一种起动机及其过载熔断保护装置的制作方法

本发明涉及一种起动机，具体地说，是涉及一种装配过载熔断保护装置的具有过载保护功能的起动机。

背景技术：

参照图1和图2，传统接地回路起动机电路原理图中包含：继电器1、开关4、电机10三大主要部分及相关连接线。开关4上包含吸拉线圈l1、保持线圈l2。其中继电器1上布置有蓄电池端子30-ii、开关输入端子50-ii、继电器控制端子50c，开关4上布置有开关输入端子50-i、蓄电池端子30-i和马达端子30b，通过一条连接引线9将开关4的蓄电池接线端30-i和继电器1的蓄电池接线端30-ii两端实现电路连接，通过另一条连接引线5将开关4的开关输入端子50-i和继电器1的开关输入端子50-ii两端实现电路连接，马达端子30b同电机10电气输入端连接，通过护罩7将继电器1、开关4、连接引线5、9等外露部分进行遮挡，达到防护的目的。继电器1、开关4和电机10通过结构设计实现接地，继电器控制端子50c、蓄电池端子30-i分别从电源或控制端得电。当继电器控制端子50c收到控制信号，继电器1工作使开关输入端子50-ii得电，进而开关4工作使电机10从电源处得电，起动机通电起动发动机。

该类传统辅助啮合式起动机的开关4中的线圈都由一个吸拉线圈l1和保持线圈l2组成，二个线圈的匝数基本相等，且首端连接在一起，即开关输入端子50-i、吸拉线圈l1的尾端与电机10的马达接线端30b连接，保持线圈l2的尾端搭铁。

由于吸拉线圈l1电阻较小，如额定电压为24v的起动机，其电阻一般约为100毫欧，所以起动机在开关4的主触点闭合之前能够小扭矩慢转，从而让驱动齿轮抵在飞轮齿圈端面上时，驱动齿轮能够慢慢旋转，叉开顶齿状态，啮入发动机飞轮齿圈；啮入齿圈后，开关4主触点才会闭合，电机10中才会有大电流流过，起动机才会大扭矩输出，从而避免起动机铣齿故障的发生。因此这类起动机也称为软啮合起动机。

由于这类起动机软啮合力矩有限，在一些情况下，驱动齿轮无法啮入齿圈，从而产生顶齿现象。由于驱动齿轮无法啮入飞轮齿圈，吸拉线圈l1被迫长时间通电，而线圈中的电流又较大，这样辅助啮合式起动机的开关4容易产生烧毁故障。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中当驱动齿轮无法啮入齿圈产生顶齿，吸引线圈被迫长时间通电而容易产生烧毁故障的问题，提供一种装配过载熔断保护装置的起动机，通过过载熔断保护装置及时熔断，断开回路电流，起动机停止工作，达到起动机过载熔断保护的目的。

为了实现上述目的，本发明的过载熔断保护装置，连接在起动机上，所述起动机包括继电器以及开关，所述继电器上布置有蓄电池端子30-ii、开关输入端子50-ii，所述开关上布置有开关输入端子50-i、蓄电池端子30-i和马达端子30b，其中，所述过载熔断保护装置包括保护罩本体以及设置于所述保护罩本体内的电气连接件，所述电气连接件电连接所述继电器和开关，所述电气连接件包括连接件主体和与所述连接件主体相连接的限流槽熔断保护部。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述电气连接件同所述保护罩本体结合一体布置，或同保护罩本体分开布置。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述电气连接元件同所述保护罩本体结合一体布置时，所述电气连接件全部预埋或部分预埋在所述保护罩本体中以完全或部分同所述保护罩本体结合。所述电气连接元件，根据电气连接的要求，其数量不限。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述限流槽熔断保护部为矩形结构，所述连接件主体连接于所述限流槽熔断保护部的两侧，所述连接件主体与限流槽熔断保护部的连接处呈台阶型。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述限流槽熔断保护部为u形结构，所述连接件主体连接于所述限流槽熔断保护部的两侧。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述限流槽熔断保护部与连接件主体通过一可拆卸结构相连接。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述限流槽熔断保护部包括绝缘保护部和导电部，所述绝缘保护部包覆所述导电部，所述导电部连接所述连接件主体。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述保护罩本体由绝缘材料制成，所述连接件主体和限流槽熔断保护部由导电材料一体制成，或所述连接件主体和限流槽熔断保护部由导电材料分别制成。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述电气连接件包括第一电气连接件和第二电气连接件，所述蓄电池端子30-i和蓄电池端子30-ii通过所述第一电气连接件电连接，所述开关输入端子50-i和开关输入端子50-ii通过所述第二电气连接件电连接。

