電動車電機結構及接線方法

2016-01-25
電動車根據其使用環境與使用頻率的不同,所裝配的電機形式也不同.不同形式的電機其特點也不一樣.



電機的分類

目前電動車上使用的電機普遍采用永磁直流電機.所謂永磁電機,是指電機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消耗的電能,提高了電機機電轉換效率,這對使用車載有限能源的電動車來講,可以降低行駛電流,延長續行里程.后面我們講的各種電動車用電機均指永磁電機.

電動車電機按照電機的通電形式來分,可分為有刷電機和無刷電機兩大類;按照電機總成的機械結構來分,一般分為"有齒"(電機轉速高,需要經過齒輪減速)和"無齒"(電機扭矩輸出不經過任何減速)兩大類.

對無刷電機而言,根據電機是否具有位置傳感器,又分為有位置傳感器無刷電機和無位置傳感器無刷電機.

對于無位置傳感器的無刷電機,必須要先將車用腳蹬起來,等電機具有一定的旋轉速度以后,控制器才能識別到無刷電機的相位,然后控制器才能對電機供電.由于無位置傳感器無刷電機不能實現零速度啟動,所以在2000年以后生產的電動車上用得較少.目前電動車行業內使用的無刷電機,普遍采用有位置傳感器無刷電機.

旋轉180°,線圈不動,霍耳元件感應到S極磁場,此時P1與R2截止,P2與R1導通,可以看到電流i’從電池正極經過R1、線圈、P2流到電池負極.通電線圈中的A點的電流i’方向是指向接線頭的方向(矢量方向與i’矢量方向相反),磁鋼受到線圈的反作用力,一樣產生向逆時針方向的旋轉力矩.

電動自行車用無刷電機的磁鋼數量比較多,線圈一般有3組,每組線圈都有相應的霍耳元件(3相線圈有3個霍耳元件),這樣電機旋轉時就更平穩,效率更高.當磁鋼旋轉時,霍耳元件感應到磁場方向變化后給出相應控制信號,無刷控制器根據此信號控制著上3路與下3路功率管的導通與截止.



有刷電機、無刷電機的比較

我們可以這樣來理解有刷電機與無刷電機的通電原理上的區別:有刷電機是由炭刷與換向器進行機械換向,無刷電機是靠霍耳元件感應信號由控制器完成電子換向.



電機的機械結構 

有刷電機和無刷電機的通電原理不一樣,其內部結構也不一樣.對輪轂式電機而言,電機力矩的輸出方式(是否經過齒輪減速機構減速)不一樣,其機械結構也不一樣.

1、常見高速有刷電機的內部機械結構.這種輪轂式電機由內置高速有刷電機心、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屬于內轉子電機.

2、常見低速有刷電機的內部機械結構.這種輪轂式電機由炭刷、換相器、電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋京城彩票平台注册、軸承等部件組成.低速有刷無齒輪轂式電機屬于外轉子電機.

3、常見高速無刷電機的內部機械結構.這種輪轂式電機由內置高速無刷電機心京城彩票平台注册、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭京城彩票平台注册、端蓋、輪轂外殼等部件組成.高速無刷有齒輪轂電機屬于內轉子電機.

4、常見低速無刷電機的內部機械結構.這種輪轂式電機由電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成.低速無刷無齒輪轂式電機屬于外轉子電機.



電機的接線方法

由于換向方式不一樣,有刷電機和無刷電機不但內部結構不一樣,而且在接線方式上的區別也非常大.

1、有刷電機的接線方法.有刷電機一般有正負兩根引線.一般紅線是電機正極,黑線是電機負極.如果將正負極交換接線,只是會使電機反轉,一般不會損壞電機.

2、無刷電機相角的判斷.無刷電機的相角是無刷電機的相位代數角的簡稱,指無刷電機各線圈在一個通電周期里面線圈內部電流方向改變的角度.電動車用無刷電機常見的相位代數角有120°與60°兩種.

觀察霍耳元件安裝空間位置判斷無刷電機的相角,120°和60°兩種相角電機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的相角

需要先說明一下的是什么叫無刷電機的磁拉力角.無刷電機的磁鋼數量一般是12片、16片或18片,其對應的定子槽數是36槽、48槽或54槽.電機在靜止狀態時,轉子磁鋼的磁力線有沿磁阻最小方向行走的特性,因此轉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,這樣轉子與定子的相對位置只有36種、48種或54種這有限的幾個位置.因此無刷電機的最小磁拉力角就是360/36°、360/48°或360/54°.

無刷電機的霍耳元件有5根引線,分別是霍耳元件的公共電源正極、公共電源負極京城彩票平台注册、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,將無刷電機霍耳元件引線的正負電源接好,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.輕微轉動電機,讓電機轉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,連續轉動6個最小磁拉力角度,則測量出的霍耳真值信號應該是:100、110、111京城彩票平台注册、011、001、000.調整三個霍耳元件引線的引腳順序,讓真值的信號嚴格按照上面的真值順序變化,這樣對于60°無刷電機的A、B京城彩票平台注册、C三個相位就判斷出來了.

如果是120°無刷電機,連續轉動6個最小磁拉力角度,測量出的霍耳真值信號應該是按照100、110、010京城彩票平台注册、011、001、101的規律變化,這樣霍耳元件引線的通電相序就判斷出來了.

3京城彩票平台注册、無刷電機的接線方法.無刷電機的線圈引線有3根,霍耳引線有5根,這8根引線必須和控制器相應引線一一對應,否則電機不能正常轉動.

一般講來,60°和120°相角的無刷電機,需要由與之相對應的60°和120°相角的無刷電機控制器來驅動,兩種相角的控制器不能直接互換.60°相角的無刷電機與60°相角控制器相連的8根線的正確接線有兩種,一種正轉,一種反轉.

因為對于120°相角的無刷電機,通過調整線圈引線的相序和霍耳引線的相序,電機與控制器相連的8根線的正確接線可以有6種,其中3種接法電機正轉,另外3種接法電機反轉.

如果無刷電機反轉,表明無刷控制器與無刷電機的相角是匹配的,我們可以這樣來調整電機的轉向:將無刷電機與無刷控制器的霍耳引線的A、C交換接線;同時將無刷電機與無刷控制器的主相線A、B交換接線.

標簽: 電動車電機安裝(8)
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