任务四汽车电动门窗升降器的制作

任务四汽车电动门窗升降器的制作学习目标•掌握直流电动机和步进电动机的基本构造和工作原理及在汽车上的应用•能解释直流电动机的工作原理和说出结构特点•能说出永磁直流电动机在汽车上的典型应用一直流电动机•直流电动机是一种将直流电能转换成机械能的装置（一）直流电动机的结构•直流电动机主要由定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，在这两部分之间的间隙叫空气隙。图4-1直流电动机结构图1-风扇2-机座3-电枢4-主磁极5-电刷装置6-换向器7-接线板8-出线盒9-换向磁极10-端盖1．定子•定子的作用是产生磁场和作为电动机的机械支撑。•主要部件包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等。（1）主磁极图4-2直流电机主磁极结构（4）电刷装置2．转子（电枢）•转子是电机实现机电能量转换的枢纽，所以常称之为电枢。电枢部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。（1）电枢铁心（3）换向器换向器也是直流电机中的关键部件之一。在直流发电机中换向器将线圈中的交流电转换为直流，在直流电动机中换向器将电源的直流电转换为线圈中的交流电。3．直流电机的励磁方式•按励磁电流供给方式的不同，直流电机可分为他励和自励两大类;•其中自励直流电机又分为并励、串励和复励三种。•（1）他励方式•所谓他励是指主磁极磁场绕组的励磁电流由另外的直流电源供电。•（2）并励方式•并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联。•（3）串励方式•串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联，其励磁电流与电枢电流相等。因电枢电流较大，所以励磁绕组的导线截面较大，匝数较少。•（4）复励方式•复励电机有两个励磁绕组，一个与电枢并联，一个与电枢串联。当两励磁绕组产生的磁通方向相同时，磁通可以相加，这种电机称为积复励电机。（二）直流电动机的工作原理2．直流电动机的反电动势和电磁转矩•反电动势Ea与每极磁通Φ和电动机的转速n成正比：（4-1）式中，Ke为电动势常数，由电机结构决定。nKEec2．直流电动机的反电动势和电磁转矩•直流电动机运转时，电枢中的电流为•U是外加电压，Ra是电枢绕组的电阻。•于是得直流电动机的电压平衡方程式（4-2）•功率平衡方程（4-3）EaIa称为电磁功率，它转化为电动机的机械功率，如果不计摩擦损耗，它也就是电动机的输出功率。RaIa2是电枢绕组的铜损耗。UIa是电源供给的电功率（不计铁损耗）。•直流电动机的电磁转矩Tem与每极磁通Φ和电枢电流Ia成正比：•（4-4）•式中，KT为转矩常数，取决于电机结构。acaREUIaacIREU2aaacaIRIEUIaTIKT3．直流电动机的自适应运行过程•直流电动机的稳定运行状况取决于负载的大小；当负载发生变化时，电动机转速、电流、转矩都将自动地作相应的变化。•转速公式可由式(4-1)和(4-2)得出•（4-5）式中，Ra是电枢电路的电阻。eaaeeKIRUKEn（三）直流电动机的起动、调速和反转•1．起动电动机起动的瞬间，转速n＝0，故Ea＝KeΦn＝0，此时电枢电流称为起动电流，记作Ist,由式得（4-6）acaREUIastRUI•由于电枢电阻Ra很小，因此起动电流可达额定值的（10-20）倍，会损坏换向器和电枢绕组等，并使供电线路的电压下降。因此，起动时可降低加在电枢绕组上的电压，或在电枢电路中串联起动变阻器，以限制起动电流。2．调速•直流电动机的调速方法有三种（a）剖视原理图（b）反串展开图（c）反并展开图图4-9变极调速原理（2P=4）2．调速•（1）电枢串接电阻在电枢电路中串联调速变阻器Rs，用以增加电枢电路的电阻，使转速降低。设Ra表示电枢绕组的电阻，则降低后的转速为•（4-7）改变Rs可调节转速n。eaasKIRRUn)(2．调速（2）弱磁调速在并励或他励电动机的励磁电路中串联调速变阻器Rf,用来调节励磁电流If以改变磁通Φ图4-10并励与他励电动机的机械特性2．调速•（3）降低电源电压直流电动机常由单独的可调整流装置供电。目前用得最多的可调直流电源是晶闸管整流(SCR)装置；调节电源电压就可均匀调速。二、步进电动机•（一）步进电动机的概述•步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，是一种特殊的电动机。图4-11步进电机(二）步进电动机的结构组成•步进电机由转子和定子组成。•转子和定子都由带齿的硅钢片叠成。•定子上有绕组分为若干相3，4，5，6，8，10。（三）步进电动机的工作原理此图为反应式步进电机，其相数为3（A、B、C三相），定子均布40齿，齿距角9°，定子每个磁极上5个齿，齿距角也是9°，各极的齿错开3°排列。总结•1．在结构上，定子各相的齿必须相互错开1/m个齿排列。m为绕组相数。•2．通电状态按一定相序改变。•3．改变通电相序的方向就可改变转子的旋转方向。•4．步距角为：（4-8）•式中，z—转子齿数，m—绕组相数，k—通电方式系数。