廣西商貿(mào)技工學(xué)校電子教案覃敏焱教師《網(wǎng)絡(luò)綜合布線技術(shù)》6課時(shí)/周1/2教案科目：新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制技術(shù)專業(yè)：新能源汽車檢測(cè)與維修班別：新能源1801班任課教師：陸明偉教研室主任簽名：教務(wù)科長(zhǎng)簽名：二○一九~二○二○學(xué)年第二學(xué)期（2020年3月18日~2020年7月25日）授課時(shí)間新能源1801/1802/1803班第2周星期三2020年3月18日15:00-16:00班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)永磁同步電機(jī)檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)1．能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。2．能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：了解永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：掌握了解永磁同步電機(jī)的檢測(cè)方法教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟新課程引入（10分鐘）現(xiàn)在新能源汽車的幾大部件有哪些？新課程內(nèi)容（60分鐘）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電機(jī)、電機(jī)控制器（功率變換器）等組成，如圖1-1-1所示。

電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電磁裝置，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)過(guò)程中作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行將動(dòng)力電池中存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行，在制動(dòng)或減速過(guò)程中作為發(fā)電視電機(jī)運(yùn)行將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在動(dòng)力電池中。電機(jī)控制器（功率變換器）輸出特定的電壓和電流調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行以產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。在能量變換過(guò)程中存在電能、機(jī)械能和磁場(chǎng)能量損失，這會(huì)影響能量電機(jī)控制器轉(zhuǎn)換效率，但是一般來(lái)說(shuō)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換效率。相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在圖1-1-1電機(jī)與發(fā)電機(jī)作用于它可以在低速運(yùn)行時(shí)提供較大的峰值轉(zhuǎn)矩并且可以短時(shí)間內(nèi)提供額定功率2倍以上的瞬時(shí)功率，這些可以給車輛帶來(lái)出色的低速加速性能，在減速或制動(dòng)時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，同時(shí)在低速行駛范圍電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)，所以電動(dòng)汽車在低速及中低速行駛時(shí)在能源利用效率和加速性能方面明顯優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)汽車。2.電磁轉(zhuǎn)換基本原理所有的電機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，在發(fā)電時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。同一臺(tái)電機(jī)既可以作為電動(dòng)機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)，而只需要相應(yīng)改變控制算法便可完成功率轉(zhuǎn)換。必須指出，雖然功率轉(zhuǎn)換的可逆性是電機(jī)的普遍原理，但在電機(jī)設(shè)計(jì)和控制上是有所偏重的。電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸和使用的能量轉(zhuǎn)換機(jī)械。電生磁是奧斯特發(fā)現(xiàn)的，其現(xiàn)象是通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)。電和磁是不可分割的，它們始終交織在一起，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是電生磁、磁生電。如果一條直的金屬導(dǎo)線通過(guò)電流，那么導(dǎo)線周圍的空間將產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)，導(dǎo)線中流過(guò)的電流越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)。磁場(chǎng)呈圓形，圍繞導(dǎo)線周圍。磁場(chǎng)方向可以依據(jù)右手螺旋定則（又稱安培定則）來(lái)確定：將右手拇指伸出，其余四指并攏彎向掌心。這時(shí)，四指的方向?yàn)榇艌?chǎng)方向，拇指的方向是電流方向，如圖1-1-2所示。這種直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)類似于在導(dǎo)線周圍安置了一圈NS極首尾相接的小磁鐵的效果，圖中的黑點(diǎn)代表電流流出的方向。左手定則（又稱電動(dòng)機(jī)定則）：伸出左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向，如圖1-1-3所示。小結(jié)（10分鐘）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電機(jī)、電機(jī)控制器（功率變換器）等組成，

電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電磁裝置相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在電機(jī)與發(fā)電機(jī)作用于它可以在低速運(yùn)行時(shí)提供較大的峰值轉(zhuǎn)矩并且可以短時(shí)間內(nèi)提供額定功率2倍以上的瞬時(shí)功率思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記大班教學(xué)學(xué)生互動(dòng)效果一般。授課時(shí)間新能源1801/1802/1803班第3周星期三2020年3月25日15:00-16:00班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)永磁同步電機(jī)更換教學(xué)目標(biāo)1．能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。2．能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：了解永磁同步電機(jī)的工作原理難點(diǎn)：掌握永磁同步電機(jī)更換方法教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電機(jī)、電機(jī)控制器（功率變換器）等組成。

電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電磁裝置新課程引入（10分鐘）新課程內(nèi)容（55分鐘）一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)基本概念

純電動(dòng)汽車與普通燃油汽車最主要的區(qū)別在于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)往往具有電驅(qū)動(dòng)和發(fā)電兩種功能，滿足車輛在驅(qū)動(dòng)行駛和減速制動(dòng)等多種工作模式的需要。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車三大核心系統(tǒng)之一，是車輛行駛的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和駕乘感受。

1.

純電動(dòng)汽車對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本要求

純電動(dòng)汽車上驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行與一般的工業(yè)應(yīng)用不同，工況非常復(fù)雜，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)有很高的要求。

1）純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有瞬時(shí)功率大，過(guò)載能力強(qiáng)（過(guò)載系數(shù)應(yīng)為3~4），加速性能好，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

2）純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，要求低速運(yùn)行時(shí)具有大轉(zhuǎn)矩，以滿足起步和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉(zhuǎn)矩時(shí)具有較高速度，以滿足汽車在平坦路面能夠高速行駛。

3）純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)能夠在汽車減速時(shí)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，將能量回收并反饋回動(dòng)力電池，提高純電動(dòng)汽車的能量利用率。這是在內(nèi)燃機(jī)汽車上所不能實(shí)現(xiàn)的。

4）純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，具有高的效率，以提高單次充電續(xù)駛里程。

5）純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)還應(yīng)具有可靠性高，能夠在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕，運(yùn)行噪聲低，維修方便，價(jià)格便宜等特點(diǎn)。

2.電機(jī)能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)

電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸和使用的能量轉(zhuǎn)換機(jī)械，如圖1-2-1所示

發(fā)電機(jī)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能

電動(dòng)機(jī)：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能

電機(jī)的可逆性：一臺(tái)電機(jī)既可以做電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，

也可以做發(fā)電機(jī)運(yùn)行

小結(jié)（10分鐘）電機(jī)往往具有電驅(qū)動(dòng)和發(fā)電兩種功能，滿足車輛在驅(qū)動(dòng)行駛和減速制動(dòng)等多種工作模式的需要。純電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，要求低速運(yùn)行時(shí)具有大轉(zhuǎn)矩，以滿足起步和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉(zhuǎn)矩時(shí)具有較高速度，以滿足汽車在平坦路面能夠高速行駛。

電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸和使用的能量轉(zhuǎn)換機(jī)械思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801/1802/1803班第4周星期四2020年4月2日10:30-11:30班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)感應(yīng)電機(jī)檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。能正確對(duì)交流感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行拆卸及安裝。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握感應(yīng)電機(jī)的檢測(cè)方法難點(diǎn)：感應(yīng)電機(jī)的工作原理教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）電機(jī)往往具有電驅(qū)動(dòng)和發(fā)電兩種功能，滿足車輛在驅(qū)動(dòng)行駛和減速制動(dòng)等多種工作模式的需要。新課程引入（10分鐘）特斯拉汽車使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是什么類型？新課程內(nèi)容（55分鐘）一、感應(yīng)電機(jī)基本概念

在20

世紀(jì)

80

年代之前，電動(dòng)車的原型機(jī)中多使用直流電機(jī)，其特性非常適合道路負(fù)載并且控制簡(jiǎn)單。然而，體積大和需要維護(hù)的特點(diǎn)限制了其在電動(dòng)車乃至電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車中大都采用交流電機(jī)，包括感應(yīng)電機(jī)、永磁電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。

其中，感應(yīng)電機(jī)技術(shù)非常成熟，過(guò)去半個(gè)世紀(jì)在感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)工作。感應(yīng)電機(jī)是目前工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一類電機(jī)，其特點(diǎn)是定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，兩端用倡蓋封裝、定子、轉(zhuǎn)子之間沒有互相接觸的機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠耐用，維修方便。由于感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有水畫體，也無(wú)需換向器、電劇，使得感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低、可靠性好等化點(diǎn)，

感應(yīng)電機(jī)的控制也較為成熟。

感應(yīng)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，工作時(shí)要保證電機(jī)冷卻，同時(shí)感應(yīng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)較復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)還需要變頻器提供額外的無(wú)功功率來(lái)建立避場(chǎng)，故相比永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)，感應(yīng)電機(jī)的效率和功率密度偏低，不是能效最優(yōu)化的選擇。

感應(yīng)電機(jī)在新能源汽車上應(yīng)用較多的地區(qū)是美國(guó)，這被認(rèn)為和路況有關(guān)。在美國(guó)，高速公路具有一定的規(guī)模，除了大城市外，汽車一般以一定的高速持續(xù)行駛，所以高速運(yùn)轉(zhuǎn)而且在高速時(shí)有較高效率的感應(yīng)電機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。

二、感應(yīng)電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)

感應(yīng)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)基本部分組成。

1.定子

定子在空間靜止不動(dòng)，主要由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和底腳等部分組成。

（1）定子鐵心

定子鐵心呈圓筒狀，裝入機(jī)座內(nèi)，它是電機(jī)主磁通磁路的一部分

（2）定子繞組

定子繞組由在空間相差120°電角度，對(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相等的三相繞組組成。

