技術(shù)篇：電動(dòng)車電機(jī)原理大全！

1.什么叫電機(jī)？

答：電機(jī)是將電池電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車車輪旋轉(zhuǎn)的部件。

2.什么叫繞組？

答：電樞繞組是直流電機(jī)的核心部分，是銅質(zhì)漆包線繞制的線圈。當(dāng)電樞繞組在電機(jī)的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)都會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

3.什么叫磁場(chǎng)？

答：在永磁體或電流周圍所發(fā)生的力場(chǎng)及凡是磁力所能達(dá)到的空間或磁力作用的范圍。

4.什么叫磁場(chǎng)強(qiáng)度？

答：定義載有 1 安培電流的無限長導(dǎo)線在距離導(dǎo)線 1/2 米遠(yuǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為 1A/m （安培 / 米，國際單位制 SI ）；在 CGS 單位制（厘米 - 克 - 秒）中，為紀(jì)念?yuàn)W斯特對(duì)電磁學(xué)的貢獻(xiàn)，定義載有 1 安培電流的無限長導(dǎo)線在距離導(dǎo)線 0.2 厘米遠(yuǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為 10e （奧斯特）， 10e=1/4.103/m ，磁場(chǎng)強(qiáng)度通常用 H 表示。

5.什么叫安培定則？

答：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指的方向跟電流方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。

6.什么叫磁通？

答：磁通又叫磁通量：設(shè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，平面的面積為 S ，我們定義磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與面積 S 的乘積，叫做穿過這個(gè)面的磁通量。

7.什么是定子？

答：有刷或無刷電機(jī)工作時(shí)不轉(zhuǎn)的部分。輪轂式有刷或無刷無齒電機(jī)的電機(jī)軸叫做定子，此種電機(jī)可以叫做內(nèi)定子電機(jī)。

8.什么是轉(zhuǎn)子？

答：有刷或無刷電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分。輪轂式有刷或無刷無齒電機(jī)的外殼叫做轉(zhuǎn)子，此種電機(jī)可以叫外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

9.什么叫碳刷？

答：有刷電機(jī)里面頂在換相器表面，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，將電能通過轉(zhuǎn)相器輸送給線圈，由于其主要的成分是碳，稱為碳刷，它是易磨損的。應(yīng)定期維護(hù)更換，并清理積碳。

10.什么是刷握？

答：在有刷電機(jī)里面盛裝并保持碳刷位置的機(jī)械導(dǎo)槽。

11.什么是換相器？

答：有刷電機(jī)里面，具有相互絕緣的條狀金屬表面，隨電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，條狀金屬交替接觸電刷的正負(fù)極，實(shí)現(xiàn)電機(jī)線圈電流方向的正負(fù)交替變化，完成有刷電機(jī)線圈的換相。

12.什么是相序？

答：無刷電機(jī)線圈的排列順序。

13.什么是磁鋼？

答：一般用于稱呼高磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁性材料，電動(dòng)車電機(jī)都采用釹鐵錋稀土磁鋼。

14.什么叫電動(dòng)勢(shì)？

答：由電機(jī)的轉(zhuǎn)子切割磁力線而產(chǎn)生，其方向與外加電源相反，故稱為反電動(dòng)勢(shì)。

15.什么是有刷電機(jī)？

答：電機(jī)工作時(shí)，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是靠隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器和電刷來完成的。在電動(dòng)車行業(yè)有刷電機(jī)分為高速有刷電機(jī)和低速有刷電機(jī)。有刷電機(jī)和無刷電機(jī)有很多區(qū)別，從字上可以看出有刷電機(jī)有碳刷，無刷電機(jī)沒有碳刷

16.什么是低速有刷電機(jī)？有何特點(diǎn)？

答：在電動(dòng)車行業(yè)中，低速有刷電機(jī)是指輪轂式低速大轉(zhuǎn)矩?zé)o齒輪傳動(dòng)有刷直流電動(dòng)機(jī)，電機(jī)定轉(zhuǎn)子相對(duì)轉(zhuǎn)速就是車輪的轉(zhuǎn)速。定子上的磁鋼為 5~7 對(duì)，轉(zhuǎn)子電樞的槽數(shù)為 39~57 個(gè)。由于電樞繞組固定在輪子外殼內(nèi)，借助轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼，熱量容易散發(fā)。轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼又編織著 36 根輻條，更有利熱的傳導(dǎo)。

