电动车电机的测试

电动车电机的测试

一、电动车电机种类和构造

电动自行车车用电动机有两大类，五个品种。两大类是：有刷电机和无刷电机；五个品种是有刷电机有齿轮传动和无齿轮传动，无刷电机有传感器、无传感器和盘形电枢齿轮减速无刷电机。

1．轮毂式有齿轮传动有刷直流电动机

该电机一半是盘形电枢有刷电机，另一半是齿轮减速兼传动系统（图4-1）。盘形电枢是高速转动的转子，构造图4-1 b。电机的转矩是通过轴传递给第一级齿轮，经齿轮减速带动轮毂外动。

图4-1 轮毂式有齿轮传动有刷直流电动机构造图

（a）磁钢排列的方法（b）电机剖面图

有刷有齿轮毂电机的盘形电枢，是薄片形，体积很小，重量特轻，安装方便。绕组编制好之后，用树脂加玻璃纤维放进模内热成型，之后在5000r/min的转速下高速旋转，试验2min，偏转、跳动和电枢的强度指标应当合格。

电机在运行中由于电刷和换向器摩擦，又有齿轮啮合减速，所以有刷电机的声音比无刷电机声音大。

2．轮毂式无齿轮传动有刷直流电动机

为了适应轮毂结构，简化电机，将有刷电动机设计成电枢放在外边做转子，磁钢放在电机之内做定子，多块磁钢配多个绕组，组成转速为180r/min左右的低速电机。

由图4-2a中看到这种电机外转子中尚未经过压力整形的电枢绕组，在绕组以内是平面环状整齐排列的换向片。图4-2b是放在外转子上的间隔排列着10块磁

钢的定子，在中间的毂板上开有两个孔，电刷的刷握就设在孔的背侧，电刷带着导线被弹簧从刷握中弹出。

从图中能看到定子的轴端套有一个螺母，防止在加工中损伤轴的螺纹，把电刷整理好装入刷握中，将这一端送进图4-2a的孔中，电刷就可以接触在换向器平面上，借助弹簧的弹力，对换向器压紧，而磁钢正好进入外转子绕组中，只留一个很小的环形气隙。这个环形气隙的直径越大，电机产生的转矩也越大。

3．无刷直流电动机

把无齿轮传动的有刷直流电动机定、转子内外对调，将绕组改成三个相做定子，磁钢装在电机外壳内，取消电刷和换向器，在电枢绕组中间安装三个霍耳传感器，这就成为一台无刷直流电动机。它的外形与图4-4相同。电枢内定子如图4-5a所示，从图中可以看到绕组嵌入定子铁心后的形状，三相绕组引线经压板固定后，从轴的一端空心引出，从轴的两端部各铣出对应的两个平面，可以装入车的前*或后*的*口内，上紧螺母，在运行时产生反力矩。对有传感器的电枢，3个霍耳传感器按120°均匀安装在绕组有引线一端贴近外转子磁钢的地方。每个传感器有3根引线，其中电源线和地线是共用的，合并后变成5根总引线，与绕组引线从轴孔中引出。

图4-3 轮毂电机外形图4-4 无刷电机绕组定子和外磁转子及其磁钢排列

无刷直流电机的外转子由7~20对或更多的n、s极互相交替的钕铁硼磁钢强度的磁场强度高，相对价格也较低。钕铁硼磁钢的居里点低，但外壳的散热条件好。

相反，内磁转子或内磁定子则采用居里温度较高的磁钢如钐钴合金或其他磁场强度满足要求的磁钢，要求居里温度应不低于400℃。

4．无刷有齿轮减速电机

和有刷盘形电枢有齿轮传动电机结构基本相同，它也有一个灵巧的盘形电枢，甚至磁钢排列也是一致的，本质区别是它没有换向器，有霍耳位置检测装置。它们更大的区别在控制器，有功率换向电路为电枢的每个相提供电流，有霍耳信号译码和编码，以根据检测到磁钢n极位置，确定供电相位或方向。简单地讲，它具有有刷有齿轮传动电机的构造，却又有无刷电机的原理。

二、电机的检查和测量

（一）准备工作

电机检查和测量需要的工具，根据自己的规模和修理能力而定。本文按全面检测车用电机要求介绍，不一定所有的维修站都按照介绍来装备。至于个人，无论是业余修理还是进行研究，更得从自己长远打算和需要而定，请不要盲目设置，与朋友交换使用是最经济合理的办法。

1．常用工具首先应当准备一些常用的、不可缺少的修理工具，拆卸电机还要准备铝合金（或铜）扁铲，拆解电机壳盖，要用比电机外壳材质软的工具，防止冲伤电机外壳。

2．拉轴器是拆卸轴或轴承的工具，又称拉拔器。

3．仪器设备万用表（50mf级）、50v电压表、10a电流表、开口变压器、转速表、转矩传感器或电机检测仪、可调电源箱等。

4．参考配置的仪器如绕组匝间耐压测试仪，短路测试仪，线圈圈数测量仪，电枢检测仪等。电机转速是检查电机时经常要掌握的，转速仪有接触式和非接触式。接触式转速仪不适于轮毂电机测试，应使用非接触式，有条件的可购置一台非接触式高精度激光转速表。

（二）电机的测试项目

车用直流电动机的测试项目主要着重于性能方面，性能检测中发现问题，再进一步测量和分析，如绕组、换向器、轴承，以及转子和电枢中心偏斜率、气隙等。有些项目是大型电机或是制造厂执行的质量检查标准，我们在使用和修理中有的不必要，有的做不到。车用电机修理应当按实际需要，根据自己的能力和条件而定。力学和特性方面的检测项目应当包括转矩、转速、效率、时间常数、堵转电流等。目前已经有许多种检测电机的仪器设备产品，而且技术相当完善，可以完成从自动测量、计算、分析、得出结果，到打印等全部工作。

1．电机转速的测量有接触式和遥测式。接触式的，如手持转速表可以用于柱式电机轴的输出转数，对轴的转动中心进行检测；车用轮毂电机则可用遥测式转速表测量。遥测的也就是非接触式的，有几种可以使用：

（1）数字式转速表：这种表的原理是将物体的转速变成脉冲，测量脉冲频率，即得到转速。这类转速表有磁电式、电容式、霍耳元件式和光电式。常用的是光电转速表，如dt2234a型，有5~6000r/min和1000~10000r/min两种。缺点是需要反光纸。反光纸是消费品，需要更换。

（2）较好的是频闪式仪器：这种转速仪用途广泛，操作简单，体积小，量程宽，精度高，用闪点测量可达150000r/min，精度为1%，不用接触即可测量物体转速。

2．电机转矩测量

（1）轮毂电机检测分析仪：如图4-8所示，这是一台功能相当理想的电机检测设备，它可测定电机转矩、转速何效率等项目。设备分两部分：一是数据测取部分——转矩传感器；一是根据测得数据分析并得出结果的部分——电脑分析仪，实际是安装了专用软件的电脑，它可用键盘操作设定要进行测定和分析的项目，也可用鼠标点击选择窗口中的项目，检测结果显示在屏幕上，也可打印出来。