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1、书目：书目：书目：书目：3.1 3.1 3.1 3.1 磁路的基本物理量磁路的基本物理量磁路的基本物理量磁路的基本物理量 3.2 3.2 3.2 3.2 磁性材料的磁性质磁性材料的磁性质磁性材料的磁性质磁性材料的磁性质 3.3 3.3 3.3 3.3 磁路基本定律磁路基本定律磁路基本定律磁路基本定律 3.4 3.4 3.4 3.4 铁心线圈电路铁心线圈电路铁心线圈电路铁心线圈电路 3.5 3.5 3.5 3.5 变压器变压器变压器变压器 3.6 3.6 3.6 3.6 电磁铁与继电器电磁铁与继电器电磁铁与继电器电磁铁与继电器 3.7 3.7 3.7 3.7 汽车沟通发电机汽车沟通发电机汽车沟通
2、发电机汽车沟通发电机 3.8 3.8 3.8 3.8 汽车用直流电动机汽车用直流电动机汽车用直流电动机汽车用直流电动机第第3 3章章 磁路与电机磁路与电机应知：应知：应知：应知：磁路、磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度磁路、磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度磁路、磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度磁路、磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度概念。概念。概念。概念。铁磁性材料的性质。铁磁性材料的性质。铁磁性材料的性质。铁磁性材料的性质。铁心线圈电路的分析方法及其规律，铁心线圈铁心线圈电路的分析方法及其规律，铁心线圈铁心线圈电路的分析方法及其规律，铁心线圈铁心线圈电路的分析方法及其规律，铁心线圈的结构
3、的结构的结构的结构 和物理意义，沟通沟通铁心线圈的功率和物理意义，沟通沟通铁心线圈的功率和物理意义，沟通沟通铁心线圈的功率和物理意义，沟通沟通铁心线圈的功率损耗问题。损耗问题。损耗问题。损耗问题。变压器的结构和工作原理。变压器的结构和工作原理。变压器的结构和工作原理。变压器的结构和工作原理。电磁铁和继电器的结构、工作原理。电磁铁和继电器的结构、工作原理。电磁铁和继电器的结构、工作原理。电磁铁和继电器的结构、工作原理。沟通发电机的结构、工作原理及工作特性。沟通发电机的结构、工作原理及工作特性。沟通发电机的结构、工作原理及工作特性。沟通发电机的结构、工作原理及工作特性。串励式直流电动机的结构、工作
4、原理、机械特串励式直流电动机的结构、工作原理、机械特串励式直流电动机的结构、工作原理、机械特串励式直流电动机的结构、工作原理、机械特性，直流电机的起动、调速、反转的原理，步进性，直流电机的起动、调速、反转的原理，步进性，直流电机的起动、调速、反转的原理，步进性，直流电机的起动、调速、反转的原理，步进电动机的工作原理。电动机的工作原理。电动机的工作原理。电动机的工作原理。第第3 3章章 磁路与电机磁路与电机应会：应会：应会：应会：安培环路定律、磁路欧姆定律，电磁感应定安培环路定律、磁路欧姆定律，电磁感应定律及其应用，霍尔元件的应用。律及其应用，霍尔元件的应用。电压变换、电流变换和阻抗变换的计算，
5、电压变换、电流变换和阻抗变换的计算，变压器在汽车电路中的应用。变压器在汽车电路中的应用。电磁铁和继电器在汽车电路中的应用。电磁铁和继电器在汽车电路中的应用。第第3 3章章 磁路与电机磁路与电机汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.1.1 3.1.1 磁感应强度磁感应强度3.1 磁路的基本物理量 汽车上有变压器、沟通发电机、直流电动机、电磁铁、继电器等含有感性元件的电器设备。这些设备中存在电感线圈，当电感线圈通电后在电路中就产生了磁场，磁场的磁感线在铁心的限定范围内形成了闭合的路径，即形成了磁路。(a)变压器磁路 (b)直流电动机磁路 (c)磁电式仪表磁路(d)继
