시동모터

시동모터(Starter Motor)는 정지되어 있는 엔진의 크랭크 샤프트(crank shaft)를 회전시켜 엔진 자체 동력으로 작동을 시작하게 하는 장치이다. 엔진 작동이 시작된 뒤 시동모터는 엔진에서 떨어지며 엔진 자체는 내연기관의 공작에 따라 작동한다.

개요

스타터 모터 구조도

시동모터는 스타터(Starter) 또는 스타팅 모터(Starting Motor)라고도 부르며 엔진 크랭크 샤프트를 회전시켜 시동을 걸게 하는 역할을 한다. 시동모터는 전동기, 전동기의 회전력을 기관에 전달하는 동력 전달 기구, 피니언을 링 기어에 맞물리게 하는 기구로 구성되어 있다. 회전력을 발생하는 전동기는 아마추어, 계자 코일, 브러시 등으로 구성되고 전동기의 회전력을 기관에 전달하는 동력 전달 기구는 오버러닝 클러치, 피니언 등으로 구성되며 피니언을 링 기어에 맞물리게 하는 기구는 마그네틱 스위치, 클러치 시프트 레버 등으로 구성되어 있다.

시동 모터의 동력을 전달하는 경로는 일반적으로 아마추어의 축과 직결되어 있는 피니언 기어가 직접 엔진의 링 기어를 회전시키는 방식과 아마추어의 피니언 기어가 감속 기어(Reduction gear)와 연결되어 회전력을 증대시키는 방식이 사용되고 있다. 피니언 기어가 직접 엔진의 링 기어를 회전시키는 방식을 직결식 시동 모터라고 하고, 피니언 기어가 감속 기어와 연결되어 회전력을 증대시키는 방식을 리덕션식 시동 모터라 한다. 현재 주종을 이루고 있는 마그네틱 스위치식 시동 모터에는 직결식 시동 모터와 리덕션식 시동 모터가 사용되고 있다.

시동모터는 점화스위치에 의해 작동하며 전동기의 회전과 더불어 마그네틱 스위치가 선단에 부착된 피니언을 밀어서, 피니언이 플라이휠의 링 기어와 맞물려 엔진을 회전시킨다. 엔진 시동후 반대로 엔진이 시동모터를 회전시켜 과회전으로 파손될 위험이 있으므로, 전동기와 피니언 사이에 힘이 한 방향으로만 전달되는 오버러닝 클러치를 넣어 이것을 방지한다.

구조와 작동원리

솔레노이드 스위치

시동모토는 회전력을 발생하는 모터부와 모터에 전원을 공급하는 마그네틱 스위치, 피니언 기어를 엔진의 링 기어와 치합하기 위한 마그네틱 스위치의 플런저(Plunger)와 시프트 레버, 시동후 피니언 기어가 이탈하여 원 위치로 복귀하게 하는 오버 런닝 클러치(Over running clutch), 그리고 무부하 시동 시에도 일정 부하를 걸 수 있도록 한 브레이크부로 구성된다.

□ 마그네틱 스위치 - 솔레노이드 스위치라고도 한다. 피니언이 플라이휠 링기어와 치합되도록 하는 액츄에이터 기능과 전동기 전류 개폐의 릴레아 기능을 가지고 있다. 솔레노이드 스위치의 외부에는 스타팅신호(전류)가 들어오는 S단자, 배터리(+)단자와 연결되는 B단자, 전동기의 브러쉬와 연결되는 M단자 등 3개 단자가 있고 내부에는 플런저와 리턴 스프링, 풀인(Pull-In)코일, 홀드인(Hold-In) 코일 등 2개의 코일이 결선되어 있다.

시동 스위치를 START로 하면 풀인 코일과 홀딩 코일이 여자되면서 자기력으로 플런저를 잡아당겨 피니언과 링 기어를 결합시킨다. 이 때, 전원은 홀딩 코일을 지나 전동기에 공급되나, 전력이 약해 전기자를 회전시키지는 못한다. 플런저에 의해 메인 스위치가 닫히면 축전지에서 전동기로 큰 전류가 흘러 전동기가 큰 회전력으로 회전되므로 기관이 회전되며 이 때, 플런저는 홀딩 코일에 의해 당겨진 상태가 유지된다. 엔진이 시동되어 시동 스위치가 OFF되면 풀인 코일과 홀딩 코일에 흐르던 전류가 정지되어 자기력이 없어져 리턴 스프링에 의해 플런저가 복귀되어 피니언이 링 기어와 분리되며 정지한다.

□ 전동기

전동기 분해 구조
1) 하우징, 2) 오버러닝 클러치, 3)전기자, 4) 계자코일, 5) 브러쉬, 6)솔레노이드 스위치

전동기는 회전부분인 전기자(아마추어, Armature), 정류자(Commutator), 계자를 형성하는 계철(Yoke), 계자코일(Field Coil), 전기자 코일에 전류를 공급하는 브러쉬(Brush) 등으로 구성된다.

세계 유명 제조사

1. Remy International,Inc(Delco Remy Starter Motor)
2. Ford Motor Company(Ford Starter Motor)
3. Prestolite Electric Incorporation(Prestolite Starter Motor)
4. BOSCH(Bosch Starter Motor)
5. DENSO(Nippon Denso Starter Motor)
6. Mitsubishi Motors(Mitsubishi Starter Motor)
7. MITSUBA(Mitsuba Starter Motor)
8. HITACHI(Hitachi Starter Motor)
9. SAWAFUJI(Sawafuji Starter Motor)
10. Nikko Electric Industry Co. Ltd(Nikko Starter Motor)
11. Iskra Avtoelektrika(Iskra Starter Motor)
12. Valeo(valeoValeo Starter Motor)
13. MAGNETON(Magenton Starter Motor)
14. Lucas(Lucas Starter Motor)

참고자료

• 김민복, 〈자동차의 시동장치〉, 《AEM》, 2007-08
• robobang, 〈시동모터의 구조와 원리 분해순서 - 전기동력장치〉, 《네이버카페》, 2013-03-22
• 사실요것만고치면돼요, 〈스타터(기동전동기/스타팅모터/시동모터) - Starting motor〉, 《네이버 블로그》, 2013-03-20
• "Starter (engine)", Wikipedia

같이 보기

• 엔진

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