項目2新能源汽車驅動電機檢修任務1直流驅動電機結構與檢修任務導入汽車在行駛過程中，電機出現了雜音和其他不正常的現象。經過了多次的試車檢查，汽車工程師判斷可能是電機定子、轉子鐵芯有松動，需要讓維修工程師拆開電機進一步檢查，如果你是維修工程師，你能安全、規范地拆裝永磁無刷直流電機嗎？新能源汽車驅動電機及控制系統檢修1.了解直流電機的概念、結構組成、分類及運行原理；2.掌握永磁無刷直流電機的拆裝注意事項；3.具備正確拆卸和安裝永磁無刷直流電機的能力。4.認真嚴謹、積極主動。安全生產，文明施工。5.與小組成員、同學之間能合作交流，協調工作。6.獲得分析問題和解決問題的基本方法。任務目標01/02/直流電機的結構直流電機的概念CONTENT03/直流電機的分類目錄04/直流電機工作原理05/永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理新授Newlesson01PARTONE一、直流電機的概念當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發電機運行時是直流發電機，將機械能轉換為電能。直流電機是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發電機）的旋轉電機。它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。一、直流電機的概念傳統的直流電機采用電刷進行機械換向，這項技術不可避免的會帶來機械摩擦，而且會有電火花、噪聲和電波干擾等缺陷，造成電機壽命大大縮短，再加上電刷會導致制造設計成本和維護費用增加,為了解決這些問題，無刷直流電機在直流電機的基礎上誕生了。通常將轉速高于10000Rpm的無刷直流電機稱為高速無刷直流電機，高速無刷直流電機繼承了無刷直流電機的一系列的優點，已經在各個行業得到了廣泛的應用。二、直流電機的結構直流電機主要由以下幾個部分組成機座電樞主磁極換向磁極換向器刷架端蓋風扇出線盒直流電機（實物圖）直流電機二、直流電機的結構直流電機主要由以下幾個部分組成機座電樞主磁極換向磁極換向器刷架端蓋風扇出線盒直流電動機的構造及磁場（實物圖）直流電動機的構造及磁場二、直流電機的結構定子——主要由主磁極、換向磁極、電刷和機座等組成1主磁極的作用是產生氣隙磁場，磁極可以是永磁體，也可以是電勵磁式的。主磁極由主磁極鐵芯和勵磁繞組兩部分組成。鐵芯分為極身和極掌兩部分，一般用0.5～1.5mm厚的硅鋼板片疊壓鉚緊而成。極身為上面套勵磁繞組的部分，極掌為下面擴寬的部分。下圖為直流電機的主磁極。（1）主磁極二、直流電機的結構定子——主要由主磁極、換向磁極、電刷和機座等組成1（2）換向磁極換向磁極的用途為改善換向，減少電機運行時在電刷下產生的火花。二、直流電機的結構定子——主要由主磁極、換向磁極、電刷和機座等組成1電刷作為轉子電樞繞組的引出端，它的作用主要是導通作用。目前，高端的新型直流電機的電刷采用先進的電子接觸，稱為無刷電機。下圖為直流電機的電刷。（3）電刷二、直流電機的結構定子——主要由主磁極、換向磁極、電刷和機座等組成1（4）機座機座由鑄鋼或鋼板制成，起到固定支撐作用，又叫磁軛，是磁路的一部分。二、直流電機的結構轉子主要由電樞繞組、電樞鐵心及換向器等組成，也稱為電樞。端蓋上安裝有軸承用來支撐電機轉子旋轉，端蓋被固定在機座兩端。電刷架安裝在端蓋上，電刷則與換向器相接觸。轉子的作用為當通電后在磁場中受力，產生電磁轉矩。電樞鐵心固定在轉軸上，由鐵磁材料沖壓開槽疊片而成。直流電機轉子2轉子二、直流電機的結構轉子2電樞鐵心有兩個作用:一是作為主磁路的主要部分；二是嵌放電樞繞組。由于主磁場和電樞鐵心之間的相對運動，會在鐵心中引起磁滯損耗和渦流損耗（這兩部分損耗合在一起稱為鐵心損耗，簡稱“鐵耗”）。（1）電樞鐵心為了減少鐵心損耗，通常用0.5mm厚并涂有絕緣漆的硅鋼片的沖片疊壓而成，固定在轉軸上。電樞鐵心沿圓周上有均勻分布的槽，里面可嵌入電樞繞組。二、直流電機的結構轉子2電樞繞組有規律地繞在轉子鐵心槽內，與換向器連接，形成閉合回路。電樞繞組的作用為在運動中切割磁力線并產生電動勢(對發電機)或電磁轉矩(對電動機)。（2）電樞繞組換向器是直流電機里的一種特殊裝置，每兩個相鄰的換向片中間是云母絕緣片。在換向器的表面用彈簧壓著固定的電刷，使轉動的電樞繞組可以與外電路連接。換向器為直流電動機特有的結構特征，易于識別。二、直流電機的結構轉子2換向器裝在轉子的一端，是由許多換向片組成的整體，換向片之間是相互絕緣的，轉動的換向器與固定的電刷滑動接觸，使轉動的電樞繞組與靜止的外電路相連接。（3）換向器三、直流電機的分類這種電動機的勵磁繞組同電樞線圈并聯，其勵磁繞組稱為并勵繞組。由于并勵繞組承受著電樞兩端的全部電壓，其值較高，為了減少它的銅損失，并勵繞組必須具有較大的電阻以減少勵磁電阻。因此，并勵繞組的匝數較多，用較細的導線繞成。并勵直流電動機1并勵直流電動機的電氣原理三、直流電機的分類這種電動機的勵磁繞組同電樞繞組串聯，其勵磁繞組稱為串勵繞組。為了減少其電壓降及銅損失，串勵繞組應具有較小的電阻。因此，它總是用截面積較大的導線繞成，而匝數較少。串勵直流電動機2串勵直流電動機的電氣原理四、直流電機工作原理（a）

