随着电子技术广泛应用于汽车,小型电机在汽车上的应用会更加宽广,电机的应用数量也随之增加。作为汽车电器设备的小型电动机及执行元件,使用量每年增长较快,汽车已成为小型电动机的大应用领域。
一、汽车用小型电动机概况
随着汽车用小型电动机需求量的不断增长,电动机的技术也在不断进步。汽车用于小型电动机需求量迅速增长的原因有如下几方面:
1、大量采用新机构、新设备
2、汽车部件动力化、自动化
3、一些新系统设计改用电动机驱动。
小型电机在汽车上的电机驱动主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中。一是汽车发动机部件上的应用:主要是在汽车起动机、电喷控制系统、散热器及发电机中的应用。这些部件中须应有多台直流电动机和步进电机。二是汽车底盘车架上的应用,主要是在汽车电子悬架控制系统、电动助力转向装置、汽车稳定性控制系统、汽车巡航控制系统、防抱制动系统及驱动力控制系统的应用。其中广泛应用的是永磁式直流电动机或永磁式步进电动机。三是汽车车身部件上的应用:主要是在中央门锁装置、电动后视镜、自动升降天线、电动天窗、自动前照灯、电动座椅等的应用。其中普遍应用永磁式直流电动机和永磁式步进电动机。
随着电子技术广泛应用于汽车,小型电机在汽车上的应用会更加宽广,如信息系统、导航系统、汽车音响、电视娱乐系统、车载通信系统,电机的应用数量也随之增加。
另外,对于电动汽车混合动力汽车,其动力系统均需要使用电动机。
二、汽车用小型电动机的发展动向
汽车用小型电动机研究的主要技术问题是降低成本、节省电、提高性能;进一步降低噪声等级,尤其要减少电磁噪声;电动机小型化、无刷化;开发轻薄短小的精密电机;彩用微机控制等。国内外厂家通过采用新的设计技术、精密加工技术、电子技术、引进新材料和新工艺,相继开发汽车用小型、精密电动机,其技术新动向主要在以下几方面:
1、采用优化设计
为加快小型电动机的更新换代,缩短小型电动机从设计到生产的时间,使试制和实验合理化,国内外积极采用了计算机辅助设计。采用优质硅钢片,经过优化设计,使电动机取得了节电效果。美国布莱克一德克尔公司推出的M-73电动机,采用计算机辅助设计激磁绕组的铁芯叠片与通风系统,使电动机功率提高35%;通过电动机的优化设计,改进了对电动机磁路和铁芯冲片,使电动机外径尺寸减小23%,节电20%,比利时一厂家利用有限元法,并通过计算机辅助设计,使电动机内部冷却得到优化,降低了转子温升,并使其绕组得到好的绝缘和浸渍,从而使电动机噪声降低dB,效率达到97.7%。
2、开发高性能磁钢
大力开发高性能稀土类磁钢,是进一步提高汽车用小型电动机性能指标的重要途径。一些物美价廉的铁氧体磁钢也为小型电动机提供了良好的永磁材料。
目前用钕铁硼起动机、钕铁硼磁钢的步进电动机,可使基同步转矩提高30%~40%,转矩/惯性之比提高30%—35%。
3、改进电动机结构
改进小型电动机的结构,谋求减小零部件的数量及电动机外形尺寸,也是各厂家深入探索的课题。如日本东芝公司就曾率先将逆变器与电动机合为一体,其措施如下:减少控制回路的元件使之高度集成化;采用冷却风扇缩小散热片等。从而,使逆变器体积缩小50%,变得更紧凑;由于逆变器与电动机整体化,安装方便,且噪声低。
国外开发的一种电动机采用外转子结构,将定子装配在空心的外转子内,日本神钢电机公司将离合器、制动器以及减速器与电动机组合成一体。该电机产品结构紧凑,具有复合功能,适用于用作转向系统的电子控置装置的驱动电机。
4、无刷化
直流电动机效率高,而且控制性能优异,多用来控制速度和位置。但是由于电刷与整流子之间有滑动接触,从而产生磨损及电磁噪声。各国相继开发用电子换向代替换向器与电刷电动机,质量轻,体积小,可靠性高,寿命高达1万小时以上。同时,它又可以和集成化的控制回路构成一体,具有高效率、高精度的优点。
5、采用微机控制
小型电动朵的发展依赖于电子技术相结合的紧密程度。引进微机控制可减少电机控制电路的体积并进一步提高其性能,节省安装费用。随着汽车机电一体化技术和汽车电子技术的发展,这类电动机将在汽车上发挥更大作用。
可以预期,新一代汽车用小型电动机通过引进新工艺、新材料,并与微电子技术相结合,也大幅度提高汽车电气装备及整车的各项性能指标。