《新能源汽車電機及控制系統(tǒng)檢修》 課件 2-1 了解電磁學基礎知識

任務一

了解電磁學基礎知識能力模塊二

新能源汽車電機認知《

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電流的磁效應目錄01安培定則電機的結構04電機定子線圈的連接方法原理06任務實施080203發(fā)電機的結構左手定則電動機與發(fā)電機的基本工作原理電磁感應現(xiàn)象050709學習目標知識目標1.掌握電機、發(fā)電機的基本運行原理。2.了解電機定子線圈的連接方法。1.能夠正確連接電機定子線圈。2.能夠正確解釋電機與發(fā)電機的運行原理。1.認真嚴謹，積極主動。安全生產(chǎn)，文明施工。2.獲得多途徑檢索知識、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法，形成創(chuàng)新意識。3.嚴格執(zhí)行各項規(guī)章制度及6S現(xiàn)場管理，培養(yǎng)精益求精的工匠精神。技能目標素養(yǎng)目標情境導入Tasktointroduce在學習不同種類的電機的結構與工作原理之前，我們需要了解一些電磁學基礎知識。請查閱相關資料，了解與新能源汽車驅動電機有關的一些電磁學基礎知識。01電流的磁效應DAINLIUDECIXIAOYING18世紀的科學家們認為電與磁不相關。而奧斯特深受哲學家康德的自然力相統(tǒng)一思想的影響，深信“電與磁是有關系的”。1803年他斷言：“我們的物理學將不再是關于運動、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種其他現(xiàn)象零散的羅列。我們將把整個宇宙容納在一個體系中?！毕嚓P知識一、電流的磁效應電流的磁效應：如果導線在小磁針上方并且兩者平行，當導線通電時，磁針發(fā)生偏轉；切斷電流時，磁針又回到原位。這說明通電導線和磁體一樣，周圍存在磁場，即電流的磁場。實驗還表明，當電路中的電流反向時，磁針的偏轉方向也相反。這說明電流的磁場方向跟電流的方向有關。綜上所述，通電導線周圍存在與電流方向有關的磁場。相關知識一、電流的磁效應02安培定則ANPEIDINGZE相關知識二、安培定則電流周圍存在磁場的現(xiàn)象稱為電流的磁效應（俗稱“動電生磁”）。法國物理學家安培確定了電流產(chǎn)生的磁場方向的判斷方法，稱為安培定則（也叫右手螺旋定則）。1.直線電流產(chǎn)生的磁場

用右手握住載流直導體，大拇指指向電流方向，則彎曲四指所指的方向就是磁力線的方向。可見，直線電流磁場的磁力線是一些以導線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在與導線垂直的平面上。相關知識二、安培定則2.通電螺線管的磁場用右手握住通電螺線管，彎曲的四指指向電流方向，則大拇指所指的方向即為北極（N極）?？梢?，通電螺線管的磁場的磁力線與條形磁鐵的磁力線類似，是一些穿過螺線管橫截面的閉合曲線，因此，大拇指所指的一端即為北極。03電磁感應現(xiàn)象DIANCIGANYINGXIANXIANG邁克爾·法拉第（MichaelFaraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家。他被世人們稱為“電學之父”和“交流電之父”。相關知識三、電磁感應現(xiàn)象①

電磁感應現(xiàn)象是指當閉合電路的部分導體在磁場中切割磁感線，或者穿過閉合電路的磁感線數(shù)量（即磁通量）發(fā)生變化時，閉合電路中就會有電流產(chǎn)生。相關知識三、電磁感應現(xiàn)象②

此時產(chǎn)生的電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，產(chǎn)生的電流則稱為感應電流或感生電流。③

