Электродвигатель для автомобиля: будущее уже близко

Электрический двигатель уже давно занимает далеко не самое последнее место в списке предпочтений конструкторов, в том числе и в автомобилестроении. Совсем недавно все машины были укомплектованы только ДВС. Но попытки создания альтернативных моторов продолжались постоянно. Самым перспективным из них представляется именно электродвигатель для автомобиля. В статье рассматривается этот вид мотора и его особенности.

Немного истории

Изобретателем автомобильного электрического двигателя является Старлей. Совершил он свое открытие в 1888 году. В то время для создания тягового усилия использовались именно электрические провода. По коэффициенту полезного действия такой механизм значительно опережал моторы внутреннего сгорания. Однако в начале двадцатого века решили отказаться от таких, казалось бы, выгодных агрегатов, так как не решалась проблема ограниченного запаса хода. Ввиду того что необходимы были переезды на значительные расстояния, а электродвигатель для автомобиля этого предоставить не мог, он был полностью вытеснен двигателями внутреннего сгорания. Какое-то время разработками в этой области были заняты только отдельные любители-энтузиасты, но в эпоху стремительно развивающегося технического прогресса об этом моторе снова вспомнили, усовершенствовали его и даже запустили в серийное производство. Правда, пока только небольшими партиями. Сегодня такие автомобили стоят очень дорого, но актуальность и насущная необходимость в них день ото дня только возрастает.

Принцип работы

Электродвигатель для автомобиля работает на основе электромагнитной индукции. Это понятие связано с появлением ЭДС в замкнутом контуре и с изменением в нем магнитного потока. Таким образом, электроэнергия превращается в механическую, благодаря которой и происходит движение транспортного средства.

Тяговый электродвигатель для автомобиля питается от источника постоянного тока. Батареи на выходе образуют от 96 до 192 Вольт. Для образования электродвижущей силы такого напряжения бывает достаточно.

Автомобили с электродвигателем от машин с ДВС еще отличает прямое соединение с колесом, благодаря чему управляемость транспортного средства намного улучшается. Самые современные на сегодняшний день модели, работающие на переменном токе, могут подзаряжаться в процессе торможения, что увеличивает их пробег до 20 %.

В остальном электродвигатель для автомобиля фактически ничем не отличается от стандартного, с установленным ДВС. В нем находится рабочий орган, соединяющийся с колесом. Когда подается электричество, обмотка действует на ротор, который начинает вращательные движения из-за ЭДС. Это передается всем остальным рабочим органам. Заряжаться такой двигатель может разными способами, в зависимости от сборки.

Аккумулятор

Электрический мотор заряжается от батареи. Из-за огромной стоимости аккумуляторов на дорогах таких машин сегодня очень мало.

Одним из видов батарей, являющихся наиболее дешевыми, можно назвать свинцово-кислотные. Кроме низкой стоимости, преимуществом этого вида стала возможность их вторичной переработки. Другой вариант, никель-металлгибридный, стоит дороже, но и производительность его значительно выше.

Оптимальными считаются литий-ионные аккумуляторы, которые, конечно, являются и самыми дорогими. Но они имеют способность хорошо держать заряд и при этом небольшие размеры.

Актуальные электродвижки

Интересными вариантами сегодня являются электродвигатели гибридных автомобилей, которые могут заменяться на обычные, внутреннего сгорания. Конечно, цена таких машин является очень высокой. Но именно их можно назвать теми, у которых давняя проблема недостающего запаса хода успешно была решена.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что уже в недалеком будущем электродвигатели неизбежно займут свое достойное место в производстве автотранспортных средств. Перед многими отечественными автолюбителями сегодня стоит желанная цель создать электродвигатель для автомобиля своими руками. Оказывается, это не такая уж и недостижимая мечта. За основу может быть взята любая машина, и даже «Ока».

Двигатель электрический для электромобиля, прошлое, настоящее и будущее

Где применяется электрический автомобильный двигатель

Содержание статьи

Электродвигатель для автомобиля, в качестве тягового устройства применялся на автомобилях (вернее на их прототипах), еще раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Однако на сегодняшний день автомобильные электрические машины (именно так они правильно называются), применяются на электромобилях, работающих исключительно на аккумуляторах или других накопителях электрической энергии, а также на гибридных автомобилях.

