論電機在汽車中的應用

張藝越

摘 要：電機是指通過電磁感應將電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的一種裝置。電機的發(fā)明不僅僅實現(xiàn)了簡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?，F(xiàn)如今，電機的應用已經(jīng)普及，電機分為直流電機，電磁電機以及永磁式電機。本文中闡述一下永磁無刷直流電機在汽車中的應用與選擇。

關(guān)鍵詞：永磁無刷直流電機;汽車;系統(tǒng)應用

1 永磁無刷直流電機簡述

1.1 永磁無刷直流電機

永磁無刷直流電機是由一塊或多塊永磁體建立磁場的直流電動機，其性能與恒定勵磁電流的他勵直流電動機相似，可以由改變電樞電壓來方便地調(diào)速。與他勵式直流電動機相比，具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、用銅量少等優(yōu)點，是小功率直流電動機的主要類型電流的他勵直流電動機相似，可以由改變電樞電壓來方便地調(diào)速。與他勵式直流電動機相比，具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、用銅量少等優(yōu)點，是小功率直流電動機的主要類型。

1.2 選用永磁無刷直流電機的原因

無刷直流電機（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，具有大轉(zhuǎn)矩、高效率、控制簡單、易維護等優(yōu)點。隨著電力電子技術(shù)、永磁材料及新型控制理論的發(fā)展，永磁無刷直流電機在高性能的伺服驅(qū)動領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。與復雜的直流電機相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、效率高等優(yōu)點。與異步電動機相比，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;但它與異步電機相比，也有成本高、起動困難等缺點。和普通同步電動機相比，它省去了勵磁裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了效率。永磁同步電機還可以實現(xiàn)定位控制，所以現(xiàn)在永磁式無刷電機可以很可靠的應用，所以在零件復雜的汽車中，能夠可靠運行的電機顯得尤其重要，綜合永磁電機以及無刷直流電機的優(yōu)點來考慮，自然要選擇永磁無刷直流電機。

2 電機在汽車中的應用

2.1 電機在汽車控制系統(tǒng)的應用

2.1.1 電機在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應用

汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個依靠輔助力矩的動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，而不是直接控制汽車的轉(zhuǎn)向。它通過電動機獲取所需的轉(zhuǎn)向助力，助力大小由電控單元（ECU）控制。該系統(tǒng)無需通過曲軸獲取發(fā)動機提供的動力，僅僅依靠汽車蓄電池的電能作為它的動力來源。同時，由于結(jié)構(gòu)相對簡單，它也不需要復雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)，只需要控制電動機輸出轉(zhuǎn)矩的大小和方向，就能對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)加以控制和調(diào)整。

原始的發(fā)動機采用化油器和分電器的形式，有污染嚴重和燃油經(jīng)濟性差的缺點?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機電子控制燃油噴射系統(tǒng)EFI （Electronic Fuel Injection）簡稱電控燃油噴射系統(tǒng)，它的主要功能是控制汽油噴射、電子點火、怠速、排放、進氣增壓、發(fā)動機負荷、巡航、警告指示、自我診斷與報警、安全保險、備用功能。供油系統(tǒng)中，電機與泵可以設(shè)計成為一體，也就是說燃油泵為供油系統(tǒng)提供動力。

2.2 電機在汽車零部件的應用

2.2.1 電機在汽車中央閉鎖的應用

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

永磁式直流電動機扮演執(zhí)行器的角色。在它接收到控制器的開閉信號后電機轉(zhuǎn)動，從而帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪與驅(qū)動桿上齒條齒合運動，驅(qū)動驅(qū)動桿做直線運動，閉鎖器完成一次工作，驅(qū)動桿實現(xiàn)雙向運動。原理結(jié)構(gòu)如圖所示：

2.2.2 電機在汽車車窗的應用

汽車車窗通過電機實現(xiàn)開關(guān)，當我們按下汽車車窗開關(guān)時，假設(shè)我們按下的ON按鈕，則通過傳感器，電機會帶動車窗底部進行一個正方向的運轉(zhuǎn)，則車窗會向下運動，反之按下OFF則會有一個逆向的運轉(zhuǎn)，則車窗會向上移動，通過這種方式，可以實現(xiàn)車窗的開合。車窗開合相對頻繁，所以控制車窗的電機應該選用壽命長，故障率低的維護方便的永磁式無刷電機，以保證汽車車窗的穩(wěn)定運行以及使用壽命。

2.2.3 永磁電機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，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，當前速度等等的信號，計算出相應的阻尼值，給出控制信號，然后通過電動機來帶動驅(qū)動桿旋轉(zhuǎn)，調(diào)整控制閥節(jié)流口的大小來達到控制阻尼系數(shù)來減小震動。

3 結(jié)論

現(xiàn)代汽車（特別是新能源汽車）使用的電機種類之全，數(shù)量之大遠超我們的想象，隨著相關(guān)政策的支持、電動汽車電機可靠、壽命長、振動與噪音低、維護周期短等優(yōu)點，電機的研究是十分有前景的，也是十分有市場的。所以開發(fā)電機新技術(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，在眾多新能源中，電動汽車已經(jīng)悄然興起成為了一大主力，對于電機研究來說，這不僅僅是一個挑戰(zhàn)，更是一個機遇。在汽車發(fā)展長河中，電機控制，電機應用，從無到有，從少到多，從輔助控制到核心控制，是汽車行業(yè)的進步，電機在新能源汽車的發(fā)展上能走的更遠。

參考文獻：

[1]莊凱.永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].重慶大學學報，2006.

[2]周勇.電機應用[J].微電機，2002.