汽車(chē)用小型電機(jī)磁性元器件的應(yīng)用狀況
城市的汽車(chē)不斷增長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)的技術(shù)也在不斷進(jìn)步。汽車(chē)用于小型電動(dòng)機(jī)需求量迅速增長(zhǎng)的原因有如下幾方面：
●大量采用新機(jī)構(gòu)、新設(shè)備
●汽車(chē)部件動(dòng)力化、自動(dòng)化
●一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)改用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
小型電機(jī)在汽車(chē)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要分布于汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身三大磁性元器件,磁性元器件的應(yīng)用部位及附件中。一是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用：主要是在汽車(chē)起動(dòng)機(jī)、電噴控制系統(tǒng)、散熱器及發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。這些部件中須應(yīng)用多臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。二是汽車(chē)底盤(pán)車(chē)架上的應(yīng)用：主要是在汽車(chē)電子懸架控制系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車(chē)巡航控制系統(tǒng)、防抱制動(dòng)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)的應(yīng)用。其中廣泛應(yīng)用的是永磁式直流電動(dòng)機(jī)或永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。三是汽車(chē)車(chē)身部件上磁性元器件,磁性元器件的應(yīng)用的應(yīng)用：主要是在中央門(mén)鎖裝置、電動(dòng)后視鏡、自動(dòng)升降天線(xiàn)、電動(dòng)天窗、自動(dòng)前照燈、電動(dòng)座椅等的應(yīng)用。其中普遍應(yīng)用永磁式直流電動(dòng)機(jī)和永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
隨著電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)，小型電機(jī)在汽車(chē)磁性元器件,磁性元器件的應(yīng)用上的應(yīng)用會(huì)更加寬廣，如信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)音響、電視娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載通信系統(tǒng)，電機(jī)的應(yīng)用數(shù)量也隨之增加。
另外，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力汽車(chē)，其動(dòng)力系統(tǒng)均需要使用電動(dòng)機(jī)。
小型電動(dòng)機(jī)的典型應(yīng)用實(shí)例
●刮水器用電動(dòng)機(jī)
汽車(chē)車(chē)窗刮水器電動(dòng)機(jī)是在直流勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)上安裝減速齒輪機(jī)構(gòu)而制成的，屬于一種高效的齒輪電動(dòng)機(jī)。普通刮水器電動(dòng)機(jī)具有以下功能：
a.高低速的速度控制功能；
b.在任意位置上電源切斷時(shí)刮水器的回位功能；
c.間歇功能，并可根據(jù)雨量情況，控制間歇時(shí)間，現(xiàn)正在向自動(dòng)化方向發(fā)展。
刮水器電動(dòng)機(jī)應(yīng)具備穩(wěn)定性好，小型、輕量，耗電少，電磁噪聲小，磁性元器件,磁性元器件的應(yīng)用可靠性高，壽命長(zhǎng)及成本低廉的特點(diǎn)。
隨著汽車(chē)風(fēng)窗玻璃趨向大型化，刮水器刮水片的擦拭面積加大。因此，刮水器用電動(dòng)機(jī)的另一顯著的發(fā)展動(dòng)向是提高轉(zhuǎn)矩。
為適應(yīng)汽車(chē)高性能化的要求及電氣技術(shù)的發(fā)展，磁性元器件,磁性元器件的應(yīng)用汽車(chē)刮水器用電動(dòng)機(jī)技術(shù)有了進(jìn)一步的完善。例如，刮水器電動(dòng)機(jī)的減速齒輪部分，以往采用一個(gè)蝸桿和滾動(dòng)齒輪嚙合的蝸桿一級(jí)減速機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由于齒輪壓力角等因素，對(duì)電樞軸端部及軸承的滑動(dòng)部分分別產(chǎn)生作用力，導(dǎo)致不必要的能量損失。而現(xiàn)在是在電樞軸上設(shè)置旋轉(zhuǎn)方向不同的兩個(gè)蝸桿，分別和滾動(dòng)齒輪嚙合，組成二級(jí)減速機(jī)構(gòu)。由此，可使齒輪的機(jī)械效率提高 25％；同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的小型化，質(zhì)量比減少 20％，而轉(zhuǎn)矩增加 25％。