（b）

如圖所示為直流電機的工作原理示意圖。圖中，定子有一對N、S極，電樞繞組的末端分別接到兩個換向片上，正、負電刷A和B分別與兩個換向片接觸。四、直流電機工作原理

如果給兩個電刷加上直流電源，如圖（a）所示，則有直流電流從電刷A流入，經過線圈abcd，從電刷B流出。根據電磁力定律，載流導體ab和cd受到電磁力的作用，其方向可用左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉矩，使得轉子逆時針轉動。如果轉子轉到如圖（b）所示的位置，電刷A和換向片2接觸，電刷B和換向片1接觸，直流電流從電刷A流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷B流出。此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可用左手定則判定，它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。這就是直流電機的工作原理。五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理永磁無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，即BLDCM)主要由電機本體、轉子位置傳感器和電子換向器等三部分組成，其基本結構和原理如圖所示。五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理永磁無刷直流電機本體1電機定子鐵心中嵌有單相或對稱的多相繞組，電樞繞組可以接成星形或三角形，其中星形連接在低轉速時輸出高轉矩，三角形連接在低轉速時輸出低轉矩，這是因為在三角形連接中，一半的電壓加在未被驅動的繞組兩端，降低了電機的效率和轉矩。永磁無刷直流電機的轉子由一定極對數的永磁體構成，其永磁體多采用稀土永磁材料制作，常見的轉子結構主要有表面式和內嵌式兩種，其中表面式最為常見，電機轉子結構的多樣化使得永磁無刷直流電機正朝著高轉矩、高精度、多用途和微型化等方向發展。永磁無刷直流電機本體由定子和轉子兩部分構成。五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理轉子位置傳感器2為電子換向器提供正確的換相信號以控制定子繞組換相，無刷直流電機的轉子位置傳感器代替了傳統有刷直流電機中的碳刷和滑環。常用的轉子位置傳感器主要有電磁式、光電式和磁敏式三種。電磁式位置傳感器可靠性高、使用壽命長、輸出信號大，但信噪比較低、輸出的交流信號需經整流濾波后才能使用。光電式位置傳感器體積小、重量輕，但對環境要求較高，使用壽命較短。磁敏式位置傳感器成本低廉、環境適應性很強、結構簡單、易安裝，因此在永磁無刷直流電機中得到廣泛的應用。轉子位置傳感器在永磁無刷直流電機中的作用是檢測轉子位置。五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理電子換向器3無刷直流電機的轉子跟隨定子上的旋轉磁場運動，因此需要按照一定的順序給定子各相繞組輪流饋電，使其產生旋轉的定子磁場，永磁體產生的轉子磁場與旋轉的定子磁場相互作用，兩者瞬時速度不同，但平均速度相同，因此能保持相對同步。電子換向器和轉子位置傳感器協同工作，位置傳感器發出轉子位置信號，電子換向器根據此位置信號開通或關斷電力電子器件，以實現電機的換相。電子換向器主要由電力電子器件及其驅動電路組成，用來控制定子各相繞組的導通順序。五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理

無刷直流電機用電子換向器和位置傳感器代替傳統有刷直流電機中的機械換向器和碳刷，其電子換向器按控制電路可分為全橋式和半橋式兩種，按電機繞組連接方式可分為星形和三角形兩種。下圖為三相星形全橋逆變電路五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理

設永磁無刷直流電機的初始導通相為U，V兩相，此時功率開關管T1和T6導通，電流由U相流入，由V相流出。此狀態持續60°電角度后開始換相，T6關斷，T2導通，此時導通相為U，W兩相，電流由U相流入，由W相流出。此狀態持續60°電角度后開始換相，T1關斷，T3導通，此時導通相為V，W兩相，電流由V相流入，由W相流出。此狀態持續60°電角度后開始換相，T2關斷，T4導通，此時導通相為V，U兩相，電流由V相流入，由U相流出。此狀態持續60°電角度后開始換相，T3關斷，T5導通，此時導通相為W，U兩相，電流由W相流入，由U相流出。以上圖為例可說明永磁無刷直流電機的工作原理五、永磁無刷直流電機的基本結構與工作原理

此狀態持續60°電角度后開始換相，T4關斷，T6導通，此時導通相為W，V兩相，電流由W相流入，由V相流出。此狀態維持60°電角度后開始換相，T5關斷，T1導通，此時導通相為U，V兩相，電流由U相流入，由V相流出，回到初始狀態，構成一個換相周期，形成三相六拍狀態。各功率開關管的導通順序為T1T6、T1T2、T3T2、T3T4、T5T4、T5T6、T1T6，電流形成六個狀態分別為UV，UW，VW，VU，WU，WV，每個狀態均持續60°電角度。一個換相周期內，無刷直流電機的每相正向導通120°電角度，反向導通120°電角度。以上圖為例可說明永磁無刷直流電機的工作原理實訓PracticalTraining02PARTTWO任務實施實訓準備序號設備及工具圖片設備及工具名稱數量設備及工具是否完好1