17.有刷有齒電機(jī)的特點(diǎn)？

答：有刷電機(jī)中因?yàn)橛须娝?，其主要隱患就是“電刷磨損”，用戶應(yīng)該注意到有刷電機(jī)又分為有齒和無齒兩種。目前許多廠家選用有刷有齒電機(jī)，它是一種高速電機(jī)，所謂“有齒”就是通過齒輪減速機(jī)構(gòu)，將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低（因國標(biāo)規(guī)定電動(dòng)車時(shí)速不得超過 20 公里，故電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在 170 轉(zhuǎn) / 每分鐘左右）。由于是高速電機(jī)通過齒輪減速，其特點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)騎行者感覺動(dòng)力強(qiáng)勁，而且爬坡能力較強(qiáng)。但是電動(dòng)輪轂是封閉的，只是在出廠前加注了潤滑劑，用戶很難進(jìn)行日常保養(yǎng)，而且齒輪本身也有機(jī)械磨損，一年左右因潤滑不足導(dǎo)致齒輪磨損加劇，噪音增大，使用時(shí)電流也增大，影響電機(jī)和電池壽命。

18.什么是無刷電機(jī)？

答：由于控制器提供不同電流方向的直流電，來達(dá)到電機(jī)里面線圈電流方向的交替變化。無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間沒有電刷和換向器。

19.電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)換相 ?

答：無刷或有刷電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)里面線圈的通電方向需要交替變換，從而達(dá)到電機(jī)能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。有刷電機(jī)的換相靠換相器和電刷共同完成，無刷電機(jī)靠控制器來完成。

20.什么是缺相？

答：無刷電機(jī)或無刷控制器的三相電路中，有一相不能工作。缺相分主相位缺相和霍爾缺相。表現(xiàn)為電機(jī)抖動(dòng)不能工作，或轉(zhuǎn)動(dòng)無力且噪音大。控制器在缺相狀態(tài)下工作是很容易燒毀的。

21.電機(jī)常見的種類有哪幾種？

答：常見的電機(jī)有：有刷有齒輪轂電機(jī)、有刷無齒輪轂電機(jī)、無刷有齒輪轂電機(jī)、無刷無齒輪轂電機(jī)、側(cè)掛電機(jī)等。

22.從電機(jī)的種類上怎么區(qū)分是高低速電機(jī)？

答： A 有刷有齒輪轂電機(jī)、無刷有齒輪轂電機(jī)屬于高速電機(jī)；

B 有刷無齒輪轂電機(jī)、無刷無齒輪轂電機(jī)屬于低速電機(jī)。

23.電機(jī)的功率是怎么定義的？

答：電機(jī)的功率是指電機(jī)所輸出的機(jī)械能與電源所提供的電能之比。

24.為什么要選擇電機(jī)的功率？選擇電機(jī)功率的意義何在？

答：電機(jī)額定功率的選擇是一個(gè)很重要很復(fù)雜的問題。負(fù)載時(shí)，如果電機(jī)額定功率過大，電機(jī)就經(jīng)常處于輕載運(yùn)行，電機(jī)本身的容量得不到充分的發(fā)揮，變成“大馬拉小車”，同時(shí)電機(jī)運(yùn)行效率低、性能不好，都會(huì)增加運(yùn)行費(fèi)用。反過來，電機(jī)額定功率要求得小，那便是“小馬拉大車”，電機(jī)電流超過額定電流，電機(jī)內(nèi)耗損加大，效率低時(shí)小事，重要的是影響電機(jī)的壽命，即使過載不多，電機(jī)的壽命也會(huì)減少較多；過載較多，會(huì)破壞電機(jī)絕緣材料的絕緣性能甚至燒毀。當(dāng)然，電機(jī)額定功率小，可能根本就拖動(dòng)不了負(fù)載，會(huì)使電機(jī)長時(shí)間于啟動(dòng)狀態(tài)而過熱損壞。所以應(yīng)該嚴(yán)格按照電動(dòng)車運(yùn)行情況選定電機(jī)額定功率。