（3）機(jī)座

機(jī)座通常由鑄鋼或詩(shī)鐵組成，是整個(gè)電機(jī)的支撐部分。為了加強(qiáng)散熱能力，其外表面有散熱筋。

2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。

（1）轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心是電動(dòng)機(jī)主磁通的一部分。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。與定子鐵心一樣，轉(zhuǎn)子鐵心也是由0.5mm

厚的硅鋼片沖壓而成。

（2）轉(zhuǎn)子隱組

轉(zhuǎn)子繞組是自成團(tuán)路的短路線險(xiǎn)。

轉(zhuǎn)子繞里不需外援電源供電，其電施是山電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的。

它有商種結(jié)構(gòu)形式：籠型轉(zhuǎn)子和繞組型轉(zhuǎn)子

三個(gè)集電環(huán)之間，以及它們與轉(zhuǎn)軸之間都是彼此絕緣的。集電環(huán)與固定在端蓋上的電刷架內(nèi)的電刷滑動(dòng)接觸。三相繞組的首端就通過(guò)這種電刷、集電環(huán)結(jié)構(gòu)與外部變阻器相連接。小結(jié)（10分鐘）感應(yīng)電機(jī)是是定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，兩端用倡蓋封裝、定子、轉(zhuǎn)子之間沒有互相接觸的機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠耐用，維修方便。感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有水畫體，也無(wú)需換向器、電劇，使得感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低、可靠性好等化點(diǎn)，

定子在空間靜止不動(dòng)，主要由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和底腳等部分組成。

2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801/1802/1803班第5周星期三2020年4月8日15:00-16:00班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)方法難點(diǎn)：開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）感應(yīng)電機(jī)是是定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，兩端用倡蓋封裝、定子、轉(zhuǎn)子之間沒有互相接觸的機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠耐用，維修方便。新課程引入（10分鐘）大型貨車一般采用什么類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)？新課程內(nèi)容（55分鐘）

1.4.1

開關(guān)磁阻電機(jī)基本概念

1.開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)

開關(guān)破阻電機(jī)控制系統(tǒng)（Switched

Reluctance

Motor

Drive

System,

簡(jiǎn)稱SRD）主要由四部分組成；開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器及位置檢測(cè)器。

開關(guān)磁阻電機(jī)是

SRD

系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部件，也是

SRD

系統(tǒng)區(qū)別于其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要標(biāo)志?？刂破魇窍到y(tǒng)的中樞。它綜合處理速度指令、

速度反饋信號(hào)及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息，控制功率變換器中主開關(guān)器件的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)

SR

電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適合于高速運(yùn)行

電機(jī)各相獨(dú)立工作，系統(tǒng)可靠性高

電機(jī)各相繞組和磁路相互獨(dú)立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而不像其他電機(jī)必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)。

（3）開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向只與各相通電順序有關(guān)，而和燒組電流的方向無(wú)關(guān)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，起動(dòng)電流小

從電源吸收較少的起動(dòng)電流，能得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。（5）可控參數(shù)多，調(diào)速性能好

開關(guān)磁阻電機(jī)的控制參數(shù)有開通角、關(guān)斷角、電壓等?？刂旗`活方便，可以根據(jù)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行要求和電機(jī)的情況，采用不同控制方法和參數(shù)值，還可以實(shí)現(xiàn)各種不同要求的轉(zhuǎn)矩一速度特性曲線。

(6）適用于頻繁起動(dòng)、停車及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行

（7）效率高，損耗小

開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，沒有鋼損，可控參數(shù)多，靈活方便，易于在寬轉(zhuǎn)速范圍和不同負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化控制，其系統(tǒng)效率在很寬范圍內(nèi)都在87%以上。

3.

開關(guān)磁阻電機(jī)的缺點(diǎn)

1）由于是磁阻式電機(jī)，其能量轉(zhuǎn)換密度低于電磁式電動(dòng)機(jī)

2）轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，通常開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的典型值為15%上下。由轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的噪聲及諧振問(wèn)題也較為突出。

3）電機(jī)相數(shù)越多，所需功率器件越多。

4）需要位置檢測(cè)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，降低其可靠性。

1.4.2

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)

1.

開關(guān)破阻電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)。

2）定子上空間相對(duì)的兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相繞組。

3）定子集中繞組、繞組為單方向通電。

4）轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組。

2.開關(guān)磁限電機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）雙凸極結(jié)構(gòu)

開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理澄循己阻最小原理，即憑過(guò)總是要沿著磁阻最小路徑閉合。因此，它的結(jié)構(gòu)原則是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)磁路的磁阻要有盡可能大的變化。所以，開關(guān)磁阻電機(jī)采用凸極定子和凸極轉(zhuǎn)子的雙凸極結(jié)構(gòu),并且定轉(zhuǎn)子極數(shù)不同。與普通電機(jī)一樣轉(zhuǎn)子與定子之間有很小的健隙，轉(zhuǎn)子可在定子內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

雙凸極結(jié)構(gòu)如圖1-4-3

所示。（2）定子

開關(guān)磁阻電機(jī)的定子鐵心有六個(gè)凸極，由導(dǎo)磁良好的硅鋼片沖壓后加而成。（3）轉(zhuǎn)子

開關(guān)破阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心有四個(gè)凸極，由導(dǎo)磁良好的硅鋼片沖制后疊壓而成。

（4）定子繞組

在定子凸極上繞有線測(cè)，是向開關(guān)破阻電機(jī)提供工作磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組。

小結(jié)（10分鐘）開關(guān)破阻電機(jī)控制系統(tǒng)（Switched

Reluctance

Motor

Drive

System,

簡(jiǎn)稱SRD）主要由四部分組成；開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器及位置檢測(cè)器。

開關(guān)破阻電機(jī)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第6周星期一2020年4月13日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)永磁同步電機(jī)檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)維修手冊(cè)對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。能正確使用安全防護(hù)套裝及工具。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：能根據(jù)故障信息檢修永磁同步電機(jī)難點(diǎn)：永磁同步電機(jī)的工作原理教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）開關(guān)破阻電機(jī)控制系統(tǒng)（Switched

Reluctance

Motor

Drive

System,

簡(jiǎn)稱SRD）主要由四部分組成；開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器及位置檢測(cè)器。新課程引入（10分鐘）電磁現(xiàn)象在電機(jī)上的應(yīng)用有哪些？新課程內(nèi)容（55分鐘）電機(jī)基本工作原理

直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的總稱。直流電機(jī)具有可逆性，既可以作直流發(fā)電機(jī)使用，也可作直流電動(dòng)機(jī)使用。作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能輸出；作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，則將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。

N、S為定子上固定不動(dòng)的兩個(gè)主磁極，主磁極可以采用永久磁鐵，也可以采用電磁鐵，在電磁鐵的勵(lì)磁繞組上通以方向不變的直流電流便形成一定極性的磁極

在兩個(gè)主磁極

N、S

之間裝有一個(gè)可

北磁極

磁力線

南繼板以轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，線圈首末兩端分別連接到換向器上。線圈與換向器固定在一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，換向器中間分成了兩部分，分別與電刷A和B滑動(dòng)接觸。

電刷

A

與電源正極連接，電刷

B

與電源負(fù)極連接。線圈位于圖示中的位置時(shí)，線

換向署圈瞬時(shí)電流的流向?yàn)殡娫凑龢O→電刷

A

換向

電刷A

電刷B器

a一b-+c-d一換向器電刷B一電源負(fù)極。

根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab、cd

圖1-1-13

電機(jī)工作原理都受到電磁力的作用，其方向如圖中綠色箭頭方向。導(dǎo)體所受電磁力的方向用左手定則確定，在此瞬時(shí)，ab位于

N極下，受力方向向下，ed

位于S極下，受力方向向上，電磁力對(duì)主軸和線圈形成了電磁轉(zhuǎn)矩，線圈與主軸將進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到90°，電刷不與換向器接觸，而與換向器之間的絕緣縫隙接觸，此時(shí)線圈中沒有電流流過(guò)，但由于機(jī)械慣性的作用，線圈仍能轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，電刷A、B又將分別與換向器對(duì)向的部分接觸，線圈中又有電流流過(guò)，此時(shí)導(dǎo)體ab、ed中的電流改變了方向，線圈仍然受到逆時(shí)針方向電磁轉(zhuǎn)矩的作用，線圈適中保持同一方向旋轉(zhuǎn)。

直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生都基于電磁感應(yīng)定律；開關(guān)磁阻電機(jī)基于磁阻最小原理進(jìn)行工作。

以直流電機(jī)為例，在直流電機(jī)中導(dǎo)體形成一個(gè)線

b圈，如圖1-1-14所示，A端連接正電極，B端連接負(fù)

N電極，定子磁極N級(jí)位于線圈上部，S級(jí)位于線圈下

換向器部，磁場(chǎng)方向從上向下，由于線圈通電，根據(jù)左手定

1則，ab段線圈受到向左的電磁力，cd

段的線圈受到向

d右的電磁力，整個(gè)轉(zhuǎn)子線圈在電磁力作用下隨之旋轉(zhuǎn)產(chǎn)

