66157部队，河北定兴072653
摘要：目前，我国的综合国力在不断的加强，电机是指通过电磁感应将电能转化成其他形式能量的一种装置。电机的发明不仅仅实现了简单的代替人力的作用，更是使人类的生产方式以及生产效率有了质的飞跃。现如今，电机的应用已经普及，电机分为直流电机，电磁电机以及永磁式电机。本文中阐述一下永磁无刷直流电机在汽车中的应用与选择。
关键词：永磁无刷直流电机；汽车；系统应用
引言
随着电子技术、计算机技术和汽车工业的发展，步进电机在汽车上应用日益广泛。
1计算机外围设备用电动机
计算机硬件一般由装有CPU(CentralPro-cessingUnit)、RAM(RandomAccessMemory)和ROM(ReadOnlyMemory)等半导体芯片的主板包括HDD(硬盘驱动器)、FDD(软盘驱动器)和CD-ROM驱动器等的外部记忆设备和向各单元供电的电源组成。一般为了抑制硬件内的温升,往往使用冷却风机,特别是最近的高速CPU发热量大,CPU芯片上直接带有轴流风扇。外部记忆设备也有很多种类,今后也向更大容量更快速方向发展。但媒体的写入/读出数据的方式以驱动盘的同心圆或扇形轨道为主流。因此,必须使用带驱动器的步进电动机和实现磁头轨迹跟踪的磁头跟踪电动机。另外,CD-ROM使用小型的有刷直流电动机作为推动器,以电动方式写入或读出光盘。以前,基本使用磁带机记忆数据,但因数据的随机跟踪难,已基本不用。步进电动机一般以恒速(CAV:ConstantAn-gularVelocity)旋转,但CD-ROM为了提高记录密度,要求光盘内外圈线速度恒定(CLV:ConstantLinearVelocity),所以电动机的转速是变化的。另外,高速的CD-ROM往往是CLV和CAV并用。磁头跟踪电动机在FDD和CD-ROM中一般使用步进电动机和有刷直流电动机与引导螺丝相结合,高速跟踪的HDD以LDM(LinearDCMotor)方式为主流。
2电机在汽车中的应用
2.1电机在汽车控制系统的应用
汽车电动助力转向系统是一个依靠辅助力矩的动力转向辅助系统，而不是直接控制汽车的转向。它通过电动机获取所需的转向助力，助力大小由电控单元（ECU）控制。该系统无需通过曲轴获取发动机提供的动力，仅仅依靠汽车蓄电池的电能作为它的动力来源。同时，由于结构相对简单，它也不需要复杂的闭环控制系统，只需要控制电动机输出转矩的大小和方向，就能对转向系统加以控制和调整。原始的发动机采用化油器和分电器的形式，有污染严重和燃油经济性差的缺点。现代汽车发动机电子控制燃油喷射系统EFI（ElectronicFuelInjection）简称电控燃油喷射系统，它的主要功能是控制汽油喷射、电子点火、怠速、排放、进气增压、发动机负荷、巡航、警告指示、自我诊断与报警、安全保险、备用功能。供油系统中，电机与泵可以设计成为一体，也就是说燃油泵为供油系统提供动力。
2.2在牵引力控制系统(TRC)中的应用
