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永磁有刷直流電機的種類:
①有刷盤式繞組電機。有刷盤式繞組電機以稀土材料粘結在一缸體上,漆包銅線繞成的盤式繞組置于缸體之內(nèi),構成轉(zhuǎn)子。電機相位靠機械式換相器調(diào)整。機械式換相器是靠固定的炭制電刷與轉(zhuǎn)動的銅制換相面摩擦來調(diào)整電壓相位的。這種電機在使用中電刷一直在磨損,電機的壽命很難超過2000h。同時,由于電機的轉(zhuǎn)速較高,必須采取兩級齒輪減速,這即帶來了兩個問題,一是噪聲較大,二是效率損失大,經(jīng)減速后的電機額定效率往往只能達到68%~72%。而電動自行車所用的蓄電池的容量是有限的,一般即是36V/12Ah的容量,如電機效率不高,將使電耗增加,影響續(xù)行里程。
②有刷印制繞組電機。有刷印制繞組電機以印制銅箔板作為繞組,電機重量減輕了。由于這種電機全部是在自動生產(chǎn)線上生產(chǎn)的,工藝有可靠保障,從而使電機的壽命提高到3000h,噪聲大幅度下降,效率提高到72%~76%。但這種電機有“嗡嗡”的高頻噪聲,靠齒輪減速后效率仍不理想,有刷換相器的使用使電機壽命無法再提高。
③有刷壓制繞組電機。這種電機通過將繞制好的銅線壓制成一種新型繞組,其效率可提高到74%~78%。這種電機仍然被較多電動自行車廠家采用,但其存在的效率、噪聲、壽命缺陷仍然是必須改進的問題。
輪轂式有齒輪傳動的有刷直流電機,由盤形電樞有刷電機和齒輪減速兼?zhèn)鲃酉到y(tǒng)兩部分構成。盤形電樞是高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子。輪毅式有齒輪傳動的有刷直流電機的構造如圖2-2所示。電機的轉(zhuǎn)矩通過軸傳遞給頭一級齒輪,經(jīng)齒輪減速帶動輪轂外殼轉(zhuǎn)動。
有刷有齒輪轂電機的盤形電樞是薄片形,體積很小,重量特輕,安裝方便。繞組編制好之后,用樹脂加玻璃纖維放進模內(nèi)熱壓成型,在運行中由于電刷和換向器摩擦,又有齒輪嚙合減速,所以有刷電機的運行聲音比無刷電機聲音要大。
為了適應輪轂結構,將有刷電機設計成電樞放在外邊作為轉(zhuǎn)子,磁鋼放在電機之內(nèi)作為定子,多塊磁鋼配多個繞組,設計轉(zhuǎn)速為180r/min左右的低速電機。在繞組以內(nèi)是呈平面環(huán)狀整齊排列的換向片。圖2-3(b)所示的是放在外轉(zhuǎn)子內(nèi)的間隔排列著10塊磁鋼的定子,在中間的轂板上開有兩個孔,電刷的刷握即設在孔的背側,電刷帶著導線被彈簧從刷握中彈出。
有刷電機的定子軸端套有一個螺母,其作用是防止在加工中損傷軸上的螺紋。把電刷整理好裝入刷握中,然后將這一端送進圖2-3(a)所示的孔中,電刷即可以接觸換向器平面,借助彈簧的彈力對換向器壓緊,而磁鋼正好進入外轉(zhuǎn)子繞組中,只留一個很小的環(huán)形氣隙。這個環(huán)形氣隙的直徑越大,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也越大。
由于有刷電機在設計中的改進,無須齒輪減速,可實現(xiàn)低噪聲、低成本。很多低價位的電動自行車廣泛采用了這種電機。但這種電機扭矩小,載重負荷小,爬坡能力不佳,使用時耗電較多,仍然采用機械式的電刷換相器,電機壽命問題尚未得到解決,因此中高電動自行車均未采用這種電機。