2023新能源汽車驅動電機及控制技術THEME石家莊財經職業學院修德勵志

強能善技01INTRODUCTION電機及控制系統02INTRODUCTION驅動電機04INTRODUCTION能量傳遞與冷卻系統03INTRODUCTION電機控制器目錄CONTENTSAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplate

驅動電機02PART達成目標知識目標技能目標思政目標（1）了解驅動電機的分類與特點。（2）熟悉驅動電機的技術參數與性能要求。（3）掌握永磁同步電機的結構與工作原理。（4）掌握三相異步電機的結構與工作原理。（1）會對永磁同步電機進行性能檢測、故障診斷。（2）會對三相異步電機進行故障診斷、拆裝。（1）弘揚科學嚴謹、精益求精、追求卓越的工匠精神。（2）養成好學上進、開拓創新的工作作風，具備良好的人文素養和職業道德。（3）增強規范操作、安全操作的意識。相關知識任務2.1驅動電機認知任務2.2永磁同步電機檢修任務2.3三相異步電機檢修任務引入——永磁同步電機檢修永磁同步電機性能的好壞通常可通過磁性材料的耐高溫等級來評價。如果永磁同步電機的溫度超過耐高溫等級規定的最高溫度，其磁通密度就會急劇下降，引發退磁現象。一般采取以下措施來預防退磁現象：（1）正確選擇電機功率。通常裕量為正常負載的20%左右。（2）避免重載啟動和頻繁啟動。造成永磁同步電機退磁的原因有以下幾種：（1）永磁同步電機的散熱風扇異常，導致永磁同步電機溫度升高。（2）永磁同步電機沒有設置溫度保護裝置。（3）環境溫度過高。（4）永磁同步電機設計不合理，導致過流、過載等現象。相關知識2.2.1永磁同步電機概述1．永磁同步電機的結構

永磁同步電機（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高轉矩密度、良好的轉矩平穩性及低振動噪聲的特點，通過合理設計永磁磁路結構能獲得較高的弱磁性能，在電動汽車驅動方面具有很高的應用價值，受到國內外電動汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動汽車驅動電機系統之一。相關知識2.2.1永磁同步電機概述永磁同步電動機的優點：1）用永磁體取代繞線式同步電動機轉子中的勵磁繞組，從而省去了勵磁線圈、集電環和電刷，以電子換相實現無刷運行，結構簡單、運行可靠。2）永磁同步電動機的轉速與電源頻率間始終保持準確的同步關系，控制電源頻率就能控制電動機的轉速。3）永磁同步電動機具有較硬的機械特性，對于因負載的變化而引起的電動機轉距的擾動具有較強的承受能力，瞬間最大轉矩可以達到額定轉矩的3倍以上，適合在負載轉矩變化較大的工況下運行。4）永磁同步電動機的轉子為永久磁鐵，無需勵磁，因此電動機可以在很低的轉速下保持同步運行，調速范圍寬。相關知識2.2.1永磁同步電機概述5）永磁同步電動機與異步電動機相比，不需要無功勵磁電流，因而功率因數高，定子電流和定子銅耗小，效率高。6）體積小質量輕。近些年來隨著高性能永磁材料的不斷應用，永磁同步電動機的功率密度得到很大提高，比起同容量的異步電動機來，體積和質量都有較大的減少，使其適合應用在許多特殊場合。7）結構多樣化，應用范圍廣。永磁同步電動機的缺點：1）由于永磁同步電動機轉子為永磁體，無法調節，必須通過加定子直軸去磁電流分量來削弱磁場，這會增大定子的電流，增加電動機的銅耗。2）永磁同步電動機的磁鋼價格較高。相關知識2.2.1永磁同步電機概述定子轉子位置傳感器溫度傳感器高壓導線散熱風扇（風冷型）機殼機座等永磁同步電機組成1．永磁同步電機的結構2.2.1永磁同步電機概述相關知識1）定子（1）定子鐵芯一般采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。若要求永磁同步電機具有高效率或高頻率，以減少定子鐵芯的鐵耗，則可以考慮使用0.35mm厚的低損耗冷軋無取向硅鋼片。（2）定子繞組普遍采用分布式短距繞組。定子繞組多按三相四極布置，通電產生四極旋轉磁場。對于定子繞組極對數較多的永磁同步電機，普遍采用分數槽繞組。需要進一步改善電動勢波形時，可以考慮采用正弦繞組或其他繞組。（3）固定部件包括機座、鐵芯壓板、繞組支架等。相關知識2.2.1永磁同步電機概述（1）鐵耗：驅動電機運行時，因定子鐵芯或端部鐵件發熱而產生的損耗。（2）極對數：磁極的對數。相關知識2.2.1永磁同步電機概述（2）切斷高壓電源：當車輛處于停止狀態，高壓互鎖識別到危險且情況嚴重時，除了進行故障警告外，還需要將危險信息傳給控制器，控制器將高壓電源切斷，從而有效防止危險事故的發生。2）轉子轉子主要由永磁體、轉子鐵芯和轉軸等組成。永磁體通常采用鐵氧化永磁材料或釹鐵硼永磁材料；轉子鐵芯可根據磁極結構的不同，選用實心鋼，或由鋼板、硅鋼片沖制后疊壓而成。轉子可分為表面式轉子和內埋式轉子兩種。相關知識2.2.1永磁同步電機概述（1）表面式轉子是指永磁體通常呈瓦片形，并位于轉子鐵芯的外表面上，提供磁通的方向為徑向的轉子。①

