電機的常見知識
水泵常見的驅動方式就是電機驅動。幾乎90%的水泵都是作為水泵行業(yè)的從業(yè)人員，應該對電機同樣要有一個比較清晰的認知。今天我們上海申銀泵業(yè)的水泵專家就為大家講解下，電動機的常見知識。
★什么叫電動機？
答：電動機是將電池電能轉換成機械能，驅動電動車車輪旋轉的部件。
★什么叫繞組？
答：電樞繞組是直流電動機的核心部分，是銅質漆包線繞制的線圈。當電樞繞組在電動機的磁場中旋轉都會產(chǎn)生電動勢。
★什么叫磁場？
答：在永磁體或電流周圍所發(fā)生的力場及凡是磁力所能達到的空間或磁力作用的范圍。
★什么叫磁場強度？
答：定義載有1安培電流的無限長導線在距離導線 1/2米遠處的磁場強度為 1A/m （安培 / 米，國際單位制 SI ）；在 CGS 單位制（厘米 - 克 - 秒）中，為紀念奧斯特對電磁學的貢獻，定義載有 1 安培電流的無限長導線在距離導線0.2厘米遠處的磁場強度為 10e （奧斯特），10e=1/4.103/m ，磁場強度通常用 H 表示。
★什么叫安培定則？
答：用右手握住導線，讓伸直的大拇指的方向跟電流方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。
★什么叫磁通？
答：磁通又叫磁通量：設在勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應強度為B，平面的面積為S，我們定義磁感應強度 B 與面積 S 的乘積，叫做穿過這個面的磁通量。
★什么是定子？
答：有刷或無刷電動機工作時不轉的部分。輪轂式有刷或無刷無齒電動機的電動機軸叫做定子，此種電動機可以叫做內定子電動機。
★什么是轉子？
答：有刷或無刷電動機工作時轉動的部分。輪轂式有刷或無刷無齒電動機的外殼叫做轉子，此種電動機可以叫外轉子電動機。
★什么叫碳刷？
答：有刷電動機里面頂在換相器表面，電動機轉動的時候，將電能通過轉相器輸送給線圈，由于其主要的成分是碳，稱為碳刷，它是易磨損的。應定期維護更換，并清理積碳。
★什么是刷握？
答：在有刷電動機里面盛裝并保持碳刷位置的機械導槽。
★什么是換相器？
答：有刷電動機里面，具有相互絕緣的條狀金屬表面，隨電動機轉子轉動時，條狀金屬交替接觸電刷的正負極，實現(xiàn)電動機線圈電流方向的正負交替變化，完成有刷電動機線圈的換相。
★什么是相序？
答：無刷電動機線圈的排列順序。
★什么是磁鋼？
答：一般用于稱呼高磁場強度的磁性材料，電動車電動機都采用釹鐵錋稀土磁鋼。
★什么叫電動勢？
答：由電動機的轉子切割磁力線而產(chǎn)生，其方向與外加電源相反，故稱為反電動勢。
★什么是有刷電動機？
答：電動機工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是靠隨電動機轉動的換向器和電刷來完成的。在電動車行業(yè)有刷電動機分為高速有刷電動機和低速有刷電動機。有刷電動機和無刷電動機有很多區(qū)別，從字上可以看出有刷電動機有碳刷，無刷電動機沒有碳刷。
★什么是低速有刷電動機？有何特點？
答：在電動車行業(yè)中，低速有刷電動機是指輪轂式低速大轉矩無齒輪傳動有刷直流電動機，電動機定轉子相對轉速就是車輪的轉速。定子上的磁鋼為 5~7 對，轉子電樞的槽數(shù)為 39~57個。由于電樞繞組固定在輪子外殼內，借助轉動的外殼，熱量容易散發(fā)。轉動的外殼又編織著 36 根輻條，更有利熱的傳導。技成培訓微信號值得你關注！
★有刷有齒電動機的特點？
答：有刷電動機中因為有電刷，其主要隱患就是“電刷磨損”，用戶應該注意到有刷電動機又分為有齒和無齒兩種。目前許多廠家選用有刷有齒電動機，它是一種高速電動機，所謂“有齒”就是通過齒輪減速機構，將電動機轉速調低（因國標規(guī)定電動車時速不得超過 20 公里，故電動機轉速應在 170轉/每分鐘左右）。由于是高速電動機通過齒輪減速，其特點是啟動時騎行者感覺動力強勁，而且爬坡能力較強。但是電動輪轂是封閉的，只是在出廠前加注了潤滑劑，用戶很難進行日常保養(yǎng)，而且齒輪本身也有機械磨損，一年左右因潤滑不足導致齒輪磨損加劇，噪音增大，使用時電流也增大，影響電動機和電池壽命。
★什么是無刷電動機？
由于控制器提供不同電流方向的直流電，來達到電動機里面線圈電流方向的交替變化。無刷電動機的轉子和定子之間沒有電刷和換向器。
★電動機如何實現(xiàn)換相 ?
