无刷电动机的结构
目前，电动自行车和代步车大多采用直流无刷电动机。
无刷电动机由定子铁心和绕组、转子磁钢、电动机轴、左右端盖和轴承等部件组成。无刷电动机分解后如图1所示。
图1 无刷电动机分解后
（1）定子铁心和绕组
定子是电动机静止不动的部分。定子上面有轴、绕组、3个霍尔元件。无刷电动机定子如图2所示。
图2 无刷电动机定子
（2）转子磁钢
无刷电动机转子就是旋转部分，转子上面有磁钢。磁钢一般做成瓦片状，按N、S进行排列，用环氧树脂胶粘在电动机转子上。无刷电动机转子如图3所示。
图3 无刷电动机转子
（3）霍尔元件
霍尔元件又称霍尔位置传感器，无刷电动机绕组上有3组线圈，所以有3个开关型霍尔元件。在这里，霍尔元件起位置传感器的作用，用于检测转子磁极的位置，它的输出控制定子绕组供电电路的通断，又起开关作用。当转子磁极离去时，使上一个霍尔元件停止工作，下一个霍尔元件开始工作。转子磁极总是面对磁场，霍尔元件又起改变定子电流的作用。霍尔元件在无刷电动机定子上的位置如图4所示。
图4 霍尔元件在定子上的位置
（4）端盖和轴承
左右端盖起支撑作用，端盖上安装有轴承。电动机轴和轴承起连接定子和转子的作用。端盖和轴承如图5所示。
图5 端盖和轴承
无刷电动机的常见故障和维修方法
（1）电动机磁钢脱落的维修方法
磁钢常见的故障是由于电动机进水使磁钢脱落，故障表现是电动机无力、电动机卡住、转速慢、带载能力差或有异常噪声。
①用手慢慢地转动电动机，如果在一个位置感觉很沉重，另一个位置感觉很轻，可判断磁钢脱落，如图6所示。
图6 磁钢脱落的判断
①拆开电动机，检查磁钢是否脱落或损坏，检查时要仔细，因为磁钢脱落后有时在原位置不动，不易发现，检查时可用皮锤敲击试验。如果磁钢脱落，需重新用AB胶粘牢。
②小心取下旧磁钢，如果磁钢脱落多块，最好的方法是取下一块粘牢后，再取下另一块并粘牢，以防磁钢损坏或顺序搞乱。如果顺序搞乱，应按N、S顺序排列进行粘接。方法是从磁钢的侧面进行吸引试验，如果相互吸引，可以进行粘接；如果相互排斥，需更换另一块；如果磁钢损坏，要更换新磁钢。然后用砂布打磨并清理旧磁钢及定子上的杂物。用砂布打磨如图7所示。
图7 用砂布打磨
③首先把AB胶按1∶1比例调好，将AB胶涂在转子上，把磁钢放在原位置粘牢。粘牢磁钢如图8所示。
图8 粘牢磁钢
（2）电动机扫膛的维修方法
1）故障现象
定子和转子之间有空气隙，一般应在0.2~1mm，空气隙越小越好。电动机扫膛就是电动机定子与转子相碰。电动机扫膛后，会造成电动机发热并发出异常噪声。
2）电动机扫膛的原因
①轴承磨损或破裂。
②轴承走内圆或走外圆。
③电动机轴弯曲。
④电动机加工公差太大。
⑤电动机装配质量差。
3）避免电动机扫膛的措施和维修方法
①选购高质量电动机。
②选用高质量的轴承，按规定定期检查、加注或更换润滑脂，如果轴承损坏，应更换新轴承。
③电动机轴变形需校正轴，如果无法校正则要换新轴。
（3）电动机空载电流大的维修方法
1）故障现象
电动机空载电流大一般表现为蓄电池放电过快、行驶里程减短，并伴有电动机发热现象。