上述的过载熔断保护装置的一实施方式中，所述第一电气连接件和第二电气连接件均包含所述限流槽熔断保护部，或两者中的一个包含所述限流槽熔断保护部。

本发明还提供一种起动机，其包括继电器以及开关，所述继电器上布置有蓄电池端子30-ii、开关输入端子50-ii，所述开关上布置有开关输入端子50-i、蓄电池端子30-i和马达端子30b，其还包括如权利要求1至9任一项所述的过载熔断保护装置。

本发明的有益功效在于，本发明的目的是提供一种装配过载熔断保护装置的起动机，以及包含了该过载熔断保护装置的起动机设计方案。当驱动齿轮无法啮入齿圈产生顶齿，吸引线圈被迫长时间通电，而线圈中的电流又较大，通过过载熔断保护装置的限流槽熔断保护部及时熔断以断开回路电流，起动机停止工作。本发明的过载熔断保护装置极大降低了绝缘失效对起动机的影响，提高了起动机的使用寿命。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是传统起动机的电路原理图；

图2是传统起动机的装配示意图；

图3是本发明的过载熔断保护装置的结构示意图；

图4是本发明的装配过载熔断保护装置的起动机的装配示意图；

图5是本发明的装配过载熔断保护装置的起动机的电路原理图；

图6是本发明的过载熔断保护装置的第一实施例的结构示意图；

图7是本发明的第一实施例的带矩形限流槽熔断保护部的电气连接件的结构示意图；

图8是本发明的过载熔断保护装置的第二实施例的结构示意图；

图9是本发明的第二实施例的带u型限流槽过载熔断保护部的电气连接件的结构示意图；

图10是本发明的过载熔断保护装置第三实施例结构示意图；

图11是本发明的第三实施例的带可拆卸熔断保护部的过载熔断保护装置的结构示意图；

图12是本发明的可拆卸式限流槽熔断保护部结构示意图。

其中，附图标记

1—继电器

2—继电器30端子紧固螺母

3—继电器50端子紧固螺母

4—电磁开关

5—50端子引线组件

6—继电器50c控制端子

7—护罩

8—护罩紧固螺母

9—30端子引线组件

10—电机

11—熔断保护装置

12—保护罩本体

13—开关主触点支路电气连接件

14—开关线圈支路电气连接件

11a、11b、11c—分别为第一、第二、第三实施例过载熔断保护装置

12a、12b、12c—分别为第一、第二、第三实施例保护罩本体

13a、13b、13c—分别为第一、第二、第三实施例开关主触点支路电气连接件

14a、14b、14c—分别为第一、第二、第三实施例开关线圈支路电气连接件

13a1、13b1、13c1—开关主触点支路连接件主体

14a1、14b1、14c1—开关线圈支路连接件主体

13a2、14a2—第一实施例矩形限流槽熔断保护部

13b2、14b2—第二实施例u型限流槽熔断保护部

13c2、14c2—第三实施例可拆卸式限流槽熔断保护部

15—绝缘保护部

16—导电部

17—继电器30-ⅱ端子紧固螺母

18—继电器50-ⅱ端子紧固螺母

19—开关50-ⅰ端子紧固螺母

20—开关30-ⅰ端子紧固螺母

30-ⅱ—继电器上蓄电池端子

50-ⅱ—继电器上开关输入端子

50-ⅰ—开关上输入端子

30-ⅰ—蓄电池端子

30b—马达端子

