觸片觸點燒蝕問題在汽車起動機電磁開關中的相關原因分析

郝立國

錦州萬得汽車電器電子科技有限公司 遼寧錦州 121007

隨著人們對汽車質量與性價比要求的提升，人們也開始更加重視起動機與不同功率發(fā)動機的匹配問題，尤其是重視解決起動機最常見的觸片觸點燒蝕故障問題。電磁開關，顧名思義，指的就是用電磁鐵進行設備的開關控制，是將電磁鐵與開關的完美結合，電磁開關在汽車起動機中的應用極為廣泛的。在整個電磁開關結構中，起到關鍵性連接作用的部位就是觸片觸點，觸片觸點的順暢連接對整個起動機工作的順利起到決定性的作用。

1 汽車起動機電磁開關的工作原理

汽車起動機電磁開關主要由兩個部分構成，分別是觸片觸點部分以及電磁鐵部分，可以將汽車起動機電磁開關的工作原理概論如下：電磁開關的工作主要依靠的就是電磁鐵產生的磁場效應，當汽車起動機電磁開關上的吸引線圈與保持線圈部件在通電后產生的磁通方向是完全相同時，那么，吸引線圈的電磁吸力將會疊加保持線圈的電磁吸力，電磁吸力疊加吸引著電磁開關中的活動鐵心部件逐漸向前移動，直至移動到推桿前的觸盤部件，幫助電磁開關的觸點與電動機的主電路相接通。當汽車起動機電磁開關上的吸引線圈與保持線圈部件在通電后產生的磁通方向不一致時，吸引線圈與保持線圈的電磁吸力將會相互抵消，并通過復位彈簧部件的作用，起動機電磁開關中各個可以移動的部件將會全部復位，促使觸點斷開與觸盤之間的連接，電動機的主電路隨之切斷。

電磁開關的質量直接決定著汽車起動機能夠長時間的正常工作，因此，電磁開關在整個起動機組成部分中的地位是極為重要的，是起動機設備必須維持完好的部分。觸片觸點是整個電磁開關中最為重要的部件，起到關鍵性的連接作用，觸片觸點的順暢連接影響著汽車起動機設備能夠正常工作以及工作的流暢度與工作速度。想要高質量的完成觸片觸點燒蝕問題在汽車起動機電磁開關中的相關原因分析，就必須要充分明確起動機設備的工作原理，并在此基礎上研究創(chuàng)新。

2 觸片觸點燒蝕問題的常見原因分析

正因為觸片觸點是電磁開關中最為重要的組成部分，一旦發(fā)生故障問題將會對整個汽車起動機設備造成巨大的影響。同時，因觸片觸點在汽車中的使用較為頻繁，故障問題的出現(xiàn)將有可能導致汽車無法正常行駛，影響著汽車的正常使用。對所有經常出現(xiàn)在汽車觸片觸點上的故障進行分析發(fā)現(xiàn)，燒蝕問題的發(fā)生概率是最高的，實踐研究表明，觸片觸點出現(xiàn)燒蝕問題的常見原因可以概括為以下幾個方面：

2.1 材料問題導致的觸片觸點燒蝕

對汽車起動機電磁開關中出現(xiàn)觸片觸點燒蝕問題的主要原因進行分析，發(fā)現(xiàn)有很大一部分原因是因為觸片觸點的材質造成的，影響觸片觸點質量的材料性能就是材質的耐磨損性。在汽車起動機的實際生產過程中，絕大多數(shù)的起動機生產廠家在生產電磁開關時，都會將電解銅作為觸片觸點的主要材質，雖然電解銅具有較為優(yōu)秀的導電性能，但是電解銅的耐磨損性能較差。但是理想化的觸片觸點材質不僅僅需要擁有良好的導電性能，同時因為觸片觸點在未來的使用過程中會進行極為頻繁的接觸，耐磨損性能也是必須要考慮的因素，而不是僅從單一的導電性能出發(fā)，盡量尋找到既具備導電性能，又具備較強耐磨損性能的觸片觸點材料。

