新能源汽車驅(qū)動電機(jī)控制技術(shù)主講：XXX2024.5目錄CONTENTS01020304驅(qū)動電機(jī)認(rèn)知永磁同步電機(jī)拆裝與檢測驅(qū)動電機(jī)減速器高壓電控總成拆裝與檢測新能源汽車驅(qū)動電機(jī)控制技術(shù)05驅(qū)動電機(jī)及控制器熱管理系統(tǒng)檢修02永磁同步電機(jī)拆裝與檢測新能源汽車驅(qū)動電機(jī)控制技術(shù)情境引入學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

一輛純電動汽車無法行駛，車間主管初步診斷結(jié)果為驅(qū)動電機(jī)故障，讓你對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行拆裝檢測，請思考如何完成這項(xiàng)任務(wù)。2.1永磁同步電機(jī)概述學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

與傳統(tǒng)的電勵磁電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)特別是稀土永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕、慣性小、響應(yīng)快、高效率和高起動轉(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)。因而應(yīng)用范圍極為廣泛，遍及航天、國防、工農(nóng)生產(chǎn)和日常生活等各個領(lǐng)域。2.1.1術(shù)語和定義2.1永磁同步電機(jī)概述學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

2.1.2永磁同步電機(jī)分類自勵電機(jī)他勵電機(jī)從其他電源獲得勵磁電流的電機(jī)。從電機(jī)本身獲得勵磁電流的電機(jī)。

1.按勵磁電流的供給方式分類2.1永磁同步電機(jī)概述學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.1.2永磁同步電機(jī)分類永磁無刷交流電機(jī)永磁無刷直流電機(jī)永磁無刷直流電機(jī)需要方波型逆變器供電。永磁無刷交流電機(jī)需要正弦波型逆變器供電

。2.按供電頻率分類2.1永磁同步電機(jī)概述學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

2.1.2永磁同步電機(jī)分類梯形波永磁同步電機(jī)正弦波永磁同步電機(jī)磁極采用永磁材料，輸入三相正弦波電流時，氣隙磁場按正弦規(guī)律分布，簡稱為永磁同步電機(jī)。磁極為永磁材料，輸入方波電流，氣隙磁場呈梯形波分布，性能更接近于直流電機(jī)。用梯形波永磁同步電機(jī)構(gòu)成的自控變頻同步電機(jī)又稱為無刷直流電機(jī)。3.按氣隙磁場分布分類

永磁同步電機(jī)主要由機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子組成。定子包括定子鐵芯和定子繞組，如圖2-1所示，定子繞組鑲嵌在定子鐵芯中，繞組的作用是通電時產(chǎn)生磁場，鐵芯的作用是提高磁導(dǎo)率。永磁同步電機(jī)定子結(jié)構(gòu)與工作原理與交流異步電機(jī)一樣，多為4極形式，三相繞組按3相4極布置，通電產(chǎn)生4極旋轉(zhuǎn)磁場。圖2-1永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2.2永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

電機(jī)繞組按3相4極布置，采用單層鏈?zhǔn)嚼@組，通電產(chǎn)生4極旋轉(zhuǎn)磁場。有線圈繞組的定子如圖2-2所示。圖2-2同步電動機(jī)定子繞組2.2永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

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，在定子繞組通電產(chǎn)生的磁場吸引下，轉(zhuǎn)子即隨定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2-3所示。圖2-3永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2.2永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

永磁同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與普通的感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，和異步電機(jī)不同點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極。由于在轉(zhuǎn)子上安放永磁體的位置有很多選擇，所以永磁同步電機(jī)通常會被分為三大類：內(nèi)嵌式（IPM）、面貼式（SPM）及插入式，如圖2-4所示。圖2-4永磁同步電機(jī)的分類2.2永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

在電機(jī)系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出動作主要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?、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U、V、W三相交流電給電機(jī)形成旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)通過位置傳感器將電機(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，如圖2-5所示。圖2-5永磁同步電機(jī)與控制器學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.2.2永磁同步電機(jī)工作原理

永磁同步電機(jī)的工作原理如圖2-6所示，圖中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速;為同步轉(zhuǎn)速;T為轉(zhuǎn)矩；為功率角。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速可表示為

式中為電源頻率;為電機(jī)極對數(shù)。圖2-6永磁同步電機(jī)工作原理圖學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.2.2永磁同步電機(jī)工作原理普通變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器的區(qū)別

普通變壓器的原邊和副邊的線圈是相對固定的，中間有鐵芯進(jìn)行電磁交變，所以輸出與輸入的電壓比是不變值。旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊繞組不動，副邊繞組隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置改變時，其副邊繞組輸出電壓的大小會隨轉(zhuǎn)子角度位移而發(fā)生變化。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)

電動車的驅(qū)動電機(jī)上多使用磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，它是旋轉(zhuǎn)變壓器的一種特殊形式，利用磁阻原理來實(shí)現(xiàn)電信號間的轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)是原邊與副邊的繞組都放在電機(jī)定子的不同槽內(nèi)，且均固定不旋轉(zhuǎn)。2.3永磁同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