答：無刷或有刷電動機在轉動時，電動機里面線圈的通電方向需要交替變換，從而達到電動機能連續(xù)轉動。有刷電動機的換相靠換相器和電刷共同完成，無刷電動機靠控制器來完成。
★什么是缺相？
答：無刷電動機或無刷控制器的三相電路中，有一相不能工作。缺相分主相位缺相和霍爾缺相。表現(xiàn)為電動機抖動不能工作，或轉動無力且噪音大�？刂破髟谌毕酄顟B(tài)下工作是很容易燒毀的。
★電動機常見的種類有哪幾種？
答：常見的電動機有：有刷有齒輪轂電動機、有刷無齒輪轂電動機、無刷有齒輪轂電動機、無刷無齒輪轂電動機、側掛電動機等。
★從電動機的種類上怎么區(qū)分是高低速電動機？
答： A 有刷有齒輪轂電動機、無刷有齒輪轂電動機屬于高速電動機；
B 有刷無齒輪轂電動機、無刷無齒輪轂電動機屬于低速電動機。
★電動機的功率是怎么定義的？
答：電動機的功率是指電動機所輸出的機械能與電源所提供的電能之比。
★為什么要選擇電動機的功率？選擇電動機功率的意義何在？
答：電動機額定功率的選擇是一個很重要很復雜的問題。負載時，如果電動機額定功率過大，電動機就經(jīng)常處于輕載運行，電動機本身的容量得不到充分的發(fā)揮，變成“大馬拉小車”，同時電動機運行效率低、性能不好，都會增加運行費用。反過來，電動機額定功率要求得小，那便是“小馬拉大車”，電動機電流超過額定電流，電動機內耗損加大，效率低時小事，重要的是影響電動機的壽命，即使過載不多，電動機的壽命也會減少較多；過載較多，會破壞電動機絕緣材料的絕緣性能甚至燒毀。當然，電動機額定功率小，可能根本就拖動不了負載，會使電動機長時間處于啟動狀態(tài)而過熱損壞。所以應該嚴格按照電動車運行情況選定電動機的額定功率。
★一般直流無刷電動機為什么要有三個霍爾？
答：簡要的說，直流無刷電動機為了能轉動，必須使定子線圈的磁場和轉子永久磁體的磁場之間始終存在一定的角度。轉子轉動的過程也就是轉子磁場方向改變的過程，為了使二者磁場存在角度，到一定的程度后，定子線圈的磁場方向必須改變。那么怎么知道要改變定子磁場的方向了呢？那就靠那三個霍爾了�？梢哉J為那三個霍爾肩負著告訴控制器何時改變電流方向的任務。
★無刷電動機霍爾的耗電量大致范圍是多少？
答：無刷電動機霍爾的耗電量大致范圍是 6mA-20mA 不等。
★一般電動機在多高的溫度下能夠正常工作？電動機最多能夠承受多高的溫度？
答：如果測量電動機蓋的溫度超過環(huán)境溫度 25 度以上時，表明電動機的溫升已經(jīng)超出了正常的范圍，一般電動機溫升應該在 20 度以下。一般電動機線圈是由漆包線繞而成，而漆包線在溫度高于 150 度左右時其漆膜會因為溫度過高而脫落，造成線圈短路。當線圈溫度在 150 度以上時電動機外殼所表現(xiàn)出的溫度在 100 度左右，所以如果以其外殼溫度為依據(jù)則電動機所承受的最高溫度為 100 度。
★電動機的溫度應在 20 攝氏度以下，即電動機端蓋的溫度超過環(huán)境溫度應小于 20 攝氏度，但電動機發(fā)熱超過 20 攝氏度的原因是什么？
答：電動機發(fā)熱的直接原因是由于電流大引起的。一般可能是線圈短路或開路、磁鋼退磁或電動機效率低等造成，正常情況則是電動機長時間大電流運轉。
★什么原因導致電動機會發(fā)熱？這是一個怎樣的過程？
答：電動機負載運行時電動機內有功率損耗，最終都將變成熱能，這就會使電動機溫度升高，超過了周圍環(huán)境溫度。電動機溫度比環(huán)境溫度高出的值稱為升溫。一旦有了升溫，電動機就要向周圍散熱；溫度越高、散熱越快。當電動機單位時間發(fā)出的熱量等于散出的熱量時，電動機溫度不再增加，而保持著一個穩(wěn)定不變的溫度，即處于發(fā)熱與散熱平衡的狀態(tài)。
★一般點擊允許溫升是多少？電動機的溫升對電動機中的哪個部分影響較大？是怎么定義的？
