《新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)》課件-2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)

2023新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)THEME修德勵(lì)志

強(qiáng)能善技01INTRODUCTION電機(jī)及控制系統(tǒng)02INTRODUCTION驅(qū)動(dòng)電機(jī)04INTRODUCTION能量傳遞與冷卻系統(tǒng)03INTRODUCTION電機(jī)控制器目錄CONTENTSAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplate

驅(qū)動(dòng)電機(jī)02PART達(dá)成目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)思政目標(biāo)（1）了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類與特點(diǎn)。（2）熟悉驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)與性能要求。（3）掌握永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。（4）掌握三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。（1）會(huì)對永磁同步電機(jī)進(jìn)行性能檢測、故障診斷。（2）會(huì)對三相異步電機(jī)進(jìn)行故障診斷、拆裝。（1）弘揚(yáng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精、追求卓越的工匠精神。（2）養(yǎng)成好學(xué)上進(jìn)、開拓創(chuàng)新的工作作風(fēng)，具備良好的人文素養(yǎng)和職業(yè)道德。（3）增強(qiáng)規(guī)范操作、安全操作的意識(shí)。相關(guān)知識(shí)任務(wù)2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)認(rèn)知任務(wù)2.2永磁同步電機(jī)檢修任務(wù)2.3三相異步電機(jī)檢修任務(wù)引入——打破固論，新能源SUV征服沙漠傳統(tǒng)SUV每年秋季的沙漠都不寂寞，越野愛好者們會(huì)來到這里一展身手。在沙漠越野的賽道上，當(dāng)傳統(tǒng)SUV還在糾結(jié)如何取舍適時(shí)四驅(qū)和全時(shí)四驅(qū)時(shí)，曾經(jīng)只能在各大城市道路上活躍的新能源SUV已經(jīng)憑借雙電機(jī)全時(shí)四驅(qū)技術(shù)成為新的沙漠英雄，如比亞迪唐DM和宋ProDM。新能源SUV以唐DM為例，該車有前、后兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下，前驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪、后驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪。因此，唐DM不需要傳動(dòng)軸和機(jī)械式變速器也可以按照設(shè)定值進(jìn)行極限輸出。在沙漠越野中，應(yīng)用了雙電機(jī)全時(shí)四驅(qū)技術(shù)的唐DM不僅具有強(qiáng)大的越野能力，還能在瞬間爆發(fā)出強(qiáng)大扭矩，可以輕松面對沙漠中的各種困難。思考：驅(qū)動(dòng)電機(jī)有哪些特點(diǎn)，在性能方面有哪些要求？相關(guān)知識(shí)2.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)是將動(dòng)力電池提供的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)車輛行駛的機(jī)構(gòu)。此外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)還具有發(fā)電機(jī)的功能，即把車輛滑行和制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并將其存儲(chǔ)于動(dòng)力電池中。相關(guān)知識(shí)2.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度劃分按轉(zhuǎn)速能否調(diào)節(jié)劃分按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分低速電機(jī)中速電機(jī)恒速電機(jī)調(diào)速電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)高速電機(jī)相關(guān)知識(shí)2.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類轉(zhuǎn)速通常為3000～6000r/min。低速電機(jī)的缺點(diǎn)是尺寸大、控制器尺寸較大、內(nèi)部損耗大等，優(yōu)點(diǎn)是其變速器的速比較小，結(jié)構(gòu)簡單。低速電機(jī)因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大、反應(yīng)較慢，而不太適用于新能源汽車。低速電機(jī)01轉(zhuǎn)速通常為6000～10000r/min，其各種參數(shù)介于低速電機(jī)和高速電機(jī)之間。中速電機(jī)02轉(zhuǎn)速通常為10000r/min以上。高速電機(jī)的缺點(diǎn)是變速器的速比較大，通常需要采用行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、傳動(dòng)效率高、噪音小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制器尺寸較小、內(nèi)部損耗小等。高速電機(jī)的應(yīng)用受電磁材料的性能、轉(zhuǎn)軸的承載能力等限制。高速電機(jī)031．按運(yùn)轉(zhuǎn)速度劃分相關(guān)知識(shí)2.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類（1）速比：在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中，變速器的輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速的比值。