1.5 图解电机结构

电机（马达）是电动自行车行驶的驱动部件，也是反应车辆质量的主要指标，因此，电机（马达）在整车中非常重要。图1-5-1所示是一般电机的基本结构，其组件包括定子（含固定轴）、转子（含磁钢）、轴承、电机盖、固定螺丝钉等。实际应用中电机的结构与组件根据其类型有一定区别，因电机分有刷电机和无刷电机两种，有刷电机中装有碳刷组件，而无刷电机中装有霍尔传感组件。在现在的商品电动自行车中，应用数量具多的还是无刷电机。

拆卸电机之前应首先将电机与控制器的引线连接器拔开，而且一定要记下电机引线的颜色与控制器引线的颜色，并逐个标注它们的对应关系。电机的拆解需要使用专用工具，而且要遵循拆解要领和操作规程，千万不可对拆解部位盲目敲击硬拆。在打开电机盖前应清洁作业场地，以防杂物被电机内磁钢所吸附。同时，还要对电机盖与轮毂的相对位置作好标记，以保证装配时能够正确复位。在旋下电机固定螺丝钉时，一定要按对角关系松动螺丝钉，防止电机外壳受力不均而变形。

安装电机时，应先清理电机相关部件表面的杂质，以免影响其正常运转。装配前一定要对准原来电机盖与轮毂上所作记号，在对应关系复原后再装配固定，以有效防止电机二次装配后的扫膛现象。同时，确保电机的转子与定子间的气隙（也叫空气间隙、径向间隙），一般电机的气隙为0.25～0.8 mm。在固定时，一定要将轮毂体固定结实，防止安装时因受磁钢的强力吸引，造成部件相互撞击或损坏。紧固螺丝钉时，也应采取对角的顺序进行。如果是有刷电机，则安装时还要检查刷握里面弹簧的弹性、碳刷与刷握是否有碰擦以及碳刷在刷握里是否能达到最大行程，注意碳刷与换相器的正确定位，以免卡坏碳刷或刷握。

值得一提的是： 无论有刷有齿轮毂电机还是无刷有齿轮毂电机，当运行中发现有噪声开始变大的现象时，或者在更换了电机内的齿轮后，都应将齿轮所有齿面涂满润滑脂，然后按相关要求将其安装起来，这样可以减轻齿轮间的摩擦力，有效降低噪声和发热现象。一般电动自行车电机可使用3号润滑脂或厂家指定的润滑油。

1.5.1 图解有刷电机

雅马哈美骑士电动自行车是常见的一个品牌，图1-5-2所示是该车的后轮与电机（马达）部分。拆解时要从有引线的一面开始，切记按对角线的顺序，先逐个旋松紧固螺丝钉，然后再旋下（以后均以此方法拆解）。美骑士的这6颗螺丝钉是不锈钢制品，因此较一般的螺丝钉好拆。当电机盖上的6颗固定螺丝钉全部卸下时，即可取出电机，而另一面的6颗螺丝钉暂时不用拆卸。

取出电机时，需要在地面垫一木块，然后双手水平端起车轮（有引线端的朝上），把没有引线的一端车轴在木块上轻轻一磕，电机就从车轮中脱离并可取出来。这样做的原因是，一般电机与车轮接缝处都有防水胶，所以需稍加外力才能卸下。图1-5-3所示即是已经取出的电机。

图1-5-4所示是取出电机后的车轮，可以看到它的车毂、轴承等部件。如果将另一面的6颗固定螺丝钉旋下，那么拆卸的就是那一面的电机盖与中间的轴承了。

现在继续拆解电机。图1-5-5所示是取下了刹车构件的端盖。这块盖板的螺丝钉已经在前面卸电机盖时卸下了，所以盖板是活动的，一般比较容易取下。

接着拆解电机主体。由于该型号的有刷电机带有变速齿轮，所以只能先拆齿轮箱的盖板，上面有8颗固定螺丝钉，而且螺丝钉的长度也不相同，因此还要记住它们各自的位置，以免装配时搞错搞乱。图1-5-6所示是已经拆下齿轮箱盖上的8颗固定螺丝钉并取下齿轮箱盖后的情景。

