项目12-5 汽车用直流电动机课件讲解

2.8汽车用直流电动机学习目标：掌握串励式直流电动机的结构、工作原理，了解直流电机的机械特性，掌握步进电动机的工作原理。2.8.1串励式直流电动机是将直流电能转换为机械能的装置。跟交流电动机相比具有较好的调速和起动性能，这对汽车电器是重要的。串励式直流电动机起动转矩和过载能力较大，同时转速随负载变化明显，且输出功率变化不大。基于这些优点，串励式直流电动机在汽车上得到广泛应用。2.8汽车用直流电动机

2.8.1直流串励式直流电动机1.结构

由电枢、磁极、换向器、电刷与刷架、端盖等组成。1端盖2电刷架3接线柱4电枢5磁极固定螺钉6磁极铁心7励磁绕组8电刷2.8汽车用直流电动机2.8.1直流串励式直流电动机1.结构

由电枢、磁极、换向器、电刷与刷架、端盖等组成。2.8汽车用直流电动机

1.结构(1)电枢电枢由电枢轴、电枢绕组、换向器、铁心等组成，其作用是产生电磁转矩。1换向器2铁心3电枢绕组4电枢轴2.8汽车用直流电动机

电枢铁心由硅钢片叠压而成，其表面有许多均匀分布的槽，用来嵌入电枢绕组；

电枢绕组由许多相同的线圈组成，按一定规律嵌入电枢铁心的槽内，电枢绕组的两端均匀地焊在换向器片上。(1)电枢2.8汽车用直流电动机1换向器2铁心3电枢绕组4电枢轴5电枢绕组6换向器7电刷

换向器是直流电动机的特有装置，它由许多楔形铜片组成，各片间用云母或其他垫片绝缘。外表呈圆柱形，装在转轴上，在换向器表面压着电刷，使旋转的电枢绕组与静止的外电路一直相通，以引入直流电。(1)电枢2.8.1直流串励式直流电动机1.结构2.8汽车用直流电动机1换向器2铁心3电枢绕组4电枢轴(2)磁极

组成：铁心和励磁绕组。励磁绕组通以励磁电流产生主磁场，为了增大起动转矩，磁极数一般为4个或以上。1.结构1接线柱2励磁绕组3电刷4铁心2.8汽车用直流电动机(2)磁极

组成：铁心和励磁绕组。励磁绕组通以励磁电流产生主磁场，为了增大起动转矩，磁极数一般为4个或以上。2.8.1直流串励式直流电动机1.结构2.8汽车用直流电动机(2)磁极2.8.2直流串励式直流电动机1.结构SSNN2.8汽车用直流电动机2.8.2直流串励式直流电动机1.结构(2)磁极

2.8汽车用直流电动机1.结构(2)磁极四个绕组相互串联两个绕组串联后再并联2.8汽车用直流电动机(3)电刷与电刷架

作用：电刷与换向器配合，将电流引入电动机的励磁绕组及电枢绕组，使电枢产生定向转矩。

构造：电刷由铜粉与石墨粉压制而成，以减少电阻并增加耐磨性。电刷装在刷架内，借弹簧压力压在换向器上，一般电动机内装有4个电刷，其中2个电刷直接搭铁，称为搭铁电刷。2.8汽车用直流电动机(3)电刷与电刷架

作用：电刷与换向器配合，将电流引入电动机的励磁绕组及电枢绕组，使电枢产生定向转矩。

构造：电刷由铜粉与石墨粉压制而成，以减少电阻并增加耐磨性。电刷装在刷架内，借弹簧压力压在换向器上，一般电动机内装有4个电刷，其中2个电刷直接搭铁，称为搭铁电刷。2.8汽车用直流电动机2.8.1直流串励式直流电动机1.结构(4)机壳与端盖机壳构成直流电动机的导磁回路。在机壳的一端留有检视孔，以便对电刷和换向器进行检修。端盖有两个，前端盖由铸铁浇铸而成，后端盖一般由钢板压制而成，用螺钉固定在底座的两端，盖内有轴承用以支撑旋转的电枢。2.8汽车用直流电动机2.工作原理由于一个线圈所产生的力矩太小，转速又不稳定，所以电动机的电枢绕组是由很多组成的，换向器的片数也随线圈的增加而增加。2.8汽车用直流电动机2.工作原理2.8汽车用直流电动机

