电机十万个为什么（二）

六月飘雪

电机十万个为什么（二）

★什么是无刷电机？

由于控制器提供不同电流方向的直流电，来达到电机里面线圈电流方向的交替变化。无刷电机的转子和定子之间没有电刷和换向器。

★电机如何实现换相 ?

答：无刷或有刷电机在转动时，电机里面线圈的通电方向需要交替变换，从而达到电机能连续转动。有刷电机的换相靠换相器和电刷共同完成，无刷电机靠控制器来完成。

★什么是缺相？

答：无刷电机或无刷控制器的三相电路中，有一相不能工作。缺相分主相位缺相和霍尔缺相。表现为电机抖动不能工作，或转动无力且噪音大。控制器在缺相状态下工作是很容易烧毁的。

★电机常见的种类有哪几种？

答：常见的电机有：有刷有齿轮毂电机、有刷无齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机、侧挂电机等。

★从电机的种类上怎么区分是高低速电机？

答： A 有刷有齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机属于高速电机；

B 有刷无齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机属于低速电机。

★电机的功率是怎么定义的？

答：电机的功率是指电机所输出的机械能与电源所提供的电能之比。

★为什么要选择电机的功率？选择电机功率的意义何在？

答：电机额定功率的选择是一个很重要很复杂的问题。负载时，如果电机额定功率过大，电机就经常处于轻载运行，电机本身的容量得不到充分的发挥，变成“大马拉小车”，同时电机运行效率低、性能不好，都会增加运行费用。反过来，电机额定功率要求得小，那便是“小马拉大车”，电机电流超过额定电流，电机内耗损加大，效率低时小事，重要的是影响电机的寿命，即使过载不多，电机的寿命也会减少较多；过载较多，会破坏电机绝缘材料的绝缘性能甚至烧毁。当然，电机额定功率小，可能根本就拖动不了负载，会使电机长时间处于启动状态而过热损坏。所以应该严格按照电动车运行情况选定电机的额定功率。

★一般直流无刷电机为什么要有三个霍尔？

答：简要的说，直流无刷电机为了能转动，必须使定子线圈的磁场和转子永久磁体的磁场之间始终存在一定的角度。转子转动的过程也就是转子磁场方向改变的过程，为了使二者磁场存在角度，到一定的程度后，定子线圈的磁场方向必须改变。那么怎么知道要改变定子磁场的方向了呢？那就靠那三个霍尔了。可以认为那三个霍尔肩负着告诉控制器何时改变电流方向的任务。

★无刷电机霍尔的耗电量大致范围是多少？

答：无刷电机霍尔的耗电量大致范围是 6mA-20mA 不等。

★一般电机在多高的温度下能够正常工作？电机最多能够承受多高的温度？

答：如果测量电机盖的温度超过环境温度 25 度以上时，表明电机的温升已经超出了正常的范围，一般电机温升应该在 20 度以下。一般电机线圈是由漆包线绕而成，而漆包线在温度高于 150 度左右时其漆膜会因为温度过高而脱落，造成线圈短路。当线圈温度在 150 度以上时电机外壳所表现出的温度在 100 度左右，所以如果以其外壳温度为依据则电机所承受的最高温度为 100 度。

★电机的温度应在 20 摄氏度以下，即电机端盖的温度超过环境温度应小于 20 摄氏度，但电机发热超过 20 摄氏度的原因是什么？

答：电机发热的直接原因是由于电流大引起的。一般可能是线圈短路或开路、磁钢退磁或电机效率低等造成，正常情况则是电机长时间大电流运转。

★什么原因导致电机会发热？这是一个怎样的过程？

答：电机负载运行时电机内有功率损耗，最终都将变成热能，这就会使电机温度升高，超过了周围环境温度。电机温度比环境温度高出的值称为升温。一旦有了升温，电机就要向周围散热；温度越高、散热越快。当电机单位时间发出的热量等于散出的热量时，电机温度不再增加，而保持着一个稳定不变的温度，即处于发热与散热平衡的状态。

★一般点击允许温升是多少？电机的温升对电机中的哪个部分影响最大？是怎么定义的？

答：电机负载运行时，从尽量发挥它的作用出发，所带负载即输出功率越大越好（若不考虑机械强度）。但是输出功率越大、损耗功率越大，温度越高。我们知道，电机内耐温最薄弱的东西是绝缘材料，如漆包线。绝缘材料耐温有个限度，在这个限度内，绝缘材料的物理、化学、机械、电气等各方面性能都很稳定，其工作寿命一般约为 20 年。超过这个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。这个温度限度，称为绝缘材料的允许温度。绝缘材料的允许温度，就是电机的允许温度；绝缘材料的寿命，一般就是电机的寿命。

环境温度随时间、地点而异，设计电机时规定取 40 摄氏度为我国标准环境温度。因此绝缘材料或电机的允许温度减去 40 摄氏度即为允许温升，

不同绝缘材料的允许温度是不一样的，按照允许温度的高低，电机常用的绝缘材料为 A 、 E 、 B 、 F 、 H 五种。按环境温度为 40 摄氏度计算，这五种绝缘材料及其允许温度和允许温升如下表所示：

等级 绝缘材料 允许温度 允许温升

A 经过浸渍处理的棉、丝、纸板、木材等，普通绝缘漆 105 65

E 环氧树脂、聚脂薄膜、青壳纸，三酸纤维，高度绝缘漆 120 80

B 用提高了耐热性能的有机漆作粘合剂的云母、石棉、和玻璃纤维组合物 130 90

F 用耐热优良的环氧树脂粘合或浸渍的云母、石棉和玻璃纤维组合物 155 115

H 用硅有树脂粘合或浸渍的云母、石棉或玻璃纤维组合物，硅有橡胶 180 140

★怎样测量无刷电机的相角？

答：接通控制器电源，由控制器给霍尔元件供电，就可以检测到无刷电机的相角了。方法如下：用万能表的 +20V 直流电压档，并将红表笔接 +5V 线，黑笔分别测量三个引线的高低电压，按 60 度及 120 度电机的换相表对照即可。

★为什么任意一台直流无刷控制器和直流无刷电机不能随意接上就能正常转动起来？为什么直流无刷会有倒相序之说？

答：一般来说直流无刷电机在实际运动中是这样一个过程：电机转动---- 转子磁场方向改变 ---- 当定子磁场方向和转子磁场方向的夹角到 60 度电角度时 ---- 霍尔信号改变 ---- 相线电流方向改变 ---- 定子磁场向前跨越 60 度电角度 ---- 定子磁场方向和转子磁场方向夹角为 120 度电角度 ---- 电机继续转动。这样我们就明白了，霍尔有六种正确的状态。当特定的霍尔告诉控制器时，控制器就有特定的相线输出状态。所以倒相序就是要完成这样的一个任务，就是使定子的电角度始终按一个方向以 60 度电角度步进。

★如果 60 度的无刷控制器用在 120 度的无刷电机上会有什么状况？反之又如何？

答：都会倒至缺相现象，不能正常转动；但捷能所采用的控制器是一种智能型无刷控制器能够自动识别 60 度电机或 120 度电机，从而可以兼容适配二种电机，使得维修更换更加方便。