【課件】2-4 開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)與檢修

項目2新能源汽車驅(qū)動電機檢修任務(wù)4開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)與檢修任務(wù)導(dǎo)入某款搭載開關(guān)磁阻電機的純電動汽車行駛約85000公里之后，車主到店反應(yīng)車輛行駛過程中，加速無力，坡度過大時，車輛無法通過，儀表無故障燈提示。經(jīng)反復(fù)試車，維修技術(shù)主管判定電機內(nèi)部可能存在損壞，告知維修技師需拆卸開電機進一步檢查。假如你是該維修技師，你知道如何安全、規(guī)范地拆裝開關(guān)磁阻電機嗎？新能源汽車驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)檢修1.掌握開關(guān)磁阻電機的概念。2.掌握開關(guān)磁阻電機的。3.了解開關(guān)磁阻電機的優(yōu)點和缺點。4.掌握開關(guān)磁阻電機拆裝注意事項。5.正確使用常規(guī)維修工具拆裝開關(guān)磁阻電機。6.熟練拆卸和安裝開關(guān)磁阻電機。7.積極主動與小組成員交流、討論學(xué)習(xí)成果，取長補短，完成自我提升。任務(wù)目標(biāo)01/02/開關(guān)磁阻電機的定義開關(guān)磁阻電機的發(fā)展歷史CONTENT03/開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與工作原理目錄04/開關(guān)磁阻電機的優(yōu)缺點新授Newlesson01PARTONE針對SRM本體結(jié)構(gòu)、精確模型、控制策略等方面的研究層出不窮。2013年路虎汽車的一款電動汽車采用Nidec生產(chǎn)的SRM實現(xiàn)了全地形牽引條件下的寬范圍調(diào)速，續(xù)航里程達到80km。隨著電力電子器件和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)磁阻電機的優(yōu)良性能得以展現(xiàn)出來，并因其結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，功率變換器拓?fù)潇`活可靠的特點，開關(guān)磁阻電機得到了越來越廣泛的應(yīng)用。蘇格蘭人Davidson制造了一臺開關(guān)磁阻電機用以推動蓄電池機車的驅(qū)動系統(tǒng)。183820世紀(jì)90年代后20世紀(jì)60年代一、開關(guān)磁阻電機的發(fā)展歷史一、開關(guān)磁阻電機的發(fā)展歷史在“九五”和“十五”期間我國先后研發(fā)出純電動汽車用開關(guān)磁阻驅(qū)動系統(tǒng)和用于混合動力公交的驅(qū)動系統(tǒng)，并投入市場運營，取得了不錯的運行效果。國內(nèi)還積極擴寬開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用領(lǐng)域，成功將大功率開關(guān)磁阻電機用于礦山采礦、履帶傳送、采煤牽引等領(lǐng)域。國內(nèi)高校還設(shè)計出了一套定、轉(zhuǎn)子數(shù)為12/10的1kW樣機，可用于新能源車輛的發(fā)電與啟動系統(tǒng)。我國的SRM研究起步相對較晚，上世紀(jì)九十年代，我國部分工科類院校在國外研究的基礎(chǔ)上開始了在SRM和開關(guān)磁阻發(fā)電機上的研究和逐步追趕。在廣大科研工作者的努力下，我國在電機結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制策略、數(shù)學(xué)建模等領(lǐng)域都取得了一系列研究成果。二、開關(guān)磁阻電機的定義它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、成本低、工作可靠、控制靈活、運行效率高，適于高速與惡劣環(huán)境運行等優(yōu)點，由其構(gòu)成的傳動系統(tǒng)具有交、直流傳動系統(tǒng)所沒有的優(yōu)點。