□是□否2

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□是□否4

□是□否5

□是□否6

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□是□否8

□是□否質檢意見原因：□是□否任務實施姓名

班級（專業）

完成日期

實訓任務1：永磁無刷直流電機的拆卸序號操作步驟記錄完成情況1拆開風扇外殼

拆卸工具：防護工具：已完成□未完成□2取出卡簧

拆卸工具：已完成□未完成□任務實施3撬出風扇

拆卸工具：方法：已完成□未完成□4卸掉轉子后蓋緊固螺絲

拆卸工具：螺絲個數：螺絲規格：螺絲拆卸順序：螺絲拆卸力矩：螺絲拆卸后的放置位置：已完成□未完成□5取出轉子

拆卸工具：轉子拆卸方法：轉子拆卸力矩：轉子拆卸后的放置位置：已完成□未完成□任務實施實訓任務2：永磁無刷直流電機的安裝序號操作步驟記錄完成情況1安裝轉子墊片

安裝工具：已完成□未完成□2安裝轉子

安裝工具：已完成□未完成□任務實施3鎖緊轉子后蓋緊固螺絲

螺絲安裝順序：螺絲緊固力矩：已完成□未完成□4安裝風扇與卡簧安裝工具：已完成□未完成□5安裝風扇外殼

安裝工具：已完成□未完成□任務實施6S現場管理序號操作步驟完成情況備注1建立安全操作環境已完成□

2清理及整理工具量具已完成□

3清理及復原設備已完成□

4清理場地已完成□

5物品回收和環保已完成□

6完善和檢查工單已完成□項目2新能源汽車驅動電機檢修任務1直流驅動電機結構與檢修任務導入某款搭載三相交流異步電機的純電動汽車行駛約40000公里之后，車主到店反應車輛行駛過程中，前艙有異響，減速制動及上坡時尤為明顯，但是儀表無故障燈提示。經反復試車，維修技術主管判定電機內部軸承或線圈可能有損傷，告知維修技師需拆卸開電機進一步檢查。假如你是該維修技師，你知道如何安全、規范地拆裝三相交流異步電機嗎？新能源汽車驅動電機及控制系統檢修1.了解三相異步電機的概念。2.掌握三相異步電機的結構組成。3.掌握三相異步電機的運行原理。4.能夠掌握三相交流異步電機拆裝注意事項。5.熟練拆卸和安裝三相異步電機。6.認真嚴謹、積極主動。安全生產，文明施工。7.獲得分析問題和解決問題的基本方法。任務目標01/02/三相異步電機的結構三相異步電機的概念CONTENT03/三相異步電機的工作原理目錄新授Newlesson01PARTONE一、三相異步電機的概念異步電機具有結構簡單、堅固耐用、工作可靠、免維護和效率高的優點，是各類電機中應用最廣、需求量最大的一種,在電動汽車上被廣泛使用。按轉子結構來分，異步電機可分為籠型和繞線型；按定子繞組相數來分，可分為單相和三相。在新能源汽車中，籠型異步電動機應用較為廣泛。交流異步電機也稱交流感應電機，由于其采用交流電，也稱三相異步電機。三相異步電機利用氣隙旋轉磁場與轉子繞組的相互作用產生交互電磁轉矩，帶動轉子旋轉，從而實現電能轉化為機械能。一、三相異步電機的概念異步電動機的控制系統采用矢量控制和直接轉矩控制的方式。矢量控制直接轉矩控制基于矢量控制理論建立的交流電動機動態控制數學模型的控制方法，需要解耦定子電流成獨立的磁鏈分量和轉矩分量，對動態數模的準確度和算法精度要求高。但有可實現零轉速起的寬廣的調速范圍、高的響應速度、高的精準控制和電機加速性能好等優點。直接轉矩控制是將電機輸出轉矩作為控制對象，通過控制定子磁場向量來控制電機轉速，不需要復雜準確的數學模型和矢量分解的坐標變換。具有控制精度較高、系統性能對轉子參數呈魯棒性和控制簡便性能優越的特點。二、三相異步電機的結構三相異步電機的種類很多，但各類三相異步電機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、風扇、罩殼、接線盒、吊環等其他附件，結構如圖所示。三相異步電機的結構2轉子二、三相異步電機的結構定子1機座是電動機的支架，主要用于支承鐵心并且固定端蓋。中小型異步電動機的機座一般用鑄鐵制成，有的小型機采用鋁合金鑄成。封閉式電動機機座外表有散熱片，防護式電動機機座兩側開有通風孔，便于散熱。機座內腔是一個圓柱形的空間，用來安裝定子鐵心、定子繞組以及整個轉子。（1）機座定子是電動機的固定部分，用于產生旋轉磁場，主要由機座、定子鐵芯、定子繞組等組成。二、三相異步電機的結構定子1定子鐵芯是電動機磁路的一部分，由沖成圓環形、厚度為0.35~0.5mm的硅鋼片疊壓而成的。定子沖片采用硅鋼片，是因為硅鋼片導磁性能好、鐵耗小。硅鋼片表面涂有絕緣漆，使各片之間互相絕緣，以減小鐵心的渦流損失。小容量電動機的鋼硅片利用其表面氧化層作為片間絕緣。定子鐵芯呈圓柱形，內圓均勻地沖有與軸平行的槽，在鐵心疊壓以后形成定子槽，以便嵌入定子繞組。（2）定子鐵芯

定子鐵芯

定子沖片二、三相異步電機的結構定子1定子鐵芯的槽型有以下幾種：電動機的效率和功率因數較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。1）半閉口型槽可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經過絕緣處理后再放入槽內。2）半開口型槽用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。3）開口型槽二、三相異步電機的結構定子1（3）定子繞組定子繞組是三相異步電機的電路部分，通入三相對稱交流電流時，就會產生旋轉磁場。定子繞組通常由涂有絕緣漆的銅線繞制而成，再將繞制好的銅線按一定的規律嵌入定子鐵芯的小槽內，具體見如圖中的放大部分。三相異步電機互差120°的3組繞組二、三相異步電機的結構定子1（3）定子繞組繞組嵌入小槽后，按一定的方法將槽內的繞組連接起來，使整個鐵芯內的繞組構成U、V、W三相繞組，三個繞組在空間互相間隔120°，再將三相繞組的首、末端引出來，接到接線盒的U1、U2、V1、V2、W1、W2接線柱上。這六個出線端在接線盒里的排列可以接成星形或三角形。電動機接線盒內有6個接線端二、三相異步電機的結構定子1（3）定子繞組