（2）功率密度：輸出功率與導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料體積或質(zhì)量的比值。（3）傳動(dòng)效率：輸出功率與輸入功率的比值。相關(guān)知識(shí)2.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類2．按轉(zhuǎn)速能否調(diào)節(jié)劃分恒速電機(jī)是指轉(zhuǎn)速與電源頻率成恒定比例的電機(jī)。只要電源頻率一定，恒速電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是一定的。調(diào)速電機(jī)是指通過改變磁極對數(shù)、電壓、電流、頻率等來改變轉(zhuǎn)速，以提高汽車性能的電機(jī)。按調(diào)速方式的不同，調(diào)速電機(jī)可分為電磁調(diào)速電機(jī)、直流調(diào)速電機(jī)、脈沖寬度調(diào)制變頻調(diào)速電機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)（簡稱開關(guān)磁阻電機(jī)）；按能否連續(xù)調(diào)節(jié)速度，調(diào)速電機(jī)可分為有級(jí)調(diào)速電機(jī)和無級(jí)調(diào)速電機(jī)。在特定電源頻率下轉(zhuǎn)速能否調(diào)節(jié)1）恒速電機(jī)2）調(diào)速電機(jī)相關(guān)知識(shí)2.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類3．按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分直流電機(jī)是出現(xiàn)最早的電機(jī)，具有調(diào)速性能好、啟動(dòng)容易、能夠載重啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，但在價(jià)格、維護(hù)成本等方面不如交流電機(jī)。交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、可靠性好，且具備高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量等特點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用在新能源汽車發(fā)展的早期，大部分車輛都采用直流電機(jī)。由于直流電機(jī)有著復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如包含電刷和機(jī)械換向器，因此其瞬時(shí)過載能力和轉(zhuǎn)速受到限制。在長時(shí)間工作的情況下，直流電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生損耗，維護(hù)成本較高。此外，直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷冒出的火花，不僅造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱、能量浪費(fèi)、散熱難度增加等，還會(huì)造成高頻電磁干擾，影響整車性能。目前，新能源汽車已經(jīng)基本不再使用直流電機(jī)。1）直流電機(jī)相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用三相異步電機(jī)運(yùn)行可靠，且相對永磁同步電機(jī)具有價(jià)格優(yōu)勢。與同功率的直流電機(jī)相比，三相異步電機(jī)的效率更高，質(zhì)量減少了二分之一左右。如果采用矢量控制，三相異步電機(jī)可以獲得與直流電機(jī)相媲美的可控性和更寬的調(diào)速范圍。三相異步電機(jī)的不足之處體現(xiàn)在以下幾方面：①能耗高，轉(zhuǎn)子發(fā)熱快，需要為高速工況設(shè)置額外的冷卻系統(tǒng)；②功率密度低，不利于提高車輛的最大行駛里程；③控制系統(tǒng)很復(fù)雜，技術(shù)要求較高。2）三相異步電機(jī)相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用永磁同步電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、運(yùn)行安全可靠、能量利用率較高等優(yōu)點(diǎn)。相較于直流電機(jī)，永磁同步電機(jī)不需要安裝電刷和機(jī)械換向器，工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花；相較于三相異步電機(jī)，永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)更簡單、調(diào)速精度更高、響應(yīng)速度更快。永磁同步電機(jī)具有較高的功率密度，其工作效率最高可達(dá)97%，能夠?yàn)檐囕v提供較大的動(dòng)力，廣泛用在新能源汽車上。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中的永磁材料在高溫、振動(dòng)或過流的條件下，會(huì)發(fā)生磁性衰退的現(xiàn)象，永磁同步電機(jī)容易損壞，且永磁材料價(jià)格較高，因此永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)、維護(hù)成本較高。3）永磁同步電機(jī)相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)具有價(jià)格低、電路簡單可靠、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但振動(dòng)、噪聲大，控制系統(tǒng)復(fù)雜，且對直流電源會(huì)產(chǎn)生很大的脈沖電流，多用于大型客車中。以三相開關(guān)磁阻電機(jī)為例介紹其運(yùn)行原理（見左圖），定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，二者的齒槽構(gòu)成雙凸極結(jié)構(gòu)，定子具有三對線圈組成的繞組，轉(zhuǎn)子沒有繞組，定子繞組通電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而根據(jù)磁阻最小原理，轉(zhuǎn)子會(huì)受到旋轉(zhuǎn)磁場的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。