第三節　電動機的維修

一、電動機的檢測

電動機的故障有機械故障與電氣故障兩大類，機械故障比較容易發現和修復，而電氣故障則應通過檢測其電壓或電流才能進行診斷。

車用直流電動機的檢測主要著重于性能方面，檢測中發現問題，再進一步檢測繞組、換向器、軸承以及轉子和電樞中心偏斜率、氣隙等。

電動自行車電動機一般性檢測的內容主要有以下幾個方面。

①檢查電源連接是否正確。

②檢查換向器是否偏心，電刷與換向器的接觸面積是否正常，正常時換向器應占電刷截面積的75％以上，否則會造成接觸不良而打火。

③檢查電刷的彈力是否適當，電刷與刷握的裝配是否正確，若彈力不夠或位置不正確，均會造成電刷打火現象。

④檢查繞組絕緣電阻是否合格，電動機的絕緣電阻一般在冷態（室溫）下進行檢測，再換算成熱態（75℃），能滿足要求即算合格，正常絕緣電阻在熱態下應低于5MΩ。

二、電動機維修應注意事項

（1）維修有刷電動機應注意事項

①打開電動機，注意不要摩擦線包，以免造成漆包線破壞。也不要用鐵器擊打磁鋼，以免造成磁鋼破裂。

②有刷電動機常見故障是電刷磨損，打開有刷電動機時，注意換向器與電刷的摩擦是否虛接，若虛接，則用砂紙摩擦換向器，使與電刷保持距離一樣。

③電刷無正負之分，但拆卸電動機引線時要記錄電動機引線所接的接線柱，以防安裝時弄錯。

④更換電刷前，要對電動機內部的炭粉進行清潔，以防電動機電流過大；電刷外形一般為梯形，放入電刷盒時必須與電刷盒一致；更換電刷時所用新電刷的形狀和尺寸必須與舊電刷一樣。

⑤安裝電刷時，電刷在電刷盒中應活動自如，電刷彈簧不可過弱或過強，若電刷過大，則可將電刷放在水泥地上磨，使其剛好放入電刷盒即可。

⑥粘接磁鋼時，磁鋼在電動機上按N→S順序排列，不要粘錯。具體操作可按同性相排斥、異性相吸引進行試驗后粘接。

⑦粘接磁鋼時，不可超出定子兩側，上部要與其他相鄰磁鋼高低一致，整齊排列。

⑧安裝電動機時，必須在邊蓋周圍均勻涂密封膠，以防進水或邊蓋松動。

（2）維修無刷電動機應注意事項　無刷電動機采用霍爾器件配合控制器來控制電動機的運轉。霍爾器件耐壓值較低，在電動機線圈漏電時容易被擊穿，無刷電動機大部分故障都是因霍爾器件引起的。因此在維修電動自行車時，經常遇到需要拆裝霍爾器件。

霍爾器件為精密器件，對其安裝不當將直接影響到無刷電動機的運行性能。維修無刷電動機除按照有刷電動機規程操作外，還應注意以下事項。

①更換霍爾器件前，應檢查電動機線是否存在纏繞、外皮破損、短路等現象。

②更換霍爾器件前，還要弄清電動機的相位代數角是多少度，因為相位角不同安放的方式也不一樣，如60°相位電動機的3個霍爾器件是平行擺放的，而120°相位電動機的3個霍爾器件則是180°位置擺放。安裝時應按原裝霍爾器件安裝方式將新霍爾器件裝上，然后用專用膠水固定。