25.一般直流無刷電機(jī)為什么要有三個(gè)霍爾？

答：簡(jiǎn)要的說，直流無刷電機(jī)為了能轉(zhuǎn)動(dòng)，必須使定子線圈的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子永久磁體的磁場(chǎng)之間始終存在一定的角度。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程也就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向改變的過程，為了使二者磁場(chǎng)存在角度，到一定的程度后，定子線圈的磁場(chǎng)方向必須改變。那么怎么知道要改變定子磁場(chǎng)的方向了呢？那就靠那三個(gè)霍爾了?？梢哉J(rèn)為那三個(gè)霍爾肩負(fù)著告訴控制器何時(shí)改變電流方向的任務(wù)。

26.無刷電機(jī)霍爾的耗電量大致范圍多少？

答：無刷電機(jī)霍爾的耗電量大致范圍是 6m A-20m A 不等。

27一般電機(jī)在多高的溫度下能夠正常工作？電機(jī)最多能夠承受多高的溫度？

答：如果測(cè)量電機(jī)蓋的溫度超過環(huán)境溫度 25 度以上時(shí)，表明電機(jī)的溫升已經(jīng)超出了正常的范圍，一般電機(jī)溫升應(yīng)該在 20 度以下。一般電機(jī)線圈是由漆包線繞而成，而漆包線在溫度高于 150 度左右時(shí)其漆膜會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而脫落，造成線圈短路。當(dāng)線圈溫度在 150 度以上時(shí)電機(jī)外殼所表現(xiàn)出的溫度在 100 度左右，所以如果以其外殼溫度為依據(jù)則電機(jī)所承受的最高溫度為 100 度。

28.電機(jī)的溫度應(yīng)在 20 攝氏度以下，即電機(jī)端蓋的溫度超過環(huán)境溫度應(yīng)小于 20 攝氏度，但電機(jī)發(fā)熱超過 20 攝氏度的原因是什么？

答：電機(jī)發(fā)熱的直接原因是由于電流大引起的。一般可能是線圈短路或開路、磁鋼退磁或電機(jī)效率低等造成，正常情況則是電機(jī)長時(shí)間大電流運(yùn)轉(zhuǎn)。

29.什么原因?qū)е码姍C(jī)會(huì)發(fā)熱？這是一個(gè)怎樣的過程？

答：電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)電機(jī)內(nèi)有功率損耗，最終都將變成熱能，這就會(huì)使電機(jī)溫度升高，超過了周圍環(huán)境溫度。電機(jī)溫度比環(huán)境溫度高出的值稱為升溫。一旦有了升溫，電機(jī)就要向周圍散熱；溫度越高、散熱越快。當(dāng)電機(jī)單位時(shí)間發(fā)出的熱量等于散出的熱量時(shí)，電機(jī)溫度不再增加，而保持著一個(gè)穩(wěn)定不變的溫度，即處于發(fā)熱與散熱平衡的狀態(tài)。

30.一般點(diǎn)擊允許溫升是多少？電機(jī)的溫升對(duì)電機(jī)中的哪個(gè)部分影響最大？是怎么定義的？

答：電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，從盡量發(fā)揮它的作用出發(fā)，所帶負(fù)載即輸出功率越大越好（若不考慮機(jī)械強(qiáng)度）。但是輸出功率越大、損耗功率越大，溫度越高。我們知道，電機(jī)內(nèi)耐溫最薄弱的東西是絕緣材料，如漆包線。絕緣材料耐溫有個(gè)限度，在這個(gè)限度內(nèi)，絕緣材料的物理、化學(xué)、機(jī)械、電氣等各方面性能都很穩(wěn)定，其工作壽命一般約為 20 年。超過這個(gè)限度，絕緣材料的壽命就急劇縮短，甚至?xí)龤?。這個(gè)溫度限度，稱為絕緣材料的允許溫度。絕緣材料的允許溫度，就是電機(jī)的允許溫度；

