新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 任务3 永磁同步电机检修

驱动电机及控制系统检修任务三

永磁同步电机检修任务导入场景：广汽新能源汽车售后维修中心人物：维修技师小刘、客户王先生情节：王先生的广汽GE3纯电动在行驶过程中，突然驱动电机发出低沉的嗡嗡声，但车辆可以继续行驶；几分钟后，驱动电机处有烟冒出并发出特殊气味，之后车辆不能继续行驶。王先生到广汽新能源售后维修中心找维修技师小刘帮他解决车辆故障。如果你是小刘，应该怎么处理王先生车辆的故障？提出问题如何更换永磁同步电机？任务目标教学内容永磁同步电机结构永磁同步电机工作原理分析永磁同步电机机械故障、电气故障诊断任务目标能根据永磁同步电机工作原理，使用专用仪器，准确检测电机的输入输出信号。能根据永磁同步电机故障现象，分析电机故障原因，使用合适的工具，安全完成永磁同步电机故障检修作业。任务实施——永磁同步电机拆卸知识讲解结构永磁同步电机主要由定子总成、转子总成、机壳、端盖等主要零部件组成，还包括旋转变压器、通风孔或冷却水道、接线盒等部件。任务实施——永磁同步电机拆卸知识讲解转子永磁同步电机的转子结构与交流异步电机不同，主要由转子铁心、永磁体、转轴等构成。根据永磁体在转子上安置的位置不同，分为表面式永磁(Surface-mountedPermanentMagnet，SPM)转子和内置式永磁(InteriorPermanentMagnet，IPM)转子两大类。任务实施——永磁同步电机拆卸知识讲解SPM转子交直轴磁路基本对称，凸极率（、为交轴和直轴电感），无凸极效应和磁阻转矩。交直轴磁路的等效气隙大，电枢反应比较小。这类型电机用作驱动电机时，动态响应快，转矩脉动小，但弱磁能力较差，其恒功率弱磁运行范围比较小。因此，SPM型永磁同步电机适合用作汽车的驱动电机。任务实施——永磁同步电机拆卸知识讲解IPM转子转子交直轴磁路不对称，凸极率，电磁转矩由永磁转矩和磁阻转矩共同产生。IPM电机也称为永磁磁阻电机。磁阻转矩提高了电机的过载能力，面且易于弱磁扩速，扩大了电机的恒功率运行范围。径向式切向式U型混合式V型径向式任务实施——永磁同步电机拆卸知识讲解电机拆解与检查技能操作操作准备任务实施——永磁同步电机拆卸新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、电驱动总成托举工具、环箍钳工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页永磁同步电机拆卸安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——永磁同步电机拆卸知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机工作原理在永磁同步电机的定子绕组中通入三相对称交流电流，产生定子旋转磁场，旋转速度（为定子绕组中通入电流的频率，为电机的极对数）。以永磁体为材料的转子自身会形成转子磁场；两磁场在电机内相互作用，根据同性相斥，异性相吸的原理，产生电磁转矩，从而带动转子与旋转磁场同步转动。永磁同步电机的工作原理与交流异步电机类似，都是通过定子绕组中的电流与转子磁场的相互作用产生转矩。知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机物理模型在电机的定子绕组三相对称，绕组使用星形联结方式，各绕组轴线在空间上相差120°。电机定子的电动势按正弦规律变化，定子电流在气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略磁场场路的高次谐波磁势。铁心的磁导率无穷大，忽略齿槽效应、磁路饱和、磁滞和涡流的影响，将电机磁路看做线性变化。转子上没有阻尼绕组，永磁体没有阻尼作用。忽略电机绕组电阻与绕组电感的变化。定、转子各参量的电磁耦合关系十分复杂，对模型进行简化。知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机物理模型永磁同步电机的电压、电流基本方程式

知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机物理模型根据上述电压方程，得出永磁同步电机在不同工况下运行时的相量图。去磁状态，超前功率因数去磁状态，单位功率因数去磁状态，滞后前功率因数知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机物理模型根据上述电压方程，得出永磁同步电机在不同工况下运行时的相量图。增磁状态临界状态知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机物理模型永磁同步电机的输入功率:牵引工况下的功率流电磁功率:知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机物理模型永磁同步电机的效率为:转矩方程:知识讲解任务实施——永磁同步电机原理分析永磁同步电机稳态工作特性当输出功率为0时，，此时定子电流为很小的空载电流。随着输出功率增大，电磁转矩成正比增大，定子电流也随之增大，因此电磁转矩是一条直线，定子电流近似为一条直线。空载时，；随着的增加，效率逐步增大，在达到最大效率后开始下降。永磁同步电机工作特性曲线技能操作操作准备任务实施——永磁同步电机实验新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液、减速器齿轮油、空调制冷剂、密封胶、电驱动总成吊装工具工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页永磁同步电机实验安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——永磁同步电机实验永磁同步电机信号检测电机通电实验电机实验知识讲解任务实施——永磁同步电机常见故障诊断机械故障常见故障分析主要有定子铁心损坏、转子铁心损坏、轴承损坏和转轴损坏，故障原因有振动、润滑不充分、转速过高、静载过大、过热引起的磨损、压痕、腐蚀、电蚀和开裂等。检

查

方

法对驱动电机定子铁心、转子铁心、轴承和转轴的外观进行检查，确认是否有磨损，锈蚀，破损等现象。知识讲解任务实施——永磁同步电机常见故障诊断电气故障类别故障类别故障现象电气故障绕组接地定子绕组正常时应与机壳、铁芯之间绝缘。绕组接地后，会使机壳带电，容易造成人身触电事故。绕组短路绕组短路通常有相间短路和匝间短路两种。相间短路时，剧烈的短路电流将短路点附近的导线熔断，短路处形成空洞，磁场分布不均匀，造成电机的振动和噪声，严重时冒烟，有焦味，甚至烧毁电机。匝间短路时，被短路的线圈中将流过很大的环流，使线圈严重发热；三相电流不平衡，电机转矩降低；产生杂音；短路严重时，不能带载启动。绕组断路定子绕组中有一相断路，会造成启动困难，甚至无法启动，并伴有嗡嗡异响声。当电机带一定负载运行时，若突然一相绕组发生断路故障，电机还会继续运转，但其余绕组电流增大，电机发出低沉的嗡嗡声。如果负载较大，定子绕组温度迅速升高，甚至冒烟并发出特殊的气味，此时电机停止运转后，不能再启动。接触不良接触不良会导致电机电流过大和电机异常发热。绕组接触不良会导致单相间歇性开路，从而导致缺相，造成与绕组开路相似的故障现象。技能操作操作准备任务实施——永磁同步电机常见故障诊断新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液、减速器齿轮油、空调制冷剂、密封胶、电驱动总成吊装工具工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页机械故障检查安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——永磁同步电机常见故