Гибридные автомобили называются так, потому, что в них есть и двигатель внутреннего сгорания (ДВС), и аккумуляторная батарея.

История создания

Первая, можно сказать лабораторная, модель-прототип электромобиля была создана почти 200 лет назад. Известно, что в 1828 году венгерский изобретатель Джедлик продемонстрировал тележку, которая двигалась за счет электрической энергии. Но этот образец только показал принцип электрической тяги. Ведь настоящий электродвигатель постоянного тока, способный работать достаточно долго, был изобретен в 1833 году физиком из Великобритании Уильямом Стёрдженом. В 1835 году в Голландии Кристофер Беккер и  Стратин Гронинген построили первый электромобиль. Конечно, он был несовершенен и в серийное производство не пошел.

Первый патент на электрический двигатель был получен в 1837 году Томасом Дэвенпортом, именно с этого времени можно сказать, что началось строительство электромобилей. Проблема электромобилей того времени была в очень небольшом заряде тогдашних аккумуляторов. Эту проблему пытались решить американец Томас Давенпорт и голландец Роберт Андерсон, которые создали автомобиль, двигающийся за счет электричества от одноразовых гальванических элементов в 1842 году.

Больших успехов в использовании электрической энергии для тяги достигли в 19-том веке железнодорожники. Уже в 1847 году в Питсбурге (США) работал локомотив (можно назвать его первым электровозом), который получал электричество по рельсам. Аккумуляторы были очень ненадежные и с очень небольшим ресурсом, да и энергии они запасали мало. И только улучшение рабочих характеристик аккумуляторных батарей решило проблему использования электромобилей. Нужно отметить, что первый рекорд скорости превышающей 100 км/час был зафиксирован именно электромобилем.

Так в 1899 году бельгиец Камиль Женатци на электромобиле «La Jamais Contente» разогнался до 105,882 км/ч. Как видно на рисунке (слева) этот электромобиль на резиновом ходу (на пневматических шинах), это тоже было новшеством на тот момент.

Немногим раньше в Лондоне было запущено движение электрических омнибусов (тогдашних автобусов) благодаря Ральфу Уорду. В это же время в Нью-Йорке начали работать такси на электротяге, стали выпускаться электровелосипеды и многие другие подвижные единицы на электричестве. В России они (электромобили, точнее омнибусы) появились в 1901 году (фото справа) разработки инженера Романова. Уже в 1902 году заводом «Дукс» в Москве выпускался электромобиль для частного использования (фото слева).

 

 

Напомним, что только в 1878 году Николаусом Отто был запущен в серию четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который можно было устанавливать на автомобиль. Он с некоторыми доработками служит «верой и правдой» автомобилистам и по сей день.

Да, двигатель Отто и резкое падение цен на нефть, из которой получают бензин, вытеснило электромобили почти на 100 лет с рынка, но они вновь завоевывают себе «место под солнцем», тесня классические ДВС. Все это благодаря тому, что электромобили практически бесшумны, экологически безвредны и экономически выгодны в эксплуатации. Нужно напомнить, что КПД электродвигателя высокий и составляет (85…95 %), да и электричество дешевеет. Если его (электричество) получать при помощи солнечных батарей или ветрогенераторов, то эксплуатация электромобиля получается почти бесплатной.

На сегодняшний день доля электромобилей среди всего автопарка составляет около 1%, но это пока. За последние 2 года количество продаж электрокаров увеличилось на 45%. Осталось только подождать, когда бензиновые и дизельные автомобили потихоньку сойдут с рынка.

Принцип работы электромобиля

Классическая схема электромобиля представлена на рисунке справа. Аккумуляторы расположенные здесь вдоль кузова отдают свою энергию через устройство управления (УУ) электродвигателю (ЭД), а он вращает колеса. Но эта компоновка далека от совершенства. Дело в том, что электропривод имеет очень важное преимущество перед любыми другими типами приводов – рекуперация. Рекуперация, это преобразование энергии движения в электрическую. Все мы с вами знаем, что энергия никуда не исчезает, она может только преобразовываться из одного вида в другой. Так вот, энергия движения (кинетическая энергия) при торможении автомобиля преобразуется в тепловую. Мы с вами просто нагреваем тормозные колодки, и это тепло отдаем атмосфере. То есть, по сути дела выбрасываем эту энергию. В электромобилях и в гибридах мы можем большую часть кинетики преобразовать в электричество и опять накопить его в аккумуляторе.

