第三节　电动机的维修

一、电动机的检测

电动机的故障有机械故障与电气故障两大类，机械故障比较容易发现和修复，而电气故障则应通过检测其电压或电流才能进行诊断。

车用直流电动机的检测主要着重于性能方面，检测中发现问题，再进一步检测绕组、换向器、轴承以及转子和电枢中心偏斜率、气隙等。

电动自行车电动机一般性检测的内容主要有以下几个方面。

①检查电源连接是否正确。

②检查换向器是否偏心，电刷与换向器的接触面积是否正常，正常时换向器应占电刷截面积的75％以上，否则会造成接触不良而打火。

③检查电刷的弹力是否适当，电刷与刷握的装配是否正确，若弹力不够或位置不正确，均会造成电刷打火现象。

④检查绕组绝缘电阻是否合格，电动机的绝缘电阻一般在冷态（室温）下进行检测，再换算成热态（75℃），能满足要求即算合格，正常绝缘电阻在热态下应低于5MΩ。

二、电动机维修应注意事项

（1）维修有刷电动机应注意事项

①打开电动机，注意不要摩擦线包，以免造成漆包线破坏。也不要用铁器击打磁钢，以免造成磁钢破裂。

②有刷电动机常见故障是电刷磨损，打开有刷电动机时，注意换向器与电刷的摩擦是否虚接，若虚接，则用砂纸摩擦换向器，使与电刷保持距离一样。

③电刷无正负之分，但拆卸电动机引线时要记录电动机引线所接的接线柱，以防安装时弄错。

④更换电刷前，要对电动机内部的炭粉进行清洁，以防电动机电流过大；电刷外形一般为梯形，放入电刷盒时必须与电刷盒一致；更换电刷时所用新电刷的形状和尺寸必须与旧电刷一样。

⑤安装电刷时，电刷在电刷盒中应活动自如，电刷弹簧不可过弱或过强，若电刷过大，则可将电刷放在水泥地上磨，使其刚好放入电刷盒即可。

⑥粘接磁钢时，磁钢在电动机上按N→S顺序排列，不要粘错。具体操作可按同性相排斥、异性相吸引进行试验后粘接。

⑦粘接磁钢时，不可超出定子两侧，上部要与其他相邻磁钢高低一致，整齐排列。

⑧安装电动机时，必须在边盖周围均匀涂密封胶，以防进水或边盖松动。

（2）维修无刷电动机应注意事项　无刷电动机采用霍尔器件配合控制器来控制电动机的运转。霍尔器件耐压值较低，在电动机线圈漏电时容易被击穿，无刷电动机大部分故障都是因霍尔器件引起的。因此在维修电动自行车时，经常遇到需要拆装霍尔器件。

霍尔器件为精密器件，对其安装不当将直接影响到无刷电动机的运行性能。维修无刷电动机除按照有刷电动机规程操作外，还应注意以下事项。

①更换霍尔器件前，应检查电动机线是否存在缠绕、外皮破损、短路等现象。

②更换霍尔器件前，还要弄清电动机的相位代数角是多少度，因为相位角不同安放的方式也不一样，如60°相位电动机的3个霍尔器件是平行摆放的，而120°相位电动机的3个霍尔器件则是180°位置摆放。安装时应按原装霍尔器件安装方式将新霍尔器件装上，然后用专用胶水固定。

