电动汽车电机检验和测量方法

1、电动汽车电机的类型和结构

电动自行车电机有两大类、五个品种。 两大类是：有刷电机和无刷电机； 五个品种分别是齿轮传动和无齿轮传动的有刷电机、带传感器的无刷电机、无传感器和盘式电枢齿轮减速无刷电机。

1.轮毂式齿轮驱动有刷直流电机

电机的一半是盘式电枢有刷电机，另一半是齿轮减速传动系统（图4-1）。 盘式电枢是高速旋转的转子。 结构如图4-1b所示。 电机的扭矩通过轴传递给之一级齿轮，齿轮减速带动轮毂向外移动。

图4-1 轮毂式齿轮驱动有刷直流电机结构图

(a) 磁铁的排列方法 (b) 电机剖视图

有刷齿轮轮毂电机的盘式电枢为片状，体积小，重量极轻，且易于安装。 缠绕准备好后，将树脂和玻璃纤维放入模具中进行热成型，然后以5000r/min的速度高速旋转。 测试2分钟。 挠度、跳动、衔铁强度指标应合格。

电机运转时，由于电刷与换向器之间的摩擦以及齿轮的啮合和减速，有刷电机的声音比无刷电机大。

2.轮毂式无齿轮传动有刷直流电机

为了适应轮毂结构并简化电机，有刷电机设计为电枢置于外部作为转子，磁体置于电机内部作为定子。 多个磁铁配上多个绕组，组成低速电机，转速约为180r/min。 发动机。

从图4-2a可以看出，该电机外转子中的电枢绕组并未进行压形。 绕组内部是整齐排列成平面环形的​​换向片。 图4-2b是定子，10个磁铁间隔排列在外转子上。 中间轮毂板上有两个孔。 电刷架位于孔的背面，电刷带有一根钢丝。 通过弹簧从刷握中弹出。

从图中可以看到定子轴端有一个螺母，防止加工时损坏轴螺纹。 将刷子整理好，放入刷架内。 将这一端插入图 4-2a 中的孔中。 电刷可以接触换向器平面并利用弹簧的弹力压缩换向器，磁体正好进入外转子绕组，只留下一个小的环形气隙。 该环形气隙的直径越大，电机产生的扭矩就越大。

3．直流无刷电机

无齿轮传动的有刷直流电机将定子和转子内外反转，将绕组改为三相制成定子，将磁铁安装在电机外壳内，取消电刷和换向器，形成三字相。安装在电枢绕组的中间。 耳朵传感器，这成为无刷直流电机。 其外观如图4-4所示。 电枢内定子如图4-5a所示。 从图中可以看到绕组嵌入定子铁心后的形状。 三相绕组引线用压板固定后，从轴的一端挖空，从轴的两端铣削。 两个相应的平面被抽出，可以安装到汽车的前部或后部开口中，操作时拧紧螺母以产生反作用扭矩。 对于带传感器的电枢，三个霍尔传感器以120°均匀安装在靠近外转子磁体的绕组引出端。 每个传感器有3根引线，其中电源线和地线共用。 合并后成为总共5根引线，与绕组引线一起从轴孔引出。

图4-3 轮毂电机外观

图4-4 无刷电机绕组定子和外磁转子及其磁铁排列

无刷直流电机的外转子由7至20对或更多对交替的N极和S极的NdFeB磁体组成。 磁场强度高，相对价格低。 钕铁硼磁铁的居里点较低，但外壳具有良好的散热条件。

相反，内磁转子或内磁定子采用居里温度较高的磁钢如钐钴合金或其他满足磁场强度要求的磁钢。 居里温度不应低于400℃。

4.无刷减速电机

其结构与有刷盘式电枢、齿轮传动电机基本相同。 它还具有智能盘式电枢，甚至磁铁排列也是一致的。 本质区别是它没有换向器，有霍尔位置检测装置。 它们更大的区别在于控制器，控制器具有为电枢各相提供电流的电源换相电路，以及霍尔信号解码和编码，根据检测到的磁体n极位置来确定电源相位或方向。 简单来说，它既有有刷电机和减速电机的结构，又有无刷电机的原理。