原邊繞組屬勵磁繞組通入正弦形的激磁電流，而副邊是由兩相線圈產(chǎn)生輸出信號，磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器示意圖如圖2-7所示。圖2-7磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器示意圖學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子采取多極形狀，磁極的外形應(yīng)符合能感應(yīng)正弦信號的特殊要求，因此磁場氣隙應(yīng)近似于正弦波的形狀，如圖2-8所示。

利用氣隙和磁阻的變化使輸出繞組的感應(yīng)電壓隨機(jī)械轉(zhuǎn)角作相應(yīng)正弦或余弦的變化，同時轉(zhuǎn)子必須滿足多磁極的要求，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)不相同，定子磁極數(shù)比轉(zhuǎn)子的多。圖2-8磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子磁極學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子采取多極形狀，磁極的外形應(yīng)符合能感應(yīng)正弦信號的特殊要求，因此磁場氣隙應(yīng)近似于正弦波的形狀，如圖2-8所示。

利用氣隙和磁阻的變化使輸出繞組的感應(yīng)電壓隨機(jī)械轉(zhuǎn)角作相應(yīng)正弦或余弦的變化，同時轉(zhuǎn)子必須滿足多磁極的要求，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子與轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)不相同，定子磁極數(shù)比轉(zhuǎn)子的多。圖2-9磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的三個線圈學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測

電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器常被稱作旋轉(zhuǎn)變壓器或同步分解器，它是一種電磁式傳感器，汽修行業(yè)工作者常常稱它為“旋變”。旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)際上是一種特殊的小型交流電機(jī),可用來精確檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移和角速度。它由定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子由高性能硅鋼片疊成,其上有繞組作為變壓器的原邊接受勵磁電壓，轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合在副邊線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器的作用變頻器是由車輛驅(qū)動系統(tǒng)的ECU控制，通過對6個IGBT場效應(yīng)管的門控驅(qū)動電路，控制三相交流電的頻率及次序來改變驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，所以門控驅(qū)動電路是變頻器的核心。其中輸入ECU的多種信號中，負(fù)責(zé)精準(zhǔn)檢測驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的信號十分重要，在當(dāng)前的驅(qū)動電機(jī)中，常采用“磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器”作為位置傳感器，電動車上的驅(qū)動控制電路如圖2-10所示。圖2-10電動車上的驅(qū)動控制電路學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器的作用

