电动自行车电动机故障检测与诊断流程
电动自行车按电动机种类,分为有刷电动机和无刷电动机两大类。两种电动机内部结构、控制器原理有很大的区别,维修思路不尽相同,有刷电动机控制器由PWM电路、大功率场效应晶体管输出电路、欠电压以及过电流保护等电路组成。
指示系统主要有电量显示、工作状态显示、保护电路显示、照明灯控制、声响电路等。有的还有速度显示及转把、闸把插接于显示板,与其他功能引线一起经多芯护套线引入控制器。
电动机是电动自行车的动力源。有刷电动机又分为有刷有齿和有刷无齿低速电动机两种。有刷有齿电动机由高速电动机及减速机构构成,一般用扁平高速电动机、有刷电动机通过减速齿轮、超越离合器输出动力到轮毂上。有刷无齿低速电动机由线圈、换向器等组成的转子,电刷及其支架、稀土磁钢等构成的定子等组成。无刷电动机由磁钢构成的外转子、定子三相线圈、位置传感器等组成,不存在机械换向系统,因此结构简单,故障率低。
1. 电动机故障分析
1.1 电动机不转的判断与检修
a. 打开钥匙开关,观察电量显示。若显示正常,直接测量控制器输入36V电源,输出5V电源(无刷电动机还包括10~20V位置传感器电源),若显示不正常,则测输入36V电源。
若电压较低,则检查熔断器、钥匙开关、蓄电池盒输出的触点、电源线接头有没有接触不良等;若以上检查正常,则打开蓄电池盒,检查是否蓄电池鼓起、漏液,检查内部接线是否可靠。打磨或更换烧蚀触点,清理紧固电源线,更换钥匙开关,或更换蓄电池,即可排除电源问题。
b. 输入36V正常后,则检测控制器输出5V电源(无刷电动机传感器电源10~20V左右)。若5V不正常,则断开转把,仍不正常就是控制器故障。若5V电源正常,转动转把时,输出端电压为1~4.2V,则转把正常;否则就是转把故障,更换转把即可。
c. 借助万用表检测输出电源,转把正常后,若电动机仍不转,再检测闸把。闸把分机械开关式和电子开关式两种。对于机械闸把,测其两根引线间电阻,在正常状态与制动状态,电阻应在∞与0之间变化,否则闸把损坏。
d. 对于电子闸把,先测其工作电源(5~15V左右)。若正常,测其信号输出端在正常状态与制动状态的电压,应在0V和5V(或15V)之间跳变,否则是电子闸把损坏。若5V(15V)电源不正常,则是控制器故障,损坏后的闸把处于制动状态,使控制器无输出,所以电动机不转,更换闸把或拔下闸把插接件,解除制动状态,正常时电动机旋转,否则是控制器故障。
e. 有刷电动机检修。断开电动机与控制器连接线,测电动机两根线之间的电阻。电动机正常时,电阻很小,且慢慢转动电动机,电阻稳定不跳变,否则是电动机故障。常见故障是电动机线卡断、电刷磨损、换向器打火氧化。更换电动机线、电刷,打磨换向器,清理换向器片间绝缘,使其低于换向器片一定深度即可。
对于有刷有齿电动机,若加电时可听到电动机运转声,而轮毂不转,则是减速齿轮磨损。打开轮毂,更换损坏的齿轮即可。
f. 无刷电动机检修。首先检查传感器,接通钥匙开关,测控制器引出传感器五根线的红(+)、黑(-)线之间的电源电压应为5V(或10V、15V,因控制器不同而不同),否则控制器有故障。若传感器电源正常,转动无刷电动机测三根传感器输出端,每根都应在0V与传感器电源电压之间有规律地跳动,否则传感器有故障。
g. 无刷电动机传感器由三只开关型霍尔元件构成,用于检测转子磁钢位置,通过控制器电子开关,使定子线圈有规律地通过电流,实现电动机旋转。
检查三根电动机电源线是否损坏。无刷电动机输出转矩大,若防轴转措施不当,易造成轴转,搅断电动机引线。若电动机引线足够长,可去除破损部分,从电动机内部重新接好引线,否则更换引线。重新制作防轴转卡板,使轴在车架、支撑中卡死,在电动机转矩作用下不再轴转。
h. 有刷控制器以PWM电路为核心,常用的以TL494为核心。它通过转把及相关电路控制脉宽调制,最后通过场效应晶体管改变电动机两端电源通断比例,实现电动机转速控制。
常用的场效应晶体管是IRFZ44N、IRFZ48N、IRF2807、IRF3710等。这些管采用T00-220封装,体积小、电流大,是理想之选。
