전동기 부분은 회전운동을 하는 부분(전기자와 정류자)과 고정된 부분(계자코일, 계자철심, 브러시)으로 구성되어 있다.

기동전동기 구조

1. 회전운동을 하는 부분

(1) 전기자(Armature)

전기자는 회전 부분으로 전기자 축, 철심, 절연되어 감겨있는 전기자 코일 등으로 구성되어 있으며, 전기자 축 앞쪽의 피니언 미끄럼 운동부에는 스플라인이 파져 있다. 전기자철심은 자력선을 잘 통과시키고 맴돌이 전류를 감소시키기 위해 얇은 규소 철판을 각각 절연하여 성층철심으로 하였으며, 바깥둘레에는 전기자 코일이 들어가는 홈(slot)이 파져 있다. 전기자 코일의 전기적 점검은 그로울러 테스터로 하며, 전기자 코일의 단선(개회로), 단락 및 접지 등에 대하여 시험한다.

전기자

(2) 정류자(Commutator)

경동(硬銅)으로 된 정류자편을 각각 절연하여 원형으로 결합한 것이며 원심력에 의해 튀어 나오지 않도록 V링 및 V형 운모로 고정되어 있다. 운모의 돌출로 인한 브러시와의 접촉 불량을 방지하기 위하여 정류자 편의 표면보다 0.5~0.8㎜ 낮게 파져 있다. 이것을 언더컷(Under Cut)이라 한다. 정류자 편마모시는 선반을 이용하여 진원으로 연삭한 다음 규정값 으로 언더컷 한다.

정류자

2. 고정된 부분

(1) 계철과 계자철심(yoke & pole core)

계철은 자력선의 통로와 기동전동기의 틀로 안쪽 면에는 계자코일을 지지하여 자극이 되는 계자철심이 나사로 고정되어 있다. 계자철심은 계자코일이 감겨져 있어 전류가 흐르면 전자석이 된다. 계자철심에 따라 전자석 수가 결정되며 4개면 4극이다.

계자코일

계철과 계자코일의 연결상태

(2) 계자 코일(Field Coil)

이 코일은 계자철심에 감겨져 자력을 발생시키는 것이며, 큰 전류가 흐르므로 평각 구리선을 사용한다. 코일의 바깥쪽은 테이프를 감거나 합성수지 등에 담가 막을 만든다.

3) 브러시와 브러시 홀더(brush & brush holder)

브러시는 정류자를 통하여 전기자 코일에 전류를 출입시키는 일을 하며, 재질은 금속 흑연계열로 직육면체로서 브러시 홀더에 끼워져 홀더 스프링의 장력(0.5~1.0kgf/cm2)에 의해 정류자 편에 접촉, 밀착된다. 브러시는 정류자를 거쳐 전기자 코일에 전류를 공급하며 2개의 절연브러시와 2개 또는 1개의 접지브러시로 구성되어 있다. 또 브러시가 표준 길이에서 1/3 정도 마멸되면 교환하여야 한다.

브러시 홀더

3. 동력전달기구

동력전달기구는 전동기에서 발생한 회전력을 엔진의 플라이휠에 전달하여 엔진을 회전 시키는 기구이다. 전자 스위치의 작동으로 전동기가 회전하여 피니언이 링 기어를 구동하면 엔진이 회전하게 된다. 피니언과 링 기어의 기어비는 기동전동기의 구동 회전력을 크게하기 위해 10∼15:1로 되어 있다.

(1) 벤딕스식

피니언의 관성과 기동 전동기가 무부하에서 고속으로 회전하는 성질을 이용한 것이다. 작동은 기동전동기에 전류가 흐르면 전기자는 고속 회전을 한다. 그러나 피니언은 관성으로 인하여 전기자 축과 함께 회전하지 못하고 나사 슬리브 위를 회전하면서 축 방향으로 이동하여 정지되어 있는 플라이휠 링기어에 물린다. 피니언이 나사 슬리브 끝에 도달하여 링기어와 완전히 물리면 전기자의 회전력이 구동 스프링, 나사 슬리브를 거쳐 피니언에 전달되며, 피니언은 큰 회전력으로 플라이휠 링기어를 구동한다.

기관이 시동되면 피니언이 플라이휠 링기어에 의해 회전하므로 나사 슬리브 위를 반대방향으로 미끄럼 운동하여 양쪽 기어의 물림이 풀리고 피니언은 제자리로 복귀한다. 따라서 기관을 시동한 후 기동전동기가 기관에 의하여 고속 회전하는 일이 없으므로 오버러닝 클러치(over running clutch)를 필요로 하지 않는다.

(2) 피니언 섭동식

전기자 축 상의 나사산을 타고 밀려 나가면서 축방향운동과 회전운동을 동시에 하게 되며, 치합이 용이하게 이루어진다. 솔레노이드 스위치는 시프트 레버(shift lever)를 잡아당기는 전자석과 여자 코일로 구성되어 있으며, 여자 코일은 플런저를 잡아당기는 풀인 코일(pull-in coil)과 잡아당긴 상태를 유지해 주는 홀드인 코일(hold-in coil)로 되어 있다.

(3) 전기자 섭동식

계자철심의 중심과 전기자 중심이 일치되지 않고 약간의 위치 차이를 두고 조립되어 있다. 따라서 계자 코일에 전류가 흐르면 자력선의 성질(자력선은 가장 가까운 거리를 통과하려는 성질이 있음)에 의해 전기자가 미끄럼 운동을 하여 피니언이 플라이 휠 링기어에 물리게 된다. 기관이 시동된 후 점화 스위치를 놓으면 전기자는 리턴 스프링의 장력으로 제자리로 복귀하고 이때 기동 전동기 피니언과 플라이 휠 링기어의 물림이 풀린다. 전기자 이동형은 다판 클러치 형식의 오버러닝 클러치를 사용한다.

(4) 오버 런닝 클러치(Over Running Clutch)

엔진이 시동 되었을 때에는 기동 스위치를 끄지 않으면 기동 전동기는 파손될 염려가 있다. 이것을 방지하기 위해 엔진이 시동되면 피니언이 물려 있어도 엔진의 회전력이 기동 전동기에 전달되지 않도록 하는 클러치를 말한다. 오버 런닝 클러치에는 롤러식(Roller Type), 다판식(Multiple-Disc), 스프래그식(Sprag Type) 등이 있다.

(5) 솔레노이드 스위치의 구조

솔레노이드 스위치는 마그넷 스위치(magnet switch)라고도 부르며 전자력으로 작동하는 스위치이다. 구조는 철심과 철심 위에 감겨져 있는 풀인 코일과 홀드인 코일, 플런저, 접촉판, 2개의 접점(B단자와 M단자)으로 되어 있다. 풀인 코일은 솔레노이드 스위치 ST단자(시동 단자)에서 감기 시작하여 M단자(전동기 단자)에 접속되어 있고, 홀드인 코일은 ST단자에서 감기 시작하여 솔레노이드 스위치 몸체에 접지 되어 있다. 풀인 코일은 축전지와 직렬 접속되어 있으며, 홀드인 코일은 병렬로 접속되어 있다.

4. 기동 안전장치

변속기의 기어가 치합 된 상태에서 엔진이 시동될 때, 차가 움직여 사고 발생의 위험이 있으므로 이를 방지하기 위한 장치로 자동 변속기의 인히비터 스위치나 클러치 기동스위치 등이 있다.