答：電動機負載運行時，從盡量發(fā)揮它的作用出發(fā)，所帶負載即輸出功率越大越好（若不考慮機械強度）。但是輸出功率越大、損耗功率越大，溫度越高。我們知道，電動機內耐溫最薄弱的東西是絕緣材料，如漆包線。絕緣材料耐溫有個限度，在這個限度內，絕緣材料的物理、化學、機械、電氣等各方面性能都很穩(wěn)定，其工作壽命一般約為 20 年。超過這個限度，絕緣材料的壽命就急劇縮短，甚至會燒毀。這個溫度限度，稱為絕緣材料的允許溫度。絕緣材料的允許溫度，就是電動機的允許溫度；絕緣材料的壽命，一般就是電動機的壽命。
環(huán)境溫度隨時間、地點而異，設計電動機時規(guī)定取 40 攝氏度為我國標準環(huán)境溫度。因此絕緣材料或電動機的允許溫度減去 40 攝氏度即為允許溫升，
不同絕緣材料的允許溫度是不一樣的，按照允許溫度的高低，電動機常用的絕緣材料為 A 、 E 、 B 、 F 、 H 五種。按環(huán)境溫度為 40 攝氏度計算，這五種絕緣材料及其允許溫度和允許溫升如下表所示：
等級 絕緣材料 允許溫度 允許溫升
A 經(jīng)過浸漬處理的棉、絲、紙板、木材等，普通絕緣漆 105 65
E 環(huán)氧樹脂、聚脂薄膜、青殼紙，三酸纖維，高度絕緣漆 120 80
B 用提高了耐熱性能的有機漆作粘合劑的云母、石棉、和玻璃纖維組合物 130 90
F 用耐熱優(yōu)良的環(huán)氧樹脂粘合或浸漬的云母、石棉和玻璃纖維組合物 155 115
H 用硅有樹脂粘合或浸漬的云母、石棉或玻璃纖維組合物，硅有橡膠 180 140
★怎樣測量無刷電動機的相角？
答：接通控制器電源，由控制器給霍爾元件供電，就可以檢測到無刷電動機的相角了。方法如下：用萬能表的 +20V 直流電壓檔，并將紅表筆接 +5V 線，黑筆分別測量三個引線的高低電壓，按 60 度及 120 度電動機的換相表對照即可。
★為什么任意一臺直流無刷控制器和直流無刷電動機不能隨意接上就能正常轉動起來？為什么直流無刷會有倒相序之說？
答：一般來說直流無刷電動機在實際運動中是這樣一個過程：電動機轉動 ---- 轉子磁場方向改變 ---- 當定子磁場方向和轉子磁場方向的夾角到 60 度電角度時 ---- 霍爾信號改變 ---- 相線電流方向改變 ---- 定子磁場向前跨越 60 度電角度 ---- 定子磁場方向和轉子磁場方向夾角為 120 度電角度 ---- 電動機繼續(xù)轉動。這樣我們就明白了，霍爾有六種正確的狀態(tài)。當特定的霍爾告訴控制器時，控制器就有特定的相線輸出狀態(tài)。所以倒相序就是要完成這樣的一個任務，就是使定子的電角度始終按一個方向以 60 度電角度步進。
★如果 60 度的無刷控制器用在 120 度的無刷電動機上會有什么狀況？反之又如何？
答：都會倒至缺相現(xiàn)象，不能正常轉動；但捷能所采用的控制器是一種智能型無刷控制器能夠自動識別 60 度電動機或 120 度電動機，從而可以兼容適配二種電動機，使得維修更換更加方便。
★直流無刷控制器和直流無刷電動機怎樣能倒出正確的相序？
答：第一步要保證霍爾線的電源線和地線與控制器上相對應的線插好，而三個電動機霍爾線與三個電動機線對控制器的接法共有 36 種，簡單而笨的方法是每種狀態(tài)逐一試驗。換接時可以不斷電進行，但一定要仔細，也要有一定的次序。要注意每次擰轉不要太大，如果電動機轉動不順利，則這種狀態(tài)就是不對的，轉把擰的太大就有損控制器，如果出現(xiàn)反轉的情況，在知道控制器的相序的情況下就是把控制器霍爾線 a 、 c 互換，點擊線 A 相與 B 相互換，即可倒為正轉。最后驗證接得正確方法是大電流運轉時正常。
★如何用 120 度無刷控制器控制 60 度電動機？
