本文主要是關于無刷電機的相關介紹，并著重對無刷電機空載起步震動過大的原因進行了詳盡的闡述。

無刷電機

無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能級的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。

工作原理

無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現(xiàn)電子換向的，即用電子開關器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。

無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。

位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等），當永磁體轉子位置發(fā)生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產生高頻調制信號（其幅值隨轉子位置而變化）。

結構解析

結構上，無刷電機和有刷電機有相似之處，也有轉子和定子，只不過和有刷電機的結構相反；有刷電機的轉子是線圈繞組，和動力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無刷電機的轉子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機用來交替變換電磁場的換向電刷，故稱之為無刷電機（Brushless motor），那現(xiàn)在就有問題了，沒有了電磁場的變換，如何讓無刷電機轉動呢？

簡單而言，依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心旋轉的磁場，這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動，電機就轉起來了，電機的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關，更與無刷電機的控制性能有很大關系，因為輸入的是直流電，電流需要電子調速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機那里接收控制信號，控制電機的轉速，以滿足模型使用需要。 總的來說，無刷電機的結構是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調速器，好的電子調速器需要有單片機控制程序設計、電路設計、復雜加工工藝等過程的總體控制，所以價格要比有刷電機高出很多。

無刷電機空載起步震動過大的原因

從另一方面來講，動極板與機殼間的水電阻，因通過電流而發(fā)熱，在水電阻負溫度特性的作用下，電阻也會逐步減少。綜合上述兩方面的作用下，使電動機以恒定電流、恒定轉矩起動。

無刷電機空載起步震動過大是什么原因？無刷自控電機軟起動器是將起動電阻直接安裝在電動機的轉軸上，利用電機旋轉時產生的離心力作為動力，控制電阻的大小，達到減少電機起動電流、增加起動轉矩，使繞線式異步電動機實現(xiàn)無刷自控運行的裝置。它主要由機殼、電解液、動極板、彈簧、接線柱、安全閥、排氣閥等構成。無刷電機空載起步震動過大的原因大概就是以上的幾種情況。

電機常見故障及處理方法

電動機運行或故障時，可通過看、聽、聞、摸四種方法來及時預防和排除故障，保證電動機的安全運行。

一、看

觀察電動機運行過程中有無異常，其主要表現(xiàn)為以下幾種情況。

1. 定子繞組短路時，可能會看到電動機冒煙。

2. 電動機嚴重過載或缺相運行時，轉速會變慢且有較沉重的嗡嗡聲。

3. 電動機維修網(wǎng)正常運行，但突然停止時，會看到接線松脫處冒火花；保險絲熔斷或某部件被卡住等現(xiàn)象。

4. 若電動機劇烈振動，則可能是傳動裝置被卡住或電動機固定不良、底腳螺栓松動等。

5. 若電動機內接觸點和連接處有變色、燒痕和煙跡等，則說明可能有局部過熱、導體連接處接觸不良或繞組燒毀等。

二、聽

電動機正常運行時應發(fā)出均勻且較輕的嗡嗡聲，無雜音和特別的聲音。若發(fā)出噪聲太大，包括電磁噪聲、軸承雜音、通風噪聲、機械摩擦聲等，均可能是故障先兆或故障現(xiàn)象。

1. 對于電磁噪聲，如果電動機發(fā)出忽高忽低且沉重的聲音，則原因可能有以下幾種。

（1）定子與轉子間氣隙不均勻，此時聲音忽高忽低且高低音間隔時間不變，這是軸承磨損從而使定子與轉子不同心所致。

（2）三相電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地、短路或接觸不良等原因，若聲音很沉悶則說明電動機嚴重過載或缺相運行。

（3）鐵芯松動。電動機在運行中因振動而使鐵芯固定螺栓松動造成鐵芯硅鋼片松動，發(fā)出噪聲。

2. 對于軸承雜音，應在電動機運行中經常監(jiān)聽。

監(jiān)聽方法是：將螺絲刀一端頂住軸承安裝部位，另一端貼近耳朵，便可聽到軸承運轉聲。若軸承運轉正常，其聲音為連續(xù)而細小的沙沙聲，不會有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲。若出現(xiàn)以下幾種聲音則為不正?，F(xiàn)象。

（1）軸承運轉時有吱吱聲，這是金屬摩擦聲，一般為軸承缺油所致，應拆開軸承加注適量潤滑脂。

（2）若出現(xiàn)唧哩聲，這是滾珠轉動時發(fā)出的聲音，一般為潤滑脂干涸或缺油引起，可加注適量油脂。

（3）若出現(xiàn)喀喀聲或嘎吱聲，則為軸承內滾珠不規(guī)則運動而產生的聲音，這是軸承內滾珠損壞或電動機長期不用，潤滑脂干涸所致。

3. 若傳動機構和被傳動機構發(fā)出連續(xù)而非忽高忽低的聲音，可分以下幾種情況處理。

（1）周期性啪啪聲，為皮帶接頭不平滑引起。

（2）周期性咚咚聲，為聯(lián)軸器或皮帶輪與軸間松動以及鍵或鍵槽磨損引起。

（3）不均勻的碰撞聲，為風葉碰撞風扇罩引起。

三、聞

通過聞電動機的氣味也能判斷及預防故障。若發(fā)現(xiàn)有特殊的油漆味，說明電動機內部溫度過高；若發(fā)現(xiàn)有很重的糊味或焦臭味，則可能是絕緣層維修網(wǎng)被擊穿或繞組已燒毀。

