新能源汽车电机及控制系统检修（第2版）-项目二

新能源汽车电机及控制系统检修

（第2版）项目二驱动电机项目导读驱动电机是电机及控制系统的核心部件，其性能的优劣直接影响整车性能。本项目重点介绍永磁同步电机和三相异步电机，以其特点、技术参数、性能要求、结构、工作原理等内容为基础，介绍相关的检修工作。达成目标知识目标技能目标思政目标（1）了解驱动电机的分类与特点。（2）熟悉驱动电机的技术参数与性能要求。（3）掌握永磁同步电机的结构与工作原理。（4）掌握三相异步电机的结构与工作原理。（1）会对永磁同步电机进行性能检测、故障诊断。（2）会对三相异步电机进行故障诊断、拆装。（1）弘扬科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神。（2）养成好学上进、开拓创新的工作作风，具备良好的人文素养和职业道德。（3）增强规范操作、安全操作的意识。任务2.1驱动电机认知任务2.2永磁同步电机检修任务2.3三相异步电机检修任务引入——打破固论，新能源SUV征服沙漠传统SUV每年秋季的沙漠都不寂寞，越野爱好者们会来到这里一展身手。在沙漠越野的赛道上，当传统SUV还在纠结如何取舍适时四驱和全时四驱时，曾经只能在各大城市道路上活跃的新能源SUV已经凭借双电机全时四驱技术成为新的沙漠英雄，如比亚迪唐DM和宋ProDM。新能源SUV以唐DM为例，该车有前、后两台驱动电机。在纯电动驱动模式下，前驱动电机驱动前轮、后驱动电机驱动后轮。因此，唐DM不需要传动轴和机械式变速器也可以按照设定值进行极限输出。在沙漠越野中，应用了双电机全时四驱技术的唐DM不仅具有强大的越野能力，还能在瞬间爆发出强大扭矩，可以轻松面对沙漠中的各种困难。思考：驱动电机有哪些特点，在性能方面有哪些要求？相关知识2.1.1驱动电机的分类驱动电机驱动电机是将动力电池提供的电能转化为机械能来驱动车辆行驶的机构。此外，驱动电机还具有发电机的功能，即把车辆滑行和制动时的机械能转化为电能，并将其存储于动力电池中。相关知识2.1.1驱动电机的分类根据不同的分类标准按运转速度划分按转速能否调节划分按结构和工作原理划分低速电机中速电机恒速电机调速电机直流电机交流电机高速电机相关知识2.1.1驱动电机的分类转速通常为3000～6000r/min。低速电机的缺点是尺寸大、控制器尺寸较大、内部损耗大等，优点是其变速器的速比较小，结构简单。低速电机因转动惯量较大、反应较慢，而不太适用于新能源汽车。低速电机01转速通常为6000～10000r/min，其各种参数介于低速电机和高速电机之间。中速电机02转速通常为10000r/min以上。高速电机的缺点是变速器的速比较大，通常需要采用行星齿轮传动机构，优点是功率密度高、传动效率高、噪音小、动态响应快、控制器尺寸较小、内部损耗小等。高速电机的应用受电磁材料的性能、转轴的承载能力等限制。高速电机031．按运转速度划分相关知识（1）速比：在汽车传动系统中，变速器的输入轴转速与输出轴转速的比值。（2）功率密度：输出功率与导电、导磁材料体积或质量的比值。（3）传动效率：输出功率与输入功率的比值。2.1.1驱动电机的分类相关知识2.1.1驱动电机的分类2．按转速能否调节划分恒速电机是指转速与电源频率成恒定比例的电机。只要电源频率一定，恒速电机的转速就是一定的。调速电机是指通过改变磁极对数、电压、电流、频率等来改变转速，以提高汽车性能的电机。按调速方式的不同，调速电机可分为电磁调速电机、直流调速电机、脉冲宽度调制变频调速电机和开关磁阻调速电机（简称开关磁阻电机）；按能否连续调节速度，调速电机可分为有级调速电机和无级调速电机。在特定电源频率下转速能否调节1）恒速电机2）调速电机相关知识2.1.1驱动电机的分类3．按结构和工作原理划分直流电机是出现最早的电机，具有调速性能好、启动容易、能够载重启动等优点，但在价格、维护成本等方面不如交流电机。交流电机结构简单、制造方便、可靠性好，且具备高转速、高电压、大电流、大容量等特点。相关知识2.1.2驱动电机的特点及应用在新能源汽车发展的早期，大部分车辆都采用直流电机。由于直流电机有着复杂的机械结构，如包含电刷和机械换向器，因此其瞬时过载能力和转速受到限制。