2.2 電流過度集中，導致局部溫度上升

上文的汽車起動機電磁開關工作原理中提到過，在汽車的發(fā)動機啟動后，電磁開關上的觸片觸點將會接通，實現(xiàn)與直流電動機的連接，電動機進行運轉，隨后發(fā)動機正式起動。汽車起動機在工作的過程中主要依靠的就是電能，因此也會產生較大的電流，觸片觸點接觸時受到電流的影響熱量巨大，整個過程的時間很多，瞬時的升溫容易導致觸片觸點局部溫度上升，提升了觸片觸點燒蝕問題發(fā)生的可能性。不僅如此，在觸片觸點的接觸過程中，一定會產生大量的電弧火花，而電弧火花只會加劇觸片觸點接觸部位的溫度升高情況。通過反復的實踐與觀察，得出結論，引起觸片觸點電弧火花問題的主要原因之一就是觸片觸點在接觸時出現(xiàn)的震顫現(xiàn)象。電磁開關的工作過程中，想要實現(xiàn)觸片觸點結合途徑的重要部件就是鐵芯，鐵芯同時受到保持線圈產生的磁力與吸引線圈產生的磁力作用，有效的將電磁開關中回位彈簧上具有的彈力抵消，導致回位彈簧不具備充足的彈力，促使觸片觸點發(fā)生震顫現(xiàn)象，并且一般情況下，震顫現(xiàn)象一旦發(fā)生就會擁有較高的震顫頻率，電弧火花大量產生，直至引發(fā)觸片觸點燒蝕問題。

2.3 觸片觸點的長時間接觸

汽車起動機電磁開關主要由三個部分組成，分別是觸片、觸點、電磁吸鐵，起動機內部構造較為緊密，各部件緊密連接，相互配合，且起動機體積較小，因此留給觸點之間的空隙較小，同時觸片與觸點的分離主要依靠的就是觸點的反彈簧力作用。在起動機電磁開關的正常工作狀態(tài)下，吸引線圈上的局部位置發(fā)生短路現(xiàn)象的可能性較大，如果吸引線圈短路，將會導致線圈的磁場強度下降，進而促使保持線圈周圍形成更強大的磁場，此時，汽車起動機運行的主電路未及時進行斷開操作，同時沒有受到理想的觸點彈簧力作用，觸片與觸點的接觸時間超過最長限值，大量的電流在觸片與觸點的連接過程中持續(xù)通過，增大了觸片觸點熱量，進而引發(fā)燒蝕問題。

3 有效解決觸片觸點燒蝕問題的措施

3.1 盡可能的選擇導電性與耐磨損性更好的材質

觸片觸點的質量決定著汽車起動機電磁開關的使用壽命，電磁開關作為汽車起動機上最容易出現(xiàn)故障的部件，如何避免觸片觸點燒蝕問題是必須要不斷研究的內容，也是降低用戶經濟損失的主要途徑。為了有針對性的解決啟動發(fā)動機時產生的過高熱量容易引發(fā)燒蝕問題，就必須要盡可能的選擇導電性與耐磨性更好的材質，從材質入手，在根本上降低燒蝕問題發(fā)生的可能性。首先應當確保選擇的觸片觸點材料是具備良好導電性能的，隨著科技水平的進步，我國已經研發(fā)出了一批新興的導電材質，因此可以有效的利用這些我國新研發(fā)的高科技新興材料，對汽車起動機電磁開關的觸片觸點材質進行不斷的創(chuàng)新與優(yōu)化。同時，對于觸片觸點長時間接觸容易導致磨損進而引發(fā)燒蝕問題這一情況，也可以通過對觸片觸點材質的選擇進行有針對性的避免，可以選擇具有更強耐磨性的材質，包括選用含鎢合金片、含銀合金片以及含鎢銅合金片。經過對觸片觸點燒蝕問題的長實踐研究，發(fā)現(xiàn)如果在汽車起動機電磁開關的觸片觸點接觸面增加適量得鎢銅合金片，在起動機工作的過程中，在強電流的作用影響下，鎢銅合金片中含有的銅分子能夠與鎢分析發(fā)生結合作用，由此可見，選用鎢銅合金片作為觸片觸點的材質能夠對觸片觸點的耐磨性能進行大幅度的提升，同時還有利于改善觸片觸點的導電性能，最終起到降低觸片觸點燒蝕問題發(fā)生的概率。

3.2 對觸片觸點設計、生產工藝進行優(yōu)化

電磁開關是將汽車起動機與電路電源相連接的重要部件，在接通開關的同時，單向離合器被推動，隨后齒合發(fā)動機的飛輪同汽車起動機的齒輪一起帶動汽車發(fā)動機的飛輪開始飛速運轉，最終實現(xiàn)汽車發(fā)動機的順利運行。在這個過程中，電磁開關的質量與耐用性是后續(xù)一切工作開展的前提條件，重要性不言而喻。目前我國的汽車起動機普遍存在的問題就是觸片觸點耐用性差，影響觸片觸點燒蝕問題發(fā)生的主要誘因，但同時，觸片觸點耐用性也是經常被觸片觸點設計、生產人員所忽略的問題，導致無論是設計工藝，還是生產工藝，都長時間的沒有任何提升與優(yōu)化。為了提升觸片觸點的使用壽命，防止發(fā)生燒蝕問題，提高汽車起動機電磁開關使用質量，就必須要對觸片觸點設計、生產工藝進行優(yōu)化。優(yōu)化的內容包括提升觸片觸點的精度、確保電磁線圈、線柱等結構的設計科學且合理，想辦法降低觸片觸點的接觸時間與跳動次數(shù)、保持觸片觸點的光潔度，避免在使用過程中因觸片觸點的接觸對兩者產生損耗等質量問題，最終達到增加觸片觸點、電磁開關以及汽車起動機正常工作時間與使用壽命的根本目的。