凸裝式轉子：結構簡單、制造成本較低、轉動慣量小，廣泛應用于矩形波永磁同步電機和恒功率運行調速范圍不寬的正弦波永磁同步電機中。②嵌入式轉子：可利用轉子磁路不對稱性所產生的磁阻轉矩，來提高永磁同步電機的功率密度。嵌入式轉子的動態性能較凸裝式轉子有所改善，制造工藝也較簡單，常用于具有調速功能的永磁同步電機，但漏磁系數和制造成本都比凸裝式轉子大。圖2-11表面式轉子相關知識2.2.1永磁同步電機概述(2)內埋式轉子是指永磁體位于內部的轉子。內埋式轉子的動態性能和穩態性能都較好，廣泛應用于要求有異步啟動能力或較好動態性能的永磁同步電機中。內埋式轉子也存在轉子磁路不對稱所產生的磁阻轉矩，有助于提高永磁同步電機的過載能力和功率密度。內埋式轉子可分為徑向式轉子、切向式轉子、U型混合式轉子和V型徑向式轉子四種。相關知識2.2.1永磁同步電機概述①徑向式轉子：永磁體直接面向氣隙，漏磁系數較小，材料利用率高，結構簡單。②切向式轉子：具有聚磁結構，電磁負荷較大，符合永磁同步電機微型化的發展要求，但是漏磁系數較大，須采取相應的隔磁措施，結構復雜。④V型徑向式轉子：在U型混合式轉子的基礎上發展出的，進一步減少了永磁材料的用量。③U型混合式轉子：在徑向布置和切向布置的永磁體的尺寸、相互位置合理的情況下，漏磁系數可大大減小，即在額定功率和轉子尺寸相同的情況下，減少了永磁材料的用量。漏磁：磁源通過特定磁路泄露在空氣中的磁場能量。相關知識2.2.1永磁同步電機概述轉子永磁體位置檢測器轉子位置傳感器

與普通電機相比，水磁同步電機還必須裝有轉子永磁體位置檢測器，用來檢測磁極位置，并以此對電樞電流進行控制，達到對永磁同步電機驅動控制的目的。按照永磁體在轉子上位置的不同，永磁同步電機的轉子結構可分為表面式和內置式兩種。相關知識2.2.1永磁同步電機概述（2）切斷高壓電源：當車輛處于停止狀態，高壓互鎖識別到危險且情況嚴重時，除了進行故障警告外，還需要將危險信息傳給控制器，控制器將高壓電源切斷，從而有效防止危險事故的發生。3）位置傳感器（1）旋轉變壓器：由定子和轉子組成。定子繞組接受勵磁電壓，而轉子繞組通過電磁耦合得到感應電壓。電機控制器可通過旋轉變壓器檢測電機轉子的轉速和磁極位置，從而對電機定子繞組中的電流進行控制，達到驅動和控制電機的目的。（2）光電編碼器：一種通過光電信號將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。根據刻度方法及信號輸出形式的不同，光電編碼器可分為增量式、盡對式和混合式三種。（3）霍爾傳感器：一種基于霍爾效應的磁傳感器。可用于檢測磁場及其變化，且其不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于測試大電流電路。相關知識2.2.1永磁同步電機概述（2）切斷高壓電