在长时间工作的情况下，直流电机的机械结构会产生损耗，维护成本较高。此外，直流电机运转时电刷冒出的火花，不仅造成转子发热、能量浪费、散热难度增加等，还会造成高频电磁干扰，影响整车性能。目前，新能源汽车已经基本不再使用直流电机。1）直流电机相关知识2.1.2驱动电机的特点及应用三相异步电机运行可靠，且相对永磁同步电机具有价格优势。与同功率的直流电机相比，三相异步电机的效率更高，质量减少了二分之一左右。如果采用矢量控制，三相异步电机可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。三相异步电机的不足之处体现在以下几方面：①能耗高，转子发热快，需要为高速工况设置额外的冷却系统；②功率密度低，不利于提高车辆的最大行驶里程；③控制系统很复杂，技术要求较高。2）三相异步电机相关知识2.1.2驱动电机的特点及应用永磁同步电机具有体积小、质量轻、可靠性高、运行安全可靠、能量利用率较高等优点。相较于直流电机，永磁同步电机不需要安装电刷和机械换向器，工作时不会产生火花；相较于三相异步电机，永磁同步电机的控制系统更简单、调速精度更高、响应速度更快。永磁同步电机具有较高的功率密度，其工作效率最高可达97%，能够为车辆提供较大的动力，广泛用在新能源汽车上。永磁同步电机转子中的永磁材料在高温、振动或过流的条件下，会发生磁性衰退的现象，永磁同步电机容易损坏，且永磁材料价格较高，因此永磁同步电机的生产、维护成本较高。3）永磁同步电机相关知识2.1.2驱动电机的特点及应用开关磁阻电机具有价格低、电路简单可靠、调速范围宽等优点，但振动、噪声大，控制系统复杂，且对直流电源会产生很大的脉冲电流，多用于大型客车中。以三相开关磁阻电机为例介绍其运行原理（见左图），定子铁芯和转子铁芯由硅钢片叠压而成，二者的齿槽构成双凸极结构，定子具有三对线圈组成的绕组，转子没有绕组，定子绕组通电后，产生旋转磁场，而根据磁阻最小原理，转子会受到旋转磁场的作用而发生转动。4）开关磁阻电机相关知识2.1.2驱动电机的特点及应用（1）磁阻最小原理：磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合。（2）磁阻：一段磁路的磁位差和磁通量的比值。相关知识轮毂电机技术新能源汽车驱动电机历经了三代技术革新：第一代是中央电机集中驱动技术；第二代是轮边电机技术；第三代是轮毂电机（见下图）技术。与前两代技术相比，轮毂电机技术能有效解决新能源汽车在成本、能耗等方面存在的难以突破瓶颈的问题。优点难点1）传动效率高2）节省空间3）易控制4）成本低5）易实现模块化（1）操控性能变差，如加速响应慢，颠簸路况下悬架的响应慢等。（2）容量较小，不能满足整车制动性能的要求，影响车辆的最大行驶里程。（3）工作环境差，设计轮毂电机时要充分考虑防水、防尘、防振等问题。冷却和散热问题2.1.2驱动电机的特点及应用相关知识2.1.3驱动电机的技术参数（1）额定电压：在额定工况下，输入定子绕组的线电压值。其中，额定工况是指驱动电机可以长时间稳定工作的状态。（2）额定电流：在额定电压下，通过定子绕组的线电流值。（3）额定功率：在额定工况下，驱动电机转轴上输出的机械功率。（4）额定转速：驱动电机在额定功率下的最低转速。（5）峰值功率：在规定的持续时间内，允许驱动电机输出的最大功率。（6）最高工作转速：在额定电压下，驱动电机带负载运行所能达到的最高转速。（7）最高转速：在无负载条件下，允许驱动电机的最高转速。驱动电机主要的技术参数包括以下几个：相关知识2.1.3驱动电机的技术参数（8）额定转矩：驱动电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。（9）峰值转矩：在规定的持续时间内，允许驱动电机输出的最大转矩。（10）堵转转矩：转子在所有角位堵住时所产生的转矩最小测得值。（11）机械效率：在额定工况下，驱动电机转轴输出的机械功率与电源输入定子绕组的电功率之比。（12）电机及控制系统整体效率：驱动电机转轴输出的机械功率与电机控制器输入的电功率之比。