i. 控制器常见故障是场效应晶体管击穿、烧断,续流二极管损坏,输出电源故障和保护电路故障等。
经上述检查,排除电源、转把、电动机故障后,即可确定控制器有故障。
j. 更换控制器应注意控制器与转把、闸把输出类型配套:是从1~4.2V的正向控制调速转把,还是从4.2~1V的反向控制调速转把;闸把是电开关式还是机械开关式,机械开关式闸把是常开型还是常闭型,电子开关式闸把是高电平还是低电平,否则更换后还会换出新故障。应根据新控制器,重新匹配转把和闸把。
1.2 电动机转不停
电动机转不停,不受转把控制,是典型的控制器故障,最常见的是有刷电动机。主要原因是场效应晶体管击穿,36V电源经击穿的管子直接加到电动机上。
电动机转不停,还有一个原因是转把故障,使得控制器始终处于高速旋转状态。
无刷电动机出现此现象,是转把故障,使控制器始终处于接通状态,更换转把即可排除。
1.3 电源加不上,烧熔丝
原因是整车有短路故障,常见故障是前照灯引线相碰、控制器击穿。可用电阻法检测到故障点。处理好引线绝缘,更换控制器即可排除故障。
1.4 电动机时转时停,骑行时有振动
常见的原因有:①蓄电池已到使用寿命(内阻大);②电源线接触不良;③电动机电刷磨损,换向器氧化引起接触不良。
骑行加电,观察电量显示,若电量显示低,是电源故障;若电量显示正常,是电动机故障。
拆开故障电动机,检查电刷、换向器,更换磨损的电刷,用油石打磨氧化的换向器,清理换向器片间绝缘槽,使之低于换向器片。
检查触点、电源线接头、钥匙开关等有无接触不良而造成接触电阻大,工作时压降大,造成电动机时转时停。
蓄电池达到使用寿命,内阻大,造成空载电压正常,加负荷时,蓄电池端电压下降,控制器处于欠电压保护,更换蓄电池即可解决问题。
1.5 空转转速很高,骑行时无力
检查空转时电动机电流,正常时空载电流在0.5A左右。若电流过大就是电动机故障,若加载后电流上不去,则是控制器的故障,可按上面介绍的办法检查。
1.6 控制器烧坏
电动机的故障有机械故障与电气故障两大类。机械故障比较容易发现和修复,而电气故障则应通过检测其电压或电流才能进行诊断。
2. 电动机的检测
2.1 电动机一般性检测
车用直流电动机的检测主要着重于性能方面,检测中发现问题,再进一步检测绕组、换向器、轴承以及转子、电枢中心偏斜率和气隙等。
电动自行车电动机一般性检测的内容主要有以下几个方面:
a. 检查电源连接是否正确。
b. 检查换向器是否偏心,电刷与换向器的接触面积是否正常。正常时换向器应占电刷截面积的75%以上,否则会造成接触不良而打火。
c. 检查电刷的弹力是否适当,电刷与刷握的装配是否正确。若弹力不够或位置不正确,均会造成电刷打火现象。
d. 检查绕组绝缘电阻是否合格。电动机的绝缘电阻一般在冷态(室温)下进行检测,再换算成热态(75℃),能满足要求即算合格,正常绝缘电阻在热态下应低于5MΩ。
2.2 电动机好坏的快速检测
电动机好坏的快速检测方法如下:
a. 电动机空转时,听是否有杂音。
b. 不通电,电动机线不相连时,转动电动机是否轻松。
c. 断开有刷电动机引线,用万用表电阻档测量是否相通。
d. 无刷电动机不通电,用手扳动电动机,看是不是阻力较大(应该在任意两根电动机线相连时操作)。
e. 无刷电动机用万用表检查3个霍尔元件是否阻值正常。
f. 无刷电动机用万用表检查3根电动机线是否短路或断路。
g. 无刷电动机用万用表检查电动机转动时霍尔元件是否换相变值。
3. 电动机故障的诊断与排除
3.1 有刷电动机故障
有刷电动机的故障主要有:不起动、运转失常、过快、过慢、异响声及火花等。故障容易出现的部位是电刷、换向器、绕组、刷握、弹簧、有齿轮传动的齿轮减速系统及磁钢退磁和轴承等。
3.1.1 不起动有刷电动机不起动的主要原因是断路。它有绕组断路、绕组与换向器间断路、电刷导线脱落、弹簧失效以及电刷或换向器磨损等。具体检修方法如下:
a. 绕组断路。用万用表检测换向器相对的两个铜片,若与其他部位电阻不同,说明换向片有故障。可用一只表笔固定不动,另一只表笔左右移动。若指针读数有变化,说明这个铜片所接的线圈断开;若无论如何移动,阻值总是较大,则说明另一只表笔接触的换向片断路。