③為保證電動機換相位置的精確，霍爾器件損壞時一般應同時更換所有的3個霍爾器件。

④焊接時，應選用低壓小功率（12V/35W）電烙鐵，拆一下換一個，記住3個接線要正確。且電烙鐵溫度不宜過高，焊接時間不能太長。

⑤焊接霍爾器件時，應先分別在霍爾器件引腳和接線頭上放適量焊錫，然后套上熱縮管再對接焊上，焊點宜小不宜大。焊接完畢后，對熱縮管進行加熱，防止短路現象。

⑥在拆裝霍爾器件操作過程中，嚴禁將電動機大線與小線接觸。

⑦安裝霍爾器件時注意防靜電，一般霍爾器件的引腳定位方法是將有標記的一面朝向自己，（左）電源正，（中）接地，（右）信號輸出。

⑧最后裝好電動機，用配線儀檢測霍爾器件是否反應正常。

三、電動機維修方法

1.有刷電動機換向器的更換

更換換向器時，首先將電動機端蓋的螺釘擰出，取下端蓋，露出線圈及換向器。用電烙鐵將線圈與換向器片的連接處全部焊開，取出換向器。

取一個新的換向器，用電烙鐵、焊藥、焊錫絲將所有線圈出頭與換向器片對應焊接在一起。焊好后檢查焊點是否接觸良好，應無短路。最后將導線整理好，扣上端蓋，擰緊螺釘。

2.電動機的電刷的更換

更換電動機電刷時，首先應將舊電刷的接線片從電刷小辮線處剪斷。然后分別將兩個新電刷的小辮線穿上彈簧后穿進刷盒里邊，再分別焊上兩個接線片。最后將刷架用螺釘固定在電動機定子上即可。

更換炭刷后，在磨合期，要減負荷運行，以降低炭刷和炭刷架的溫度。

更換炭刷時，不僅要注意炭刷和刷握（也叫炭刷架）的配合，更要注意炭刷架的位置。一般空載時，輪轂電動機用五號蓄電池就可以估測出位置是否正確。

3.電動機的軸承的更換

電動機的軸承有兩個，分別安裝在左、右端蓋內，電動機軸從軸承中穿過，軸承的作用是使轉子旋轉并在轉子與定子間產生一定的氣隙。電動機轉子與定子的氣隙一般為0.25～0.40mm。

電動機的軸承常見型號包括6000、6001、6002、6003、6004、6200、6201、6202、6203等。

更換電動機軸承，可用拉力器專用工具。將舊軸承從電動機的軸上取下，再將同樣型號規格的軸承壓裝在相應的軸上。

4.電動機的絕緣電阻的檢測

對于由于電動機進水造成的絕緣下降，可將萬用表設置于200MΩ電阻擋，檢測電動機相線與軸間的電阻，正常應為∞。如表顯示數值，可將電動機拆開放水后，用吹風機或太陽曬的方法使其干燥，然后再測電阻，直至正常。用判別方法檢查傳感器，如有損壞，則予以更換。

5.有刷電動機換向器的維修

有刷電動機換向器的故障主要有電刷磨損、異響和火花等。

（1）有刷電動機換向器的電刷磨損　如果電動機電刷過軟，有時進入硬雜物都會造成電刷和換向器磨損。磨損后產生火花，消耗電能，功率降低，有時甚至運行不穩。

電刷磨損達到原設計長度的一半、接觸面積小于總面積的75％，就應當修理或更換。更換時不僅要注意電刷尺寸，還要選好硬度，否則換向片會很快被磨損，而換向片更換是比較麻煩的。電刷在更換前應當預磨一下，使電刷與換向片接觸比較吻合，減少電耗和換向片磨損。

磨合的方法是把一塊尺寸相當的細砂紙的砂面朝外，圍裹在換向器周圍，電刷進入刷握并放開彈簧，把電刷壓在換向片外裹住的砂紙上面，用手慢慢轉動電樞，使砂紙將電刷面磨成與換向器相同的形狀，磨合時不要讓炭粉落入繞組內。

（2）有刷電動機換向器的異響　電動機的異響聲與彈簧過硬、電刷磨損、換向器片間絕緣片鼓出及電樞有突出物等有關。故障維修方法如下。

①調整電刷位置。改善電刷與換向器的接觸，磨平電刷接觸面。

②更換電刷或更換彈簧。

（3）有刷電動機換向器有火花和環火　火花是由于電刷和換向器接觸不良，換向器或電刷磨損或是凝壓力不足，接觸面似接未接，造成電刷跳動而產生的。如果線圈或換向片短路嚴重、斷路，以及電刷跳動嚴重，有時電流過大，都能造成火花接連不斷，過多則成為連續，最終變成環火。