6、电器磁路汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.1 3.7.1 汽车沟通发电机结构汽车沟通发电机结构3.7 汽车沟通发电机 汽车用电均为直流电，当汽车电源系统的沟通发电机工作时，发电机所产生的是正弦沟通电，经过整流装置、电压调整器等设备或器件将正弦沟通电转变成直流电。三相同步沟通发电机由风扇、V形带轮、转子总成、定子总成、端盖、电刷与刷架等部件组成。1-端盖 2-电刷架 3-电刷 4-元件板 5-定子总成 6-转子总成 7-前端盖 8-风扇 9-皮带轮汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.1 3.7.1 汽车沟通发电机结构汽
7、车沟通发电机结构3.7 汽车沟通发电机1.风扇与风扇与V形带轮形带轮 常见的风扇一般由钢板冲制卷角而成，用半圆键安装在前端盖外侧的转轴上。它将机内的空气通过前端盖上的通风孔吸出来，使空气高速流经发电机内部对发电机制转子线圈和定子线圈进行强制冷却。V形带轮通过V形带将发动机的转矩传给转子。带轮通常用铸铁铸造，有单槽和双槽两种，用半圆键装在转子轴上，再用弹簧垫圈和螺母紧固。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.1 3.7.1 汽车沟通发电机结构汽车沟通发电机结构3.7 汽车沟通发电机2.转子总成转子总成 转子总成是沟通发电机的磁极部分，用来产生磁场。转子总成是沟
8、通发电机的磁极部分，用来产生磁场。它由转子轴、两块爪形磁极、励磁绕组、集电环等组成。它由转子轴、两块爪形磁极、励磁绕组、集电环等组成。1-集电环 2-引线 3-爪形磁极 4-励磁绕组 5-磁轴 6-定位圈 7-转子轴汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7 汽车沟通发电机3.定子总成定子总成 是三相沟通发电机的电枢，用来产生三相沟通电。是三相沟通发电机的电枢，用来产生三相沟通电。它由定子铁心和三相绕组组成。定子铁心用硅钢片冲制它由定子铁心和三相绕组组成。定子铁心用硅钢片冲制叠压而成。铁心内圆冲有线槽，以便安放三相绕组。三叠压而成。铁心内圆冲有线槽，以便安放三相绕
9、组。三相绕组对称嵌相绕组对称嵌在定子铁心槽在定子铁心槽内，三相绕组内，三相绕组多为星型联结，多为星型联结，一般留有中性一般留有中性线。每个绕组线。每个绕组的线圈个数、每个线圈的节距和匝数都完全相等。绕组的线圈个数、每个线圈的节距和匝数都完全相等。绕组起端在定子槽内的排列相隔。起端在定子槽内的排列相隔。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7 汽车沟通发电机4.端盖端盖 端盖分前端盖和后端盖，用铝合金或翻砂铸成，用于支承转子，封闭内部结构。前端盖铸有安装臂，用于安装与调整V形带松紧度。后端盖内装有电刷和刷架。5.电刷与刷架电刷与刷架 两只电刷装在刷架的孔内，借弹簧
10、的压力与滑环保持接触，将直流电引入励磁绕组。一个电刷的引线接到发电机后端盖外部的接线柱上，成为发电机的磁场(F)接线柱，另一个电刷接到搭铁位置(分内搭铁和外搭铁)。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.2 3.7.2 汽车沟通发电机工作原理汽车沟通发电机工作原理3.7 汽车沟通发电机 汽车沟通发电机是利用电磁感应的原理进行工作的。汽车沟通发电机是利用电磁感应的原理进行工作的。当励磁线圈通以直流电时，磁极被磁化产生磁场。磁感当励磁线圈通以直流电时，磁极被磁化产生磁场。磁感线在转子的线在转子的N极、转子与定子间的气隙、定子铁心和极、转子与定子间的气隙、定子铁心和
11、S极极之间构成闭合磁路。之间构成闭合磁路。沟通发电机发电时，由蓄电池给励磁绕组供应直流沟通发电机发电时，由蓄电池给励磁绕组供应直流电流，即他励；当发电机达到蓄电池电压时，就由发电电流，即他励；当发电机达到蓄电池电压时，就由发电机供应励磁电流，即自励。机供应励磁电流，即自励。当转子旋转时，励磁线圈所产生的磁场也随之转动，当转子旋转时，励磁线圈所产生的磁场也随之转动，形成旋转磁场。固定不动的三相定子绕组在旋转磁场作形成旋转磁场。固定不动的三相定子绕组在旋转磁场作用下，产生了沟通电动势如图所示。用下，产生了沟通电动势如图所示。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.