四、摸

摸電動機一些部位的溫度也可判斷故障原因。為確保安全，用手摸時應用手背去碰觸電動機外殼、軸承周圍部分，若發(fā)現(xiàn)溫度異常，其原因可能有以下幾種。

1. 通風不良。如風扇脫落、通風道堵塞等。

2.過載。致使電流過大而使定子繞組過熱。

3.定子繞組匝間短路或三相電流不平衡。

4.頻繁啟動或制動。

5.若軸承周圍溫度過高，則可能是軸承損壞或缺油所致。

電機的故障檢測與排除方法

電機的故障檢測與排除方法，一般分以下幾點

1、電機的空載電流大

測量方法如下：用萬用表的20A檔位，把萬用表的紅黑表筆串聯(lián)接在控制器的電源輸入端。打開電源，在電機不轉動的情況下，記錄下此時萬用表的最大電流數(shù)值A1，轉動轉把，使電機高速空載轉動10秒鐘以上，電機轉速穩(wěn)定以后，開始觀察并記錄此時萬用表的最大數(shù)值A2。電機的空載電流=A2-A1。

各種電機的無故障最大極限空載電流參考表如下：

電機形式額定電壓24V額定電壓36V

側掛電機2.2A1.8A

高速有刷電機1.7A1.0A

低速有刷電機1.0A0.6A

高速無刷電機1.7A1.0A

低速無刷電機1.0A0.6A

當電機的空載電流大于參考表極限數(shù)據(jù)時，表明電機出現(xiàn)了故障。電機空載電流大的原因有：

1）電機內部機械摩擦大。2）線圈局部短路。3）磁鋼退磁。我們繼續(xù)往下做有關的測試與檢查項目，可以進一步判斷出故障原因或故障部位。

2、電機的空載/負載轉速比大于1.5

測量方法如下：打開電源，轉動轉把，使電機高速空載轉動10秒鐘以上，電機轉速穩(wěn)定以后，用手持式速度/轉速測量計測量此時電機的空載最高轉速N1，在標準載荷下，行駛200m距離以上，開始測量電機的負載最高轉速N2。

空載/負載轉速比=N2÷N1

當電機的空載/負載轉速比大于1.5時，說明電機的磁鋼退磁已經相當厲害了，應該更換電機里面整套的磁鋼，一般在電動車的實際維修過程中是更換整個電機。

3、電機發(fā)熱

用非接觸式的紅外線溫度計，或萬用表的溫度測量檔位（帶溫度測量的萬用表），測量電機端蓋的溫度超過環(huán)境溫度30℃以上時，表明電機的溫升已經超出了正常范圍，一般電機的溫升在25℃以下。

電機發(fā)熱的直接原因是由于電流大引起的。電機電流i，電機的輸入電動勢E1，電機旋轉的感生電動勢（又叫反電動勢）E2，與電機線圈電阻R之間的關系是：

i=（E1-E2）÷R

i增大，說明R變小或E2減小了。R變小一般是線圈短路或開路引起的。E2減小一般是磁鋼退磁引起的或者是線圈短路、開路引起的。

在電動車的整車的維修實踐中，處理電機發(fā)熱的故障，一般是更換電機。

4、電機在運行時內部有機械碰撞或機械噪音

無論高速電機還是低速電機，在負載運行時都不應該出現(xiàn)機械碰撞或不連續(xù)不規(guī)則的機械噪音。

5、無刷電機缺相

無刷電機缺相一般是由于無刷電機的霍耳元件損壞引起的，我們可以通過測量霍耳元件輸出引線相對霍耳地線和相對霍耳電源引線的電阻，用比較法判斷是哪只霍耳元件出現(xiàn)故障。

為保證電機換相位置的精確，一般建議同時更換所有的三個霍耳元件。更換霍耳元件之前，必須弄清楚電機的相位代數(shù)角是120度還是60度，一般60度相角電機的三個霍耳元件的擺放位置是平行的。而120度相角電機，三個霍耳元件中間的一個霍耳元件是呈翻轉180度位置擺放的。

