在汽車的各種部件中,存在許多不同結構的直流電動機。根據(jù)其勵磁方式主要有串勵電動機和永磁電動機。其中車用起動機中使用了串勵電動機作為驅動源;還有許多小容量直流電動機,采用的是永磁電動機,如電動車窗電動機、汽車刮雨電動機等。
下面分別對這兩類電動機的性能進行分析。
· 車用起動機
汽車發(fā)動機是靠外力起動,需要通過外力帶動發(fā)動機曲軸旋轉以實現(xiàn)起動,起動方式有人力起動、輔助汽油機起動(用于大型柴油機)和電力起動。電力起動方式具有操縱輕便,起動迅速、安全、可靠,可重復起動等優(yōu)點,所以為現(xiàn)代汽車廣泛采用。起動系主要由蓄電池、點火開關、起動繼電器、起動機等組成,其作用是利用起動機將蓄電池的電能轉換為機械能,再通過傳動機構將發(fā)動機拖轉起動。下面介紹車用起動機的結構和特性。
基本組成
車用起動機一般由直流電動機、單向傳動機構和操縱機構三大部分組成,如圖4-36所示。
直流電動機是起動機的核心。其作用是產(chǎn)生發(fā)動機起動時所需的電磁轉矩。一般采用串勵式直流電動機。
單向傳動機構的作用是傳遞或切斷發(fā)動機與起動機之間的扭矩。
操縱機構的作用是接通或切斷起動機與蓄電池之間的主電路。
車用起動機的直流電動機的結構如圖4-37所示。主要由磁極、電樞、換向器等部件組成。與前面所述電動機的結構類似。
一般的車用起動機的電動機有四個勵磁繞組。勵磁繞組有兩種連接方式:勵磁繞組全部串聯(lián);或勵磁繞組兩兩串聯(lián)之后再并聯(lián)的復式接法。如圖4-38所示。復式接法可以在繞組導體截面相同的情況下,增大起動電流,從而提高了起動轉矩。
必須注意:
1)串勵電動機不能空載或輕載運行。因為由圖4-40可看出,空載或輕載時轉速很高,往往超過機械強度的允許限度,損壞電機。
2)為安全起見,串勵電動機與生產(chǎn)機械之間絕不允許采用皮帶等傳動,以免皮帶等斷裂或脫落時造成空載運行,轉速過高而發(fā)生“飛車”的危險。
· 刮雨器電動機——永磁電動機
汽車中除了使用串勵電動機外,用永磁鐵構成定子的永磁電動機也常常得到廣泛的應用。如在電動刮雨器、電動車窗等汽車部件中都有應用。下面對刮雨器電動機進行分析介紹。
為確保駕駛員良好能見度,刮雨器是專門用來清除汽車擋風玻璃上的雨水、雪或灰塵的部件。根據(jù)其驅動方式的不同,有電動式、真空式和氣動式三種。目前使用最廣泛的是電動刮雨器。電動刮雨器主要由電動機和傳動機構組成,其中電動機大多使用的是三刷式永磁電動機。下面介紹永磁電動機工作情況。
如圖4-40為電動刮雨器示意圖。電動刮雨器為滿足高檔、低檔兩種速度刮雨的需要,電動機必須要有變速的功能。
如圖4-41為雙速刮水電動機的工作原理圖。它的磁極采用鐵氧體永久磁鐵,具有不易退磁的優(yōu)點。三個電刷中b1為低速運轉電刷,b2為高速運轉電刷,b3為公共電刷。b 1與b2與安裝位置相差 60o。
當電動機工作時,在電樞繞阻中產(chǎn)生反電動勢。每個結構相同的線圈中都產(chǎn)生相同的反電動勢ea1=cφn,其中常數(shù)c的大小與線圈中的導體數(shù)成正比。
當開關s撥到低速檔位l時,在兩個電刷b1和b3之間有兩條并聯(lián)的支路,每條支路各有三個線圈串聯(lián),它們的反電動勢方向相同。根據(jù)電動機的電壓平衡式
u=iaara+ea= iaara+ 3ea1= iaara+ 3 cφn
轉速n為
n=(u- iaara)/3 cφ
當開關s撥到低速檔位h 時,在兩個電刷b2和b3之間有兩條并聯(lián)的支路。一條支路有兩個線圈串聯(lián);另一條支路有四個線圈串聯(lián),但其中有一個線圈的反電勢與其余三個線圈的反電動勢方向相反,即有兩個線圈的反電動勢相互抵消,實際起作用的就是反電動勢方向相同的兩個線圈。根據(jù)電動機的電壓平衡式
u=iaara+ea= iaara+ 2ea1= iaara+ 2 cφn
轉速n
n=(u- iaara)/2 cφn
由上述分析可見,檔位的不同,改變了電刷與外電路的連接方式,實際上起到了改變兩電刷間有效線圈數(shù)——即有效導體數(shù)的效果,從而實現(xiàn)對電動機轉速的控制。