定子繞組按星形接法接線定子繞組按三角形接法接線二、三相異步電機的結構轉子2轉子鐵芯是由很多外圓開有小槽的硅鋼片疊在一起構成的，小槽用來放置轉子繞組。右圖為由硅鋼片疊成的轉子鐵芯。（1）轉子鐵芯轉子是電動機的運轉部分，由鐵芯、轉子繞組和轉軸組成。二、三相異步電機的結構轉子2（2）轉子繞組籠型轉子繞組是在轉子鐵芯小槽中放入金屬導條，再在鐵芯兩端用導環將各導條連接起來，這樣任意一根導條與它對應的導條通過兩端導環就構成一個閉合的繞組，由于這種繞組形似籠子，因此稱為籠型轉子繞組。轉子繞組嵌在轉子鐵芯的小槽中，轉子繞組可分為籠型轉子繞組和線繞型轉子繞組，對應的電機分別稱為籠型異步電機和線繞型異步電機。二、三相異步電機的結構轉子2（2）轉子繞組籠型轉子繞組有銅條轉子繞組和鑄鋁轉子繞組兩種，如圖所示。銅條轉子繞組是在轉子鐵芯的小槽內放入銅導條，然后在兩端用金屬端環將它們焊接起來。而鑄鋁轉子繞組則是用澆鑄的方法在鐵芯上澆鑄處鋁導條、端環和風葉。銅條轉子繞組鑄鋁轉子繞組二、三相異步電機的結構轉子2（2）轉子繞組線繞型轉子繞組是在轉子鐵芯中按一定的規律嵌入用絕緣導線繞制好的繞組，然后將繞組按三角形或星形接法接好，大多數按星形方式接線。調節變阻器可以改變轉子繞組回路的電阻，以此來改變繞組的電流，從而調節轉子的轉速。線繞式轉子繞組二、三相異步電機的結構轉子2（3）轉軸轉軸嵌套在轉子鐵芯的中間。當定子繞組通三相交流電后會產生旋轉磁場，轉子繞組受旋轉磁場作用而旋轉，它通過轉子鐵芯帶動轉軸轉動，將動力從轉軸傳遞出來。二、三相異步電機的結構其他部分3其他部分包括軸承、風扇等。風扇是用來通風冷卻電機的。三相異步電機的定子與轉子之間的空氣隙，一般僅為0.2~1.5mm，氣隙不能太大，氣隙大時產生的轉矩小，會使電機運行時的功率因數降低。但也不能太小，氣隙太小時會導致裝配困難，如果內有異物或轉軸有撓度時容易卡堵(掃膛)，運行不可靠，高次諧波磁場增強，引起附加損耗以及起動性變差。三、三相異步電機的工作原理基本原理1為了說明三相異步電動機的工作原理，可以做如下演示實驗。三相異步電動機的工作原理三、三相異步電機的工作原理基本原理1在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個閉合導體，當轉動手柄帶動蹄形磁鐵旋轉時，將發現導體也隨著旋轉；若改變磁鐵的轉向，則導體的轉向也隨著改變。（1）演示實驗當磁鐵旋轉時，磁鐵與閉合的導體發生相對運動，籠型導體切割磁力線而在其內部產生感應電動勢和感應電流。感應電流又使導體受到一個電磁力的作用，于是導體就沿磁鐵的旋轉方向轉動起來，這就是異步電動機的基本原理。（2）現象解釋想要異步電動機旋轉，必須有旋轉的磁場和閉合的轉子繞組。（3）結論三、三相異步電機的工作原理旋轉磁場2（1）旋轉磁場的產生如圖表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差120°的規律對稱排列，并接成星形與三相電源U、V、W相聯。三相異步電機定子接線三、三相異步電機的工作原理旋轉磁場2（1）旋轉磁場的產生隨著三相對稱電流在定子繞組中通過，旋轉磁場就會產生，如圖所示。旋轉磁場的產生三、三相異步電機的工作原理旋轉磁場2（2）旋轉磁場的方向旋轉磁場的方向是由三相繞組中的電流相序決定的，若想改變旋轉磁場的方向，只需改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對調即可。三、三相異步電機的工作原理三相交流異步電機的驅動工作原理3（1）定子提供旋轉磁場交流異步電機要進入驅動工況提供扭矩，就需要在定子線圈中通入三相交流電，產生不斷旋轉的磁場（磁場轉速為）。交流異步電機要求定子三相繞組必須對稱，并且定子鐵心空間上互差120度電角度；通入三相對稱繞組的電流也必須對稱，且大小、頻率相同，相位相差120度。三、三相異步電機的工作原理三相交流異步電機的驅動工作原理3并勵直流電動機的電氣原理

：為旋轉磁場的轉速（也稱同步轉速），單位是r/min；f：為三相交流電頻率，單位是Hz；p：為磁極對數，已經設計定型開始生產的驅動電機，磁級對數已經確定。因此決定磁場旋轉速度的因素為三相交流電頻率。旋轉磁場的轉速公式為:三、三相異步電機的工作原理三相交流異步電機的驅動工作原理3（2）籠型轉子提供感應渦流由于定子提供旋轉的磁場，籠型轉子導體上感應出電渦流，如圖所示。在籠型繞組導體c和b之間的導磁區域內，有向外的磁力線，并且該磁力線在旋轉磁場的作用下增強，因此，導體c、b上會感應出電渦流；同理，導體a和導體b區域內減弱的磁力線會在導體上感應出電渦流。籠型轉子繞組中的電渦流三、三相異步電機的工作原理三相交流異步電機的發電工作原理4在交流異步電機中，電動機作為發電機時，定子中的通入三相電流為激磁電流，提供磁場，轉子上繞組提供導體，當通過外部機械力，比如汽車驅動軸帶動轉子軸，從而帶動轉子運動時，如果轉子上的轉速高于定子旋轉磁場的同步轉速，此時交流異步電機即為發電機。轉子此時切割旋轉磁場的方向與作為驅動電機轉子工作時相反，因而轉子感應電動勢的方向也相反。在發電過程中，電機轉子受到與外力拖動相反的電磁阻力矩，使轉子速度下降。根據法拉第電磁感應定律，閉合電路中的一部分導體在磁場里進行切割磁感線的運動時，導體中就會產生感應電流，產生的電動勢稱為感應電動勢。三、三相異步電機的工作原理三相交流異步電機的優缺點5三相交流異步電機的缺點：