4）開關(guān)磁阻電機(jī)相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能對比：相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）磁阻最小原理：磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合。（2）磁阻：一段磁路的磁位差和磁通量的比值。相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用輪轂電機(jī)技術(shù)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)歷經(jīng)了三代技術(shù)革新：第一代是中央電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)技術(shù)；第二代是輪邊電機(jī)技術(shù)；第三代是輪轂電機(jī)（見下圖）技術(shù)。與前兩代技術(shù)相比，輪轂電機(jī)技術(shù)能有效解決新能源汽車在成本、能耗等方面存在的難以突破瓶頸的問題。相關(guān)知識(shí)2.1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)難點(diǎn)1）傳動(dòng)效率高2）節(jié)省空間3）易控制4）成本低5）易實(shí)現(xiàn)模塊化（1）操控性能變差，如加速響應(yīng)慢，顛簸路況下懸架的響應(yīng)慢等。（2）容量較小，不能滿足整車制動(dòng)性能的要求，影響車輛的最大行駛里程。（3）工作環(huán)境差，設(shè)計(jì)輪轂電機(jī)時(shí)要充分考慮防水、防塵、防振等問題。冷卻和散熱問題輪轂電機(jī)技術(shù)相關(guān)知識(shí)2.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)（1）電樞是驅(qū)動(dòng)電機(jī)中裝有導(dǎo)線的部件。直流電機(jī)中電樞為轉(zhuǎn)子，交流電機(jī)中電樞為定子。例如，永磁同步電機(jī)的定子鐵芯也稱為電樞鐵芯，其定子繞組也稱為電樞繞組。（2）為了方便驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用和檢修，通常將記錄了技術(shù)參數(shù)的銘牌固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)外殼上。相關(guān)知識(shí)2.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓：在額定工況下，輸入定子繞組的線電壓值。額定工況是指驅(qū)動(dòng)電機(jī)可長時(shí)間穩(wěn)定工作的狀態(tài)。（2）額定電流：在額定電壓下，通過定子繞組的線電流值。（3）額定功率：在額定工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。（4）額定轉(zhuǎn)速：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率下的最低轉(zhuǎn)速。（5）峰值功率：在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，允許驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率。（6）最高工作轉(zhuǎn)速：在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速。（7）最高轉(zhuǎn)速：在無負(fù)載條件下，允許驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)包括以下幾個(gè)：相關(guān)知識(shí)2.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)（8）額定轉(zhuǎn)矩：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率和額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩。（9）峰值轉(zhuǎn)矩：在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，允許驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩。（10）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子在所有角位堵住時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最小測得值。（11）機(jī)械效率：在額定工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率與電源輸入定子繞組的電功率之比。（12）電機(jī)及控制系統(tǒng)整體效率：驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率與電機(jī)控制器輸入的電功率之比。（13）最大溫升：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)與環(huán)境之間允許存在的最大溫差。（14）額定頻率：在額定工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)中電樞繞組的電流頻率。驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)包括以下幾個(gè)：相關(guān)知識(shí)2.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓：在額定工況下，輸入定子繞組的線電壓值。額定工況是指驅(qū)動(dòng)電機(jī)可長時(shí)間穩(wěn)定工作的狀態(tài)。（2）額定電流：在額定電壓下，通過定子繞組的線電流值。（3）額定功率：在額定工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。（4）額定轉(zhuǎn)速：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率下的最低轉(zhuǎn)速。（5）峰值功率：在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，允許驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率。

