2.8汽車用直流電動機學習目標：掌握串勵式直流電動機的結構、工作原理，了解直流電機的機械特性，掌握步進電動機的工作原理。2.8.1串勵式直流電動機是將直流電能轉換為機械能的裝置。跟交流電動機相比具有較好的調速和起動性能，這對汽車電器是重要的。串勵式直流電動機起動轉矩和過載能力較大，同時轉速隨負載變化明顯，且輸出功率變化不大。基于這些優(yōu)點，串勵式直流電動機在汽車上得到廣泛應用。2.8汽車用直流電動機

2.8.1直流串勵式直流電動機1.結構

由電樞、磁極、換向器、電刷與刷架、端蓋等組成。1端蓋2電刷架3接線柱4電樞5磁極固定螺釘6磁極鐵心7勵磁繞組8電刷2.8汽車用直流電動機2.8.1直流串勵式直流電動機1.結構

由電樞、磁極、換向器、電刷與刷架、端蓋等組成。2.8汽車用直流電動機

1.結構(1)電樞電樞由電樞軸、電樞繞組、換向器、鐵心等組成，其作用是產(chǎn)生電磁轉矩。1換向器2鐵心3電樞繞組4電樞軸2.8汽車用直流電動機

電樞鐵心由硅鋼片疊壓而成，其表面有許多均勻分布的槽，用來嵌入電樞繞組；

電樞繞組由許多相同的線圈組成，按一定規(guī)律嵌入電樞鐵心的槽內(nèi)，電樞繞組的兩端均勻地焊在換向器片上。(1)電樞2.8汽車用直流電動機1換向器2鐵心3電樞繞組4電樞軸5電樞繞組6換向器7電刷

換向器是直流電動機的特有裝置，它由許多楔形銅片組成，各片間用云母或其他墊片絕緣。外表呈圓柱形，裝在轉軸上，在換向器表面壓著電刷，使旋轉的電樞繞組與靜止的外電路一直相通，以引入直流電。(1)電樞2.8.1直流串勵式直流電動機1.結構2.8汽車用直流電動機1換向器2鐵心3電樞繞組4電樞軸(2)磁極

組成：鐵心和勵磁繞組。勵磁繞組通以勵磁電流產(chǎn)生主磁場，為了增大起動轉矩，磁極數(shù)一般為4個或以上。1.結構1接線柱2勵磁繞組3電刷4鐵心2.8汽車用直流電動機(2)磁極

組成：鐵心和勵磁繞組。勵磁繞組通以勵磁電流產(chǎn)生主磁場，為了增大起動轉矩，磁極數(shù)一般為4個或以上。2.8.1直流串勵式直流電動機1.結構2.8汽車用直流電動機(2)磁極2.8.2直流串勵式直流電動機1.結構SSNN2.8汽車用直流電動機2.8.2直流串勵式直流電動機1.結構(2)磁極

2.8汽車用直流電動機1.結構(2)磁極四個繞組相互串聯(lián)兩個繞組串聯(lián)后再并聯(lián)2.8汽車用直流電動機(3)電刷與電刷架

作用：電刷與換向器配合，將電流引入電動機的勵磁繞組及電樞繞組，使電樞產(chǎn)生定向轉矩。

構造：電刷由銅粉與石墨粉壓制而成，以減少電阻并增加耐磨性。電刷裝在刷架內(nèi)，借彈簧壓力壓在換向器上，一般電動機內(nèi)裝有4個電刷，其中2個電刷直接搭鐵，稱為搭鐵電刷。2.8汽車用直流電動機(3)電刷與電刷架

作用：電刷與換向器配合，將電流引入電動機的勵磁繞組及電樞繞組，使電樞產(chǎn)生定向轉矩。

構造：電刷由銅粉與石墨粉壓制而成，以減少電阻并增加耐磨性。電刷裝在刷架內(nèi)，借彈簧壓力壓在換向器上，一般電動機內(nèi)裝有4個電刷，其中2個電刷直接搭鐵，稱為搭鐵電刷。2.8汽車用直流電動機2.8.1直流串勵式直流電動機1.結構(4)機殼與端蓋機殼構成直流電動機的導磁回路。在機殼的一端留有檢視孔，以便對電刷和換向器進行檢修。端蓋有兩個，前端蓋由鑄鐵澆鑄而成，后端蓋一般由鋼板壓制而成，用螺釘固定在底座的兩端，蓋內(nèi)有軸承用以支撐旋轉的電樞。2.8汽車用直流電動機2.工作原理由于一個線圈所產(chǎn)生的力矩太小，轉速又不穩(wěn)定，所以電動機的電樞繞組是由很多組成的，換向器的片數(shù)也隨線圈的增加而增加。2.8汽車用直流電動機2.工作原理2.8汽車用直流電動機

