項目3認知交流電路與檢測電子元件和設備

任務七

認知與檢修旋轉變壓器汽車電工電子

中國工信出版集團·電子工業(yè)出版社職業(yè)教育汽車類專業(yè)核心課程系列教材《汽車電工電子》教材編寫組知識目標：1．了解旋轉變壓器的結構；2．初步認識旋轉變壓器的工作原理。能力目標：1．通過觀察與分析能正確認識其內部定子、轉子結構；2．會使用萬用表、示波器檢測永磁同步電機旋轉變壓器的好壞。情感目標：1．通過學習養(yǎng)成嚴謹的工作態(tài)度；2．學會自主學習與團隊合作學習。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標認知與檢修旋轉變壓器鞏固提升踩制動踏板數次并保持，打開點火開關，組合儀表點亮正常，可運行指示“READY”燈正常點亮，VCU故障指示燈點亮；組合儀表再無其他信息顯示。將擋位切換到“D”擋，踩加速踏板，EPB正常解鎖，但車輛不運行，有時感覺車輛蠕動一下后馬上停止，用診斷儀讀取故障碼，報P171100，信號失配錯誤；報P0C5200，正弦（sin）/余弦（cos）輸入信號低于電壓閾值。懷疑為電機的旋轉變壓器存在故障，請你檢修。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升一、旋轉變壓器的結構旋轉變壓器，簡稱旋變，是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器或解析器，用來測量驅動電機轉軸的角位移和角速度，其作用類似發(fā)動機的曲軸位置傳感器。旋轉變壓器的結構類似電機的結構，由旋變定子和旋變轉子組成。旋變定子和旋變轉子的鐵芯由鐵鎳軟磁合金或硅鋼薄板沖成的槽狀片疊成，旋變定子繞組包括勵磁繞組、余弦繞組和正弦繞組3組線圈，正余弦繞組成90°角度布置，三種繞組的線圈鑲嵌在定子硅鋼片的溝槽內。旋變轉子為一個橢圓形的信號盤，一般有2個或4個凸起旋變轉子與電機轉子同軸安裝在電機轉軸上，隨電機轉子同步運轉，如圖3-105、圖3-106所示。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升旋變定子繞組中的勵磁繞組、余弦繞組和正弦繞組的分布及連接關系如圖3-107所示。其中正弦繞組與余弦繞組空間布置夾角成90°。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升二、旋轉變壓器的原理電機控制器輸出一定頻率的勵磁信號給勵磁線圈（見圖3-108），勵磁線圈作為初級繞組產生勵磁場，當旋變轉子以一定的速率旋轉時，由于其形狀為橢圓形，旋變定子與旋變轉子的間隙發(fā)生變化，就會改變磁場的分布和磁阻（見圖3-109），在正弦和余弦次級繞組上產生不同峰值的輸出波形，由于正弦次級繞組與余弦次級繞組機械錯位90°，所以正余弦信號也錯位90°，旋變轉子輸出信號的相位角與旋變轉子的偏轉角之間存在嚴格的對應關系。峰值的大小隨旋變轉子的位置變化而波動（見圖3-110），所以，峰值的大小反映了旋變轉子的相對位置，正弦、余弦繞組波形峰值的差值反映了旋變轉子的絕對位置，它們之間的相位差反映了旋變轉子的旋轉方向，根據單位時間內旋變轉子的旋轉角度來計算電機的轉速，這些過程都是由電機控制器完成的，電機控制器依據初級勵磁繞組與次級正余弦繞組波形的檢測、運算及對比確定電機的轉速、轉向及位置信息，精確控制電機的運轉。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升三、旋轉變壓器的功用旋轉變壓器用于檢測電機轉子位置，反應驅動電機轉子當前的旋轉相位；再通過旋變信號計算當前的驅動電機轉速。旋變轉子與驅動電機轉子同軸連接，隨電機轉軸旋轉，帶動旋變轉子旋轉。旋轉變壓器與電機控制器中間通過6根低壓線束連接，2根是電機控制器激勵信號，另外4根分別是旋轉變壓器輸出的正弦信號和余弦信號，實測波形如圖3-111所示。6