12、2 3.7.2 汽车沟通发电机工作原理汽车沟通发电机工作原理3.7 汽车沟通发电机 三相绕组的结构可以产生三个频率相同、幅值相等、三相绕组的结构可以产生三个频率相同、幅值相等、相位相差的正弦电动势，其瞬时值可以表示为相位相差的正弦电动势，其瞬时值可以表示为 对于定型的三相同步沟通发电机来说，在略去发电机内部压降的状况下，每相绕组相电压为 Up为每相绕组的相电压、C为电机常数、n为转子的转速、为每极的磁通。在结构常数确定的状况下，发电机电压的大小与转速和磁通成正比。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.3 3.7.3 汽车沟通发电机工作特性汽车沟通发电机工作特
13、性3.7 汽车沟通发电机 是指发电机输出电压经整流后的直流输出电压与电流、转速之间的关系。它包括输出特性、空载特性和外特性。其中输出特性尤为重要。因此，发动机工作特性的探讨必需基于发动机的转速来进行。1.输出特性输出特性 输出特性也叫负载输出特性也叫负载特性，是指发电机输出特性，是指发电机输出电压电压U确定时确定时(对对12V发发电机规定为电机规定为14V，对，对24V发电机规定为发电机规定为28V)发发电机的输出电流电机的输出电流I与转速与转速n的关系，即的关系，即I=f(n)曲线。曲线。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.3 3.7.3 汽车沟通发电机
14、工作特性汽车沟通发电机工作特性3.7 汽车沟通发电机1.输出特性输出特性 (1)当发电机的转速很低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电；当发动机转速达到空载转速n1时，电压达到额定值；当转速高于空载转速n1时，发电机向外供电。空载转速n1为选择发电机与发动机转速比的主要依据。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.3 3.7.3 汽车沟通发电机工作特性汽车沟通发电机工作特性3.7 汽车沟通发电机1.输出特性输出特性 (2)当发电机的转速超过n1时，发电机输出电流I随着转速n的上升及负载电阻R的减小而增大；当转速等于n2时，发电机输出额定功率，因此将
15、n2称为满载转速。空载转速和满载转速是发电机的主要性能指标，运用时要常常查看其是否符合规定值，即发电机是否处于良好的工作状态。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.3 3.7.3 汽车沟通发电机工作特性汽车沟通发电机工作特性3.7 汽车沟通发电机1.输出特性输出特性 (3)当发电机转速达到确定值时，输出电流不再随转速的上升和负载电阻的减小而增大。此时的电流为发电机的最大输出电流，该性能表明发电机具有自动限制电流的自我爱护实力。沟通发电机的最大输出电流约为额定电流的1.5倍。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.3 3.7.
16、3 汽车沟通发电机工作特性汽车沟通发电机工作特性3.7 汽车沟通发电机2.空载特性空载特性 是指发电机空载时端电压U与转速之间n的关系，即U=f(n)曲线。随着转速的上升，端电压上升较快，由他励变为自励时，除供应用电设备电能外，向蓄电池充电。空载特性反映了沟通发电机性能的好坏。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.7.3 3.7.3 汽车沟通发电机工作特性汽车沟通发电机工作特性3.7 汽车沟通发电机3.外特性外特性 是指发电机转速确定时，发电机端电压与输出电流之间的关系，即U=f(I)曲线，如图为一组不同转速n时的外特性曲线。发电机转速越高，端电压越高，输出电流
17、越大。当保持确定转速时，端电压随输出电流的增大而下降。由于端电压受转速和负载变更的影响，沟通发电机必需配用电压调整器才能保持电压的恒定。否则，当发电机高速运转时，若突然失去负载，其电压会突然上升，可能击穿电子元件和烧毁用电设备。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.1 3.8.1 串励式直流电动机的结构串励式直流电动机的结构3.8 汽车用直流电动机 直流电动机是将直流电能转换为机械能的装置。直流电动机跟沟通电动机相比具有较好的调速和起动性能，这对汽车电器设备的工作是重要的。串励式直流电动机起动转矩和过载实力较大，同时转速随负载变更明显，且输出功率变更不大。基
