电动自行车的电磁学原理
院系：物理与电子工程学院
专业：自动化
班级：1011班
姓名：何光瑜
学号：2010118122
目录
1、
2、
3、
4、
5、 电动自行车的发展史 ......................................................................................... 3 电动自行车的分类 ............................................................................................. 3 电动自行车的结构及工作原理 ......................................................................... 4 电动自行车的优势与劣势 ................................................................................. 7 电动自行车的发展前景 ..................................................................................... 8
本次研究电动自行车的目的主要是为了了解其原理以及电磁学的应用, 让我们从实践中掌握所学的知识，体会到我们所学都有用武之地！接下来就要介绍电动自行车的发展史与原理！
1、 电动自行车的发展史
世界上第一批真正实用型的自行车出现于19世纪初。1817年，德国人德莱斯在法国巴黎发明了带车把的木制两轮自行车。自行车问世后迅速成为当时欧洲人青睐的交通工具。19世纪一些欧洲人也构思出了一些理想的自行车图。在自行车的发明阶段，有些人并没有把自行车的两个轮子设计成前后放置，而是把两个轮子做成了左右放置，这种自行车的外形有些类似轮椅。三轮自行车的平衡能力更好，人们更容易学会骑乘三轮自行车。随着日后自行车技术的改进，三轮自行车逐渐发展成一种运货的交通工具。从德国德莱斯的发明第一台自行车以来经过许多人不断研发，到现在脚踏车才算完全定型。与以前发展中的自行车相较最大的进步，就是高度变低、材料变好；传动方面则是由鍊条传动后轮，增加了车子的稳定度。
2、 电动自行车的分类
现在的电动自行车的种类有很多，生产设计的公司厂家也有很多，牌子也有很多，但是总的来说电动自行车可以分为两大类：一是全电动自行车，二是智能助动型电动自行车。
1、全电动自行车可以脚踏骑行，也可以无须借助人力，而靠纯电力驱动，利
用手把控制速度，能实现0——40公里每小时的无级变速。
2、智能助动型电动自行车具有与普通自行车相似的操作方式，可以人力骑车，
也可以电力助动，没有纯电动功能。其以人力为主，电力为辅，由人力骑行力的大小，控制电流供应的大小，其实人力与电力的组合，骑行感觉轻松。当达到设计速度时，电力停止供应。
3、 电动自行车的结构及工作原理
电动自行车的结构主要由以下组成：
1、充电器，充电器是蓄电池的电力来源，是给蓄电池供电的变压供电器。
2、车架，车架是一辆自行车的骨架，没有了车架那还叫自行车吗！
3、蓄电池，蓄电池是电动自行车的动力来源，有了电力，车才能前行。
4、控制器，控制器是骑车时的一种速度控制器，有了它才能在行进的道路上把
握好速度。
5、转把，转把是方向控制装置。
6、闸把，闸把是人力与电力之间的切换工具。
7、助力传感器，它是一种感应器，在人力与电力相互辅助自行车前行时的调节
器，当人力足够时助力传感器会减少电力的供应，当人力供应不足时就会增加电力的供应，这样就会保持车速基本不变。
8、电动机，电动机是核心，是电力传动的工具。
9、灯具，灯具是夜行的照明灯。
在这么多的结构中蓄电池的种类颇多，对电动自行车来说，蓄电池的蓄电能力与耐用程度是最值得人们关注的！在这里做一下介绍：
（1） 蓄电池的分类。电池是提供电动车能量的随车能源，蓄电池主要分为：
铅酸蓄电池、镍氢蓄电池（NiMH ）、锂离子电池。目前电动车主要采
用铅酸电池组合。它的性能可靠，生产工艺成熟，价格也比较低，目
前已经商品化的电动自行车的绝大多数是使用的密封式铅酸蓄电池，
使用中不需要补充水分，免维修。电解液是由高纯度硫酸和纯水组成
的无色透明的稀硫酸，它和阴、阳极板起化学作用，把化学能转化成
电能，同时在电池内部起导电作用。灌入电解液状态下的电池，虽然
没有连接外部电路，也会随着时间的推移逐渐失去电量。
（2） 蓄电池的特性。作为理科生，大家都在高中时学过蓄电池的化学反应
式，主要化学反应式是：PbO2+2H2SO4+Pb←充电、放电→
PhSO4+2H2O+PhSO4。目前电动车主要使用胶体铅酸蓄电池。胶体蓄
电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进。它采用凝胶状电解
质，内部无游离的液体存在, 在同等体积下电解质容量大，热容量大，
热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象； 电解质浓
度低，对极板腐蚀弱； 浓度均匀，不存在酸分层的现象。 使用性
能稳定，可靠性高，使用寿命长，对环境温度的适应能力（高、低温）
强，承受长时间放电能力、循环放电能力、深度放电及大电流放电能
力强，有过充电及过放电自我保护，电池在100%放电后仍可继续接
