汽车电动刮水器的构造和维修

1.电动刮水器的结构

为了保证雨、雪天气时驾驶员有良好的视线，汽车上都装有刮水器。刮水器根据其动力不同可分为真空式、气动式和电动式三种。

目前汽车上广泛使用的是电动刮水器，如图7-1所示。电动刮水器主要由直流电动机和一套传动机构组成。电动机旋转，带动蜗轮蜗杆减速机构，使与蜗轮轴相连的摇臂带着两侧拉杆做往复运动，拉杆则通过摆杆带着左、右刮水臂做往复摆动，安装在刮水臂上的橡胶刮水片刷去风窗玻璃上的雨水、雪和灰尘。

提示：不要在风窗玻璃干燥时单独使用刮水器，否则容易刮伤风窗玻璃和刮水片。

2.刮水电动机的结构及变速原理

刮水电动机按其磁场结构来分，有绕线式和永磁式两种。永磁式电动机具有体积小、重量轻、构造简单、比功率大、耗电少、机械特性较硬等优点，因此，目前在国内外汽车上被广泛采用。

图7-1 电动刮水器的结构组成

永磁式刮水电动机实物及内部结构如图7-2所示，主要由永久磁铁、电枢、电刷、蜗轮蜗杆触点和铜环等组成。一般有高、低两种工作速度。

刮水器的变速是利用直流电动机变速原理来实现的，由直流电动机电压平衡方程式可得转速公式为

式中 U——电动机端电压；

I——通过电枢绕组中的电流；

R——电枢绕组的电阻；

K——常数；

Z——正、负电刷间串联的导体数；

Ф——磁极磁通。

图7-2 永磁式刮水电动机的实物分解及其解剖

在电压U和直流电动机定型的条件下，则I、R、K均为常数，当磁通增大时转速N下降，反之则转速上升。若两电刷之间的电枢绕组Z增加，转速也下降，反之则上升。所以，刮水器变速是在直流电动机变速的理论基础上，通过改变电动机磁极磁通的强弱，或改变两电刷之间的绕组数来实现的。

由于永磁式刮水电动机的磁场强弱是不能改变的，为了改变刮水电动机的转速，实现变速刮水，通常采用三刷式电动机，如图7-3所示。

图7-3 三刷式电动机电路原理图

a）低速旋转 b）高速旋转 c）电刷的布置

当电动机工作时，在电枢内同时产生反向电动势，其方向与电枢电流的方向相反。如要使电枢旋转，外加电压必须克服反向电动势的作用，当电枢上的转速上升时，反向电动势也相应上升，只有当外加电压几乎等于反电动势时，电枢的转速才趋于稳定。(www.xing528.com)

当开关拨到低速挡（L挡）时，如图7-3a所示，电源电压加在低速电刷B₁和共用电刷B₃之间，由于1、2、3、4和5、6、7、8绕组组成两条并联电路，各支路中串联的绕组均为有效绕组，串联绕组数相对较多，故反向电动势较大，电动机以较低转速运转。

当开关拨到高速挡（H挡）时，如图7-3b所示，电源电压加在高速电刷B₂与共用电刷B₃之间，由于绕组4和绕组8产生方向相反的电动势，互相抵消，故组成两条并联支路中串联绕组数相对较少，故反向电动势较小，电动机以较高速运转。

3.刮水电动机的控制电路和自动复位装置

永磁式双速刮水器控制电路和自动复位装置如图7-4所示。用刮水器开关控制刮水器的速度和复位。刮水器开关有三个挡位，R挡为复位挡，L挡为低速挡，H挡为高速挡。四个接线柱：Ⅰ接线柱接复位开关；Ⅱ接线柱接电动机的低速电刷；Ⅲ接线柱接搭铁；Ⅳ接线柱接电动机高速电刷。复位装置在减速蜗轮上嵌有铜环。该铜环分为两部分，其中大铜环与电动机外壳相连（搭铁）。触点臂具有一定的弹性，在蜗轮转动时，触点与蜗轮的端面及铜环保持接触。

图7-4 永磁式双速刮水器控制电路和自动复位装置

a）工作电路 b）复位原理

接通电源开关，将刮水器开关拨到L挡位置时，电流从蓄电池的正极→电源总开关→熔丝→电刷B₃→电枢→电刷B₁→刮水器开关接线柱Ⅱ→接触片→刮水器开关接线柱Ⅲ→搭铁→蓄电池负极，构成回路。由于串入的电枢线圈长，电阻大，电流小，故电动机低速运转。