S生機(jī)械能。直流電機(jī)中，換向器隨著線圈共同轉(zhuǎn)動(dòng)，電

電刷

B刷可持續(xù)為線圈供電，線圈能持續(xù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)。

電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)存在能量損耗，主要有銅損、

圖1-1-14

直流電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩原理機(jī)械損耗、鐵心損耗、雜散損耗四種。電樞繞組銅導(dǎo)線存在電阻，電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的損耗為／R（簡(jiǎn)稱銅損），銅損的大小與電流和繞組損耗有關(guān)。

機(jī)械損耗主要是電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的摩擦和通風(fēng)導(dǎo)致的損耗。

鐵損是鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗之和，鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中時(shí)，磁疇互相間不停地摩擦造成的損耗成為磁滯損耗，鐵心中感應(yīng)產(chǎn)生渦流帶來(lái)的損耗成為渦流損耗。為減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器的鐵心都用含硅量較高的薄硅鋼片疊成，鐵損隨著交變磁場(chǎng)頻率的增加而增加。雜散損耗包括由于趨膚效應(yīng)等因素引起的損耗。電機(jī)損耗的準(zhǔn)確計(jì)算非常復(fù)雜，可基于經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行。趨膚效應(yīng)指導(dǎo)體中有交流電時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，也就是說(shuō)電流集中在導(dǎo)體外表，越靠近導(dǎo)體表面，電流密度越大。小結(jié)（10分鐘）直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的總稱。直流電機(jī)具有可逆性，既可以作直流發(fā)電機(jī)使用，也可作直流電動(dòng)機(jī)使用。開關(guān)磁阻電機(jī)基于磁阻最小原理進(jìn)行工作思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第6周星期三2020年4月15日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)永磁同步電機(jī)檢測(cè)(2)教學(xué)目標(biāo)能正確將永磁同步電機(jī)進(jìn)行拆解。能根據(jù)維修手冊(cè)對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：能根據(jù)維修手冊(cè)對(duì)完成永磁同步電機(jī)的修理難點(diǎn)：永磁同步電機(jī)的應(yīng)用范圍教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）開關(guān)磁阻電機(jī)基于磁阻最小原理進(jìn)行工作新課程引入（10分鐘）國(guó)內(nèi)新能源汽車大多數(shù)使用什么驅(qū)動(dòng)電機(jī)新課程內(nèi)容（55分鐘）永磁同步電機(jī)概述與傳統(tǒng)的勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)特別是稀土永磁電機(jī)，其具有體積小、重量輕、慣性小、響應(yīng)快、高轉(zhuǎn)矩/慣量比和高速度/重量比，高效率和高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，高功率因數(shù)，以及省電和運(yùn)行可靠等顯著優(yōu)點(diǎn)。因而其應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航天、國(guó)防、工農(nóng)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)屬于交流電機(jī)，定子繞組與交流異步電機(jī)相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度是一樣的，所以稱為同步電機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)容性負(fù)載。永磁同步電機(jī)主要由機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子組成。定子包括定子鐵心和定子繞組，定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，繞組的作用是通電時(shí)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵心的作用是可以提高導(dǎo)磁率。永磁同步電機(jī)與普通三相交流異步電機(jī)的不同是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體磁極。永磁磁極外凸鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵心外側(cè)，組成若干對(duì)磁極。將轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸做成一體，兩端用軸承安裝在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子前端安裝有散熱風(fēng)扇隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在定子繞組不斷通電產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引下，轉(zhuǎn)子即隨定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。永磁同步電機(jī)工作原理

在永磁同步電機(jī)系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出動(dòng)作主要是靠控制單元給定命令執(zhí)行，

即控制器輸出命令?？刂破髦饕菍⑤斎氲闹绷麟娔孀兂呻妷骸㈩l率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機(jī)使用。

電機(jī)控制器輸出頻率和幅值可變的

紅

電星U、V、W三相交流電給電機(jī)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)通過(guò)位置傳感器將電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置發(fā)送給電機(jī)控制器，以供控制器進(jìn)行參考控制。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永久磁鐵所產(chǎn)生

永磁同步電機(jī)與控制器的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，通過(guò)位置傳感器實(shí)時(shí)讀取轉(zhuǎn)子磁鐵位置，變換成電信號(hào)控制控制器中的逆變器功率器件開關(guān)，調(diào)節(jié)電流頻率和相位，使定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)保持穩(wěn)定的位置關(guān)系，才能產(chǎn)生相定的轉(zhuǎn)矩，定子繞組中的電流大小是由負(fù)載決定的。定子繞組中三相電流的頻率和相位隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化，使三相電流合成一個(gè)與轉(zhuǎn)子同步的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，通過(guò)電力電子器件構(gòu)成的逆變電路的開關(guān)變化實(shí)現(xiàn)三相電流的換相，代替了機(jī)械換向器，如圖1-1-19所示。

永磁同步電動(dòng)機(jī)定子的反電動(dòng)勢(shì)和電流波形均為正弦波，并且保持同相，其可以獲得與直流電機(jī)相同的轉(zhuǎn)矩特性，而且能實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特性。當(dāng)定子產(chǎn)生一對(duì)磁極，上部為S極，下部為N極時(shí)，會(huì)將轉(zhuǎn)子吸引到當(dāng)前位置即轉(zhuǎn)子N極向上，S極向下。在有負(fù)載狀態(tài)下，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)速上微微領(lǐng)先轉(zhuǎn)子一點(diǎn)，吸引轉(zhuǎn)子以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在理想空載狀態(tài)下轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是完全對(duì)應(yīng)的，在轉(zhuǎn)子主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)會(huì)切割定子的磁場(chǎng)從而產(chǎn)生感生電流，此時(shí)狀態(tài)為發(fā)電機(jī)，電動(dòng)車制動(dòng)能量回收就是利用這種工作原理而來(lái)的。

北汽EV160永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)北汽EV160使用的永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)。

機(jī)殼中含有冷卻水道，電機(jī)端蓋上有旋轉(zhuǎn)變壓器，用以監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子位置。控制器解碼后可以獲知電機(jī)轉(zhuǎn)速，定子上有2個(gè)溫度傳感器，埋設(shè)在定子繞組中，用以監(jiān)測(cè)電機(jī)的繞組溫度，控制器可以通過(guò)加速冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)與降功率運(yùn)行等措施保護(hù)電機(jī)避免過(guò)熱。

旋轉(zhuǎn)變壓器是轉(zhuǎn)子位置傳感器，用于確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，便于電機(jī)控制器輸出正確相位和頻率的電壓控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，隨其共同轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)變壓器定子安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)后蓋上。

旋轉(zhuǎn)變壓器用來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)子磁極位置，從而為電機(jī)控制器內(nèi)的逆變器（IGBT模塊）提供正確的換向信息，作為角度位置傳感元件。常用的有光學(xué)編碼器、磁性編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器，由于制造和精度的原因，磁性編碼器沒有其他兩種普及。光學(xué)編碼器的輸出信號(hào)是脈沖，因?yàn)槭翘烊坏臄?shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)處理比較方便，因而得到了很好的應(yīng)用，但信號(hào)處理電路比較復(fù)雜，價(jià)格較高。旋轉(zhuǎn)變壓器具有特別優(yōu)良的可靠性和足夠高的精度，適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，在永磁同步電機(jī)領(lǐng)域逐漸替代了光學(xué)編碼器，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

從原理上看，旋轉(zhuǎn)變壓器相當(dāng)于一臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的變壓器。

當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)

系。

旋轉(zhuǎn)變壓器定子上繞有勵(lì)磁繞組、正弦繞組和余弦繞組。每個(gè)齒上的勵(lì)磁繞組匣數(shù)相等，相鄰兩齒勵(lì)磁繞組繞向相反

旋轉(zhuǎn)變壓器定子齒上正弦繞組的數(shù)隨定子次序呈正弦分布，然后交替反向，具體方向也服從正弦分布。

定子齒上余弦繞組的數(shù)隨定子次序呈余弦分布，繞向與正弦分布相似。

旋轉(zhuǎn)變壓器定子上有勵(lì)磁繞組、正弦繞組和余弦繞組，轉(zhuǎn)子上有4個(gè)凸起，電機(jī)工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器定子繞組上的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生頻率為10kHz，幅值為7.5V的正弦波形作為基準(zhǔn)信號(hào)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)定子線圈，改變了定子線圈與轉(zhuǎn)子之間的磁通，使得正弦繞組和余弦繞組受勵(lì)磁繞組感應(yīng)，信號(hào)幅值產(chǎn)生一定變化，呈正弦和余弦波形。波形的幅值和相位因與電機(jī)轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的變化而變化，由此可判斷出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置、轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向，旋變波形如圖1-1-32所示驅(qū)動(dòng)電機(jī)從左至右由電機(jī)吊裝支架、旋轉(zhuǎn)變壓器蓋、電機(jī)接線盒、左端蓋、電機(jī)殼體（包括定子與轉(zhuǎn)子）、右端蓋組成

EV160

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子外形如圖1-1-34所示。轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)部嵌有永磁體，兩端有軸承支撐轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，左端是電機(jī)轉(zhuǎn)子帶有花鍵的輸出軸。