b. 线圈与换向器铜片脱焊。其故障现象是运行中与线圈断路相同,检查时可用竹针拨动线圈端头与铜片的焊点部位,脱焊或虚焊处有活动迹象或立即分离,只要重新焊接即可。若是线圈断路,而且在绕组内部,则不好修复。若只有一两个断点,可以在换向片处给以短路连接;断点较多,只有更换一个绕组。
c. 少数线圈断开。有时一两个线圈断开并不影响运行,只是速度和转矩下降,性能不稳。随着断开的线圈增多,电动机便无法起动。
3.1.2 换向器问题异响声与弹簧过硬、电刷磨损、换向器片间绝缘片鼓出及电枢有突出物等有关,检查并更换损坏的元件,故障即可排除。
3.1.3 短路电动机短路的主要原因是:①绕组的线圈短路;②换向器的铜片之间短路。
绕组短路与换向片间短路的不同点是:绕组短路表现为电流大,运行时火花较大。
查找短路点有以下两种方法:
a. 绕组线路短路。绕组线路短路的查找方法有以下两种:
①对线圈圈数少、阻值小的绕组,用万用表检测换向器的电阻,将电动机接6V交变电源,以产生感应电动势,表笔检测相邻两个铜片间的电压,沿一个方向逐步移动。当测至相邻两铜片间时电压异常地变低(与其他不同),说明与表笔连接的线圈就是短路点。
②绕组使用细线且匝数较多、电阻值大的可用万用表检测。检测方法如下:
a.当绕组为波形绕法时,可以不打开电动机,将表笔接在电刷引线上,慢慢转动电枢,正常情况下所测电阻值应当一致。若发现某点异常,说明电刷接触的两个换向片就是短(断)路点。
b.当绕组为叠绕时,一般节距为1。可用万用表两表笔检测相邻两换向片间电阻,发现异常即确定为短(断)路点。
b. 换向片短路。短路点在绕组外围容易处理,若在绕组内部则应视情况,重绕线圈或更换新电枢。
换向片短路主要是由于换向片之间绝缘槽内积存磨损下来的炭粉、铜屑,经反复运转压成密实的导电体,将相邻换向片短路。可用毛刷将换向器表面周围的炭粉清理干净,用一片与换向片间隔宽度相同的刮刀或钢锯条,仔细将槽内积存的炭粉积块刮除,一边刮一边用毛刷清理。对短路部分刮除后,再进行测试,直至所有短路部分解除为止。
注意:换向片与绕组的线圈是相连的,不焊开该点线圈,无法用万用表得出准确结果。无论是预先检测还是修整之后的检测,都应在与线圈断开状态下进行。处理完成之后,还要将断开点的原来换向片重新焊接起来,恢复原状。
(4)换向片接地换向片与轴是绝缘的,绕组线圈与电枢铁心也是绝缘的,若发生异常,造成接地,电动机将不能正常运转。
排除方法是:将万用表的一表笔固定在轴(轮毂电动机则固定外壳上)上;另一表笔轮流测试每个换向片,电阻最小的一个就是短路点。
(5)电刷磨损如果电动机有时电刷过软,有时进入硬杂物都会造成两者磨损。磨损后发生火花,消耗电能,功率降低,有时甚至运行不稳。
电刷磨损达到原设计长度的一半、接触面积小于总面积的75%时,就应当修理或更换。更换时不仅要注意电刷尺寸,还要选好硬度,否则换向片会很快被磨损,而换向片更换是比较麻烦的。电刷在更换前应当预磨一下,使电刷与换向片接触比较吻合,减少电耗和换向片磨损。
(6)换向片磨损电动机换向器有布成平面的圆盘形和布在轴周围的圆柱形两种形式。形式不同,处理的方法也不相同。
换向片磨损与电刷磨损的后果相同,但换向片修理比电刷磨合难度大。磨损不严重的仍用细砂纸磨平砂光。不管是圆柱形换向器还是平面形换向器,磨合要正规合格,达到平、光、圆的要求。磨损严重的则应更换新的电枢。
按规定,换向片间绝缘层应比换向片低0.5~1mm,如果不符,就应当修整。修整的方法是用刮刀或钢锯条顺绝缘槽的方向进行锯割,直至绝缘云母低于换向片0.5~1mm为止。
3.2 无刷电动机故障
无刷电动机的磁钢、绕组、霍尔器件和轴承等容易出现故障。无刷电动机不存在换向器故障,除霍尔传感器外,其他故障与有刷电动机基本相同。
3.2.1 电动机通电后反应,但不转动判断无刷电动机是否有故障,最简单的办法是将无刷电动机3根电源线并在一起短路,之后用手转动电动机。很费劲或转不动,说明电动机完好;若是3根线短路后能够转动或转动轻松自如,说明故障在绕组,要经过测定检查判断。
3.2.2 霍尔传感器故障霍尔传感器又称位置传感器,其故障主要是:传感器脱落、引线断开和霍尔集成电路失效等。