電機由于單邊勵磁，啟動電流較大，產生單位轉矩需要的電流較大，而且定子中存在無功勵磁電流，因此能耗比永磁同步電機大，功率因數滯后。

重載驅動時常出現過負荷現象；結構相對復雜，其控制技術要求高，制造成本高；功率密度相對低。三相交流異步電機的優點：

輸出扭矩可以在大范圍內調整；

能在加速或者爬坡時短時間內強制提高輸出扭矩；

永磁同步電機的電驅動汽車通常通過增加齒輪箱機構來增加扭矩以提升速度。優缺點實訓PracticalTraining02PARTTWO任務實施實訓準備序號設備及工具圖片設備及工具名稱數量設備及工具是否完好1

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□是□否質檢意見原因：□是□否任務實施姓名

班級（專業）

完成日期

實訓任務1：三相異步電機的拆卸序號操作步驟記錄完成情況1拆開配電箱外殼拆卸工具：已完成□未完成□2取出電線注意事項：已完成□未完成□任務實施3拆開風扇外殼拆卸工具：已完成□未完成□4取出卡簧

拆卸工具：防護工具：已完成□未完成□5撬出風扇拆卸工具：已完成□未完成□任務實施6卸下電機周圍所有固定螺絲拆卸工具：螺絲個數：螺絲規格：螺絲拆卸順序：螺絲拆卸力矩：螺絲拆卸后的放置位置：已完成□未完成□7取出轉子、墊片

拆卸工具：轉子拆卸方法：轉子拆卸力矩：已完成□未完成□任務實施實訓任務2：三相異步電機的安裝序號操作步驟記錄完成情況1安裝轉子墊片安裝工具：已完成□未完成□2安裝轉子安裝工具：已完成□未完成□3固定電機周圍所有固定螺絲螺絲安裝順序：螺絲緊固力矩：已完成□未完成□4安裝風扇安裝工具：已完成□未完成□5安裝卡簧安裝工具：已完成□未完成□6安裝風扇外殼安裝工具：已完成□未完成□7安裝配電箱外殼安裝工具：已完成□未完成□任務實施6S現場管理序號操作步驟完成情況備注1建立安全操作環境已完成□

2清理及整理工具量具已完成□

3清理及復原設備已完成□

4清理場地已完成□

5物品回收和環保已完成□

6完善和檢查工單已完成□項目2新能源汽車驅動電機檢修任務3永磁同步驅動電機結構與檢修任務導入某款搭載永磁同步電機的純電動汽車行駛約46000公里之后，車主到店反應車輛行駛過程中，電機過熱故障燈突發亮起，而后車輛停止運行，儀表提示請檢查動力系統。經反復試車，維修技術主管判定電機內部可能存在損壞，告知維修技師需拆卸開電機進一步檢查。假如你是該維修技師，你知道如何安全、規范地拆裝永磁同步電機嗎？新能源汽車驅動電機及控制系統檢修1.了解永磁同步電機的意義、類型與結構、工作原理和驅動方式。2.能夠掌握永磁同步電機拆裝注意事項。3.能夠正確使用常規維修工具拆裝永磁同步電機。4.熟練拆卸和安裝永磁同步驅動電機的能力。5.認真嚴謹、積極主動。安全生產，文明施工。6.與小組成員、同學之間能合作交流，協調工作。7獲得分析問題和解決問題的基本方法。任務目標01/02/永磁同步電機的結構組成永磁同步電機的定義CONTENT03/永磁同步電機的分類目錄04/永磁同步電機的工作原理新授Newlesson01PARTONE一、永磁同步電機的定義但永磁同步電機也因此無法通過勵磁電流改變轉子上的直流磁通幅值，難以根據電機運行條件的改變而調節，增大了控制復雜度。永磁同步電機是同步電機的一種。它不用對勵磁繞組通過勵磁電流產生磁場，而是用釹鐵硼等永磁體勵磁產生同步旋轉磁場，與直流勵磁同步電機相比，永磁同步電機大大提高了電機效率。一、永磁同步電機的定義永磁同步電動機的結構如圖所示。永磁同步電動機以永磁體提供勵磁,使電動機結構較為簡單,降低了加工和裝配費用,且省去了容易出問題的集電環和電刷,提高了電動機運行的可靠性，便于生產；又因無需勵磁電流,沒有勵磁損耗,提高了電動機的效率和功率密度,永磁同步電動機分為正弦波驅動電流的永磁同步電動機和方波驅動電流的永磁同步電動機。二、永磁同步電機的結構組成永磁同步電機如圖所示，主要由定子、轉子、端蓋組成。PMSM轉子用永磁體代替電勵磁，轉子結構相對更簡單。根據轉子上的永磁體放置方式，可將永磁同步電機分為內置式和外置式兩大類。其中，內置式又可分為徑向式、切向式和混合式三種。外置式可分為凸出式與嵌入式兩種。二、永磁同步電機的結構組成定子的組成1永磁同步電動機的定子與普通電動機的基本相同，由電樞鐵心和電樞組構成，如圖所示。電樞鐵心一般采用0.5mm硅鋼沖片疊壓而成，對于具有高效率指標或頻率較高的電動機，為了減少鐵耗，可以考慮使用0.35mm的低損耗冷軋無取向硅鋼片。電樞繞組普遍采用分布、短距繞組；對于極數較多的電動機，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。二、永磁同步電機的結構組成轉子的組成2永磁同步電機的轉子是由永磁體、轉子鐵心和轉軸等構成，如圖所示。其中，永磁體主要采用鐵氧體永磁和釹鐵硼永磁材料；轉子鐵心可根據磁極結構的不同，選用實心鋼或采用鋼板，硅鋼片沖制后疊壓而成。三、永磁同步電機的分類內置式永磁同步電機1內置式轉子內的永險體受極靴的保護，其轉子磁路結構的不對稱性所產生的磁阻轉矩也有助于提高電動機的過載能力或功率密度，而且易于弱磁擴速。內置式結構的永磁體位于轉子內部，永磁體外表面與定子鐵心內圓之間有鐵磁物質制成的極靴，極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或啟動作用，動態、穩態性能好，廣泛用于要求有異步啟動能力或動態性能高的永磁同步電動機。內置式三、永磁同步電機的分類內置式永磁同步電機1按永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，內置式轉子結構可分為徑向式、切向式和混合式3種，如下圖所示。（a）內置徑向式