1.一般要求。

2.一般性項(xiàng)目

（1）外觀

（2）外形和安裝尺寸

（3）質(zhì)量

（4）液冷系統(tǒng)冷卻回路密封性能

（5）驅(qū)動電機(jī)定子繞組冷卻直流電阻

（6）絕緣電阻學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.4永磁同步電機(jī)的檢測驅(qū)動電機(jī)的檢測要求學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.4永磁同步電機(jī)的檢測2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法1.外觀以目測為主，檢查電機(jī)外殼是否有裂縫或變形，是否有漏油現(xiàn)象，以及電機(jī)的通風(fēng)口是否被堵塞，以確保電機(jī)正常散熱。對于具有明確強(qiáng)度要求的技術(shù)參數(shù)，如緊固件的連接強(qiáng)度等，應(yīng)輔之以力矩扳手等必要的工具。學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.4永磁同步電機(jī)的檢測2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法2.外形和安裝尺寸根據(jù)被試電機(jī)系統(tǒng)的外形和安裝尺寸要求,以及尺寸范圍，選擇滿足測量精度要求的游標(biāo)卡尺、螺旋測微儀、米尺等量具進(jìn)行測量。3.質(zhì)量采用滿足測量精度要求的衡器量取驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)控制器的質(zhì)量,衡器測量誤差應(yīng)不超過被試樣品標(biāo)稱質(zhì)量的±2%。學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測4.液冷系統(tǒng)冷卻回路密封性能（1）該項(xiàng)試驗(yàn)宜將驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)控制器的冷卻回路分開后單獨(dú)測量。（2）試驗(yàn)前，不允許對驅(qū)動電機(jī)或驅(qū)動電機(jī)控制器表面涂覆可以防止?jié)B漏的涂層，但是允許進(jìn)行無密封作用的化學(xué)防腐處理。（3）試驗(yàn)使用的介質(zhì)可以是液體或氣體，液體介質(zhì)可以是含防銹劑的水、煤油或黏度不高于水的非腐蝕性液體，氣體介質(zhì)可以是空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w。（4）用于測量試驗(yàn)介質(zhì)壓力的測量儀表的精度應(yīng)不低于1.5級，量程應(yīng)為試驗(yàn)壓力的1.5~3倍。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測4.液冷系統(tǒng)冷卻回路密封性能（5）試驗(yàn)時，試驗(yàn)介質(zhì)的溫度應(yīng)和試驗(yàn)環(huán)境的溫度一致并保持穩(wěn)定；將被試樣品冷卻回路的一端堵住，但不能產(chǎn)生影響密封性能的變形，向回路中充入試驗(yàn)介質(zhì)，利用壓力儀表測量施加的介質(zhì)壓力，使用液體介質(zhì)試驗(yàn)時，需要將冷卻回路腔內(nèi)的空氣排凈。然后，逐漸加壓至GB/T18488.1—2015中5.2.5條規(guī)定的試驗(yàn)壓力200kPa，并保持該壓力至少15min。（6）壓力保持過程中，壓力儀表顯示值不應(yīng)下降，其間不允許有可見的滲漏通過被試品殼壁和任何固定的連接處。如果試驗(yàn)介質(zhì)為液體，則不得有明顯可見的液滴或表面潮濕。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測5.驅(qū)動電機(jī)定子繞組冷態(tài)直流電阻（1）驅(qū)動電機(jī)定子繞組冷態(tài)直流電阻宜在實(shí)際冷狀態(tài)下測量，并記錄測量時的環(huán)境溫度數(shù)值。（2）繞組直流電阻的測量。使用微歐計(jì)測量繞組直流電阻，測量時，通過繞組的試驗(yàn)電流應(yīng)不超過其額定電流的10%，通電時間不超過1min。驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止不動。繞組各相各支路的始末端均引出時，應(yīng)分別測量各相各支路的直流電阻。如果各相繞組在電機(jī)內(nèi)部連接，那么應(yīng)在每個出線端間測量電阻。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測6.絕緣電阻（1）測量時被試樣品的狀態(tài)。①絕緣電阻試驗(yàn)應(yīng)分別在被試樣品實(shí)際冷狀態(tài)或熱狀態(tài)(如溫升試驗(yàn)或高低溫試驗(yàn)或濕熱試驗(yàn)后)下進(jìn)行。②常規(guī)測試時，如無其他規(guī)定，絕緣電阻僅在實(shí)際冷狀態(tài)下測量，并記錄被試樣品周圍介質(zhì)的溫度。③若需要在熱狀態(tài)下或者冷卻回路通有冷卻液的情況下測量絕緣電阻，則周圍介質(zhì)溫度指試驗(yàn)時被試樣品所在空間的溫度或者冷卻液的溫度。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測6.絕緣電阻（2）兆歐表的選用。①應(yīng)根據(jù)被測繞組（或測量點(diǎn)）的最高工作電壓選擇兆歐表。②當(dāng)最高工作電壓不超過250V時，應(yīng)選用500V兆歐表，當(dāng)最高工作電壓超過250V，但是不高于1000V時，應(yīng)選用1000V兆歐表。③測量時，應(yīng)在兆歐表指針或者顯示數(shù)值達(dá)到穩(wěn)定后再讀取數(shù)值。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測6.絕緣電阻（3）驅(qū)動電機(jī)定子繞組對機(jī)殼的絕緣電阻。①如果各繞組的始末端單獨(dú)引出，則應(yīng)分別測量各繞組對機(jī)殼的絕緣電阻，不參加試驗(yàn)的其他繞組和埋置的檢溫元件等應(yīng)與鐵芯或機(jī)殼作電氣連接，機(jī)殼應(yīng)接地。②當(dāng)中性點(diǎn)連在一起而不易分開時，則測量所有連在一起的繞組對機(jī)殼的絕緣電阻。③測量結(jié)束后，每個回路應(yīng)對接地的機(jī)殼作電氣連接使其放電。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測6.絕緣電阻（4）驅(qū)動電機(jī)定子繞組對溫度傳感器的絕緣電阻。①如果驅(qū)動電機(jī)埋置有溫度傳感器，則應(yīng)分別測量定子繞組與溫度傳感器之間的絕緣電阻。②如果各繞組的始末端單獨(dú)引出，則應(yīng)分別測量各繞組對溫度傳感器的絕緣電阻，不參加試驗(yàn)的其他繞組和埋置的其他檢溫元件等應(yīng)與鐵芯或機(jī)殼作電氣連接，機(jī)殼應(yīng)接地。③當(dāng)繞組的中性點(diǎn)連在一起而不易分開時，則測量所有連在一起的繞組對溫度傳感器的絕緣電阻。④測量結(jié)束后，每個回路應(yīng)對接地的機(jī)殼作電氣連接使其放電。2.4.2驅(qū)動電機(jī)的檢測方法學(xué)習(xí)單元二

永磁同步電機(jī)拆裝與檢測2.4.3比亞迪E5驅(qū)動電機(jī)的檢測比亞迪E5驅(qū)動電機(jī)的主要檢測項(xiàng)目如表2-2所示。表2-2比亞迪E5驅(qū)動電機(jī)的主要檢測項(xiàng)目檢測項(xiàng)目要求檢查驅(qū)動電機(jī)外觀標(biāo)識?檢查并記錄電機(jī)外觀實(shí)際情況?檢查并記錄電機(jī)銘牌信息?