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          1. 沈陽如家家電維修中心
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            電動自行車電機工作原理

            編輯:沈陽如家家電維修中心   時間:2013/07/02   字號:
            摘要:電動自行車電機工作原理
            這部分作用是將電能轉換成機械運動驅動車輪前進。常用的電動機為永磁直流電動機,為達到10 N.m以上的運行力矩,電動機的功率應在100~200w范圍內,工作電壓為24V或36V,該電機要求起動力矩大,效率高,重量輕,并有一定的過載能力。除常見的內轉子電機通過鏈傳動或直接摩擦帶動車輪外(如圖2所示14),而外轉子直流電機可安裝在車輪中間,通過行星齒輪減速機構直接驅動輪轂,這種電動機也稱為輪轂式電機(如圖3所示9)。它具有傳動鏈短,效率高,結構緊湊等優點。直流電機的激磁方式,除了永久磁場之外,也可以采用串激式激磁。串激直流電機工作特性軟,調速性能好,起動力矩大,雖然它比永磁電機略為費電,還是取得了一些應用,其結構如圖1所示。這一類電機價格很便宜,對用戶自己改裝制作是很合算的。這種驅動方式是公認比較好的。而究竟采用有刷電機還是無刷電機,目前是有爭論的。
            有刷電機的輸出轉速為3000轉/分以上,經減速器和超越離合器及外殼一起組成電動輪轂總成,其轉速為170-180轉/分,適應了自行車以20km/h左右的速度行駛。該結構的可靠性高,成本較低,騎行較舒適,但也存在以下缺點:(1)傳統的電刷和換向器有機械磨損和噪聲、火花等,(2)系統的先進性和檔次不夠高。
            用于電動自行車的無刷電動輪轂,實際上由兩部分組成。一是直接外轉子式的無刷電機系統,二是可以實現電子換向的專用控制系統,無刷電機依據于現代IC技術和功率電子器件的發展而逐漸成熟。對于有電子技術經驗的制作者來說不難掌握。
            圖2是無刷電機結構與原理圖。無刷直流電機由電機本體,位置傳感器及電子換向開關電路三個基本部分組成。其中位置傳感器的定子和電子換向開關電路相當于一個靜止的換向器,位置傳感器的轉子相當于旋轉著的電刷,它們組成一個沒有機械接觸的電子換向裝置。
            電機本體由幾對極的永磁鋼轉子和一個多相的電樞繞組定子組成。電樞繞組分別與相應的電子換向開關電路連接。為了保持電樞繞組電流與磁場極性相對關系不變,設有檢測轉子位置的傳感器,使電樞繞組能隨轉子位置變化依次通電。
            位置傳感器是一種無機械接觸的檢測轉子位置的裝置。由傳感器定子和轉子組成。分別裝在定子機殼內和主轉子軸上,它能提供信號,并按一定順序去觸發電子換向開關電路。
            常用的位置傳感器為磁敏轉換式。其傳感器定子為按一定次序配置的磁敏元件——霍爾元件,傳感器的轉子為永磁體。
            電子換相開關電路中各功率元件分別與相應的各相定子繞組串聯。各功能元件的導通與截止取決于位置傳感器的信號。繞組電路的導通可以是一相一相依次導通,也可以兩相兩相依次導通。
            霍爾位置傳感器,因結構簡單、安裝方便、靈活,易于機電一體化,獲得了廣泛應用?;魻栐匦允牵涸诖艌鲋杏须娏髁鬟^時,其橫向出現電勢電壓(參3)。
            霍爾元件的控制極分別接入電源,輸出端x1、X2、Y1及Y2分別輸出信號,控制晶體管BGl-BG4的開、關。
            根據霍爾元件的特性,當主轉子N極在定子Yl位置時,在霍爾元件HGl中產生x1方向上的電勢,此信號使BG4導通,與BG4串聯的繞組WXl中有電流流過,并使定子x1極磁化為s極吸引轉子旋轉90度,N極到達定子xl位置,此時HGl的輸出為0,在霍爾元件HG2中產生Y2方向上的電勢,此信號使BG3導通,使繞組wY2中有電流流過,并使定子Y2極磁化為s極吸引轉子繼續旋轉90度,N極到達定子Y2的位置,此時HG2輸出為0,s極對準。HGl,因而在:HGl中產生x2方向的電勢,同樣使BG2,WX2導通,使轉子繼續旋轉90度。因此對于不同的主轉子位置,霍爾元件依次輸出不同的信號,使主定子繞組按wXl→wY2→WX2→wYl的順序輪流通電,形成旋轉磁場,使轉子旋轉。
            除以上幾種電機之外,還有一種輕小簡廉的電助動桿,可直接安裝在前叉上,它是用戶自己改裝電動車的好方案。其結構如圖4。
            電機⑤為永磁盤式直流機,本體與左軸蓋①連接,然后固定在前叉左側上,支襯電機軸的軸承14與右支板①,右軸蓋16相連接,然后固定在前叉的右側上,右支板11與座板④及電機⑤之間有螺柱⑩連接成一體,在輪盤⑦兩端,向內各裝有70只滾動鋼球⑧,分別與環檔⑥及右支板11相配合后支襯輪盤⑦定向轉動,滾動鋼球的活動摩擦很小,保持了機動和騎行都很輕快。當電力驅動電機軸轉動時,軸上主動輪②,從動輪③、中間輪⑨、輪盤⑦形成動配合后,再通過輪盤⑦外圍上的幅條傳遞力矩,驅動前車輪運轉。
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