风窗玻璃刮水器按动力源不同分为气动式、真空式和电动式三种。电动刮水器因为动力大，容易控制，不受发动机工况影响，所以在汽车上广泛使用。

1.电动刮水器的结构

如图8-1所示，电动刮水器是由电动机、传动机构和刮水片三部分组成的。电动机轴端的蜗杆驱动蜗轮4，蜗轮4带动摇臂6旋转，摇臂6使拉杆7往复运动，从而带动刮水片左右摆动。

电动刮水器的结构及工作原理

图8-1　电动刮水器的组成

1—刮水片；2—刮水片架；3—雨刮臂；4—蜗轮；5—电动机；6—摇臂；7—拉杆

电动刮水器的电动机一般有永磁式和励磁式两种，而永磁式电动机结构简单、体积小、可靠性好，被广泛采用。

2.电动刮水器的变速原理

根据直流电动机的电压平衡方程式：

式中：U——电动机端电压；

　　　I——通过电枢绕组的电流；

　　　R——电枢绕组的电阻；

　　　k——常数；

　　　Z——正、负电刷间串联的绕组（导体）数；

　　　Φ——磁极磁通。

在电压U和直流电动机定型的情况下，电枢绕组的电流I、电枢绕组的电阻R、k均为常数，只要调整磁极磁通Φ或者电枢绕组数Z便可调节转速n。通过改变电动机磁极磁通的强弱，或者改变两电刷之间的导体（绕组）数便可实现直流电动机的变速。

1）改变磁极磁通Φ变速

采用改变电动机磁极磁通Φ实现变速的方法，只适合绕线式直流电动机。绕线式电动刮水器的工作原理如图8-2所示。

低速挡的工作原理：刮水器开关在I挡位置，电流从蓄电池正极经电源开关8→熔丝7→接线柱②→接触片，然后分两路：一路通过接线柱③→串励绕组l→电枢2→蓄电池负极形成回路；另一路通过接线柱④→并励绕组3→蓄电池负极形成回路。此时，在串励绕组1和并励绕组3的共同作用下，磁场增强，电动机以低速运转。

图8-2　绕线式电动刮水器的工作原理

1—串励绕组；2—电枢；3—并励绕组；4—触点；5—凸轮；6—刮水器开关；7—熔丝；8—电源开关；①，②，③，④—接线柱

高速挡的工作原理：刮水器开关在Ⅱ挡位置，电流由蓄电池正极经电源开关8→熔丝 7→接线柱②→接触片→接线柱③→串励绕组l→电枢2→蓄电池负极形成回路。此时由于并励绕组3被隔除，磁场减弱，电动机以高速运转。(www.daowen.com)

2）改变电刷间的电枢绕组（导体）数Z变速

要改变电刷间导体数变速，只能通过永磁电动机（一般为三刷永磁式直流电动机）来实现。永磁电动机的磁极为铁氧体永久磁铁，具有不易退磁的优点，能够实现高、低转速，其工作原理如图8-3所示。由图8-3可见，它是利用三个电刷来改变正、负电刷之间串联的线圈数来实现变速的。

图8-3　永磁式刮水器电动机的工作原理

当开关K拨到低速挡L时，在两个电刷B1、B3之间有两条并联支路，各有4个线圈。当开关K拨到高速挡H时，在两个电刷B2、B3之间也有两条并联支路，一个支路有3个线圈串联，另一个支路有5个线圈串联，但其中一个线圈的反电动势方向与另4个线圈的反电动势方向相反。由于反电动势的减小，电枢的转速上升，重新达到电压平衡，这样永磁式电动刮水器就得到了高、低速不同的工作挡位。

3.电动刮水器的自动复位原理

为了不影响驾驶员的视线，要求刮水器能自动复位，即不论在什么时候关闭刮水器开关，刮水片都能自动停在风窗玻璃的下部。图 8-4 所示为刮水器自动复位装置的原理图，其工作原理如下：

当电源开关接通时，把刮水器开关拉到“I”挡，电流路径为：蓄电池的正极→电源开关→熔丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B1→刮水器“I”挡→搭铁，刮水器电动机低速运转。

当刮水器开关拉到“Ⅱ”挡时，电流路径为：蓄电池的正极→电源开关→熔丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B2→刮水器“Ⅱ”挡→搭铁，刮水器电动机高速运转。

当刮水开关推到“0”挡时，如果刮水器的刮水片没有停在规定的位置，则电流路径为：蓄电池正极→电源开关→熔丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B1→刮水器“0”挡→触点臂5→铜环9→搭铁［见图8-4（b）］，这时电动机将继续转动，当刮水器的刮水片到规定位置时，触点臂3、5都和铜环7接触，使电动机短路如图8-4（a）所示。与此同时，电动机电枢由于惯性而不能立刻停下来，电枢绕组通过触点臂3、5与铜环7接触而构成回路，电枢绕组产生感应电流，因而产生制动扭矩，电动机迅速停止转动，使刮水器的刮水片停止在规定的位置。

图8-4　永磁式电动刮水器的自动复位装置原理

（a）工作电路；（b）复位原理
1—电源总开关；2—熔丝；3，5—触点臂；4，6—触点；7，9—铜环；8—蜗轮；10—电枢；11—永久磁铁；12—刮水器开关

4.智能自动刮水器

1）压电型雨滴感知刮水装置

压电型雨滴感知刮水装置是利用雨滴下落撞击传感器的振动片，将振动能量传给压电元件，从而将雨量的大小转变为与之相对应的电信号的，如图8-5所示。

如图8-6所示，工作时，雨滴传感器将雨量的大小转变为与之相对应的电信号，经放大后送入间歇控制电路，给充电电路进行充电，使充电电路中电容两端电压上升，当电压上升至与基准电压相等时，驱动电路使刮水电动机工作一次，雨量越大，感应出电信号越强，充电速度越快，间歇工作频率越高，相反工作频率越低。但当雨量很小时，雨滴传感器没有电压信号输出，只有定时电路对充电电路进行定时充电，一段时间后，充电电路的输出电压与基准电压相等，刮水器动作一次。根据下雨量的大小，电路可以实现无级调速。

图8-5　压电型雨滴传感器结构

1—阻尼橡胶；2—压电元件；3—振动片；4—上盒；5—放大电路；6—电容；7—线束；8—电路基板；9—下盒

图8-6　压电型雨滴传感器工作原理

2）光电型雨滴感知刮水装置

如图8-7所示，雨量传感器通过发光二极管发射出一束光，前风窗干的话光会全部反射出来，反射到光电二极管上的光强，说明该雨量小。前风窗湿的话，则反射到光电二极管上的光弱，说明该雨量大。反射光多少，取决于雨量大小。雨量传感器把此信号传递到间隙刮水控制器，从而激活和控制刮水器工作。雨滴/光强传感器收到光信号，自动调节刮水器刮水速度。

图8-7　光电型雨滴感知刮水装置