18、于这些优点，串励式直流电动机在汽车上得到广泛应用。主要由磁极、电枢、机壳、端盖、电刷与刷架等组成，如图所示。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.1 3.8.1 串励式直流电动机的结构串励式直流电动机的结构3.8 汽车用直流电动机1.磁极磁极(定子定子)电枢由主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等组成。主磁极由铁心和励磁绕组组成，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。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.1 3.8.1 串励式直流电动机的结构串励式直流电动机的结构3.8 汽车用直流电动
19、机 换向磁极由换向磁极铁心和绕组组成，位于两主磁极之间，并与电枢串联，通以电枢电流，产生附加磁场，以改善电动机的换向条件。减小换向器上的火花，在小功率直流电动机中不装换向磁极。机座由铸钢或原钢板制成，用以安装主磁极和换向器等部件，并爱护电机，它既是电动机的外壳又是电动机磁路的一部分。在机座两端各有一个端盖，端盖以中心处装有轴承，用来支持转子和转轴，端盖上还固定有电刷架，用以安装电刷。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.1 3.8.1 串励式直流电动机的结构串励式直流电动机的结构3.8 汽车用直流电动机2.电枢电枢(转子转子)主要由电枢铁心、电枢绕组、换向器
20、和电枢轴等组成。电枢铁心由硅钢片叠压而成，其表面有很多匀整分布的槽，用来嵌入电枢绕组，电枢绕组由很多相同的线圈组成，按确定规律嵌入电枢铁心的槽内并与换向器的两片相连。通以电流时在主磁场的作用下产生电磁转矩。换向器是直流电动机的特有装置，它由很多楔形铜片组成，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始终相通，以引入直流电。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.1 3.8.1 串励式直流电动机的结构串励式直流电动机的结构3.8 汽车用直流电动机3.机壳 机壳构成直流电动机的导磁回路。在机壳的一端留
21、有检视孔，以便对电刷和换向器进行检修。4.端盖端盖 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。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.1 3.8.1 串励式直流电动机的结构串励式直流电动机的结构3.8 汽车用直流电动机5电刷与刷架电刷与刷架 电刷与换向器协作，将电流引入电动机的励磁绕组电刷与换向器协作，将电流引入电动机的励磁绕组及电枢绕组。电刷由铜粉与石墨粉压制而成，以削减电及电枢绕组。电刷由铜粉与石墨粉压制而成，以削减电阻，并增加耐磨性。刷架一般都制成框式，固定在后端阻，并增加耐磨性。刷
22、架一般都制成框式，固定在后端盖内，正极刷架与端盖绝缘，负极刷架本身搭铁。刷架盖内，正极刷架与端盖绝缘，负极刷架本身搭铁。刷架上装在弹力较强的盘形弹簧，工作中压在电刷后部，以上装在弹力较强的盘形弹簧，工作中压在电刷后部，以保证电刷与换向保证电刷与换向器接触良好。器接触良好。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.2 3.8.2 串励式直流电动机的工作原理串励式直流电动机的工作原理3.8 汽车用直流电动机 当直流电压加在电刷两侧时，直流电流经过电刷当直流电压加在电刷两侧时，直流电流经过电刷A换向片换向片1，线圈，线圈abcd换向片换向片2和电和电刷刷B形成回路，线
23、圈形成回路，线圈ab边和边和cd边边在磁场中受到电磁力的作用，受在磁场中受到电磁力的作用，受力方向可由左手定则确定。电磁力方向可由左手定则确定。电磁力将使线圈电枢按逆时针方向旋力将使线圈电枢按逆时针方向旋转。随着电枢的旋转，线圈的转。随着电枢的旋转，线圈的ab边从边从N极处转到极处转到S极处，换向片极处，换向片2脱离电刷脱离电刷B而与电刷接触，这时而与电刷接触，这时流经线圈的电流方向相反，但流经线圈的电流方向相反，但N极下导体中电流方向始终不变，极下导体中电流方向始终不变，因此电磁转矩的大小和方向保持因此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确定方向连续旋转。不变，所以，直流
24、电动机通电后能按确定方向连续旋转。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.2 3.8.2 串励式直流电动机的工作原理串励式直流电动机的工作原理3.8 汽车用直流电动机2.电磁转矩电磁转矩 电磁转矩是由电枢绕组通入直流电流后在磁场中受电磁转矩是由电枢绕组通入直流电流后在磁场中受力而形成的，依据电磁力分布，每根导体所受电磁力为力而形成的，依据电磁力分布，每根导体所受电磁力为F=BIL。对于给定的电动机，磁感应强度。对于给定的电动机，磁感应强度B与每极磁通与每极磁通成正比，导体电流成正比，导体电流I与电枢电流成正比，而导体在磁场与电枢电流成正比，而导体在磁场中的有效