a. 传感器一般都固定在电枢有引出线一端靠近磁钢的地方,若有脱落可用树脂将霍尔集成电路再次牢固粘贴在原来的地方即可。
b. 引线断开,重新焊接。如果引线是在集成电路齐根处断开,只能更换。
c. 霍尔集成电路失效。应先分清是电路内部还是工作电源故障,需要通过测定引脚电压来断定。具体测定方法如下:
传感器一般有3个引脚:一个是电源正极,另一个是接地,第三个是状态输出脚。只要确定了正极和接地极,剩下最后一个脚则是输出脚。打开控制器电源,使传感器能处于工作状态,找一块场强较高的磁钢,反复用N、S极接近传感器,用毫安表或信号测定仪测定输出极与地间信号的变化。它的信号简单,只有“有”和“无”两种,即1和0。S极时有信号1(+),对锁存型霍尔传感器,可以一直保存固定信号状态,直至用N极接近后信号才变为0(-),这是正常的。
若用S极或N极接近都没有任何信号,可确定霍尔集成电路失效,应当更换新的。有信号实际是高电平有电压输出,输出电压5~6V以上。无信号输出低电平,无电压输出。
另外可能是无电源,检测电源和接地间应有4.5V以上电压,否则,说明电源有故障。
注意:更换新传感器应和原传感器类型一致、型号一致,正反面方向也应当一致,以防引脚顺序搞错。
霍尔集成电路是矩形小方片,其中有一个角是缺角,焊开前只要认清缺角方向即可。另外,它的3根引线的颜色不一样,预先将颜色的顺序记清,再焊接时就不会错误。
3.2.3 磁钢脱落磁钢不能随意摔打和磕碰,以防意外退磁;也不应当长时间使磁钢处于开放状态,应尽快处理并将电枢送回外壳内,使磁钢形成闭合回路,否则,也会造成磁钢退磁。
磁钢脱落后,车轮每转一周,会出现一次金属摩擦声,对运行影响不大,只是速度减慢,耗电增大,但应及时进行修复。修复方法如下:
外磁转子内的磁钢N、S极是交替分布的(是弧形薄片),不用辨别正反,只需辨别方向,按照原来做好的标记,粘贴时与其他磁钢平齐一致,不突出或错位,以保证电动机的气隙和机械尺寸不受影响。
在磁钢粘贴好并等待彻底硬结之前,最好将电枢暂时装入外壳内。
电动机的有些故障与控制器有密切关系,分析故障时,不能只局限在电动机本身上,还有电源问题、线路问题等,比如,调速转把中的霍尔器件、磁钢也会脱落,霍尔器件线路断开等。
3.2.4 调速转把故障电动机不转的主要原因是:调速转把内的磁钢或霍尔器件脱落,霍尔器件线路断开。这类故障比电动机内部的故障多,而且经常没有任何手感或异常声音,在电动机控制异常情况下,应当考虑调速转把故障。它不属于电动机故障,但经常与电动机故障查找联系在一起。具体排除方法如下:
a. 首先将调速转把与控制器间插接件拔下。
b. 将调速转把固定螺钉拧松,调速转把从车把上退下来。
c. 旋开调速转把自身螺钉卸下把套。卸时应记住把套内部件的位置,尤其是复位弹簧位置。
d. 检查磁钢和霍尔器件是否脱落和移位。
e. 若有脱落,可用树脂粘贴牢固。如果没有任何变化,可原封装回。
f. 断线是极易发生的,将断线重新连接即可。但要注意线的长度不能影响与控制器相接。
如果线是从霍尔器件的根部断开,必须换一个同型号的霍尔器件。在粘接新器件前,注意缺角方位应与原来一致,3根引线按原来顺序焊进插接件上。
电动自行车电动机维修实例分析
实例01:电动机不转或转动不停
电动自行车电动机不转或转动不停故障可按图1的流程进行检修。

图1:电动自行车电动机不转或转动不停故障检修流程
实例02:无刷电动机不转
无刷电动机的控制原理如图2所示。

图2:无刷电动机控制原理图
出现无刷电动机不转故障,其检修流程如图3所示。

图3:无刷电动机不转检修流程
无刷电动机传感器是由三只开关型霍尔组件构成的,用于检测转子磁钢位置,通过控制器电子开关,使定子线圈有规律地通过电流,实现电动机旋转。
检修时,首先接通电源锁开关,检测控制器引出传感器五根线的红(+)、黑(-)线之间的电压应为5V、10V或15V(控制器不同,检测的电压也不相同)。若电压不正常,则说明控制器有故障。
若传感器电源正常,转动电动机检测传感器三根线的输出端电压,应都在0V与传感器电源电压(5V、10V、15V)间有规律地跳动。若无此跳动现象,则说明传感器有故障。