有刷電動機電刷出現火花的主要原因和維修方法如下。

1）電動機換向器周圍發生環火

①故障的主要原因　電刷位置不對；電刷太軟；轉子短路；主極與換向極極性順序錯誤。

②維修方法　調整電刷位置；更換電刷；查找短路點，局部修復或更換轉子；重新連接。

2）負載時電動機電刷出現火花，負載增大時，火花也隨之增大

①故障的主要原因　電刷位置不對；主極與換向極極性不對；換向極與主極間連接，以致換向極部分或全部被分流；換向極太弱或太強；電樞與個別或全部換向極的間隙太小或太大。

②維修方法　調整電刷位置；檢查、糾正主極與換向極的順序；用絕緣電阻表檢查主極與換向極間的絕緣電阻，并做相應處理。

3）電動自行車某極電刷下的火花較其他電極劇烈

①故障的主要原因　電刷距離不均勻；火花較劇烈處的主極發生短路；火花較劇烈處的換向極發生匝間連接或短路。

②維修方法　調整電刷位置；更換電刷；更換主極；更換換向極。

6.有刷電動機短路的維修

電動機短路的主要原因有繞組的線圈短路、換向器的銅片之間短路。

繞組短路與換向片間短路的不同點是，繞組短路表現為電流大。

（1）電動機繞組線路短路

①對線圈圈數少、阻值小的繞組，用毫安表檢測換向的電阻，將電動機接6V交變電源，以產生感應電勢，測筆檢測相鄰兩個銅片間的電壓，沿一個方向逐步移動。當測至相鄰兩銅片間電壓異常地變低，與所有其他不同，說明與測筆連接的線圈就是短路點。

②當繞組使用細線且匝數較多、電阻值大時，可用萬用表進行檢測，檢測方法如下。

a.當繞組為波形繞法時，可以不打開電動機，將測筆接在電刷引線上，慢慢轉動電樞，正常情況下所測電阻值應當一致。若發現某點異常，說明電刷接觸的兩個換向片就是短（斷）路點。

b.當繞組為疊繞時，可用萬用表兩測筆檢測相鄰兩換向片間的電阻，發現異常，即為短（斷）路點。

③用開口變壓器（又稱短路測定器）測定短路點。檢測時根據要測定的電樞尺寸和外徑確定其形狀和尺寸，根據電樞繞組確定變壓器線圈數。柱式電動機的內轉子電樞，有刷無齒輪傳動輪轂電動機的外轉子電樞和無刷電動機內定子電樞都可用這種方法測定短路點。

（2）電動機換向片短路　短路點在繞組外圍容易處理，若在繞組內部則應視情況，重繞線圈或更換新電樞。

換向片短路，主要是由于換向片之間絕緣槽內積存磨損下來的炭粉銅屑，經反復運轉壓成密實的導電體，將相鄰換向片短路。可用毛刷將換向器表面周圍的炭粉清理干凈，用一片與換向片間隔寬度相同的刮刀或鋼鋸條，仔細將槽內積存的炭粉積塊刮除。一邊刮一邊用毛刷清理，對短路部分刮除后，再進行測試，直至所有短路部分解除為止。

7.霍爾傳感器故障

霍爾傳感器又稱位置傳感器，其故障主要是傳感器脫落、霍爾集成電路失效和引線斷開等。

①傳感器一般都固定在電樞有引出線一端靠近磁鋼的地方，若有脫落可用樹脂將霍爾集成電路再次牢固粘貼在原來的地方即可。

②引線斷開，重新焊接；如果引線是在集成電路齊根處斷開，只能更換。

③霍爾集成電路失效。應先分清是電路內部還是工作電源故障，需要通過測定引腳電壓來斷定。具體測定方法如下。

傳感器一般有三個引腳，第一個是電源正極；第二個是接地；第三個是狀態輸出腳。只要確定是正極和地，剩下最后一個腳便是輸出腳。打開控制器電源，使傳感器能處于工作狀態，找一塊場強較高的磁鋼，反復用N、S極接近傳感器，用毫安表或信號測定儀測定輸出極與地間信號變化。它的信號簡單，只有“有”和“無”兩種，即1和0。