（b）內置切向式

（c）內置混合式三、永磁同步電機的分類內置式永磁同步電機1徑向式轉子結構的永磁同步電動機的磁鋼或者放在磁通軸的非對稱位置上，或同時利用徑向、切向充磁的磁鋼以產生高磁通密度。（1）內置徑向式永磁同步電機切向式轉子結構的轉子有較大的慣性，漏磁系數較大，制造工藝和成本較徑向式有所增加。（2）內置切向式永磁同步電機混合式轉子結構集中了徑向式和切向式的優點，但結構和制作工藝都比較復雜，制作成本也比較高。（3）內置混合式永磁同步電機三、永磁同步電機的分類外置式永磁同步電機2外置式轉子磁路結構中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉子鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向為徑向。外置式結構分為凸出式和嵌入式兩種，如上圖所示。外置凸出式轉子結構具有結構簡單、制造成本較低、轉動慣量小等優點，在矩形波永磁同步電動機和恒功率運行范圍不寬的正弦波永磁同步電動機中得到了廣泛應用。（a）凸出式

(b)嵌入式四、永磁同步電機的工作原理永磁同步電機的驅動電路1永磁同步電動機的驅動電路如下圖所示，定子轉組產生旋轉磁場的機理與感應電動機是相同的，其轉子通過永磁鐵產生磁場，兩個磁場相互作用產生轉矩，定子繞組產生旋轉的磁場，可看作是一對旋轉磁極吸引轉子的磁極隨其一起旋轉。永磁同步電動機帶負載時，氣隙磁場是永磁體磁動勢和電樞磁動勢共同建立的，電樞磁動勢對氣隙磁場有影響，電樞磁動勢的基波對氣隙磁場的影響稱為電樞反應。四、永磁同步電機的工作原理永磁同步電機的工作原理2永磁同步電動機的工作原理如下圖所示，圖中n為電動機轉速，

為同步轉速，T為轉矩，

為功率角，電動機的轉子是一個永磁體，N、S極沿圓周方向交替排列，定子可以看成是一個以速度

旋轉的磁場。電動機運行時，定子存在旋轉磁動勢，轉子像磁針在旋轉磁場中旋轉一樣，隨著定子的旋轉磁場同步旋轉。四、永磁同步電機的工作原理永磁同步電機的工作原理2同步電動機轉速可表示為：式中,

為電源頻率，

為電動機極對數。,永磁同步電動機的定子是三相對稱繞組，三相正弦波電壓在定子三相繞組中產生對稱三相正弦波電流，并在氣隙中產生旋轉磁場。旋轉磁極與已充磁的磁極作用，帶動轉子與旋轉磁場同步旋轉并力圖使定子、轉子磁場軸線對齊。當外加負載轉矩后，轉子磁場軸線將落后定子磁場軸線一個功率角，負載越大，功率角越大，直到一個極限角度，電動機停止工作。由此可見，同步電動機在運行中，轉速必須與頻率嚴格成比例旋轉，否則會失步停轉。四、永磁同步電機的工作原理永磁同步電機的驅動工作原理3由定子提供旋轉的磁場，磁場產生的方式和轉速與交流異步電機相同。由轉子永磁體提供磁極。這樣，定子產生的旋轉磁場，與轉子永磁體磁極和轉子鐵心，形成回路。根據磁阻最小原理，即磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用旋轉磁場的電磁力拉動轉子旋轉，于是永磁轉子就會跟隨定子產生的旋轉磁場同步旋轉，從而帶動電機軸旋轉。四、永磁同步電機的工作原理永磁同步電機的發電原理4根據法拉第電磁感應定律，閉合電路的一部分導體是由三相定子繞組提供，磁場由轉子上的永磁體提供，當外部力矩帶動轉子轉動時，產生旋轉磁場，切割三相定子繞組中的部分導體，產生感應三相對稱電流，此時轉子的動能轉化為電能，永磁同步電機作為發電機工作。實訓PracticalTraining02PARTTWO任務實施實訓準備序號設備及工具圖片設備及工具名稱數量設備及工具是否完好1