在磁场中放置一个线圈，线圈的两点分别与两片换向片连接，两只电刷分别与两片换向片接触，并与蓄电池的正极或负极接通。电流方向为：蓄电池正极→励磁绕组→正电刷→换向片→电枢绕组→负电刷→蓄电池负极。2.8汽车用直流电动机(1)转动原理当直流电压加在电刷两侧时，线圈ab边和cd边在磁场中受到电磁力的作用，使线圈电枢按逆时针方向旋转。随着旋转，ab边从N极处转到S极处，换向片2与电刷接触，流经线圈的电流方向相反，但电磁转矩的大小和方向保持不变，所以，直流电动机通电后能按一定方向连续旋转。2.8汽车用直流电动机(2)电磁转矩

CT为转矩常数，与电动机的结构有关；为每极磁通；Ia为电枢电流。2.工作原理3.直流电动机的分类

直流电动机的主磁场由励磁绕组中的励磁电流产生，根据不同的励磁方式，直流电动机可分为：他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机

励磁绕组与电枢绕组串联，其特点是I=Ia=If。串励式2.8汽车用直流电动机3.直流电动机的分类

励磁绕组与电枢绕组并联，其特点是I=Ia+If。并励式

励磁绕组与电枢绕组由单独电源供电，其特点是I=Ia

。他励式

励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕组并联，另一部分与电枢绕组串联。复励式2.8.1直流串励式直流电动机2.8汽车用直流电动机3.直流电动机的分类

不同励磁方式的直流电动机，机械特性差别很大，汽车用起动电动机，要求起动转矩大，因而采用串励式直流电动机。2.8.1直流串励式直流电动机4.直流电动机的起动、调速和反转

步进电动机是一种控制电机，它可以将脉冲电信号变换为转角或转速，所以又称脉冲电动机。2.步进电机的特点步进电动机的转角与输入的电脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比，因此，不受电压、负载以及环境条件变化的影响，在脉冲技术和数控系统中应用广泛。3.步进电机分类按转子材料分：反应式和永磁式。反应式转子是用高磁导率的软磁材料制成；永磁式转子是用永久磁铁制成。1.什么是步进电机2.8汽车用直流电动机2.8.2步进电动机2.8汽车用直流电动机3.步进电机分类按转子材料分：反应式和永磁式。反应式转子是用高磁导率的软磁材料制成；永磁式转子是用永久磁铁制成。按定子相数分：三相、四相、五相和六相等几种。4.步进电动机结构与原理定子和转子由硅钢片叠成。定子上有六个磁极，磁极上绕有励磁绕组，每两个相对的磁极组成一相。转子上均匀分布很多齿(图中只画四个)，其上无绕组。工作时，定子各相绕组轮流通电(即轮流输入脉冲电压)。从一次通电到另一次通电称为一拍，每一拍转子转过的角度称为步距角。对于给定的步进电动机，步距角的大小与通电方式有关。2.8汽车用直流电动机4.步进电动机结构与原理2.8.2步进电动机三相单三拍

将三相绕组轮流单独通电，通电三次完成一个通电循环。通电顺序为U→V→W→U或反之。每次通电时，该相定子磁极吸引转子相应的齿，使之转到磁组最小的位置，从而使转子转过一个相应的角度。每次通电时，转子的位置如图所示，其步距角为。改变通电顺序，即按U→W→V→U顺序通电，则转子反向转动。2.8汽车用直流电动机4.步进电动机结构与原理无论采用何种通电方式，步距角与转子齿数Z和拍数N之间的关系为由于转子每经过一个步距角，相当于转了1/ZN圈，若脉冲频率为f，则转子每秒钟就转了f/ZN圈，故转子每分钟的转速为目前，由于结构和工艺的改进，转子齿数可以做得很多，步距角可以做得很小。步进电动机的输入脉冲电压是由驱动电源提供的，它是步进电动机的专用电源，它可以按照指令的要求将脉冲信号按一定的顺序输送给步进电动机的各相绕组，使步进电动机按一定的通电方式工作。

