电动车电机的基本结构及维修

电动车电机的基本结构及维修 电机的命名 电动车根据其使用环境与使用频率的不同，所装配的电机形式也不同。不同形式的电机其特点也不一样。国标关于电动车用电机的命名如下: 派生代号，用大写汉语拼音字母表示 性能参数代号，用二位阿拉伯数字表示 产品名称代号，用大写汉语拼音字母表示机座号，以机壳外径(mm)表示 产品名称代号 SYT:铁氧体永磁式直流伺服电动机 SYX:稀土永磁式直流伺服电动机 SXPT:铁氧体永磁式线绕盘式直流电动机 SXPX:稀土永磁式线绕盘式直流电动机 SWT:铁氧体永磁式无刷直流伺服电动机 SWX:稀土永磁式无刷直流伺服电动机 SN:印制绕组直流伺服电动机 SR:开关磁阻电动机 YX:三相异步电动机 电机的分类 目前电动车上使用的电机普遍采用永磁直流电机。所谓永磁电机，是指电机线圈采用永磁体激磁，不采用线圈激磁的方式。这样就省去了激磁线圈工作时消耗的电能，提高了电机机电转换效率，这对使用车载有限能源的电动车来讲，可以降低行驶电流，延长续行里程。后面我们讲的各种电动车用电机均指永磁电机。 电动车用电机按照电机的通电形式来分，可分为有刷电机和无刷电机两大类;按照电机总成的机械结构来分，一般分为“有齿”(电机转速高，需要经过齿轮减速)和“无齿”(电机扭矩输出不经过任何减速)两大类。 对无刷电机而言，根据电机是否具有位置传感器，又分为有位置传感器无刷电机和无位置传感器无刷电机。 对于无位置传感器的无刷电机，必须要先将车用脚蹬起来，等电机具有一定的旋转速度以后，控制器才能识别到无刷电机的相位，然后控制器才能对电机供电。由于无位置传感器无刷电机不能实现零速度启动，所以在2000年以后生产的电动车上用得较少。目前电动车行业内使用的无刷电机，普遍采用有位置传感器无刷电机。 旋转180?，线圈不动，霍耳元件感应到S极磁场，此时P1与R2截止，P2与R1导通，可以看到电流i’从电池正极经过R1、线圈、P2流到电池负极。通电线圈中的A点的电流i’方向是指向接线头的方向(矢量方向与i’矢量方向相反)，磁钢受到线圈的反作用力，一样产生向逆时针方向的旋转力矩。 电动自行车用无刷电机的磁钢数量比较多，线圈一般有3组，每组线圈都有相应的霍耳元件(3相线圈有3个霍耳元件)，这样电机旋转时就更平稳，效率更高。当磁钢旋转时，霍耳元件感应到磁场方向变化后给出相应控制信号，无刷控制器根据此信号控制着上3路与下3路功率管的导通与截止。 有刷电机、无刷电机的比较 我们可以这样来理解有刷电机与无刷电机的通电原理上的区别:有刷电机是由炭刷与换向器进行机械换向，无刷电机是靠霍耳元件感应信号由控制器完成电子换向。 电机的机械结构 有刷电机和无刷电机的通电原理不一样，其内部结构也不一样。对轮毂式电机而言，电机力矩的输出方式(是否经过齿轮减速机构减速)不一样，其机械结构也不一样。 1、常见高速有刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由内置高速有刷电机心、减速齿轮组、超越离合器、轮毂端盖等部件组成。高速有刷有齿轮毂式电机属于内转子电机。 2、常见低速有刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由炭刷、换相器、电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速有刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。 3、常见高速无刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由内置高速无刷电机心、行星摩擦滚子、超载离合器、输出法兰、端盖、轮毂外壳等部件组成。高速无刷有齿轮毂电机属于内转子电机。 4、常见低速无刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速无刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。 电机的接线方法 由于换向方式不一样，有刷电机和无刷电机不但内部结构不一样，而且在接线方式上的区别也非常大。 1、有刷电机的接线方法。有刷电机一般有正负两根引线。一般红线是电机正极，黑线是电机负极。如果将正负极交换接线，只是会使电机反转，一般不会损坏电机。 2、无刷电机相角的判断。无刷电机的相角是无刷电机的相位代数角的简称，指无刷电机各线圈在一个通电周期里面线圈内部电流方向改变的角度。电动车用无刷电机常见的相位代数角有120?与60?两种。 观察霍耳元件安装空间位置判断无刷电机的相角， 120?和60?两种相角电机的霍耳元件安装空间位置不一样。 测量霍耳真值信号判断无刷电机的相角 需要先说明一下的是什么叫无刷电机的磁拉力角。无刷电机的磁钢数量一般是12片、16片或18片,其对应的定子槽数是36槽、48槽或54槽。电机在静止状态时，转子磁钢的磁力线有沿磁阻最小方向行走的特性，因此转子磁钢所停顿的位置恰好为定子槽凸极的位置。磁钢不会停在定子槽心的位置，这样转子与定子的相对位置只有36种、48种或54种这有限的几个位置。因此无刷电机的最小磁拉力角就是360/36?、360/48?或360/54?。 无刷电机的霍耳元件有5根引线，分别是霍耳元件的公共电源正极、公共电源负极、A相霍耳输出、B相霍耳输出和C相霍耳输出。我们可以利用无刷控制器(60?或120?)的5根霍耳引线，将无刷电机霍耳元件引线的正负电源接好，将其余A、B、C三个相位传感器的引线，任意接在控制器霍耳信号引线的引线上。接通控制器电源，由控制器给霍耳元件供电，就可以检测到无刷电机的相角了。方法如下:用万用表的+20V直流电压挡，并将黑表笔接地线，红表笔分别测量三个引线的电压情况，记录下3根引线的高低电压。轻微转动电机，让电机转过一个最小磁拉力角度，再次测量并记录下3根引线的高低电压，如此测量记录6次。我们用1表示高电位，用0表示低电位，那么——如果是60?无刷电机，连续转动6个最小磁拉力角度，则测量出的霍耳真值信号应该是:100、110、111、011、001、000。调整三个霍耳元件引线的引脚顺序，让真值的信号严格按照上面的真值顺序变化，这样对于60?无刷电机的A、B、C三个相位就判断出来了。 如果是120?无刷电机，连续转动6个最小磁拉力角度，测量出的霍耳真值信号应该是按照100、110、010、011、001、101的规律变化，这样霍耳元件引线的通电相序就判断出来了。 3、无刷电机的接线方法。无刷电机的线圈引线有3根，霍耳引线有5根，这8根引线必须和控制器相应引线一一对应，否则电机不能正常转动。 一般讲来，60?和120?相角的无刷电机，需要由与之相对应的60?和120?相角的无刷电机控制器来驱动，两种相角的控制器不能直接互换。60?相角的无刷电机与60?相角控制器相连的8根线的正确接线有两种，一种正转，一种反转。 因为对于120?相角的无刷电机，通过调整线圈引线的相序和霍耳引线的相序，电机与控制器相连的8根线的正确接线可以有6种，其中3种接法电机正转，另外3种接法电机反转。 如果无刷电机反转，表明无刷控制器与无刷电机的相角是匹配的，我们可以这样来调整电机的转向:将无刷电机与无刷控制器的霍耳引线的A、C交换接线;同时将无刷电机与无刷控制器的主相线A、B交换接线。