老师傅讲解电动车电动机维修技术之一

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老师傅讲解电动车电动机维修技术之一

前言、 电动车的历史、现状及发展趋势

早期的电动自行车一般使用高速有齿电机配合汽车用启动型电池,调速装置采用能耗型(电阻降压),由于调速装置效率太低,没有相应的保护电路,使电机,调速装置,电池之间的配合没有达到最佳状态。这种形式的电动自行车已经淘汰。

真正有实用价值的电动车在90年代后期出现,由于电动车电池(阀控密封铅酸蓄电池)技术有了突破性发展。可以在使用周期内达到免维护的目的。而且不再有电解液溢出,使用更加安全,方便。电动车得到快速发展。这一时期的电动车以高速有刷电机为主。控制器以pwm技术为核心,加入制动断电,过流保护,欠压保护。不仅保护电机不受大电流冲击,还能保护电池不会过放电,对电机和电池的寿命有了保障。同时,控制器功率管不再频繁烧毁。电动车整体性能得到质的飞跃。

2003年以后,电动车技术得到飞速发展,以无刷电机驱动的电动车逐渐代替故障率居高不下的有刷电动车。电机可靠性极高,使用寿命大大延长。与之相配的无刷控制器技术也得到快速提升。融入了多段限流软启动技术,速度开环,闭环控制,赌转保护,Abs柔性电子刹车技术,电机发电反充电技术,使电动车的机械和电气性能全面加强。

值得一提的是电池充电技术也不断提高,早期的工频变压器加上二极管充电机,由于没有充电电流,电压的控制。使电池严重过充或者欠充。电池使用寿命极短。后来研制了恒压限流2阶段充电器,虽然达到了充足电的要求,但效率较低,充电时间较长,现在普遍使用的智能3段式充电器,基本遵循了电池的最佳充电曲线(马斯曲线),在此基础上结合单片计算机技术,正脉冲充电,修复,和负脉冲去极化技术,数字化温度检测控制技术,电池充电量管理技术,电池组平衡充电技术。在充电的各个阶段施以最佳的电流,电压,频率,温度等控制。使充电时间更短,充电效率更高。电池寿命更长。

未来的电动车应该是以无位置传感器(霍耳元件)的3相无刷电机为主流。由于省却了位置传感器,电机结构更简单,可靠。电机只有3条绕组线。维护更简单。与之相配的无刷控制器技术含量更高。更换无刷换控制器将变得异常简单。

未来的电动车电池将会多元化发展,镍氢电池,锂电池,燃料电池,超级电容器电池等。但未来5-8年还是以铅酸电池为主。

第一节 电动车整体构造

电动车整体构造其实很简单,基本上是在自行车的基础上加上“四大件”(电池、控制器系统、电机、充电器),就成为一个简单的电动车。

由电池提供能源,通过控制器供给电机电能,电机把电能转换为机械动能,驱动电动车行驶。
控制器系统是电动车的大脑,全面检测各组件状态,根据骑行者的指令,准确控制电机的起动,加速、减速制动。严格保护电池电机不受大电流冲击,延长电池及电机的寿命,同时保持控制器自身正常运行。

第二节 电动车“四大件”

一、电机

1、电机分类

电动车一般使用直流电机,有很多品种,不同形式的电机其特点也不一样。且根据不同使用环境与目的使用不同的电机。现将电机的、分类与特点介绍如下。

此处涉及的电机都是旋转式电机。旋转的部分叫转子,不转的部分叫定子,转子和定子之间靠磁场同性相斥、异性相吸的作用力作相对运动。
直流电机转子和定子的磁场可以全部由线包(也叫线圈、绕组)产生,也可以一半(指定子或转子之一)使用永久磁铁。由此,直流电机可以分成串激电机和永磁电机两大类。

串激电机的转子和定子磁场全部由线包绕组产生,定子绕组产生恒定方向的磁场,也叫激磁磁场。
永磁电机的转子和定子磁场,其中一个由线包绕组产生,一个使用永久磁铁。按照电机的通电形式,永磁直流电机又可以分为有刷电机和无刷电机两大类。

