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车用直流电动机

2015-5-4 07:41| 编辑:电工学习网| 查看: 4690| 评论: 0

在汽车的各种部件中,存在许多不同结构的直流电动机。根据其励磁方式主要有串励电动机和永磁电动机。其中车用起动机中使用了串励电动机作为驱动源;还有许多小容量直流电动机,采用的是永磁电动机,如电动车窗电动机、汽车刮雨电动机等。
下面分别对这两类电动机的性能进行分析。
·   车用起动机
汽车发动机是靠外力起动,需要通过外力带动发动机曲轴旋转以实现起动,起动方式有人力起动、辅助汽油机起动(用于大型柴油机)和电力起动。电力起动方式具有操纵轻便,起动迅速、安全、可靠,可重复起动等优点,所以为现代汽车广泛采用。起动系主要由蓄电池、点火开关、起动继电器、起动机等组成,其作用是利用起动机将蓄电池的电能转换为机械能,再通过传动机构将发动机拖转起动。下面介绍车用起动机的结构和特性。
基本组成
车用起动机一般由直流电动机、单向传动机构和操纵机构三大部分组成,如图4-36所示。


直流电动机是起动机的核心。其作用是产生发动机起动时所需的电磁转矩。一般采用串励式直流电动机。
单向传动机构的作用是传递或切断发动机与起动机之间的扭矩。
操纵机构的作用是接通或切断起动机与蓄电池之间的主电路。
车用起动机的直流电动机的结构如图4-37所示。主要由磁极、电枢、换向器等部件组成。与前面所述电动机的结构类似。


一般的车用起动机的电动机有四个励磁绕组。励磁绕组有两种连接方式:励磁绕组全部串联;或励磁绕组两两串联之后再并联的复式接法。如图4-38所示。复式接法可以在绕组导体截面相同的情况下,增大起动电流,从而提高了起动转矩。


必须注意:
1)串励电动机不能空载或轻载运行。因为由图4-40可看出,空载或轻载时转速很高,往往超过机械强度的允许限度,损坏电机。
2)为安全起见,串励电动机与生产机械之间绝不允许采用皮带等传动,以免皮带等断裂或脱落时造成空载运行,转速过高而发生“飞车”的危险。
·   刮雨器电动机——永磁电动机
汽车中除了使用串励电动机外,用永磁铁构成定子的永磁电动机也常常得到广泛的应用。如在电动刮雨器、电动车窗等汽车部件中都有应用。下面对刮雨器电动机进行分析介绍。
为确保驾驶员良好能见度,刮雨器是专门用来清除汽车挡风玻璃上的雨水、雪或灰尘的部件。根据其驱动方式的不同,有电动式、真空式和气动式三种。目前使用最广泛的是电动刮雨器。电动刮雨器主要由电动机和传动机构组成,其中电动机大多使用的是三刷式永磁电动机。下面介绍永磁电动机工作情况。
如图4-40为电动刮雨器示意图。电动刮雨器为满足高档、低档两种速度刮雨的需要,电动机必须要有变速的功能。


如图4-41为双速刮水电动机的工作原理图。它的磁极采用铁氧体永久磁铁,具有不易退磁的优点。三个电刷中B1为低速运转电刷,B2为高速运转电刷,B3为公共电刷。B 1与B2与安装位置相差 60o。


当电动机工作时,在电枢绕阻中产生反电动势。每个结构相同的线圈中都产生相同的反电动势Ea1=cφn,其中常数c的大小与线圈中的导体数成正比。
当开关S拨到低速档位L时,在两个电刷B1和B3之间有两条并联的支路,每条支路各有三个线圈串联,它们的反电动势方向相同。根据电动机的电压平衡式
U=IaaRa+Ea= IaaRa+ 3Ea1= IaaRa+ 3 cφn
转速n为
n=(U- IaaRa)/3 cφ
当开关S拨到低速档位H 时,在两个电刷B2和B3之间有两条并联的支路。一条支路有两个线圈串联;另一条支路有四个线圈串联,但其中有一个线圈的反电势与其余三个线圈的反电动势方向相反,即有两个线圈的反电动势相互抵消,实际起作用的就是反电动势方向相同的两个线圈。根据电动机的电压平衡式
U=IaaRa+Ea= IaaRa+ 2Ea1= IaaRa+ 2 cφn
转速n
n=(U- IaaRa)/2 cφn
由上述分析可见,档位的不同,改变了电刷与外电路的连接方式,实际上起到了改变两电刷间有效线圈数——即有效导体数的效果,从而实现对电动机转速的控制。

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