2. 电机检查与测量

（一）准备工作

电机检查和测量所需的工具取决于您的尺寸和维修能力。 本文介绍了车用电机综合测试的要求。 并不是所有的维修站都可以按照介绍配备。 至于个人来说，是业余维修还是研究，就看你的长远规划和需求了。 请不要盲目设置。 与朋友交流是最经济合理的方式。

1、常用工具：首先应准备一些常用且不可缺少的维修工具。 拆卸电机时还应准备一把铝合金（或铜）扁铲。 拆卸电机壳盖时，应使用比电​​机壳材质软的工具，以免损坏电机。 壳。

2、拔轴器是一种用于拆卸轴或轴承的工具，又称拉马。

3． 仪器设备：万用表（50mf级）、50v电压表、10a电流表、开放式变压器、转速表、扭矩传感器或电机测试仪、可调电源箱等。

4、参考配置仪器有绕组匝间耐压测试仪、短路测试仪、线圈匝数测量仪、电枢检测仪等。在检查电机时经常测量电机转速。 有接触式和非接触式转速表。 接触式转速计不适用于轮毂电机测试。 应使用非接触式。 如果条件允许，可以购买非接触式高精度激光转速计。

(2)电机测试项目

汽车直流电机的测试项目主要集中在性能方面。 对性能测试中发现的问题进一步进行测量和分析，如绕组、换向器、轴承，以及转子和电枢中心偏转、气隙等。有些项目是大型电机或厂家执行的质量检验标准。 其中有些是我们不必要或不可能使用和维修的。 车辆电机维修应根据实际需要和自身能力条件而定。 机械和特性测试项目应包括扭矩、转速、效率、时间常数、堵转电流等。目前，测试电机的仪器和设备种类繁多，技术也相当齐全。 它可以完成从自动测量、计算、分析、结果到打印等全部工作。

1.电机转速的测量

有接触式和遥测式。 接触式，如手持式转速表，可用于检测立柱电机轴的输出转数，检测轴的旋转中心； 遥测转速计可用于测量车辆轮毂电机。 遥测是非接触式的，可以使用以下几种类型：

(1)数字转速表：这种仪表的原理是将物体的旋转速度转换成脉冲，测量脉冲频率以获得旋转速度。 此类转速计包括磁电式、电容式、霍尔元件式和光电式。 常用的是光电转速表，如型转速表，有5~6000r/min和1000~/min两种类型。 缺点是需要反光纸。 反光纸属于消费品，需要更换。

(2)较好的是频闪仪：这种转速表用途广泛，操作简单，体积小，量程范围广，精度高。 它可以测量高达 /min 的闪点，精度为 1%。 无需接触即可测量。 物体旋转速度。

2.电机扭矩测量

(1)轮毂电机测试分析仪：如图4-8所示，这是一款功能非常理想的电机测试设备。 它可以测量电机扭矩、转速、效率等项目。 设备分为两部分：一是数据测量部分——扭矩传感器； 另一个是根据测量的数据进行分析并得出结果的部分——电脑分析仪，它实际上是一台安装了特殊软件的计算机，可以通过键盘进行操作。 对于必须测量和分析的项目，也可以使用鼠标在选择窗口中单击项目。 测试结果将显示在屏幕上，也可以打印。

图4-8 电动自行车轮毂电机检测分析仪

(a) 扭矩传感器测试仪 (b) 电脑分析仪

测试直流电机时，还需要测量功率、效率等，这就需要电源。 如果想要准确测量，就必须使用标准的可调电源盒。 整个测试流程如图4-9所示。 当整个测试过程完成后，各种分析数据和特性曲线可以显示在计算机屏幕上，并且结果也可以打印出来。