牵引力控制系统(TRC)的副节气门执行器也采用了步进电机，它接受制动防抱死和牵引力控制ECU发出的指令控制副节气门的开启角度，控制进入发动机的进气量，从而控制发动机的输出扭矩。LS400轿车带TRC的发动机节气门体上装有两个节气门：主节气门和副节气门。主节气门由驾驶员通过油门踏板来控制；副节气门由副节气门执行器控制，该执行器就是一个步进电机。副节气门执行器的结构如图5所示，由永久磁铁、电磁线圈、旋转轴及驱动小齿轮等组成。永久磁铁、电磁线圈和转子构成了一台步进电机，驱动小齿轮在电机转子轴的带动下旋转。副节气门端部有一扇形齿与驱动小齿轮啮合。当TRC未接受到制动防抱死和牵引力控制ECU发出的工作指令时，副节气门通过回位弹簧作用，处于全开状态，发动机的进气量由主节气门的位置及发动机的转速等确定；当TRC接受制动防抱死和牵引力控制ECU发出的工作指令时，副节气门通过执行器被关小，使进入汽缸的空气量减少，喷油器的喷油量随之减小，从而使发动机的输出功率和转速下降，最终使驱动轮的驱动力下降，以防止驱动车轮打滑。
2.3永磁电机在汽车悬架减震控制系统上的使用
汽车悬架减震控制系统主要由减震器以及控制器组成，控制器组要由永磁式直流电机，减震齿轮，减速齿轮旋转的挡块的电磁铁等组成。由电脑控制器接收传感器提供的汽车位移，加速度，当前速度等等的信号，计算出相应的阻尼值，给出控制信号，然后通过电动机来带动驱动杆旋转，调整控制阀节流口的大小来达到控制阻尼系数来减小震动。
2.4旋转滑阀式怠速电控阀
某车旋转滑阀式怠速电控阀的结构如图1所示，主要由旋转滑阀和步进电机组成。旋转滑阀固定在步进电机的转子轴上，在步进电机的驱动下可以在90°范围内转动，通过改变旁通气道截面大小控制怠速转速。ECU使用占空比脉冲信号控制旋转滑阀。旋转滑阀内部有两个三极管，在三极管V1基极与占空比信号之间接有反相器，反相器使同一占空比信号输入时三极管V1和三极管V2集电极的输出正好反向。当线圈L1（逆转线圈）占空比为80%时，线圈L2（顺转线圈）占空比为20%；当线圈L1占空比为40%时，线圈L2占空比为60%；当线圈L1占空比为50%时两线圈的平均通电时间相等，产生的磁场强度相同，阀轴静止不转动；当线圈L1占空比超过50%时，线圈L1的磁场强度大于线圈L2的磁场强度，阀轴逆时针转过一个角度，旁通空气道截面变小，怠速转速下降，线圈L1占空比越大阀轴逆时针转过的角度越大；当线圈L1占空比小于50%时，线圈L1的磁场强度小于线圈L2的磁场强度，阀轴顺时针转过一个角度，旁通空气道截面变大，怠速转速升高，线圈L1占空比越小阀轴顺时针转过的角度越大。
2.5电机在汽车车窗的应用
汽车车窗通过电机实现开关，当我们按下汽车车窗开关时，假设我们按下的ON按钮，则通过传感器，电机会带动车窗底部进行一个正方向的运转，则车窗会向下运动，反之按下OFF则会有一个逆向的运转，则车窗会向上移动，通过这种方式，可以实现车窗的开合。车窗开合相对频繁，所以控制车窗的电机应该选用寿命长，故障率低的维护方便的永磁式无刷电机，以保证汽车车窗的稳定运行以及使用寿命。
结语
现代汽车（特别是新能源汽车）使用的电机种类之全，数量之大远超我们的想象，随着相关政策的支持、电动汽车电机可靠、寿命长、振动与噪音低、维护周期短等优点，电机的研究是十分有前景的，也是十分有市场的。所以开发电机新技术是很有必要的。在汽车的底盘悬架减震，车窗控制，助力转向等系统中，电机是十分重要的设备；在石油资源日益枯竭的今天，发展新能源汽车已经成了主流趋势，在众多新能源中，电动汽车已经悄然兴起成为了一大主力，对于电机研究来说，这不仅仅是一个挑战，更是一个机遇。在汽车发展长河中，电机控制，电机应用，从无到有，从少到多，从辅助控制到核心控制，是汽车行业的进步，电机在新能源汽车的发展上能走的更远。
参考文献
[1]庄凯.永磁无刷直流电机控制系统设计[J].重庆大学学报,2006.
[2]周勇.电机应用[J].微电机,2002.