（13）最大温升：驱动电机在运行时与环境之间允许存在的最大温差。（14）额定频率：在额定工况下，驱动电机中电枢绕组的电流频率。相关知识（1）电枢是驱动电机中装有导线的部件。直流电机中电枢为转子，交流电机中电枢为定子。例如，永磁同步电机的定子铁芯也称为电枢铁芯，其定子绕组也称为电枢绕组。（2）为了方便驱动电机的使用和检修，通常将记录了技术参数的铭牌固定在驱动电机外壳上。2.1.3驱动电机的技术参数相关知识2.1.4驱动电机的性能要求驱动电机的性能一般需要满足以下几点要求:（1）电压高。采用高电压的驱动电机尺寸较小，逆变器的成本较低，能量转换效率较高等。（2）转速高。在电机转矩一定的情况下，提高转速可以提高电机功率；同样，在电机功率一定的情况下，提高转速可以提高电机转矩。转速高的驱动电机具有体积小、质量轻等特点，有利于降低整备质量。

整备质量包括动力电池、冷却液、玻璃洗涤液、润滑油、随车工具和备用车轮、车载充电器、手提式充电器等的质量，但是不包括乘员或装载质量。

续航能力是新能源汽车行业关注的焦点，整备质量对续航能力有显著影响，减小整备质量可以大大提高汽车的续航能力。但是，整备质量大的车辆稳定性好，特别是在急转弯和急刹车的时候，优势很明显，因此车辆的整备质量也并非越小越好。相关知识（3）转矩密度、功率密度大，体积小、质量轻。驱动电机的转矩密度、功率密度越大，其在新能源汽车中占用的空间就越小。此外，电机外壳、各种控制装置、冷却系统等应尽可能选用轻质材料，如采用铝合金的电机外壳，以降低电机总成的质量。（4）启动转矩大，调速范围宽，可满足车辆启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩。此外，驱动电机应具有自动调速功能，以减轻驾驶人的操作强度，提高车辆加速过程中乘坐的舒适性。（5）需要有较好的承受过载的能力，以满足车辆快速加速与最大爬坡度的要求。（6）具有高可控性、高稳态精度、良好的动态性能，必要时可实现多部驱动电机协调运行。（7）机械效率高、损耗少。（8）可兼做发电机使用，具有制动能量回收功能，以延长车辆的续驶里程。（9）必须装备高压保护装置。（10）能够在恶劣条件下可靠工作，即具有耐潮、适应极端温度的能力，且工作时噪声小。（11）散热性好，能确保车辆行驶过程中各零部件的正常功能，以及乘员的人身安全。2.1.4驱动电机的性能要求相关知识（1）转矩密度：转矩与导电（或导磁）材料体积的比值。（2）动态性能：驱动电机在负载突变时表现出的特性，如速降、恢复时间、超调量等。（3）稳态性能：驱动电机在负载稳定时表现出的特性，如转速、电流等是否稳定。2.1.4驱动电机的性能要求实践操作——认识不同车型的驱动电机比较不同车型的驱动电机及铭牌请扫描二维码查看任务2.1驱动电机认知任务2.2永磁同步电机检修任务2.3三相异步电机检修任务引入——永磁同步电机的退磁现象及其预防措施永磁同步电机性能的好坏通常可通过磁性材料的耐高温等级来评价。如果永磁同步电机的温度超过耐高温等级规定的最高温度，其磁通密度就会急剧下降，引发退磁现象。思考：广泛应用于新能源汽车中的永磁同步电机有什么结构特点？它是如何运行的？当它发生故障时，应如何进行检修？一般采取以下措施来预防退磁现象：（1）正确选择电机功率。通常裕量为正常负载的20%左右。（2）避免重载启动和频繁启动。造成永磁同步电机退磁的原因有以下几种：（1）永磁同步电机的散热风扇异常，导致永磁同步电机温度升高。（2）永磁同步电机没有设置温度保护装置。（3）环境温度过高。（4）永磁同步电机设计不合理，导致过流、过载等现象。相关知识2.2.1永磁同步电机概述定子转子位置传感器温度传感器高压导线散热风扇（风冷型）机壳机座等永磁同步电机组成1．永磁同步电机的结构相关知识2.2.1永磁同步电机概述1）定子（1）定子铁芯一般采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。若要求永磁同步电机具有高效率或高频率，以减少定子铁芯的铁耗，则可以考虑使用0.35mm厚的低损耗冷轧无取向硅钢片。（2）定子绕组普遍采用分布式短距绕组。