图 4-9 电机检测器工作流程

根据公式T=9.55P/n可知，扭矩T与功率P成正比，与转速n成反比。 并且P=U×I，即功率P也与电压U和电流I成正比。在某一区间效率增加，超过某一点效率下降。

(2)涡流测功机：又称涡流门、涡流扭矩测试仪。 适用于静态扭矩的测量。 对于小功率电机换向片，加装称重传感器后还可以测量动态扭矩。 其结构如图4-10所示。

图4-10 电涡流测功机两视图

在图4-10a中，1是接收电机扭矩的轴。 1轴带动圆钢板5在极片10内转动。10通过连接横杆11与偏转磁极2连接。从图4-10b可以看出，磁极分为两组，彼此垂直。 每个磁极的两端都装有一个线圈。 线圈通电可产生磁通，磁通通过四根横杆11传输到四对极靴10。由于极靴中存在磁通，圆盘转动时产生涡流，带动磁极转动。件以一定角度旋转。 极片依次带动磁极和固定磁极的轴9旋转。 转轴9的端部装有指针8和平衡重。 4、根据盘涡流的大小，指针和平衡重随转轴从静止位置转动，指示刻度盘3上的读数值，即为被测扭矩。 配重、秤盘、励磁线圈电流均经过预先试验确定，并备有多种等级的备件可供使用。

这种扭力测功机虽然结构较旧，精度不高，但结构简单，使用方便，调节平稳，造价不高，所以特别适合。

(3)新型电机测试仪：新型测试仪器测功机脱离了原来的原理，采用了更先进、更简单、更准确、更快、更轻的模式。 先进技术有扭矩变形轴贴片、变形盘贴片、磁粉、磁滞等技术。 测量效果主要是通过变形过程中芯片电阻的变化引起芯片电阻值的变化，转换成各种有用的数据来实现的。

新型电机测功机已实现小型化、集成电路化。 它使用微小的变化信息传输到测量电路，然后传输到计算机。 经过预先编程的专用软件分析综合后，得到多个结果，并通过打印机绘制曲线和报告。 检测设备简单、精确，是过去老式设备无法比拟的。 老式设备无法满足现有车用电机的测试要求。 近年来，为了适应电动自行车的发展和轮毂电机的批量生产，电子仪表越来越多，技术也越来越先进。

①电机测试包括电机测试、电机+控制器测试、整车工况电机测试、不同工况下电机性能测量。 因此，电机检测设备不仅是电机生产、电动自行车装车前后电机测试、维修过程中不可缺少的设备。

根据国家标准——1999年《电动自行车通用技术条件》，车用电机检测项目有以下三个条件：

A。 电动自行车电机空载性能：测量电压、电流、转速；

b. 电动自行车关注负载性能：测量电压、电流、速度、扭矩；

C。 电动自行车关注的是过载性能：测量电压、电流和扭矩。

②电机测试仪又称电机测功机。 新型测功机分为磁粉式和磁滞式两种。 两种类型的特点如下：

A。 磁粉型：适合测试低速、大扭矩电机。 缺点是内部磁粉有摩擦，初始扭矩较大。

b. 磁滞型：适用于高速、小扭矩电机的检测，甚至高至1/min，低至毫牛米（mN·m）。 缺点是体积大、价格昂贵、高扭矩下容易烧毁。 必须有足够的冷却措施，连续检测受到限制。

三、电机检测项目的意义

测试项目与电机性能和经济性能密切相关，例如：

⑴扭矩：这是电机输出数据中的一个重要项目。 电机主要靠扭矩工作。 因此，扭矩被列为电机检测数据中的重要项目。 通过测量电机扭矩，可以估计电机功率和其他机械参数。

扭矩是电动自行车加速、上坡、逆风行驶时最重要的动力和保证。

⑵ 时间常数：是衡量电机通电后快速动作的重要指标。 通电后，空载情况下转速从0到0.632倍空载额定转速所需的时间。 启动时间：在设定条件下，电机从静止状态达到空载速度所需的时间。

