苏州市电动车维修职业资格培训2015年5月第五章第五章 电动自行车电动机原理电动自行车电动机原理 第一节 电动机的工作原理、结构1. 电动自行车电动机概述 n电动机是电动自行车的动力驱动部件，电动机好坏直接影响着电动自行车的动力性能和质量 n电动机是电动自行车的电气四大件之一，它是将蓄电池电能特换成机械能，驱动电动自行车车轮旋转的部件电动机和轮毂接合，安装在电动自行车上，达到运行的目的 电动自行车电动机概述从安装方式来分电动自行车电机可分为：辐条电机和轮毂电机 A辐条电机 B轮毂电机 电动自行车电动机概述目前电动自行车普遍采用永磁直流电 动机所谓永磁直流电动机，是指电动机 绕组采用永磁体励磁，不采用绕组励磁的 方式永磁直流电动机具有结构简 单、操作方便、响应快速、价格便宜、效 率高及容易实现调速等优点 电动自行车电动机概述电动自行车电动机的发展史1999年以前-------高速有刷电动机从 2000年-----2005年无刷无齿电动机，有刷无齿电动机共存虽然有刷无齿电动机的技术水平 已经达到了顶峰，但是它有着致命的缺陷，即2年之内必须更换电刷；而无刷电动机经过 2年的发展，技术已日渐成熟，它有不需要维护，行驶起来噪声也可以接受，且寿命长达5年以上等优点，因此无刷电动机的应用日益广泛。
到目前----主要是无刷无齿电动机 2.电动机的类型和特点（1）电动自行车电动机的类型 电动自行车一般使用直流电动机现将电动机的分类与特点介绍如下1.串励电动机 是2010年以前是重型三轮车、游艇、电动汽车的主要电机 串励电动机优势：A、体积小、质量轻 B、功率大、过载能力强 C、运行平稳、效率高2.永磁直流电动机①按照电动机的电流换向分类：有刷电动机和无刷电动机②按照转速分：高速电机（大于2000r/min）和低速电机（小于2000r/min）③ 按照电动机带不带减速机构分：有齿电动机和无齿电动机④ 电动机按照外形分：普通轮毂式（辐条轮）、一体化轮毂式和侧挂式 2.电动机的类型和特点永磁直流电动机具有的优点：结构简单 、操作方便、效率高容易实现调整 电动车用的电动机一般是轮毂电动机，具体又细分为：有刷无齿、有刷有齿、无刷无齿、无刷有齿 如果将电动机、福条、车圈做成一体，叫一体化轮穀电动机如果电动机、福条、车圈分开，则受冲击时电动机缓冲性好于一体化轮穀电动机，但坚固程度不如一体化轮穀电动机 有刷电动机的内部有电刷和换向器电动自行车电动机的换向器大多为平面状的。
有刷电动机里面电刷顶在换向器表面电动机转动时，将电能通过换向器输送给绕组电刷易磨损，应定期维护更换，并清理积炭在有刷电动机里面，装置并保持电 刷位置的机械导槽叫电刷架换向器具有相互绝缘的条状金属表面，随电动机转子转动时，条状金属交替接触电刷的正负极，实现电动机绕组电流方向交替变化，完成有刷电动机绕组 的换向 2.电动机的类型和特点无刷电动机内部没有电刷和换向器，由控制器根据转子的位置，为电动机里面的绕组提供不同方向的电流，达到电流方向交替变化的目的无刷电动机 分为有位置传感器无刷电动机和无位置传感器无刷电动机目前电动自行车行业内普遍采用有位置传感器无刷电机 2.电动机的类型和特点—型号(2)电动自行车电动机型号如下表 2.电动机的类型和特点—特点（3）各种电动机的特点：电动机形式传动形式效率爬坡性能维护周期维护内容噪声无刷无齿无刷低速外转子电动机、直接驱动中一般无无小无刷有齿无刷高速电动机、行星齿轮减速高好3年润滑齿轮中有刷有齿有刷高速电动机、两级齿轮或行星齿轮减速中好1年换电刷、润滑齿轮大有刷无齿有刷低速外转子电动机、直接驱动低差2年换电刷、清理积炭小 2.电动机的类型和特点—参数(4)电动机的参数 电动机的参数有电压和功率。
电动自行车用电动机的电压有24v、36V,48V, 60V,功率有180W、 250W, 350W, 500W, 800W,1000W等一般电动自行车使用180~350w电动机,电动摩托车使用500W电动机，货运三轮车使用1000W以上电动机 二、电动机的工作原理1.有刷直流电动机有刷直流电动机主要由绕组、磁钢、换向器和电刷等构成有刷直流电动机的物理模型图如图5-5所示 二、电动机的工作原理l实际中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个绕组构成，同样是由多个绕组连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动 l电动自行车用有刷电动机的电刷一般有2个或4个，换向片与绕组有很多组，这样电动 机旋转时就更平稳，效率更高 l由于电刷和换向器的存在，有刷电动机有以下致命的弱点：结构复杂、可靠性差、故障多、需要维护、电刷寿命短及换向火花易形成电磁干扰等 二、电动机的工作原理有刷直流电动机的工作实物图如图5-6所示 二、电动机的工作原理—无刷电机2.无刷直流电动机 (1)无刷直流电动机工作原理 无刷直流电动机的学名叫无换向器电动机无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，无刷直流电动机就其基本结构而言，可以认为是一台由开关电路、永磁式同步电动机及 位置传感器三者组成的“电动机系统”。
