарейки в китайском фонаре надоело, а тут даровая, периодически возобновляемая энергия пропадает. Так как яркое освещение на этом объекте не требуется, чтение книг и прессы не планируется, то для решения этой задачи достаточно малых мощностей. А практически, это генератор мощностью в несколько ватт и аккумулятор небольшой емкости. В течении суток аккумулятор запасается энергией ветра, а в темное время суток отдает ее по мере необходимости. Для таких ветрогенераторов практически нет смысла выполнять сложнейшие расчеты и изготовлять специальные лопасти. Будут прекрасно работать и простейшие конструкции. Все это значительно упрощает и удешевляет ветрогенератор, появляется смысл его изготовления и использования.

Для применения в качестве маломощного ветрогенератора можно использовать готовый шаговый двигатель. Для максимальной отдачи, при возможности выбора, желательно использовать двигатель с минимально возможным залипанием вала (есть у них такой неприятный эффект) и с максимально большим числом шагов на один оборот.

Возможен вариант переделки электродвигателя в генератор. Различные варианты переделки описаны в интернете.

В нашем случае, был выбран вариант переделки отработавшего свое стартера 923.3708 от легендарной «Оки».

Применение этого стартера обусловлено следующими факторами:
• малые габариты и вес стартера;
• возбуждение стартера осуществляется от постоянных магнитов;
• простота переделки при отсутствии вложений для изготовления генератора.

Процесс переделки стартера в генератор

1. Разбираем стартер: Отсоединяем провод питания и удаляем детали тягового реле. Освобождаем и удаляем корпус и вал обгонной муфты, встроенный планетарный редуктор.

2. Аккуратно снимаем крышку щеточного узла. При этом следим за сохранностью опорного шарика в подшипнике крышки.
Разбираем и удаляем щеточный узел. Извлекаем ротор. Для дальнейшего использования остаются три узла.

3. С помощью кусачек и плоскогубцев удаляем старую обмотку ротора стартера. Механически удаляем коллектор ротора. Очищаем вал и пазы на пластинах ротора от остатков лака. На фото, справа от нового ротора, остатки старой обмотки.

4. Выполняем механическую обработку ротора
a. На токарном станке или вручную снимаем шлицы для соединения с планетарным редуктором и получаем посадочный диаметр под второй подшипник скольжения.
b. Между набором роторных пластин и обработанным участком, на половину диаметра, сверлим радиальное отверстие диаметром 4мм. Твердость вала незначительна и доступна для обработки быстрорежущим инструментом.
c. На токарном станке или вручную дрелью, со стороны обработанного участка, сверлим осевое отверстие диаметром 4мм, до совпадения с радиальным. Получаем отверстие для вывода обмотки ротора. Такая схема вывода позволяет отказаться от скользящих контактов для съема тока и повысить надежность генератора.
Для большей наглядности, расположение отверстий и вывод обмотки показаны на готовом роторе.

5. Наматываем обмотки катушки в пазы ротора, до заполнения. Расположение в статоре шести постоянных магнитов с чередующимся расположением полюсов определило расположение катушек обмотки.

Ширину каждой катушки (количество пазов 5) определило расстояние между соседними магнитами. Витки каждой из катушек, расположенные в соседних пазах противоположно, при вращении ротора, одновременно пересекают магнитное поле двух магнитов с разными полюсами. При этом ток индукции в катушке складывается. Три аналогичных группы (по 5 катушек), катушка – магниты, работают одновременно. Все катушки соединены последовательно и дополняют друг друга. Смена полюса магнита относительно катушки, при вращении, дает переменный ток. Так как ротор имеет 31 паз, то 1 паз остался свободным.

Для исключения повреждения изоляции провода при намотке и эксплуатации применен многожильный провод МГТФ диаметром сердечника 0,30 мм. Возможно применение другого изолированного провода.

6. В связи с отсутствием в используемой части стартера второго подшипника для ротора (один находится в крышке щеточного узла, а второй остался в снятом планетарном редукторе) изготовим новый бронзовый подшипник скольжения. Наружный посадочный диаметр подшипника определяется диаметром отверстия в перегородке корпуса (фото ниже), а внутренний диаметр подшипника и длины наружных ступенек – фактическим диаметром и длиной обработанного участка вала ротора (п.4а).

7. Устанавливаем изготовленный подшипник в корпус, а сохраненный шарик на дно подшипника в крышке.

8. Устанавливаем обработанный участок ротора в изготовленный подшипник и собираем ротор с корпусом. Перед сборкой смазываем все трущиеся части.

9. Устанавливаем крышку щеточного узла, совместив вторую опору вала ротора с подшипником крышки и опорным шариком. Совмещаем отверстия корпуса и крышки, устанавливаем монтажные шпильки из комплекта.

