直流電機在電動自行車上應用

杜玉香

（廣州南洋理工職業(yè)學院，廣東 廣州 510925）

電動自行車的主要是由：“電機”、“蓄電池”、“充電器”以及于“控制器”四個電氣的主要部件和車體等主要部件構(gòu)成，這里面電機、控制器兩項是電動自行車其中最最重要的配件，這兩項性能的優(yōu)劣情況，在基本上決定電動自行車的性能和檔次。電動車設備使用中所使用的電機大多數(shù)是：稀土永磁的電機，這是可以化分為有刷直流電機與無刷直流電機的。

1 有刷直流電機

1.1 有刷直流電機設置的主要布局

有刷盤式當中的繞組電機，這是以稀土粘結(jié)在一缸體上面而制成，漆包銅線繞成的盤式繞組置，設置于缸體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)當中的，所以這就構(gòu)成了“轉(zhuǎn)子”。刷印制繞組電機以印制銅箔板作為繞組，電機重量減輕，電機的平均壽命能夠提高到3000每小時。有著刷限制繞組電機將繞制好的銅線限制成的一種新式的繞組。

1.2 有刷直流電機中的主要的特色

有刷電機的定子是起到了固定的主要作用，這其中磁極、電刷、轉(zhuǎn)子等在于設備之上是是有著電樞繞組、換向器等等。“直流電源”這其中的電能是經(jīng)過了電刷、換向器這兩種設備所組成，在進入到電樞繞組當中的時候，設備所產(chǎn)生出來的電樞而發(fā)出的電流問題，電樞電流的發(fā)作磁場和主要磁場彼此之間的效果發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩主要問題，這使電機旋轉(zhuǎn)股動的時候而進行負載問題。因為電刷以及于換向器的之間所存在的重要問題，有刷電機的規(guī)劃也是比較凌亂的，而且壽命也比較短，可靠性差，保護的工作量比較大，缺點也比較多，換向火花比較容易發(fā)作電磁攪擾性。

1.3 有刷直流電機重要的工作原理

有刷直流電機的固定設備主要是分為是：“磁鐵”，這做為主要的磁極問題固定：“電刷”。滾動問題有“環(huán)形鐵芯”與“繞在于環(huán)形”鐵芯上面的繞組。以兩極有刷直流電機為例論說其工作原理，有刷直流電機的定子上放置一對主磁極N、S，在于轉(zhuǎn)子的上面裝設有著電樞鐵芯。定子和轉(zhuǎn)子之間是有著一個氣隙的。在于電樞鐵芯的上面放置兩根導體所連成的電樞的線圈，這個線圈的前端以及于尾端等，都連接到了兩個圓弧形形狀的銅片的上面，在于這個位置的銅片叫做：“換向片”。“換向片”彼此都是具有著絕緣性能的，是由于換向片所構(gòu)成的整體性的，所以這就稱為：換向器。換向器是固定于轉(zhuǎn)軸的上面的，換向片與轉(zhuǎn)軸兩者也是彼此絕緣性。在于換向片的上面位置都放置了一對有著固定作用的不動的電刷，在于電樞進行旋轉(zhuǎn)的時候，電樞線圈是經(jīng)過于換向片以及于電刷與著外電路進行接通性。

2.無刷電機和有刷電機性能比較

無刷電機和有刷電機的主要差異即是是否帶電刷，無刷電機以及于有刷電機之間的對比是比較有優(yōu)勢的：在于功率、轉(zhuǎn)速以及于運用平等的前提之下，效率更高，功率密度更高，體積也更小，重量也比較輕；無刷電機用于電子換向所代替了有刷電機的機械換向問題，所以壽命更加長一些，也免保護，而且下降了噪聲問題，增加了機器本身的可靠性；電機布局、技術更加簡略，在性能指標一致的情況之下，電機機子成本比要比有刷電機要低一些。有些無刷電機發(fā)動加快是不如有刷電機平穩(wěn)的，但時刻較短，不影響騎行，在全速運行時，則很平穩(wěn)。