以上检查均正常后,最后应检查电动机三根电源线是否接触良好。若引线破损,应从电动机内部重新接好引线或更换引线,故障即可排除。
实例03:有刷电动机不能起动(一)
这种电动自行车采用36V有轮毂电动机及ZKC3615型有刷轮毂电动机控制器,其电路原理如图4所示。

图4: ZKC3615型有刷轮毂电动机控制器电路原理
电动机不能起动故障的检修方法如下:
首先检查调速转把及输出线是否正常。若正常,再检查控制器或电动机接头是否脱落;若未脱落,再检查左右闸把是否断电。检查正常后,再拔下调速连线的接插件,打开电源锁开关,检测插件是否有5V电压;若无电压,则说明控制器内的供电部分有问题;若电压及控制器供电部分均正常,表明控制器及电动机内部有故障,应进一步进行检修。
通常是调速电源部分中稳压管断路引起无5V调速电压,造成电动机不能起动。更换上述损坏的元器件,故障即可排除。
实例04:有刷电动机不能起动(二)
有刷电动机不能起动常见的原因有:电枢电路断路,起动电阻连接错误,负载反抗转矩大,电枢绕组匝间短路,换向片间短路,电刷研磨不良,电刷压力过小,电刷位置移动,转子焊接点脱焊,电动机负载过重等。
故障排除方法如下:
a. 查找短路点或接地点,局部修复或更换。
b. 重新连接起动电阻。
c. 查找断路点或短路点,局部修理或更换绕组。
d. 查找换向片间的短路点,局部修理或更换换向片。
e. 重新研磨电刷弹片的压力。
f. 调整电刷位置。
g. 查找脱焊点,并重新焊接。
实例05:接通电源后电动机不转
出现这种故障的主要原因是:①蓄电池接线松动;②控制器电源线脱落;③电动机插头松脱或受损;④调速转把或制动断电开关不良等。
a. 首先应检查仪表盘指示灯。若仪表盘指示灯不亮,则应用50V万用表检测蓄电池的输出电压是否正常。若显示电压不正常,应检查电源盒内蓄电池是否不正常,大多是控制器有故障。若正常,则应检查电源锁开关连接导线是否断裂或接触不良,以及开关是否损坏。
若仪表盘指示灯亮,可直接检查蓄电池与轮毂的连接线,再检测控制器。
b. 检查控制器(有刷)外面的10A熔断器是否熔断。若熔断,则更换熔断器即可。
c. 电动机仍不工作,需检测调速转把和断电闸把。5V电源正常、转动转把能输出1~4.5V电压,说明转把正常;否则,应更换转把。
d. 若转把电源正常,但电动机不转,应检查闸把。它有机械开关式和电子开关式两种。对于机械闸把,检测两根引线之间的电阻,在正常与制动状态下,电阻应在0~∞之间变化,否则说明闸把有故障。
对于电子闸把,应先检测工作电源(5~15V)是否正常。若正常,检测信号输出端在正常与制动时的电压,一般应在0~5V或0~15V之间变动;否则,说明闸把损坏。
有刷轮毂出现电动机连接线断路、电刷与换向片损坏等故障时,轮毂也不会转动;而无刷轮毂可用电动自行车检测仪检测三只开关霍尔组件,若有损坏,则应更换。
实例06:电动机过热
电动机过热是指电动机在工作时其端盖的温度超过环境温度25℃以上时,说明电动机的温升已经超出了正常范围。一般电动机的温升在20℃以下。
电动机过热的常见原因有:①电源电压过高或过低;②电枢绕组匝间短路;③气隙偏心;④铁心短路;⑤定子、转子铁心相摩擦。最直接的原因是电动机的电流过大。
由于电流增大,说明电阻或感应电动势减小。电阻变小一般是由于绕组短路或开路,而感应电动势减小是由于磁钢退磁或绕组短路、开路造成的。
排除方法是:调整电源电压至标准值;查找磁电流过大或过小的原因,并进行相应的处理;查找短路点,局部修复或更换绕组;局部修理或更换铁心;校正转轴,更换轴承等。
经上述检查修理后,故障依旧,则需更换电动机。
实例07:电动机电流过大
电动机内电流过大,将造成电动机过热。其故障的原因及排除方法见表4-1。
表4-1电动机电流过大的故障原因及排除方法
| 故障原因 | 故障及排除方法 | 故障原因 | 故障及排除方法 |
| 蓄电池正负极之间有短路 | 排除短路 | 换向器片短路 | 清理打磨换向器片 |
| 定位磁钢的偏离 | 重新粘合 | 轴与轴承之间配合过紧 | 研磨轴 |