Гибридные автомобили всегда имеют кроме аккумулятора и двигатель внутреннего сгорания. Зачем? Для того чтобы удлинить расстояние езды на электромобиле. Дело в том, что даже современные аккумуляторы могут накопить энергии на 100, ну максимум на 200 километров пробега. Согласитесь, что это совсем немного. При использовании ДВС, в качестве дополнительного источника энергии можно удлинить путь до 800, а иногда и до 1000 километров без подзарядки аккумулятора и без дозаправки бензином или дизельным топливом.

Как правило, на авто такого типа (гибридных автомобилях) нет прямого воздействия двигателя на ведущие колеса. ДВС вращает генератор, который вырабатывает электрическую энергию, и уже эта энергия подается на электродвигатели либо на накопители энергии, если автомобиль едет по инерции или стоит (на светофоре, например). Накопителями энергии могут быть не только аккумуляторы, в последнее время все большей популярностью пользуются суперконденсаторы.

Двигатель  на гибридных автомобилях может быть подключен к генератору, который вырабатывает электричество. Электричество это можно использовать для разгона (его обычно не хватает, аккумулятор плохо отдает электроэнергию на старте), или для зарядки аккумулятора, если авто на выбеге или стоянке. Крайне редко ДВС не подключен к генератору. При такой схеме ДВС помогает электродвигателю разгонять автомобиль.Где же экономия? Все дело в том, что при любой схеме подключения ДВС и электродвигателя, двигатель внутреннего сгорания всегда работает в номинальном режиме. В котором достигается максимальная экономия. КПД у ДВС всегда указывается для номинального режима и он колеблется от 36 до 42. Для малых оборотов этот КПД не превышает 7…10%.

Существует и более сложные системы. Вот, например, как взаимодействуют  детали в современном гибридном автомобиле «Тойота Приус». Здесь ДВС может работать на генератор, а может и помогать вращать ведущие колеса через планетарный механизм. При торможении, мотор/генератор (MG2) преобразует кинетическую энергию в электрическую, заряжая аккумулятор. В результате чего достигается неплохая экономия. Да это сложно, но это того стоит. Расход у Тойоты-Приус около 3-х литров бензина на 100 километров.

Устройство тягового электродвигателя автомобиля

Устройство электродвигателя автомобиля зависит, от многих факторов.  Электродвигатели для электромобилей могут быть как постоянного, так и переменного тока. В последнее время на машину такого типа ставят только двигатель переменного тока (синхронный или асинхронный).  Первые электромоторы для автомобилей были, конечно, постоянного тока. Это и логично, потому как аккумулятор выдает постоянный ток, и двигатель электрический также постоянного тока. Их применяют и сейчас, но уже гораздо реже. Однако, все не так просто, как кажется на первый взгляд. Электродвигатели переменного тока гораздо экономичнее и надежнее. Выглядеть они могут точно так же как и электродвигатели постоянного тока. Разные типы электродвигателей имеют различную маркировку. AC – говорит о том, что этот двигатель переменного тока, DC – постоянного.

Принцип работы любого электродвигателя состоит во взаимодействии магнитных полей. Еще Фарадей на заре электричества заметил, что если проводник, по которому течет ток, поместить в постоянное магнитное поле, то этот проводник стремится вырваться из этого поля отклоняясь в ту или иную сторону в зависимости от направления движения тока. Если этих проводников много, и магнитное поле сильное, то и работа такого двигателя постоянного тока  будет соответствующей.