EV160

驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子共有三相繞組形成定子繞組，定子繞組內(nèi)埋設(shè)有溫度傳感器，用來(lái)監(jiān)控電機(jī)定子溫度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，電動(dòng)冷卻液循環(huán)泵將加速運(yùn)轉(zhuǎn)給電機(jī)降溫，電機(jī)外殼上有一進(jìn)一出兩個(gè)水管，用于冷卻液循環(huán)給定子降溫，如圖1-1-35所示。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)和故障信息會(huì)通過(guò)整車CAN網(wǎng)絡(luò)上傳給整車控制器（VCU)，傳輸通道是兩根信號(hào)線束，如圖1-1-36所示，分別是電機(jī)到控制器的19PIN

插件和控制器到VCU的35PIN插件。小結(jié)（10分鐘）控制器主要是將輸入的直流電逆變成電壓、頻率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機(jī)使用。

電機(jī)控制器輸出頻率和幅值可變的

紅

電星U、V、W三相交流電給電機(jī)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)通過(guò)位置傳感器將電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前的位置發(fā)送給電機(jī)控制器，以供控制器進(jìn)行參考控制。

在有負(fù)載狀態(tài)下，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)速上微微領(lǐng)先轉(zhuǎn)子一點(diǎn)，吸引轉(zhuǎn)子以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在理想空載狀態(tài)下轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是完全對(duì)應(yīng)的，旋轉(zhuǎn)變壓器相當(dāng)于一臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的變壓器。

當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系。思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第6周星期四2020年4月16日第5、6節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)永磁同步電機(jī)更換(2)教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)維修手冊(cè)將拆卸電機(jī)所需的其他部件進(jìn)行拆卸。能正確對(duì)高壓部件進(jìn)行安全防護(hù)拆裝。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：能根據(jù)維修手冊(cè)對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行更換難點(diǎn)：永磁同步電機(jī)更換的注意事項(xiàng)教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）在有負(fù)載狀態(tài)下，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)速上微微領(lǐng)先轉(zhuǎn)子一點(diǎn)，吸引轉(zhuǎn)子以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在理想空載狀態(tài)下轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是完全對(duì)應(yīng)的新課程引入（10分鐘）你知道如何完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的更換嗎？新課程內(nèi)容（55分鐘）EV160

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的更換

當(dāng)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電池運(yùn)行中異響、驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子消磁、驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器損壞、驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕緣故障、驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)等問(wèn)題時(shí)，需將驅(qū)動(dòng)電機(jī)從車身上拆下進(jìn)行檢測(cè)維修或更換。安全注意事項(xiàng)：拆卸電機(jī)之前必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行下電操作，因?yàn)椴鹦厄?qū)動(dòng)電機(jī)需要斷開電機(jī)與電機(jī)控制器之間的高壓線束，要注意高壓安全防護(hù)。為確保安全，最好由兩人共同完成電機(jī)及減速器的拆裝。

（1)

EV160

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的拆卸過(guò)程

1）按照規(guī)范進(jìn)行下電操作。

2）拆下電機(jī)控制器低壓線束插頭。

3）拆下電機(jī)控制器上高壓直流母線插頭。

4）拆下電機(jī)控制器上三相動(dòng)力線束插頭

5）撬下左右前輪裝飾蓋，用沖子沖開半軸螺母的鎖片。

6）拆下左右前輪半軸螺母，

交叉旋松左右前輪緊固螺母

7）擰松膨脹水箱蓋，

舉升車輛離地面一定距離。

8）拆下左右前輪、拆下左右前輪速傳感器。

9）拆下左右減振器與轉(zhuǎn)向節(jié)連接螺檢。

10）拔出兩根宇軸并將半軸及轉(zhuǎn)向節(jié)固定，以免半軸脫出以及避免拉扯制動(dòng)輪缸的制動(dòng)軟管

11）舉升車輛至合適高度，拆下散熱器冷卻液放水塞，放掉冷卻液。

12）拆下驅(qū)動(dòng)電機(jī)的進(jìn)出水管卡籠，撥出水管

13）拆下電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)及電動(dòng)真空泵

14）

拆下電機(jī)底部3個(gè)固定螺栓。用托盤千斤頂頂住電機(jī)底部，稍微托舉起電機(jī)、

避免電機(jī)及減速器兩側(cè)的固定螺栓受到電機(jī)及減速器的重力下重而影響拆下固定螺栓。

15）拆下左側(cè)和右側(cè)的各3個(gè)固定螺栓，拆下左右半軸的固定鐵絲，緩慢降下托盤千斤頂，注意不要遺漏未拆卸的連接電路、管路，一邊降托盤千斤頂一邊觀察電機(jī)及減速器與其他部件的相互干擾，扶穩(wěn)電機(jī)及減速器直至降至合適高度，拆下電機(jī)及減迪器總成

(2）電機(jī)及減速器的安裝過(guò)程

1)使用托盤千斤頂拳升電機(jī)及減速器至合適高度。

2）

安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器總成左側(cè)與吊裝支架之間的3個(gè)連接螺栓

3）安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器總成右側(cè)與吊裝支架之間的3個(gè)連接螺檢

4）按照規(guī)定力矩使用扭力扳手對(duì)兩側(cè)連接螺檢進(jìn)行緊固

5）固定好左右兩側(cè)連接螺檢后，

撤下托盤千斤頂

6)

安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)底部固定螺栓。

7）安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)低壓線束插頭

8）安裝電動(dòng)制動(dòng)真空泵及電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)

9）安裝電動(dòng)真空泵及電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)線束播頭

10）

安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻液進(jìn)出水管。

11）

安裝左右兩側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)與減振器連接螺栓。

12）安裝左右兩側(cè)輪速傳感器。

13）

將左右兩側(cè)半軸插入輪毀花鍵中.

14）安裝左右兩側(cè)半軸螺母。

15）使用扭力扳手，按照規(guī)定力矩及旋轉(zhuǎn)角度對(duì)半軸螺母進(jìn)行緊固并用沖子將螺母上

16）安裝左右兩個(gè)車輪并用扭力扳手按規(guī)定力矩對(duì)車輪固定螺母進(jìn)行緊固

17）安裝電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的高壓直流線束及高壓三相交流線束。

18）安裝電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的低壓信號(hào)線束

19）添加與原車同型號(hào)冷卻液至合適高度。

至此，EV160

純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器總成更換過(guò)程完成.小結(jié)（10分鐘）當(dāng)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電池運(yùn)行中異響、驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子消磁、驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器損壞、驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕緣故障、驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)等問(wèn)題時(shí)，需將驅(qū)動(dòng)電機(jī)從車身上拆下進(jìn)行檢測(cè)維修或更換。安全注意事項(xiàng)：拆卸電機(jī)之前必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行下電操作，因?yàn)椴鹦厄?qū)動(dòng)電機(jī)需要斷開電機(jī)與電機(jī)控制器之間的高壓線束，要注意高壓安全防護(hù)。思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第7周星期一2020年4月20日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)感應(yīng)電機(jī)檢測(cè)(2)教學(xué)目標(biāo)德根據(jù)維修手冊(cè)對(duì)感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。

能正確對(duì)高壓部件進(jìn)行安全防護(hù)拆裝。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式判斷電機(jī)故障。難點(diǎn)：感應(yīng)電機(jī)的檢修方法教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）安全注意事項(xiàng)：拆卸電機(jī)之前必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行下電操作，因?yàn)椴鹦厄?qū)動(dòng)電機(jī)需要斷開電機(jī)與電機(jī)控制器之間的高壓線束，要注意高壓安全防護(hù)。新課程引入（10分鐘）電機(jī)是如何將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的？新課程內(nèi)容（55分鐘）感應(yīng)電機(jī)工作原理

1.

基本原理

感應(yīng)電機(jī)的工作原理。

（1）演示實(shí)驗(yàn)

在裝有手柄的跨形磁鐵的兩極間放置一個(gè)團(tuán)合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋轉(zhuǎn)，若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。

（2）現(xiàn)象解釋

當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是感應(yīng)電機(jī)的基本原理

（3）結(jié)論

欲使感應(yīng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。

2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生圖1-3-9

所示為最簡(jiǎn)單的三相定子繞組

AX、nY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差120°的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成呈形與三相電源

U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱電流，隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

可見，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地做周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋轉(zhuǎn)，因此成為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要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(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。

（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生

三相對(duì)稱繞組通過(guò)三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中切割轉(zhuǎn)子繞組。如圖1-3-11所示，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子繞組順時(shí)針切割定子磁場(chǎng)，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生如圖所示感生電流，再根據(jù)左手定則可知轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，受力方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。

(4)

感應(yīng)電機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速

1）極數(shù)：

感應(yīng)電機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。

當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差120°空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)避場(chǎng)具有一對(duì)極，即p=1

當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差

60°空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)避場(chǎng)具有兩對(duì)極，即p=2。如圖所示，AX與A'X'是U

相上的兩個(gè)串聯(lián)線圈，BY與B'Y’是V

相上的兩個(gè)串聯(lián)線圈，CZ.與

C'Z'是W相上的兩個(gè)串聯(lián)線圈

同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即p=3

的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，

繞組的始端之間相差40°空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角6的關(guān)系為

2）轉(zhuǎn)速：感應(yīng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是由式（1-3-2）可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n決定于電流頻率了

和磁場(chǎng)的極數(shù)p。所以，當(dāng)三相輸入的電角度改變60°時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)僅旋轉(zhuǎn)30°，為p=1時(shí)的一半，如圖1-3-13所示。