因此，世界各國對SRD接受和感興趣的程度呈逐年上升趨勢，現(xiàn)已形成了理論研究與實際應(yīng)用并重的發(fā)展態(tài)勢。開關(guān)磁阻電機是一種定子有繞組、轉(zhuǎn)子無繞組，且定子、轉(zhuǎn)子均采用凸極結(jié)構(gòu)的電動機。由于這種電動機在工作時需要用開關(guān)不斷切換繞組供電，并且是利用磁阻最小原理工作，所以稱為開關(guān)磁阻電動機。三、開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與工作原理開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)子的作用是構(gòu)成定子磁場磁通路，并在磁場力的作用下轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子的凸極個數(shù)為偶數(shù)。最少有4個(2對)，最多有16個(8對)。定子的作用是定子繞組按順序通電，產(chǎn)生的電磁力牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。定子凸極的個數(shù)也是偶數(shù)。最少的有6個，最多的有18個。開關(guān)磁阻電機擁有簡單的雙凸極結(jié)構(gòu)，定子與轉(zhuǎn)子的材料都是硅鋼，制作工藝是疊壓技術(shù)。轉(zhuǎn)子上無繞組和永磁體,定子上存在繞組,其結(jié)構(gòu)十分簡單。內(nèi)置式三、開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與工作原理開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)1定子極上徑向相對的兩個繞組可以串聯(lián)或并聯(lián)在一起成為一相繞組。徑向的2個繞組串聯(lián)成1個兩級磁極，稱為“一相”。開關(guān)磁阻電機可以設(shè)計成多種不同的相數(shù)結(jié)構(gòu)，且定子、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配，可以設(shè)計成單相、兩相、三相、四相及多相等不同相數(shù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)十分的簡單，而且便于進行控制，然而功能較為單一，無法滿足復(fù)雜的使用環(huán)境所提出的要求。單相開關(guān)磁阻電機不具備自啟動能力，這是其重大缺陷。兩相電機具有單相、兩相電機的特性，并且還有自啟動的能力，因此其具備極為廣泛的使用范圍。三相開關(guān)磁阻電機極其難以控制，并且成本高，但其運行性能有所提高。四相開關(guān)磁阻電機三、開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與工作原理開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)1目前應(yīng)用較多的是三相6/4極結(jié)構(gòu)和四相8/6極結(jié)構(gòu)。一些常見的開關(guān)磁阻電動機的實物外形三、開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與工作原理開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)與工作原理與步進電動機的相似，都是遵循“磁阻最小原理”——磁感線總是力圖通過磁阻最小的路徑。開關(guān)磁阻電動機的典型結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖所示，它是一個三相6/4型開關(guān)磁阻電動機，即定子有三相繞組和6個凸極，轉(zhuǎn)子有4個凸極。開關(guān)磁阻電機的工作原理2（a）定子繞組11＇得電時，轉(zhuǎn)子凸極AC受力情況