В каждом электродвигателе есть ротор (его иногда называют якорь) и статор (его еще называют индуктором). Ротором является вращающееся часть, статором – не вращающееся (стационарная). И ротор и статор имеют обмотки состоящие из отдельных проводников. Для подачи электрического тока на вращающуюся часть двигателя существует коллектор (набор медных пластин собранных в цилиндр). От статора на коллектор ток передается при помощи специальных щеток. Взаимодействие магнитных полей заставляет ротор совершать вращение.

Электродвигатели переменного тока работают несколько по-другому. Статор создает магнитное поле, которое само вращается. Оно (поле) может увлекать за собой стальные предметы, то есть заставлять вращаться ротор. По этой причине на роторе обмотка не нужна. Но в этом случае скорость вращения ротора будет отставать от скорости вращения магнитного поля статора. Такие электродвигатели нарываются асинхронными.

Для того, чтобы точно знать с какой частотой вращается ротор и регулировать эту частоту, необходимо на роторе разместить электрическую обмотку.  Такие электродвигатели называются синхронными. Но вновь появляется слабое звено электродвигателя – коллектор. Щетки изнашиваются и их нужно менять. Асинхронные двигатели в обслуживании не нуждаются.

На рисунке представлено два вида синхронных двигателей (с явными и неявными полюсами). Повторимся, что асинхронный двигатель отличается лишь тем, что на якоре нет обмотки.

При работе каждый электродвигатель нагревается. По этой причине тема охлаждения электрических машин очень важна. Система охлаждения может быть автономная и принудительная. На электродвигателях большегрузных автомобилей, например БелАЗ, охлаждение принудительное (воздух для охлаждения подается специальным вентилятором). У машин малого класса и легковых, на самом двигателе есть крыльчатка, которая продувает воздух через двигатель, тем самым охлаждая его.

Характеристики электродвигателей автомобильных

Характеристика электродвигателя, это соотношение его параметров к его цене. Лучше всего это представить в табличной форме. В таблице представлены популярные электродвигатели как постоянного DC, так и переменного AC тока. Напряжение у некоторых двигателей имеет несколько значений, это значит, что они способны работать на всех указанных напряжениях. Мощность N указана номинальная. Вращающий момент M, тоже при номинальном режиме работы. Частота вращения указана как максимально допустимая.

Характеристики электрического двигателя автомобиля невозможно сравнивать спонтанно. Для каждого конкретного случая, для определенного автомобиля, может быть разработан свой, оригинальный электродвигатель. Но электродвигатель переменного тока, а он здесь представлен один, явно отличается в лучшую сторону, от электродвигателей постоянного тока той же мощности, хотя бы по соотношению цены и вырабатываемой мощности (AC – 10.7 $/кВт, DC – 450 $/кВт).

Перспективы развития

Внедрение синхронных и асинхронных двигателей на автомобилях тормозилось медленным развитием электроники способной контролировать процессы в этих самых двигателя. Теперь эти барьеры снимаются, электроника становится надежной и относительно дешевой. По этой причине в скором времени электродвигатели переменного тока на электромобилях скорее всего будут внедряться практически повсеместно.

Изобретение новых конструкционных материалов позволяет повышать надежность и долговечность электродвигателей.

Что касается электромобилей в целом, то за ними большое будущее.

Электродвигатели

Электродвигатели для электромобилей, электромоторы

Какой мощности выбрать электродвигатель для электромобиля?

Мощность электродвигателя зависит от массы будущего электромобиля и необходимых динамических характеристик.

Таблица выбора мощности электродвигатель для электромобиля,

Электродвигатель	Масса электромобиля	Динамические характеристики	Запас хода
Motor D&D Motor Systems, Inc. ES-31B DC Series Wound DC 18 квт	1281 кг	100 км/ч	50 км
ADC FB1- 4001	600 кг	90 км/ч	100 км
ADC 9 Inch 21 КВт	1640 кг	130 км/ч	123 км

по данным существующих электромобилей.

