高级轿车电气系统知识：电动机类型、电动玻璃升级器及步进电动机

电动机（Motor）是把电能转换成机械能的一种设备。它主要是利用通电线圈产生磁场，由磁场间的相互作用产生的力或力矩来产生运动。

1.电动机的组成

电动机一般由转子（旋转部分）和定子（静止部分）组成。电刷和接线端子位于壳体的后盖上，在电动机转动时，也能提供电源。

一般来说，定子由永久磁铁和壳体组成。在有刷电动机中，定子一般由一个或多个永久磁铁组成，如图2-21所示。

转子一般有一个电枢（Armature）和一个支撑轴组成，如图2-22所示。支撑轴通过轴承固定在壳体后盖上。电枢可以前后移动，这与发电机或起动机等的电枢类似。电枢可以是永久磁铁，也可以是励磁绕组，这取决于电动机的类型。

图2-21 电动机结构示意图

图2-22 转子

电刷（一般由石墨制成）结合换向器，一般用来在电枢转动时，给它提供电源，如图2-23所示。如果转子是永久磁铁，而定子是通电后可以产生磁场的绕组，那么就不需要电刷，这种类型的电动机叫做无刷电动机。

如果电动机超出了工作负荷，那么就需要热保护开关（Thermo Switch）来保护超负荷的电动机。热保护开关一般串联在电源与电动机之间的回路上。电动机一旦超负荷运转，那么回路上的工作电流就会增大，造成热保护开关瞬间产生大量的热量，发热的热保护开关断开，切断了电动机的工作回路。当热保护开关足够冷却后，会再次闭合，接通工作回路。

图2-23 电刷架

2.电动机类型

电动机根据工作原理以及应用环境而分为不同的类型。在汽车上除了起动机，执行器电动机（Actuator Motor）占了绝大部分。执行器电动机又分为直流电动机（DC Motor）和步进电动机（Stepper Motor）。

执行器电动机通常与一套机械装置相连，执行改变角度或调节位置的任务，如调节阀门的角度或是移动连杆的位置。最常见的机械装置就是齿轮组机构了。

利用反馈控制也可以监测位置的改变，如监控工作电流，如果工作电流瞬间增大，就可以认为移动物体到达了上止点。控制模块也可以利用位置传感器（电位器就是其中的一种）或是微开关来获得位移的反馈信号。(www.xing528.com)

执行电动机应用的系统广泛，如车窗玻璃升降器的一键控制、玻璃升降器或是天窗的防夹手功能以及HVAC系统的各种空气风门。

（1）直流电动机（DC Motor） DC电动机的转子有换向器线圈，定子可以是一个永久磁铁，也可以是绕组。小型电动机通常是永久磁铁，大型电动机采用的是绕组。DC电动机不需要移动位置反馈，通常用于以下的控制系统：

1）风窗玻璃刮水器。

2）空调系统鼓风机。

3）电动玻璃升级器。

（2）步进电动机 步进电动机通常用于需要精确控制角度位移的机构，如发动机怠速控制以及空调系统各风门打开角度的调节。

步进电动机最大的特点：转子由一个没有明显S极/N极之分的磁性物体组成；定子由多个绕组组成，每个绕组称为一相，比较常见的是3相，如图2-24a所示。通电后可以产生多个磁极，每个磁极外层会套有上、下两个锯齿套（Stator Core），来切割磁场，如图2-24b所示。

图2-24 步进电动机结构示意图

a）定子三相绕组俯视图 b）步进电动机结构示意图 1—上锯齿套（上绕组线圈） 2—上绕组总成 3—下锯齿套（上绕组） 4—转子（被极化） 5—上锯齿套（下绕组线圈） 6—下绕组总成 7—下锯齿套（下绕组）

定子一般有多个绕组线圈，某一个有电流的流通，就能产生磁场，如果转子和定子的齿不对齐，那么，在磁场力矩作用下，转子就会转动一个齿的角度。在转子转动一个齿的同时，电流控制器接通下一个定子绕组，新产生的磁场又会推动转子转动一个齿的角度。

如果有3个绕组，每个磁极的锯齿套上有12个齿，那么整个定子就有72个齿。也就是说，步进电动机每转动一圈，可以分72步。

3.电动机的测试与测量

一定程度上，电动机可以通过万用表（Digital Multi-Meter，DMM）来进行测试。比如进行导通性测试，绕组如果有短路或断路现象，就可以很快发现。如果已知绕组的标准阻值，也可以测量绕组的阻值，绕组的阻值相对来说较小，这样一来才能有较大的电流通过，产生较强的磁场。如果绕组之间有短路发生的话，通过测量电阻来确定是否有短路现象发生。

也可以使用外部电压来测试电动机。但需要注意的是，电动机的工作电压通常比我们预计的要小。如果使用的是蓄电池电压，那么只能在极短的时间来给电动机供电，如只能给门锁止装置通电1s。如果通电时间过长，又没有热保护开关，那么电动机很快就会因为过热而烧坏。