定子绕组多按三相四极布置，通电产生四极旋转磁场。对于定子绕组极对数较多的永磁同步电机，普遍采用分数槽绕组。需要进一步改善电动势波形时，可以考虑采用正弦绕组或其他绕组。（3）固定部件包括机座、铁芯压板、绕组支架等。相关知识（1）铁耗：驱动电机运行时，因定子铁芯或端部铁件发热而产生的损耗。（2）极对数：磁极的对数。2.2.1永磁同步电机概述相关知识2.2.1永磁同步电机概述（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。2）转子转子主要由永磁体、转子铁芯和转轴等组成。永磁体通常采用铁氧化永磁材料或钕铁硼永磁材料；转子铁芯可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或由钢板、硅钢片冲制后叠压而成。转子可分为表面式转子和内埋式转子两种。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（1）表面式转子是指永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁芯的外表面上，提供磁通的方向为径向的转子。①

凸装式转子：结构简单、制造成本较低、转动惯量小，广泛应用于矩形波永磁同步电机和恒功率运行调速范围不宽的正弦波永磁同步电机中。②嵌入式转子：可利用转子磁路不对称性所产生的磁阻转矩，来提高永磁同步电机的功率密度。嵌入式转子的动态性能较凸装式转子有所改善，制造工艺也较简单，常用于具有调速功能的永磁同步电机，但漏磁系数和制造成本都比凸装式转子大。图2-11表面式转子相关知识2.2.1永磁同步电机概述(2)内埋式转子是指永磁体位于内部的转子。内埋式转子的动态性能和稳态性能都较好，广泛应用于要求有异步启动能力或较好动态性能的永磁同步电机中。内埋式转子也存在转子磁路不对称所产生的磁阻转矩，有助于提高永磁同步电机的过载能力和功率密度。内埋式转子可分为径向式转子、切向式转子、U型混合式转子和V型径向式转子四种。相关知识2.2.1永磁同步电机概述①径向式转子：永磁体直接面向气隙，漏磁系数较小，材料利用率高，结构简单。②切向式转子：具有聚磁结构，电磁负荷较大，符合永磁同步电机微型化的发展要求，但是漏磁系数较大，须采取相应的隔磁措施，结构复杂。④V型径向式转子：在U型混合式转子的基础上发展出的，进一步减少了永磁材料的用量。③U型混合式转子：在径向布置和切向布置的永磁体的尺寸、相互位置合理的情况下，漏磁系数可大大减小，即在额定功率和转子尺寸相同的情况下，减少了永磁材料的用量。漏磁：磁源通过特定磁路泄露在空气中的磁场能量。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。3）位置传感器（1）旋转变压器：由定子和转子组成。定子绕组接受励磁电压，而转子绕组通过电磁耦合得到感应电压。电机控制器可通过旋转变压器检测电机转子的转速和磁极位置，从而对电机定子绕组中的电流进行控制，达到驱动和控制电机的目的。（2）光电编码器：一种通过光电信号将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。根据刻度方法及信号输出形式的不同，光电编码器可分为增量式、尽对式和混合式三种。（3）霍尔传感器：一种基于霍尔效应的磁传感器。可用于检测磁场及其变化，且其不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于测试大电流电路。霍尔效应：磁场作用于载流金属导体、半导体等载体时，产生横向电位差的物理现象。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。4）温度传感器为避免因温度过高而造成组件损坏，永磁同步电机需要配置温度传感器来监控定子绕组的温度。使用较广泛的温度传感器为负温度系数（negativetemperaturecoefficient，简称NTC）传感器。相关知识2.2.1永磁同步电机概述2．永磁同步电机的工作原理1）运行原理永磁同步电机的定子绕组因接入三相对称交流电而产生旋转磁场。