3 無刷直流電機

3.1 無刷直流電機特色

無刷電機設計必須要包含有傳感器，很多電動車由于安裝和設計的限制，把傳感器安裝在熱源區(qū)域，傳感器受熱源的影響會產(chǎn)生性能的誤差，從而導致其發(fā)出錯誤的信號，從而影響電動車的使用。控制器復雜，維修技術水平要求較高。

3.2 無刷直流電機規(guī)劃主要構(gòu)成

無刷直流電機是由電動機主體以及于驅(qū)動器所構(gòu)成的，這是一類典型的機電一體化的重要產(chǎn)品。直流無刷驅(qū)動器主要是包括于電源部以及于控制部的，如圖1：所示：電源部供給三相電源給予電機，控制部是需求變換輸入了電源的相關頻率。因為無刷直流電動機是以自控式而進行工作的，這樣就不會像變頻調(diào)速下重載所發(fā)起的同步的。電機在轉(zhuǎn)子上另外加發(fā)起繞組的，這樣也不會在負載發(fā)生突變的時候而進行發(fā)作振蕩以及于失步的。中小容量的無刷直流電動機的永磁體問題，現(xiàn)在多選用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）重要資料。

3.3 無刷直流電機作業(yè)的重要原理

無刷直流電動機是選用了電子換向的重要設備，是主要替代了傳統(tǒng)的機械換向的重要設備，也保留了直流電動機所表現(xiàn)出來的杰出的調(diào)速和發(fā)動特性的，比較傳統(tǒng)型的直流電動機電樞是旋轉(zhuǎn)的，磁極是進行停止的，但是無刷直流電動機是于此相反的，磁極也是旋轉(zhuǎn)的，電樞也是停止的，電樞繞組的電流換向了可以借助于方位傳感器以及于電子開關電路來進行完結(jié)的，使用電機無刷。無刷直流電動機分為：方位傳感器、電動機、和電子開關等三項所構(gòu)成。電動機的本身由電樞繞組定子和必定極對數(shù)的永磁體，轉(zhuǎn)子構(gòu)成。動作原理是，由轉(zhuǎn)子方位傳感器宣布信號操控電子開關線路的功率開關管的導通而進行截止，當開關管導通暢的時候，要相應的定子繞組當中，這就有電流通過并且發(fā)生了磁場，這個磁場和永磁轉(zhuǎn)子磁極是相互的效果，這樣便發(fā)生了力矩，使得電動機轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)的時候，因為方位傳感器轉(zhuǎn)子和電動機同軸進行相連，因而轉(zhuǎn)子也會跟著滾動并且順次地向功率開關管宣布信號，操控作業(yè)導通和截止，再電樞繞組當中的電流伴隨著轉(zhuǎn)子方位的改變順次第換向，使得電樞磁場進行旋轉(zhuǎn)，電動機的轉(zhuǎn)子就要連續(xù)不斷進行旋轉(zhuǎn)。

結(jié)語

隨著電子技術，新興電力電子器件和高性能永磁材料技術和工藝的發(fā)展，已將直流電機的勵磁部分用永磁材料替代，產(chǎn)生了永磁無刷直流電機。電機內(nèi)部的電磁作用原理與直流電機相同。由于不通過碳刷及換向器進行換向也就沒有了傳統(tǒng)的直流電機換向的困難。所以無刷直流電機的過載能力高，高速性能好。永磁無刷直流電機體積小，結(jié)構(gòu)比較簡單，效率更高，無轉(zhuǎn)子損耗，在于中，小功率范圍之內(nèi)得到了比交廣泛的應用。綜合以上分析，從結(jié)構(gòu)、性能、經(jīng)濟性、維修性等方面來分析，永磁無刷直流電機，尤其是無方位傳感器的無刷電機，合作智能控制器等，都是電動自行車電機的主要的發(fā)展方向。

[1]張琛.直流無刷電動機原理及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.

[2]王季秩，等.電機實用技術[M].上海：上海科學技術出版社，1997.