Электромоторы для электромобилей, таблица

Модель	Ном. мощн. (КВт)	Ном. крут. момент (Н*м)	Макс. мощн (КВт)	Макс. крут. момент (Н*м)	Скорость вращения шпинделя (об/мин)	Вес (кг)
Электродвигатель Perm-Motor PMG-132	7.2	20.5	14.5	38.5	3480	11
LEMCO LEM-200	4.3	14.2	17.2	57	2880	11
Электродвигатель Brushless Etek 36V	3.6	13.6	10.8	40.9	2520	10.2
Perm-Motor PMS-156	21.3	33.9	46	73.2	6000	25.4
Электродвигатель ADC #203-06-4001A 8\’\’ 72-144VDC 17.5HP Double Shaft	16.3	23.95	28.0	45.3	6500	48
Электродвигатель ADC #FB1-4001 9.1\’\’ 72-144VDC 19.5HP Single Shaft	21.5	34.2	36.8	81.9	6000	66.5
Solectria (Azure Dynamics) AC42	21	42	78	150	4000	66.3
Solectria (Azure Dynamics) AC55	34		78	250	2000	105

.

Модель	Ном. мощн. (КВт)	Ном. крут. момент (Н*м)	Макс. мощн. (КВт)	Макс. крут. момент (Н*м)	Скорость вращения шпинделя (об/мин)	Вес (кг)
SIEMENS ACW-80-4 synchro-nous	21	20	38	60	12500	22
SIEMENS 1PV5105 WS12 induction	18	69	78.4	125	10000	49
SIEMENS 1PV5133-4WS18 induction	30	85	78.4	175	9700	68

Каталог двигателей для электромобилей

Электродвигатель ADC #203-06-4001A 8\’\’ 72-144VDC 17.5HP Double S

Электродвигатель ADC #FB1-4001 9.1\’\’ 72-144VDC 19.5HP Single Shaft

Электродвигатель Azure Dynamics AC24

Электродвигатель Brushless Etek 36V

Электродвигатель Differential Gear Bridge

Электродвигатель Golden Motor 90BLDC-001

Электродвигатель Golden Motor HPM5000B-48V

Электродвигатель Golden Motor HPM5000B-72V

Электродвигатель LEMCO LEM-200

Электродвигатель Perm-Motor PMG-132

Электродвигатель Perm-Motor PMS-156

Электродвигатель SIEMENS 1PV5105 WS12 induction

Электродвигатель SIEMENS 1PV5133-4WS18 induction

Электродвигатель SIEMENS ACW-80-4 synchro-nous

Электродвигатель Solectria (Azure Dynamics) AC42

Электродвигатель Solectria (Azure Dynamics) AC55

Электродвигатель ДПТ-45

Автомобильные электродвигатели и технический уход за ними.

Электродвигатели и уход за ними



Современные автомобили насыщены различными электрическими устройствами и приборами, призванными повысить уровень комфорта для водителя и пассажиров, а также удобство и безопасность управления автомобилем. Такие устройства нередко имеют электрический привод, использующий в своей работе электродвигатели.
В последние годы среди автомобилистов появился термин «полный электропакет», который обозначает, что автомобиль оснащен не только «стандартным» набором электромеханизмов – стеклоочистители, обогреватели и т. п., но и электростеклоподъемниками, центральной блокировкой замков, устройством для изменения положения сидений, корректором положения фар и зеркала заднего вида.
Все эти устройства имеют электрический привод, силовой основой которого является электродвигатель.

На автомобилях устанавливаются коллекторные электродвигатели постоянного тока мощностью 6, 10, 16, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 250 Вт, и частотой вращения вала 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 9000 и 10 000 об/мин соответственно.

Двигатели с электромагнитным возбуждением имеют параллельное, последовательное или смешанное возбуждение. Регулирование частоты вращения их вала может осуществляться введением резистора в цепь возбуждения или якоря, или переключением в цепи обмотки возбуждения. Реверсивные двигатели снабжены двумя обмотками возбуждения.
Конструкция электродвигателя с электромагнитным возбуждением представлена на рис. 1.

Рис. 1. Электродвигатель с электромагнитным возбуждением: 1 – якорь; 2 – крышка; 3 – винт; 4 – траверса; 5 и 14 – плоские пружины; 6 – уплотнительная манжета; 7 и 15 – подшипники; 8 – коллектор; 9 – щетки; 10 – щеткодержатель; 11 – корпус; 12 – статор; 13 – обмотка возбуждения; 16 — выходной вал

Электродвигатели малой мощности (до 60 Вт) выполняются двухполюсными. Электродвигатели с электромагнитным возбуждением постепенно вытесняются электродвигателями с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 2), поскольку применение постоянных магнитов упрощает конструкцию электродвигателя.

