电动车无刷直流电机毕业设计论文Word下载.docx
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1.论文（设计、报告）成绩按五级记分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）；
2.未安排答辩的学生，答辩成绩注明“未安排答辩”。
摘要
近年来，燃油交通工具因尾气排放问题已造成城市空气的严重污染。
于是发展绿色交通工具已经成为一个重要的课题。
考虑到我国的国情，和我多年从事此行业兼职的经历看来，发展电动自行车这种清洁高效简单的交通工具具有重要的环保意义。
本篇论文结合了我多年的维修维护经验，主要概括了无刷电机的发展状况、主要性能参数、拆解、保养方法。
关键词：
无刷直流电机；
拆解维修方法；
新能源
目 录
3（三洋）无刷直流电机的拆解维护...........................................13
3.1概述...................................................................13
3.2拆解前的准备..........................................................14
3.3三洋电机的拆解........................................................14
3.4检查与维修............................................................15
3.5组装..................................................................15
部件图...................................................................15
3.6电动车常见故障及检查维修办法...........................................16
参考文献.................................................................19
1引言
1.1课题的研究背景及发展状况
1.1.1当今社会的能源问题
能源是人类社会存在和发展的物质基础。
当今社会，能源和环境问题已经成为困扰人类社会进步和发展的重大课题。
自从英国工业革命以来，以煤炭、石油和天然气等化石燃料为一次能源的供能系统极大地促进和推动了世界各国的经济发展。
但与此同时，大量使用化石燃料所带来的严重后果：
资源枯竭、环境污染、生态资源破坏等。
自从20世纪70年代发生能源危机以来，人类探寻一种新的、清洁、安全可靠的可持续能源系统，世界各国对新能源与可再生能源日益重视，不断加大人力和物力的投入力度，促进了新能源与可再生资源利用技术和装置的研发，加快了新能源与可再生资源的商业化进程。
进入21世纪，我国的能源问题，尤其是石油问题，也变得日益严重。
我国的矿物能源储量比较丰富，但是人均能源资源却只有世界人均能源资源的二分之一左右。
二十多年来，我国经济快速、持续发展，其发展速度与质量为世界所瞩目。
但同时又面临着有限的化石燃料资源和更高的环境保护要求的严峻挑战，目前我国已经成为世界第二大石油进口国，能源问题十分紧迫。
由此可发现在交通方面发展一种绿色可再生的能源已显得非常重要。
1.1.2无刷直流电机的特点
图1.1.2
无刷直流电机BLDCM:
BrushlessDirectCurrentMotor（图1.1.2）是指无机械电刷和换向器（或集电环）的直流电机，又称无换向器直流电机，它以电子换向器代替机械电刷和换向器实现直流电机的换向。
无刷直流电机克服了有刷直流电机由于电刷环流而引起的磨损，产生火花而又引起噪音，及其对周围电路带来恶劣影响。
无刷直流电机回馈装置简单，功率密度更高，输出转矩更大，控制结构更为简单，使电机和逆变器各自潜力得到充分发挥。
且调速性能优越，体积小，重量轻，转动惯量小，不存在励磁损耗。
同时，无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便的一系列优点，又具备有刷直流电机的运行效率高等诸多特点，同时克服了有刷直流电机由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等弊病，且降低了制造成本，简化了电机维修。
1.2电动自行车的组成部分
电动自行车一般由动力部分、传动部分、行车部分、操纵制动部分、电气仪表部分组成
（1）动力部分图1.2—1
电动自行车的动力部分通常由蓄电池和电机构成，是电动自行车的动力来源。
其性能的好坏，直接影响电动自行车的动力性和经济性.