●調(diào)壓式刮水器臂用電機(jī)
為適應(yīng)汽車(chē)運(yùn)行帶度的提高，防止高速行車(chē)時(shí)刮水器的刮水片（弧刷）上�。x開(kāi)前窗玻璃），應(yīng)調(diào)高刮水器臂的壓力；另外，為防止刮水片故障，確保其工作可靠性及壽命，刮水臂壓力不宜太高。因此，日本部分新車(chē)上安裝了根據(jù)車(chē)速控制刮水臂壓力的裝置。該裝置在刮水器臂中安裝一微型齒輪傳動(dòng)電機(jī)，并有進(jìn)給絲杠、螺桿、彈簧等裝置，通過(guò)改變彈簧力作用方向調(diào)節(jié)刮水器臂壓，即在車(chē)速高時(shí)，適當(dāng)加臂壓；車(chē)速低時(shí)，降低臂壓。
●起動(dòng)電動(dòng)機(jī)
起動(dòng)電動(dòng)機(jī)也在向小型化、輕量化方向發(fā)展，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)與各種控制回路組成的系統(tǒng)日益增多，要求電動(dòng)機(jī)控制電路進(jìn)一步簡(jiǎn)化、改進(jìn)。例如可把電路安裝在電動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)，以便減少干擾產(chǎn)生的噪聲。為防止汽車(chē)的電器配線(xiàn)龐大、復(fù)雜，采用多重通信方式，使結(jié)構(gòu)進(jìn)一步緊湊、小型化。為了提高起動(dòng)電動(dòng)機(jī)性能，改進(jìn)了行星齒輪機(jī)構(gòu)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電磁回路。例如使電樞雙繞組化；電樞半封閉化及采用永久磁鐵等。
●電動(dòng)速度表用電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)速度表可以減少駕駛室內(nèi)的噪聲。電動(dòng)速度表采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由變速器輸出與車(chē)速成正比的脈沖，根據(jù)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)累計(jì)計(jì)數(shù)器，從而顯示出車(chē)速。
●座椅自動(dòng)調(diào)節(jié)用電動(dòng)機(jī)
為了將駕駛員的操作姿勢(shì)調(diào)整到最佳位置和狀態(tài)，可用電動(dòng)機(jī)前后、左右、上下方向調(diào)整駕駛員座位。而電動(dòng)座椅靠背的后仰，頂部托架的調(diào)節(jié)也需要采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并由微處理器按指令進(jìn)行控制。
為在座椅與地板之間安裝電動(dòng)機(jī)，可采用輕薄、短小的 Dc 電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)具有低速、高轉(zhuǎn)矩和低噪聲的特點(diǎn)。為使電動(dòng)機(jī)免被燒損，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)設(shè)置電流斷路器；在輸出軸采用電纜接頭形式，以便與減速系統(tǒng)連接。
●前照燈矯正裝置用電動(dòng)機(jī)
在夜間行車(chē)時(shí)，由于行駛中的車(chē)輛姿態(tài)隨路面而不斷變化，前照燈發(fā)出的強(qiáng)光影響對(duì)方車(chē)輛駕駛?cè)藛T的視野。因此，在前照燈上設(shè)置上下光軸調(diào)整部件，用小型磁鐵電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，使駕駛員視線(xiàn)更好，確保夜間安全行車(chē)。
●轉(zhuǎn)向聯(lián)動(dòng)霧燈用電動(dòng)機(jī)
轉(zhuǎn)向聯(lián)動(dòng)霧燈是一種可連續(xù)地改變霧燈照射角的裝置。該裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)轉(zhuǎn)向傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)，利用調(diào)節(jié)器將電信號(hào)變換為脈沖信號(hào)，再通過(guò)齒輪連桿裝置轉(zhuǎn)動(dòng)燈的副反射鏡來(lái)控制副光軸。
●怠速控制用步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)與怠速控制閥制成一體，裝進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管內(nèi)，電機(jī)可順轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使閥芯作軸向移動(dòng)，改變閥芯與閥座之間的間隙，可調(diào)節(jié)氣門(mén)旁通空氣道的空氣量。
●空氣懸架系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī)
在主動(dòng)式空氣懸架系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)裝在各個(gè)空氣懸架氣動(dòng)缸的上部。通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)減振器回轉(zhuǎn)閥控制桿和空氣閥控制桿，改變阻尼孔開(kāi)閉的數(shù)量和空氣閥芯的角度，從而調(diào)節(jié)減振器阻尼和懸架的剛度。