在磁場中放置一個線圈，線圈的兩點分別與兩片換向片連接，兩只電刷分別與兩片換向片接觸，并與蓄電池的正極或負極接通。電流方向為：蓄電池正極→勵磁繞組→正電刷→換向片→電樞繞組→負電刷→蓄電池負極。2.8汽車用直流電動機(1)轉動原理當直流電壓加在電刷兩側時，線圈ab邊和cd邊在磁場中受到電磁力的作用，使線圈電樞按逆時針方向旋轉。隨著旋轉，ab邊從N極處轉到S極處，換向片2與電刷接觸，流經(jīng)線圈的電流方向相反，但電磁轉矩的大小和方向保持不變，所以，直流電動機通電后能按一定方向連續(xù)旋轉。2.8汽車用直流電動機(2)電磁轉矩

CT為轉矩常數(shù)，與電動機的結構有關；為每極磁通；Ia為電樞電流。2.工作原理3.直流電動機的分類

直流電動機的主磁場由勵磁繞組中的勵磁電流產(chǎn)生，根據(jù)不同的勵磁方式，直流電動機可分為：他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復勵電動機

勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，其特點是I=Ia=If。串勵式2.8汽車用直流電動機3.直流電動機的分類

勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，其特點是I=Ia+If。并勵式

勵磁繞組與電樞繞組由單獨電源供電，其特點是I=Ia

。他勵式

勵磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)，另一部分與電樞繞組串聯(lián)。復勵式2.8.1直流串勵式直流電動機2.8汽車用直流電動機3.直流電動機的分類

不同勵磁方式的直流電動機，機械特性差別很大，汽車用起動電動機，要求起動轉矩大，因而采用串勵式直流電動機。2.8.1直流串勵式直流電動機4.直流電動機的起動、調速和反轉

步進電動機是一種控制電機，它可以將脈沖電信號變換為轉角或轉速，所以又稱脈沖電動機。2.步進電機的特點步進電動機的轉角與輸入的電脈沖數(shù)成正比，其轉速與電脈沖頻率成正比，因此，不受電壓、負載以及環(huán)境條件變化的影響，在脈沖技術和數(shù)控系統(tǒng)中應用廣泛。3.步進電機分類按轉子材料分：反應式和永磁式。反應式轉子是用高磁導率的軟磁材料制成；永磁式轉子是用永久磁鐵制成。1.什么是步進電機2.8汽車用直流電動機2.8.2步進電動機2.8汽車用直流電動機3.步進電機分類按轉子材料分：反應式和永磁式。反應式轉子是用高磁導率的軟磁材料制成；永磁式轉子是用永久磁鐵制成。按定子相數(shù)分：三相、四相、五相和六相等幾種。4.步進電動機結構與原理定子和轉子由硅鋼片疊成。定子上有六個磁極，磁極上繞有勵磁繞組，每兩個相對的磁極組成一相。轉子上均勻分布很多齒(圖中只畫四個)，其上無繞組。工作時，定子各相繞組輪流通電(即輪流輸入脈沖電壓)。從一次通電到另一次通電稱為一拍，每一拍轉子轉過的角度稱為步距角。對于給定的步進電動機，步距角的大小與通電方式有關。2.8汽車用直流電動機4.步進電動機結構與原理2.8.2步進電動機三相單三拍

將三相繞組輪流單獨通電，通電三次完成一個通電循環(huán)。通電順序為U→V→W→U或反之。每次通電時，該相定子磁極吸引轉子相應的齒，使之轉到磁組最小的位置，從而使轉子轉過一個相應的角度。每次通電時，轉子的位置如圖所示，其步距角為。改變通電順序，即按U→W→V→U順序通電，則轉子反向轉動。2.8汽車用直流電動機4.步進電動機結構與原理無論采用何種通電方式，步距角與轉子齒數(shù)Z和拍數(shù)N之間的關系為由于轉子每經(jīng)過一個步距角，相當于轉了1/ZN圈，若脈沖頻率為f，則轉子每秒鐘就轉了f/ZN圈，故轉子每分鐘的轉速為目前，由于結構和工藝的改進，轉子齒數(shù)可以做得很多，步距角可以做得很小。步進電動機的輸入脈沖電壓是由驅動電源提供的，它是步進電動機的專用電源，它可以按照指令的要求將脈沖信號按一定的順序輸送給步進電動機的各相繞組，使步進電動機按一定的通電方式工作。