50c—继电器控制端子

31-ⅰ—电磁开关接地端子

31-ⅱ—继电器接地端子

31-ⅲ—电机接地端子

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

参考图3，本发明的起动机用过载熔断保护装置11结构示意图，其主要包括：保护罩本体12、电气连接件13、14，电气连接件13、14可同保护罩本体12结合一体布置或同保护罩本体12分开布置。电气连接件13、14同保护罩本体12结合一体布置时，可通过预埋方式，根据结构和散热等方面的要求，完全或部分同所述保护罩本体12结合。

参考图4，本发明的一种装配过载熔断保护装置的起动机100结构主要包括：继电器1、开关4、过载熔断保护装置11、继电器30-ii端子紧固螺母17(可以是法兰螺母，也可以是平+弹+六角螺母)、继电器50-ii端子紧固螺母18、开关50-i端子紧固螺母19、开关30-i端子紧固螺母20、及起动机其他零部件。参考图5，其电路原理图同图1区别为，开关主触点支路设置限流保护部，此处可等效为限流电阻r1；开关线圈支路设置限流保护部，此处可等效为限流熔断电阻r2。过载熔断保护装置11中带限流槽熔断保护部的电气连接件13、14分别实现蓄电池端子30-i和蓄电池端子30-ii，以及开关输入端子50-i和开关输入端子50-ii的电气连接。

当驱动齿轮无法啮入齿圈产生顶齿，吸拉线圈l2被迫长时间通电，而线圈中的电流又较大，即起动机开关主触点支路电流i1、开关线圈支路电流i2电流较大时，通过保护装置的等效限流熔断电阻r1、r2可限制电流大小及通电时间并可熔断，起动机回路断电，起动机停止工作，达到起动机过载熔断保护的目的。

过载熔断保护装置第一实施例

如图6所示的本发明专利的过载熔断保护装置第一实施例中，熔断保护装置11a包含保护罩本体12a和电气连接件13a、14a。电气连接件13a实现蓄电池端子30-i和30-ii即开关主触点支路电气连接，电气连接件14a实现开关输入端子50-i和50-ii即开关线圈支路电气连接。电气连接件13a、14a可同保护罩本体12a结合一体布置或同保护罩本体12a分开布置。电气连接件13a、14a同保护罩本体12a结合一体布置时，可通过预埋方式，根据结构和散热等方面的要求，完全或部分同所述保护罩本体12a结合。

如图7所示的带矩形限流槽熔断保护部的电气连接件结构示意图，用于开关主触点支路的电气连接件13a包含连接件主体13a1和限流槽熔断保护部13a2，此限流槽熔断保护部13a2设置为矩形结构，与连接件主体13a1连接处设计为阶梯型连接，连接件主体13a1和限流槽熔断保护部13a2由导电材料一体加工成型。所述导电材料可为导电金属板、导电线或导电棒等。用于开关线圈支路的电气连接件14a包含连接件主体14a1和限流槽熔断保护部14a2，此限流槽熔断保护部14a2设置为矩形结构，与连接件主体14a1连接处设计为阶梯型连接，连接件主体14a1和限流槽熔断保护部14a2由导电材料一体加工成型。

很明显，限流槽熔断保护部比连接件主体窄薄，当起动机工作时，电气连接件13a的开关主触点支路，电气连接件14a的开关线圈支路分别有电流i1和i2通过。所述限流槽熔断保护部13a2、14a2可限制通过电流i1和i2的大小及时间。