（2）传动部分图1.2-2
电动自行车传动部分的作用是将动力部分输出的功率传递给驱动轮，驱使电动自行车行驶。
通过变速器或调速器，使电动自行车获得行驶所需要的驱动力和速度，并保证电动自行车的平稳起步和停车。
它由变速器、后传动装置组成。
（3）行车部分图1.2-3
行车部分的作用是使电动自行车构成一个整体，支撑全车的总重量，将传动部分传递的扭矩转换成驱使电动自行车行驶的牵引力，同时承受吸收和传递路面作用于车轮上的各种反力，确保电动自行车正常、安全行驶。
它主要由车架、前减震器、前后轮、座垫等组成。
（4）操纵制动部分图1.2-4
操纵制动部分的作用是直接控制行车方向、行驶速度、制动等，以确保电动自行车行驶安全。
它由车把、制动装置、调速手把等组成。
电气仪表装置是保证车辆安全行驶并反映车辆运动状态的主要装置，它使骑行者能正确、有效地对车辆行驶适时地进行控制。
它由数据显示装置、充电器等组成。
图1.2-1动力部分
图1.2-2传动部分
图1.2-3行车部分
图1.2-4操作制动部分
2电动自行车的主要技术
2.1电动自行车的基本性能
按照国家标准《电动自行车通用技术条件》，电动自行车是以蓄电池为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电力助动功能的特种自行车；
根据《道路安全法》，把电动自行车划分为非机动车辆，电动自行车的性能不能超出非机动车辆标准。
下面介绍《电动自行车通用技术条件》中重要条款。
电动自行车采用旋转转把，通过控制器可以对电动机进行调速控制，电动车最高时速20Km/h。
电动自行车必须具有可靠的刹车断电功能。
电动自行车骑行刹车制动时，刹车信号先送到控制器内，切断控制器输出到电动机的电源，电动机停止输出动力，然后机械刹车系统制动，确保骑行者安全。
电动自行车整车质量不超过40Kg。
电动自行车比普通自行车多了蓄电池、电动机等质量较大的部件，因此比普通自行车重了许多，但不应大于40Kg这一非机动车标准上限，超过了就不能纳入非机动车管理范围。
电动自行车一般采用单块为12V/12Ah铅蓄电池串联组成电动自行车电源，每块铅酸蓄电池电磁质量约4.1Kg，24V电源两块电池加外壳约7.8Kg；
36V电源三块电池加外壳质量约13Kg。
低速电动机轮廓较重，质量约5Kg，构成电动机加减速齿轮构成的轮廓质量约3.5Kg。
电池质量加电动机质量约占整车质量一半，留给自行车车体部分的约20Kg。
而电动自行车在较快速度下运行的交通工具，质量比自行车大，其结构强度要求比自行车高。
电动自行车必须具有脚踏行驶功能。
电动自行车纳入非机动车管理范畴，脚踏功能是比不可少。
在平坦的沥青或混凝土路面风速不大于3m/s，电动自行车30min脚踏行驶距离不应小于7Km。
电动自行车电池容量应保证一次充满电后续驶里程应不小于25Km。
电动自行车企业的产品说明书讲一次充电后可行驶40-50Km，其依据是电池放电时间在120min以上，最高车速20Km/h，这样算来可以行驶40Km。
一组优质的电池应能保证使用一年后电池容量能维持续驶里程大于25Km。
电动自行车以电动骑行，100Km的电能消耗应不大于1.2KWh。
电动自行车电动机的额定连续输出功率一般选用120-200W，最大应补大于240W。
电动自行车常用蓄电池组标称电压一般为24V、36V、48V，常用为36V，最高应不大于48V。
电动自行车载重一般为75Kg，有的达到100Kg左右，载重增加，就要求蓄电池能提供更多的能源，电动机控制器必须增加功率，满足载重要求。
2.2电动自行车的主要技术参数
电动自行车主要技术参数包括四部分：
整车主要技术参数；
蓄电池主要技术参数；
电动机主要技术参数；
控制器主要技术参数。
这些参数必须在说明书中注明。
2.2.1整车主要技术参数
（1）、外形尺寸：
长×
宽×
高（mm）
千鹤牌：
24in1840×
590×
1100英克莱牌：
24in1735×
1050
22in1790×
110022in1650×
630×
1045
（2）、前后轮中心距（mm）
24in1230