根据磁极异性相吸、同性相斥的原理，不论转子与定子的磁极起始时的相对位置如何，由于磁场力作用，转子都会和定子磁极同步旋转。在转子和定子的共同作用下，转轴产生转矩。相关知识2.2.1永磁同步电机概述2．永磁同步电机的工作原理2）控制策略为了使永磁同步电机具有更快的响应速度、更高的转速调节精度及更宽的调速范围，人们提出了多种适用于永磁同步电机的控制策略，如恒压频比开环控制、矢量控制、直接转矩控制等。（1）恒压频比开环控制。恒压频比开环控制的控制变量为永磁同步电机的相关参数，即电压和频率。先将特定电压和频率的信号输入可实现控制策略的调制器中，调制器控制逆变器产生一个合适的正弦交流电，并将正弦交流电施加在定子绕组上，使之在指定的电压和频率下运行。相关知识2.2.1永磁同步电机概述以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子绕组的电流分解为正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子绕组电流的励磁分量，另一个与磁链方向正交，代表定子绕组电流的转矩分量，分别对这两个分量进行控制，即为矢量控制。矢量控制的永磁同步电机可具有与直流电机一样良好的动态性能。驱动电机转子的转速即为驱动电机的转速，而旋转磁场的转速与驱动电机的电源频率一致。永磁同步电机的转速和电源频率严格同步，即转子转速等于旋转磁场的转速，没有转差功率，转子的参数对控制效果的影响小，因此在永磁同步电机上更容易实现矢量控制。（2）矢量控制。2．永磁同步电机的工作原理2）控制策略相关知识2.2.1永磁同步电机概述直接转矩控制是通过测量永磁同步电机的电压、电流，来计算永磁同步电机的磁通量和转矩，再通过控制转矩来控制转速的方法。该方法省去了复杂的矢量变换与数字模型处理，控制手段直接，但是存在转矩脉动和磁链脉动大的问题，会使永磁同步电机运行不稳定。（3）直接转矩控制。2．永磁同步电机的工作原理2）控制策略（1）磁链：导电线圈或电流回路所链环的具有磁通量的空间。（2）调制器：通过数字信号处理技术，将低频数字信号（如音频、视频、数据等）调制到高频数字信号中，进行信号传输的一种设备。（3）转差功率：驱动电机运行时，因转子绕组发热导致的功率损失。转差功率通常与转子绕组的电阻值正相关。相关知识2.2.1永磁同步电机概述什么是智能控制方法？为了提高永磁同步电机的控制性能和控制精度，人们在矢量控制、直接转矩控制等的基础上，建立了模糊控制、神经网络控制等智能控制方法。智能控制方法的大致思路是建立多环控制结构，通过矢量控制、直接转矩控制等进行内环电流控制、转矩控制，通过智能控制进行外环速度控制。知识扩展相关知识1．永磁同步电机的日常检查1）启动前的检查（1）调试励磁、脉冲、移相等装置。（2）检查定子回路控制开关、操纵装置及保护系统。（3）用干燥压缩气体（风压为0.196～0.29Pa）清扫永磁同步电机，并检查各线束绝缘表面是否有破损。（4）检查冷却系统，如通水管是否打开、水压是否正常、冷却器和管道有无漏水现象等，并检查定子铁芯状况。（5）检查轴承及其润滑系统，保证轴承内油质清洁。（6）清扫和检查启动设备，并检查有无他人正在使用永磁同步电机和附属设备。（7）测量永磁同步电机和电机控制器的绝缘电阻，并与上一次测试结果对照，电阻值应不低于上次测量值的50%～80%。2.2.2永磁同步电机的检修相关知识1．永磁同步电机的日常检查2）运行时的检查（1）三相电压不平衡度不应大于5%。（2）检查轴承的温度。轴承的温度与其工作环境和用途有关，通常要求滚动轴承的温度不超过95℃，滑动轴承的温度不超过75℃。（3）用温度计测量定子绕组与定子铁芯的温升。通常要求定子绕组的温升不超过105K，定子铁芯的温升不超过125K。（4）测量环境温度。通常要求永磁同步电机运行时的环境温度最低为5℃，最高为40℃；长期停用的永磁同步电机应保存在温度为5～15℃的环境中。（5）测量空气相对湿度。规定空气相对湿度不应超过75%。2.2.2永磁同步电机的检修相关知识（1）启动设备：用于辅助驱动电机启动的设备，可使驱动电机启动平稳，对高压电源的冲击小，还能实现对驱动电机的软停车、制动、过载和缺相保护等。