新能源汽车电机及控制系统检修 -课件 项目三 交流异步电机认知及检修

新能源汽车电机及控制系统检修项目

三

交流异步电机

认知及检修

【案例1】1.事故概况2020年5月21日，杭州萧山，一辆特斯拉Model3车辆在地下停车场低速行进时突然加速，车主最终靠左转擦墙和拼命踩刹车，最终才将车辆停住！特斯拉官方检测完成后，行车记录仪中的数据都被删除了。此外，据车主描述，此次事故后，又出现过多次车辆无故加速的情况。2.原因分析车载软件系统出现故障：汽车智能化程度提高，车载软件增多，软件对汽车的影响越来越大。电机过热或长久不检测维修。3.防范措施（1）提高异步电机的性能，在保证电机的安全运行下，对电机的特性进行全面升级。（2）定期对异步电机进行检测维修情景导入任务一

交流异步电机的认知项目描述

永磁同步电机具有高转矩/惯量比、高功率密度高效率、体积小、响应快、运行可靠等优点，在新能源汽车上应用广泛。本任务介绍了永磁同步电机的结构、各组成部件以及在车上的安装位置。学习目标理论知识

交流电机可分为同步电机和异步电机两大类，交流异步电机又称感应电机，是由气隙旅转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电子转矩，从而实现电能转换为机械能的一种交流电机。异步电机的种类很多，常按转子结构和定子绕组相数进行分类。按转子结构来分、可分为笼型异步电机和绕线型异步电机；按照定子绕组相数来分，则有单相异步电机、两相异步电机和三相交流异步电机。目前在电动容车上已经得到很广泛的应用，如字通电动客车Z6125EGAA，福田欧辉BJ6123串联混合动力客车使用的就是交流异步电机上。下图3-1-1为采用交流异步电机的纯电动汽车平台。理论知识

一、交流异步电机的结构

交流异步电机主要定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙应做得尽可能小，所以定子和转子之间的气隙一般为0.25~2mm。此外，还有前后端盖，轴承、速度传感器、温度传感器等部件。交流异步电机外形与三相交流异步电机内部结构布置如下图所示：理论知识

1、定子

交流异步电机定子由定子铁芯、定子绕组和外壳组成，其功能是在定子绕组通入交流电，产生旋转磁场。其结构图如下所示：(1)定子铁芯(2)定子绕组(3)机座理论知识

2、转子

其是电机的旋转部分，转子与轴连接，与定子耦合共同作用产生电磁转矩。转子是将旋转磁场能转化为转子导体上的电势能最终转化为机械能的环节，异步电机的转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。铁芯与转轴必须可靠地固定，以便传递机械功率，转子绕组是自成闭路的短路线圈。转子绕组不需外接电源供电，其电流是由电磁感应作用产生的。其结构如下图所示：(１)转子铁心(２)转子绕组(3)转轴(4)气隙(5)速度传感器(6)温度传感器理论知识

3、其他附件

(３)吊环321(１)端盖(２)轴承和轴承端盖理论知识

一、交流异步电机的结构

交流异步电机主要定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙应做得尽可能小，所以定子和转子之间的气隙一般为0.25~2mm。此外，还有前后端盖，轴承、速度传感器、温度传感器等部件。交流异步电机外形与三相交流异步电机内部结构布置如下图所示：理论知识

二、交流异步电机的工作原理１、旋转磁场的建立与产生

当电动机定子绕组通以三相交流电流时，三相定子绕组中的电流都将产生各自的磁场。由于电流随时间变化，因此其产生的磁场也随时间变化，而三相电流产生的总磁场(合成磁场)是在空间旋转的，因此称为旋转磁场。现以两极三相异步电动机为例分析旋转磁场的产生过程。理论知识

2、基本原理

三相笼型异步电机的基本原理如图３-１-19所示、图３-１-20所示、当转动手柄，磁铁开始旋转，此时与磁铁无任何机械连接的笼型转子也跟着旋转。且摇得快，转子转得也快；摇得慢