（b）定子繞組11＇得電時，轉(zhuǎn)子凸極AC轉(zhuǎn)到穩(wěn)定位置

（c）定子繞組22＇得電時，轉(zhuǎn)子凸極BD受力情況三、開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與工作原理開關(guān)磁阻電機的工作原理2當(dāng)定子繞組11＇得電時，1凸極產(chǎn)生的磁場為N,1＇凸極產(chǎn)生的磁場為S，如上圖（a）所示。根據(jù)磁阻最小原理可知，轉(zhuǎn)子凸極AC受到逆時針方向的磁轉(zhuǎn)矩作用力，于是轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到上圖（b）所示位置時，定子凸極11＇與轉(zhuǎn)子凸極AC對齊，此時磁阻最小，磁轉(zhuǎn)矩為0，轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動。這時若切斷11＇繞組供電，而接通22＇繞組供電，定子凸極2產(chǎn)生的磁場為N，凸極2＇產(chǎn)生的磁場為S，如上圖（c）所示，轉(zhuǎn)子凸極BD受到逆時針方向的磁轉(zhuǎn)矩作用力，于是轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動。如果按11＇→22＇→33＇的順序切換定子繞組電源，轉(zhuǎn)子將按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。如果按11＇→33＇→22＇的順序切換定子繞組電源，轉(zhuǎn)子將按順時針方向旋轉(zhuǎn)。四、開關(guān)磁阻電機的優(yōu)缺點開關(guān)磁阻電機的優(yōu)點1（2）功率電路簡單可靠只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關(guān)，從根本上避免了直通短路現(xiàn)象。（4）啟動電流小，轉(zhuǎn)矩大低啟動電流控制器從電源側(cè)吸收較少的電流。（3）各相可以獨立工作，可靠性高各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。（1）結(jié)構(gòu)簡單，成本低轉(zhuǎn)子上沒有任何形式的繞組。定子有幾個集中繞組，因此制造簡便，絕緣容易。優(yōu)點四、開關(guān)磁阻電機的優(yōu)缺點開關(guān)磁阻電機的優(yōu)點1（6）損耗小，效率高易于在寬轉(zhuǎn)速范圍和不同負(fù)載下實現(xiàn)高效優(yōu)化控制。其效率在很寬范圍內(nèi)都在87%以下。（8）高溫運轉(zhuǎn)性能好由于運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子不發(fā)熱，冷卻控制比較容易，因此可以在高溫下運轉(zhuǎn)。（7）易于回收利用定子和轉(zhuǎn)子材料使用磁鐵，都是常見硅鋼片，因而材料容易得到且回收利用容易。（5）適用于頻繁啟、停及正、反向轉(zhuǎn)換運行電動機和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運行時還小，可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。優(yōu)點四、開關(guān)磁阻電機的優(yōu)缺點開關(guān)磁阻電機的缺點2（2）振動與噪聲轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩有脈動現(xiàn)象，加上單邊磁拉力的作用，一般產(chǎn)生的振動與噪聲比其他類型的電動機大。（4）脈沖電流對供電電源有影響相電流是脈沖電流，這就會對為它供電的直流電源產(chǎn)生很大的脈沖電流。（3）控制系統(tǒng)復(fù)雜必須安裝位置檢測器和電流檢測器等總成，所以引線比其他電動機要多，控制和接線變得更復(fù)雜。（1）轉(zhuǎn)矩有脈動現(xiàn)象開關(guān)磁阻電動機的磁場是跳躍性旋轉(zhuǎn)的，使得開關(guān)磁阻電動機輸出的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動現(xiàn)象。缺點實訓(xùn)PracticalTraining02PARTTWO任務(wù)實施實訓(xùn)準(zhǔn)備序號設(shè)備及工具圖片設(shè)備及工具名稱數(shù)量設(shè)備及工具是否完好1

□是□否2

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□是□否質(zhì)檢意見原因：□是□否任務(wù)實施姓名

班級（專業(yè)）

完成日期

實訓(xùn)任務(wù)1：開關(guān)磁阻電機的拆卸序號操作步驟記錄完成情況1拆開風(fēng)扇外殼拆卸工具：防護工具：已完成□未完成□2取出卡簧拆卸工具：已完成□未完成□任務(wù)實施3撬出風(fēng)扇

拆卸工具：方法：已完成□未完成□4卸掉轉(zhuǎn)子后蓋緊固螺絲

拆卸工具：螺絲個數(shù)：螺絲規(guī)格：螺絲拆卸順序：螺絲拆卸力矩：螺絲拆卸后的放置位置：已完成□未完成□5取出轉(zhuǎn)子拆卸工具：轉(zhuǎn)子拆卸力矩：轉(zhuǎn)子拆卸后的放置位置：已完成□未完成□實訓(xùn)工單任務(wù)實施實訓(xùn)任務(wù)2：開關(guān)磁阻電機的安裝序號操作步驟記錄完成情況1安裝轉(zhuǎn)子

安裝工具：已完成□未完成□2鎖緊轉(zhuǎn)子后蓋緊固螺絲

螺絲安裝順序：螺絲緊固力矩：已完成□未完成□任務(wù)實施3安裝風(fēng)扇安裝工具：