25、长度中的有效长度L及转子半径等都是固定的，取决于电动及转子半径等都是固定的，取决于电动机的结构，因此直流电动机的电磁转矩机的结构，因此直流电动机的电磁转矩T的大小可表示的大小可表示为为式中，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。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8 汽车用直流电动机3.电枢反电动势和电流电枢反电动势和电流 当电枢旋转时，在导体中又要产生感应电动势，其当电枢旋转时，在导体中又要产生感应电动势，其大小为大小为 ，其方向由右手定则确定，该电动势的，其方向由右手定则确定，该电动势的方向与电枢电流的方向相反，因此称为反电动势，
26、其大方向与电枢电流的方向相反，因此称为反电动势，其大小为小为 。由此可见，直流电动机在旋转时，电枢反电动势由此可见，直流电动机在旋转时，电枢反电动势Ea的大小与每极磁通及电动机转速的大小与每极磁通及电动机转速n的积成正比，它的方的积成正比，它的方向与电枢电流方向相反，所以反电动势在电路中起限制向与电枢电流方向相反，所以反电动势在电路中起限制电流的作用。电流的作用。电枢电流Ia的大小不仅与Ua、Ra有关，而且还受到反电动势Ea的制约。当Ua和Ra确定时，Ia仅取决于Ea。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.3 3.8.3 串励式直流电动机的机械特性串励式直流
27、电动机的机械特性3.8 汽车用直流电动机 电动机拖动机械负载旋转，对于机械负载来说，最重要的是驱动它的转矩和转速，即电动机的电磁转矩T和转速n。当直流电动机外加电压U为额定值，电枢回路电阻Ra和励磁回路电阻Rf保持不变时，转速n与电磁转矩T之间的关系n=f(T)，称为电动机的机械特性。1.起动转矩大且过载实力强起动转矩大且过载实力强 电动机在恒定电压运转下，起动时电动机在恒定电压运转下，起动时n=0，Ia增大，电增大，电磁转矩也增大。当负载增加时，由于轴上的阻力矩增大磁转矩也增大。当负载增加时，由于轴上的阻力矩增大而使电枢转速下降，而使电枢转速下降，Ea也随之减小，使电枢电流也随之减小，使电枢
28、电流Ia增大，增大，所以，电磁转矩也增大，直流电动机的电磁转矩与阻力所以，电磁转矩也增大，直流电动机的电磁转矩与阻力矩相平衡时，则又在新的负载下以新的转速平稳运转。矩相平衡时，则又在新的负载下以新的转速平稳运转。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.3 3.8.3 串励式直流电动机的机械特性串励式直流电动机的机械特性3.8 汽车用直流电动机2.重载转速低，轻载转速高重载转速低，轻载转速高 对于串励式直流电动机，电枢电流与励磁电流相同。对于串励式直流电动机，电枢电流与励磁电流相同。磁通是随电枢电流而变更的。磁路未饱和时，磁通基本磁通是随电枢电流而变更的。磁路未
29、饱和时，磁通基本上与电枢电流成正比，即上与电枢电流成正比，即(为磁通常数为磁通常数)，因而，因而汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.3 3.8.3 串励式直流电动机的机械特性串励式直流电动机的机械特性3.8 汽车用直流电动机 串励式直流电动机在磁路不饱和时的机械特性曲线为双曲线，如图所示。转速随转矩的增加下降较快，是软特性。因空载转速过高，串励式直流电动机不允许空载运行，为保证这一点，它和负载不能用皮带传动，以防皮带断裂或滑脱造成“飞车”事故。当磁路饱和时，转矩增大，电枢电流Ia增大时，磁通变更不大，机械特性为直线，如图曲线后面部分。汽车汽车汽车汽车电工电
30、子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.3 3.8.3 串励式直流电动机的机械特性串励式直流电动机的机械特性3.8 汽车用直流电动机 串励式直流电动机在磁路不饱和时的机械特性曲线为双曲线，如图所示。转速随转矩的增加下降较快，是软特性。因空载转速过高，串励式直流电动机不允许空载运行，为保证这一点，它和负载不能用皮带传动，以防皮带断裂或滑脱造成“飞车”事故。当磁路饱和时，转矩增大，电枢电流Ia增大时，磁通变更不大，机械特性为直线，如图曲线后面部分。1-自然特性曲线 2，3，4-人工机械特性曲线汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.4 3.8.4 直流
