第３５卷第１期 哈 尔 滨 轴 承 ＶｏｌＪ３５ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１ ４ ２ ０ ｌ ４年 ３月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＢＥＡＲＩＮＧ 汽车座椅翻转用永磁直流电动机设计 张英勋 （哈尔滨泰富电气有限公司，黑龙江哈尔滨１５００６０） 摘 要：介绍了一种永磁直流汽车电动机的结构形式、工作原理、设计特点及其技术关键点，阐述了其在汽 车座椅中的应用。 关键词：永磁直流电动机；减速箱；输出齿轮组件；霍尔控制电路；电磁兼容电路 中图分类号：Ｕ４６３．８３ ６ 文献标识码：Ｂ 文章编码：１６７２—４８５２（２０１４）０１—００６１—０３ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ—ｍａｇｎｅｔ Ｄ．Ｃ．ｍｏｔｏｒ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｕｒｎｉｎｇ ｄｏｗｎ ｃａｒ ｓｅａｔ Ｚｈａｎｇ Ｙｉｎｇｘｕｎ （Ｈａｒｂｉｎ Ｔｅｃｈ．ｆｕｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｒｂｉｎ１ ５００６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｄｅｓｉｇｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆａ ｋｉｎｄ ｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔ－ｍａｇｎｅｔ Ｄ．Ｃ．ｍｏｔｏｒ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｃａｌ＇．Ｉｔ ａｌｓｏ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｏｔｏｒ ｉｎ ｃａｒ ｓｅａｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ－ｍａｇｎｅｔ Ｄ．Ｃ．ｍｏｔｏｒ；ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｂｏｘ；ｏｕｔ ｇｅａｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ；Ｈａｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｌ 前言 近年来随着对汽车舒适性要求的不断提高， 又起导磁、防护和散热作用；瓦型磁钢为永磁材 料，用来产生励磁磁场；磁钢支架起固定磁钢作 用；机壳轴承与机壳轴承室紧配承载转子轴。 （２）转子由转子铁心、转子轴、换向器、 转子绕组、刷架组件、太阳轮组成。转子铁心采 用硅钢片叠压而成，作为电动机磁路的一部分； 用。 为了充分利用空间，在厢式车中采用座椅翻 转子轴用来支撑转子，传递转矩；换向器保证 转电动机将座椅整体翻转到汽车地板下的储存间 输出电流方向不变；转子绕组绕制于铁心上，其 内，这样可以节省空间装载其他的物品，如需要 作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩；坐人时，就把座椅翻转出来使用，灵活性强。这 刷架组件可以支撑转子，通过止口和机壳的配合 样的电机要有很大的转矩且转速较低，并且位置 关系，使转子组件装在定子内，并稳定可靠地工 作，是保证定、转子之间同轴度、气隙匀度和轴 控制精确，才能驱动座椅完成上述动作。因此， 汽车座椅翻转用电动机作为汽车座椅的关键驱动 向间隙的关键零件之一，同时其上面安装有电子 元件；太阳轮作为行星减速机构的中心轮安装在 部件具有非常广阔的应用前景。 转子轴上。 （３）减速箱采用四级行星齿轮减速机构， 电机结构和工作原理 由一级行星齿轮、行星盘、二级行星齿轮、行 星盘、三级行星齿轮、行星盘、四级行星齿轮、 汽车座椅翻转用电动机为永磁直流有刷电动 行星盘，内齿轮及齿轮壳体、端盖、输出齿轮组 机，电机由定子、转子、减速箱三大部分组成。 成，行星盘承载定位行星轮，各级行星轮与内齿 （１）定子由机壳、一对瓦型磁钢、磁钢支 架、机壳轴承组成。机壳支撑定子磁钢，同时 轮啮合逐级减速，齿轮壳体用作固定支撑，端盖 组件支撑输出齿轮组件，输出齿轮与座椅上的枢 轴齿轮啮合，带动座椅翻转。 收稿日期：２０１３—０８—２９． 作者简介：张英勋（１９７９一），男，工程师，项目负责人 基本工作原理：电机定子上固定有永磁体， 汽车电机在汽车上安装的数量也越来越多，其中 在汽车座椅系统中汽车电机也得到了广泛的应 哈 尔 滨 轴 承 第３５卷 电流通过转子上的线圈产生电磁力，定转子相互 作用使转子产生旋转，转子连接减速箱，逐级减 速，输出而获得较大转矩。 电机整体结构如图ｌ所示。 图１永磁直流有刷电动机结构图 ３设计特点及关键技术 ３．１ 设计特点 汽车座椅翻转用电动机有很多突出的优点， 具体如下。 （１）电机定子采用永磁体磁钢，这样可以 取消励磁系统的损耗，提高效率；结构简单，体 积小，重量轻，运行可靠。 （２）定子磁钢采用涂胶和塑料支架支撑双 重固定的方法，采用支架既可以防止电机受冲击 时磁钢脱落又能保证安装磁钢时的安装尺寸。 （３）电机一端采用含油圆柱滚子轴承，另 一端采用含油球轴承，含油球轴承可以对转子装 配后不同轴现象进行调节，降低了电机噪音。 （４）由于翻转电机的综合空间有限，减速 箱采用行星齿轮减速机构，行星齿轮传动是浮动 结构，属于精密传动。减速箱采用四级行星齿轮 减速机构，可保证很大的减速比。为了防止内齿 轮打滑，在内齿轮与壳体之间采用凸凹槽配合， 强度大大增加。齿轮箱由于前两级行星齿轮承载 的转矩较低，采用耐磨性好的塑料齿轮，既降低 成本又能降低噪音，同时齿轮箱采用特殊油脂润 滑，来降低多级齿轮运转产生的噪音。 （５）该电机可采用全自动流水线生产，包 括采用超声波清洗设备对铁心的清洗，全自动 涂敷机对铁心表面绝缘涂敷，全自动设备进行换 向器的压接，全自动绕线机进行转子绕阻的绕 制，全自动点焊机对换向器挂钩的点焊，全自动 精粗车机对换向器表面的粗车、精车、清理，二 工位平衡机对转子的校平衡，转子综合测试仪对 转子的综合测试，定子组装及总装配在流水线上 作业，成品在磁粉测功装置、汽车电机综合测试 仪、响度测试系统及声级计上进行性能检测。以 上方法效率非常高，很适于大批量生产。 ３．２关键技术 本汽车座椅翻转用电机除具有以上一些特点 外，同时还具有如下的关键技术。 （１）在输出齿轮组件装配环节上，在输出 轴上套有特种材质波纹滑环，当输出转矩大大超 过电机额定转矩并低于堵动转矩时，输出轴和输 出齿轮间产生打滑来卸掉过大的输出转矩，起到 保护电机减速箱里的齿轮和电机本体作用，输出 齿轮组件结构如图２所示。 图２输出齿轮组件结构图 （２）该电机设有霍尔元件位置计数系统， 霍尔元件计数是运动位置的控制需要。霍尔控制 电路管脚ｌ连接电源（ｖｃｃ），利用与电机转子轴上 连接的信号磁钢产生磁场，信号磁钢被径向充磁 为Ｎ、ｓ两极，在外表面产生一个接近正弦波的磁 通量。当信号磁钢随电机旋转时，会在霍尔元件 管脚３（ＯＵＴ）与管脚２（ＧＮＤ）之间产生脉冲信 号，电机每旋转一周产生的脉冲信号，输入到控 制处理电路，作为座椅动作位置控制信号。电路 原理图如图３所示。 ＧＮＤ ＶＣ Ｒ 图３霍尔控制电路原理图 （３）霍尔元件很容易受到静电或浪涌电压 的伤害而失去＿［作能力，因此在霍尔元件计数电 路中，并联ＥＳＤ压敏电阻予以保护。压敏电阻的 电压与电流不遵守欧姆定律，而成特殊的非线性 关系。在常规状态下，当两端所加电压低于标准 额定电压时，压敏电阻阻值接近于∞，内部几乎 无电流通过；当两端电压高于标准额定电压时， 压敏电阻将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低