在负载上，在几周内充电仍可恢复至原容量等等优点。
第二类值得关注的就是电动机的驱动能力。
（1） 电动机的分类。
● 电动车常用电机一般是直流电机，用有、无永久磁铁分类，有永磁电机
和串激电机两类。永磁电机又分为有刷电机和无刷电机两大类。 有刷、无刷是有无电刷的俗称。
● 无刷电机有别于有刷电机，有刷电机是以用电刷作为换向器，而直流无
刷电机则改用电子线路方法向三相线圈绕阻，分时分别供电。用脉宽变
频调速表之类控制马达的转速，用单片机等来检测转子的瞬时位置及速
度，然后控制电机的驱动电路，以此来实现电机的运转。无刷电机采用
的是电子开关作为切换方式，因而电机的工作效率相当的高。当作为电
子开关的三极管处于导通状态时，由于其上的压降很小，因而功耗很低；同样当三极管处于截止状态时，由于其漏电流相当的小，虽然电压降很
高，但是功耗依然很低。这样就大大提高了电机的工作效率。
（2） 电动机的组成。
● 旋转电机必须具备静止和转动两大部分。
● 直流电机静止部分称作定子，作用 -- 产生磁场 由主磁极、换向极、机
座和电刷装置等组成。
● 直流电机转动部分称作转子(通常称作电枢) ，作用 -- 产生电磁转矩和感
应电动势，由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成
（3） 电动机的原理。
● 要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极
性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换， 即进行所谓“换向”。 为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可
保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的
旋转, 这就是直流电动机的工作原理 。 一台直流电机原则上既可以作为
电动机运行, 也可以作为发电机运行, 这种原理在电机理论中称为可逆原
理
。
4、 电动自行车的优势与劣势
● 优势。电动车有着体积小，省力，价廉，轻便等优势，所以备受人们的
青睐。
● 劣势。虽然电动车方便，但是它的安全系数很低，存在很多安全隐患，
容易出现交通事故，而且废旧蓄电池处理不当将会对环境造成严重的污
染。
5、 电动自行车的发展前景
电动自行车作为一种新型的交通工具，它的出现带给了人们新的体验，虽然说它存在着一些不利之处，但是它的存在必定就有它存在的意义，对于它的不利之处，我相信通过人类强大的智慧，总有一天人类会一一克服的！
电动自行车的电磁学原理
院系：物理与电子工程学院
专业：自动化
班级：1011班
姓名：何光瑜
学号：2010118122
目录
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5、 电动自行车的发展史 ......................................................................................... 3 电动自行车的分类 ............................................................................................. 3 电动自行车的结构及工作原理 ......................................................................... 4 电动自行车的优势与劣势 ................................................................................. 7 电动自行车的发展前景 ..................................................................................... 8
本次研究电动自行车的目的主要是为了了解其原理以及电磁学的应用, 让我们从实践中掌握所学的知识，体会到我们所学都有用武之地！接下来就要介绍电动自行车的发展史与原理！
1、 电动自行车的发展史
世界上第一批真正实用型的自行车出现于19世纪初。1817年，德国人德莱斯在法国巴黎发明了带车把的木制两轮自行车。自行车问世后迅速成为当时欧洲人青睐的交通工具。19世纪一些欧洲人也构思出了一些理想的自行车图。在自行车的发明阶段，有些人并没有把自行车的两个轮子设计成前后放置，而是把两个轮子做成了左右放置，这种自行车的外形有些类似轮椅。三轮自行车的平衡能力更好，人们更容易学会骑乘三轮自行车。随着日后自行车技术的改进，三轮自行车逐渐发展成一种运货的交通工具。从德国德莱斯的发明第一台自行车以来经过许多人不断研发，到现在脚踏车才算完全定型。与以前发展中的自行车相较最大的进步，就是高度变低、材料变好；传动方面则是由鍊条传动后轮，增加了车子的稳定度。
2、 电动自行车的分类
现在的电动自行车的种类有很多，生产设计的公司厂家也有很多，牌子也有很多，但是总的来说电动自行车可以分为两大类：一是全电动自行车，二是智能助动型电动自行车。
1、全电动自行车可以脚踏骑行，也可以无须借助人力，而靠纯电力驱动，利
用手把控制速度，能实现0——40公里每小时的无级变速。