31、电动机的分类直流电动机的分类3.8 汽车用直流电动机 直流电动机的主磁场由励磁绕组中的励磁电流产生，依据不同的励磁方式，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。此外在小型直流电动机中，也有用永久磁铁作为主磁极的，称为永磁电动机，永磁电动机可视为他励电动机的一种。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.4 3.8.4 直流电动机的分类直流电动机的分类3.8 汽车用直流电动机1.他励直流电动机他励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组由单独电源供电，其特点是电枢总电流I等于负载电流Ia。如图所示。2.并励直流电动机并励直流电动机 励磁绕组与电枢绕
32、组并联，其特点是I=Ia+If。如图所示。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.4 3.8.4 直流电动机的分类直流电动机的分类3.8 汽车用直流电动机3.串励直流电动机串励直流电动机 励磁绕组与电枢绕组串联，其特点是I=Ia=If。如图。4.复励直流电动机复励直流电动机 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。如图所示。不同励磁方式的直流电动机，机械特性差别很大，适用于不同的场合，汽车用起动电动机，要求起动转矩大，因而接受串励式直流电动机。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.5 3.8.5 直
33、流电动机的起动、调速与反转直流电动机的起动、调速与反转3.8 汽车用直流电动机1.直流电动机的起动直流电动机的起动从接通电源起先，转子由静止到稳定运行的过程。从接通电源起先，转子由静止到稳定运行的过程。机械负载对直流电动机起动的基本要求是：起动转机械负载对直流电动机起动的基本要求是：起动转矩够用但不要过大，起动电流要小，起动时间要短，起矩够用但不要过大，起动电流要小，起动时间要短，起动设备要简洁、经济、牢靠。动设备要简洁、经济、牢靠。起动电流和起动转矩为起动电流和起动转矩为 在额定电压下起动，由于Ra很小，故Ist特别大，一般可达额定电流的1020倍，起动转矩也很大。这样大的起动电流在电刷与换
34、向器接触处会产生猛烈的火花，易导致换向器损坏。同时过大的起动转矩将使直流电动机及其负载遭遇突然的巨大冲击，也会损坏传动机构和负载。因此除容量很小的直流电动机外，必需设法减小直到电流。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.5 3.8.5 直流电动机的起动、调速与反转直流电动机的起动、调速与反转3.8 汽车用直流电动机1.直流电动机的起动直流电动机的起动减小起动电流的方法有两种：减小起动电流的方法有两种：(1)降低电枢电压起动降低电枢电压起动降低电枢电压起动时，须要有一个可调压的直流电降低电枢电压起动时，须要有一个可调压的直流电源专供电枢电路用。随转速的上升该电
35、源使电源电压渐源专供电枢电路用。随转速的上升该电源使电源电压渐渐上升到额定值。该方法适用于他励直流电动机。渐上升到额定值。该方法适用于他励直流电动机。(2)在电枢电路中串联电阻起动在电枢电路中串联电阻起动对于并励、串励和复励电动机，一般都接受在电枢对于并励、串励和复励电动机，一般都接受在电枢电路内串联起动电阻电路内串联起动电阻Rst的方法进行起动。这时的电流的方法进行起动。这时的电流为为起动起先瞬间，将起动电阻调在最大，随着电动机转速的上升，逐段将起动电阻切除，当Rst=0起动过程结束。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.5 3.8.5 直流电动机的起动、
36、调速与反转直流电动机的起动、调速与反转3.8 汽车用直流电动机2.直流电动机的调速直流电动机的调速用人为的方法使直流电动机在同样的负载下得到不同的转速，叫做调速。直流电动机之所以得到广泛应用，其重要缘由是其具有极其珍贵的调速性能，可以在宽广的范围内进行平滑而经济地调速。当负载不变时，直流电动机有三种调速方法：(1)电枢回路串联电阻调速当负载确定时，在电枢回路串联电阻能使转速下降。这种调速方法增加了串联电阻上的损耗，使电动机效率降低，所以调速范围较窄。这种方法多用于对调速性能要求不高的设备上，如起重机等。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.5 3.8.5 直