短時(shí)間內(nèi)能達(dá)到的最大功率，通常僅能維持30秒左右的時(shí)間。（6）最高工作轉(zhuǎn)速：在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速。（7）最高轉(zhuǎn)速：在無負(fù)載條件下，允許驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。（8）額定轉(zhuǎn)矩：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定功率和額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩。相關(guān)知識(shí)2.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)（9）峰值轉(zhuǎn)矩：在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，允許驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩。（10）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子在所有角位堵住時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最小測得值。

堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩即是在電機(jī)在滿壓(額定電壓，如額定電壓380v)下啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)在轉(zhuǎn)軸上加至其一轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)就起動(dòng)不起來了，這個(gè)就是堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。（11）機(jī)械效率：在額定工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率與電源輸入定子繞組的電功率之比。（12）電機(jī)及控制系統(tǒng)整體效率：驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率與電機(jī)控制器輸入的電功率之比。（13）最大溫升：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)與環(huán)境之間允許存在的最大溫差。（14）額定頻率：在額定工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)中電樞繞組的電流頻率。相關(guān)知識(shí)2.1.4驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能需要滿足以下幾點(diǎn)要求:（1）電壓高。采用高電壓的驅(qū)動(dòng)電機(jī)尺寸較小，逆變器的成本較低，能量轉(zhuǎn)換效率較高等。（2）轉(zhuǎn)速高。在電機(jī)轉(zhuǎn)矩一定的情況下，提高轉(zhuǎn)速可以提高電機(jī)功率；同樣，在電機(jī)功率一定的情況下，提高轉(zhuǎn)速可以提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速高的驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，有利于降低整備質(zhì)量。

整備質(zhì)量包括動(dòng)力電池、冷卻液、玻璃洗滌液、潤滑油、隨車工具和備用車輪、車載充電器、手提式充電器等的質(zhì)量，但是不包括乘員或裝載質(zhì)量。

續(xù)航能力是新能源汽車行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，整備質(zhì)量對續(xù)航能力有顯著影響，減小整備質(zhì)量可以大大提高汽車的續(xù)航能力。但是，整備質(zhì)量大的車輛穩(wěn)定性好，特別是在急轉(zhuǎn)彎和急剎車的時(shí)候，優(yōu)勢很明顯，因此車輛的整備質(zhì)量也并非越小越好。相關(guān)知識(shí)2.1.4驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求（3）轉(zhuǎn)矩密度、功率密度大，體積小、質(zhì)量輕。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度、功率密度越大，其在新能源汽車中占用的空間就越小。此外，電機(jī)外殼、各種控制裝置、冷卻系統(tǒng)等應(yīng)盡可能選用輕質(zhì)材料，如采用鋁合金的電機(jī)外殼，以降低電機(jī)總成的質(zhì)量。（4）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，可滿足車輛啟動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)等所需的功率與轉(zhuǎn)矩。此外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有自動(dòng)調(diào)速功能，以減輕駕駛?cè)说牟僮鲝?qiáng)度，提高車輛加速過程中乘坐的舒適性。（5）需要有較好的承受過載的能力，以滿足車輛快速加速與最大爬坡度的要求。（6）具有高可控性、高穩(wěn)態(tài)精度、良好的動(dòng)態(tài)性能，必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)多部驅(qū)動(dòng)電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行。（7）機(jī)械效率高、損耗少。相關(guān)知識(shí)2.1.4驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求（8）可兼做發(fā)電機(jī)使用，具有制動(dòng)能量回收功能，以延長車輛的續(xù)駛里程。（9）必須裝備高壓保護(hù)裝置。（10）能夠在惡劣條件下可靠工作，即具有耐潮、適應(yīng)極端溫度的能力，且工作時(shí)噪聲小。（11）散熱性好，能確保車輛行駛過程中各零部件的正常功能，以及乘員的人身安全。（1）轉(zhuǎn)矩密度：轉(zhuǎn)矩與導(dǎo)電（或?qū)Т牛┎牧象w積的比值。（2）動(dòng)態(tài)性能：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在負(fù)載突變時(shí)表現(xiàn)出的特性，如速降、恢復(fù)時(shí)間、超調(diào)量等。（3）穩(wěn)態(tài)性能：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在負(fù)載穩(wěn)定時(shí)表現(xiàn)出的特性，如轉(zhuǎn)速、電流等是否穩(wěn)定。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述1．永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