電機常見故障分析及應對方法

低壓三相交流電機（以下簡稱電機）具有結構簡單、價格便宜、以及維修方便等優(yōu)點。因而廣泛地應用在工農業(yè)機械設備的拖動裝置中，是所有電機中應用最廣泛的一種。盡管如此，電機在實際運行中難免還會發(fā)生各種各樣的故障。下面，針對電機常見故障產生的原因及采取對策進行分析，供同行參考。

一、電機溫升過高或冒煙

這種故障是電機過熱的表現(xiàn)。其原因很多：既有電機外部的因素（如電源供電質量差、負載過大、環(huán)境溫度高和通風不良等等）；也有電機自身的原因。

電機本身常見原因及對策：

1. 繞組接法有錯，誤將星形接成三角形或相反。

2. 定子繞組匝間或相間短路或接地，使電流增大，銅損增加。若故障不嚴重只需要重包絕緣，嚴重的應更換繞組。

3. 定子一相繞組斷路，或并聯(lián)繞組中某一支路斷線，引起三相電流不平衡而使繞組過熱。

4. 轉子斷條。對銅條轉子作焊補或更換，對鑄鋁轉子應加更換。

5. 定、轉子相擦?？蓹z查軸承是否有松動，定、轉子是否有裝配不良。

6. 環(huán)境溫度高，電動機表面污垢多，或通風道堵塞；

7. 電動機風扇故障，通風不良；

二、軸承過熱

當電機滾動軸承溫度超過95℃，滑動軸承溫度超過80℃，就是軸承過熱。其原因及對策如下：

1. 軸承損壞應換新。

2. 滾動軸承潤滑脂過少、過多或有鐵屑等雜質。潤滑脂的容量不應超過軸承和軸承蓋容積的70，有雜質時應換新。

3. 軸承與端蓋配合過緊或過松。過緊時加工軸承室，過松時在端蓋內鑲鋼套。

4. 電機兩端蓋或軸承蓋裝配不良。將端蓋或軸承蓋止口裝平，擰緊螺釘。

5. 傳動帶過緊或聯(lián)軸器裝配不良。調整傳動帶張力，校正聯(lián)軸器。

6. 滑動軸承潤滑油太少，有雜質或油環(huán)卡住，應加油，換新油，修理或更換油環(huán)。

7. 軸承間隙過大或過?。?/p>

8. 電動機軸彎曲。

三、噪聲異常

1. 當定、轉子相擦時，會產生刺耳的“嚓嚓”碰擦聲。應檢查軸承，損壞的需更新。如果軸承未壞而發(fā)現(xiàn)軸承走內圈或外圈可鑲套或更換軸承與端蓋。

2. 電機缺相運行，吼聲特別大?？蓴嚯娫俸祥l，看是否能再正常起動。如果不能起動，則可能有一相斷路。開關及接觸器的觸頭未接通也會發(fā)生缺相運行。

3. 軸承嚴重缺油時，從軸承室能聽到“咝咝”聲。應清洗軸承，加新油。

4. 風葉碰殼或有雜物，會發(fā)出撞擊聲。應校正風葉，清除風葉周圍的雜物。

5. 轉子導條斷裂，發(fā)生時高時低的“嗡嗡”聲，轉速也變慢，電流增大。

6. 定子繞組首末端接線錯誤，有低沉的吼聲，轉速也下降。

7. 定子、轉子鐵心松動；

四、振動過大

1. 電機轉子不平衡（如轉子上配重螺絲脫落）應校正動平衡。

2. 傳動帶輪不平衡，應校正靜平衡。

3. 轉軸彎曲。應更換轉軸，或車直鑲套（熱套）。

4. 安裝基礎不平或固定不穩(wěn)。應重新安裝，固定平穩(wěn)。

5. 轉子導條斷裂，使負載電流時大時小地振蕩。

6. 聯(lián)軸器裝配不正或有松動。

7. 被驅動機械失去動平衡。

8. 定子繞組有局部故障，旋轉磁場不平衡而引起振動。

9. 由于磨損，軸承間隙過大；

10. 鐵心變形或松動；

11.風扇不平衡；

五、運行中造成三相電流不平衡

1. 三相電源電壓嚴重不平衡（即不相等）。如開關接點接觸不良等。

2. 三相繞組中有一相斷路或一相熔絲燒斷等造成缺相運行。

3. 繞組匝間或相間有局部短路，而熔絲又未斷。

4. 三相繞組中某一組的一條并聯(lián)支路或幾條并聯(lián)支路斷路，造成三相阻抗不等。

5. 三相定子繞組中一相首末端弄錯，而熔絲沒有燒斷。

六、電機運行時，電流表指針來回擺動

這種故障原因很可能是轉子導條斷路。

七、電機轉速變低

1. 電源電壓太低，應檢查、找出原因。

2. 轉子導條斷裂或脫焊，應檢查并修理斷條。

3. 定子繞組接法錯誤，應檢查并改正接法。

結語

關于無刷電機的相關介紹就到這了，希望通過本文能讓你對無刷電機有更全面的認識。

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