《汽車電工電子基礎》新能源與智能網聯(lián)汽車技術課程群項目四電動機與發(fā)電機4.7車用直流電動機4.7.1車用直流電動機的機械特性4.7.2起動機與刮水器2學什么：車用直流電動機的機械特性起動機刮水器車用直流電動機根據(jù)其勵磁方式主要有串勵電動機和永磁電動機；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。一、串勵電動機的機械特性1、機械特性特點——軟機械特性由圖可知：

因為串勵電動機的勵磁繞組與電樞電路串聯(lián)，勵磁電流與電樞電流相等，所以磁通隨負載而改變。因此串勵電動機的機械特性軟，具有以下特點：（1）當電流較小時，磁路未飽和，可認為磁通Φ與電樞電流成正比，即Φ∝Ia；所以電磁轉矩大為增加：同時，轉速n卻隨Ia、Φ與Tem的增加而急劇下降，這可由串勵電動機的轉速公式看出：

式中，Rf是勵磁繞組的電阻，Ra是電樞繞組的電阻，它們串聯(lián)組成電樞電路的電阻。

將Φ∝Ia∝這些比例關系代入中得到

式中K1、K2均表示式中出現(xiàn)的一些常數(shù)的組合。

（2）當負載電流較大時，磁路趨于飽和，此時可認為磁通Φ基本不隨負載電流變化。此時轉速n與電磁轉矩Tem基本是線性關系。

綜合以上分析，得出串勵電動機的的機械特性曲線如圖4-34所示。當電動機電流較小時,其機械特性曲線形狀是一條雙曲線，隨著電磁轉矩Tem增加，轉速n急劇下降，這表明串勵電動機具有軟的機械特性。當負載增大時，轉速變化相對較小。

2、串勵電動機使用注意事項串勵電動機特別適用于起重、提升和牽引類設備。例如牽引類機車起動時，轉速低，而電磁轉矩較大，使機車牽引力較強；而當正常行駛時，轉速變高，電磁轉矩自動降低，滿足行駛動力要求。同時由于串勵電動機機械特性的特點，在使用時必須注意以下兩點：（1）串勵電動機不能空載或輕載運行?？蛰d或輕載時轉速很高，往往超過機械強度的允許限度，容易損壞電動機。（2）為安全起見，串勵電動機與生產機械之間絕不允許采用皮帶或鏈條傳動，以免皮帶或鏈條脫落或斷裂時造成空載運行，轉速過高而發(fā)生“飛車”的危險。二、車用起動機簡介汽車發(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。1、基本結構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，如圖所示。直流電動機是起動機的核心。其作用是產生發(fā)動機起動時所需的電磁轉矩。一般采用串勵直流電動機。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。起動機的組成車用起動機的直流電動機結構如圖所示。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。

2、勵磁繞組連接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。三、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。永磁電動機的磁場恒定，機械特性與他勵電動機類似。在電動刮雨器、電動車窗等汽車部件中都有應用。下面以電動刮雨器為例進行分析。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。下面介紹電動刮雨器工作情況。

如圖所示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。

如圖所示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。B1與B2與安裝位置相差60o。當電動機工作時，在電樞繞阻中產生反電動勢。每個結構相同的線圈中都產生相同的反電動勢Ea1=Keφn，其中常數(shù)Ke的大小與線圈中的導體數(shù)成正比。

(a)結構(b)電路1-電樞繞組2-永久磁鐵3-整流子4-反電勢雙速刮水電動機的工作原理圖1、低檔運行當開關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。一條支路由線圈①⑥⑤串聯(lián)，另一條支路由線圈②③④串聯(lián)，兩組串聯(lián)線圈的電動勢方向相同。若忽略線圈內阻，則

轉速n為2、高檔運行當開關S撥到高速檔位H時，在兩個電刷B2和B3之間有兩條并聯(lián)的支路。一條支路由兩個線圈③④串聯(lián)；另一條支路由四個線圈②①⑥⑤串聯(lián)，但其中線圈②的反電勢與其余三個線圈①⑥⑤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。則轉速n