永磁同步電機(jī)（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性及低振動(dòng)噪聲的特點(diǎn)，通過合理設(shè)計(jì)永磁磁路結(jié)構(gòu)能獲得較高的弱磁性能，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值，受到國內(nèi)外電動(dòng)汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)之一。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述永磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1）用永磁體取代繞線式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，從而省去了勵(lì)磁線圈、集電環(huán)和電刷，以電子換相實(shí)現(xiàn)無刷運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠。2）永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率間始終保持準(zhǔn)確的同步關(guān)系，控制電源頻率就能控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3）永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較硬的機(jī)械特性，對于因負(fù)載的變化而引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)距的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的承受能力，瞬間最大轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的3倍以上，適合在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化較大的工況下運(yùn)行。4）永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，無需勵(lì)磁，因此電動(dòng)機(jī)可以在很低的轉(zhuǎn)速下保持同步運(yùn)行，調(diào)速范圍寬。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述5）永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)相比，不需要無功勵(lì)磁電流，因而功率因數(shù)高，定子電流和定子銅耗小，效率高。6）體積小質(zhì)量輕。近些年來隨著高性能永磁材料的不斷應(yīng)用，永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率密度得到很大提高，比起同容量的異步電動(dòng)機(jī)來，體積和質(zhì)量都有較大的減少，使其適合應(yīng)用在許多特殊場合。7）結(jié)構(gòu)多樣化，應(yīng)用范圍廣。永磁同步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：1）由于永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，無法調(diào)節(jié)，必須通過加定子直軸去磁電流分量來削弱磁場，這會(huì)增大定子的電流，增加電動(dòng)機(jī)的銅耗。2）永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁鋼價(jià)格較高。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述定子轉(zhuǎn)子位置傳感器溫度傳感器高壓導(dǎo)線散熱風(fēng)扇（風(fēng)冷型）機(jī)殼機(jī)座等永磁同步電機(jī)組成1．永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)1）定子（1）定子鐵芯一般采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。若要求永磁同步電機(jī)具有高效率或高頻率，以減少定子鐵芯的鐵耗，則可以考慮使用0.35mm厚的低損耗冷軋無取向硅鋼片。（2）定子繞組普遍采用分布式短距繞組。定子繞組多按三相四極布置，通電產(chǎn)生四極旋轉(zhuǎn)磁場。對于定子繞組極對數(shù)較多的永磁同步電機(jī)，普遍采用分?jǐn)?shù)槽繞組。需要進(jìn)一步改善電動(dòng)勢波形時(shí)，可以考慮采用正弦繞組或其他繞組。（3）固定部件包括機(jī)座、鐵芯壓板、繞組支架等。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述（1）鐵耗：驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，因定子鐵芯或端部鐵件發(fā)熱而產(chǎn)生的損耗。（2）極對數(shù)：磁極的對數(shù)。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述（2）切斷高壓電源：當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，高壓互鎖識(shí)別到危險(xiǎn)且情況嚴(yán)重時(shí)，除了進(jìn)行故障警告外，還需要將危險(xiǎn)信息傳給控制器，控制器將高壓電源切斷，從而有效防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子主要由永磁體、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)軸等組成。永磁體通常采用鐵氧化永磁材料或釹鐵硼永磁材料；轉(zhuǎn)子鐵芯可根據(jù)磁極結(jié)構(gòu)的不同，選用實(shí)心鋼，或由鋼板、硅鋼片沖制后疊壓而成。轉(zhuǎn)子可分為表面式轉(zhuǎn)子和內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子兩種。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述（1）表面式轉(zhuǎn)子是指永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面上，提供磁通的方向?yàn)閺较虻霓D(zhuǎn)子。①