（2）三相电压不平衡度：三相电压负序分量与正序分量的方均根值百分比。2.2.2永磁同步电机的检修如右图所示为三相电压零序分量的相量图，若保持A相矢量不变，B相矢量逆时针旋转120°，C相矢量顺时针旋转120°，则得到三相电压正序分量的相量图，对三个矢量求和，可得到三相电压正序分量；若保持A相矢量不变，B相矢量顺时针旋转120°，C相矢量逆时针旋转120°，则得到三相电压负序分量的相量图，对三个矢量求和，可得到三相电压负序分量。对三相电压负序分量与正序分量分别进行平方求和，求其均值，再开平方，并用两数之比的百分比表示，即为三相电压不平衡度。相关知识3）停机后的检查永磁同步电机停机后，应检查定子绕组及引线的绝缘有无损伤，零部件是否松动，转子支架和机械零部件是否有开焊或裂缝等现象，固定螺栓是否松动，以及轴承状态是否正常等。2.2.2永磁同步电机的检修1．永磁同步电机的日常检查相关知识2.2.2永磁同步电机的检修2．永磁同步电机的性能检测1）负载性测试2）T-n曲线测试目的是确定永磁同步电机的效率、功率因数、转速、定子电流等，确保永磁同步电机在超出最大预期工作量的情况下仍能正常运行。用伺服电机给永磁同步电机加载，从150%额定负载逐步降到25%额定负载，在此范围内至少选取6个测试点（必须包括100%额定负载点），测量其电压、电流、功率、转矩和转速等参数并进行计算。T-n曲线是描述永磁同步电机的转矩和转速之间关系的特性曲线，如图所示。其测试方法是通过控制永磁同步电机的转速，从最低转速零到最高转速之间选取不同的转速点，测量各个转速点的转矩，再绘制出两者的关系曲线。相关知识2.2.2永磁同步电机的检修2．永磁同步电机的性能检测3）耐久性测试4）空载测试耐久性是指在规定的使用和维修条件下，永磁同步电机达到某种技术指标时，实现基础功能的能力。在测试软件中，可由用户设定永磁同步电机按某个测试方案来进行耐久性测试。例如，设定永磁同步电机以120%的额定转速运行2min，测量永磁同步电机运行过程中的电压、电流、效率、转矩和转速等信息。空载测试是指永磁同步电机空转时，检验其运转稳定性和可靠性的试验。在125%额定电压至驱动电机转动的最低电压范围内，绘制电压和励磁电流的关系曲线，即空载特性曲线。通过空载测试，不仅可以检查励磁装置的工作情况是否良好、定子绕组连接是否正确，还可以了解永磁同步电机的磁路饱和程度。相关知识2.2.2永磁同步电机的检修2．永磁同步电机的性能检测6）启动电流测试5）堵转测试永磁同步电机启动时会产生瞬时的大电流，持续时间约为几十毫秒，这个过程中电流的峰值、上升时间、下降时间等都是非常重要的参数。

启动电流测试的时间很短，通常采用示波器或功率分析仪进行试验。堵转测试是指让转子固定不动，使定子绕组的电压约为90%～110%额定电压，测试此时的电压、电流、输入功率等的试验，再逐渐降低定子绕组的电压进行测试，应共选取5～7个测量点。对于额定功率为100～300kW永磁同步电机，堵转测试结果可以用于评价2.5～4倍额定电流的过载性能。相关知识2.2.2永磁同步电机的检修3．永磁同步电机的故障诊断对于永磁同步电机，应在熟悉永磁同步电机结构和工作原理的基础上正确进行故障诊断，并找出造成故障发生的原因。目视检查01目视检查是故障诊断的基础。目视检查的内容是检查易于接触或能够看到的部件，以查明其是否有明显损坏或存在可能导致故障的情况。相关知识2.2.2永磁同步电机的检修010203040506第一步第三步第五步第二步第四步第六步操作启动开关，使电源模式至OFF状态。断开OBC处的直流母线。等待5分钟后，用数字万用表测量电机控制器的输入端与输出端之间的电压，确定其不大于5V。如果不满足要求，则继续等待若干分钟后，再次测量、确认。断开低压蓄电池的负极线。拆卸与电机控制器相连的高压连接器。拆卸与永磁同步电机相连的高压连接器。绝缘电阻检测07第七步将高压绝缘检测仪的挡位调至1000V，分别测量电机控制器侧各相线束的连接器与电机壳体之间的电阻。如果电阻不小于20MΩ，则表示绝缘正常；如果电阻小于20MΩ，则应修理或更换线束。