3）轉(zhuǎn)差率：電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就不存在了。所以，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此又把這種電機(jī)成為異步電機(jī)，又因?yàn)檫@種電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故稱為感應(yīng)電機(jī)。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n常稱為同步轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)差率

S

用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n。相差的程度的物理量。即轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機(jī)的

個(gè)重要的物理小結(jié)（10分鐘）感應(yīng)電機(jī)的工作原理。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地做周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋轉(zhuǎn)，因此成為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第7周星期三2020年4月22日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)理論知識(shí)教學(xué)目標(biāo)能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)理論知識(shí)難點(diǎn)：電機(jī)故障的一般解讀教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地做周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋轉(zhuǎn)，因此成為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。新課程引入（10分鐘）現(xiàn)在主流的電機(jī)控制方式有哪些？新課程內(nèi)容（55分鐘）1.開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)

開關(guān)破阻電機(jī)控制系統(tǒng)（Switched

Reluctance

Motor

Drive

System,

簡(jiǎn)稱SRD）主要由四部分組成；開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器及位置檢測(cè)器，如圖1-4-1所示。

開關(guān)磁阻電機(jī)是

SRD

系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部件，也是

SRD

系統(tǒng)區(qū)別于其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要標(biāo)志。其定、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成，且定子、轉(zhuǎn)子極數(shù)不同。定子上裝有簡(jiǎn)單的集中繞組，轉(zhuǎn)子只由疊片構(gòu)成，沒有燒組和永磁體。

功率變換器向

SR

電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量，由蓄電池或交流電整流后得到的直流電供電?？刂破魇窍到y(tǒng)的中樞。它綜合處理速度指令、

速度反饋信號(hào)及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息，控制功率變換器中主開關(guān)器件的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)

SR

電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。位置傳感器是

SRD

不可缺少的一部分，由它提供控制器轉(zhuǎn)子位置信息，保證在合適的時(shí)刻接通或斷開。

2.開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適合于高速運(yùn)行

開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)比其他電機(jī)都要簡(jiǎn)單，其突出的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子上沒有繞組，可以用于超高速運(yùn)轉(zhuǎn)（10

000r/min

以上)。定子只有幾個(gè)集中繞組，制造簡(jiǎn)單，絕緣容易，易于冷卻。

（2）電機(jī)各相獨(dú)立工作，系統(tǒng)可靠性高

電機(jī)各相繞組和磁路相互獨(dú)立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而不像其他電機(jī)必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)。在控制器結(jié)構(gòu)方面，各相電路各自給一相繞組供電，互相獨(dú)立工作，還可以斷相運(yùn)行并具有再生制動(dòng)作用。因此開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可靠性很高，適用于一些特殊場(chǎng)合，如航天領(lǐng)域、潛艇動(dòng)力。

（3）功率電路簡(jiǎn)單可霧

開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向只與各相通電順序有關(guān)，而和燒組電流的方向無(wú)關(guān)。只要控制主開關(guān)器件的導(dǎo)通關(guān)斷角度，便可改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，即只要控制各相在不同電感區(qū)域內(nèi)的瞬時(shí)電流，電路不會(huì)出現(xiàn)直通故障，可靠性高。

（4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，起動(dòng)電流小

從電源吸收較少的起動(dòng)電流，能得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。典型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)是：起動(dòng)電流為

15%額定電流時(shí)獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%的額定轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)電流為額定值的

30%時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定值的150%。非常適合需要重載起動(dòng)和較長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行的機(jī)械，如電動(dòng)車輛。

（5）可控參數(shù)多，調(diào)速性能好

開關(guān)磁阻電機(jī)的控制參數(shù)有開通角、關(guān)斷角、電壓等。控制靈活方便，可以根據(jù)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行要求和電機(jī)的情況，采用不同控制方法和參數(shù)值，既可以使之運(yùn)行于最佳狀態(tài)（如最大出力、效率最高等)，還可以實(shí)現(xiàn)各種不同要求的轉(zhuǎn)矩一速度特性曲線。

(6）適用于頻繁起動(dòng)、停車及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低起動(dòng)電流的特點(diǎn)，在起動(dòng)過(guò)程中電流沖擊小，電機(jī)發(fā)熱小，易于加減速。可控參數(shù)多使之能在制動(dòng)運(yùn)行同電動(dòng)運(yùn)行具有同樣優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩輸出能力。適用于頻繁起動(dòng)、停車以及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，次數(shù)可達(dá)1000

次/h。

（7）效率高，損耗小

開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，沒有鋼損，可控參數(shù)多，靈活方便，易于在寬轉(zhuǎn)速范圍和不同負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化控制，其系統(tǒng)效率在很寬范圍內(nèi)都在87%以上。

3.

開關(guān)磁甩電機(jī)的缺點(diǎn)

以上各種優(yōu)點(diǎn)使開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)在電動(dòng)車運(yùn)用上有很大的發(fā)展?jié)摿Α５捎陂_關(guān)磁陽(yáng)電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，不可避免地存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，噪聲是開關(guān)磁阻電機(jī)存在的最主要的缺點(diǎn)。

1）由于是磁阻式電機(jī)，其能量轉(zhuǎn)換密度低于電磁式電動(dòng)機(jī)

2）轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，通常開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的典型值為15%上下。由轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的噪聲及諧振問(wèn)題也較為突出。

3）電機(jī)相數(shù)越多，所需功率器件越多。

4）需要位置檢測(cè)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，降低其可靠性。

小結(jié)（XXX分鐘）開關(guān)破阻電機(jī)控制系統(tǒng)（Switched

Reluctance

Motor

Drive

System,

簡(jiǎn)稱SRD）主要由四部分組成；開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器及位置檢測(cè)器思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第7周星期四2020年4月23日第5、6節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)實(shí)踐技能教學(xué)目標(biāo)能正確將開關(guān)磁阻電機(jī)從車身上拆卸及安裝。能根據(jù)維修手冊(cè)將拆卸電機(jī)所需的其他部件進(jìn)行拆卸。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)實(shí)踐技能難點(diǎn)：檢測(cè)方案的可行性推演教學(xué)方式講授/實(shí)訓(xùn)/一體化教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）開關(guān)破阻電機(jī)控制系統(tǒng)主要由四部分組成；開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器及位置檢測(cè)器新課程引入（10分鐘）開關(guān)磁阻電機(jī)的控制原理是什么？新課程內(nèi)容（55分鐘）開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理

電機(jī)可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機(jī)理粗略地分為兩大類；一類是由電磁作用原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

在第一類電機(jī)中，運(yùn)動(dòng)是定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)避場(chǎng)相互作用的結(jié)果。這種相互作用產(chǎn)生使兩個(gè)磁場(chǎng)趨于同向的電磁轉(zhuǎn)矩，這類似于兩個(gè)磁鐵的同極性相排斥，異極性相吸引的現(xiàn)象。目前，大都分電機(jī)都是遵循這一原理，例如一般的直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)。

第二類電機(jī)，運(yùn)動(dòng)是由定、轉(zhuǎn)子間氣愿磁阻的變化產(chǎn)生的。當(dāng)定子繞組通電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)單相磁場(chǎng)，其要遵循“磁阻最小原則”，即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線與定子磁極的軸線不重合時(shí)，便有磁阻力作用在轉(zhuǎn)子上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使其趨向于磁阻最小的位置。即兩軸線重合位置，這類似于磁鐵吸引鐵質(zhì)物質(zhì)的現(xiàn)象。開關(guān)磁阻電機(jī)就是屬于這一類型的電機(jī)。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到90°前切斷

C

相電源，轉(zhuǎn)子在90°的狀態(tài)與前面0°開始時(shí)一樣，重復(fù)前而過(guò)程，接通

A相電源，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣不停地重復(fù)下去，轉(zhuǎn)子就會(huì)不停地旋轉(zhuǎn)。這就是開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理。

1.4.4

功率變換器

功率變換器是開關(guān)磁阻電機(jī)的電壓接口、通過(guò)開關(guān)品體管向線圈供電，三個(gè)開關(guān)晶體管旁邊并聯(lián)的二極管是用來(lái)續(xù)流的。續(xù)流二極管由于在電路中起到續(xù)流的作用而得名。續(xù)流二極管經(jīng)常與儲(chǔ)能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。電感可以經(jīng)過(guò)它給負(fù)載提供持續(xù)的電流，以免負(fù)載電流突變，起到平滑電流的作用。在開關(guān)電源中，一般都有一個(gè)由二極管和電阻率聯(lián)起來(lái)構(gòu)成的續(xù)流電路。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲(chǔ)存的能量、防止感應(yīng)電壓過(guò)高，擊穿開美管。

該系統(tǒng)所采用的是不對(duì)稱半橋型三相開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器主電路。由于每相繞組有兩個(gè)主開關(guān)管，故美斷時(shí)可以采用同時(shí)美斷兩個(gè)主開美管的能量回饋方式，或者采用僅美斷一個(gè)主開關(guān)管的無(wú)能量回饋方式，進(jìn)而使控制方式更加靈活

這種不對(duì)稱半橋型電路具有如下的特點(diǎn)；

1）各主開關(guān)管的電壓定額為U..