⑶转速转速：电机转速必须工作在设计要求点附近。 对于电动自行车来说，还要求具有较快的速度响应。

⑷效率和综合效率：低效率的电机只消耗能量而不产生任何力，这是非常不经济的，是由于设计不合理或出现故障时出现异常现象造成的。 电动自行车电机效率应与控制器的整体效率一起测量。 要测量综合效率，可以将电机连接到扭矩传感器上的控制器，测量电机在不同调速阶段的输出功率，并在控制器和电源之间添加检测系统，测量同一调速阶段消耗的功率。时间，然后计算综合效率。 效率。 有刷电机系统的总体效率应不低于75%，无刷电机系统应不低于85%。

⑸ 转子堵转：电机因过载而堵转。 此时绕组没有反电动势来抵抗电流的增加，导致线圈温度在一定时间内迅速升高，可能会烧毁。 这种情况下，电机的限流和温升率就关系到电机的命运。

⑹其他：磁场、绕组电感、噪声、损耗（包括铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗等）、动平衡和静平衡等的测量，都是电机的重要指标。

磁钢的磁场强度在设计时就已确定，一般不允许磁钢退磁。 否则会影响电机的性能和寿命。 磁铁退磁会导致电机旋转。 绕组电感影响线圈电流的增长和衰减，这对于高频工作的无刷电机非常重要。 噪音是电动自行车的整车指标之一。 与其他机动车辆相比，电动自行车的噪音要小得多。 这些应符合国家标准和规范。

绕组是电机产生电磁扭矩的重要部件，是电机设计三大要素之一。 绕组的设计和运行时绕组的状态影响电机的性能。 绕组容易出现的问题有：不绝缘、线圈间短路、绕组间短路、断路等。

3、电机故障的检测与排除

(1)有刷电机故障

有刷电机的主要故障有无法启动、运转不正常、过快、过慢、异响、火花等。

1. 无法启动的原因

主要是断路器。 分支绕组断路、绕组及换向器折断、电刷丝脱落、弹簧失效、电刷或换向器磨损等。

⑴绕组断路：用万用表或毫安表测量换向器相对的两片铜片时，其电阻与其他部位不同。 找到故障换向片后，应先固定一根表笔，另一根表笔左右移动。 若指针读数发生变化，可断定与铜片相连的线圈断线； 若无论怎样移动，电阻值始终较大，则可断定另一表笔所接触的换向片已断开。 使用毫安表时，电源电压不应超过3V。 当遇到开路时，毫安表将读数最小值或没有任何值。

⑵线圈与换向器铜片开焊：其表现与运行时线圈开路相同，但易于检查。 用竹针移动线圈端部和铜片之间的焊点。 如果在开路或薄弱焊接区域有任何活动迹象或立即分开，只需重新焊接即可。 如果线圈断了，而且是在绕组内部，就很难解决了。 如果断点只有一两个，可在换向片处短接； 如果断点较多，只能修复一个绕组，则应权衡经济性和合理性。

⑶ 少数线圈断线：有时一两个线圈断线，不影响运行，但速度、扭矩下降，性能不稳定。 随着断开线圈数量的增加，电机无法启动。

2、换向器问题

这种奇怪的噪音与弹簧过硬、电刷磨损、换向片之间绝缘片凸出以及电枢突出有关。 检查并排除这些方面，异响就消除了。

3. 火花和环火

火花是由于电刷与换向器接触不良引起的。 原因是换向器或电刷磨损或弹簧压力不足。 接触面似乎未连接，导致电刷跳动。 如果线圈或换向片严重短路或断路，电刷跳动严重，有时电流过大，会引起连续火花。 如果太多，就会变得连续，最终变成环火。

解决办法是：

⑴改善碳刷与换向器的接触，使碳刷接触面光滑。

⑵更换碳刷或更换弹簧。

⑶ 找出短路或断点并排除故障。