02相关知识2.2.2永磁同步电机的检修常见故障排查03永磁同步电机的常见故障有异响、强烈振动、转速和输出功率达不到要求等，对此可依据以下步骤依次进行排查。（1）检查永磁同步电机的固定螺栓。（2）拆卸接线盒盖板，并检查各高压连接器及其固定螺栓。（3）检查绕组是否存在绝缘故障。（4）空转检查：检查有无定子、转子相互摩擦的现象或异响。（5）拆卸并检查后端盖上旋转变压器和温度传感器的插针。（6）拆卸并检查前、后端盖。（7）拆卸并检查转子。（8）检查前、后轴承。相关知识2.2.2永磁同步电机的检修常见故障排查03（9）清理并检查定子。（10）拆卸并检查旋转变压器。（11）检查旋转变压器绕组电阻（包括正弦电阻、余弦电阻、励磁电阻）是否符合要求。（12）检查冷却系统。（13）如果经过以上检修工作排除了问题，则将各部件安装完好，再检测冷却回路的密封性；

如果经过以上检修工作没有发现问题，但是永磁同步电机的运行还是存在异常，则更换永磁同步电机。实践操作——永磁同步电机的故障诊断详细步骤请扫描二维码查看任务2.1驱动电机认知任务2.2永磁同步电机检修任务2.3三相异步电机检修任务引入——产业向好发展，驱动电机装机量暴增思考：三相异步电机和永磁同步电机是目前新能源汽车市场上占据统治地位的两款驱动电机。相较任务2.2介绍的永磁同步电机，三相异步电机的结构、工作原理、检修有哪些不同之处？目前，我国新能源汽车产业进入了快速发展阶段。面对新能源汽车产业积极向好的市场景象，相关从业者要更加自信地进行职业规划，在自己的岗位上发挥螺丝钉精神，为市场繁荣添砖加瓦。相关知识2.3.1三相异步电机概述1．三相异步电机的结构三相异步电机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强，以及使用、安装、维护方便等优点。三相异步电机的核心部件是定子和转子，此外还包括转轴、轴承、风扇、吊环、机壳、机座、端盖等部件。图2-25三相异步电机的结构相关知识2.3.1三相异步电机概述1．三相异步电机的结构工作磁路的一部分，可以用来嵌放定子绕组。为了减少定子铁芯的铁耗，定子铁芯一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。定子铁芯定子绕组接通三相交流电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩，从而将电能转化为机械能。1）定子相关知识2.3.1三相异步电机概述1．三相异步电机的结构分为笼型转子绕组和绕线型转子绕组两类。按转子绕组形式的不同，三相异步电机可分为笼式三相异步电机和绕线式三相异步电机。转子绕组工作磁路的一部分，由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。转子铁芯固定在转轴或转子支架上，整个转子呈圆柱形。转子铁芯2）转子相关知识2.3.1三相异步电机概述1．三相异步电机的结构图2-26笼型转子绕组图2-27绕线型转子绕组①笼型转子绕组：自行闭合的绕组，由插入每个转子槽的导条和两端的环形端环构成，整个绕组形如一个圆笼，如下图。导条又称导线条，是工作电路的组成部分，起产生感应电流和电磁力的作用。端环又称端部压环，起压紧导条的作用，可以防止导条在离心力作用下从线槽里跑出来。②绕线型转子绕组：其3条引线分别接到3个集电环上，由一套电刷装置引出来，可以把外接电阻串联到转子绕组回路，以改善三相异步电机的启动性能或调节三相异步电机的转速。相较于笼型转子绕组，绕线型转子绕组结构复杂、价格较高，主要应用于启动电流小、启动转矩大，或需平滑调速的三相异步电机中。相关知识2.3.1三相异步电机概述