这里提醒注意的是，拆卸齿轮箱盖时只能先拆卸靠上面的8颗螺丝钉，千万不能将靠下面一点的5颗螺丝钉旋下（包括齿轮箱内的2颗），因为会将变速齿轮搞乱而带来不必要的麻烦。如果只是更换碳刷，则也是直接拆这一面的齿轮箱盖即可。图1-5-7所示是拆卸下来的齿轮箱盖。可以清楚地看到，齿轮箱盖的上面确实仅有8颗紧固螺丝钉，所以在拆解齿轮箱盖的时候，要注意只能先拆下这8颗螺丝钉。

图1-5-8所示是拿下齿轮箱盖后的电机变速箱内部结构，包括齿轮组件中的末级齿轮、第二级齿轮和固定轴等，下面继续逐个将它们拆卸下来。

先从固定轴上取下图1-5-9所示带超越离合器的末级齿轮。在这里，可以检查该齿轮的磨损情况。

图1-5-10所示是已经取下末级齿轮后、上面还带有第二级齿轮和固定轴的电机。紧接着，再用十字螺丝刀旋下固定轴底端的7颗螺丝钉，然后取下固定轴。

图1-5-11所示是拆下的电机固定轴，该轴承载着旋转电机、车辆自身及所有骑行重量，其重要性不言而喻，所以在维修中要保证螺丝钉切实紧固到位，不能有任何松动。

取出固定轴后的电机如图1-5-12所示，可以看到还有第二级齿轮、第一级齿轮，先将左边较大的第二级齿轮取下。

图1-5-13所示是已经取下的第二级齿轮，维修时也需要检查其磨损程度，如果磨损过度，则应该予以更换。

取下垫片后，就能取出图1-5-14所示第一级齿轮。注意齿轮上端有两个减震橡胶垫，维修时要检查其是否破损，如果有破损就要及时更换，新的成品减震橡胶垫没有时，可以找一小块汽车内胎橡皮，按照原来的大小复制一块即可。

现在再将电机翻转到另一面，即图1-5-15所示电机轴上带有引出线的一面，拆开电机检查其内部构件。首先，用螺丝刀旋下这面盖板外围的6颗固定螺丝钉，还要旋下中心圈的6颗固定螺丝钉。拆卸螺丝钉的原则和前面一样，要采用对角方式进行。

图1-5-16所示是旋下12颗固定螺丝钉后，打开电机盖看到的电机内部器件，如换向器、转子以及固定件、固定螺丝钉（2颗）等。

旋下换向器上的2颗固定螺丝钉，即可取出图1-5-17所示换向器支架。由于碳刷是易损件，所以在维修中可以焊下旧碳刷，并更换新的碳刷。另外在需要时，还可以用细砂纸把换向器的电极打磨光滑并清理干净，以取得更好的效果。如果仅换碳刷，那么接下来只要把换向器装好，照原样再把电机装好复原就可以了。

图1-5-18所示是转子上面的盖板的实物图，这块盖板在换向器的下面，通过盖板上的2个固定螺丝孔可以看到。

转子是电机中的旋转机构，也就是拆下换向器和盖板后剩下的部分。从图1-5-19中可以看出，它中心的38个极点分别与碳刷接触产生交变磁场，从而推动转子加速旋转。转子部分可以直接取下，但拆解时要注意，它下面的磁钢有较大的吸力，所以到了这一步，一旦分解就要采取分别固定方式，稳妥地将部件完全分离开，如果固定不牢或分离不够，就会发生相吸碰撞事故，碰撞中磁钢和转子都有可能遭到破坏。此外，拆解过程中还要注意远离其他铁质器件，防止意外被磁钢吸引过来而发生碰撞。

