论电机在汽车中的应用

张艺越

摘 要：电机是指通过电磁感应将电能转化成其他形式能量的一种装置。电机的发明不仅仅实现了简单的代替人力的作用，更是使人类的生产方式以及生产效率有了质的飞跃。现如今，电机的应用已经普及，电机分为直流电机，电磁电机以及永磁式电机。本文中阐述一下永磁无刷直流电机在汽车中的应用与选择。

关键词：永磁无刷直流电机;汽车;系统应用

1 永磁无刷直流电机简述

1.1 永磁无刷直流电机

永磁无刷直流电机是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电动机，其性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似，可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电动机相比，具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点，是小功率直流电动机的主要类型电流的他励直流电动机相似，可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电动机相比，具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点，是小功率直流电动机的主要类型。

1.2 选用永磁无刷直流电机的原因

无刷直流电机（BLDCM）是具有定子（电枢）绕组和永磁（PM）或凸极软铁转子结构的新型电机，具有大转矩、高效率、控制简单、易维护等优点。随着电力电子技术、永磁材料及新型控制理论的发展，永磁无刷直流电机在高性能的伺服驱动领域具有广阔的应用前景。与复杂的直流电机相比，它具有结构简单、损耗小、效率高等优点。与异步电动机相比，它具有效率高，输出功率高，力矩惯量比大，定子电流消耗低、定子电阻损耗小，且控制性能好等优点;但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机还可以实现定位控制，所以现在永磁式无刷电机可以很可靠的應用，所以在零件复杂的汽车中，能够可靠运行的电机显得尤其重要，综合永磁电机以及无刷直流电机的优点来考虑，自然要选择永磁无刷直流电机。

2 电机在汽车中的应用

2.1 电机在汽车控制系统的应用

2.1.1 电机在助力转向系统中的应用

汽车电动助力转向系统是一个依靠辅助力矩的动力转向辅助系统，而不是直接控制汽车的转向。它通过电动机获取所需的转向助力，助力大小由电控单元（ECU）控制。该系统无需通过曲轴获取发动机提供的动力，仅仅依靠汽车蓄电池的电能作为它的动力来源。同时，由于结构相对简单，它也不需要复杂的闭环控制系统，只需要控制电动机输出转矩的大小和方向，就能对转向系统加以控制和调整。

原始的发动机采用化油器和分电器的形式，有污染严重和燃油经济性差的缺点。现代汽车发动机电子控制燃油喷射系统EFI （Electronic Fuel Injection）简称电控燃油喷射系统，它的主要功能是控制汽油喷射、电子点火、怠速、排放、进气增压、发动机负荷、巡航、警告指示、自我诊断与报警、安全保险、备用功能。供油系统中，电机与泵可以设计成为一体，也就是说燃油泵为供油系统提供动力。

2.2 电机在汽车零部件的应用

2.2.1 电机在汽车中央闭锁的应用

中央闭锁装置是实现一键控制多个车锁开启或闭合，无需在相关车锁附近操纵的智能控制装置。电动闭锁器的工作原理如下文所示：

永磁式直流电动机扮演执行器的角色。在它接收到控制器的开闭信号后电机转动，从而带动齿轮转动，通过齿轮与驱动杆上齿条齿合运动，驱动驱动杆做直线运动，闭锁器完成一次工作，驱动杆实现双向运动。原理结构如图所示：

2.2.2 电机在汽车车窗的应用

汽车车窗通过电机实现开关，当我们按下汽车车窗开关时，假设我们按下的ON按钮，则通过传感器，电机会带动车窗底部进行一个正方向的运转，则车窗会向下运动，反之按下OFF则会有一个逆向的运转，则车窗会向上移动，通过这种方式，可以实现车窗的开合。车窗开合相对频繁，所以控制车窗的电机应该选用寿命长，故障率低的维护方便的永磁式无刷电机，以保证汽车车窗的稳定运行以及使用寿命。

2.2.3 永磁电机在汽车悬架减震控制系统上的使用

汽车悬架减震控制系统主要由减震器以及控制器组成，控制器组要由永磁式直流电机，减震齿轮，减速齿轮旋转的挡块的电磁铁等组成。由电脑控制器接收传感器提供的汽车位移，加速度，当前速度等等的信号，计算出相应的阻尼值，给出控制信号，然后通过电动机来带动驱动杆旋转，调整控制阀节流口的大小来达到控制阻尼系数来减小震动。

3 结论

现代汽车（特别是新能源汽车）使用的电机种类之全，数量之大远超我们的想象，随着相关政策的支持、电动汽车电机可靠、寿命长、振动与噪音低、维护周期短等优点，电机的研究是十分有前景的，也是十分有市场的。所以开发电机新技术是很有必要的。在汽车的底盘悬架减震，车窗控制，助力转向等系统中，电机是十分重要的设备;在石油资源日益枯竭的今天，发展新能源汽车已经成了主流趋势，在众多新能源中，电动汽车已经悄然兴起成为了一大主力，对于电机研究来说，这不仅仅是一个挑战，更是一个机遇。在汽车发展长河中，电机控制，电机应用，从无到有，从少到多，从辅助控制到核心控制，是汽车行业的进步，电机在新能源汽车的发展上能走的更远。

参考文献：

[1]庄凯.永磁无刷直流电机控制系统设计[J].重庆大学学报，2006.

[2]周勇.电机应用[J].微电机，2002.