絕緣材料的壽命，一般就是電機(jī)的壽命。環(huán)境溫度隨時(shí)間、地點(diǎn)而異，設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)規(guī)定取 40 攝氏度為我國標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度。因此絕緣材料或電機(jī)的允許溫度減去 40 攝氏度即為允許溫升，不同絕緣材料的允許溫度是不一樣的，按照允許溫度的高低，電機(jī)常用的絕緣材料為 A 、 E 、 B 、 F 、 H 五種。按環(huán)境溫度為 40 攝氏度計(jì)算，這五種絕緣材料及其允許溫度和允許溫升如下表所示：

31怎樣測(cè)量無刷電機(jī)的相角？

答：接通控制器電源，由控制器給霍爾元件供電，就可以檢測(cè)到無刷電機(jī)的相角了。方法如下：用萬能表的 +20V 直流電壓檔，并將紅表筆接 +5V 線，黑筆分別測(cè)量三個(gè)引線的高低電壓，按 60 度及 120 度電機(jī)的換相表對(duì)照即可。

32.為什么任意一臺(tái)直流無刷控制器和直流無刷電機(jī)不能隨意接上就能正常轉(zhuǎn)動(dòng)起來？為什么直流無刷會(huì)有倒相序之說？

答：一般來說直流無刷電機(jī)在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中是這樣一個(gè)過程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ---- 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向改變 ---- 當(dāng)定子磁場(chǎng)方向和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向的夾角到 60 度電角度時(shí) ---- 霍爾信號(hào)改變 ---- 相線電流方向改變 ---- 定子磁場(chǎng)向前跨越 60 度電角度 ---- 定子磁場(chǎng)方向和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向夾角為 120 度電角度 ---- 電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣我們就明白了，霍爾有六種正確的狀態(tài)。當(dāng)特定的霍爾告訴控制器時(shí)，控制器就有特定的相線輸出狀態(tài)。所以倒相序就是要完成這樣的一個(gè)任務(wù)，就是使定子的電角度始終按一個(gè)方向以 60 度電角度步進(jìn)。

33如果 60 度的無刷控制器用在 120 度的無刷電機(jī)上會(huì)有什么狀況？反之又如何？

答：都會(huì)倒至缺相現(xiàn)象，不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)；但捷能所采用的控制器是一種智能型無刷控制器能夠自動(dòng)識(shí)別 60 度電機(jī)或 120 度電機(jī)，從而可以兼容適配二種電機(jī)，使得維修更換更加方便。

34.直流無刷控制器和直流無刷電機(jī)怎樣能倒出正確的相序？

答：第一步要保證霍爾線的電源線和地線與控制器上相對(duì)應(yīng)的線插好，而三個(gè)電機(jī)霍爾線與三個(gè)電機(jī)線對(duì)控制器的接法共有 36 種，最簡(jiǎn)單而笨的方法是每種狀態(tài)逐一試驗(yàn)。換接時(shí)可以不斷電進(jìn)行，但一定要仔細(xì)，也要有一定的次序。要注意每次擰轉(zhuǎn)不要太大，如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不順利，則這種狀態(tài)就是不對(duì)的，轉(zhuǎn)把擰的太大就有損控制器，如果出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的情況，在知道控制器的相序的情況下就是把控制器霍爾線 a 、 c 互換，點(diǎn)擊線 A 相與 B 相互換，即可倒為正轉(zhuǎn)。最后驗(yàn)證接得正確方法是大電流運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)正常。

35.如何用 120 度無刷控制器控制 60 度電機(jī)？

答：在無刷電機(jī)霍爾信號(hào)線 b 相與控制器采樣信號(hào)線之間加方向線路即可。

36.有刷高速電機(jī)和有刷低速電機(jī)有什么直觀上的區(qū)別？

答： A. 高速電機(jī)有超越離合器，往一個(gè)方向轉(zhuǎn)輕松，往另一個(gè)方向轉(zhuǎn)費(fèi)盡；低速電機(jī)雙向轉(zhuǎn)斗一樣輕松。

B. 高速電機(jī)的車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)噪音較大，低速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音較小。有經(jīng)驗(yàn)的人很容易憑耳朵識(shí)別。

37.什么是電機(jī)的額定運(yùn)行狀態(tài)？

答：在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若各個(gè)物理量都與它的額定值一樣，就稱為額定運(yùn)行狀態(tài)，在額定運(yùn)行狀態(tài)下工作，電機(jī)能可靠的運(yùn)行，并具有最好的綜合性能。

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