Рис. 2. Электродвигатель (а) с возбуждением от постоянных магнитов и схема включения (б и в): 1 – крышка; 2 – щеткодержатель; 3 – щетка; 4 – катушка индуктивности; 5 – постоянный магнит; 6 – якорь; 7 – подшипник; 8 – траверса

На электродвигателях малой мощности устанавливаются подшипники скольжения. Коллекторы изготавливаются штамповкой из медной ленты или трубы с продольными пазами на внутренней поверхности и опрессовываются пластмассой.

В автомобильных двигателях используют магниты из гексаферрита бария изотропные (6БИ240, М6БИ230Ж) и анизотропные (24БА210, 18БА220 и 14БА255). Последние три цифры в обозначении магнита указывают на величину его коэрцитивной силы по намагниченности в кА/м. Постоянные магниты типов 1 и 2 применяются обычно в электродвигателях насосов омывателей стекол и заливаются в пластмассовый корпус, остальные типы магнитов прикрепляются к корпусу пластинчатыми стальными пружинами или приклеиваются.

В электродвигателях применяются щетки марок М1, 96, 960, ЭГ51. В двухскоростных электродвигателях между основными щетками устанавливается третья.

Частота вращения электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов зависит от числа рабочих проводников обмотки якоря, заключенных между щетками. При подаче напряжения на третью щетку число таких проводников уменьшается, и частота вращения растет.

***



В таблице 1 приведены технические характеристики некоторых типов электродвигателей с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов.

Таблица 1. Параметры электродвигателей, применяемых в автомобильных электроприводах

Модель электро- двигателя	Напряжение, В	Полезная мощность, Вт	Частота вращения вала, об/мин	Масса, кг	Назначение
Электродвигатели с параллельным возбуждением
МЭ7Б	12	15	2000	0,83	Стеклоочиститель, отопитель
МЭ231	24	12	2200	1,3	Стеклоочиститель
Электродвигатели с последовательным возбуждением
МЭ202А	12	11	4500	0,5	Вентилятор подогревателя
11.3730	24	150	3000	6,5	Отопитель
Электродвигатели со смешанным возбуждением
32.3730	12	180	6500	4,7	Отопитель
МЭ14АТ	12	15	1500	1,3	Стеклоочиститель
Электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов
МЭ268	12	10	9000	0,14	Омыватель
45.3730	12	90	4100	1,0	Отопитель
МЭ237Б	12	12	2000	0,9	Стеклоочиститель
МЭ251	24	5	2500	0,5	Вентилятор
81.3730	12	6	3000	0,5	Вентилятор

Схема включения электродвигателя отопителя с возбуждением от постоянного магнита приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема включения электродвигателя вентилятора отопителя и элемента обогрева заднего стекла: 1 – монтажный блок; 2 – реле включения обогрева заднего стекла; 3 – выключатель зажигания; 4 – переключатель электродвигателя отопителя; 5 – дополнительный резистор; 6 – электродвигатель отопителя; 7 – выключатель обогрева заднего стекла; 8 – комбинация приборов с контрольной лампой обогрева заднего стекла; 9 – элемент обогрева заднего стекла

Для получения низкой частоты вращения используется дополнительный резистор, который закрепляется винтом с левой стороны кожуха радиатора отопителя. Резистор имеет две спирали: одну сопротивлением 0,23 Ом, вторую – 0,82 Ом.
При включении в цепь питания электродвигателя обеих спиралей обеспечивается первая скорость вращения вентилятора, если включена спираль 0,23 Ом – вторая скорость.
При включении электродвигателя без резистора лопасти вентилятора вращаются с максимальной скоростью.