霍尔元件在无刷电动机中的作用是告知控制器何时改变电动机的电流方向 二、电动机的工作原理—无刷电机无刷直流电动机的原理框图如图5-7所示 二、电动机的工作原理—无刷电机n 现在的无刷直流电动机均采用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和娃形绕组鼓形绕 组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较可靠，经济性好，故被广泛应用 n 无刷直流电动机，采用方波自控式永磁同步电动机，以位置传感器取代电刷、换向器， 以铷铁硼磁钢作为转子的永磁材料，产品性能超越了传统有刷直流电动机，同时又解决了有刷直流电动机电刷磨坏的缺点，是当今较理想的调速电动机n 无刷直流电动机在自行车上的使用取代传统有刷直流电机，除了可以达到更高效率，转矩响应快等特性外，又由于采用方波驱动，让铅酸蓄电池有时间修补电极板，可以 延长蓄电池的寿命，提高约1.3倍的蓄电池 容量，综合效率可提高一倍左右，大大地改善了蓄电池的性能 二、电动机的工作原理—无刷电机(3) 无刷电动机的相位角 无刷电动 机的相位角是其相位代数角的简称，即各绕 组在一个通电周期里面绕组内部电流方向改变的角度电动自行车用无刷电动机常见的相位角有60°与120°两种。
60 ° 和120 °两种相位角电动机的霍尔元件安装空间位置不一样如果60 °相位角的无刷控制器用在120 °相位角无刷电动机上，或者反之，都会导致缺相的现象，不能正常运转；但如果采用智能型无刷控制器能够自动识别60 °相位角电动机 或l20 °相位角电动机，就可以兼容适配两种电动机，使得维修更换更加容易 二、电动机的工作原理(4)无刷电动机的磁拉力角 电动机在静止状态时，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，不会停在定子槽心的位置无刷电动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54槽这样转子与定子的相对位置只有36种、48和54种 二、电动机的工作原理---电动机的结构1.电动机的组成部件 电动机由定子和转子两部分组成定子是电动机中固定不动的部分，是带有磁性的不动 的磁路部分转子是电动机中转动的部分虽然有刷电动机和无刷电动机均由定子和转子组 成，但它们的结构组成大不一样有刷电动机工作时，磁钢和电刷是固定不动的，转子绕组和换向器旋转无刷电动机的 旋转部分（即转子）是磁钢，它的绕组与位置传感器是固定在电动机轴上的，是定子的一 部分，不能旋转。
2.有刷无齿电动机的结构 有刷无齿电动机又叫有刷低速电动机，它是外转子电动机，其转子的转速即为车轮的转 速电动机定子上磁钢一般有3 ~7对，转子电枢的槽数一般有39 ~57个电枢绕组固定在 转子外壳内，利用外壳散热有刷无齿电动机无减速器齿轮装置，结构简单，成本低，起步 上坡过载能力较差，耗电量大 有刷无齿电动机由定子磁钢、转子绕组、电刷、换向器、电动机轴、左右端盖、轴承等部件构成 有刷无齿电动机的结构如图5-11所示二、电动机的工作原理---电动机的结构 3.有刷有齿电动机的结构 有刷有齿电动机又叫有刷高速电动机，它是内转子电动机有刷高速电动机效率高，爬坡能力强，起动转矩大，通过变速齿轮装置进行减速后输出动力，有噪声n有刷有齿电动机由内置 高速有刷电动机心、减速 齿轮组、超越离合器、 左右端盖、轴承、磁钢、 电刷、换向器、绕组等 部件构成n 有刷有齿电劫机的结构如图5-12所示 二、电动机的工作原理---电动机的结构 二、电动机的工作原理---电动机的结构4. 无刷无齿电动机的结构 ,. 无刷无齿电动机又叫无刷低速电动机，它是外转子电动机n 无刷无齿电动机由电动机转子、定子、轴、左右端盖、轴承、磁钢、三个霍尔元件、绕组等部件构成。
无刷无齿电动机的 结构如图5-13所示 二、电动机的工作原理---电动机的结构5.无刷有齿电动机的结构 无刷有齿电动机又叫无刷高速电动机无刷有齿电动机效率高，负载爬坡能力强，起动转矩大，通过变速齿轮装置进行减速后输出动力，有噪声但控制器复杂，起动电流大无刷有齿电动机是电动自行车电动机的发展方向 无刷有齿电动机由内置高速无刷电动机机心、行星摩擦滚子、超越离合器、输出法兰、左右端盖、外壳等部件构成 二、电动机的工作原理---电动机的结构无刷有齿电动机的结构如图5-14所示图5-14 。