電動車電機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)與接線

電機(jī)的分類

  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。

圖1有刷齒電機(jī)

 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)。

圖2無刷電機(jī)

  對于無位置傳感器的無刷電機(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(我們成為零啟動電機(jī))，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)。

  有刷電機(jī)、無刷電機(jī)的區(qū)分：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)是靠霍耳元件感應(yīng)信號由控制器完成電子換向。

  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)。

圖3有刷有齒電機(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)。

圖4有刷無齒電機(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)。

圖5無刷有齒電機(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)。

無刷無齒電機(jī)

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)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。

  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。

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。

  60°和120°相角的兩種相角的控制器不能直接互換。60°相角的無刷電機(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)。

  120°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根線有36種接法，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。