当把刮水器开关拨到H挡位置时，电流从蓄电池正极→电源开关→熔丝→电刷B₃→电枢→电刷B₂→刮水器开关接线柱Ⅳ→接触片→刮水器开关接线柱Ⅲ→搭铁→蓄电池负极，构成回路。由于串入的电枢线圈短，电阻小，电流大，故电动机高速运转。

当把刮水器开关退到R挡时，如果刮水器没有停在规定的位置，由于触点2与大铜环接触，则电流继续流入电枢。电流从蓄电池正极→电源开关→熔丝→电刷B₃→电枢→电刷B₁→刮水器开关接线柱Ⅱ→接触片→刮水器开关接线柱Ⅰ→触点2→大铜环→搭铁→蓄电池负极，构成回路，电动机以低速运转，如图7-4b所示，直至蜗轮转到7-4a所示位置，触点2与触点1相通，将电动机电枢短路。与此同时，电动机因惯性不能立即停转，以发电机方式运转，从而产生很大的反向电动势，产生制动力矩，电动机迅速停转，使刮水片停在特定位置。

注意：为了保证刮水器的正常工作和复位，在进行刮水臂和刮水器的装配时应注意正确的装配位置。

4.电动刮水器的间歇控制

电动刮水器间歇控制的目的为：一是在与洗涤器配合使用时，可以达到先洗涤后刮水的循环刮洗工序，以提高刮洗效果；二是在毛毛细雨或雾天时，雨量较少，如果仍按原来那样不断地工作，不仅会引起刮片的颤动，而且也会容易刮伤玻璃。

电动刮水器的间歇控制电路有多种形式，按照间歇时间是否可调分为可调式和不可调式两种。

电动刮水器的间歇控制一般是利用自动复位装置和电子振荡电路或集成电路来实现的。下面以无稳态方波发生器控制的间歇刮水器为例介绍其工作原理。图7-5所示为同步间歇刮水器控制电路。

当刮水器开关处于间歇挡位置（开关处于0位，间歇开关闭合）时，电源通过自动复位开关向电容器C充电，其电路为：蓄电池正极→自动复位开关常闭触点（上）→电阻R₁→电容C→搭铁→蓄电池负极。随着充电时间的增加，电容两端的电压逐渐升高。当电容两端的电压升高到一定值时，晶体管VT₁、VT₂先后相续由截止变为导通，从而接通继电器线圈电路，其电路为：蓄电池正极→电阻R₅→晶体管VT₂→继电器线圈→间歇开关→搭铁→蓄电池负极。在电磁吸力的作用下，继电器常闭触点打开，常开触点闭合，从而接通刮水电动机的电路，其电路为：蓄电池正极→电动机电枢B₃接线柱→电动机电枢B₁接线柱→刮水开关接触片→刮水继电器常开触点→搭铁→蓄电池负极。此时电动机以低速运转。

当复位装置将自动复位开关的常开触点（下）接通时，电容C通过二极管VD、自动复位开关和继电器常开触点迅速放电，此时刮水电动机的通电回路不变，电动机继续运转。随着放点时间的增加，晶体管VT₁基极的电位逐渐降低。当晶体管VT₁基极的电位降低到一定值时，VT₁和VT₂由导通变为截止，继电器线圈的电路被切断，继电器复位，常开触点打开，常闭触点闭合。此时，由于自动复位开关的常开触点处于闭合状态，电动机仍将转动，其电路为：蓄电池正极→电动机电枢B₃接线柱→电动机电枢B₁接线柱→刮水开关接触片→刮水继电器常闭触点→复位开关常开触点（下）→搭铁→蓄电池负极。只有当刮水片回到原位，自动复位开关的常开触点打开，常闭触点闭合时，电动机方能停止运转。继而电源再次向电容器C充电，重复以上过程。如此反复，实现刮水片的间歇动作，其间歇时间的长短取决于电阻R₁和电容C电路充电时间常数的大小。

图7-5 同步间歇刮水器控制电路

5.电动刮水器的检修

电动刮水器的故障多发生在直流电动机和传动杆件，在检修直流电动机之前应先检查几个易于查找的部件，如表7-1所示。

表7-1 电动刮水器的检修

（续）