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電動車電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、命名、分類、工作原理


一、電機(jī)的命名、分類、工作原理     1、電機(jī)的命名   電動車根據(jù)其使用環(huán)境與使用頻率的不同,所裝配的電機(jī)形式也不同。不同形式的電機(jī)其特點(diǎn)也不一樣。國標(biāo)關(guān)于電動車用電機(jī)的命名標(biāo)準(zhǔn)如下:   *派生代號,用大寫漢語拼音字母表示   *性能參數(shù)代號,用二位阿拉伯?dāng)?shù)字表示   *產(chǎn)品名濕煤破碎機(jī)稱代號,用大寫漢語拼音字母表示   *機(jī)座號,以機(jī)殼外徑(mm)表示      產(chǎn)品名稱代號   *syt:鐵氧體永磁式直流伺服電動機(jī)   *syx:稀土永磁式直流伺服電動機(jī)   *sxpt:鐵氧體永磁式線繞盤式直流電動機(jī)   *sxpx:稀土永磁式線繞盤式直流電   *swt:鐵氧體永磁式無刷直流伺服電動機(jī)   *swx:稀土永磁式無刷直流伺服電動小型顎式破碎機(jī)機(jī)   *sn:印制繞組直流伺服電動機(jī)   反擊破*sr:開關(guān)磁阻電動機(jī)   *yx:三相異步電動機(jī)    命名舉例   180swx01a:外徑180,稀土永磁無刷電機(jī),廠家01a類產(chǎn)品
    2、電機(jī)的分類   目前電動車上使用的電機(jī)普遍采用永磁直流電機(jī)。所謂永磁電機(jī),是指電機(jī)線圈采用永磁體激磁,不采用線圈激磁的方式。這樣就省去了激磁線圈工作時(shí)消耗的電能,提高了電機(jī)的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率,這對使用車載有限能源的電動車來講,可以降低行駛電流,延長續(xù)行里程。后面石灰石破碎機(jī)我們講的各種電動車用電機(jī)均對輥機(jī)指輸送帶生產(chǎn)線永磁電機(jī)。   電動車用電機(jī)按照電機(jī)的通電形式來分,可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)兩大類;按照電機(jī)總成的機(jī)械結(jié)構(gòu)來分,一般分為“有齒”(電機(jī)轉(zhuǎn)速高,需要經(jīng)過齒輪減速)和“無齒”(電機(jī)扭矩輸出不經(jīng)過任何減速)兩大類。
對無刷電機(jī)而言,根據(jù)電機(jī)是否具有位置傳感器,又分為有位置傳感器無刷電機(jī)和無位置傳感器無刷電機(jī)。   對于無位置傳感器的的無刷電機(jī),必須要先將車用腳蹬起來,等電機(jī)具有一定的旋轉(zhuǎn)速度以后,控制器才能識別到無刷電機(jī)的相位,然后控制器才能對電機(jī)供電。由于無位置傳感器無刷電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)零速度啟動,所以在2000年以后生產(chǎn)的電動車上用得較少。目前電動車行業(yè)內(nèi)使用的無刷電機(jī),普遍采用有位置傳感器無刷電機(jī)。   旋轉(zhuǎn)180°,線圈不動),霍耳元件感應(yīng)到s極磁場,此時(shí)p1與r2截止,p2與r1導(dǎo)通,可以看到電流i’從電池正極經(jīng)過r1、線圈、p2流到電池負(fù)極。通電線圈中的a點(diǎn)的電流i’方向是指向接線頭的方向(矢量方向與i’矢量方向相反),a點(diǎn)在磁場中受力f’方向如圖(矢量方向沒有改變),磁鋼受到線圈的反作用力,一樣產(chǎn)生向逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)力矩。   電動自行車用無刷電機(jī)的磁鋼數(shù)量比較多,線圈一般有3組,每組線圈都有相應(yīng)的霍耳元件(3相線圈有3個(gè)霍耳元件),這樣電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)就更平穩(wěn),效率更高。當(dāng)磁鋼旋轉(zhuǎn)時(shí),霍耳元件感應(yīng)到磁場方向變化后給出相應(yīng)控制信號,無刷控制器根據(jù)此信號控制著上3路與下3路功率管的導(dǎo)通與截止。   □ 有刷電機(jī)、無刷電機(jī)的比較   我們可以這樣來理解有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的通電原理上的區(qū)別:有刷電機(jī)是由炭刷與換向器進(jìn)行機(jī)械換向,無刷電機(jī)是*霍耳元件感應(yīng)信號由控制器完成電子換向。   二、電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)   有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的通電原理不一樣,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不一樣。對輪轂式電機(jī)而言,電機(jī)力矩的輸出方式(是否經(jīng)過齒輪減速機(jī)構(gòu)減速)不一樣,其機(jī)械結(jié)構(gòu)也不一樣。   1、常見高速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)   這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速有刷電機(jī)心、減速齒輪組、超越離合器、輪轂端蓋等部件組成。高速有刷有齒輪轂式電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。   2、常見低速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)   這種輪轂式電機(jī)由炭刷、換相器、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成。低速有刷無齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。   