●巡航控制系統(tǒng)用電機(jī)
電機(jī)式的巡航控制執(zhí)行器中一般使用永磁可逆式伺服電動(dòng)機(jī)，在巡航控制 ECU 的指令下，隨時(shí)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)，達(dá)到車(chē)輛動(dòng)態(tài)恒速的目的，調(diào)速伺服電機(jī)還用于加速和減速的調(diào)整。
●油泵用電機(jī)
電控發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵、ABS 用油泵、驅(qū)動(dòng)防滑（ASR）系統(tǒng)油泵、電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵等都要用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
●空調(diào)控制
空調(diào)的散熱風(fēng)扇電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和各風(fēng)門(mén)控制等都需要多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
汽車(chē)用小型電動(dòng)機(jī)的發(fā)展動(dòng)向
汽車(chē)用小型電動(dòng)機(jī)研究的主要技術(shù)問(wèn)題是降低成本、節(jié)省電力、提高性能；進(jìn)一步降低噪聲等級(jí)，尤其要減少電磁噪聲；電動(dòng)機(jī)小型化、無(wú)刷化；開(kāi)發(fā)輕薄短小的精密電機(jī)；采用微機(jī)控制等。
國(guó)內(nèi)外廠家通過(guò)采用新的設(shè)計(jì)技術(shù)、精密加工技術(shù)、電子技術(shù)、引進(jìn)新材料和新工藝，相繼開(kāi)發(fā)汽車(chē)用小型、精密電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)新動(dòng)向主要有以下幾方面：
●采用優(yōu)化設(shè)計(jì)
為加快小型電動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代，縮短小型電動(dòng)機(jī)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的時(shí)間，使試制和實(shí)驗(yàn)合理化，國(guó)內(nèi)外積極采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使電動(dòng)機(jī)取得了節(jié)電效果。美國(guó)布萊克-德克爾公司推出的 M-73 電動(dòng)機(jī)，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)激磁繞組的鐵芯疊片與通風(fēng)系統(tǒng)，使電動(dòng)機(jī)功率提高 35％ ；通過(guò)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)磁路和鐵芯沖片，使電動(dòng)機(jī)外徑尺寸減小 23％，節(jié)電 20％，比利時(shí)一廠家利用有限元法，并通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部冷卻得到優(yōu)化，降低了轉(zhuǎn)子溫升，并使其繞組得到好的絕緣和浸漬，從而使電動(dòng)機(jī)噪聲降低8 dB，效率達(dá)到 97.7％。
●開(kāi)發(fā)高性能磁鋼
大力開(kāi)發(fā)高性能稀土類(lèi)磁鋼，是進(jìn)一步提高汽車(chē)用小型電動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的重要途徑。一些物美價(jià)廉的鐵氧體磁鋼也為小型電動(dòng)機(jī)提供了良好的永磁材料。
目前用釹鐵硼起動(dòng)機(jī)、釹鐵硼磁鋼的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可使其同步轉(zhuǎn)矩提高 30％~40％，轉(zhuǎn)矩 /慣性之比提高 30％~35％。
●改進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)
改進(jìn)小型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，謀求減少零部件的數(shù)量及電動(dòng)機(jī)外形尺寸，也是各廠家深入探索的課題。如日本東芝公司就曾率先將逆變器與電動(dòng)機(jī)合為一體，其措施如下：減少控制回路的元件使之高度集成化；采用冷卻風(fēng)扇縮小散熱片等。從而，使逆變器體積縮小 50％，變得更緊湊；由于逆變器與電動(dòng)機(jī)整體化，安裝方便，且噪聲低。
國(guó)外開(kāi)發(fā)的一種電動(dòng)機(jī)采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，將定子裝配在空心的外轉(zhuǎn)子內(nèi)，日本神鋼電機(jī)公司將離合器、制動(dòng)器以及減速器與電動(dòng)機(jī)組合成一體。該電機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，具有復(fù)合功能，適用于用作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子控置裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
