电动车维修技巧第六章 轮毂.doc

第六章 轮毂第一节电动自行车电动机一、 电动自行车电动机功率：电动自行车电动机根据标准骑行状态，参考一些外界环境因素而确定其功率。一般在以20KM/h的速度恒速在平坦道路情况下，标准载重75Kg，无风的条件下，电动机额定输出功率在110W左右，考虑有弱风，一定的坡度等环境因素，使用中给电动机一定的功率余量，电动自行车电动机的功率一般选定在150W180W，最高不得超过240W。二、电动自行车常用电动机比较 电动机种类项目无刷电动机高速有刷电动机低速有刷电动机 性 能效 率高低中功率密度中高低换向火花无大小寿命长短中振动中中小噪声小大中电磁干扰无大中启动加速良优差过载能力中大小温升（绕组）中高低磁体温度（退磁可能性）低高高可靠性高低中经济性结构简单复杂复杂工艺简单复杂复杂材料消耗中中多成本10.75+0.51.3运行费用11.51.2维护维修性维护不需要定期定期(间隔长一些)维修性易难中维修技术简单复杂中维修费用低高中环境适用性强有选择有选择体积重量10.80.91.11.3三、控制器比较无刷高速有刷低速有刷复杂性较复杂简单简单可靠性中高高维修性较复杂简单简单直接成本6070元2030元2030元表中采用相对定性比较，而不是定量比较，相互比较的前提是：功率、转速相同，使用同等材料。第二节 有刷高速电动机电动自行车由车体部件和电气部件构成，电气部件主要包括蓄电池，电动机控制器和充电器四大部件，电动机和控制器是电气部件中最重要的配件。电动自行车所使用的电动机绝大多数是直流稀土永磁电动机。直流电动机根据结构分为有刷直流电动机和无刷直流电动机两大类。有刷直流电动机基本原理与传统直流电动机相同，主要包括由铁芯和线圈绕组及整流子换向器构成的电枢、由稀土永磁磁钢构成的定子组成，基本结构如图61。采用直流有刷电动机所构成的轮毂，根据使用的电动机又分为直流有刷高速电动机和齿轮减速机构组成的有刷有齿轮毂和有刷低速直接驱动的有刷无齿轮毂。有刷有齿轮毂根据所使用高速电动机结构不同，又分为印制电动机和盘式电动机。一、印制电动机轮毂上世纪九十年代，电动自行车市场逐渐发展壮大，在发展初期，电动自行车研究开发时采用已经比较成熟的技术，印制电动机就是其中之一。印制电动机转子体积薄，无铁芯，质量轻，惯性小，是为工业领域中伺服机构而设计的，其设计技术和电动机制造设备多为成套引进的。印制电动机结构如图611，由扇形磁钢、印刷线圈等构成。转子由线圈和环氧树酯压制而成圆片，不含转子铁芯，径向分布的由树脂固定的线圈绝大多数是有效边；扇形磁钢也与传统直流电动机放置不同，沿径向水平均布在电动机一侧导磁软铁侧壁上，与另一侧由导磁软铁构成的侧壁形成轴向磁场，而不是传统直流电动机的径向磁场，压制成形非常薄的转子圆片安置于轴向磁场中。印制电动机是电动自行车发展初期，从国外引进的技术和设备制造的，具有技术成熟，体积小，重量轻等优点。由于印制电动机不是专为电动自行车设计的，而是作为伺服电动机作其它用途，电动自行车是借用其已经成熟的技术而引入到电动自行车领域中，因此还有不足之处，其结构紧凑，制造工艺复杂，装配要求精度高，维修技术要求高等，后被盘式电动机取代。二、盘式电动机轮毂盘式电动机为传统电动机在电动自行车上最直接应用，只是因电动自行车结构使其外形和安装尺寸受到限制，变成扁平状，为适应车架尺寸要求电枢轴向缩短。这样线圈绕组有效边长减少，为使电动机功率不减，增加线圈匝数；换向器由传统电动机轴向安装改为径向安装。定子外壳内壁粘贴稀土永磁磁钢，形成定子励磁磁场。盘式电动机是专为电动自行车车身设计制造的，它是从电动自行车应用角度出发而设计的一种驱动电动机，与印制电动机相比较，具有设计安装方便，制造工艺简单，同时延长了换向器和碳刷的使用寿命，提高了电动机效率，维修技术要求低等优点。由于转子电枢中有铁芯，线圈绕组匝数多，使得电动机体积增大，重量增加。