答：在無刷電動機霍爾信號線 b 相與控制器采樣信號線之間加方向線路即可。
★有刷高速電動機和有刷低速電動機有什么直觀上的區(qū)別？
答： A. 高速電動機有超越離合器，往一個方向轉輕松，往另一個方向轉費盡；低速電動機雙向轉斗一樣輕松。
B. 高速電動機的車轉動時噪音較大，低速電動機轉動噪音較小。有經(jīng)驗的人很容易憑耳朵識別。
★什么是電動機的額定運行狀態(tài)？
答：在電動機運行時，若各個物理量都與它的額定值一樣，就稱為額定運行狀態(tài)，在額定運行狀態(tài)下工作，電動機能可靠的運行，并具有較好的綜合性能。
★電動機的額定轉矩是怎么計算出來的？
答：點擊軸上輸出的額定轉矩可以用 T2n 表示，其大小是輸出的機械功率額定值除以轉交速度的額定值，即 T2n=Pn 其中 Pn 的單位為 W、Nn 的單位為 r/min、 T2n 單位是 N.M, 如果 PNM 單位用 KN ，系數(shù)9.55改為 9550 。
故可以得出如果在電動機額定功率相等的條件下，電動機的轉速低其轉矩越大。
★電動機的啟動電流是怎么定義的？
答：一般要求電動機的啟動電流不能超過其額定電流的 2~5 倍，這也是為什么在對控制器上作限流保護的一個重要原因。
★市場上銷售的電動機轉速為什么越來越高？及有何影響？
答：供應商方面提速可以降低成本，同樣是低速點擊，速度高了線圈匝數(shù)就少了，也省了硅鋼片，磁鋼數(shù)目也少了，購買者認為高速就好。
額定速度工作時，其功率不變，但在低速區(qū)時效率明顯低了，也就是啟動無力。
效率低，需要用大電流啟動，騎行時電流也大，對控制器的限流要求大，對電池也不好。
★出現(xiàn)電動機異常發(fā)熱情況怎么維修？
答：維修處理的方法一般為更換電動機，或進行維修保。
★電動機的空載電流大于參考表極限數(shù)據(jù)時表明電動機出現(xiàn)了故障，產(chǎn)生的原因有哪些？怎么維修
答：點擊內部機械摩擦大；線圈局部短路；磁鋼退磁；直流電動機換相器積碳。維修處理的方法一般那為更換電動機，或更換碳刷，清理積碳。
★各種電動機的無故障最大極限空載電流是多少？
電動機形式 額定電壓 24V 時 額定電壓 36V 時
側掛電動機 2.2A 1.8A
高速有刷電動機 1.7A 1.0A
低速有刷電動機 1.0A 0.6A
高速無刷電動機 1.7A 1.0A
低速無刷電動機 1.0A 0.6A
★電動機空轉電流如何測量？
答：將萬用表置于 20A 檔位，將紅黑表筆竄連接在控制器的電源輸入端。打開電源，再電動機不轉的情況下，記錄下此時萬用表的最大電流 A1 。轉動轉把，使電動機高速空載轉動 10s 以上，等待電動機轉速穩(wěn)定后，開始觀察并記錄此時萬用表的最大數(shù)值 A2 。電動機空載電流 =A2-A1 。
★電動車常用電動機的比較：
電動機形式 傳動形式 電動機效率 爬坡性能 維護周期 體積 維護內容 噪音 成本
無刷無齒 無刷低速外轉子電動機、直接驅動 〉 80% 一般 無 大 無 小 低
無刷有齒 高速無刷電動機、行星齒輪減速 〉 83% 好 3 年左右 小 潤滑齒輪 中 高
有刷有齒 高速有刷電動機、 2 級齒輪減速 〈 78% 好 1 年左右 大 更換碳刷、潤滑齒輪 大 高
有刷無齒 低速有刷外轉子電動機、直接驅動 〈 76% 差 2 年左右 小 更換碳刷、清理積碳 小 低
★如何識別電動機的好壞？關鍵看哪些參數(shù)？
答：主要是空載電流和騎行電流的大小，與正常值對比，及電動機效率和扭矩的高低，以及電動機的噪聲、振動和發(fā)熱量，方法是用測功機測試效率曲線。
★ 180W 和 250W 電動機有何區(qū)別？對控制器有何要求？
答：250W 的騎行電流大，對控制器的功率余量及可靠性要求較高。