2）由于主開關(guān)管的屯壓定額與電動(dòng)機(jī)燒組的電壓定額近似相等，所以這種線路用足了主開關(guān)管的額定電壓，有效的全部電源電壓可用來(lái)控制相繞組電流

3）由于每相澆組接至各自的不對(duì)稱半橋，在電路上，相與相之間是完全獨(dú)立的，放這種結(jié)構(gòu)對(duì)繞組相數(shù)沒有任何限制。

4）每相需要兩個(gè)主開關(guān)管。除了電動(dòng)機(jī)繞組與每相開關(guān)串聯(lián)，不存在上、下橋臂直通的故障隱患之外，很像感應(yīng)電機(jī)

PWM逆變器電路。

綜合考慮各種功率變換器的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)合，選擇不對(duì)稱半橋型功率變換主電路作為主供電電路，保證各相相互獨(dú)立、控制靈活、系統(tǒng)容錯(cuò)性好，是開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)中理想的功率變換器。

1.4.5

開關(guān)磁阻電機(jī)在電動(dòng)車上的應(yīng)用

開關(guān)磁阻電機(jī)由于其運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題尚未得到良好解決，所以只是應(yīng)用在部分電動(dòng)大客車與少數(shù)混合動(dòng)力汽車上

1.4.6

開關(guān)磁阻電機(jī)相數(shù)與結(jié)構(gòu)

1）為了避免單邊磁拉力，徑向必須對(duì)稱，所以雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子凸極數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。

2）定子和轉(zhuǎn)子的凸極數(shù)不相等，但應(yīng)盡量接近。

3）相數(shù)與轉(zhuǎn)矩、性能的關(guān)系：相數(shù)越大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有些機(jī)構(gòu)在研究?jī)上唷蜗嚅_關(guān)磁阻電機(jī)。但低于三相的開關(guān)磁阻電機(jī)沒有自起動(dòng)能力，需要額外加裝起動(dòng)裝置。小結(jié)（10分鐘）電機(jī)可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機(jī)理粗略地分為兩大類；一類是由電磁作用原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

開關(guān)磁阻電機(jī)相數(shù)與結(jié)構(gòu)

開關(guān)磁阻電機(jī)在電動(dòng)車上的應(yīng)用思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第8周星期一2020年4月27日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)任務(wù)實(shí)施教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)維修手冊(cè)將拆卸電機(jī)所需的其他部件進(jìn)行拆卸。能正確對(duì)高壓部件進(jìn)行安全防護(hù)拆裝。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握開關(guān)磁阻電機(jī)的檢測(cè)任務(wù)實(shí)施方法難點(diǎn)：實(shí)施任務(wù)的安全規(guī)范教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）電機(jī)可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機(jī)理粗略地分為兩大類；一類是由電磁作用原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；另一類是由磁阻變化原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。新課程引入（10分鐘）如何判斷電機(jī)的工作狀態(tài)。新課程內(nèi)容（55分鐘）開關(guān)磁阻電機(jī)常見故障現(xiàn)象與檢測(cè)

I.

電機(jī)溫升過(guò)高或冒煙

這種故障是電機(jī)過(guò)熱的表現(xiàn)，其原因較多，既有電機(jī)外部的因素（如電源供電不穩(wěn)、負(fù)載過(guò)大、環(huán)境溫度過(guò)高、散熱不良等)，也有電機(jī)自身的原因。電機(jī)自身常見故障原因：

1）定子繞組匝間或相間短路，使電流增大，銅損增加。

2）定子、轉(zhuǎn)子相擦，軸承可能有松動(dòng)等。

3）電機(jī)表面污垢，散熱管道堵塞等。

2.軸承過(guò)熱

當(dāng)電機(jī)滾動(dòng)軸承溫度超過(guò)95℃，滑動(dòng)軸承溫度超過(guò)80℃，就是軸承過(guò)熱。

其原因主要為：

1）軸承損壞應(yīng)更換。

2）軸承與端蓋配合過(guò)緊或過(guò)松。

3）轉(zhuǎn)子軸彎曲。

3.

噪聲異常

1）當(dāng)定子、轉(zhuǎn)子相擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生刺耳的“嘛嘛”碰擦聲。應(yīng)檢查軸承，損壞需更新。

2）電機(jī)斷相運(yùn)行，吼聲較大。可關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后重新起動(dòng)，看是否能正常起動(dòng)，如果不能起動(dòng)，則可能有一相斷路。

3）定子、轉(zhuǎn)子鐵心松動(dòng)。

4.

振動(dòng)過(guò)大

轉(zhuǎn)子軸彎曲或軸承松動(dòng)，應(yīng)更換轉(zhuǎn)子軸或軸承。

5.定子繞組檢測(cè)

使用電橋測(cè)試儀對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)每相繞組進(jìn)行電阻檢測(cè)，如圖1-4-18

所示。每相繞組電阻應(yīng)接近，若有不同則說(shuō)明繞組損壞。小結(jié)（10分鐘）開關(guān)磁阻電機(jī)常見故障現(xiàn)象與檢測(cè)

I.

電機(jī)溫升過(guò)高或冒煙

2.軸承過(guò)熱

3.

噪聲異常

4.

振動(dòng)過(guò)大

5.定子繞組檢測(cè)思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第8周星期三2020年4月29日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)電機(jī)控制器拆裝理論知識(shí)1教學(xué)目標(biāo)能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：了解電機(jī)控制器的基本控制原理難點(diǎn)：電機(jī)控制器的拆解方法教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）開關(guān)磁阻電機(jī)常見故障現(xiàn)象與檢測(cè)新課程引入（10分鐘）純電動(dòng)汽車的三大核心部件是什么？新課程內(nèi)容（55分鐘）2.1.1

電機(jī)控制器概述

整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛?cè)艘鈭D發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出，以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收及駐坡等功能。電機(jī)控制器在車上的位置如圖2-1-1所示。

圖2-1-1

電機(jī)控制器在車上的位置

電機(jī)控制器另一個(gè)重要功能是通信和保護(hù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和故障檢測(cè)，保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和整車安全可靠地運(yùn)行，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)連接關(guān)系如圖2-1-2所示。

圖

2-1-2

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)連接示意圖

電機(jī)控制器接收來(lái)自動(dòng)力電池的高壓直流電，根據(jù)VCU（整車控制器）發(fā)送來(lái)的駕駛?cè)笋{駛意圖，在當(dāng)前電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的基礎(chǔ)上，逆變出一定頻率和幅值的高壓三相交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)的定子溫度和轉(zhuǎn)子位置信號(hào)通過(guò)低壓信號(hào)線傳輸給電機(jī)控制器，供其了解當(dāng)前電機(jī)的工作狀態(tài)。電機(jī)控制器內(nèi)有冷卻水道，用于冷卻驅(qū)動(dòng)板。

北汽

EV160

的電機(jī)控制器有大洋和大郡兩種，功能和主要參數(shù)基本一致，這兩種不同的電機(jī)控制器需要分別匹配各自的電機(jī)才能正常工作，電機(jī)控制器外形如圖2-1-3所示。

電機(jī)控制器的基本參數(shù)如圖2-1-4所示。

2.1.2

電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)組成

電機(jī)控制器內(nèi)部很多電路板件和組件層層疊加，主要由IGBT模塊組件（在驅(qū)動(dòng)板上）、屏蔽板組件、控制板組件、傳感器支架組件、三相插接件和直流插接件等組成，如圖2-1-5所示。

圖

2-1-5

電機(jī)控制器組成

控制板在最上層，安裝在屏蔽板上，下層是IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)板，如圖2-1-6所示。

圖2-1-6

電機(jī)控制器電路板

驅(qū)動(dòng)板下方有散熱片，最下層是冷卻水道，冷卻液流過(guò)散熱片進(jìn)行散熱，如圖2-1-7所示。

高壓直流插接件與來(lái)自高壓盒的高壓直流母線相連接。UVW高壓插接件與電機(jī)控制器的三相高壓線連接。電機(jī)控制器低壓插接件與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接以接收電機(jī)工作狀態(tài)信息，還與整車控制器連接，接收整車控制器的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)并把電機(jī)工作狀態(tài)傳送給整車控制器，如圖2-1-8所示。

控制板上是弱電電路，用于和其他部件互相通信，接收各類傳感器信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)控制

IGBT

模塊輸出相應(yīng)的

UVW

三相電，從而控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)按指令運(yùn)轉(zhuǎn)。為了減小下部的驅(qū)動(dòng)板工作時(shí)高頻高壓的開閉產(chǎn)生的電磁干擾，控制板通過(guò)4個(gè)螺栓安裝在屏蔽板上?？刂瓢迳嫌袃筛蛪壕€束，一根用來(lái)將電機(jī)旋變信號(hào)、溫度信號(hào)及電機(jī)開蓋信號(hào)送給控制板，并使控制板與整車控制器通信，另一根低壓線束連接下部的驅(qū)動(dòng)板，用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)板工作?？刂瓢迳嫌锌刂瓢逯餍酒?、旋變信號(hào)解碼芯片和電機(jī)控制芯片，如圖2-1-9所示。

驅(qū)動(dòng)板上含有6個(gè)IGBT的集成模塊，用于產(chǎn)生三相交流電，驅(qū)動(dòng)板上有一根與控制板連接的低壓線束用來(lái)接收控制板的控制信號(hào)，同時(shí)將驅(qū)動(dòng)板的工作狀態(tài)信息傳遞給控制板。

1GBT

模塊及驅(qū)動(dòng)板是強(qiáng)電電路，其作用是在控制板的控制下，將高壓盒傳輸過(guò)來(lái)的高壓直流電逆變成UVW三相交流電，輸出給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使其按指令運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2-1-10所示。