若用S極或N極接近都沒有任何信號，可確定霍爾集成電路失效，應當更換新的。有信號實際是高平有電壓輸出，輸出電壓在5V以上。無信號輸出低電平，無電壓輸出。

另外可能是無電源，檢測電源和地間應有4.5V以上的電壓，否則，說明電源有故障。

注意，更換新傳感器應和原傳感器類型一致、型號一致，正反面方向也應當一致，以防引腳順序弄錯。

霍爾集成電路是矩形小方片，其中有一個角是缺角，焊開前只要認清缺角方向即可，另外它的3根引線的顏色也不一樣，預先將顏色的順序記清，再焊接時就不會錯誤。

8.磁鋼脫落

磁鋼不能隨意摔打和磕碰，以防止意外退磁，也不應當長時間使磁鋼處于開放狀態，應盡快處理并將電樞送回外殼內，使磁鋼形成閉合回路。否則，也會造成磁鋼退磁。

磁鋼脫落后，車輪每轉一周，會出現一次金屬摩擦聲，對運行影響不大，只是速度減慢，耗電增大，但應及時進行修復。修復方法如下。

外磁轉子內的磁鋼N、S極是交替分布的，并且它們一個個是弧形薄片，不用辨別反正，只需辨別方向，按照原來做好的標記，粘貼得與其他磁鋼平齊一致，不突出或錯位，以保證電動機的氣隙和機械尺寸不受影響。

在磁鋼粘貼好并等待徹底硬結之前，最好將電樞暫時裝入外殼內。

電動機的有些故障與控制器有密切關系，分析故障時，不能只局限在電動機本身上，還有電源問題、線路問題等。比如，調速手柄中的霍爾器件、磁鋼也會脫落，霍爾器件線路斷開等。

9.調速手柄故障

電動機不轉的主要原因是調速手柄內的磁鋼或霍爾器件脫落、霍爾器件線路斷開。這類故障比電動機內部的故障多，而且經常沒有任何手感或聲音異常，在電動機控制異常的情況下，應當考慮調速手柄。它不屬電動機故障，但經常與電動機故障查找聯系在一起。具體排除方法如下。

①首先將手柄與控制器間插接件拔下來。

②將手柄固定螺釘擰松，手柄從車把上退下來。

③打開手把自身螺釘，卸下把套。拆卸時應記住把套內部件的位置，尤其是復位彈簧。

④檢查磁鋼和霍爾器件是否脫落和移位。

⑤如果沒有任何變化，可原封裝回。

⑥若有脫落，可用樹脂粘貼牢固。

⑦斷線是極易發生的，將斷線重新連接即可。但要注意線的長度不能影響與控制器相接。

⑧如果線是從霍爾器件的根部斷開，必須換一個同型號的霍爾器件。在粘接新器件前，注意缺角方位應與原來一致，3根引線按原來順序焊進插接件上。

10.電動機齒輪故障

電動機的齒輪損壞會造成電動機有噪聲，嚴重時會造成電動機的定子卡死等。其維修方法是，打開電動機端蓋后，檢查齒輪是否缺潤滑油或損壞。如果齒輪損壞，需去掉舊齒輪，更換新齒輪。

四、電動機互換

1.電動機互換的原則

低速有刷電動機之間、高速有刷電動機之間、低速無刷電動機之間或高速無刷電動機之間能互換。但高速和低速電動機不能互換，即使都是有刷電動機，其速率不同，也不能互換，無刷電動機也如此。

這是因為低速與高速電動機之間在超過其額功率運行時，電動機轉速下降，低速電動機繞組反電動勢下降較多，而高速電動機下降比較小。控制器限流保護值I與控制器輸出電動墊Ei、繞組反電動勢Ef由公式I=（Ei-Ef）/R進行說明。式中，R是控制器電流采樣電阻的阻值，其限值相當小，一般小于0.01Ω。

因此若用低速電動機控制器驅動高速電動機，電動機負載加大時，Ei-Ef比原來要大，而電阻R相對較小，便會使控制器的限流保護值I增大，容易造成控制器及電池損壞。

2.電動機互換應注意事項

進行代換時，首先打開控制盒蓋板，用專用工具取出電動機線銅片，將線夾去掉，抽出電動機線；再摘下電動自行車的鏈扣，取下鏈條；將后輪總成取出；再擰開后輪緊固螺釘，將其取出并安放好；將調鏈螺釘取出，沿凹點將飛輪和抱剎拆下，取出輪胎，最后取下電動機。

3.電動機的代換方法

在應急情況時，可用高速電動機代換低速電動機，代換時一定要測試控制器的限流保護值，測試方法如下。

可用萬用表20A電流擋，將測筆與限流保護電阻串聯，由控制器給電動機供電，并給電動機旋加負載至堵轉，萬用表的最大電流應為12～16A。若電流大于16A，可微調限流比較電位器或更換阻值稍大的采樣電阻；小于12A，則相反。再測其電流，直至其限流保護值在12～16A之間，方可代換。