2.8汽車用直流電動機4.步進電動機結構與原理2.8汽車用直流電動機4.步進電動機結構與原理步進電動機在發(fā)動機怠速控制中的應用：怠速就是汽車發(fā)動后溫度上升到正常溫度，發(fā)動機處于空擋時穩(wěn)定的最低轉速。在使用汽車時，發(fā)動機怠速運轉的時間約點30%，怠速轉速的高低直接影響燃油消耗和排放。在汽車上利用步進電動機作為怠速控制閥的主要執(zhí)行部件，實現(xiàn)怠速控制。它用于控制汽車進氣系統(tǒng)旁通空氣通道的開度，從而調節(jié)旁通通道的進氣量，使發(fā)動機轉速達到所需要的目標值。5.步進電動機在汽車上的應用2.8汽車用直流電動機步進電動機在發(fā)動機怠速控制中的應用：工作原理：汽車行駛時，發(fā)動機所需要的大流量空氣由氣缸吸氣行程吸入，從主空氣通道經(jīng)節(jié)氣門通過。節(jié)氣門開度越大，進入空氣越多?？諝膺M入多少由發(fā)動機ECU經(jīng)空氣流量傳感器測出，然后按空氣與汽油的理想混合比例(14.7:1)計算出噴油量，由噴油器噴入進氣管?；旌蠚庠蕉?，燃燒后產(chǎn)生的壓力越大，發(fā)動機轉速就越高。當汽車暫停行駛時，節(jié)氣門關閉，為了維持發(fā)動機怠速運轉，發(fā)動機所需的小流量空氣從旁通通道入口流入，經(jīng)步進電動機怠速控制閥從旁通道出口流入發(fā)動機。2.8汽車用直流電動機5.步進電動機在汽車上的應用工作原理：步進電動機式怠速控制閥由步進電動機、閥桿、控制閥和閥座組成。轉子的正轉或反轉運動經(jīng)閥桿轉換成向前或向后的直線伸縮運動，閥桿每旋轉1周，伸縮1個螺距；控制閥與閥桿相連，為凸圓錐狀；閥座為凹圓錐狀。當控制閥向閥座推進時，通氣橫截面減小，反之通氣橫截面增大，從而達到控制怠速通氣量的目的。怠速控制均采用發(fā)動機轉速反饋閉環(huán)控制方式，即發(fā)動機轉速將發(fā)動機的實際轉速和目標轉速進行比較，根據(jù)比較的差值確定使發(fā)動機達到目標值的控制量，并通過執(zhí)行機構對發(fā)動機怠速進行校正。2.8汽車用直流電動機步進電動機在發(fā)動機怠速控制中的應用：5.步進電動機在汽車上的應用2.8汽車用直流電動機步進電動機在發(fā)動機怠速控制中的應用：5.步進電動機在汽車上的應用2.8汽車用直流電動機機電式里程表

：5.步進電動機在汽車上的應用

步進電動機的電樞內(nèi)部有一個永久磁鐵，定子部分由兩個或4個磁場繞組組成。電腦輸出的電壓脈沖信號加至步進電動機的磁場繞組，電樞便前進規(guī)定的度數(shù)。2.8汽車用直流電動機機電式里程表

：5.步進電動機在汽車上的應用

步進電動機的電樞內(nèi)部有一個永久磁鐵，定子部分由兩個或4個磁場繞組組成。電腦輸出的電壓脈沖信號加至步進電動機的磁場繞組，電樞便前進規(guī)定的度數(shù)。2.8.3直流電動機在汽車電路中的應用直流電動機在汽車上的應用非常廣泛，除了車輛起動、行駛及控制所必須的直流電動機之外，在汽車輔助電器設備中也大量應用直流電動機。這些直流電動機的應用主要是為了完善汽車性能、體現(xiàn)汽車的豪華、舒適、安全與可靠。比如汽車刮水器的作用是刮除風擋玻璃上的雨水、雪或灰塵，確保駕駛員有良好的視線。鼓風機用于促使車內(nèi)冷氣、暖氣、除霜及通風的氣流流動。電動車窗升降系統(tǒng)可以代替搖把式車窗。電動調節(jié)的后視鏡，駕駛員只需操作開關便能將外面的后視鏡調整到合適的位置。電動座椅調整系統(tǒng)可以為乘員提供乘坐的舒適性。此外在汽車門鎖、電動天線、水箱冷卻等系統(tǒng)中也有應用。2.8汽車用直流電動機2.8.3直流電動機在汽車電路中的應用1.起動機用直流電動機2.8汽車用直流電動機1飛輪2齒圈3小齒輪4起動機1小齒輪2嚙合繼電器3負極導線4蓄電池正極導線5控制導線2.8.3直流電動機在汽車電路中的應用1.起動機用直流電動機2.8汽車用直流電動機1嚙合撥叉軸2繼電器電樞3繼電器線圈4