③为保证电动机换相位置的精确，霍尔器件损坏时一般应同时更换所有的3个霍尔器件。

④焊接时，应选用低压小功率（12V/35W）电烙铁，拆一下换一个，记住3个接线要正确。且电烙铁温度不宜过高，焊接时间不能太长。

⑤焊接霍尔器件时，应先分别在霍尔器件引脚和接线头上放适量焊锡，然后套上热缩管再对接焊上，焊点宜小不宜大。焊接完毕后，对热缩管进行加热，防止短路现象。

⑥在拆装霍尔器件操作过程中，严禁将电动机大线与小线接触。

⑦安装霍尔器件时注意防静电，一般霍尔器件的引脚定位方法是将有标记的一面朝向自己，（左）电源正，（中）接地，（右）信号输出。

⑧最后装好电动机，用配线仪检测霍尔器件是否反应正常。

三、电动机维修方法

1.有刷电动机换向器的更换

更换换向器时，首先将电动机端盖的螺钉拧出，取下端盖，露出线圈及换向器。用电烙铁将线圈与换向器片的连接处全部焊开，取出换向器。

取一个新的换向器，用电烙铁、焊药、焊锡丝将所有线圈出头与换向器片对应焊接在一起。焊好后检查焊点是否接触良好，应无短路。最后将导线整理好，扣上端盖，拧紧螺钉。

2.电动机的电刷的更换

更换电动机电刷时，首先应将旧电刷的接线片从电刷小辫线处剪断。然后分别将两个新电刷的小辫线穿上弹簧后穿进刷盒里边，再分别焊上两个接线片。最后将刷架用螺钉固定在电动机定子上即可。

更换炭刷后，在磨合期，要减负荷运行，以降低炭刷和炭刷架的温度。

更换炭刷时，不仅要注意炭刷和刷握（也叫炭刷架）的配合，更要注意炭刷架的位置。一般空载时，轮毂电动机用五号蓄电池就可以估测出位置是否正确。

3.电动机的轴承的更换

电动机的轴承有两个，分别安装在左、右端盖内，电动机轴从轴承中穿过，轴承的作用是使转子旋转并在转子与定子间产生一定的气隙。电动机转子与定子的气隙一般为0.25～0.40mm。

电动机的轴承常见型号包括6000、6001、6002、6003、6004、6200、6201、6202、6203等。

更换电动机轴承，可用拉力器专用工具。将旧轴承从电动机的轴上取下，再将同样型号规格的轴承压装在相应的轴上。

4.电动机的绝缘电阻的检测

对于由于电动机进水造成的绝缘下降，可将万用表设置于200MΩ电阻挡，检测电动机相线与轴间的电阻，正常应为∞。如表显示数值，可将电动机拆开放水后，用吹风机或太阳晒的方法使其干燥，然后再测电阻，直至正常。用判别方法检查传感器，如有损坏，则予以更换。

5.有刷电动机换向器的维修

有刷电动机换向器的故障主要有电刷磨损、异响和火花等。

（1）有刷电动机换向器的电刷磨损　如果电动机电刷过软，有时进入硬杂物都会造成电刷和换向器磨损。磨损后产生火花，消耗电能，功率降低，有时甚至运行不稳。

电刷磨损达到原设计长度的一半、接触面积小于总面积的75％，就应当修理或更换。更换时不仅要注意电刷尺寸，还要选好硬度，否则换向片会很快被磨损，而换向片更换是比较麻烦的。电刷在更换前应当预磨一下，使电刷与换向片接触比较吻合，减少电耗和换向片磨损。

磨合的方法是把一块尺寸相当的细砂纸的砂面朝外，围裹在换向器周围，电刷进入刷握并放开弹簧，把电刷压在换向片外裹住的砂纸上面，用手慢慢转动电枢，使砂纸将电刷面磨成与换向器相同的形状，磨合时不要让炭粉落入绕组内。

（2）有刷电动机换向器的异响　电动机的异响声与弹簧过硬、电刷磨损、换向器片间绝缘片鼓出及电枢有突出物等有关。故障维修方法如下。

①调整电刷位置。改善电刷与换向器的接触，磨平电刷接触面。

②更换电刷或更换弹簧。

（3）有刷电动机换向器有火花和环火　火花是由于电刷和换向器接触不良，换向器或电刷磨损或是凝压力不足，接触面似接未接，造成电刷跳动而产生的。如果线圈或换向片短路严重、断路，以及电刷跳动严重，有时电流过大，都能造成火花接连不断，过多则成为连续，最终变成环火。