□是□否2

□是□否3

□是□否4

□是□否5

□是□否6

□是□否7

□是□否8

□是□否質檢意見原因：□是□否任務實施姓名

班級（專業）

完成日期

實訓任務1：永磁同步電機的拆卸序號操作步驟記錄完成情況1拆卸后端蓋

拆卸工具：已完成□未完成□2取出編碼器

拆卸工具：已完成□未完成□任務實施3拆卸電機外殼

拆卸工具：方法：已完成□未完成□4卸下電機周圍所有固定螺絲拆卸工具：螺絲規格：螺絲拆卸順序：螺絲拆卸力矩：螺絲拆卸后的放置位置：已完成□未完成□5取出轉子

拆卸工具：轉子拆卸方法：已完成□未完成□任務實施實訓任務2：永磁同步電機的安裝序號操作步驟記錄完成情況1安裝編碼器

安裝工具：已完成□未完成□2安裝轉子

安裝工具：已完成□未完成□任務實施3固定編碼器

安裝工具：已完成□未完成□4鎖緊轉子后蓋緊固螺絲螺絲安裝順序：螺絲緊固力矩：已完成□未完成□5固定卡扣安裝工具：已完成□未完成□6安裝后端蓋

安裝工具：已完成□未完成□任務實施6S現場管理序號操作步驟完成情況備注1建立安全操作環境已完成□

2清理及整理工具量具已完成□

3清理及復原設備已完成□

4清理場地已完成□

5物品回收和環保已完成□

6完善和檢查工單已完成□項目2新能源汽車驅動電機檢修任務4開關磁阻電機結構與檢修任務導入某款搭載開關磁阻電機的純電動汽車行駛約85000公里之后，車主到店反應車輛行駛過程中，加速無力，坡度過大時，車輛無法通過，儀表無故障燈提示。經反復試車，維修技術主管判定電機內部可能存在損壞，告知維修技師需拆卸開電機進一步檢查。假如你是該維修技師，你知道如何安全、規范地拆裝開關磁阻電機嗎？新能源汽車驅動電機及控制系統檢修1.掌握開關磁阻電機的概念。2.掌握開關磁阻電機的。3.了解開關磁阻電機的優點和缺點。4.掌握開關磁阻電機拆裝注意事項。5.正確使用常規維修工具拆裝開關磁阻電機。6.熟練拆卸和安裝開關磁阻電機。7.積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。任務目標01/02/開關磁阻電機的定義開關磁阻電機的發展歷史CONTENT03/開關磁阻電機的結構與工作原理目錄04/開關磁阻電機的優缺點新授Newlesson01PARTONE針對SRM本體結構、精確模型、控制策略等方面的研究層出不窮。2013年路虎汽車的一款電動汽車采用Nidec生產的SRM實現了全地形牽引條件下的寬范圍調速，續航里程達到80km。隨著電力電子器件和數字控制技術的發展，開關磁阻電機的優良性能得以展現出來，并因其結構簡單，堅固耐用，功率變換器拓撲靈活可靠的特點，開關磁阻電機得到了越來越廣泛的應用。蘇格蘭人Davidson制造了一臺開關磁阻電機用以推動蓄電池機車的驅動系統。183820世紀90年代后20世紀60年代一、開關磁阻電機的發展歷史一、開關磁阻電機的發展歷史在“九五”和“十五”期間我國先后研發出純電動汽車用開關磁阻驅動系統和用于混合動力公交的驅動系統，并投入市場運營，取得了不錯的運行效果。國內還積極擴寬開關磁阻電機的應用領域，成功將大功率開關磁阻電機用于礦山采礦、履帶傳送、采煤牽引等領域。國內高校還設計出了一套定、轉子數為12/10的1kW樣機，可用于新能源車輛的發電與啟動系統。我國的SRM研究起步相對較晚，上世紀九十年代，我國部分工科類院校在國外研究的基礎上開始了在SRM和開關磁阻發電機上的研究和逐步追趕。在廣大科研工作者的努力下，我國在電機結構優化、控制策略、數學建模等領域都取得了一系列研究成果。二、開關磁阻電機的定義它具有結構簡單、堅固、成本低、工作可靠、控制靈活、運行效率高，適于高速與惡劣環境運行等優點，由其構成的傳動系統具有交、直流傳動系統所沒有的優點。因此，世界各國對SRD接受和感興趣的程度呈逐年上升趨勢，現已形成了理論研究與實際應用并重的發展態勢。開關磁阻電機是一種定子有繞組、轉子無繞組，且定子、轉子均采用凸極結構的電動機。由于這種電動機在工作時需要用開關不斷切換繞組供電，并且是利用磁阻最小原理工作，所以稱為開關磁阻電動機。三、開關磁阻電機的結構與工作原理開關磁阻電機的結構1轉子的作用是構成定子磁場磁通路，并在磁場力的作用下轉動，產生電磁轉矩。轉子的凸極個數為偶數。最少有4個(2對)，最多有16個(8對)。定子的作用是定子繞組按順序通電，產生的電磁力牽引轉子轉動。定子凸極的個數也是偶數。最少的有6個，最多的有18個。開關磁阻電機擁有簡單的雙凸極結構，定子與轉子的材料都是硅鋼，制作工藝是疊壓技術。轉子上無繞組和永磁體,定子上存在繞組,其結構十分簡單。內置式三、開關磁阻電機的結構與工作原理開關磁阻電機的結構1定子極上徑向相對的兩個繞組可以串聯或并聯在一起成為一相繞組。徑向的2個繞組串聯成1個兩級磁極，稱為“一相”。開關磁阻電機可以設計成多種不同的相數結構，且定子、轉子的極數有多種不同的搭配，可以設計成單相、兩相、三相、四相及多相等不同相數結構。結構十分的簡單，而且便于進行控制，然而功能較為單一，無法滿足復雜的使用環境所提出的要求。單相開關磁阻電機不具備自啟動能力，這是其重大缺陷。兩相電機具有單相、兩相電機的特性，并且還有自啟動的能力，因此其具備極為廣泛的使用范圍。三相開關磁阻電機極其難以控制，并且成本高，但其運行性能有所提高。四相開關磁阻電機三、開關磁阻電機的結構與工作原理開關磁阻電機的結構1目前應用較多的是三相6/4極結構和四相8/6極結構。一些常見的開關磁阻電動機的實物外形三、開關磁阻電機的結構與工作原理開關磁阻電動機的結構與工作原理與步進電動機的相似，都是遵循“磁阻最小原理”——磁感線總是力圖通過磁阻最小的路徑。開關磁阻電動機的典型結構與工作原理如下圖所示，它是一個三相6/4型開關磁阻電動機，即定子有三相繞組和6個凸極，轉子有4個凸極。開關磁阻電機的工作原理2（a）定子繞組11＇得電時，轉子凸極AC受力情況

