电动自行车电机的工作原理与检修方法
电机是电动自行车的核心器件，因此在学习电动自行车维修中，了解电机的结构和性能是更好的维修电动车的基础。电动自行车采用的电机都是直流电机，先后采用了有刷直流电机和无刷直流电机。有刷的主要是用在早期的小功率产品中，近期的电动车多使用无刷电机。
所谓的有刷和无刷是指直流电机在换向（相）时所用的换向器是有碳刷的还是没有碳刷的。直流电机要想正常运转，就得不停的改变绕组中电流的方向，这需要靠换向器来实现，至于电机中绕组的结构请参考电工学中有关电机方面的内容，这里不再赘述。
有刷电机的结构是线圈绕组经换向片和碳刷向电机的外面引出两根线，一根接直流电源（控制器）的正极，一根接直流电源的负极，电机就可以正常运转。而无刷电机由A、B、C三相绕组构成的，这一点有点象三相交流电机中的绕组结构，这三相绕组的一端接在一起，另外一端分别向电机的外面引出一根线，做为电源线（即A、B、C的相线，粗线），由霍尔元件组成的换向器则向电机的外面引出了5根线（细线），其中2条线接+5V电源，剩下的3条线是3个霍尔元件的输出线，用来识别相位。无刷电机的3条相线既像三相交流电机的相线又不像，说它像是因为它们都是接电源的，说它不像是因为交流电机的三条相线是同时接电源的，而无刷电机的三条相线不是同时都接电源的，它是其中的任意两相在不同的相位时，两两进行不同的排列组合后接在电源的正、负极上，这种组合是不停变化的，要实现这种变化靠的就是3只霍尔元件把电机中的三个绕组所在的不同相位，用电压组合的形式输出到控制器中，再经控制器内部电路识别处理后，输出到电机的三条相线上，控制电机中那两相接电源、谁接电源正极、谁接电源负极。简单的说，就是电机中的A、B、C相它们都是既能接电源的正极，又能接电源的负极，而霍尔元件就是控制它们谁该接电源的正极，谁该接电源的负极。
电动自行车电机绕组的故障率较低，并且绕制绕组的难度较大，所以绕组损坏多采用更换电机的维修方法。因此，只要知道有刷电机、无刷电机的换向器结构，就能轻松维修电动自行车的电机故障了。不过，在拆装电机外壳和更换换向器时要细心，不要碰坏了电机的绕组。对于有刷电机来讲，由于它结构简单、直观明了维修起来会更容易些。
1．电动车电机常见故障
（1）有刷电机的主要故障
a）碳刷磨损殆尽。维修时只要更换同型号的碳刷就行了，需要注意的是，直流电机的定子是一个大磁铁，在装转子的时候吸力很大，新换的碳刷不要过松过靠前，以免装转子时因吸力大而把新换的碳刷打碎。
b）碳刷与换向片接触的平面磨损不规则。对于这个问题，可用细砂纸轻轻地修整不规则的地方，尽量使接触面平整光滑。
c）换向片上因电火花的烧灼留下烧痕。维修时，可用细砂把烧痕打磨平整，同样在维修时也要注意一下细节，比如用竹签清理一下每个换向片的绝缘间隙中的积炭，再用酒精清洗干净、晾干后复原。
（2）无刷电机的主要故障
无刷电机的维修相对就难多了，因为它的换向器不像有刷电机那样直观明了，而它采用的霍尔元件不仅检测比较麻烦，而且更换难度大。在更换霍尔元件时，一定要注意它的方向（直流无刷电机中霍尔元件的接法有两种，一种是按相位60°的接法，三个霍尔元件有型号的一面都朝外；另一种是按相位120°的接法，3只霍尔元件中，中间的那个霍尔元件有型号的一面朝着铁芯方向安装，剩下两只霍尔元件有型号的一面都朝外），不可接错。否则，轻者不能正常运转，重者将烧坏电机的绕组。