凸裝式轉(zhuǎn)子：結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，廣泛應(yīng)用于矩形波永磁同步電機(jī)和恒功率運(yùn)行調(diào)速范圍不寬的正弦波永磁同步電機(jī)中。②嵌入式轉(zhuǎn)子：可利用轉(zhuǎn)子磁路不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，來提高永磁同步電機(jī)的功率密度。嵌入式轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)性能較凸裝式轉(zhuǎn)子有所改善，制造工藝也較簡單，常用于具有調(diào)速功能的永磁同步電機(jī)，但漏磁系數(shù)和制造成本都比凸裝式轉(zhuǎn)子大。圖2-11表面式轉(zhuǎn)子相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述(2)內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子是指永磁體位于內(nèi)部的轉(zhuǎn)子。內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能都較好，廣泛應(yīng)用于要求有異步啟動(dòng)能力或較好動(dòng)態(tài)性能的永磁同步電機(jī)中。內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子也存在轉(zhuǎn)子磁路不對稱所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，有助于提高永磁同步電機(jī)的過載能力和功率密度。內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子可分為徑向式轉(zhuǎn)子、切向式轉(zhuǎn)子、U型混合式轉(zhuǎn)子和V型徑向式轉(zhuǎn)子四種。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述①徑向式轉(zhuǎn)子：永磁體直接面向氣隙，漏磁系數(shù)較小，材料利用率高，結(jié)構(gòu)簡單。②切向式轉(zhuǎn)子：具有聚磁結(jié)構(gòu)，電磁負(fù)荷較大，符合永磁同步電機(jī)微型化的發(fā)展要求，但是漏磁系數(shù)較大，須采取相應(yīng)的隔磁措施，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。④V型徑向式轉(zhuǎn)子：在U型混合式轉(zhuǎn)子的基礎(chǔ)上發(fā)展出的，進(jìn)一步減少了永磁材料的用量。③U型混合式轉(zhuǎn)子：在徑向布置和切向布置的永磁體的尺寸、相互位置合理的情況下，漏磁系數(shù)可大大減小，即在額定功率和轉(zhuǎn)子尺寸相同的情況下，減少了永磁材料的用量。漏磁：磁源通過特定磁路泄露在空氣中的磁場能量。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述轉(zhuǎn)子永磁體位置檢測器轉(zhuǎn)子位置傳感器

與普通電機(jī)相比，水磁同步電機(jī)還必須裝有轉(zhuǎn)子永磁體位置檢測器，用來檢測磁極位置，并以此對電樞電流進(jìn)行控制，達(dá)到對永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的目的。按照永磁體在轉(zhuǎn)子上位置的不同，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為表面式和內(nèi)置式兩種。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述（2）切斷高壓電源：當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，高壓互鎖識(shí)別到危險(xiǎn)且情況嚴(yán)重時(shí)，除了進(jìn)行故障警告外，還需要將危險(xiǎn)信息傳給控制器，控制器將高壓電源切斷，從而有效防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。3）位置傳感器（1）旋轉(zhuǎn)變壓器：由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子繞組接受勵(lì)磁電壓，而轉(zhuǎn)子繞組通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓。電機(jī)控制器可通過旋轉(zhuǎn)變壓器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和磁極位置，從而對電機(jī)定子繞組中的電流進(jìn)行控制，達(dá)到驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)的目的。（2）光電編碼器：一種通過光電信號(hào)將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。根據(jù)刻度方法及信號(hào)輸出形式的不同，光電編碼器可分為增量式、盡對式和混合式三種。（3）霍爾傳感器：一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器。可用于檢測磁場及其變化，且其不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于測試大電流電路。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述（2）切斷高壓電源：當(dāng)車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，高壓互鎖識(shí)別到危險(xiǎn)且情況嚴(yán)重時(shí)，除了進(jìn)行故障警告外，還需要將危險(xiǎn)信息傳給控制器，控制器將高壓電源切斷，從而有效防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。4）溫度傳感器為避免因溫度過高而造成組件損壞，永磁同步電機(jī)需要配置溫度傳感器來監(jiān)控定子繞組的溫度。使用較廣泛的溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)（negativetemperaturecoefficient，簡稱NTC）傳感器。2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)2．永磁同步電機(jī)的工作原理1）運(yùn)行原理

電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸和使用的能量轉(zhuǎn)換機(jī)械。電和磁是不可分割的，它們始終交織在一起，簡單地說，就是電生磁、磁生電。