•单三拍通电：A-B-C-A，k=1•双三拍通电：AB-BC-BA-AB，k=1•三相六拍通电：A-AB-B-BC-C-CA-A，k=2。•k=拍数/相数。（四）步进电机的驱动电路图4-14步进电机工作过程（五）步进电动机的分类•1．永磁式步进电机•2．反应式步进电机•3．混合式步进电机（六）步进电机的特点•1、一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。•2、步进电机外表允许的最高温度。•3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。•4、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。（七）步进电机的主要特性•1、步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。•2、腾龙版步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。•3、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。•4、改变脉冲的顺序，可以方便地改变转动的方向。任务实施：汽车电动门窗升降器的制作•一、电路原理与分析拓展知识•一、车用交流发电机发电机是汽车电器系统的主要电源，由汽车发动机驱动。它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。（二）硅整流发电机的结构•汽车用硅整流交流发电机主要由转子、定子、硅整流器、前后端盖、电刷、风扇及带轮等部件组成。图4-16JF1522A硅整流发电结构（CA1092）1-带轮2-风扇3-前端盖4-定子5-转子6-后端盖7-电刷及架8-防护罩9-整流器组件10前后端盖连接螺拴（三）硅整流交流发电机的工作原理图4-17交流发电机工作原理图二、车用起动机•（一）车用起动机基本组成•车用起动机一般由直流电动机、单向传动机构和操纵机构三大部分组成车用起动机的直流电动机的结构励磁绕组的接法（a）四个绕组相互串联（b）两个绕组串联后并联图4-20励磁绕组的接法1-绝缘接线柱2-磁场绕组3-正电刷4-负电刷5-换向器三、刮雨器电动机图4-21电动刮水器1、5-刷架2、4、6-摆杆3、7、8-拉杆9-蜗轮10-蜗杆11-电动机12-底板（a）结构原理（b）电路原理图4-22双速刮水电动机的工作原理1-电枢绕组2-永久磁铁3-整流子4-反电势小结•1．三相交流发电机•2．直流电动机习题•一、填空：•1．直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化或不变）。•2．直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。•3．直流发电机的电磁转矩是___________转矩，直流电动机的电磁转矩是___________转矩。•4．直流电动机的起动方法有：________________、________________。•5．大多数鼓风机电动机的风扇转速由串联到风扇电动机的____________控制。•6．直流电动机利用磁场的相互作用把____________转换成____________。•7．____________建立交流发电机的旋转磁场。•8．____________是在交流发电机中产生电流的静止线圈。•9．____________是步进电机旋转的根本原因。•10．直流电动机的换向器由许多__________组成。二、选择题•1．直流电动机起动时电枢回路串入电阻是为了__________•A．增加起动转矩B．限制起动电流C．增加主磁通D．减少起动时间•2．一台并励直流电动机若改变电源极性，则电机的转向。•A．改变B．不变C．无法确定•3．要改变并励直流电动机的转向，可以_____。•A．增大励磁B．改变电源极性C．改接励磁绕组连接方向•4．正在讨论永磁式起动电动机：__________•技术员A说：永磁式起动电动机代替励磁绕组使用了4到6个永磁场集合。•技术员A说：永磁式起动电动机使用了一套行星齿轮机构。•谁的说法正确？•A．只是AB．只是BC．A和B两者都对D．A和B两者都不对•5．永磁式起动电动机的特征是：__________•A．使用了行星齿轮B．电流从励磁绕组流向电刷和电枢•C．直接与电枢连接D．上面全部答案•6．在永磁式刮水器电动机中：__________•A．电刷在换向器上的位置控制着电动机的转速。•B．两个相反缠绕的励磁绕组控制着电动机转速。•C．串励和并励绕组控制着电动机的转速。•D．上述答案都不对。•7．所有下面关于电磁式刮水器电动机的说法除了哪个外都是正确的？__________•A．两个励磁绕组按相对方向接线。B．磁场彼此相对。•C．两个励磁绕组并联接线。D．总的磁场强度决定了电动机的速度。•8．什么是换向器的用途？__________•A．为了防止励磁绕组与电枢接触B．保持与励磁绕组经常的电气接触•C．使经过电枢的电流反转D．上面全部答案三、简答题•1．列出并解释交流发电机主要元件的功能。•2．解释直流电动机的工作原理。•3．描述电枢的用途和工作。•4．简要地解释电动车窗的工作原理。