电动机

翁德沃彭：

内嵌：
我们在汽车中越来越多的地方发现了电动马达。在电动机中，电流转化为运动和热量。我们在后视镜和座椅调节中发现了电动马达，但也可作为挡风玻璃刮水器机构上的挡风玻璃刮水器电机或作为启动电机。这些电动机的工作电压为 12 至 14 伏。在本页中，我们仅限于内部和外部的电动机。

电动机还为混合动力和全电动汽车提供（部分）电力推进。页面上讨论了这种类型的电动机：高压电动机。

我们可以将直流电动机分为：

电动机的工作原理：
在电动机中，电流被转换成旋转运动。运动是由两个磁极相互吸引或排斥引起的：

磁铁具有带相反电荷的北极和南极。当该磁铁断成两半时，您不会突然拥有两个独立的磁极，而是两个新的磁铁，都有北极和南极。

多个磁极（北磁极和南磁极）固定在外壳上。北极和南极之间存在磁场。输出轴（电枢）由于磁场的变化而旋转。

在电动机中，两个同名的磁极经常使用（通常）永磁体或电磁体彼此相对放置。由于同名的两极相互排斥，因此产生了运动。

带碳刷的直流电动机：
汽车技术中几乎所有电动机都设计为带有永磁体和碳刷的直流电动机。在这种类型的电动机中，我们发现以下磁铁：

永磁体位于转子的左侧和右侧，由一个北极和一个南极组成。在北极和南极之间有一个固定磁场，当电动机运行或静止时，该磁场不会改变。

当电流流过线圈时，线圈中就会产生旋转电磁场。碳刷通过换向器提供和移除电流。

反转电流方向是通过换向来完成的：两个碳刷在换向器上拖动，换向器由正侧和负侧组成。正极侧的碳刷将电流传送至导体（图中绿色箭头）。电流通过负极侧的碳刷离开导体。流过导体的电流会产生电磁场。

电枢（导体）中产生的磁性和磁场（永磁体）之间会产生力（图像中的红色箭头）。该力导致电枢和换向器绕其轴线旋转。然后碳刷撞击换向器的另一部分，反转电枢中的电流方向。磁场和力沿相同方向建立，使电枢再次绕其轴线旋转。

我们可以通过反转碳刷的正负来改变电动机（即电枢）的旋转方向。

正负的交换可以通过H桥来实现。

查看页面 H桥了解 H 桥的可能设计和开关方法。

无碳刷直流电机：
无刷直流（DC）电机是同步电机。电气控制取代了碳刷。这种类型的电动机与带有永磁体的同步交流电动机非常相似，如在电动汽车动力总成。两种电机的主要区别在于控制方式：交流电机采用调制正弦交流电压控制，直流电机采用方波电压控制。

定子通常包含三个或六个线圈（U、V 和 W），转子是永磁体。下图显示了直流电机的示意结构，其中三个线圈的电压级数。实际上，磁极之间安装了多个霍尔传感器来确定转子位置。
控制单元根据转子位置确定应控制哪些线圈。

在下图中，U+ 线圈已通电。线圈绕磁极的方式决定了它是北极还是南极。在此示例中，U+ 是北极，U- 是南极。

转子设计为永磁体。如前面段落所述，转子由于穿过线圈的磁场变化而定位或转动。

要从上图所示的位置逆时针旋转转子，V 线圈就会通电。

V+ 成为北极，V- 成为南极。永磁转子旋转；
北极和南极相互吸引，磁铁另一侧的南极和北极也相互吸引。

现在，W 线圈通电，使转子再旋转 60 度。

W+线圈成为北极，W-线圈成为南极。转子转动并到达新位置。

下一张图片中的转子自第一种情况以来已经旋转了 180 度；在第一张图片中，南极指向上方；现在那是北极。

U+线圈和U-线圈的极性相反，导致线圈中的电流反向流动。这使得 U+ 成为南极，U- 成为北极。

带有永磁体的转子通过磁场的变化进一步旋转。

要将转子再次旋转 60 度，V- 为北极，V+ 为南极。转子占据新位置。

由于线圈中磁场的变化，转子再次转动 60 度：

W-线圈为北极，W+为南极。

在上述六种情况下，两个线圈同时持续通电。我们还经常发现带有三个线圈而不是六个线圈的无刷直流电机。三个线圈时，U、V、W线圈也依次通电，但极性没有变化。

无刷直流电机是一款功能强大的电机，适用于启动、中速和高速都需要高扭矩的应用。无刷直流电机和步进电机经常被混淆。这并不奇怪，因为电机的操作和控制有很多相似之处：两个电机都是通过在线圈和带有永磁体的转子之间产生磁场来驱动的。然而，除了术语之外，两种发动机也存在显着差异，主要体现在应用以及材料的选择上。

步进电机基本上是无刷直流电机，但它的应用领域不同。虽然直流电机主要用于长期高速运行，但我们看到步进电机用于精确位置调整最为重要的应用中。

所示的直流电机转子每旋转 60° 进行一次控制。如果我们在每个控制之间同时为四个线圈通电，从而获得中间位置，则该角度可能会减少到 30°。然而，步进电机能够调整 1,8° 至 0,9° 的增量。这进一步表明步进电机适合非常精确的位置。

不同版本、ECU的控制方法和应用可以在页面上找到步进电机.