22in1205
（3）、整车品质（Kg，不应大于40Kg）
一辆电动自行车的整车质量一般为30-35Kg。
（4）、最大载重量（Kg）
一辆电动自行车的最大载重在75-100Kg。
（5）、最高车速（Km/h）
一辆电动自行车的最高车速为20Km/h左右。
（6）、续驶里程（Km）
一辆电动自行车的续驶里程采用24V（24V/12Ah）供电为20-25；
采用36V（36V/12Ah）供电为45-60Km。
2.2.2蓄电池主要技术参数
（1）、蓄电池的类型：
在电动自行车中，常用的蓄电池有铅酸电池，还有镍氢电池，锂电池。
（2）、蓄电池容量：
在电动自行车中，常用的蓄电池容量有10Ah、12Ah、14Ah、17Ah。
（3）、标称电压：
在电动自行车中，常见蓄电池的标称电压有24V、36V、48V三种。
一般标配为36V。
同时蓄电池使用寿命也是本系统的一个重要因素，影响蓄电池寿命的因素可分为三个方面：
首先是蓄电池本身的性能和质量；
其次是电动自行车系统中的各个因素；
第三方面是使用者的使用情况。
同时在电动自行车系统中，影响蓄电池使用寿命的最主要因素有两个，
（1）、电动机的效率状态
（2）、充电器的设计。
如果电动机效率范围窄，经常工作在低效率区，电动机内部容易发热，当温度过高时，磁性材料就会出现不可逆转的退磁，久而久之效率进一步下降，从而进入恶性循环，即使跟换了电池也会无济于事。
2.2.3电动机主要技术参数
（1）、电动机额定连续输出功率
电动机额定连续输出功率一般为120-200W，最大不应大于400W。
（2）、电动机额定电压
常见的电动机额定电压时36V，少数电动机的额定电压时24V或48V。
（3）、轮廓额定输出转矩（N·
m）
电动自行车的轮廓额定输出转矩为
24in轮廓额定转矩>
7.4
22in轮廓额定转矩>
6.8
2.2.4控制器主要技术参数
（1）、控制的额定电压
控制器的额定电压一般为24V、36V、48V三档。
（2）、控制器的欠电压保护值
控制器的欠电压保护值
控制器欠电压保护值根据额定电压不同而不同：
额定电压为24V的控制器，其次电压保护值为20V
额定电压为36V的控制器，其欠电压保护值为31.5V
额定电压为48V的控制器，其欠电压保护值为41.5V
（3）、过流保护值
过流保护值一般由24V/10A和36V12A（16A）两种。
2.3电动自行车的电机控制技术
电动自行车是具有电力驱动，脚踏驱动，电力和脚踏并用等功能的绿色环保交通工具。
电动自行车的工作原理和结论都不复杂，可以认为是在自行车的基础上加一套电机驱动机构组成的。
电动自行车的控制框图如图2-1所示，蓄电池通过控制器给电机供电，电机旋转带动自行车行进。
电动自行车的控制器连接有一个调速手柄，转动调速手柄可以改变控制器输入端信号的电压值，控制器根据电压值的大小，调节输出给电机的电压的高低，从而控制电机的转速。
图2.3电动自行车控制框图
电动自行车控制器由外围器件和主芯片组成，主芯片是由PWM发生器电路，功率器件驱动电路，处理电路，过流与欠压保护电路，控制功率管导通时间的驱动电路以及输入输出端口等集成在一起而构成的计算机芯片。
外围器件是一些功能器件，如电源电路，功率器件，信号采集电路，执行器件和采样器件等，包括电阻，传感器和桥式开关电路，以及专用集成电路来共同完成控制过程。
控制器的设计质量，特性，所采用的微处理器的功能，功率开关器件电路及周边器件布局等，直接关系到整车的性能和运行状态，也影响着控制器本身的性能和效率。
不同质量的控制器同在同一辆车上，也会在使用上显示出较大差别。
2.4蓄电池的选择
目前能够被电动自行车采用的有以下四种动力蓄电池，即阀控铅酸免维护蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子蓄电池。
（1）、铅酸蓄电池
目前市场上铅酸蓄电池是使用最多的蓄电池。
它的性能可靠，生产工艺成熟，价格也较低。
目前已商品化的电动自行车的绝大多数是使用的密封式铅酸蓄电池，使用中不需要补充水分，免维护。
