電動(dòng)機(jī)在汽車中的應(yīng)用非常廣泛。

按照功率，有應(yīng)用于車鎖、后視鏡等的小型電動(dòng)機(jī):

也有應(yīng)用于車窗、搖椅等的中型電動(dòng)機(jī)，

以及冷凝、散熱風(fēng)扇中的大型電動(dòng)機(jī)。

在汽車復(fù)雜的電磁環(huán)境下，電動(dòng)機(jī)會(huì)因電壓不穩(wěn)、運(yùn)行中堵轉(zhuǎn)等多種原因而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、過載，進(jìn)而燒壞。所以必須充分設(shè)計(jì)保護(hù)電路以確保電動(dòng)機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。

閱讀TE電路保護(hù)事業(yè)部工程師郭濤的文章，了解汽車電動(dòng)機(jī)中的保護(hù)應(yīng)用——

PolySwitch TM自復(fù)式聚合物正溫度系數(shù)(PPTC)器件可以用于車載電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，快速有效地避免電動(dòng)機(jī)由于堵轉(zhuǎn)和過載導(dǎo)致的過溫?fù)p壞。下圖顯示是如何將PolySwtch PPTC器件安裝于電動(dòng)機(jī)中以防止過電流或過熱事件而引發(fā)的損壞。當(dāng)將器件密封于電動(dòng)機(jī)殼內(nèi)，其會(huì)對電動(dòng)機(jī)內(nèi)電流作出反應(yīng)，并在故障條件下防止熱損毀情況。

PolySwtch PPTC與雙金屬斷路器的保護(hù)比較
中小型電動(dòng)機(jī)的保護(hù)方法多種多樣，市場上曾經(jīng)使用雙金屬斷路器做保護(hù)。雙金屬斷路器保護(hù)器件有I型、II型和III型等種類。I型雙金屬斷路器在電動(dòng)機(jī)保護(hù)應(yīng)用中最為常用。II型雙金屬斷路器由于體積和成本因素，極少應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中。而III型雙金屬斷路器由于需要手工復(fù)位，也無法應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。I型雙金屬斷路器雖然有著較好的動(dòng)作溫度的范圍，但是由于其動(dòng)作后內(nèi)部沒有發(fā)熱閉鎖機(jī)構(gòu)，在故障尚未排除的情況下，動(dòng)作后的雙金屬斷路器會(huì)由于自身溫度的降低而自行恢復(fù)，從而在整個(gè)故障過程中造成反復(fù)多次保護(hù)。而對于電機(jī)，反復(fù)多次保護(hù)引起的工作電流的通、斷循環(huán)，仍然有可能電機(jī)線圈溫度升高到不安全的溫度范圍，或者至少維持在一個(gè)較高的溫度水平。下圖是I型雙金屬斷路器在電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)中的各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)圖。從圖中可以看出，在整個(gè)保護(hù)過程中，I型雙金屬斷路器由于自身反復(fù)開關(guān)，從而產(chǎn)生許多脈沖電流，使得電機(jī)線圈溫度相對較高，也就是說，電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者必須不得不選用高成本的溫度等級(jí)較高的銅線。這個(gè)現(xiàn)象在低溫環(huán)境下，例如零下—40℃時(shí)，更為明顯。另外，從系統(tǒng)可靠性角度來看，雙金屬斷路器在達(dá)到了動(dòng)作壽命次數(shù)之后的失效模式有可能是觸點(diǎn)短接的通路模式，是一種非安全性失效模式。雙金屬片此類失效情況下，會(huì)造成堵轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)損壞和燒毀。

PolySwitch PPTC作為一種高性價(jià)比的保護(hù)器件，近來被廣泛取代雙金屬片斷路器應(yīng)用與中小型汽車電動(dòng)機(jī)中。PolySwitch成本相對雙金屬片斷路器較低，而且在故障期間，PolySwitch器件會(huì)一直處于“跳閘”狀態(tài)，直至故障被排除之后才會(huì)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。在保護(hù)期間，PolySwitch器件將電流降低并維持在一個(gè)非常低的安全電流下，有效地確保了電機(jī)線圈溫度處在安全的溫度范圍內(nèi)。圖3是PolySwitch在電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)中的各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)圖。從圖3可以看出，在整個(gè)保護(hù)過程中，PolySwitch一直維持在高阻態(tài)，僅有微小的漏電流存在，使得電機(jī)線圈溫度處于一個(gè)較低的水平，也就是說，電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者可以選用低成本的溫度等級(jí)較低的銅線。另外，PolySwitch 即使在達(dá)到了動(dòng)作壽命后期，其最終的失效模式通常也是高阻狀態(tài)。這種安全失效模式能有效地提高系統(tǒng)可靠性和安全性。

此外，PolySwitch PPTC是由于內(nèi)部材料自身物理特性的轉(zhuǎn)變而實(shí)現(xiàn)高阻和低阻間的變化，不同于雙金屬斷路器的機(jī)械開關(guān)。并且其材料可塑性極好。所以相比較，PolySwitch PPTC還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
●各類機(jī)械振動(dòng)的影響可以忽略；
●沒有機(jī)械接觸點(diǎn)，所以不因觸點(diǎn)受油漬污染而無法工作；
●不會(huì)存在機(jī)械開關(guān)而產(chǎn)生電弧；
●可塑性好，具有極佳的成形系數(shù)，可依客戶需求制成各種形狀；
●結(jié)構(gòu)簡單、成本相對較低
PolySwitch PPTC在間歇性電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的設(shè)計(jì)
大多數(shù)中小型汽車電動(dòng)機(jī)屬于間歇運(yùn)行電動(dòng)機(jī)(如用于車窗升降和座椅調(diào)節(jié))，其特征是通常只運(yùn)行一小段時(shí)間。一般來說，這些產(chǎn)品的運(yùn)行時(shí)間若超出了設(shè)定的最大限制，就會(huì)引起堵轉(zhuǎn)、過熱及完全故障。在通電時(shí)出現(xiàn)這類故障有兩個(gè)原因，一是由于控制開關(guān)觸點(diǎn)故障，另一個(gè)是客戶誤操作。