37、流电动机的起动、调速与反转直流电动机的起动、调速与反转3.8 汽车用直流电动机2.直流电动机的调速直流电动机的调速(2)变更电枢电压调速变更电枢电压调速对并励和串励直流电动机而言，变更电源电压不仅对并励和串励直流电动机而言，变更电源电压不仅影响电枢电路，也影响了励磁回路，使磁通发生变更。影响电枢电路，也影响了励磁回路，使磁通发生变更。因此变更电枢电压调速一般在他励电动机中接受。这样因此变更电枢电压调速一般在他励电动机中接受。这样可保证在磁通恒定的状况下，达到变更电枢电压的目的。可保证在磁通恒定的状况下，达到变更电枢电压的目的。变更电枢电压调速的特点是：只能是降速调速；调变更电枢电压调速的特点是
38、：只能是降速调速；调速范围宽；电能损耗小，效率高；需专用调压直流电源。速范围宽；电能损耗小，效率高；需专用调压直流电源。变更电枢电压调速多用于调速性能要求较高的设备上，如轧钢机、龙门刨床、造纸机等。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.5 3.8.5 直流电动机的起动、调速与反转直流电动机的起动、调速与反转3.8 汽车用直流电动机2.直流电动机的调速直流电动机的调速(3)变更磁通调速变更磁通调速保持电源电压和负载转矩不变，调整励磁回路的磁保持电源电压和负载转矩不变，调整励磁回路的磁场电阻场电阻Rf，通过励磁电流，通过励磁电流If的变更来变更磁通。的变更来变更
39、磁通。变磁通调速的特点是；限制便利，宜于从低速向高变磁通调速的特点是；限制便利，宜于从低速向高速方向调整；调速范围较小；调速效率高；机械特性的速方向调整；调速范围较小；调速效率高；机械特性的硬度变更不大，电动机运行平稳。硬度变更不大，电动机运行平稳。该调速方法适用于重型车床等的调速。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.5 3.8.5 直流电动机的起动、调速与反转直流电动机的起动、调速与反转3.8 汽车用直流电动机3.直流电动机的反转直流电动机的反转(1)保持电枢电压两端极性不变，把励磁绕组反接，使励磁电流方向变更；(2)保持励磁绕组电流方向不变，把电枢绕组
40、反接，使电枢电流方向变更。直流电动机的转动方向由电磁转矩方向确定。他励和并励电动机绕组匝数多、电感大，励磁电流从正向额定值变到负向额定值时间长，反向磁通建立缓慢，且在励磁绕组反接断开瞬间，绕组中产生很大的自感电动势，可能造成绝缘击穿，所以他励和并励电动机通常接受变更电枢电流的方向使其反转。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.6 3.8.6 步进电动机步进电动机3.8 汽车用直流电动机步进电动机是一种限制电机，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。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，它不受电压、负载以及环
41、境条件变更的影响，在脉冲技术和数字限制系统中应用广泛。依据转子材料分类：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。依据定子相数的不同，又分为三相、四相、五相和六相等几种。三相反应式步进电动机的基本结构和工作原理如图所示。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.6 3.8.6 步进电动机步进电动机3.8 汽车用直流电动机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。转子上匀整分布很多齿(图中只画四个)，其上无绕组。工作时，定子各相绕组轮番通电(即轮番输入脉冲电压)。从一次通电到另一
42、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。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.6 3.8.6 步进电动机步进电动机3.8 汽车用直流电动机1.m相单相单m拍拍(例如三相单三拍例如三相单三拍)将m相绕组轮流单独通电，通电m次完成一个通电循环。如三相单三拍的通电顺序为UVWU或反之。每次通电时，该相定子磁极吸引转子相应的齿，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UWVU顺序通电，则转子反向转动。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与
43、电机3.8.6 3.8.6 步进电动机步进电动机3.8 汽车用直流电动机2.m相双相双m拍拍(例如三相双三拍例如三相双三拍)每次给两相绕组通电，通电m次完成一次通电循环。例如三相双三拍的通电顺序为UVVWWUUV或反之。每次通电时的转子位置如图所示。步距角仍为。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.6 3.8.6 步进电动机步进电动机3.8 汽车用直流电动机3.m相相2m拍拍(例如三相六拍例如三相六拍)以三相六拍通电方式为例，通电顺序为U UVVVWWWUU或反之，通电六次完成一个通电循环。显然，每次通电时，转子的位置应交替如图所示，步距角为。汽车汽车汽车汽