★為什么在標準環(huán)境下，電動車的騎行電流會因電動機的額定不同而不同？
答：眾所周知，標準條件下，以額定負載 160W 來計算，在 250W 的直流電動機上騎行電流為 4 — 5A 左右，而在 350W 直流電動機上騎行電流略高一些。舉個例子：如果電池電壓為 48V ，兩個電動機 250W 和 350W ，其額定效率點都為 80% ，則 250W 電動機的額定工作電流為 6.5A 左右，而 350W 電動機的額定工作電流為 9A 左右。而一般電動機的效率點是工作電流偏離額定工作電流越遠，其值越小，同在 4 — 5A 的負載情況下，在 250W 的電動機效率為 70% ， 350W 的電動機效率為 60% ，則在 5A 的負載下，
250W 的輸出功率為 48V*5A*70%=168W
350W 的輸出功率為 48V*5A*60%=144W
而 350W 電動機為了使輸出功率滿足騎行要求即達到 168W （差不多是額定負載），則只有使電源增加，從而使效率點增高。
★為什么在同樣的環(huán)境下，350W 的電動機要比 250W 的電動機的電動車的續(xù)行里程短？
答：由于同樣的環(huán)境下，350W 電動機的電動車騎行電流大所以在電池一樣的情況下，其續(xù)行里程會短。
★對于電動助力車廠家應該怎么去選擇電動機？根據(jù)什么去選擇電動機？
答：對于電動車來說其電動機選擇的關鍵因素是電動機額定功率的選擇。
電動機額定功率選擇一般分為三個步驟：
第一步，計算負載功率 P
第二步，根據(jù)負載功率，預選電動機的額定功率及其他。
第三步，校核預選電動機。一般先校核發(fā)熱溫升，再校核過載能力，必要時校核起動能力。都通過了，預選的電動機便選定了；通不過從第二步重新進行，直到通過為止。
切忌在滿足負載的要求下，電動機的額定功率越小越經(jīng)濟。
第二步做好后，要根據(jù)環(huán)境溫度的不同進行溫度校正，額定功率是在國家標準環(huán)境溫度為 40 攝氏度前提下進行的。若環(huán)境溫度常年都較低或都比較高，未來充分利用電動機的容量，應對電動機的額定功率進行修正。例如常年溫度偏低，電動機世紀額定功率應比標準規(guī)定 Pn 高，相反，常年溫度偏高的，應降低額定功率使用。
總體來說，在環(huán)境溫度確定的情況下，選擇電動車的電動機應根據(jù)電動車的騎行狀態(tài)來定，電動車的騎行狀態(tài)越能使電動機接近額定工作狀態(tài)越好，而電動車的騎行狀態(tài)一般是根據(jù)路況而定的。如天津市路面平整，則小功率電動機足夠；如果要用較大功率的電動機，則會造成能源的浪費，造成續(xù)行里程短。如果在重慶山路多，則適宜用功率較大的電動機。
★ 60 度直流無刷電動機比 120 度直流無刷電動機更有勁，對嗎？為什么？
答：從市場發(fā)現(xiàn)在和很多客戶溝通的時候，普遍存在著這樣一個謬誤！認為 60 度電動機比 120 度有勁。我們認為這大概是生產(chǎn) 60 度無刷電動機廠家的一種宣傳。從無刷電動機的原理上以及事實證明，其實 60 度電動機也好，120 度電動機也罷！所謂度數(shù)只是用來告訴無刷控制器什么時候該讓惦記的哪兩根相線導通而已。根本沒有誰比誰更有勁之說！240 度和 300 度也是一樣，沒有誰比誰更有勁之說�！�
看了上面的內容，大家有沒有學到更多的東西呢？電機的常見知識，希望能對大家有所幫助。如果有什么疑問或者建議，可以隨時發(fā)送郵件至我們公司企業(yè)郵箱[email protected]，并關注我們上海申銀泵業(yè)制造有限公司官方網(wǎng)站：www.hbgmsj.com，或者關注我們公司官方微博：上海申銀泵業(yè)制造有限公司，我們會隨時為大家解答，并持續(xù)更新更多最新內容。