铅酸蓄电池重量比能量为28-40Wh/Kg，体积比能量64-72Wh/I，太重、太大，而能提供的电能较少，使用寿命较短，作为电动自行车的动力电源一般只能够使用一年左右，若是性能差或使用不当的只有二、三个月。
此外，铅酸蓄电池还有深度放电能力和低温放电能力较差，不能快速充电，废电池对环境有一定污染等缺点。
但是铅酸蓄电池的现在性价比比较高使它占据了电动车的大片市场。
（2）、胶体铅酸蓄电池
胶体蓄电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进。
它采用凝胶状电解质，内部无游离的液体存在,在同等体积下电解质容量大，热容量大，热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象；
电解质浓度低，对极板腐蚀弱；
浓度均匀，不存在酸分层的现象。
但是在同等使用情况下选择胶体铅酸蓄电池的费用比较高
（3）、镍氢蓄电池（Ni-MH）
镍氢蓄电池是九十年代涌现出的电池家族中新秀，发展迅猛。
它和镍镉蓄电池同属碱性蓄电池，只是以吸藏氢气的合金材料（mh）取代镍镉蓄电池中的负极材料镉cd、电动势仍为1.32v。
它具备镍镉蓄电池的所有优异特性，而且能量密度还高于镍镉蓄电池。
主要优点是：
比能量高（一次充电可行使的距离长）；
比功率高，在大电流工作时也能平稳放电（加速爬坡能力好）；
低温放电性能好；
循环寿命长；
安全可靠，免维护；
无记忆效应；
对环境不存在任何污染问题，可再生利用，符合持续发展的理念。
但是，Ni-MH蓄电池成本太高，价格昂贵。
（4）、锂离子电池
锂是世界最轻的金属，构成电池时，输出电压近4v。
锂离子电池是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池。
其优点是比能量高，是当前比能量最高的蓄电池。
已经在便携式信息产品中获得推广应用。
锂离子电池被普遍认为具有如下的优点：
比能量大；
比功率高；
自放电小；
无记忆效应；
循环特性好；
可快速放电，且效率高；
工作温度范围宽；
无环境污染等，因此有望进入21世纪最好的动力电源行列。
预计在2006～2012年期间，当锂离子电池进一步发展时，MH/Ni蓄电池的市场份额将缩小。
锂离子市场份额将会扩大。
目前也已经有采用锂离子蓄电池的电动自行车产品出售。
但是目前锂离子电池的价格也比较昂贵，现在使用还比较奢侈，锂离子电池多用于高新技术。
由此，综上分析本设计选用铅酸蓄电池，同时选择超威电动车电池18-DZM-12。
该电池具有极强的耐深充深放循环能力、比能量高，放电性能优越、正常使用无须加酸补水，免维护。
18-DZM-12的参数如下：
超威电池18-DZM-12参数表
电池型号：
18-DZM-12
额定电压：
36V
不同温度电池容量
（2hr）
40℃
102%
额定容量（2hr）：
12Ah
25℃
100%
参考重量（Kg）：
14.0Kg
0℃
85%
长（mm）：
380
-15℃
70%
宽（mm）：
151
电池储存容量（25℃）
存放3个月
90%
高（mm）：
102
存放6个月
80%
总高（mm）：
存放9个月
60%
容量（25℃）
2hr
140min
最大短路电流（25℃）
100A（5S）
内阻（25℃）
完全充电状态
12mΩ
3（三洋）无刷直流电机的拆解维护
3.1概述
由于电机的特性：
无刷高速电机优于有刷高速电机，有刷高速电机优于无刷低速电机，无刷低速电机优于有刷低速电机，三洋电机为无刷高速电机，它有以下优点：
（1）、中国唯一使用
（2）、小体积超轻重量（2.5kg）
（3）、超宽效率平台（>
75%约占40%）
（4）、大马力（250W）
（5）、免维修、故障率低
（6）、两面高质感外壳设计
（7）、高水平制造工艺（制程中多项的品管检查）
（8）、为了解决高速机的噪音问题，特别应用高强度高韧性的工程塑料齿轮，搭配特殊的制造技术，彻底解决高速机之噪音（65dB）
由于以上特点我们要求三洋电机是不可拆解的，但在实际使用过程中仍存在一些问题，虽然经过不断改善但还是给各位维修人员带来不少困扰，这些问题可以通过简单的维修解决，可以降低成本，可以节省售服的时间，可以减少顾客的抱怨，所以可以对其进行拆解维护。