气隙是指定子与转子之间的空隙，一般其大小仅在0.2～1.5mm范围内。气隙不能太大，否则产生的转矩变小，会使三相异步电机运行时的功率因数降低；气隙也不能太小，否则会引起装配困难，且如果内有异物或转轴有径向移动时，还会造成卡堵，导致运行不稳定、高次谐波磁场增强、附加损耗出现、启动性能变差等问题。相关知识2.3.1三相异步电机概述1．三相异步电机的结构3）转轴与轴承（1）转轴：在驱动电机运行时，向后续传动机构传递转子转矩，并承受轴向力和径向不平衡力的部件。（2）轴承：用于支撑转轴的部件。轴承既可以支撑旋转的转轴，也可以减少转轴与其他部件之间的摩擦力。4）机壳与机座（1）机壳：主要用于固定定子铁芯和前、后端盖，支撑转子，并起到防护和散热等作用，一般不作为工作磁路的组成部分。（2）机座：作为三相异步电机的底架，方便电机的使用和安装。相关知识2.3.1三相异步电机概述2．三相异步电机的工作原理图2-28三相电流的变化1）运行原理三相异步电机是根据电磁感应原理制成的。iU、iV、iW是三相交流电源的输出电流，其大小、方向随时间的变化如图2-28所示。定子的三相绕组接通三相交流电源后，可产生旋转磁场，且旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。转子绕组在磁场中受电磁力的作用，带动整个转子及转轴旋转，转子、转轴旋转方向与磁场旋转方向一致。相关知识2.3.1三相异步电机概述2．三相异步电机的工作原理2）调速方法（1）变极对数调速法通过改变定子绕组的接线方式来改变笼式三相异步电机的极对数，以达到调速目的。变极对数调速法只能做到一级一级地改变转速，而不能平滑地调速。（2）变频调速法通过改变三相交流电源的频率来改变同步转速。变频器是变频调速系统的核心部件，可分为交-直-交变频器和交-交变频器两大类。（3）串级调速法绕线式异步电机通过在转子回路中串进可调节的附加电势，来改变三相异步电机的转差率，以达到调速目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加电势的装置，把吸收的转差功率返回动力电池。相关知识2.3.1三相异步电机概述2．三相异步电机的工作原理（4）串电阻调速法绕线式异步电机通过在转子回路中串进附加电阻，使转差率加大，让转轴在较低的转速下运行。串入的电阻越大，三相异步电机的转速越低。（5）定子调压调速法通过改变三相异步电机的定子电压，得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同的转速。（6）电磁调速法采用电磁调速法的三相异步电机具有一个功率较小的直流励磁电源，该电源由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角即可调整励磁电流大小，从而改变三相异步电机的转速。（7）液力耦合器调速法通过改变充液率来改变耦合器的涡轮转速，以达到无级调速的目的。相关知识2.3.1三相异步电机概述（1）同步转速：驱动电机中旋转磁场的转速。（2）转差率：转子转速和同步转速之差与同步转速的比值。（3）液力耦合器：一种用来将驱动电机与后续传动机构连接起来的液力传动装置，可以靠液体动量矩的变化传递力矩，又称液力联轴器。（4）充液率：充液量与腔体总容量之比的百分率。相关知识2.3.2三相异步电机的检修1．三相异步电机的故障诊断故障现象故障原因处理方法无法正常启动或加速踏板失效（1）高压驱动电源缺相（2）高压驱动电源电压过低（3）电机控制器的导线接错（4）转子卡堵（5）笼型转子导条断开或脱焊（1）检查电源开关是否正常、熔断器熔丝是否熔断（2）检查动力电池和高压供电线路（3）检查电机控制器的导线，进行改接（4）检查可能造成转子卡堵的原因，如定子、转子变形，气隙有异物等（5）检查转子的断点剧烈振动或噪声异常（1）三相异步电机安装位置不合理或者固定螺栓松脱（2）三相异步电机缺相运行（3）转子与定子相互摩擦（4）转子运转不平衡（5）风扇与风扇罩相互摩擦（6）轴承磨损或缺少润滑脂（7）能量传递系统故障（1）重新安装三相异步电机或紧固固定螺栓（2）检查三相线束的断点并接好（3）修理转子、更换轴承或者更换转子（4）对转子进行平衡校核（5）重新安装风扇和风扇罩（6）更换轴承，定期添加润滑脂（7）检查能量传递系统相关知识2.3.2三相异步电机的检修1．三相异步电机的故障诊断故障现象故障原因处理方法温升异常（1）高压驱动电源电压过高或过低（2）定子绕组有短路故障或搭铁故障（3）轴承磨损严重（4）三相异步电机缺相运行（5）散