水道的作用是通過(guò)冷卻液的流動(dòng)給IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)板冷卻散熱，電動(dòng)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻液在電機(jī)、電機(jī)控制器與散熱器之間循環(huán)流動(dòng)，如圖2-1-11所示。

小結(jié)（10分鐘）整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛?cè)艘鈭D發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出，以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收及駐坡等功能。思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第8周星期四2020年4月30日第5、6節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)電機(jī)控制器拆裝理論知識(shí)2教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。能正確將開關(guān)磁阻電機(jī)從車身上拆卸及安裝。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握電機(jī)控制器檢修方法難點(diǎn)：逆變電路的工作原理教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛?cè)艘鈭D發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出，以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收及駐坡等功能。新課程引入（10分鐘）電機(jī)控制器的控制機(jī)理！新課程內(nèi)容（55分鐘）2.1.3

電機(jī)控制器工作原理

控制板對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車控制器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器內(nèi)含故障診斷電路，當(dāng)診斷出異常時(shí)，它將會(huì)激活一個(gè)故障碼，發(fā)送給整車控制器，同時(shí)也會(huì)存儲(chǔ)該故障碼和數(shù)據(jù)。

以下傳感器來(lái)為電機(jī)控制器提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的工作信息：

電流傳感器：用以監(jiān)測(cè)電機(jī)工作的實(shí)際電流（包括母線電流、三相交流電流）

如圖

2-1-12所示。

電壓傳感器：用以監(jiān)測(cè)供給電機(jī)控制器工作的實(shí)際電壓（包括動(dòng)力電池電壓、12V蓄電池電壓)

溫度傳感器：用以監(jiān)測(cè)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度（包括IGBT模塊溫度、電機(jī)控制器板載溫度)

在驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出動(dòng)作主要是靠電機(jī)控制器給定命令執(zhí)行，即控制器輸出命令。電機(jī)控制器主要是將輸入的直流電逆變成幅值、頻率可調(diào)的三相交流電，驅(qū)動(dòng)配套的三相永磁同步電機(jī)工作。

電機(jī)控制器的主要功能：與整車控制器通信、監(jiān)測(cè)直流母線電流、控制

IGBT

模塊、監(jiān)控高壓線束連接情況、反饋IGBT模塊溫度、旋變傳感器勵(lì)磁供電、旋變信號(hào)分析、信息反饋。

以上主要功能是由控制板和接口電路來(lái)完成的，如圖2-1-13所示。

1.

IGBT

主要功能

電力電子電路的基本形式如下：

交流一直流變換（AC/DC變換）：整流

直流一交流變換（DC/AC變換）：逆變

直流一直流變換（DC/DC變換）：斬波

交流—交流變換（AC/AC變換）：變頻

1GBT

是一種功率開關(guān)電力電子元器件，功率開關(guān)器件主要有三種，分別是不可控器件——二極管、半控型器件-

一品閘管、全控型器件——如1GBT。1GBT

模塊如圖2-1-14

所示。

EV160

驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器采用三相兩電平電壓源型逆變器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊，是以

IGBT（絕緣柵雙極型品體管）

模塊核心的，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路來(lái)完成逆變工作。將直流電轉(zhuǎn)換成可控的交流電的過(guò)程就稱為逆變。

1GBT

驅(qū)動(dòng)板的功能：信號(hào)反饋給電機(jī)控制器控制主板、檢測(cè)直流母線電壓、直流轉(zhuǎn)換交流及變頻、監(jiān)測(cè)相電流的大小、監(jiān)測(cè)IGBT模塊溫度、三相整流。

IGBT

模塊共有6個(gè)IGBT，分別為V、V.、V、V.、V、V。每個(gè)IGBT工作過(guò)程就像一個(gè)品體管，但它可以開關(guān)很大的電壓和電流。圖2-1-15中，此時(shí)V，導(dǎo)通，來(lái)自U，的電壓通過(guò)V，來(lái)到U端，V。同時(shí)導(dǎo)通，使得電流從W端經(jīng)過(guò)V回到U_端，通過(guò)不斷的輪流切換6個(gè)IGBT

可以在UVW3個(gè)端子間產(chǎn)生可控的交流電。1GBT

模塊的工作原理如圖2-1-15所示。

當(dāng)U、V、W三相在初始位置時(shí)，U相電壓位于零點(diǎn)，沒有電壓，W相電壓位于較正電位的高位，V相電壓位于負(fù)電位的低位，W相與V相電壓之間有較大電位差。此時(shí)，第三組

IGBT

模塊的第一個(gè)

IGBT

導(dǎo)通，來(lái)自高壓直流的正極的電流從W相線圈流入，第二組IGBT模塊的第二個(gè)IGBT導(dǎo)通，電流從V相線圈流出回到高壓直流的負(fù)極，V相和W相線圈產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，如圖2-1-16所示。

當(dāng)V相位于零電位時(shí)，U相電壓為正，U相電壓位于較正電位的高位，W相電壓位于負(fù)電位的低位，W相與U相電壓之間有較大電位差。此時(shí)，第一組IGBT模塊的第一個(gè)IGBT導(dǎo)通，來(lái)自高壓直流的正極的電流從U相線圈流入，第三組IGBT模塊的第二個(gè)IG-BT導(dǎo)通，電流從W相線圈流出回到高壓直流的負(fù)極，U相和W相線圈產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，如圖2-1-17和圖2-1-18所示。小結(jié)（10分鐘）思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第9周星期一2020年5月4日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)電機(jī)控制器拆裝理論知識(shí)3教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)維修手冊(cè)將拆卸電機(jī)所需的其他部件進(jìn)行拆卸。能正確對(duì)高壓部件進(jìn)行安全防護(hù)拆裝。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握電機(jī)控制器各部件的工作原理難點(diǎn)：波形電路的解讀教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）新課程引入（10分鐘）新課程內(nèi)容（55分鐘）2.超級(jí)電容和放電電阻的功能

超級(jí)電容：接通高壓電路時(shí)給電容充電，在電機(jī)工作時(shí)保持電壓的穩(wěn)定。

放電電阻：斷開高壓電路時(shí)，通過(guò)電阻給高壓電容放電，如圖2-1-19所示。

放電電路故障時(shí)，會(huì)報(bào)放電超時(shí)導(dǎo)致高壓斷電故障。

在電機(jī)控制工作時(shí)，放電電阻會(huì)一直消耗電能。放電電路如圖2-1-20所示。

3.電機(jī)控制器工作條件

1）高壓電源輸入正常（絕緣性能大于20M0）。

放電電路

2）低壓12V電源供電正常（電壓范圍9~16V）。

3）與整車控制器通信正常。

4）電容放電正常。

C元

剛1200:0

5）旋變傳感器信號(hào)正常。

6）三相交流輸出電路正常。

7）電機(jī)及電機(jī)控制器溫度正常。

圖2-1-20

放電電阻放電電

8）開蓋保持開關(guān)信號(hào)正常。4.

電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)模式

整車控制器根據(jù)車輛運(yùn)行的不同情況，包括車速、檔位、電池

SOC（電量）值，來(lái)決定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩/功率。當(dāng)電機(jī)控制器從整車控制器處得到轉(zhuǎn)矩輸出命令時(shí)，將動(dòng)力電池提供的直流電轉(zhuǎn)化成三相正弦交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，通過(guò)機(jī)械傳輸來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)模式如圖2-1-21所示。

5、電機(jī)控制器發(fā)電模式

當(dāng)車輛在滑行或制動(dòng)的時(shí)候，電機(jī)控制器從整車控制器得到發(fā)電命令后，電機(jī)控制器將電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。此時(shí)電機(jī)會(huì)將車子動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能。然后，三相正弦交流電通過(guò)電機(jī)控制器轉(zhuǎn)化為直流電，存儲(chǔ)到電池中。電機(jī)控制器發(fā)電模式如圖2-1-22所示。

6、電機(jī)控制器低壓插件

低壓插件是電機(jī)控制器對(duì)外通信的通道，為35針插件，如圖2-1-23所示。

7.

高壓動(dòng)力線束插件

動(dòng)力電池的直流電通過(guò)高壓盒提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，在電機(jī)控制器上布置2個(gè)安菲諾高壓連接插座。電機(jī)控制器提供三相交流電到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要依靠規(guī)格35mm'的三根電纜及高壓插接器，除大洋的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在30DB上采用安菲諾獨(dú)立插頭外，其余的都是LS整體式插頭，上述高壓插接器均具備防錯(cuò)差功能。電機(jī)控制器高壓連接插頭如圖2-1-24所示。小結(jié)（10分鐘）思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第9周星期三2020年5月6日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)電機(jī)控制器拆裝實(shí)踐技能教學(xué)目標(biāo)1．能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。2．能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握電機(jī)控制器拆裝的技能要求難點(diǎn)：拆裝方案的制定教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）超級(jí)電容的工作特點(diǎn)新課程引入（10分鐘）電能在驅(qū)動(dòng)電機(jī)中的轉(zhuǎn)變。新課程內(nèi)容（55分鐘）1.4

交流整流

交流整流分為半波整流、全波整流和橋式整流。

1.