電磁感應現(xiàn)象反映磁與電之間的相互聯(lián)系和轉化關系，即：一旦穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。做個簡單示范：取一條電線，將其兩端接在電流表兩極上，再拿一塊磁條，將其來回穿過電線圍成的圈，同時注意電流表的變化，這就是電磁感應現(xiàn)象。簡單來說，電磁感應現(xiàn)象就是利用磁性來發(fā)電，而電機、發(fā)電機正是利用這個原理發(fā)明的。因此，電機、發(fā)電機也被認為是一種依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉換或傳遞的電磁裝置。相關知識三、電磁感應現(xiàn)象相關知識三、電磁感應現(xiàn)象1234電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是電磁學領域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內在聯(lián)系，而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎，為人類獲取巨大而廉價的電能開辟了道路。電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，標志著一場重大的工業(yè)和技術革命的到來。事實證明，電磁感應在電工、電子、電氣化、自動化方面的廣泛應用對推動社會生產(chǎn)力和科學技術的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。04左手定則ZUOSHOUDINGZE相關知識四、左手定則載流導體在磁場中要受到力的作用，方向用左手定則判定。左手定則（電動機定則）：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內；讓磁感線從掌心流入，使四指指向電流方向；拇指所指方向就是通電導線在磁場所受安培力方向。公式：F=Bil相關知識三、電磁的基本概念在旋轉電機中，作用在轉子載流導體上的電磁力將使轉子受到一個力矩（等于力乘以轉子半徑），這個力矩稱之為電磁轉矩。電磁轉矩在電機的能量形態(tài)轉換起到重要的作用。如果在固定磁場中放置一個通有電流的導體，則會在載流導體上產(chǎn)生一個電磁力，又稱洛侖慈力或安培力。載流導體受力的大小與導體在磁場中的位置有關。當導體與磁力線方向垂直時，所受的力最大，這時電磁力F與磁通密度B、導體長度l以及通電電流強度i成正比。05電動機與發(fā)電機的基本原理相關知識（一）電動機的基本工作原理五、電動機與發(fā)電機的基本工作原理電動機根據(jù)通電導體在磁場中受力運動的原理制成，能把電能轉化為機械能，我們運用左手定則判斷通電導體在電動機中的受力方向。電動機由兩部分組成：能夠轉動的線圈和固定不動的磁體。在電動機里，能夠轉動的部分叫做轉子，固定不動的部分叫做定子。電動機工作時，轉子在定子中飛快地轉動。相關知識（一）電動機的基本工作原理五、電動機與發(fā)電機的基本工作原理我們可以通過一個簡單的裝置理解電動機的工作原理，使線圈靜止在圖2-1-7位置上，閉合開關，線圈受力沿順時針方向轉動。相關知識（一）電動機的基本工作原理五、電動機與發(fā)電機的基本工作原理當線圈轉動到圖2-1-8所示平衡位置后，線圈仍會因為慣性越過平衡位置，但如圖2-1-9所示，越過平衡位置之后線圈的受力方向發(fā)生改變，線圈最終會停在平衡位置。相關知識（二）發(fā)電機的基本工作原理五、電動機與發(fā)電機的基本工作原理發(fā)電機依據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成，能把機械能轉化為電能，我們可以根據(jù)右手定則判斷發(fā)電機輸出電流的方向，以圖2-1-10為例，發(fā)電機也是由轉子（轉動部分）和定子（固定部分）兩部分組成的，當閉合電路的部分導體在磁場中切割磁感線時產(chǎn)生電流，隨著線圈的運動，電流的方向也在發(fā)生變化。06電機的結構相關知識六、電機的結構電機（Motor）是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉磁場并作用于轉子形成磁電動力旋轉扭矩。當機械驅動電機/發(fā)電機時，它將作為交流發(fā)電機供電。當向電機/發(fā)電機供給電流時，它作為驅動運行。按使用電源的不同，電機分為直流電機和交流電機，電力系統(tǒng)中的電機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機（電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速）。電機由轉子、定子組成，通過動力電子元件和高壓蓄電池連接，電機裝有一個定子繞組，繞組如同電機一樣，可產(chǎn)生一個旋轉磁場。相關知識六、電機的結構當電機作為電機工作時，定子繞組會產(chǎn)生一個旋轉磁場。轉子是一個可以產(chǎn)生磁場的永磁體。同步電機的轉速可通過感應交流電的頻率精確控制。系統(tǒng)中裝有一個電機控制器，對同步電機轉速進行無級調整。轉子位置傳感器可持續(xù)檢測轉子的位移，控制電子器件以此測定電機實際轉速。