| 电刷间的间隙不匀 | 校正电刷间隙 | 电动自行车零起动减少负载时 | 人力协助 |
| 匝间短路 | 重新换线 | 负载大或行驶阻力大 | 减少负载 |
电动自行车用电动机功率大多在150~180W之间,采用36V/24V蓄电池供电。正常工作时,额定电流在4.5~5A(36V电动机)或6.25~7.5A(24V电动机)。短时间工作电流可达8A(10A),当电动机停止转动时,瞬间电流可达13~15A。
实例08:电动机空载电流过大
空载电流过大是指电动机空载电流大于正常空载电流的参考极限数值。
判断电动机空载电流是否过大的方法是:将万用表设置在直流20A档位,红、黑表笔串入控制器电源输入端。开启电源,电动机不转时,记录此时最大电流值I1,转动转把,使电动机运转10s,稳定后,记下此时电流最大值I2。两值之差即是电动机空载电流。
空载电流过大的主要原因是:①电动机内部机械摩擦过大;②绕组局部短路;③磁钢退磁;④直流电动机换向器积炭。
更换上述损坏的元器件,故障即可排除。
不同类型的电动机空载电流也不同,见表4-2。
表4-2电动机空载电流
| 电动机类型 | 侧挂电动机有 | 刷高速电动机有 | 刷低速电动机无 | 刷高速电动机无 | 刷低速电动机 |
| 额定电压24V | 2.20 | 1.70 | 1.00 | 1.70 | 1.00 |
| 额定电压36V | 1.80 | 1.00 | 0.60 | 0.60 | 0.60 |
实例09:无刷电动机断相
这种故障一般是由于无刷电动机的霍尔器件损坏造成的。具体检修方法如下:先检测霍尔器件输出引线对霍尔地线和霍尔电源引线的电阻,如果哪一只霍尔器件所测得的电阻不符合规定,说明该霍尔器件有故障,则需更换这只霍尔器件。具体更换方法如下:
为保证电动机换相位置的精确,一般应同时更换三只霍尔器件。首先应清楚电动机的相位代数角是120°还是60°。一般60°相位电动机的三个霍尔器件的摆放位置是平行的;而120°相位电动机,三个霍尔器件中的一个霍尔器件是呈翻转180°位置摆放的。
更换损坏的三个霍尔器件后,故障即可排除。
实例10:电动机运行时内部有机械碰撞或机械噪声
目前电动自行车使用的电动机主要有:①有刷高速电动机,通过变速齿轮装置进行减速后输出动力,有噪声;②无刷低速电动机无减速齿轮装置,无噪声;③有刷低速电动机,无减速器齿轮装置。
无刷电动机是一种低速、大转矩、轮毂式外转子直流无刷三相电动机,在低速进行换相时便会产生轻微振动,由此而产生振源,便会与其接近的部件产生共振,发出“嗡嗡”的声音,属正常。
高速电动机的噪声比低速电动机的噪声大,这是因为有刷高速电动机转速高(高速电动机3000r/min,低速电动机200r/min),需要通过减速齿轮装置进行减速后输出大转矩,所以其噪声比低速电动机噪声相对要大。
无论高速电动机还是低速电动机,在负载运行时都不应该出现机械碰撞或不连续不规则的机械噪声。不同形式的电动机产生噪声的原因及排除方法见表4-3。
表4-3电动机的噪声原因与排除方法
| 电动机形式 | 产生噪声的原因 | 噪声的排除方法 |
| 无刷无齿电动机 | 轴承损坏 | 更换轴承 |
| 磁钢脱落,电动机扫膛 | 粘接磁钢 | |
| 电动机内部轴向窜动 | 轴向增加合适垫圈 | |
| 线圈散落 | 更换电动机 | |
| 无刷有齿电动机 | 轴承损坏 | 更换轴承 |
| 齿轮磨损 | 润滑或更换齿轮 | |
| 超越离合器失效 | 更换超越离合器 | |
| 有刷无齿电动机 | 轴承损坏 | 更换轴承 |
| 磁钢脱落,电动机扫膛 | 粘接磁钢 | |
| 电动机内部轴向窜动 | 轴向增加合适垫圈 | |
| 线圈散落 | 更换电动机 | |
| 电动机转子扫膛 | 重新修理定子、转子 | |
| 有刷电动机换向器表面氧化、烧蚀、油污、凹凸不平,换向片松动 | 清洗换向器表面层或焊牢换向片 | |
| 电刷架松动、电刷架不正 | 调整电刷架 | |
| 有刷有齿电动机 | 轴承损坏 | 更换轴承 |
| 齿轮磨损 | 润滑或更换齿轮 | |
