电动自行车使用的主要是直流电动机，在此仅介绍直流电动机的工作原理。

1.无刷直流电动机的工作原理

电动机内部由定子和转子两部分组成。定子由定子铁心、电枢绕组、传感元件、定子支架和轴等部分组成。图3-5为无刷直流电动机的基本组成框图。

定子铁心是由硅钢片叠压而成的。由于电动机径向尺寸大，轴向尺寸短，因此定子铁心一般做成多对极、多个槽，以满足大转矩、低转速的要求。定子绕组的形式和多相永磁同步电动机类似，它在能量转换过程中起着重要的作用。绕组相数多取三相，并采用联结方式，三相绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关晶体管连接，即为三相六状态驱动方式。电动机的转子为外转子形式，由永久磁钢按一定极对数（2p=2，4，6……）组成。磁钢材料一般采用铁氧体、钕铁硼或钐钴（稀土磁钢）等。

在电动机装配过程中，首先要调整好传感器的3个霍尔元件（a、b、c）与电动机定子三相绕组（AX、BY、CZ）之间的相对位置，使转子磁场转到定子的某相绕组下时，该相绕组才导通，以保证转子磁极下绕组导体中的电流方向始终保持一致。无刷直流电动机的工作原理如图3-6所示。

图3-5 无刷直流电动机基本组成框图

图3-6 无刷直流电动机的工作原理

当电动机转子的N极位于A处时，霍尔元件a感应出信号，使晶体管VT1导通，A相绕组中便有电流通过，设其方向为A（流入）X（流出），便产生水平向左的定子磁场，并与向上的转子磁场相互作用而产生电磁转矩，驱动转子按逆时针方向旋转。当N极旋转至B处时，霍尔元件b输出信号，使晶体管VT2导通，而其余的晶体管关断，B相绕组中通过电流，同样产生逆时针方向的电磁转矩。

当N极旋转至C处时，其动作过程与前两处相同。如此反复循环，电动机即可旋转起来。由于传感器霍尔元件的安装位置为空间互差120°电角度，因此三相绕组轮流通电时间也应为每相120°电角度。因为晶体管的导通和截止是通过传感器传感信号来控制的，所以传感器的位置和三相绕组的位置之间必须有严格的对应关系，在电动机安装时应加以注意。(www.daowen.com)

2.有刷直流电动机的工作原理

当有刷直流电动机工作时，线圈和换向器转动，而铁心、磁钢和电刷不转。下面结合有刷直流电动机的模型图介绍其工作原理。有刷直流电动机的工作原理如图3-7所示。

图3-7 有刷电动机的工作原理

通电导线在磁场中运动时将受到磁场力的作用。导线受力方向可用左手定则来判定：伸开左手掌，使大拇指与其余四指垂直，让手心垂直迎向磁力线，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是导线在磁场中的受力方向。

当线圈转动到图3-7a所示的位置时，电动机内、外电路电流的流动方向是：蓄电池正极→正极电刷→换向片→线圈（按DCBA方向）→换向片→负极电刷→蓄电池负极，形成闭合回路。根据左手定则可知，导体AB的受力（F₁）方向向上，BC和AD导体不受力，导体CD的受力（F₂）方向向下，并且F₁与F₂的大小相等，方向相反，所以，整个线圈受到顺时针方向的转矩作用而转动。

当线圈转动到线圈平面与磁力线方向垂直的位置时，磁场对通电线圈不产生力的作用。但由于惯性的作用，线圈可通过无作用力的这一盲点。

当线圈转动到图3-7b所示的位置时，线圈中的电流方向与图3-7a所示电流方向相反，线圈受到转矩作用仍按逆时针方向转动。这样，当蓄电池连续对电动机供电时，电枢绕组就会按一定方向不停地转动。

一个线圈在磁场中产生的转矩很小，并且转速也不平稳，因此，要使电动机达到较大的转矩，实现持续转动的目的，电枢绕组就需采用多匝线圈，换向片的数量也要成比例地增加。