拆卸霍尔元件时，一是用镊子捏住它，再用热吹风机对着它（不要对着绕组）吹热风，待固定的绝缘漆软化后，把它与固定架分开；二是用电烙铁焊开引脚上的焊锡就可以取下，三是用同型号或代用型号的霍尔元件更换；四是用绝缘漆或301胶把它固定在安装架上，待胶凝固后复原电机即可。
2.霍尔元件的种类与判断技巧
在维修无刷电机时，正确地判断霍尔元件的好坏是至关重要的。因此，就必须地掌握霍尔元件的知识，否则将无法对电机进行维修。霍尔元件内部有一个磁敏器件，当它在强弱磁场的作用下，就会不断变化，最后再以电的形式通过引脚把它反应出来。霍尔元件多有2脚、3脚和4脚的，有开关型、锁定型、线性型、记忆型、常开型、常闭型等类型。电动自行车上用的霍尔元件一般是3个引脚的开关型和线性型两种。所谓的开关型霍尔元件就是它的输出端随着磁场的有无，即要么是输出高电位，要么就输出低电位，就像一只开关一样；线性型霍尔元件它的输出是随着磁场强度的变化而变化的，磁场强度的不同时它可以输出0～5V之间的任意电压值，并且呈线性变化的。常用的开关型霍尔元件有S41、72X、U18、A44E等，常见的线性型有UNG3501、3502、3503、49E、SS496B等。不同类型的霍尔元件是不可以互换的，同类型中不同型号的霍尔元件多可以互换的，不过代换时要注意引脚的接法。电动车上的霍尔元件的2个引脚接5V电源，另一个是信号输出引脚。电动自行车电机上用的霍尔元件是开关型的，应急修理时也可用锁定型和记忆型的霍尔元件代用。
下面介绍一下如何判断霍尔元件好坏的方法：
第一是粗测，第二是模拟工作。所谓的粗测，就是用万用表的电阻挡对它的3个引脚进行测量，确认出哪个是供电脚，哪个是接地脚，哪个脚是信号输出脚。对于开关型霍尔元件，先用黑表笔接任意一个脚，用红表笔分别去测量另外两个脚，若两次测得的值都是无穷大，说明黑表笔接的那个脚就是信号输出脚（若不是，黑表笔换一个脚再测，若始终与另外两个脚的值都不能为无穷大，则说明它已损坏），然后再对剩下的2个脚进行正、反向测量，测得阻值小的那次，则黑表笔所接的脚就是供电脚，红表笔所接就是接地脚。对于线性型霍尔元件的测量方法同开关型一样，只是在判断信号输出脚时，两次测得的阻值都在几十千欧以上。经这一步测量，并不能完全确认霍尔元件正常，还需要通过模拟测试才可确定。为霍尔元件的供电、接地脚间加上+5V电压后，用电压挡测量它的信号输出脚电压，再用一块磁铁慢慢地靠近它，对于开关型霍尔元件来说，当磁铁移近到某一位置时，信号输出脚的电压会突然变为高电位或低电位（因磁性材料有N极和S极之分，当磁铁的N极靠近它，就变为高电位，反之，变为低电位）；对于线性型霍尔元件，信号输出脚的电压是随着磁铁与它距离远近的不同，电压在0～4V间变化（它对磁性材料的N极和S极的变化趋势也是不同的，一个是由低向高变化，另一个是由高向低变化）。
3．维修实例
一辆澳柯玛EV电动车有时能正常骑几天，有时突然速度很慢，有时干脆就不动。
分析与检修：这种软故障，修起来比较麻烦。对于此类故障，一般是先分析故障原因，然后根据维修经验和电动自行车中那些配件出故障的机率比较高，逐一检查，最终找出故障根源。那么造成这辆电动自行车故障的原因大致有：控制器、电机和机械方面，察看机械正常后代换控制器，结果两天后故障复发，说明毛病出在电机上。拆开电机查看绕组正常，于是把电机的三根相线与电路断开，将霍尔元件的三个输出端悬空后，只给霍尔元件加上+5V供电，用上面介绍的方法对它进行判断，发现中间那只S41型霍尔元件不但变化慢，而且有时还不变化，说明该霍尔元件损坏，更换后故障排除。
◇山西 张福喜