（b）定子繞組11＇得電時，轉子凸極AC轉到穩定位置

（c）定子繞組22＇得電時，轉子凸極BD受力情況三、開關磁阻電機的結構與工作原理開關磁阻電機的工作原理2當定子繞組11＇得電時，1凸極產生的磁場為N,1＇凸極產生的磁場為S，如上圖（a）所示。根據磁阻最小原理可知，轉子凸極AC受到逆時針方向的磁轉矩作用力，于是轉子開始轉動，當轉到上圖（b）所示位置時，定子凸極11＇與轉子凸極AC對齊，此時磁阻最小，磁轉矩為0，轉子不再轉動。這時若切斷11＇繞組供電，而接通22＇繞組供電，定子凸極2產生的磁場為N，凸極2＇產生的磁場為S，如上圖（c）所示，轉子凸極BD受到逆時針方向的磁轉矩作用力，于是轉子繼續轉動。如果按11＇→22＇→33＇的順序切換定子繞組電源，轉子將按逆時針方向旋轉。如果按11＇→33＇→22＇的順序切換定子繞組電源，轉子將按順時針方向旋轉。四、開關磁阻電機的優缺點開關磁阻電機的優點1（2）功率電路簡單可靠只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關，從根本上避免了直通短路現象。（4）啟動電流小，轉矩大低啟動電流控制器從電源側吸收較少的電流。（3）各相可以獨立工作，可靠性高各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內產生電磁轉矩。（1）結構簡單，成本低轉子上沒有任何形式的繞組。定子有幾個集中繞組，因此制造簡便，絕緣容易。優點四、開關磁阻電機的優缺點開關磁阻電機的優點1（6）損耗小，效率高易于在寬轉速范圍和不同負載下實現高效優化控制。其效率在很寬范圍內都在87%以下。（8）高溫運轉性能好由于運轉時轉子不發熱，冷卻控制比較容易，因此可以在高溫下運轉。（7）易于回收利用定子和轉子材料使用磁鐵，都是常見硅鋼片，因而材料容易得到且回收利用容易。（5）適用于頻繁啟、停及正、反向轉換運行電動機和控制器發熱較連續額定運行時還小，可控參數多，調速性能好。優點四、開關磁阻電機的優缺點開關磁阻電機的缺點2（2）振動與噪聲轉速與轉矩有脈動現象，加上單邊磁拉力的作用，一般產生的振動與噪聲比其他類型的電動機大。（4）脈沖電流對供電電源有影響相電流是脈沖電流，這就會對為它供電的直流電源產生很大的脈沖電流。（3）控制系統復雜必須安裝位置檢測器和電流檢測器等總成，所以引線比其他電動機要多，控制和接線變得更復雜。（1）轉矩有脈動現象開關磁阻電動機的磁場是跳躍性旋轉的，使得開關磁阻電動機輸出的轉速與轉矩產生脈動現象。缺點實訓PracticalTraining02PARTTWO任務實施實訓準備序號設備及工具圖片設備及工具名稱數量設備及工具是否完好1

□是□否2

□是□否3

□是□否4

□是□否5

□是□否6

□是□否7

□是□否8

□是□否質檢意見原因：□是□否任務實施姓名

班級（專業）

完成日期

實訓任務1：開關磁阻電機的拆卸序號操作步驟記錄完成情況1拆開風扇外殼拆卸工具：防護工具：已完成□未完成□2取出卡簧拆卸工具：已完成□未完成□任務實施3撬出風扇

拆卸工具：方法：已完成□未完成□4卸掉轉子后蓋緊固螺絲

拆卸工具：螺絲個數：螺絲規格：螺絲拆卸順序：螺絲拆卸力矩：螺絲拆卸后的放置位置：已完成□未完成□5取出轉子拆卸工具：轉子拆卸力矩：轉子拆卸后的放置位置：已完成□未完成□實訓工單任務實施實訓任務2：開關磁阻電機的安裝序號操作步驟記錄完成情況1安裝轉子

安裝工具：已完成□未完成□2鎖緊轉子后蓋緊固螺絲

螺絲安裝順序：螺絲緊固力矩：已完成□未完成□任務實施3安裝風扇安裝工具：已完成□未完成□4安裝卡簧安裝工具：已完成□未完成□5安裝風扇外殼安裝工具：已完成□未完成□任務實施6S現場管理序號操作步驟完成情況備注1建立安全操作環境已完成□

2清理及整理工具量具已完成□

3清理及復原設備已完成□

4清理場地已完成□

5物品回收和環保已完成□

6完善和檢查工單已完成□項目2新能源汽車驅動電機檢修任務5輪邊電機結構與檢修任務導入一輛行駛里程為49000公里的礦用自卸車，車主到店反應車輛行駛過程中驅動電機有雜音，不正常。經反復試車，維修技術主管判定是驅動電機故障，告知維修技師需拆卸驅動電機進一步檢查。假如你是該維修技師，你知道如何安全、規范地檢修驅動電機嗎？新能源汽車驅動電機及控制系統檢修1.理解輪邊電機的定義。2.了解輪邊電機的優勢。3.理解和掌握輪邊電機的工作原理。4.能使用常用檢測工具檢測輪邊電機工作狀況。5.能使用常規維修工具拆裝輪邊電機。6.熟練拆卸和安裝輪邊電機。7.積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。任務目標01/02/輪邊電機的優勢輪邊電機的定義CONTENT03/輪邊電機的工作原理目錄新授Newlesson01PARTONE一、輪邊電機的定義輪轂電機是電機嵌在車輪轱轆里，定子固定在輪胎上，轉子固定在車軸上，而輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅動該車輪。比亞迪K8、K9客車輪邊驅動橋一、輪邊電機的定義輪邊電機是電機嵌在車輪轱轆里，定子固定在輪胎上，轉子固定在車軸上，而輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅動該車輪。輪邊電機的兩側分別是一臺電機和減速器，取消了主減速器和差速器，綜合電耗比較好。通過控制兩個電機來實現驅動和差速，但是差速控制一直都是個難題，目前還沒有一個理想的方案完全解決輪邊驅動的差速問題，尤其在高速轉彎與路面顛簸上的差速控制難題未解決。而且非簧載質量較高，影響舒適性，目前有少數車型采用此方案。一、輪邊電機的定義輪邊電機是電機嵌在車輪轱轆里，定子固定在輪胎上，轉子固定在車軸上，而輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅動該車輪。相比于輪邊電機，輪轂電機的方案有著更為緊密的結構布置，并且無需傳動軸和輪邊減速器，技術沉淀深厚的電動汽車廠家可以做到電控、電機兩電合一，即把電機和電機驅動器一體化。綜合以上優點使用輪轂電機是一種更理想的解決方案，上圖所示為常見的輪轂電機系統結構圖。但目