論電機(jī)在汽車中的應(yīng)用

張藝越

摘 要：電機(jī)是指通過(guò)電磁感應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的一種裝置。電機(jī)的發(fā)明不僅僅實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的代替人力的作用，更是使人類的生產(chǎn)方式以及生產(chǎn)效率有了質(zhì)的飛躍。現(xiàn)如今，電機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)普及，電機(jī)分為直流電機(jī)，電磁電機(jī)以及永磁式電機(jī)。本文中闡述一下永磁無(wú)刷直流電機(jī)在汽車中的應(yīng)用與選擇。

關(guān)鍵詞：永磁無(wú)刷直流電機(jī);汽車;系統(tǒng)應(yīng)用

1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)簡(jiǎn)述

1.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)

永磁無(wú)刷直流電機(jī)是由一塊或多塊永磁體建立磁場(chǎng)的直流電動(dòng)機(jī)，其性能與恒定勵(lì)磁電流的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相似，可以由改變電樞電壓來(lái)方便地調(diào)速。與他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用銅量少等優(yōu)點(diǎn)，是小功率直流電動(dòng)機(jī)的主要類型電流的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相似，可以由改變電樞電壓來(lái)方便地調(diào)速。與他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用銅量少等優(yōu)點(diǎn)，是小功率直流電動(dòng)機(jī)的主要類型。

1.2 選用永磁無(wú)刷直流電機(jī)的原因

無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）是具有定子（電樞）繞組和永磁（PM）或凸極軟鐵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新型電機(jī)，具有大轉(zhuǎn)矩、高效率、控制簡(jiǎn)單、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)、永磁材料及新型控制理論的發(fā)展，永磁無(wú)刷直流電機(jī)在高性能的伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與復(fù)雜的直流電機(jī)相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。與異步電動(dòng)機(jī)相比，它具有效率高，輸出功率高，力矩慣量比大，定子電流消耗低、定子電阻損耗小，且控制性能好等優(yōu)點(diǎn);但它與異步電機(jī)相比，也有成本高、起動(dòng)困難等缺點(diǎn)。和普通同步電動(dòng)機(jī)相比，它省去了勵(lì)磁裝置，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了效率。永磁同步電機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)定位控制，所以現(xiàn)在永磁式無(wú)刷電機(jī)可以很可靠的應(yīng)用，所以在零件復(fù)雜的汽車中，能夠可靠運(yùn)行的電機(jī)顯得尤其重要，綜合永磁電機(jī)以及無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)考慮，自然要選擇永磁無(wú)刷直流電機(jī)。

2 電機(jī)在汽車中的應(yīng)用

2.1 電機(jī)在汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1.1 電機(jī)在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用

汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)依靠輔助力矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，而不是直接控制汽車的轉(zhuǎn)向。它通過(guò)電動(dòng)機(jī)獲取所需的轉(zhuǎn)向助力，助力大小由電控單元（ECU）控制。該系統(tǒng)無(wú)需通過(guò)曲軸獲取發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力，僅僅依靠汽車蓄電池的電能作為它的動(dòng)力來(lái)源。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，它也不需要復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)，只需要控制電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小和方向，就能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)加以控制和調(diào)整。

原始的發(fā)動(dòng)機(jī)采用化油器和分電器的形式，有污染嚴(yán)重和燃油經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)。現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)EFI （Electronic Fuel Injection）簡(jiǎn)稱電控燃油噴射系統(tǒng)，它的主要功能是控制汽油噴射、電子點(diǎn)火、怠速、排放、進(jìn)氣增壓、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、巡航、警告指示、自我診斷與報(bào)警、安全保險(xiǎn)、備用功能。供油系統(tǒng)中，電機(jī)與泵可以設(shè)計(jì)成為一體，也就是說(shuō)燃油泵為供油系統(tǒng)提供動(dòng)力。

2.2 電機(jī)在汽車零部件的應(yīng)用

2.2.1 電機(jī)在汽車中央閉鎖的應(yīng)用

中央閉鎖裝置是實(shí)現(xiàn)一鍵控制多個(gè)車鎖開啟或閉合，無(wú)需在相關(guān)車鎖附近操縱的智能控制裝置。電動(dòng)閉鎖器的工作原理如下文所示：

永磁式直流電動(dòng)機(jī)扮演執(zhí)行器的角色。在它接收到控制器的開閉信號(hào)后電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪與驅(qū)動(dòng)桿上齒條齒合運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿做直線運(yùn)動(dòng)，閉鎖器完成一次工作，驅(qū)動(dòng)桿實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)。原理結(jié)構(gòu)如圖所示：

2.2.2 電機(jī)在汽車車窗的應(yīng)用

汽車車窗通過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)開關(guān)，當(dāng)我們按下汽車車窗開關(guān)時(shí)，假設(shè)我們按下的ON按鈕，則通過(guò)傳感器，電機(jī)會(huì)帶動(dòng)車窗底部進(jìn)行一個(gè)正方向的運(yùn)轉(zhuǎn)，則車窗會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，反之按下OFF則會(huì)有一個(gè)逆向的運(yùn)轉(zhuǎn)，則車窗會(huì)向上移動(dòng)，通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)車窗的開合。車窗開合相對(duì)頻繁，所以控制車窗的電機(jī)應(yīng)該選用壽命長(zhǎng)，故障率低的維護(hù)方便的永磁式無(wú)刷電機(jī)，以保證汽車車窗的穩(wěn)定運(yùn)行以及使用壽命。

2.2.3 永磁電機(jī)在汽車懸架減震控制系統(tǒng)上的使用

汽車懸架減震控制系統(tǒng)主要由減震器以及控制器組成，控制器組要由永磁式直流電機(jī)，減震齒輪，減速齒輪旋轉(zhuǎn)的擋塊的電磁鐵等組成。由電腦控制器接收傳感器提供的汽車位移，加速度，當(dāng)前速度等等的信號(hào)，計(jì)算出相應(yīng)的阻尼值，給出控制信號(hào)，然后通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)，調(diào)整控制閥節(jié)流口的大小來(lái)達(dá)到控制阻尼系數(shù)來(lái)減小震動(dòng)。

3 結(jié)論

現(xiàn)代汽車（特別是新能源汽車）使用的電機(jī)種類之全，數(shù)量之大遠(yuǎn)超我們的想象，隨著相關(guān)政策的支持、電動(dòng)汽車電機(jī)可靠、壽命長(zhǎng)、振動(dòng)與噪音低、維護(hù)周期短等優(yōu)點(diǎn)，電機(jī)的研究是十分有前景的，也是十分有市場(chǎng)的。所以開發(fā)電機(jī)新技術(shù)是很有必要的。在汽車的底盤懸架減震，車窗控制，助力轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)中，電機(jī)是十分重要的設(shè)備;在石油資源日益枯竭的今天，發(fā)展新能源汽車已經(jīng)成了主流趨勢(shì)，在眾多新能源中，電動(dòng)汽車已經(jīng)悄然興起成為了一大主力，對(duì)于電機(jī)研究來(lái)說(shuō)，這不僅僅是一個(gè)挑戰(zhàn)，更是一個(gè)機(jī)遇。在汽車發(fā)展長(zhǎng)河中，電機(jī)控制，電機(jī)應(yīng)用，從無(wú)到有，從少到多，從輔助控制到核心控制，是汽車行業(yè)的進(jìn)步，電機(jī)在新能源汽車的發(fā)展上能走的更遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊凱.永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2006.

[2]周勇.電機(jī)應(yīng)用[J].微電機(jī)，2002.