根線當中任何一根線路出現故障都會導致驅動電機無法正常工作。旋變信號異常，導致驅動電機控制器無法感知電機轉子的位置信息，進而無法控制提供給電機的初相角等相關驅動信息，啟動功能保護模式。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升四、旋變的檢測1．使用萬用表測量繞組電阻使用萬用表實際測量吉利帝豪EV450汽車電機的各繞組電阻，其主要阻值范圍如表3-18所示。2．使用兆歐表測量對殼絕緣狀況各繞組的絕緣狀況應該大于20MΩ以上任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升3．使用示波器測量個繞組的波形。使用示波器測量吉利帝豪EV450汽車電機各個繞組的波形，其測試端子如圖3-112所示。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升一、實施條件1．比亞迪E5汽車電機4臺。2．拆裝工具4套，萬用表、游標卡尺等4套，其他拆裝及檢測設備若干。二、實施計劃1．會使用常用的拆裝工具，規(guī)范地拆裝電機。2．會使用常用的檢測儀器及設備（萬用表、游標卡尺）正確地檢修。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升學生學習情況評價表考核項目評分標準分值學生

自評

（20%）小組

互評

（30%）教師

評價

（50%）小計知識目標電機的結構能正確認識10

旋轉變壓器的功用能完整敘述10

電機的拆裝要點能敘述10

技能目標對電機進行的清晰標記、選擇與使用正確工具熟練、規(guī)范操作15

分解電機，無暴力拆解現象熟練、規(guī)范操作10

檢查各部件的使用情況，并準確測量檢測勵磁繞組熟練、規(guī)范操作10

素養(yǎng)目標安全、規(guī)范操作無不安全行為和隱患5

對問題的質疑和創(chuàng)新性能提出問題，并具有創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新性舉動

10

勞動精神、工匠精神、勞模精神吃苦耐勞、嚴謹規(guī)范、不計較個人得失5

活動參與積極主動5

勞動紀律嚴格遵守5

團隊合作和諧5

總分100

教師簽名：

年

月

日得分1．永磁同步電機的結構以比亞迪秦汽車的永磁同步電機為例，其外觀結構如圖

3-113

所示。無論何種永磁同步電機其內部結構主要由轉子、定子、傳感器以及殼體等部件組成，如圖3-114所示。轉子主要由疊合成圓柱體的硅鋼片及鑲嵌在其表面或內部的釹鐵硼永久磁鐵構成；定子由三相繞組和軟磁鐵組成；傳感器主要包括旋變及溫度傳感器。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升永磁同步電機（PMSM）的結構與工作原理2．永磁同步電機的工作原理當三相交流電接入定子繞組中，即產生了旋轉的磁場，電流的頻率決定了旋轉磁場的旋轉速度，這個旋轉的磁場牽引轉子內部的永久磁鐵，產生與旋轉磁場同步的旋轉扭矩，如圖3-115所示。所謂同步是指轉子的轉速與定子繞組產生的旋轉磁場轉速始終保持一致。因此，通過控制電機定子繞組輸入電流的頻率，來控制電動汽車的車速。使用旋轉變壓器檢測轉子的位置和電流傳感器檢測線圈的電流，從而控制驅動電機的扭矩輸出。永磁同步電機采用永久磁鐵來產生氣隙磁通量，永久磁鐵代替了直流電機中的磁場線圈和感應電機中轉子的勵磁體。同步電機屬于交流電機，定子繞組與異步交流電機的定子繞組相同。永磁同步電機轉子的旋轉速度與旋轉磁場的速度是同步的，所以稱為永磁同步電機。任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升永磁同步電機（PMSM）的結構與工作原理任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升任務導入任務準備任務實施任務評價任務拓展學習總結學習目標鞏固提升一、填空題1．旋轉變壓器不是一個_____器，而是基于電磁感應原理制成的用于精確檢測電機__________、______及速度的傳感器，類似于曲軸位置傳感器。2．旋轉變壓器的結構與電機類似，由________和____