，转子转得也慢；反摇，转子马上反转。对于实际中的三相笼型异步电机，当定子绕组中通入三相交流电后，它们共同产生的合成磁场随电流的交变而在空间中不断地旋转着，称为旋转磁场，这个旋转磁场同磁铁在空间旋转所起的作用是一样的。理论知识

3、三相异步电动机的转动原理

图3.1.21所示为三相异步电动机的转动原理图。三相异步电动机的转动原理为：在定子三相绕组中通入三相交流电流时，在电动机气隙中会形成旋转磁场；转子绕组在旋转磁场的作用下产生感应电流；载有电流的转子导体受电磁力的作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转，与定子的旋转磁场方向相同。理论知识

三、三相交流异步电机的特性３、制动特性(１)电动运转状态(２)制动运转状态321１、工作特性２、力学特性理论知识

四、交流异步电机的性能特点电动汽车用交流异步电动机具有以下特点：(1)高速低转矩时的运转效率高。(2)在低速时有高转矩，并有宽泛的速度范围。(3)易实现转速超过10000r/min的高速旋转。(4)小型轻量化。(5)高可靠性。(6)制造成本低。(7)控制装置的简单化。技能提升

一、交流异步电机的拆卸

车用交流异步电机（特斯拉异步电机）拆卸与安装步骤描述与操作实物图如下:1.对散热管路与电机前支架的拆卸2.取下冷却管路3.拆卸前端盖4.拆卸后端盖与控制器5.取下减速箱上的齿轮技能提升

二、交流异步电机的装配

三相异步电动机的安装三相异步电动机的安装顺序与拆卸相反。在安装前应首先清洗电动机内部的灰尘，清洗轴承并加足润滑油，然后按以下顺序进行操作。121.齿轮安装前工作2.安装齿轮与减速器箱(１)安装减速箱(２)安装电机控制器与后端盖(３)安装高压缆线(４)安装前端盖(５)安装散热管路

1.交流异步电机主要定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙应做得尽可能小，所以定子和转子之间的气隙一般为0.25~2mm。此外，还有前后端盖，轴承、速度传感器、温度传感器等部件。２.当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势并产生旋转磁场。３.根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。４.异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。学习小结知识巩固

知识巩固

任务二

交流异步电机故障分析与检修项目描述

交流异步电机在运行时，难免会因潮湿，负载，或长时间允许出现设备的故障老化等，这时对电机的维修与保养尤为关键，本任务将对异步电机发生故障的原因进行分析，并对故障后如何检修作出详细的讲解。学习目标理论知识

一、日常维护

交流异步电机几乎不需要维护的，要做的只是定期检查电机高压线、电机紧固件的紧固情况。为了电机的散热，须定期清除电机表面的尘土、纤维物。还要观察电机有无异常。但是与电机连接的减速器需要维护，减速器的机油一般首保最好在3000km左右更换，以后与传统汽车差不多，5000~8000km更换机油。１.轴承的维护

电机轴伸端轴承在半年补充油脂，一次20g。1个大修周期（两年）内，一般不需要更换轴承。大修时，更换非轴伸端的轴承，给轴伸端轴承补充油脂20g。两个大修周期更换轴伸端轴承。当轴承发生故障时，须对电机解体，更换相应的轴承。

理论知识

二、交流异步电机的检测(１)电量参数(２)非电量参数１.主要技术性能评价参数(１)负载特性测试(２)Ｔ-Ｎ曲线测试(３)耐久性测试２.电机基本电量参数的检测3.电机性能参数的测量4.电机三相线束是否相互短路检测5.电机三相线绝缘电阻检测技能提升

驱动电机性能测试具体步骤如下:1外观检查2空转检查3气压检查4ＵＶＷ绝缘电阻检查5绕组之间的短路检测6绕组之间的断路检查7旋变传感器绕组阻值检查8安装回ＵＶＷ三相保护盖，紧固螺栓