***

(дополнительная информация)

Электроприводы в автомобильной технике

Практически все автомобильные электрические и электронные системы используют электродвигатели. С помощью электродвигателей приводятся в действие отопительные и вентиляционные установки, стекло- и фароочистители, стеклоподъемники и другие устройства.
Кроме того, в современных электронных системах автоматического управления (ЭСАУ), применяемых на автомобилях, блоки управления (ЭБУ) через оконечные каскады с помощью сигналов широтно-импульсной модуляции (ШИМ-сигналов) управляют исполнительными механизмами типа электродвигателей.

В последние годы электродвигатели с электромагнитным возбуждением постепенно вытесняются электродвигателями с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 1). Применение постоянных магнитов существенно упрощает конструкцию электродвигателя, позволяя отказаться от обмотки возбуждения и всех неприятностей, связанных с ее отказами.

Рис. 1. Электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов:
1-крышка; 2-щеткодержатель; 3-щетка; 4-коллектор; 5-корпус; 6-постоянный магнит; 7-якорь с обмотками; 8-подшипник; 9-винт крепления крышки

В автомобильных электродвигателях с возбуждением от постоянных магнитов используются магниты из гексаферрита бария изотропные и анизотропные. Чаще всего магниты прикрепляются к корпусу электродвигателя винтами, пластинчатыми стальными пружинами или приклеиваются, в некоторых конструкциях (электродвигатели насосов омывателей ветрового стекла).
В двухскоростных электродвигателях между двумя основными щетками устанавливается третья.

Частота вращения электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов зависит от числа рабочих проводников обмотки якоря. При подаче напряжения на третью щетку число таких проводников уменьшается, и частота вращения якоря растет.

***

Неисправности электродвигателей

Основными причинами неисправности электродвигателя являются:

Замыкание пластин коллектора пылью, образующейся в результате истирания щеток. При этом якорь вращается с малой частотой или вообще перестает вращаться.

Заедание вала якоря в подшипниках и, в частности, заедание крыльчатки насоса фароомывателя. При этом уменьшается частота вращения якоря, а сила тока в цепи электродвигателя возрастает до значения, вызывающего срабатывание плавкого или термобиметаллического предохранителей.

Разрыв в электрической цепи электродвигателя вызывает его выключение. При обрыве цепи катушки возбуждения электродвигатель работать не будет. В случае обрыва одной катушки якорь электродвигателя будет вращаться только в одну сторону.
Проверяют катушки возбуждения на обрыв контрольной лампой при питании от аккумуляторной батареи или сети переменного тока.

Межвитковое замыкание в катушках определяется измерением сопротивления.

При замыкании обмотки якоря на сердечник якорь вращаться не будет. При обрыве обмотки якоря резко снижается его частота вращения, или он будет вращаться неравномерно. Обрыв и межвитковое замыкание в секциях обмотки якоря определяют с помощью вольтметра при питании обмотки постоянным током от аккумуляторной батареи или на стенде типа Э202.

***

Техническое обслуживание электродвигателей

Электродвигатели, используемые в конструкциях электроприводов современных автомобилей, являются надежными устройствами, и не требуют трудоемкого обслуживания и ухода. Тем не менее, определенные операции по техническому уходу и контролю помогут избежать отказов электродвигателей и продлить их ресурсный срок службы, что немаловажно с учетом относительно высокой стоимости этих устройств.

Ежедневно перед выездом проверяют действие стеклоочистителей, приборов вентиляции и другие устройства с электродвигателями. В случае обнаружения каких-либо неисправностей или отклонений от нормы в работе привода необходимо выяснить причину и устранить ее, поскольку увеличение нагрузки на электродвигатель может привести к его перегреву и поломке.
Один раз в год при сезонном обслуживании электродвигатели снимают, разбирают и проверяют состояние обмоток, коллектора, щеток и подшипников.

Состояние изоляции обмоток и щеткодержателей проверяют с помощью лампы напряжением 220 В аналогично проверке стартера.

Фетровые шайбы подшипников пропитывают турбинным маслом. Проверяют исправность обмотки якоря и обмотки возбуждения.

Исправность электродвигателя проверяют подключением его в цепь к аккумуляторной батарее через последовательно включенный реостат. Затем измеряют силу тока, потребляемую электродвигателем, и частоту вращения якоря и сравнивают показатели с техническими условиями данного электродвигателя.

***

Системы электрооборудования автомобилей