有刷电动机电刷出现火花的主要原因和维修方法如下。

1）电动机换向器周围发生环火

①故障的主要原因　电刷位置不对；电刷太软；转子短路；主极与换向极极性顺序错误。

②维修方法　调整电刷位置；更换电刷；查找短路点，局部修复或更换转子；重新连接。

2）负载时电动机电刷出现火花，负载增大时，火花也随之增大

①故障的主要原因　电刷位置不对；主极与换向极极性不对；换向极与主极间连接，以致换向极部分或全部被分流；换向极太弱或太强；电枢与个别或全部换向极的间隙太小或太大。

②维修方法　调整电刷位置；检查、纠正主极与换向极的顺序；用绝缘电阻表检查主极与换向极间的绝缘电阻，并做相应处理。

3）电动自行车某极电刷下的火花较其他电极剧烈

①故障的主要原因　电刷距离不均匀；火花较剧烈处的主极发生短路；火花较剧烈处的换向极发生匝间连接或短路。

②维修方法　调整电刷位置；更换电刷；更换主极；更换换向极。

6.有刷电动机短路的维修

电动机短路的主要原因有绕组的线圈短路、换向器的铜片之间短路。

绕组短路与换向片间短路的不同点是，绕组短路表现为电流大。

（1）电动机绕组线路短路

①对线圈圈数少、阻值小的绕组，用毫安表检测换向的电阻，将电动机接6V交变电源，以产生感应电势，测笔检测相邻两个铜片间的电压，沿一个方向逐步移动。当测至相邻两铜片间电压异常地变低，与所有其他不同，说明与测笔连接的线圈就是短路点。

②当绕组使用细线且匝数较多、电阻值大时，可用万用表进行检测，检测方法如下。

a.当绕组为波形绕法时，可以不打开电动机，将测笔接在电刷引线上，慢慢转动电枢，正常情况下所测电阻值应当一致。若发现某点异常，说明电刷接触的两个换向片就是短（断）路点。

b.当绕组为叠绕时，可用万用表两测笔检测相邻两换向片间的电阻，发现异常，即为短（断）路点。

③用开口变压器（又称短路测定器）测定短路点。检测时根据要测定的电枢尺寸和外径确定其形状和尺寸，根据电枢绕组确定变压器线圈数。柱式电动机的内转子电枢，有刷无齿轮传动轮毂电动机的外转子电枢和无刷电动机内定子电枢都可用这种方法测定短路点。

（2）电动机换向片短路　短路点在绕组外围容易处理，若在绕组内部则应视情况，重绕线圈或更换新电枢。

换向片短路，主要是由于换向片之间绝缘槽内积存磨损下来的炭粉铜屑，经反复运转压成密实的导电体，将相邻换向片短路。可用毛刷将换向器表面周围的炭粉清理干净，用一片与换向片间隔宽度相同的刮刀或钢锯条，仔细将槽内积存的炭粉积块刮除。一边刮一边用毛刷清理，对短路部分刮除后，再进行测试，直至所有短路部分解除为止。

7.霍尔传感器故障

霍尔传感器又称位置传感器，其故障主要是传感器脱落、霍尔集成电路失效和引线断开等。

①传感器一般都固定在电枢有引出线一端靠近磁钢的地方，若有脱落可用树脂将霍尔集成电路再次牢固粘贴在原来的地方即可。

②引线断开，重新焊接；如果引线是在集成电路齐根处断开，只能更换。

③霍尔集成电路失效。应先分清是电路内部还是工作电源故障，需要通过测定引脚电压来断定。具体测定方法如下。

传感器一般有三个引脚，第一个是电源正极；第二个是接地；第三个是状态输出脚。只要确定是正极和地，剩下最后一个脚便是输出脚。打开控制器电源，使传感器能处于工作状态，找一块场强较高的磁钢，反复用N、S极接近传感器，用毫安表或信号测定仪测定输出极与地间信号变化。它的信号简单，只有“有”和“无”两种，即1和0。