将万用表置于直流20A档，将红、黑表笔串联在控制器的电源输入端。打开电源，在电动机不转动的情况下，记录下此时万用表显示的最大电流数值I1。转动转把，使电动机高速空载转动10s以上。等电动机转速稳定以后，观察并记录此时万用表显示的最大数值I2，如图9所示。电动机的空载电流 = I2 − I1。将计算的数值与表1进行对照，一般电动机的空载电流不应超过2A。如果电动机的空载电流大于表1所列数值，说明电动机出现故障，需打开电动机进行检修。
图9 电动机的空载电流测量
3）故障原因
①电动机内部机械摩擦大，例如电动机扫膛。
②轴承损坏。
③电刷磨损、刷架损坏。
④磁钢脱落、损坏。
⑤绕组局部短路。
4）检修方法
对于电动机空载电流大的故障，要查出原因，采取相应的方法进行检修。
（4）电动机轴承损坏的维修方法
1）故障现象
轴承损坏会造成电动机有较大噪声，严重时会造成定子扫膛、电动机壳体严重发热等现象。
2）判断方法
首先从电动自行车上卸下电动机，打开电动机端盖，将左手指插入轴承内孔，用右手转动端盖，检查轴承是否损坏，如图10所示。
图10 检查轴承
3）维修方法
①如果轴承在电动机轴上，则需用拉力器取下旧轴承。如果轴承在电动机端盖上，把端盖放在木板下，将螺钉旋具对住轴承内径，用锤子击打螺钉旋具，可将轴承取下。取下旧轴承如图11所示。
图11 取下旧轴承
②把同牌号新轴承放在端盖轴承位置上，用铁锤柄击打轴承，使轴承到位。不论轴承从轴上取下或是从端盖上取下，都要把轴承安装在端盖上。轴承的安装如图12所示。
图12 轴承的安装
（5）无刷电动机霍尔元件损坏的维修方法
1）故障现象
无刷电动机霍尔元件有1个损坏，会造成电动机缺相，表现为电动机乏力、转速低。如果2个或3个霍尔元件损坏，会造成电动机不转的故障。
2）判断方法
①使用数字万用表二极管档，红表笔接霍尔元件的黑色负极线，黑表笔依次测量霍尔元件的蓝、绿、黄引线，读数应在“623”左右（因型号不同测量结果有差异）。如果测量结果为“0”，说明霍尔元件击穿；如果测量结果为“1”，说明霍尔元件断路。用万用表二极管档测量霍尔元件如图13所示。
图13 二极管档测量霍尔元件
②用“绿盟”牌LY-2无刷电动车综合检测仪进行检测，方便快捷。将电动机霍尔元件插入检测仪，转动电动机，若各个指示灯依次闪亮，说明霍尔元件正常；如果检测灯出现长亮或者不亮，则表明该路霍尔元件损坏，如图14所示。
图14 用综合检测仪检测霍尔元件
3）检修过程
①如果霍尔元件损坏，为了保证电动机换相精确，需将3个霍尔元件同时更换。首先记住原霍尔元件红线（即电源脚）的安装位置，然后将霍尔元件引脚与引出线剪断，并用小号一字螺钉旋具拆掉旧霍尔元件，清理霍尔元件安装槽。拆掉旧霍尔元件如图15所示。
图15 拆掉旧霍尔元件
②按原位置将霍尔元件放在凹槽内，并用AB胶粘牢，如图16所示。
图16 用AB胶粘牢霍尔元件
③用50W以内的电烙铁将新霍尔元件引脚焊上，然后将5根引线分别焊好，焊接前要先在霍尔元件引脚上套上绝缘管，以防霍尔元件引脚短路，如图17所示。
图17 焊接霍尔元件引线
以上图文摘自机械工业出版社《电动自行车/代步车维修从入门到精通：全彩图解+扫码看视频》
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图文制作：李崇康
责任编辑：谢 元
审核人：李 军
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