10. Собираем генератор. Свободный конец вала ротора (с выводом обмотки) используем для установки и закрепления генератора. На свободную часть шпилек (над крышкой) установим ветроколесо роторного типа.

11. Для защиты внутренней части генератора от пыли и влаги, закроем все свободные отверстия с помощью термоклея. Для испытания, дополнительно уплотнил стыки изолентой.

12. Изготавливаем опору для установки генератора на объект.

13. Измеряем выходные данные генератора на средних оборотах (вращение от руки). Генератор дает напряжение 1…5 в и ток 0,2…1,1 а.

14. Для испытания ветрогенератора, изготовлена турбина роторного типа.

Преимущества роторного ветродвигателя:
• При порывистом ветре у роторных ветряков отмечается большая стабильность в работе, чем у винтовых.
• Бесшумность и работа вне зависимости от того, куда дует ветер.
• Вращение вала осуществляется более стабильно, без резких скачков скорости.
• легкость конструкции;
• простота изготовления и монтажа.

Расположение магнитов в стартере

В этой статье хочу рассказать как правильно разобрать и собрать белорусский стартер с магнитами фирмы “Батэ” 2111.3708010-01 установленный на автомобиле ВАЗ 2110. Многие авто электрики не берутся ремонтировать стартера такого типа потому что на них трудно найти запчасти и у них специфическая конструкция, при разборке магниты просто разлетаются и их нужно правильно поставить на место при сборке.

Я не буду в этой статье рассказывать как менять втулки или перепаивать щетки на стартере “Батэ” это аналогично ремонту других стартеров, я расскажу как правильно разобрать а затем правильно установить магниты и собрать стартер. Открутив заднюю крышку с втулкой подшипником мы видим щеточный узел состоящий из двух половинок карбалита, снимаем верхний.

Аккуратно вынимаем пружинки щеток, чтобы не потерять их, снимаем обе плюсовые щетки стартера “Батэ” и бумажный изолятор, минусовые щетки не откручиваем, они нам не мешают.

У нас осталась только нижняя карбалитовая часть щеткодержателя. Одной рукой придавливаем ее вниз а второй понемногу снимаем внешний стакан статора. При такой разборке белорусского стартера магниты останутся на своих местах и не придется угадывать как их правильно установить в последствии. Если же вдруг стартер был разобран и магниты перемешались делаем следующее: в этом стартере находятся шесть постоянных магнитов, три положительных и три отрицательных, сортируем их на две части. Подносим их к друг другу как на фото ниже , если притягиваются то это магниты разной полярности а если отталкиваются то это магниты одинаковой полярности.

И так, мы определили три магнита положительно и три отрицательной полярности, Хотя в интернете попадается информация что на магнитах положительной полярности должна быть маркировка краской но в моем случае этого не было. В белорусском стартере фирмы “Батэ” предусмотрена следующая последовательность установки магнитов статора: поочередно по кругу положительной полярности, затем отрицательной, затем положительной и так далее, на фото ниже плюс и минус на магнитах соответственно. Приступаем к сборке стартера. Первым делом устанавливаем нижний сепаратор, указан стрелкой на фото ниже, затем по кругу набираем в него магниты, чередуя по полярности, они примагничиваются верхней частью к якорю. Берем верхний сепаратор и вставляем верхнюю часть каждого магнита в него по очереди. Получаем собранную конструкцию статора, магниты должны находиться на не большом расстоянии от якоря стартера и в тоже время за счет магнетизма к якорю они не отпадают.

Забыл сказать что магниты перед сборкой нужно протереть, да и собственно все детали тоже от остатков сколов магнитов и мусора. Стакан статора внутри должен быть тоже чистый, не должно быть ржавчины, малейшая не ровность или кусочек мусора или грязи и магнит будет тереть по якорю при работе стартера.

Сверху на коллектор одеваем нижнюю часть щеткодержателя. Одной рукой как бы придерживаем магниты а второй надеваем стакан статора потихоньку до самого низа. Вставляем бумажный изолятор для плюсовых щеток, сами щетки и пружинки, верхнюю часть щеткодержателя, шайбы упорные на вал якоря и закрываем крышку, не забыв смазать втулку. Для смазки втулок стартера я использую смазку с содержанием молибдена.

Но это еще не все якорь стартера ВАЗ 2110 должен вращаться против часовой стрелки если смотреть на него как на фото ниже.

У меня стартер после сборки вращался по часовой стрелке, пришлось снова разбирать и сместить все магниты статора на одну позицию влево или вправо (не имеет значение в какую сторону, главное чтобы на том месте где был положительный магнит стал отрицательный).
Вот и все, вот как просто можно разобрать и собрать белорусский стартер с магнитами фирмы “Батэ” 2111.3708010-01 установленный на автомобиле ВАЗ 2110. Буду рад если мой опыт будет кому то полезен.