2、智能助动型电动自行车具有与普通自行车相似的操作方式，可以人力骑车，
也可以电力助动，没有纯电动功能。其以人力为主，电力为辅，由人力骑行力的大小，控制电流供应的大小，其实人力与电力的组合，骑行感觉轻松。当达到设计速度时，电力停止供应。
3、 电动自行车的结构及工作原理
电动自行车的结构主要由以下组成：
1、充电器，充电器是蓄电池的电力来源，是给蓄电池供电的变压供电器。
2、车架，车架是一辆自行车的骨架，没有了车架那还叫自行车吗！
3、蓄电池，蓄电池是电动自行车的动力来源，有了电力，车才能前行。
4、控制器，控制器是骑车时的一种速度控制器，有了它才能在行进的道路上把
握好速度。
5、转把，转把是方向控制装置。
6、闸把，闸把是人力与电力之间的切换工具。
7、助力传感器，它是一种感应器，在人力与电力相互辅助自行车前行时的调节
器，当人力足够时助力传感器会减少电力的供应，当人力供应不足时就会增加电力的供应，这样就会保持车速基本不变。
8、电动机，电动机是核心，是电力传动的工具。
9、灯具，灯具是夜行的照明灯。
在这么多的结构中蓄电池的种类颇多，对电动自行车来说，蓄电池的蓄电能力与耐用程度是最值得人们关注的！在这里做一下介绍：
（1） 蓄电池的分类。电池是提供电动车能量的随车能源，蓄电池主要分为：
铅酸蓄电池、镍氢蓄电池（NiMH ）、锂离子电池。目前电动车主要采
用铅酸电池组合。它的性能可靠，生产工艺成熟，价格也比较低，目
前已经商品化的电动自行车的绝大多数是使用的密封式铅酸蓄电池，
使用中不需要补充水分，免维修。电解液是由高纯度硫酸和纯水组成
的无色透明的稀硫酸，它和阴、阳极板起化学作用，把化学能转化成
电能，同时在电池内部起导电作用。灌入电解液状态下的电池，虽然
没有连接外部电路，也会随着时间的推移逐渐失去电量。
（2） 蓄电池的特性。作为理科生，大家都在高中时学过蓄电池的化学反应
式，主要化学反应式是：PbO2+2H2SO4+Pb←充电、放电→
PhSO4+2H2O+PhSO4。目前电动车主要使用胶体铅酸蓄电池。胶体蓄
电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进。它采用凝胶状电解
质，内部无游离的液体存在, 在同等体积下电解质容量大，热容量大，
热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象； 电解质浓
度低，对极板腐蚀弱； 浓度均匀，不存在酸分层的现象。 使用性
能稳定，可靠性高，使用寿命长，对环境温度的适应能力（高、低温）
强，承受长时间放电能力、循环放电能力、深度放电及大电流放电能
力强，有过充电及过放电自我保护，电池在100%放电后仍可继续接
在负载上，在几周内充电仍可恢复至原容量等等优点。
第二类值得关注的就是电动机的驱动能力。
（1） 电动机的分类。
● 电动车常用电机一般是直流电机，用有、无永久磁铁分类，有永磁电机
和串激电机两类。永磁电机又分为有刷电机和无刷电机两大类。 有刷、无刷是有无电刷的俗称。
● 无刷电机有别于有刷电机，有刷电机是以用电刷作为换向器，而直流无
刷电机则改用电子线路方法向三相线圈绕阻，分时分别供电。用脉宽变
频调速表之类控制马达的转速，用单片机等来检测转子的瞬时位置及速
度，然后控制电机的驱动电路，以此来实现电机的运转。无刷电机采用
的是电子开关作为切换方式，因而电机的工作效率相当的高。当作为电
子开关的三极管处于导通状态时，由于其上的压降很小，因而功耗很低；同样当三极管处于截止状态时，由于其漏电流相当的小，虽然电压降很
高，但是功耗依然很低。这样就大大提高了电机的工作效率。
（2） 电动机的组成。
● 旋转电机必须具备静止和转动两大部分。
● 直流电机静止部分称作定子，作用 -- 产生磁场 由主磁极、换向极、机
座和电刷装置等组成。
● 直流电机转动部分称作转子(通常称作电枢) ，作用 -- 产生电磁转矩和感
应电动势，由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成
（3） 电动机的原理。
● 要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极
性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换， 即进行所谓“换向”。 为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可
保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的
旋转, 这就是直流电动机的工作原理 。 一台直流电机原则上既可以作为
电动机运行, 也可以作为发电机运行, 这种原理在电机理论中称为可逆原
理
。
4、 电动自行车的优势与劣势
● 优势。电动车有着体积小，省力，价廉，轻便等优势，所以备受人们的
青睐。
● 劣势。虽然电动车方便，但是它的安全系数很低，存在很多安全隐患，
容易出现交通事故，而且废旧蓄电池处理不当将会对环境造成严重的污
染。
5、 电动自行车的发展前景
电动自行车作为一种新型的交通工具，它的出现带给了人们新的体验，虽然说它存在着一些不利之处，但是它的存在必定就有它存在的意义，对于它的不利之处，我相信通过人类强大的智慧，总有一天人类会一一克服的！