2.8汽车用直流电动机4.步进电动机结构与原理2.8汽车用直流电动机4.步进电动机结构与原理步进电动机在发动机怠速控制中的应用：怠速就是汽车发动后温度上升到正常温度，发动机处于空挡时稳定的最低转速。在使用汽车时，发动机怠速运转的时间约点30%，怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放。在汽车上利用步进电动机作为怠速控制阀的主要执行部件，实现怠速控制。它用于控制汽车进气系统旁通空气通道的开度，从而调节旁通通道的进气量，使发动机转速达到所需要的目标值。5.步进电动机在汽车上的应用2.8汽车用直流电动机步进电动机在发动机怠速控制中的应用：工作原理：汽车行驶时，发动机所需要的大流量空气由气缸吸气行程吸入，从主空气通道经节气门通过。节气门开度越大，进入空气越多。空气进入多少由发动机ECU经空气流量传感器测出，然后按空气与汽油的理想混合比例(14.7:1)计算出喷油量，由喷油器喷入进气管。混合气越多，燃烧后产生的压力越大，发动机转速就越高。当汽车暂停行驶时，节气门关闭，为了维持发动机怠速运转，发动机所需的小流量空气从旁通通道入口流入，经步进电动机怠速控制阀从旁通道出口流入发动机。2.8汽车用直流电动机5.步进电动机在汽车上的应用工作原理：步进电动机式怠速控制阀由步进电动机、阀杆、控制阀和阀座组成。转子的正转或反转运动经阀杆转换成向前或向后的直线伸缩运动，阀杆每旋转1周，伸缩1个螺距；控制阀与阀杆相连，为凸圆锥状；阀座为凹圆锥状。当控制阀向阀座推进时，通气横截面减小，反之通气横截面增大，从而达到控制怠速通气量的目的。怠速控制均采用发动机转速反馈闭环控制方式，即发动机转速将发动机的实际转速和目标转速进行比较，根据比较的差值确定使发动机达到目标值的控制量，并通过执行机构对发动机怠速进行校正。2.8汽车用直流电动机步进电动机在发动机怠速控制中的应用：5.步进电动机在汽车上的应用2.8汽车用直流电动机步进电动机在发动机怠速控制中的应用：5.步进电动机在汽车上的应用2.8汽车用直流电动机机电式里程表

：5.步进电动机在汽车上的应用

步进电动机的电枢内部有一个永久磁铁，定子部分由两个或4个磁场绕组组成。电脑输出的电压脉冲信号加至步进电动机的磁场绕组，电枢便前进规定的度数。2.8汽车用直流电动机机电式里程表

：5.步进电动机在汽车上的应用

步进电动机的电枢内部有一个永久磁铁，定子部分由两个或4个磁场绕组组成。电脑输出的电压脉冲信号加至步进电动机的磁场绕组，电枢便前进规定的度数。2.8.3直流电动机在汽车电路中的应用直流电动机在汽车上的应用非常广泛，除了车辆起动、行驶及控制所必须的直流电动机之外，在汽车辅助电器设备中也大量应用直流电动机。这些直流电动机的应用主要是为了完善汽车性能、体现汽车的豪华、舒适、安全与可靠。比如汽车刮水器的作用是刮除风挡玻璃上的雨水、雪或灰尘，确保驾驶员有良好的视线。鼓风机用于促使车内冷气、暖气、除霜及通风的气流流动。电动车窗升降系统可以代替摇把式车窗。电动调节的后视镜，驾驶员只需操作开关便能将外面的后视镜调整到合适的位置。电动座椅调整系统可以为乘员提供乘坐的舒适性。此外在汽车门锁、电动天线、水箱冷却等系统中也有应用。2.8汽车用直流电动机2.8.3直流电动机在汽车电路中的应用1.起动机用直流电动机2.8汽车用直流电动机1飞轮2齿圈3小齿轮4起动机1小齿轮2啮合继电器3负极导线4蓄电池正极导线5控制导线2.8.3直流电动机在汽车电路中的应用1.起动机用直流电动机2.8汽车用直流电动机1啮合拨叉轴2继电器电枢3继电器线圈4