图1-5-20所示是取出转子后剩下的部分，其中8个黑色块状物体就是磁钢。磁钢也是可以直接从固定盘中直接取出的，取出磁钢时同样要注意上述防碰撞问题。

图1-5-21所示是已经取出的磁钢。到这里，有刷电机的拆解基本完成了，如果要安装的话，就要按照与原来相反的步骤小心装回。

1.5.2 图解无刷电机

我们知道，有刷电机是电动自行车的传统产品，其稳定性比较好；无刷电机是电动自行车的后期产品，其电机寿命等性能要比有刷电机好许多，尽管控制电路相对复杂，但现在已占主要地位。无刷电机有60°相角和120°相角之分，其判断方法是：霍尔元件排列顺序（有字一面为正，无字一面为反）为“正正正”或“反反反”者是60°相角电机，排列顺序为“正反正”者为120°相角电机。例如，澳柯玛公司所用新大洋无刷电机为60°相角电机，所用裕成、东海、一佳一等无刷电机均为120°相角电机。

这里要拆解的是一款48V 500W 120度无刷电机，图1-5-22所示是该电机及配套的电动自行车后轮钢圈总成，在钢圈上可以看到电机的9颗固定螺丝钉，需要用专用的小套筒扳手进行拆解。拆解时依然要注意采取对角旋松螺丝钉的方法。

图1-5-23所示是该无刷电机的后轮钢圈正面实物图。我们注意到，钢圈中的电机已经拆卸掉了，因为电机连同转轴已经没有了。

旋出电机固定螺丝钉后，就可以取出图1-5-24所示无刷电机的定子了。在电动自行车行驶中，这个带线圈的定子组件是不旋转的。该类电机属于低速、无刷、无齿、轮毂式电机，是外转子电机，由电机转子、定子、转轴、电机端盖、轴承等部件组成。

图1-5-25所示是该电机定子的侧面，在维修拆解中，注意不要碰坏定子上的漆包线。

图1-5-26所示是从另一个侧面看电机的定子，定子上端的白色部位有3组电路，是无刷电机必须有的霍尔传感器，也是该电机的120°相角转换器。这一面还有电机轴的出线端。

图1-5-27所示是取出定子后的电机转子，是磁钢组件，维修拆解时同样须注意防止组件或金属物体被吸附而发生碰撞。

图1-5-28所示的轮毂盖子，是磁钢组件（转子）在安装了电机后的盖板。其中间的凹槽是安装刹车盘的位置。

我们知道，无刷电机内部有一个变换角度用的霍尔电路，固定在定子上，如图1-5-29所示。该霍尔电路的关键元件是3个场效应管，其安装时的正、反组合，决定了角度变换的性质。由于该电机是120°相角，因此这3个管子的中间一个必定是和其他2个反向安装的。

图1-5-30所示是该电机线圈的引线与霍尔电路的引线，常见的无刷电机一般都有这样的8根引线，其中稍粗的3根是电机线，稍细的5根是霍尔电路线。它们在维修中是经常被检查或拆解测试的，连接操作时千万不能搞错。

值得一提的是： 电动自行车的电机类型有多种区分：按电机的通电形式，可分为有刷电机和无刷电机两大类；按电机总成的机械结构，可分为有齿（高速电机需经齿轮减速）和无齿（低速电机为扭矩输出）两大类；按电机结构，可分为低速有刷或无刷的外转子电机（无齿轮毂式），以及高速有刷或无刷的内转子电机（有齿轮毂式）；按换向原理，可分为碳刷与换向器的机械换向、霍尔传感器与控制器的电子换向；无刷电机按是否有位置传感器，又分为有位置传感器和无位置传感器两类（目前以三位置传感器的三相线圈无刷电机居多）。

电动自行车的电机在输出传动方式上，目前主要是轮毂式，其他形式还有中置式、摩擦式等。轮毂式结构简单，外形好，但电机轴受力大，对电机要求高。中置式结构较复杂，但电机轴受力小，对电机损害小。摩擦式结构简单，但对车轮外胎损坏较大，而且易打滑，一般很少应用。

电机运转速度现在主要是低速大力矩电机直接驱动式，其特点是噪声小、结构简单、可靠性高，但重量稍重。另外，高速电机减速式一般多用于中置式电机传动。电动自行车一般采用稀土永磁电机的为多。