按使用電源的不同，電機分為直流電機和交流電機，電力系統(tǒng)中的電機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機（電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速）。電機由轉子、定子組成，通過動力電子元件和高壓蓄電池連接，電機裝有一個定子繞組，繞組如同電機一樣，可產(chǎn)生一個旋轉磁場。07發(fā)電機的結構相關知識七、發(fā)電機的結構1234發(fā)電機是汽車的主要電源，其主要功能是在發(fā)動機正常運轉時（怠速以上），向所有用電設備（起動機除外）供電，同時為蓄電池充電。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，發(fā)電機經(jīng)歷了從直流發(fā)電機到交流發(fā)電機的發(fā)展過程。直流發(fā)電機依靠整流子換向，結構復雜、電磁干擾嚴重，已經(jīng)被淘汰。20世紀70年代交流電機開始被使用，憑借其發(fā)電性能好、結構緊湊、體積小、質量輕的優(yōu)點得到了迅速普及。目前應用最廣的是三相交流發(fā)電機，其內部帶有二極管整流電路，將交流電整流為直流電。相關知識七、發(fā)電機的結構利用電磁感應現(xiàn)象就可以制作成發(fā)電機。交流發(fā)電機由轉子總成、定子總成、電刷組件、整流器、電壓調節(jié)器、風扇和前后端蓋等組成。相關知識七、發(fā)電機的結構發(fā)電機的轉子為磁極，其組成包含爪極、磁場繞組、滑環(huán)和轉子軸等，由發(fā)動機帶動而產(chǎn)生旋轉磁場。發(fā)電機的定子為電樞，由定子鐵心與對稱的三相定子繞組組成，三相繞組彼此相隔120°，功用是產(chǎn)生交流電動勢。相關知識七、發(fā)電機的結構交流發(fā)電機的基本原理是電磁感應原理。當發(fā)電機的轉子繞組中通入直流電，轉子在發(fā)動機的帶動下旋轉，產(chǎn)生一個旋轉的磁場，使得相對靜止的定子繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應電動勢。由于轉子磁極鐵心制作成鳥嘴形特殊結構，可使定子繞組感應產(chǎn)生的交流電動勢近似于正弦曲線波形，因此三相電樞繞組產(chǎn)生的感應電動勢按正弦規(guī)律變化。08電機定子線圈的連接方法根據(jù)電機的磁極數(shù)與繞組分布形成實際磁極數(shù)的關系，定子繞組可分為顯極式與庶極式兩種類型。相關知識（一）以定子繞組形成磁極來區(qū)分八、電機定子線圈的連接方法1.顯極式繞組在顯極式繞組中，每個（組）線圈形成一個磁極，繞組的線圈（組）數(shù)與磁極數(shù)相等。在顯極式繞組中，為了要使磁極的極性N和S相互間隔，相鄰兩個線圈（組）里的電流方向必須相反，即相鄰兩個線圈（組）的連接方式必須尾端接尾端，首端接首端，也即反接串聯(lián)方式。2.庶極式繞組在庶極式繞組中，每個（組）線圈形成兩個磁極，繞組的線圈（組）數(shù)為磁極數(shù)的一半，因為另半數(shù)磁極由線圈（組）產(chǎn)生磁極的磁力線共同形成。在庶極式繞組中，每個線圈（組）所形成的磁極的極性都相同，因而所有線圈（組）里的電流方向都相同，即相鄰兩個線圈（組）的連接方式應該是尾端接首端，即順接串聯(lián)方式。根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式的不同，定子繞組可分為集中式和分布式兩類。相關知識（二）以定子繞組的形狀與嵌裝布線方式區(qū)分八、電機定子線圈的連接方法1.集中式繞組集中式繞組一般僅有一個或幾個矩形框線圈組成。繞制后用紗帶包扎定型，再經(jīng)浸漆烘干處理后嵌裝在凸磁極的鐵心上。直流電機、通用電機的勵磁線圈，以及單相罩極電機的主極繞組都采用這種繞組。2.分布式繞組采用分布式繞組的電機定子沒有凸性的極掌，每個磁極都是由一個或幾個線圈按照一定的規(guī)律嵌裝布線組成線圈組。根據(jù)嵌裝布線排列的形式不同，分布式繞組又可分為同心式、迭式兩類采用分布式繞組的電機定子沒有凸性的極掌，每個磁極都是由一個或幾個線圈按照一定的規(guī)律嵌裝布線組成線圈組。根據(jù)嵌裝布線排列的形式不同，分布式繞組又可分為同心式、迭式兩類。相關知識（二）以定子繞組的形狀與嵌裝布線方式區(qū)分八、電機定子線圈的連接方法迭式繞組是所有線圈的形狀大小完全相同（單雙圈例外），分別以每槽嵌裝一個線圈邊，并在槽外端部逐個相迭均勻分布的型式。迭式繞組又分單層迭式和雙層迭式兩種。在每槽里只嵌一個線圈邊的為單層迭式繞組，或稱單迭繞組；每槽嵌兩個不同線圈組的線圈邊（分上下層）為雙層迭式繞組，或稱雙迭繞組。迭式繞組由于嵌裝布線方式的變化不同，又有單雙圈交叉布線排列與單雙層混合布線排列之分；此外，從繞組端部的嵌裝形狀來看，可分為鏈形繞組、籃形繞組，其均屬于迭式繞組。09任務實施任務實施1.電磁感應現(xiàn)象是指當

的部分導體在磁場中切割磁感線，或者穿過閉合電路的磁感線數(shù)量（即磁通量）發(fā)生變化時，閉合電路中就會有電流產(chǎn)生。2.左手定則（電動機定則）：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在內；讓磁感線從掌心流入，使四指指向電流方向；

就是通電導線在磁場所受安培力方向。3.發(fā)電機是汽車的主要電源，其主要功能是在發(fā)動機正常運轉時（怠速以上），向所有用電設備（起動機除外）供電，同時為

充電。4.在顯極式繞組中，為了要使磁極的極性

和