一、小修项目1、电动机不拆开端盖进行检查，仅做外部修理。2、检查轴承是否缺油。3、检查引出线是否有过热现象。4、测量电机绝缘电阻或测量吸收比(R60/R15)。5、检查外壳接地线。二、中修项目1、拆装电动机前后盖，测量绝缘电阻或吸收比。2、修理前后测量定子和转子间隙。3、清理定子、转子的灰尘和油垢，并检查通风孔是否畅通。4、检查和清理定、转子槽楔端部绑线、垫块及端箍绑扎。学习小结

5、检查转子短路环和铜条。6、检查清理轴承。7、检查转子和风叶装置。8、检查外壳接地线。9、试验按“电气设备交接和预防性试验规程”项目进行。三、大修（恢复性修理）项目1、全部完成中修项目2、更换定子线圈。3、更换转子线圈或鼠笼铜条。4、更换转子短路铜环。5、转子换线或平时运动时发现振动超过允许值时进行平衡试验。6、试验“电气设备交接和预防性试验规程”项目进行。学习小结知识巩固

知识巩固

任务三

交流异步电机的运行与控制项目描述

交流异步电机在运行时，有着各种运行控制特性，交流异步电机的控制系统在异步电机启动运行中起着重要作用，本任务将围绕电机的各部分特性的含义、特点，充分理解异步电机的实际运行特点，并将对控制系统的结构、特性及其检修方法进行说明。学习目标理论知识

一、三相异步电机的机械特性1、电机控制器1）电机控制器结构2）电机控制器安装位置及外形2、高压配电箱1）作用2）安装位置3）内部结构3、加速踏板深度传感器5、动力CAN总线4、动力蓄电池管理器理论知识

二、永磁同步电机控制系统工作原理及控制方法1、电机控制系统原理

永磁同步电机控制系统组成框图如图2-3-9所示。在控制方法中，磁场定向控制FOC和直接转矩控制DTC作为交流电机的2种高性能控制策略，在实际中得到了广泛的应用。

电机控制器接受挡位开关信号、加速踏板深度、制动踏板深度、旋变等信号，经过逻辑处理和判断，来控制电机正、反转转速等。理论知识

2、永磁同步电机的控制方法

新能源汽车永磁同步电机的控制较为复杂，其控制方法也有多种，常见的有矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制、恒压频比开环控制。（1）矢量控制(２)直接转矩控制(３)恒压频比开环控制(ＶＶＶＦ)(４)智能控制理论知识

三、永磁同步电机控制系统检修１、电机控制系统各部件检修(比亚迪ｅ６车型)

(１)电机控制器低压电源电路检修(３)检查整车起动流程(４)测量电机控制器高压输入端与输出端的电压(５)检查直流充电口总成高低压线束(２)电机控制器高压电源电路检修理论知识

(６)驻车回路检查(８)制动灯开关检测(９)高压配电箱低压控制端检测(７)加速踏板深度传感器检测技能提升

１、电机控制器(ＶＴＯＧ)低压电源电路检测1(１)拔出低压插接件2(２)测量Ｂ３２-３８针脚与车身地电压3(３)测量电机控制器Ｂ３２-６１针脚与车身地的电压4(４)测量电机控制器Ｂ３２-６２针脚与车身地的电压技能提升

２、检查交流充电口总成高低压线束(４)测量电机控制器与充电口连接线束(５)测量充电口(１)打开充电口防护盖(２)拔下电机控制器低压插接件(３)测量与电机控制器低压接口连接线束技能提升

３、加速踏板深度传感器线路检测（１)拆卸加速踏板深度传感器（2)点火开关打到ＯＮ档位（3)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-２与车身地的电压（4)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-７与车身地的电压（6)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-１０与车身地的电压（5)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-９与车身地的电压技能提升

4、制动灯开关检测(１)拆下制动开关的插接件(２)测量线束