限流槽熔断保护部与连接件主体连接处阶梯型设计参数可根据起动机的工作电流、选择导电材质的参数设定，其限流槽熔断保护部熔断处横截面面积范围的设计过程如下：

首先选定一个特定材料的电气连接件，如康铜等，其电阻率ρ、比热容系数k、密度b、熔点t0均为可查询的常数，设定熔断保护部熔断时需要液化的材料体积为v，则可通过如下公式计算熔断保护部熔断时需要的单位体积能量e1、熔断材料体积v时需要的能量e、熔断保护部横截面积s：

公式1)单位体积能量：

e1＝e/v＝i²rt/v

i—顶齿时电流，一般额定电压为24v的起动机，此电流值约为280a；

r—电阻r＝ρ×l/s；

l—熔断时需要液化的材料长度；

t—通电时间0.1～5s。

公式2)熔断材料体积v时需要的能量e：

e＝m×△t×k＝b×v×△t×k

m—熔断时需要液化的材料质量；

△t—熔断时需要的温度。

由公式1)、2)可知△t＝i²×ρ×t/b×s²k

另设定20℃+△t＜t0，即i²×ρ×t/b×s²k＜20℃+t0；

由以上已知参数可计算出熔断保护部的截面积s范围。

当驱动齿轮无法啮入齿圈产生顶齿，吸引线圈被迫长时间通电，如通电0.1～5s，而线圈中的电流又较大，即起动机开关主触点支路电流i1、开关线圈支路电流i2电流较大时，限流槽熔断保护部13a2、14a2处因电流较大，热量增加并累积导致保护部熔断，起动机电路断电，实现熔断保护功能。

过载熔断保护装置第二实施例

如图8所示的本发明专利的过载熔断保护装置第二实施例中，熔断保护装置11b包含保护罩本体12b和电气连接件13b、14b。电气连接件13b实现蓄电池端子30-i和30-ii即开关主触点支路电气连接，电气连接件14b实现开关输入端子50-i和50-ii即开关线圈支路电气连接。电气连接件13b、14b可同保护罩本体12b结合一体布置，或同保护罩本体12b分开布置。电气连接件13b、14b同保护罩本体12b结合一体布置时，可通过预埋方式，根据结构和散热等方面的要求，完全或部分同所述保护罩本体12b结合。

如图9所示的带u用于型限流槽熔断保护部的电气连接件结构示意图，用于开关主触点支路的电气连接件13b包含连接件主体13b1和限流槽熔断保护部13b2，此限流槽熔断保护部13b2设置为u型结构与连接件主体13b1连接，连接件主体13b1和限流槽熔断保护部13b2由导电材料一体加工成型。用于开关线圈支路的电气连接件14b包含连接件主体14b1和限流槽熔断保护部14b2，此限流槽熔断保护部14b2设置为u型结构与连接件主体14b1连接，连接件主体14b1和限流槽熔断保护部14b2由导电材料一体加工成型。

当起动机工作时，电气连接件13b的开关主触点支路，电气连接件14b的开关线圈支路分别有电流i1和i2通过。所述限流槽熔断保护部13b2、14b2可限制通过电流i1和i2的大小及时间。

u限流槽熔断保护部的设计参数可根据起动机的工作电流、选择导电材质的参数设定，其限流槽熔断保护部熔断处横截面面积范围的设计过程如下：

首先选定一个特定材料的电气连接件，如康铜等，其电阻率ρ、比热容系数k、密度b、熔点t0均为可查询的常数，设定熔断保护部熔断时需要液化的材料体积为v，熔断时需要液化的材料长度为l，由于熔断点的长度较短，故熔断处可近似为横截面为矩形，长度为l的立体结构，则可参考实施方式一的公式计算熔断保护部熔断时需要的单位体积能量e1、熔断材料体积v时需要的能量e、熔断保护部横截面积s等。

当驱动齿轮无法啮入齿圈产生顶齿，吸引线圈被迫长时间通电，而线圈中的电流又较大，即起动机开关主触点支路电流i1、开关线圈支路电流i2电流较大时，限流槽熔断保护部处因电流较大，热量增加并累积导致保护部熔断，并优先在u限流槽熔断保护部13b2、14b2底部熔断，起动机电路断电，实现熔断保护功能。