若用S极或N极接近都没有任何信号，可确定霍尔集成电路失效，应当更换新的。有信号实际是高平有电压输出，输出电压在5V以上。无信号输出低电平，无电压输出。

另外可能是无电源，检测电源和地间应有4.5V以上的电压，否则，说明电源有故障。

注意，更换新传感器应和原传感器类型一致、型号一致，正反面方向也应当一致，以防引脚顺序弄错。

霍尔集成电路是矩形小方片，其中有一个角是缺角，焊开前只要认清缺角方向即可，另外它的3根引线的颜色也不一样，预先将颜色的顺序记清，再焊接时就不会错误。

8.磁钢脱落

磁钢不能随意摔打和磕碰，以防止意外退磁，也不应当长时间使磁钢处于开放状态，应尽快处理并将电枢送回外壳内，使磁钢形成闭合回路。否则，也会造成磁钢退磁。

磁钢脱落后，车轮每转一周，会出现一次金属摩擦声，对运行影响不大，只是速度减慢，耗电增大，但应及时进行修复。修复方法如下。

外磁转子内的磁钢N、S极是交替分布的，并且它们一个个是弧形薄片，不用辨别反正，只需辨别方向，按照原来做好的标记，粘贴得与其他磁钢平齐一致，不突出或错位，以保证电动机的气隙和机械尺寸不受影响。

在磁钢粘贴好并等待彻底硬结之前，最好将电枢暂时装入外壳内。

电动机的有些故障与控制器有密切关系，分析故障时，不能只局限在电动机本身上，还有电源问题、线路问题等。比如，调速手柄中的霍尔器件、磁钢也会脱落，霍尔器件线路断开等。

9.调速手柄故障

电动机不转的主要原因是调速手柄内的磁钢或霍尔器件脱落、霍尔器件线路断开。这类故障比电动机内部的故障多，而且经常没有任何手感或声音异常，在电动机控制异常的情况下，应当考虑调速手柄。它不属电动机故障，但经常与电动机故障查找联系在一起。具体排除方法如下。

①首先将手柄与控制器间插接件拔下来。

②将手柄固定螺钉拧松，手柄从车把上退下来。

③打开手把自身螺钉，卸下把套。拆卸时应记住把套内部件的位置，尤其是复位弹簧。

④检查磁钢和霍尔器件是否脱落和移位。

⑤如果没有任何变化，可原封装回。

⑥若有脱落，可用树脂粘贴牢固。

⑦断线是极易发生的，将断线重新连接即可。但要注意线的长度不能影响与控制器相接。

⑧如果线是从霍尔器件的根部断开，必须换一个同型号的霍尔器件。在粘接新器件前，注意缺角方位应与原来一致，3根引线按原来顺序焊进插接件上。

10.电动机齿轮故障

电动机的齿轮损坏会造成电动机有噪声，严重时会造成电动机的定子卡死等。其维修方法是，打开电动机端盖后，检查齿轮是否缺润滑油或损坏。如果齿轮损坏，需去掉旧齿轮，更换新齿轮。

四、电动机互换

1.电动机互换的原则

低速有刷电动机之间、高速有刷电动机之间、低速无刷电动机之间或高速无刷电动机之间能互换。但高速和低速电动机不能互换，即使都是有刷电动机，其速率不同，也不能互换，无刷电动机也如此。

这是因为低速与高速电动机之间在超过其额功率运行时，电动机转速下降，低速电动机绕组反电动势下降较多，而高速电动机下降比较小。控制器限流保护值I与控制器输出电动垫Ei、绕组反电动势Ef由公式I=（Ei-Ef）/R进行说明。式中，R是控制器电流采样电阻的阻值，其限值相当小，一般小于0.01Ω。

因此若用低速电动机控制器驱动高速电动机，电动机负载加大时，Ei-Ef比原来要大，而电阻R相对较小，便会使控制器的限流保护值I增大，容易造成控制器及电池损坏。

2.电动机互换应注意事项

进行代换时，首先打开控制盒盖板，用专用工具取出电动机线铜片，将线夹去掉，抽出电动机线；再摘下电动自行车的链扣，取下链条；将后轮总成取出；再拧开后轮紧固螺钉，将其取出并安放好；将调链螺钉取出，沿凹点将飞轮和抱刹拆下，取出轮胎，最后取下电动机。

3.电动机的代换方法

在应急情况时，可用高速电动机代换低速电动机，代换时一定要测试控制器的限流保护值，测试方法如下。

可用万用表20A电流挡，将测笔与限流保护电阻串联，由控制器给电动机供电，并给电动机旋加负载至堵转，万用表的最大电流应为12～16A。若电流大于16A，可微调限流比较电位器或更换阻值稍大的采样电阻；小于12A，则相反。再测其电流，直至其限流保护值在12～16A之间，方可代换。