| 电动机心内部变形 | 更换电动机心 | |
| 超越离合器失效 | 更换超越离合器 | |
| 电动机转子扫膛 | 重新修理定子、转子 | |
| 有刷电动机换向器表面氧化、烧蚀、油污、凹凸不平,换向片松动 | 清洗换向器表面层或焊牢换向片 | |
| 电刷架松动、电刷架不正 | 调整电刷架 |
①齿轮磨损打滑,则应更换齿轮。
②轮毂电动机绕组部分短路,则应修复或更换电动机。
③自行车装配问题或部件磨损,则应修复。
实例11:电动机代换
电动机按是否有齿轮减速机构,分为高速电动机和低速电动机。不管电动机是采用圆柱齿轮减速还是行星齿轮减速或是摩擦轮胎驱动,只要有齿轮减速机构,就称为高速电动机。相反,没有经过任何减速而直接输出转矩的轮毂电动机叫低速电动机。需要说明的是,减速比小于3的纯链条减速传动电动机应该算作低速电动机。
(1)电动机互换原则低速有刷电动机之间、高速有刷电动机之间、低速无刷电动机之间或高速无刷电动机之间能互换。但高速和低速电动机不能互换,即使都是有刷电动机,其速率不同,也不能互换,无刷电动机也如此。
这是因为低速与高速电动机之间在超过其额定功率运行时,电动机转速下降,低速电动机绕组反电动势下降较多,而高速电动机下降比较小。控制器限流保护值I与控制器输出电动垫Ei、绕组反电动势Ef之间的关系式为I=(Ei-Ef)/R。式中R是控制器电流采样电阻的阻值,其限值相当小,一般小于0.01Ω。
因此,若用低速电动机控制器驱动高速电动机,电动机负载加大时,Ei-Ef比原来要大,而电阻R相对较小,便会使控制器的限流保护值增大,容易造成控制器及蓄电池损坏。
(2)代换方法在应急情况时,可用高速电动机代换低速电动机,代换时一定要测试控制器的限流保护值。测试方法如下:
可用万用表20A电流档,将表笔与限流保护电阻串联,由控制器给电动机供电,并给电动机加负载至堵转,万用表的最大电流应为12~16A。若电流大于16A,可微调限流比较电位器或更换阻值稍大的采样电阻;若小于12A,则相反。再测其电流,直至其限流保护值在12~16A之间,方可代换。
(3)代换注意事项进行代换时,首先打开控制盒盖板,用专用工具取出电动机线铜片,将线夹去掉,抽出电动机线;再摘下电动自行车的链扣,取下链条;将后轮总成取出,再拧开后轮紧固螺钉,将其取出并安放好;将调链螺钉取出,沿凹点将飞轮和抱闸拆下,取出轮胎,最后取下电动机。
必须注意,链条链扣的开口方向应与链条运动方向相反,飞轮与链轮应在同一水平线上,链条松紧要适当。拆装电动机时其红黑线不能触碰,且接线的线头不能接错,以免损坏控制器,安放轮辋(俗称轮圈)时,轮辋端面圆跳动量和径向圆跳动量应控制在1mm以内。
实例12:有刷转动转把电动机不转,但速度表显示有速度
该车速度表属于电磁感应表,速度表有速度则表示控制器输出正常;用手转动电动机,电动机可起动运转,停下后再起动,则不转,说明电动机电刷磨损。
拆下电动机并更换电刷后试车,故障排除。
实例13:有刷有电源,灯光、喇叭正常,但电动机不工作
出现有刷电动摩托车有电源,灯光喇叭正常,但电动机不工作,首先找到控制器,并将闸把线拔掉,电动机仍不工作。在控制器接转把线插口另接一转把,电动机仍不工作。将电动机线直接接电源,电动机可以工作,说明控制器损坏。
更换一只控制器后试车,故障排除。
实例14:有刷行驶里程短、费力,电动机温度高
接车后先用手空转电动机,前后都有阻力,中间有间隙,初步判断为电动机磁钢脱落。打开电动机后发现有两块磁钢脱落,将磁钢用强力胶粘好,晾干后安装试车,故障排除。
实例15:无刷转动转把,电动机轻微转动一下即停,用手转动电动机有阻力感
首先找到控制器与电动机霍尔器件连线,分别检测三个霍尔信号输出线,同时转动电动机,发现有一根线电压不变,初步判断这根线对应的霍尔器件损坏或线路断路。
打开电动机后检查,线路正常,说明霍尔器件损坏。更换霍尔器件后试车,故障排除。究其原因,由于无刷电动机工作时,根据磁场变化,霍尔器件的输出电压也会变化,即所谓的高电压1,低电压0。如霍尔器件电压不变,则控制器不能识别信号,无法给电动机供电,电动机就不能正常工作,因而出现转动转把,电动机轻微转动一下即停的故障。