如按转速分,可以分为高速电机(大于2000转/分)与低速电机(小于2000转/分)。 从电机本身带不带齿轮减速机械装置,又可以分为有齿、无齿电机。高速电机用于电动车,需要经过齿轮减速,一般为有齿电机,低速电机一般为扭矩输出不经任何减速的无齿电机。但有些转速稍高的低速电机可以经过电机外加减速装置减速,这在代步三轮车中经常使用;这种链条传动的小轮带大轮盘的方式,噪音较小,效率还是比较好的。

目前,电动自行车上使用的电机普遍采用永磁直流电机。由于不采用线圈激磁的方式,就省去了激磁线圈工作时消耗的电能,提高了电机的机电转换效率,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。

笼统地讲,无刷电机的效率高于有刷电机;高速电机的效率高于低速电机;有齿电机的扭力高于无齿电机;货运大功率三轮等串激电机普遍使用行星减速机构。

电动自行车使用的电机一般是轮毂电机,具体又细分为:有刷无齿、有刷有齿、无刷无齿、无刷有齿。如果将电机、辐条、车圈做成一体,有个另外的名字叫一体化轮毂电机。电机辐条、车圈分开的,受冲击时缓冲性好于一体化的,但坚固程度不如一体化的。

有刷电机(串激电机也是有刷电机)内部有电刷(碳刷)和换向器,换向器学名也叫整流子。电动车电机的换向器大多为平面状的(不是圆柱状)。有刷电机里面碳刷顶在换向器表面。电机转动时,将电能通过换向器输送给线圈,由于其主要成分是碳,故此称为碳刷。碳刷易磨损,应定期维护更换,并清理积碳。在有刷电机里面,装置并保持碳刷位置的机械导槽叫刷握,俗称碳刷架。换向器具有相互绝缘的条状金属表面,随电机转子转动时,条状金属交替接触电刷的正负极,实现电机线圈电流方向交替变化,完成有刷电机线圈的换向。

无刷电机没有电刷和换向器,由控制器根据转子的位置,为电机里面的线圈提供不同方向的电流,达到电流方向交替变化的目的。无刷电机,分为有位置传感器无刷电机和无位置传感器无刷电机。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的无刷电机。

位置传感器大部分采用霍尔器件。位置传感器和定子绕组是固定不转的,转子是永久磁铁,磁铁经过转子位置传感器后,霍尔器件产生一个脉冲。控制器根据转子位置传感器提供的信号,改变电机里面线圈电流的方向。

2、电机的特点

二、控制器

控制器按照与之相配的电机不同可分为:有刷控制器和无刷控制器两类. 按照功能不同可分为:普通型和智能型两类。智能型一般具有助力、定速等功能。按照电路形式可分为:纯硬件型和软件型两类。纯硬件简单、造价低;软件型造件高,但功能齐全,可靠性更高

三、电池

电动车常用电池可分为:铅酸电池、锂电池、镍氢电池。铅酸电池重量大、体积大、性能稳定,但对充放电要求严格。镍氢和锂电池重量小,体积小,但价格贵。铅酸电池又可为:普通铅酸电池和胶体铅酸电池。胶体铅酸电池的电解质为胶状,其优点为:自放电小,比普通电解液及密封电池更耐贮存。由于胶体内电阻小,因此耐浓度放电性能好。由于耐充放性能优良,所以又有相当好的恢复性能。耐低温,在低温条件下使用比普通铅酸电池效果好。允许环境温度为:-25~+50度。

四、充电器

按照电路结构分为:恒流充电器、恒压充电器、恒压限流充电器、智能三阶段充电器、快速脉冲充电器等。其中,智能三阶段充电器性价比最高,用量最大。按照电压高低可分为:24V、36V、48V三种。按与之相配的电池容量大小可分为:10AH、20AH两种。按照充电形式可分为:串联式充电和单体均恒充电两种。其中串联式充电性价比高,用量大,单体均恒充电效果最好,能明显延长电池寿命,但造价高。

本文转自:老师傅讲解电动车电动机维修技术之一

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