一般高速电动机采用两级减速机构，其中行星齿轮减速机构最合理，齿轮受力均匀，传动稳定，故障率低。第三节 低速有刷无齿电动机有刷无齿电动轮毂采用低速电动机直接驱动，电动机由内定子磁钢和电枢外转子构成。在电动机中间导磁钢圈固定在轴上，导磁钢圈外壁粘贴有稀土磁钢，构成定子；外转子由铁芯、线圈及换向器等构成。有刷无齿轮毂电动机直接驱动，转速低（610mm轮转速为175r/min），必须使用多极电动机以降低转速，这使得电动机体积加大，才能安排下4856槽，为提高电动机效率，应用较多稀土永磁体、硅钢片和钢材。低速有刷电动机定子一般采用10片以上永磁体粘贴在导磁钢圈上，中间为碳刷架，安装固定碳刷，使碳碳与换向器接触并保持一定压力。低速电动机由与轮毂电动机外壳固定一体的外转子铁芯、电枢线圈和换向等器构成。电动机外壳外缘有辅条孔，安装辅条用，机壳加热膨胀后装入转子铁芯，机壳与铁芯紧配合构成一体，转子铁芯内壁冲槽，槽内下有转子线圈。每组转子线圈头尾接在换向器上，通过换向器，保证定子磁场和电枢绕组通电后产生的反应磁场在电动机运行中始终保持垂直，转子获得最大转矩而不停地运转下去。与有刷高速电动机构成轮毂相比，电动自行车采用低速有刷直流电动机省去了齿轮减速器，降低了轮毂振动和噪声，起动加速平稳；电动机转速低，换向器和碳刷磨损减小，电动机维修保养周期延长；没有齿轮减速器，机械齿轮磨损等故障没有了，使轮毂结构简化；但是低速有刷直流电动机效率较低，为提高效率，应用了较多稀土永久磁钢、硅钢片和铜材，制造成本增加，相应电动机的体积变大，重量变重。第四节 无 刷 电 机 轮 毂由无刷电动机构成的轮毂与有刷电动机相比，结构简结，工作可靠，除轴承需更换外，基本达到免维护目的。电动自行车无刷电动机轮毂由外转子磁钢，和由三相线圈、绕组和铁芯、三只三相位置传感器等构成内定子，外壳，端盖等构成。1、 转子转子轮毂由端盖、轴承、外壳等构成，是无刷电动机轮毂可转动部件，外壳内装导磁钢圈，钢圈子内壁粘贴稀土永久磁钢组成转子磁场。见图6-4-1。2、 定子无刷电动机定子由电动机轴，铸铝支架、定子铁芯、定子线圈、霍尔元件、传感器等构成，结构图见图6-4-2。无刷电动机轴由圆钢车制，一端在轴中心钻有深孔，电动机引线从中引到轮毂外，电动机轴固在车架上支撑整个电动轮毂，轴两端有镶嵌轴承的台阶，通过轴承支持轮毂端盖和外壳，保证可动部件转动灵活。电动机轴中间是铸铝支架，它既支撑定子铁芯，又能减轻，定子重量，减少电动轮毂质量。定子铁芯由硅钢片冲压成形，多片叠加组成。采用多层硅钢片组成铁芯，降低电动机铁损，损高电动机效率，铁芯外缘开槽，槽内嵌有三相线圈。一般在三相线圈起始端槽口，粘贴有霍尔元件，构成位置传感器。有的无刷电动机位置传感器安装在一绝缘座上，与之对应在电动机端盖有专用的与转子磁钢对应的。一排发信小磁钢，间接反应转子磁钢位置。由低速无刷电动机构成的电动轮毂与有刷电动机轮毂相比，轮毂内没有机械换向机构，所以电动机结构简单寿命长，除轴承磨损后更换外，基本达到免维护的目的，简单的轮毂结构，增加了电动机可靠性。电动自行车无刷电动机轮毂由铝合金外壳、端盖、轴承、导磁钢圈，内壁粘贴稀土永磁磁钢等构成轮毂的可动的外转子及支撑端盖。内部由定子铁芯，三相线圈绕组，三只霍尔元件相隔一定角度（槽数）粘接固定构成三相位置传感器。无刷电动机转子由导磁钢圈和稀土永磁磁钢等构成电动机外转子磁路，在电动机的气隙中产生足够强磁通，与定妇绕组中电流产生的反应磁场相互作用，产生转矩。无刷电动机定子由电动机轴、定子支架铁芯，线圈、位置传感器等构成。电动机轴在轮毂中心。外端固定在车架上，中间固定定子，定子两边轴上有台阶，固定轴承来支撑整个轮毂转子。轴中心有孔，有三根相线较粗，有五根细线是两根是位置传感器电源线，三根三相输出线。在铁芯中间，是铸铝支架。铁芯冲去无效用的中间部分，而用铸铝支架，减轻轮毂重量，铸铝支架中间固定电