3.3 科學改善汽車起動機電磁開關的功能結構

目前，我國有三種經常應用的電磁開關專利項目，分別如下：第一種是電裝專利，這個專利的優(yōu)點及特點在于能夠在高強度的彈片上安裝可移動的接觸片，當接觸片與觸點連接接通后，彈片會發(fā)生擴張，進而促使電磁開關中的鐵芯部件位置移動，有利于為下一次接觸做準備。對電裝專利的設計優(yōu)點可以總結為幾個方面，分別是降低了電磁開關的功率、縮小了電磁開關的體積、控制了點流量以及熱量的產生，能夠有效的起到預防觸片觸點出現(xiàn)燒蝕問題的目的。第二種是法雷奧專利，該專利的主要工作原理就是對起動機中電磁開關中的線圈，保持吸引線圈的限流電阻，利用吸引線圈與保持線圈之間產生的磁力，促進觸片與觸點的連接與結合，帶動起動機的啟動。這種電磁開關主要采用的是雙觸點的工作模式，具有很強的創(chuàng)新之處與創(chuàng)新優(yōu)勢，在頂齒狀態(tài)下，電磁開關中的小齒輪在運行過程中發(fā)生的角度變化并不固定，這也在很大程度上確保了頂齒與小齒輪能夠隨時錯開，進而保證電磁開關中的觸片觸點以及齒輪都是處于可使用狀態(tài)下的。第三種是博世專利，博世專利研發(fā)出來的電磁開關與我國目前市面上經常使用的強制齒合式起動機上的電磁開關應用原理基本一致，但兩者也存在本質上的區(qū)別，其中最為顯著的就是博世專利下電磁開關觸片后安裝接觸元件，電磁開關觸片與接觸元件共同形成了常閉觸點，有利于幫助電磁開關有效的切除限流電阻，電源不需通過觸片觸點，而是可以直接與起動機相連接。此時，電流在電磁開關內部進行直接流通，有效的避免在電流傳輸過程中發(fā)生的間斷現(xiàn)象，同時防止對觸片觸點的接觸產生損耗，有利于實現(xiàn)汽車起動機的長時間高效運轉。

無論是整體式的電磁開關還是分體式的電磁開關，都各自具有顯著的優(yōu)勢和不可忽略的缺點，但無論是哪種電磁開關，都共同存在的缺點就是觸片觸點的燒蝕問題，因此觸片觸點的燒蝕問題成為了汽車起動機電磁開關創(chuàng)新與發(fā)展的必要研究課題。目前研究出來的具有較好實踐應用效果的電磁開關是通過鐵芯與頂桿的連接實現(xiàn)的，同時借助線圈之間產生的磁力作用，促使鐵芯在彈簧的作用力下，實現(xiàn)對動態(tài)觸點與靜態(tài)觸點的完全結合或完全脫離。需要結合傳統(tǒng)電磁開關結構所具有的優(yōu)點，科學改善汽車起動機電磁開關的功能結構，消除觸片觸點燒蝕問題發(fā)生的可能性，同時有利于增強觸片觸點的通電性能與斷電性能。

3.4 有效降低觸片觸點間的電弧火花

電弧火花是導致電流集中、造成局部溫度極速升高的主要原因，為了有效的降低觸片觸點間電弧火花的電量，可以在觸片觸點可能產生電弧火花的位置設置凹槽，形成一個通路，使觸片觸點相接觸瞬間可能產生的電弧火花全部在凹槽內得到釋放，避免電弧火花引起觸片觸點的燒蝕問題。

4 結語

觸片觸點燒蝕問題是汽車起動機電磁開關中常見的故障之一，因觸片觸點可能會對汽車起動機產生直接的影響，對汽車的使用群體帶來的不便是巨大的，因此必須引起各行各業(yè)的高度重視。從選擇擁有良好導電性與耐磨性的觸片觸點材料入手，進一步深化改進觸片觸點設計工藝，提升汽車起動機電磁開關結構的科學性，提升觸片觸點的耐磨損性，進而大幅度提升電磁開關的使用壽命，有利于保障汽車起動機獲得更長時間的正常工作，降低汽車起動機電磁開關出現(xiàn)觸片觸點燒蝕問題的概率，為我國汽車起動機行業(yè)及觸片觸點生產行業(yè)的長遠發(fā)展提供重要參考。