44、车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.6 3.8.6 步进电动机步进电动机3.8 汽车用直流电动机无论接受何种通电方式，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供应的，它是步进电动机的专用电源，它可以依据指令的要求将脉冲信号按确定的依次输送给步进电动机的各相绕组，使步进电动机按确定的通电方式工作。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与
45、电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机直流电动机在汽车上的应用特别广泛，除了车辆起动、行驶及限制所必需的直流电动机之外，在汽车协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、平安与牢靠。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淌。电动车窗升降系统可以代替摇把式车窗。电动调整的后视镜，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供应乘坐的舒适性。此外在汽车门锁、
46、电动天线、水箱冷却等系统中也有应用。汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机1.车用起动机车用起动机由直流电动机、单向传动机构和操纵机构三部分组成。1-回位弹簧 2-保持线圈 3-吸引线圈 4-电磁电磁壳体 5-触点 6-接线柱 7-接触盘 8-后端盖 9-电刷弹簧 10-换向器 11-电刷 12-磁极 13-磁极铁心 14-电枢 15-磁场绕组 16-移动衬套 17-缓冲弹簧 18-单向离合器 19-电枢绕组 20-驱动齿轮 21-罩盖 22-转动盘 23-传动套筒 24
47、-拔叉汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机直流电动机是起动机核心，其作用是产生发动机起动时所需的转矩。汽车上的起动机一般接受串励式直流电动机。单向传动机构的作用是联接或切断发动机与起动机之间的转矩传递。操纵机构的作用是接通或切断起动机与蓄电池之间的主电路。1.车用起动机车用起动机汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机车用起动机的直流电动机由磁极、电
48、枢、换向器等组成。其结构如上图所示。磁场绕组的联接方式如下图所示。1.车用起动机车用起动机(a)四个绕组相互串联 (b)两个绕组串联后并联汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机(1)结构结构永磁式刮水电动机总成的结构如图所示。永磁式刮水电动机总成的结构如图所示。2.永磁式刮水电动机永磁式刮水电动机1-平垫圈 2-O形圈 3-减速器壳 4-消退电枢轴轴向间隙弹簧 5-复位开关顶杆 6-输出齿轮 7-惰轮 8-减速器盖 9-放在凸轮表面的部分 10-复位开关顶杆的定位板 11
49、-长螺钉 12-电动机外壳和磁铁总成 13-电枢 14-3个电刷的安装板和复位开关总成 15-复位开关顶杆及其与开关联动用的销子 16-弹簧垫圈 17-输出臂汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机(2)变速原理变速原理利用利用3个电刷来变更正、负电刷之间串联线圈的个个电刷来变更正、负电刷之间串联线圈的个数实现变速的，如图。其原理是：刮水电动机工作时，数实现变速的，如图。其原理是：刮水电动机工作时，在电枢内同时产生反向电动势，其方向与电枢电流的方在电枢内同时产生反向电动势，
50、其方向与电枢电流的方向相反，如图所示。如要使电枢旋转，外加电压必需克向相反，如图所示。如要使电枢旋转，外加电压必需克服反电动势的作用。服反电动势的作用。当电动机转速上升当电动机转速上升时，反电动势增高，时，反电动势增高，只有当外加电压等只有当外加电压等于反电动势时，电于反电动势时，电枢的转速才能稳定。枢的转速才能稳定。2.永磁式刮水电动机永磁式刮水电动机汽车汽车汽车汽车电工电子电工电子电工电子电工电子第3章 磁路与电机3.8.7 3.8.7 直流电动机在汽车上的应用直流电动机在汽车上的应用3.8 汽车用直流电动机(2)变速原理变速原理利用利用3个电刷来变更正、负电刷之间串联线圈的个个电刷来变更