3、常見高速無刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)   這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速無刷電機(jī)心、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。高速無刷有齒輪轂電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。   4、常見低速無刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)   這種輪轂式電機(jī)由電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成。低速無刷無齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。   三、電機(jī)的接線方法   由于換向方式不一樣,有刷電機(jī)和無刷電機(jī)不但內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣,而且在接線方式上的區(qū)別也非常大。   1、有刷電機(jī)的接線方法   有刷電機(jī)一般有正負(fù)兩根引線。一般紅線是電機(jī)篩分機(jī)械正極,黑線是電機(jī)負(fù)極。如果將正負(fù)極交換接線,只是會使電機(jī)反轉(zhuǎn),一般不會損壞電機(jī)。   2、無刷電機(jī)相角的判斷   無刷電機(jī)的相角是無刷電機(jī)的相位代數(shù)角的簡稱,指無刷電機(jī)各線圈在一個(gè)通電周期里面線圈內(nèi)部電流方向改變的角度。電動車用無刷電機(jī)常見的相位代數(shù)角有120°與60°兩種。   □ 觀察霍耳元件安裝空間位置判斷無刷電機(jī)的相角   120°和60°兩種相角電機(jī)的霍耳元件安裝空間位置不一樣。   □ 測量霍耳真值信號判斷無刷電機(jī)的相角   在此需要先說明一下的是什么叫無刷電機(jī)的磁拉力角.無刷電機(jī)的磁鋼數(shù)量一般是12片、16片或18片,其對應(yīng)的定子槽數(shù)是36槽、48槽或54槽。電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),轉(zhuǎn)子磁鋼的磁力線有沿磁阻最小方向行走的特性,因此轉(zhuǎn)子磁鋼所停頓的位置恰好為定子槽凸極的位置。磁鋼不會停在定子槽心的位置,這樣轉(zhuǎn)子與定子的相對位置只有36種、48種或54種這有限的幾個(gè)位置。因此無刷電機(jī)的最小磁拉力角就是360/36°、360/48°或360/54°。   無刷電機(jī)的霍耳元件有5根引線,分別是霍耳元件的公共電源正極、公共電源負(fù)極、a相霍耳輸出、b相霍耳輸出和c相霍耳輸出。我們可以利用無刷控制器(60°或120°)的5根霍耳引線,將無刷電機(jī)霍耳元件引線的正負(fù)電源接好,將其余a、b、c三個(gè)相位傳感器的引線,任意接在控制器霍耳信號引線的引線上。接通控制器電源,由控制器給霍耳元件供電,就可以檢測到無刷電機(jī)的相角了。方法如下:用萬用表的+20v直流電壓擋,并將黑表筆接地線,紅表筆分別測量三個(gè)引線的電壓情況,記錄下3根引線的高低電壓。輕微轉(zhuǎn)動電機(jī),讓電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)最小磁拉力角度,再次測量并記錄下3根引線的高低電壓,如此測量記錄6次。我們用1表示高電位,用0表示低電位,那么——   如果是60°無刷電機(jī),連續(xù)轉(zhuǎn)動6個(gè)最小磁拉力角度,則測量出的霍耳真值信號應(yīng)該是:100、110、111、011、001、000。調(diào)整三個(gè)霍耳元件引線的引腳順序,讓真值的信號嚴(yán)格按照上面的真值順序變化,這樣對于60°無刷電機(jī)的a、b、c三個(gè)相位就判斷出來了。   如果是120°無刷電機(jī),連續(xù)轉(zhuǎn)動6個(gè)最小磁拉力角度,測量出的霍耳真值信號應(yīng)該是按照100、110、010、011、001、101的規(guī)律變化,這樣霍耳元件引線的通電相序就判斷出來了。   分析60°與120°無刷電機(jī)霍耳真值信號,可以發(fā)現(xiàn)它們的第一個(gè)狀態(tài)都是100,第二個(gè)狀態(tài)都是110,我們可以認(rèn)為100狀態(tài)的1代表電機(jī)的a相線,110狀態(tài)中第二個(gè)1代表b相線,剩下的一個(gè)引線就是c相霍耳引線了。需要說明的是,此時(shí)還不能判定100真值就是代表了120°無刷電機(jī)的a、b、c相位(可能是b、c、a或c、a、b)。只是在維修實(shí)踐當(dāng)中,我們只需要知道120°無刷電機(jī)的相序就可以了。   3、無刷電機(jī)的接線方法   無刷電機(jī)的線圈引線有3根,霍耳引線有5根,這8根引線必須和控制器相應(yīng)引線一一對應(yīng),否則電機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動。   一般講來,60°和120°相角的無刷電機(jī),需要由與之相對應(yīng)的60°和120°相角的無刷電機(jī)控制器來驅(qū)動,兩種相角的控制器不能直接互換。60°相顎式破碎機(jī)角的無刷電機(jī)與60°相角控制器相連的8根線的正確接線有兩種,一種正轉(zhuǎn),一種反轉(zhuǎn)。   因?yàn)閷τ?20°相角的無刷電機(jī),通過調(diào)整線圈引線的相序和霍耳引線的相序,電機(jī)與控制器相連的8根線的正確接線可以有6種,其中3種接法電機(jī)正轉(zhuǎn),另外3種接法電機(jī)反轉(zhuǎn)。   如果無刷電機(jī)反轉(zhuǎn),表明無刷控制器與無刷電機(jī)的相角是匹配的,我們可以這振動防閉塞裝置樣來調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)向:將無刷電機(jī)與無刷控制器的霍耳引線的a、c交換接線;同時(shí)將無刷電機(jī)與無刷控制器的主相線a、b交換接線。   注:目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了智能無刷控制器,這種智能無刷控制器具有自動識別電機(jī)相角的功能,能同時(shí)實(shí)現(xiàn)60°和120°兩種相角的無刷電機(jī)的驅(qū)動

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