过载熔断保护装置第三实施例

如图10所示的本发明专利的过载熔断保护装置第三实施例中，熔断保护装置11c包含保护罩本体12c和电气连接件13c、14c。电气连接件13c实现蓄电池端子30-i和30-ii即开关主触点支路电气连接，电气连接件14c实现开关输入端子50-i和50-ii即开关线圈支路电气连接。电气连接件13c、14c可同保护罩本体12c结合一体布置，或同保护罩本体12c分开布置。电气连接件同保护罩本体12c结合一体布置时，可通过预埋方式，根据结构和散热等方面的要求，完全或部分同所述保护罩本体12c结合。

如图11所示的带可拆卸式流槽熔断保护部的电气连接件结构示意图，用于开关主触点支路的电气连接件13c包含连接件主体13c1和限流槽熔断保护部13c2，此限流槽熔断保护部13c2设置为可拆卸式结构，与连接件主体13c1及保护罩本体12c插接连接，连接件主体13c1和限流槽熔断保护部13c2由导电材料分别加工成型。用于开关线圈支路的电气连接件14c包含连接件主体14c1和限流槽熔断保护部14c2，此限流槽熔断保护部14c2设置为可拆卸式结构，与连接件主体14c1及保护罩本体12c插接连接，连接件主体14c1和限流槽熔断保护部14c2由导电材料分别加工成型。

如图12所示的可拆卸式限流槽熔断保护部结构示意图，可拆卸式的限流槽熔断保护部13c2、14c2包含绝缘保护部15和导电部16，导电部16此处设计为u型结构。限流槽熔断保护部13c2、14c2分别与连接件主体13c1、14c1及保护罩本体12c插接装配。

当起动机工作时，电气连接件13c的开关主触点支路，电气连接件14c的开关线圈支路分别有电流i1和i2通过。所述限流槽熔断保护部13c2、14c2可限制通过电流i1和i2的大小及时间。

可拆卸式的限流槽熔断保护部13c2、14c2的导电部16设计参数可根据起动机的工作电流、选择导电材质的参数设定，其限流槽熔断保护部13c2、14c2熔断处横截面面积范围的设计过程如下：

首先选定一个特定材料的电气连接件，如康铜等，其电阻率ρ、比热容系数k、密度b、熔点t0均为可查询的常数，设定熔断保护部熔断时需要液化的材料体积为v，熔断时需要液化的材料长度为l，由于熔断点的长度较短，故熔断处可近似为横截面为矩形，长度为l的立体结构，则可参考实施方式一的公式计算熔断保护部熔断时需要的单位体积能量e1、熔断材料体积v时需要的能量e、熔断保护部横截面积s等。

当驱动齿轮无法啮入齿圈产生顶齿，吸引线圈被迫长时间通电，而线圈中的电流又较大，即起动机开关主触点支路电流i1、开关线圈支路电流i2电流较大时，限流槽熔断保护部13c2、14c2处因电流较大，热量增加并累积导致限流槽熔断保护部13c2、14c2熔断，并优先在u限流槽熔断保护部底部熔断，起动机电路断电，实现熔断保护功能。

过载熔断保护装置第四实施例

参考图5电路原理图，开关主触点支路设置限流保护部，此处可等效为限流电阻r1；开关线圈支路设置限流保护部，此处可等效为限流熔断电阻r2。过载熔断保护装置11中带限流槽熔断保护部的电气连接件13、14分别实现蓄电池端子30-i和30-i，以及开关输入端子50-i和50-ii的电气连接。所述过载熔断保护装置11包含保护罩本体和起到电气连接作用的用于开关主触点支路的电气连接件13和用于开关线圈支路的电气连接件14。

其中，用于开关主触点支路的电气连接件13和用于开关线圈支路的电气连接件14可两个支路电气连接件均包含限流槽熔断保护部，或两个支路电气连接件13、14之一包含限流槽熔断保护部。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。