スターターブラシ: 確実な接触により確実なエンジン始動を実現

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現代のすべての車には、パワーユニットを始動させる電気スターターが装備されています。スターターの重要なコンポーネントは、アーマチュアに電流を供給する一連のブラシです。スターター ブラシ、その目的と設計、診断と交換については、この記事で説明されています。

 

電動スターターにおけるブラシの目的と役割

内燃エンジンを搭載した最新の車両のほとんどでは、パワーユニットの始動作業は電気スターターを使用して解決されます。過去半世紀にわたって、スターターには大きな変化はありませんでした。設計の基本はコンパクトでシンプルな DC 電気モーターであり、これをリレーと駆動機構で補っています。スターター モーターは 3 つの主要コンポーネントで構成されます。

- ステーター付き本体アセンブリ。
-アンカー;
- ブラシアセンブリ。

ステータは電気モーターの固定部分です。最も一般的に使用されるのは電磁固定子で、界磁巻線によって磁界が生成されます。ただし、従来の永久磁石をベースにしたステーターを備えたスターターも見つかります。アーマチュアは電気モーターの可動部分であり、巻線 (磁極先端付き)、コレクター アセンブリ、および駆動部品 (ギア) が含まれています。アーマチュアの回転は、アーマチュアとステータ巻線に電流が流されたときにそれらの周囲に形成される磁場の相互作用によって実現されます。

ブラシ アセンブリは、可動アーマチュアとの滑り接触を提供する電気モーター アセンブリです。ブラシ アセンブリは、ブラシとブラシを作業位置に保持するブラシ ホルダーといういくつかの主要部品で構成されています。ブラシはアーマチュアコレクタアセンブリ (アーマチュア巻線の接点である多数の銅板で構成されています) に押し付けられ、回転中にアーマチュア巻線に一定の電流を供給します。

スターター ブラシは、より詳細に説明する必要がある重要かつ重要なコンポーネントです。

 

スターターブレードの種類とデザイン

構造的には、すべてのスターター ブラシは基本的に同じです。一般的なブラシは、次の 2 つの主要な部分で構成されます。

- 柔らかい導電性素材で成形されたブラシ。
- 電流を供給するための柔軟な導体 (端子の有無にかかわらず)。

ブラシはグラファイトをベースとした特殊な導電性材料で成形された直方体です。現在、スターター ブラシは 2 つの主な素材で作られています。

- エレクトログラファイト (EG) または人造黒鉛。コークスまたは炭素および炭化水素結合剤をベースとする他の導電性材料からプレスおよび焙焼することによって得られる材料。
- グラファイトと金属粉末をベースにした複合材料。最も一般的に使用される銅グラファイト ブラシは、グラファイトと銅粉末からプレスされて作られます。

最も広く使用されている銅グラファイトブラシ。銅が含まれているため、このようなブラシは電気抵抗が低くなり、耐摩耗性が向上します。このようなブラシにはいくつかの欠点があり、その主な欠点は研磨効果が増大し、アーマチュアマニホールドの摩耗が増大することです。ただし、スターターの作動サイクルは通常短いため (1 日あたり数十秒から数分)、マニホールドの磨耗は遅くなります。

断面積の大きな 1 つまたは 2 つの柔軟な導体がブラシの本体にしっかりと固定されています。導体は銅のより線であり、複数の細いワイヤーで編まれています (これにより柔軟性が得られます)。低電力スターター用のブラシでは通常 1 つの導体のみが使用されますが、高電力スターター用のブラシでは 2 つの導体がブラシの反対側に固定されています (均一な電流供給のため)。導体の取り付けは通常、金属スリーブ(ピストン)を使用して行われます。導体は裸にすることも絶縁することもできますが、それはすべて特定のスターターの設計によって異なります。取り付けを容易にするために、端子を導体の端に配置できます。導体は柔軟性があり、摩耗中やスターターの動作中にマニホールドとの接触を失うことなくブラシの位置を変更できるようにする必要があります。

スターターにはいくつかのブラシが使用され、通常その数は 4、6、または 8 です。この場合、ブラシの半分は「アース」に接続され、残りの半分はステーター巻線に接続されます。この接続により、スターター リレーがオンになると、固定子巻線と電機子巻線に同時に電流が流れるようになります。

ブラシは、各瞬間に特定の電機子巻線に電流が流れるように、ブラシ ホルダー内で方向付けられています。各ブラシはバネによってマニホールドに押し付けられます。ブラシ ホルダーはブラシとともに別個のユニットであり、ブラシの修理または交換が必要な場合は、分解して所定の位置に簡単に取り付けることができます。

一般に、スターター ブラシは非常にシンプルであるため、信頼性が高く耐久性があります。ただし、定期的なメンテナンスや修理も必要です。

 

スターターブラシの診断と修理の問題

動作中、スターター ブラシは継続的に磨耗し、重大な電気負荷 (エンジン始動時、100 ~ 1000 アンペア以上の電流がブラシに流れます) にさらされるため、時間の経過とともにサイズが小さくなり、潰れます。これにより、コレクターとの接触が失われ、スターター全体の動作が低下する可能性があります。スターターの動作が時間の経過とともに悪化し始め、クランクシャフトの回転に必要な角速度を提供しないか、まったくオンにならない場合は、リレー、電気接点の状態、そして最後にブラシをチェックする必要があります。リレーと接点にすべて問題がなく、リレーをバイパスしてバッテリーに接続してもスターターがうまく機能しない場合は、問題はブラシにあると考えられます。

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ブラシを診断して交換するには、スターターを分解して分解する必要があります。一般に、分解は次のように実行されます。

  1. スターターの後部カバーを固定しているボルトを緩めます。
  2. カバーを取り外します。
  3. すべてのシールとクランプを取り外します (通常、スターターには 2 つの O リング、クランプ、およびガスケットがあります)。
  4. ブラシ ホルダーをアーマチュア マニホールドから慎重に取り外します。この場合、ブラシはバネによって押し出されますが、部品は柔軟な導体によって保持されているため、ひどいことは起こりません。

次に、ブラシを目視検査し、摩耗の程度と完全性を評価する必要があります。ブラシに過度の摩耗(製造元が推奨する長さよりも短い)、亀裂、よじれ、その他の損傷がある場合は、交換する必要があります。さらに、古いブラシはすぐに故障して再度修理が必要になる可能性があるため、ブラシの完全なセットはすぐに交換されます。

ブラシの分解は、固定の種類に応じて行われます。導体を単にはんだ付けする場合は、はんだごてを使用する必要があります。導体に端子がある場合、分解と取り付けはネジやボルトを緩めたり締めたりするだけで済みます。新しいブラシの取り付けは逆の順序で実行されますが、電気接点の信頼性を監視する必要があります。

ブラシを交換したら、スターターを逆の手順で組み立て、ユニット全体を所定の位置に取り付けます。新しいブラシの作動部分は平らであるため、数日間「慣らし運転」を行います。その間、負荷が増加した場合はスターターを使用しないでください。将来的には、スターター ブラシに特別な手入れやメンテナンスは必要ありません。


投稿日時: 2023 年 8 月 27 日