要防止過熱，所使用的電路保護(hù)器件必須快速“動(dòng)作”，但不能快于設(shè)計(jì)速度，從而避免為用戶帶來麻煩。也就是說，保護(hù)器件要在保證電動(dòng)機(jī)正常工作的同時(shí)防止誤動(dòng)作。而誤動(dòng)作通常是由與電動(dòng)設(shè)備某些電氣組件相關(guān)的大脈沖電流引起的，例如，車窗電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和結(jié)束瞬間產(chǎn)生的數(shù)倍于正常工作的電流脈沖。PolySwitch PPTC器件的主要優(yōu)點(diǎn)就是對短時(shí)間的電流脈沖“免疫”，這是由于其動(dòng)作是基于一定程度的熱積累。因此可為其指定一個(gè)大大低于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行電流的動(dòng)作電流，這樣在避免誤動(dòng)作的同時(shí)，從而保證快速有效地防止電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)過熱。

但設(shè)計(jì)一套保護(hù)方案，使其既能有效保護(hù)電機(jī)，又不會(huì)誤動(dòng)作，這對設(shè)計(jì)者來說是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，通常需要器件廠商提供專業(yè)支持。TE電路保護(hù)事業(yè)部有專業(yè)的應(yīng)用設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以幫助客戶進(jìn)行此類選型，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。

PolySwitch PPTC對保護(hù)車窗類電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)通常包括以下幾點(diǎn)：
●低溫堵轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)間
●常溫堵轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)間
●高溫堵轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)間
●電動(dòng)機(jī)繞線和電刷的最高溫度限制
●恢復(fù)時(shí)間
●高溫下工作電流循環(huán)次數(shù)
●耐久測試
PolySwitch PPTC在持續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的設(shè)計(jì)
持續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)電機(jī)(如用于室內(nèi)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī))工作時(shí)需要較長時(shí)間運(yùn)行。由于通常情況下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，一些氣流就會(huì)穿過電動(dòng)機(jī)，使運(yùn)行壓力增加，增加了運(yùn)行電流。結(jié)果，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流通常只有運(yùn)行電流的兩倍左右。這就更加難于選擇合適的熱保護(hù)器件。PolySwitch PPTC器件在此類電動(dòng)機(jī)保護(hù)方案中也頗具優(yōu)勢。

在風(fēng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，PolySwitch器件和電動(dòng)機(jī)放置于氣流回路中都大有裨益。由于氣流會(huì)防止PolySwitch器件達(dá)到動(dòng)作溫度，因此這種方法會(huì)大大增加其保持電流。然而如果由于某種原因電動(dòng)機(jī)止動(dòng)，其流動(dòng)制冷效果就會(huì)消失。加上電動(dòng)機(jī)電流過大，快速升溫，這就會(huì)較快地引發(fā)PolySwitch器件動(dòng)作，進(jìn)而限制流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流。

與雙金屬片不同，在正常工作時(shí)，如果因?yàn)榄h(huán)境原因引起電動(dòng)機(jī)溫度升高，PolySwitch器件還可通過略微增加自身電阻來阻止可能引起的過快溫升故障。

由于此類設(shè)計(jì)中，PolySwitch的擇型需要與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境緊密配合，例如電動(dòng)機(jī)風(fēng)速、散熱空間等。需要通過應(yīng)用實(shí)驗(yàn)來選型，這對設(shè)計(jì)者來說是頗為煩瑣。對此，TE電路保護(hù)事業(yè)部仍然可以幫助客戶進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)選型，節(jié)省設(shè)計(jì)者的精力和時(shí)間。

電動(dòng)機(jī)保護(hù)類PolySwitch PPTC產(chǎn)品系列
PolySwitch PPC在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中主要有三大類：
●端子系列TD (Terminal Device)
●引腳系列R-line (Radial line)　　
●芯片系列Chip

PolySwitch TD系列主要用于中型電動(dòng)機(jī)保護(hù)。其額定工作電流相對較高，較窄的成品電阻范圍使其保護(hù)較為精準(zhǔn)，端子形狀可依客戶需要定制，采用常規(guī)電阻點(diǎn)焊方式與電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線圈連接。由于采用銅端子，其成本高于另外兩個(gè)系列。

PolySwitch R-line系列可用于中、小型電動(dòng)機(jī)保護(hù)。其成品種類多，工作電流覆蓋面廣，引線端子采用錫焊、也可使用點(diǎn)焊方式與電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線圈連接。由于形成標(biāo)準(zhǔn)系列，成本低于TD系列。但在較大功率環(huán)境下，其體積會(huì)比較大。

PolySwitch Chip系列主要用于小型電動(dòng)機(jī)保護(hù)。其成品形狀簡單，直接插入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部連接座內(nèi)與線圈相連，成本最低。但由于接觸電阻、體積等原因，其工作電流較低。