电动机在电动自行车中起到的作用是把蓄电池的电能转化为机械能，从而能够驱动电动自行车的车轮进行旋转。电动自行车所采用的电动机主要有有刷直流电动机和无刷直流电动机这两大类别。下面的图展示了常见的电动自行车用电动机的实物外形。

刷直流电动机的对外引线只有两条，而无刷直流电动机的对外引线有 8 条。

1．有刷直流电动机

（1）有刷直流电动机的识别

直流电动机采用了电刷（俗称碳刷）的就是有刷直流电动机。有刷直流电动机依靠换向器（俗称整流子）与电刷配合来改变电流极性，能够自动完成换向（相）。换向器和电刷安装在电动机内部。有刷直流电动机分为高速型和低速型这两种。

刷直流电动机具有驱动电路简单这一优点，同时它的过载能力较强，也容易进行控制。然而，它的主要缺点在于成本比较高，故障率较高，并且维修难度较大。

有刷直流电动机故障率高的主要原因：

一是电刷因磨损容易发生打火等故障；

二是磁钢散热条件差，容易退磁。

电刷磨损与时间有关，同时也与电流大小以及电刷含银量有关。大部分电刷的使用寿命大约为某个时长左右。

电刷的含银量实际上指的是含银量或者含铜量的高低情况。因为银的价格比较高，所以当下所说的含银量大多指的是含铜量。要是颜色呈现发红的状态，那就意味着含铜量高；要是颜色呈现发黑的状态，那就意味着含铜量低。含铜量高的电刷，其损耗小，发热量低，抗磨性也好，不过对换向器的损害较大；含铜量低的电刷，在电流大的时候发热情况严重，自身的抗磨能力差，然而对换向器的损害较小。

把不同电刷对头串联起来，然后接到放电电路中。通过摸温度和测压降这两个方式，就能够知晓含铜量的高低情况。如果温度低并且压降小，那就表明含铜量高；要是温度高或者压降大，那就意味着含铜量低。

（2）有刷直流电动机的工作原理

下图所示为有刷直流电动机的工作原理示意图。

直流电动机的定子安装有永久磁铁（磁钢），这些永久磁铁构成了主磁极 N 和 S。转子上安装了定子铁芯和绕组，绕组的两端连接着换向器的铜片，然后通过铜片与电刷相连接。控制器输出的驱动电压被加到电刷的正、负极上。换向器的条状铜片会交替与电刷的正、负极接触。绕组通过换向器能得到交替变化的导通电流。绕组因得到交替变化的导通电流而产生不同方向的电动势。绕组产生不同方向的电动势后能产生交变磁场。交变磁场会吸引转子旋转。电动机绕组两端的电压越高，磁场强度就越大。磁场强度越大，转子转动的转矩就越大。转子转动的转矩越大，电动机的转速就越快。因此，调整绕组两端所加的电压大小，就能够实现电动机转速的调整。同时，改变绕组的供电方向，就可以改变电动机的旋转方向。

2．无刷直流电动机

（1）无刷直流电动机的特点

无刷直流电动机未采用电刷。为实现换向，它采用三极管和位置传感器（霍尔元件）来代替电刷和换向器。因为此类电动机取消了电刷和换向器，所以既消除了电磁干扰，又降低了机械噪声，同时还延长了使用寿命。此类电动机的控制器，也就是电动机驱动和控制电路，比较复杂。这导致成本增加了，而且在低速启动时还会有轻微抖动的情况。

（2）无刷直流电动机的工作原理

无刷直流电动机的运行原理与专用电动机相近。它通过给两相绕组通电来产生一定磁场。磁通有走最短路径的特性，这使得转子和定子的相对位置发生改变。当按一定顺序为不同的两相绕组供电时，能让电动机内部的磁场旋转起来，进而使电动机转动。电动机通电顺序若不同，其转动方向也就不同。如下图所示，无刷直流电动机由三个基本部分构成，分别是电动机主体、位置传感器以及电子换向开关电路。在这其中，位置传感器的定子以及电子换向开关电路相当于一个静止的换向器，并且它与位置传感器中旋转着的“电刷”共同组成了一个没有机械接触的电子换向装置。

定子绕组与相应的电子换向开关电路相连接。设有检测转子位置的传感器，目的是保持定子绕组电流与磁场极性的相对关系不变，让定子绕组能依据转子位置的变化依次通电。位置传感器是一种能检测转子位置且无机械接触的装置，它由传感器定子和传感器转子组成，传感器定子装在定子机壳内，传感器转子装在转子轴上。位置传感器提供的信号会被送到控制器内的解码器进行处理，处理后的信号通过放大器进行放大，放大后的信号就能够按照一定顺序触发电子换向开关电路。

目前，无刷直流电动机常用的传感器定子是霍尔传感器，而传感器的转子是永磁体。在电子换向开关电路中，各功率器件分别与相应的各相定子绕组相串联。各功率器件的导通与截止情况取决于位置传感器的检测信号。绕组电路既可以一相一相依次导通，也可以两相两相依次导通。电动机绕组两端的电压越高，那么磁场强度就越大。磁场强度越大，转子转动的转矩也就越大。转子转动的转矩越大，电动机的转速也就越快。反之，若电压越低，磁场强度越小，转子转动的转矩越小，电动机的转速也就越慢。所以，通过对绕组两端所加电压的大小进行调整，就能够实现对电动机转速的调整。

主转子 N 极处于定子 Y 位置时，垂直换向传感器会产生电动势且在 X 方向上，此信号能让电子开关导通，串联在其中的定子 X 绕组就会有电流通过，进而使定子 X 极被磁化为 S 极，以此吸引转子旋转 90°，让 N 极到达定子 X 位置，此时垂直换向传感器输出为 0，接着水平换向传感器会产生电动势且在 Y 方向上，还会使定子 Y 极被磁化为 S 极，从而吸引转子继续旋转 90°。不同的主转子位置下，换向传感器会依次输出不同的信号。主定子绕组会按照 X→Y→Z→X→Y 的循环顺序轮流通电，从而形成旋转磁场，进而吸引转子旋转。