3.2拆解前的准备
拆解前请将作业场所周围清理干净，再铺上橡胶垫或纸板，防止敲坏地面或零件丢失。
如果是整车，电机可以不拆下辐条，而直接在车轮上进行拆解，拆解前先把电机表面清理干净，用不良标签记录下故障。
拆解前注意检查：
外壳是否破损
出线是否段破
电机牙纹是否破坏
电机前叉卡座是否断裂
电机轴是否晃动有间隙
整个电机的外观
转动电机听是否有异响
电机的保修期
对于以上原因如果在保修期内、非人为原因损坏的可直接将电机退回公司检测后补赔处理，无需拆解修理；
其余原因可直接购买原厂纯正配件维修。
3.3三洋电机的拆解
（1）、拆卸齿轮端盖螺丝，使用3mm内六角将齿轮端盖上的三个螺丝拧下
（2）、去掉外壳，取出电机芯，将电机出线端向下，敲击地面使转子脱离定子。
注意：
不要敲坏电机轴牙纹和电机线
（3）、取下齿轮端盖，拆下电机架。
用4mm内六角拧下电机架的三个螺丝
（4）、取下齿轮及垫片，拆解完成。
取出齿轮时注意垫片和O形垫圈不要丢失
3.4检查及维护
（1）、检查三个齿轮是否缺齿、磨损，用左手握住电机出线短轴，右手握住齿轮端盖旋转，检查齿轮是否断齿、磨损。
（2）、检查端盖齿轮是否断齿、磨损。
（3）、检查外壳轴承是否运转顺畅。
（4）、检查点击芯是否有进水、生锈等其他现象，（因为大部分因电机故障找来维护的顾客出现的毛病多数是因为雨天过深水导致电机内进入雨水，及时开盖晾晒便可解决）。
3.5组装
（1）、加润滑油脂
装齿轮前加油（冬季维护最好加微稠的润滑油，夏季维护要使用润滑锂基脂），齿轮装好后再加一遍。
（2）、组装齿轮
先分别在三个齿轮座上卡入一个O型垫圈（O型垫圈下面原来有一个垫片），再按拆解时顺序分别装上三个齿轮，再在齿轮上分别放一个O形垫圈，O形垫圈上面再分别放一个垫片，然后在齿轮上面和齿轮轴上面加注润滑油。
（3）、组装齿轮架
将齿轮架卡上，锁紧三颗螺丝，注意：
放齿轮架前原先样放好O形垫圈和垫片
（4）、装齿轮端盖
将齿轮端盖原样装回，锁紧端盖上的三颗螺丝，装配完成。
（5）、接通电源控制部分进行自我侦测确认。
图表1图3.5-1定子
图表2图3.5-2电机齿轮
图表3图3.5-3轮毂
3.6电动车常见故障及检查维修办法
1.电力驱动有不规则的停转。
（1）控制器与电机接插件松脱或导电不良:
重新接插或更换或修复；
（2）轮毂电机碳刷与转子接触不良:
换电机。
2充电8小时，充电器绿灯不亮，电池发热。
（1）充电器充电电压偏高:
更换或修复；
（2）电池组或其中单节电池出现故障:
更换或修复。
3人力骑行时感觉速度慢，滞重感强。
（1）前刹车或抱闸（涨闸）与转动部位摩擦:
调整前后刹与转动部件间隙，既要使转动灵活，又要保证刹车制动性能良好。
（2）链条过紧:
调整后轮轴前后位置；
（3）前、后轴挡及中轴部件并帽过紧或部件磨损:
松动紧固件或更换或修复磨损的部件；
（4）前后轮胎充气不足:
轮胎充气至足。
4电机噪音大
（1）更换轴承。
（2）重新修理定子、转子。
（3）重新粘接磁钢。
（4）轴向增加合适垫圈。
（5）清洗换向器表面层或焊牢换向片。
（6）调整炭刷架。
5电机抖动（无刷）
（1）电机霍尔接插件不良，重新接插。
（2）转把接触不良，重新接插。
（3）速度信号线有干扰，试换控制器和仪表。
（4）电动自行车在使用过程中产生抖动，一般是由于电机霍尔开关接插件和转把接插件接触不良所致。
因此重点检查接插件，特别是电机霍尔开关接插件。
6飞车
（1）断开调速把，如果正常，说明控制器正常，应检查调速把和地线。
断开调速把后车仍不停，则控制器损坏，更换控制器。
（2）若一通电源车轮就转，递增速度很快，通称"
飞车"
，多数是转把地线接触不良性循环所致。
因此重点检查转把接地。
7电机时转时停。
（1）电池电量不足:
给电池充电；
（2）电池触头接触不良:
调整触头位置或打磨触头；
（3）电池盒内保险管与保
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