实例16:电动机不转(一)
故障现象:
打开总电源开关,电动机不转。电动机前转灵活后转阻力较大。
故障检修:
打开电源开关,电动机不转,前、后旋转后轮,前转灵活,后转有阻力,则表明电动机、整车电缆或调速转把线接反。接着短接插件上的5V电压和调速信号棕色线或白线,检查发现电动机无故障。然后检查整车电缆线也未发现异常。最后检查调速转把线时,发现该线接反,调整正确后故障现象消失。
实例17:电动机不转(二)
故障现象:
打开电源开关,电动机不转。电动机前、后转动均有阻力。
故障检修:
打开电源开关,电动机不转,用手转动电动机,发现前、后转动均有阻力。
首先检查电动机和控制器相连的3根粗线和5根细线(红色为5V电源,黄、绿、蓝为信号线)的线色是否一一对应,用手依次检查控制器上的五根霍尔线,未发现插接器没冲牢或冲过头现象。然后前、后转动电动机,故障依旧。更换控制器后,前、后转动还均有阻力,则表明电动机损坏,拆开电动机时发现线圈绕组全部烧坏,更换电动机后,故障现象消失。
实例18:电动机不转(三)
故障现象:
打开电源开关,电动机不转。电动机前、后转动均无阻力。
故障检修:
打开电源开关,电动机不转。用手转动电动机,前、后转动均无阻力。对此,首先检查控制器上的红色Φ0.3mm电源线电压为48V,然后用一只同型号的控制器替换,故障排除,则表明控制器有故障。
实例19:电动机转动不灵活
故障现象:
打开电源开关,电动机转动不灵活。
故障检修:
打开电源开关,电动机转动不灵活。首先用一只同型号控制器替换后,前、后转动电动机仍转动不灵活,则表明电动机损坏。更换电动机后故障排除。
实例20:电动机可以转动但转动声音异常
故障现象:
电动机通电后可以转动,但转动声音异常。
故障检修:
打开电源开关,让电动机转动,仔细倾听,电动机没有“吱吱”声,也没有“啪啪…声”和“咯噔、咯噔”声,则表明电动机无机械噪声,该异响是由电气元件损坏或线路某处接触不良而造成的。于是检查电动机和控制器相连接的3根粗线和5根细线(5根细线,红线为5V,黑线为接地线,黄、绿、蓝线为信号线,在转动电动机时,正常情况下3根线的电压应为0~5V的脉冲交变信号)。用手依次拉动控制器上的5根霍尔信号线,发现黄色线与插接器松动,重新紧固后故障排除。
实例21:电动自行车频繁起动
故障现象:
新大洋电动自行车可以骑行,转动声音正常,但骑行中会突然停顿,停顿后不用重新打开电源开关,电动自行车也会自行起动。
故障检修:
该车运用了锁后线(红咖0.3mm)功能,应检查控制器上的锁后线,同时检查该接插件。另一方面,许多厂家没用该功能,而是将该线和主电源(红Φ1.5mm)并着用,就需要检查并头的地方。
实例22:电动机出现自转但转速正常
故障现象:
新大洋电动机可以转动,转动声音正常,但出现自转且速度正常(调速失灵或飞车)。
故障检修:
首先从主电缆上,拔下控制器和主电缆相连接的控制信号线插接器,飞车解除。然后,检查电缆、转速控制器,未发现异常。最后,检查转速控制器时发现该接地线接触不良,紧固后飞车现象消失。
实例23:有刷电动机不能起动
故障现象:
按正规的操作规则起动电动机,而电动机不能起动。
故障检修:
首先检查调速转把和输出线,未发现异常,接着检查控制器和电动机接头,接触良好,然后检查左、右闸把是否断电,检查正常后,再拔下调速连线,测量插件无5V调速电压,则表明控制器供电部分有故障。经检查,调速电源部分中稳压管已断路引起无5V调速电压,更换稳压管后,故障排除。
故障现象:
电动自行车行驶过程中,握下闸把电动机仍正常运行。
故障检修:
(1)断电开关损坏
①对于机械常开断电开关,造成不断电的原因是弹簧片与触点接触不上,可以采取维修的方法进行解决,如不能修复则应更换断电开关。
②对于电子低电位断电开关,只能采取更换的方法进行解决。
快速判断方法是:把控制器输出端的黄色与紫色线短接,若出现断电,则表明是制动断电开关的故障,若不断电,则表明是控制器的原因。
(2)控制器烧坏把控制器输出端的紫色与黄色线短接时,若不能断电则表明控制器有故障,应更换控制器。