半波整流

圖2-1-25

是一種最簡(jiǎn)單的整流電路，它由電壓變壓器、整流二極管VD和負(fù)載電阻R組成。變壓器把市電電壓變換為所需要的交變電壓E，VD再把交流電變換成脈動(dòng)直流電。

如圖2-1-26所示，變壓器二次電壓E：是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓。

在0～m時(shí)間內(nèi)，E:為正半周，即變壓器上端為正，下端為負(fù)。此時(shí)，二極管承受正向電壓而導(dǎo)通，E:通過(guò)它加在負(fù)載電阻R。上。

在m~2m時(shí)間內(nèi)，E：為負(fù)半周，變壓器二次側(cè)下端為正，上端為負(fù)。

此時(shí)，VD

承受反向電壓，不導(dǎo)通，R，上無(wú)電壓。

在2m~3m時(shí)間內(nèi)，重復(fù)0-m時(shí)間的過(guò)程，這樣反復(fù)下去。

交流電的負(fù)半周就被“削”掉了，只有正半周通過(guò)R，在R。上獲得一個(gè)單一右向（上正下負(fù)）的電壓，從而達(dá)到整流的目的，但是通過(guò)R。的電流大小隨時(shí)間而變化，通常稱真為脈動(dòng)直流。

這種除去下半周的整流方法稱為半波整流。半波整流是以“犧牲”一半交流電為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低。因此，常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，在一般無(wú)線電裝置中很少采用。

2.

全波整流

把半波整流電流的結(jié)構(gòu)作些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路，如圖2-1-27所示。全波整流可看作是由兩個(gè)半波整流電路組合而成。變壓器二次繞組中間需要引出一個(gè)抽頭，把二次繞組分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓E。、Ea，構(gòu)成E、VD、R。與Es、VD.、R，兩個(gè)通電回路。

在0一互時(shí)間內(nèi)，E，對(duì)VD為正向電壓，VD導(dǎo)通，在R,上得到上正下負(fù)的電壓；去對(duì)VD.為反向電壓，VD.不導(dǎo)通。

在m-2m時(shí)間內(nèi)，Ey.對(duì)VD為正向電壓，VD.導(dǎo)通，在R。上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓；E.對(duì)VD，為反向電壓，VD，不導(dǎo)通。

在2m~3m時(shí)間內(nèi)，重復(fù)0~m時(shí)間內(nèi)的過(guò)程，如此反復(fù)下去，如圖2-1-28所示。

全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大提高了整流效率。但全波整流變壓器需要有一個(gè)兩端對(duì)稱的二次中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多麻煩，而且這種電路每只整流二極管承受的最大反向電壓是變壓器二次電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。

3.

橋式整流

橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路只要增加兩只二極管連接成“橋”式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖2-1-29所示。

橋式整流電路的原理為：

E.為正半周時(shí)，對(duì)VD、VD施加正向電壓，VD、VD導(dǎo)通；對(duì)VD、VD.施加反向電壓，VD、VD.截止。電路中構(gòu)成E、VD、Ra、VD，通電回路，在R。上形成上正下負(fù)的半波整流電壓，橋式整流正半周電流流向如圖2-1-30所示。

E.為負(fù)半周時(shí)，對(duì)VD.、VD.施加正向電壓，VD.、VD導(dǎo)通，對(duì)VD、VD施加反向電壓，VD、VD截止。電路中構(gòu)成E.、VD.、Ra、VD，通電回路，同樣在R。上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。橋式整流負(fù)半周電流流向如圖2-1-31所示。

如此反復(fù)下去，在R，上便得到全波整流電壓，其波形圖和全波整流波形圖一樣，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器二次電壓的最大值，比全波整流電路小一半。小結(jié)（10分鐘）思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第9周星期四2020年5月7日第5、6節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)電機(jī)控制器拆裝任務(wù)實(shí)施教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。能正確將電機(jī)控制器進(jìn)行拆解。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握電機(jī)控制器拆裝任務(wù)實(shí)施方法難點(diǎn)：安全拆裝高壓部件的方法教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）新課程引入（10分鐘）新課程內(nèi)容（55分鐘）2.1.5

EV160

電機(jī)控制器拆裝

當(dāng)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障，建議檢修時(shí)先確認(rèn)插件是否連接到位，是否有退針現(xiàn)象。若通過(guò)診斷儀確認(rèn)電機(jī)控制器存在故障，需將驅(qū)動(dòng)電機(jī)從車身上拆下檢測(cè)維修或更換。

安全注意事項(xiàng)：拆卸電機(jī)控制器之前必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行下電操作，因?yàn)椴鹦峨姍C(jī)控制器需要斷開電機(jī)與電機(jī)控制器之間的高壓線束，要注意高壓安全防護(hù)。為確保安全，最好由兩人共同完成電機(jī)控制器的拆裝。

EV160

電機(jī)控制器拆裝過(guò)程如下：

1）拆下電機(jī)控制器上蓋緊固螺栓。

2）拔下控制板上連接低壓線束的插頭

3）拔下控制板上連接驅(qū)動(dòng)板的線束插頭

4）拔下電流傳感器線束插頭

5)

拆下屏蔽板4個(gè)固定螺栓。

6）取下控制板和屏蔽板。

7）拆下安規(guī)電容。

8）拆下高壓電容。

9）

拆下低壓線束插座

10)

拆下U、Y、W三相匯跡排。

11）拆下散熱底座、1GBT

模塊及驅(qū)動(dòng)板。

12）涂抹密封膠、

安裝散熱底座、IGBT

模塊及驅(qū)動(dòng)板

13)

安裝U、V、W三相匯流排。

14）安裝低壓線束插座。

15）安裝高壓電容。

16）安裝安規(guī)電容。

17）安裝控制板和屏蔽板。

18）

安裝控制板上連接低壓線束的插頭，安裝連接驅(qū)動(dòng)板的線束插頭，安裝電流傳感器線束插頭。

19）安裝電機(jī)控制器上蓋。

以上為EV160電機(jī)控制器拆裝過(guò)程。小結(jié)（10分鐘）思考題或作業(yè)學(xué)習(xí)通作業(yè)發(fā)布后記授課時(shí)間新能源1801班班第10周星期一2020年5月11日第1、2節(jié)班第2周星期三2020年2月17日第3、4節(jié)授課章節(jié)電機(jī)及控制器的冷卻系統(tǒng)檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)能通過(guò)與客戶交流、查閱相關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：能根據(jù)故障現(xiàn)象選擇合適的維修手冊(cè)。難點(diǎn)：冷卻水泵的檢修方法教學(xué)方式講授教具學(xué)習(xí)通教學(xué)內(nèi)容和步驟復(fù)習(xí)（5分鐘）新課程引入（10分鐘）新課程內(nèi)容（55分鐘）221電機(jī)及控制器冷卻系統(tǒng)概述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電機(jī)控制器在工作中會(huì)產(chǎn)生一部分熱.天氣炎熱時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制散熱，電動(dòng)汽車一般采用的方法是水冷，即在電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之中布置冷卻水道，由電動(dòng)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻液使之循環(huán)將熱量帶到散熱器進(jìn)行散熱，該冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)形式與傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)類似，如圖2-2-1所示，該冷卻系統(tǒng)中還包括膨脹水箱。2.22北汽EV160純電動(dòng)汽車電機(jī)及控制器冷卻系統(tǒng)介紹北汽

EV160純電動(dòng)汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的作用是對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器進(jìn)行冷卻。冷卻系統(tǒng)由電動(dòng)水泵、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、散熱器、冷卻風(fēng)扇、膨脹水箱和水管等組成，如圖2-2-3~圖2-2-6所示如圖2-2-2所示，膨脹水箱連接管與膨脹水箱底部相連，這個(gè)水管與膨脹水箱上部相連。

膨脹水箱的作用是調(diào)節(jié)散熱器內(nèi)部壓力以及補(bǔ)充散熱器液位。電動(dòng)水泵安裝在車輛前部右下方，將散熱器內(nèi)部的冷卻液加壓后送到電機(jī)控制器冷卻水套中，冷卻液對(duì)電機(jī)控制器進(jìn)行冷卻后再流向驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻水套，對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻液最后從電機(jī)出水口流向散熱器上部,

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純電動(dòng)汽車電動(dòng)水泵結(jié)構(gòu)

水泵蓋（進(jìn)水口與出水口）由六個(gè)螺栓與水泵體緊固連接，如圖2-2-7所示。

電動(dòng)水泵由電機(jī)帶動(dòng)水泵轉(zhuǎn)子，依靠離心力吸入冷卻液，再將其加速甩出，去往電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)，如圖2-2-8所示。

水泵轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子做成一體，水泵轉(zhuǎn)子上帶有永磁體。電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙由塑料罩蓋隔離開，所以水泵轉(zhuǎn)子處的冷卻液無(wú)法進(jìn)入到電機(jī)定子線圈，如圖2-2-9所示。

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純電動(dòng)汽車電動(dòng)水泵的電機(jī)結(jié)構(gòu)為直流無(wú)刷式，通過(guò)塑料罩蓋將轉(zhuǎn)子與定子隔離，轉(zhuǎn)子套在塑料罩蓋上的金屬軸上，如圖2-2-10所示。

2.2.4

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純電動(dòng)汽車電機(jī)及控制器冷卻系統(tǒng)控制策略

1.水泵控制

當(dāng)起動(dòng)車輛時(shí)，電動(dòng)水泵開始工作（即儀表顯示READY）。

2.電機(jī)溫度控制

當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到驅(qū)