图解演示有刷电动机是指内部带有电刷和换向器的一类电动机，它的主要特点是通过内部电刷和换向器实现电能供给和转换，图7-1所示为电动自行车中有刷电动机的内部结构。图7-6 电动自行车有刷电动机中的轴承和端盖轴承是有刷电动机中转子与定子关联部件，是支撑电动自行车电动机主轴旋转的关键部件；两侧端盖将电动机内部形成一个密封空间，防止雨水、杂物进入电动机内部。......
2023-09-27
电动自行车维修图解：有刷电动机控制器结构
【摘要】：图解演示有刷直流电动机控制器主要是由外壳、电路板、连接引线等构成的，图8-1所示为典型有刷直流电动机控制器的结构。
图解演示
有刷直流电动机控制器主要是由外壳、电路板、连接引线等构成的，图8-1所示为典型有刷直流电动机控制器的结构。
图8-1 有刷直流电动机控制器的结构
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图8-2所示为典型有刷直流电动机控制器内部电路。从图可以看到，有刷直流电动机控制器内部电路比较简单，主要是由电压比较器（LM339）、场效应晶体管、滤波电容器、限流电阻器等元器件构成。
1.电压比较器（LM339）
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电压比较器（LM339）是有刷电动机控制器中的关键器件之一，其内部集成了四个独立的电压比较器，每个电压比较器都可以独立地构成单元电路，如图8-3所示。
图8-2 有刷直流电动机控制器的内部电路
图8-3 电压比较器（LM339）实物及引脚功能
在电路中，电压比较器（LM339）内部四个独立的电压比较器都可以单独使用。在该类控制器电路中用于组成锯齿波脉冲产生电路和PWM调制电路等，在该电路中也称其为PWM信号产生电路。
提示说明
电压比较器是通过两个输入端电压值的比较结果决定输出端状态的一种放大器件。
当电压比较器的同相输入端电压高于反相输入端电压时，输出高电平；当反相输入端电压高于同相输入端电压时，输出低电平，如图8-4所示。
图8-4 电压比较器输入与输出端电压或信号关系
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图8-5为电压比较器（LM339）内部一个独立比较器的内部结构框图，其他三个比较器的结构与之完全相同。IN+和IN-是LM339外面的两个输入端，电压比较器内部的电路都是采用差动放大器（又叫差分放大器），即晶体管VT1与VT2是对称的，晶体管VT3与VT4是对称的。当输入端IN+和IN-的电压加上时，两个对称的晶体管之间的电压差就会使电压比较器的输出发生变化。采用这种差动式的电路具有零点漂移小、精度高的特点。
图8-5 LM339内部结构框图
电压比较器（LM339）各引脚的引脚功能见表8-1。
表8-1 电压比较器（LM339）各引脚的引脚功能
2.功率管
功率管是有刷电动机控制器中的重要器件之一，多采用场效应晶体管作为功率管，用于将电压比较器所构成的PWM信号产生电路输出的PWM信号进行功率放大和输出，去驱动电动机启动、运转和变速。
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图8-6所示为上述控制器中场效应晶体管的实物外形，其型号为STP60NF06，是控制器中的功率放大器件。
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电动自行车控制器中常采用的场效应晶体管主要有STP75NF75、STP60NF60、IRF2807、IRF2103、IRF4905、FYP2010D、STW80N06、FQA160N8、HPF3205、2SK1836等。
图8-6 场效应晶体管STP60NF06
3.三端稳压器
控制器电路板上各元器件所需要的工作电压，均低于电池提供的电压，因此，通常将电池电压先进行限流和稳压后，再为控制器电路板各元器件供电，此时常用稳压器件与限流电阻器构成稳压电路实现此功能。
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图8-7所示为上述控制器中稳压器件AS78L05实物外形。该器件是一种三端稳压集成电路，与控制器中的滤波电路及稳压二极管等器件构成控制器中的内部电源电路。
图8-7 三端稳压器AS78L05实物外形
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在有刷电动机控制器电路中，常用的三端稳压器主要有7805（78L05）、7806、7812、7815及LM317等，其功能是将输入端的直流电压稳压后输出某一个固定的直流电压，其电路关系如图8-8所示。
图8-8 78系列三端稳压器构成的控制器稳压电路
三端稳压器输入端的电压可能会发生偏高或偏低变化，但都不影响输出侧电压值，只要输入侧电压在三端稳压器承受范围内（9～14V），其输出侧均为一个稳定电压值。例如，三端稳压器78L05只要其输入端电压在其承受范围，即9～14V，其输出端总稳定输出5V直流电压；又如，三端稳压器7806输出端稳定输出6V直流电压，三端稳压器78012输出端稳定输出12V直流电压等。
三端稳压器的内部结构如图8-9所示，可以看到其主要是由稳压二极管、调整管、比较放大器、基准电压及采样电路组成。
图8-9 三端稳压器的内部结构
基准电压由稳压二极管VD的稳定性确定；采样电路取出R3、R4的分压值（输入电压）与基准电压进行比较得到差值电压，差值电压经比较放大器VT2放大后，控制调整管VT1的压降，从而达到稳定输出电压的目的。
该直流稳压电路的输出电压Uo=（R3+R4）／R4×UZ（UZ为稳压二极管的稳定电压），从式中可看出，调整R3和R4的比例关系，就可以调整输出电压Uo的大小。
4.其他元器件
图解演示
图8-10 所示为上述有刷直流电动机控制器中的限流电阻器、滤波电容器、贴片式稳压二极管、驱动管等元器件的实物外形。
图8-10 有刷直流电动机控制器中其他主要元器件的实物外形
提示说明
限流电阻器主要是限制电流量的大小，防止电流过大导致电动自行车有刷直流电动机控制器中的其他电路发生损坏；滤波电容器主要是滤除杂波；驱动管是使电流进行驱动工作，从而可以驱动电路的其他部分；贴片式稳压二极管用于对送入控制器中的电压进行稳压，以保证供电电压的稳定。
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2023-09-27
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