在電機(jī)系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出動(dòng)作主要是靠控制單元給定命令執(zhí)行，即控制器輸出命令?？刂破髦饕菍⑤斎氲闹绷麟娔孀兂呻妷骸㈩l率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機(jī)使用。2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)2．永磁同步電機(jī)的工作原理1）運(yùn)行原理永磁同步電機(jī)的定子繞組因接入三相對稱交流電而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。根據(jù)磁極異性相吸、同性相斥的原理，不論轉(zhuǎn)子與定子的磁極起始時(shí)的相對位置如何，由于磁場力作用，轉(zhuǎn)子都會(huì)和定子磁極同步旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子和定子的共同作用下，轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)2．永磁同步電機(jī)的工作原理永磁同步電機(jī)的工作原理

永磁同步電機(jī)的工作原理如圖所示，圖中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，n0為同步轉(zhuǎn)速，T為轉(zhuǎn)矩，θ為功率角。電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體，N、S極沿圓周方向交替排列。定子可以看成一個(gè)以速度n0旋轉(zhuǎn)的磁場。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子存在旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，轉(zhuǎn)子像磁針在旋轉(zhuǎn)磁場中旋轉(zhuǎn)一樣，隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。

永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速可表示為n=n0=（60fs）/pn式中，fs為電源頻率；pn為電機(jī)極對數(shù)。永磁同步電機(jī)的定子是三相對稱繞組，三相正弦波電壓在定子三相繞組中產(chǎn)生對稱三相正弦波電流，并在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁極與已充磁的磁極作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)并力圖使定子、轉(zhuǎn)子磁場軸線對齊。當(dāng)外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩以后，轉(zhuǎn)子磁場軸線將落后定子磁場軸線一個(gè)功率角，負(fù)載越大，功率角也越大，直到一個(gè)極限角度，電機(jī)停止。由此可見，永磁同步電機(jī)在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)速必須與頻率嚴(yán)格成比例旋轉(zhuǎn)，否則會(huì)失步停轉(zhuǎn)。因此，它的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步，其靜態(tài)誤差為零。在負(fù)載擾動(dòng)下，只是功率角變化，而不引起轉(zhuǎn)速變化，它的響應(yīng)時(shí)間是實(shí)時(shí)的。2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)2．永磁同步電機(jī)的工作原理相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述2．永磁同步電機(jī)的工作原理2）控制策略為了使永磁同步電機(jī)具有更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度及更寬的調(diào)速范圍，人們提出了多種適用于永磁同步電機(jī)的控制策略，如恒壓頻比開環(huán)控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。（1）恒壓頻比開環(huán)控制。恒壓頻比開環(huán)控制的控制變量為永磁同步電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，即電壓和頻率。先將特定電壓和頻率的信號(hào)輸入可實(shí)現(xiàn)控制策略的調(diào)制器中，調(diào)制器控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)合適的正弦交流電，并將正弦交流電施加在定子繞組上，使之在指定的電壓和頻率下運(yùn)行。2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)

以轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)空間矢量為參考坐標(biāo)，將定子繞組的電流分解為正交的兩個(gè)分量，一個(gè)與磁鏈同方向，代表定子繞組電流的勵(lì)磁分量，另一個(gè)與磁鏈方向正交，代表定子繞組電流的轉(zhuǎn)矩分量，分別對這兩個(gè)分量進(jìn)行控制，即為矢量控制。矢量控制的永磁同步電機(jī)可具有與直流電機(jī)一樣良好的動(dòng)態(tài)性能。驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速即為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源頻率一致。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴(yán)格同步，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，沒有轉(zhuǎn)差功率，轉(zhuǎn)子的參數(shù)對控制效果的影響小，因此在永磁同步電機(jī)上更容易實(shí)現(xiàn)矢量控制。（2）矢量控制。2．永磁同步電機(jī)的工作原理2）控制策略2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)直接轉(zhuǎn)矩控制是通過測量永磁同步電機(jī)的電壓、電流，來計(jì)算永磁同步電機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩，再通過控制轉(zhuǎn)矩來控制轉(zhuǎn)速的方法。該方法省去了復(fù)雜的矢量變換與數(shù)字模型處理，控制手段直接，但是存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和磁鏈脈動(dòng)大的問題，會(huì)使永磁同步電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定。（3）直接轉(zhuǎn)矩控制。2．永磁同步電機(jī)的工作原理2）控制策略2.2.1永磁同步電機(jī)概述相關(guān)知識(shí)（1）磁鏈：導(dǎo)電線圈或電流回路所鏈環(huán)的具有磁通量的空間。（2）調(diào)制器：通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，將低頻數(shù)字信號(hào)（如音頻、視頻、數(shù)據(jù)等）調(diào)制到高頻數(shù)字信號(hào)中，進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)囊环N設(shè)備。（3）轉(zhuǎn)差功率：驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，因轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱導(dǎo)致的功率損失。轉(zhuǎn)差功率通常與轉(zhuǎn)子繞組的電阻值正相關(guān)。相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述為了提高永磁同步電機(jī)的控制性能和控制精度，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等開始應(yīng)用于同步電機(jī)的控制。采用智能控制方法的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，在多環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，智能控制器處于最外環(huán)，充當(dāng)速度控制器，而內(nèi)環(huán)電流控制、轉(zhuǎn)矩控制仍采用PI控制（比例積分控制）、直接轉(zhuǎn)矩控制這些方法，這主要是因?yàn)橥猸h(huán)是決定系統(tǒng)的根本因素，而內(nèi)環(huán)主要的作用是改造對象特性以利于外環(huán)的控制，各種擾動(dòng)給內(nèi)環(huán)帶來的誤差可以由外環(huán)控制或抑制。（4）智能控制。2．永磁同步電機(jī)的工作原理2）控制策略相關(guān)知識(shí)2.2.1永磁同步電機(jī)概述什么是智能控制方法？為了提高永磁同步電機(jī)的控制性能和控制精度，人們在矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等的基礎(chǔ)上，建立了模糊控制、神經(jīng)wangluo控制等智能控制方法。智能控制方法的大致思路是建立多環(huán)控制結(jié)構(gòu)，通過矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等進(jìn)行內(nèi)環(huán)電流控制、轉(zhuǎn)矩控制，通過智能控制進(jìn)行外環(huán)速度控制。知識(shí)擴(kuò)展相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修1．永磁同步電機(jī)的日常檢查1）啟動(dòng)前的檢查（1）調(diào)試勵(lì)磁、脈沖、移相等裝置。（2）檢查定子回路控制開關(guān)、操縱裝置及保護(hù)系統(tǒng)。（3）用干燥壓縮氣體（風(fēng)壓為0.196～0.29MPa）清掃永磁同步電機(jī)，并檢查各線束絕緣表面是否有破損。（4）檢查冷卻系統(tǒng)，如通水管是否打開、水壓是否正常、冷卻器和管道有無漏水現(xiàn)象等，并檢查定子鐵芯狀況。（5）檢查軸承及其潤滑系統(tǒng)，保證軸承內(nèi)油質(zhì)清潔。（6）清掃和檢查啟動(dòng)設(shè)備，并檢查有無他人正在使用永磁同步電機(jī)和附屬設(shè)備。（7）測量永磁同步電機(jī)和電機(jī)控制器的絕緣電阻，并與上一次測試結(jié)果對照，電阻值應(yīng)不低于上次測量值的50%～80%。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修1．永磁同步電機(jī)的日常檢查2）運(yùn)行時(shí)的檢查（1）三相電壓不平衡度不應(yīng)大于5%。（2）檢查軸承的溫度。軸承的溫度與其工作環(huán)境和用途有關(guān)，通常要求滾動(dòng)軸承的溫度不超過95℃，滑動(dòng)軸承的溫度不超過75℃。（3）用溫度計(jì)測量定子繞組與定子鐵芯的溫升。通常要求定子繞組的溫升不超過105K，定子鐵芯的溫升不超過125K。（4）測量環(huán)境溫度。通常要求永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫度最低為5℃，最高為40℃；長期停用的永磁同步電機(jī)應(yīng)保存在溫度為5～15℃的環(huán)境中。（5）測量空氣相對濕度。規(guī)定空氣相對濕度不應(yīng)超過75%。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修（1）啟動(dòng)設(shè)備：用于輔助驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)的設(shè)備，可使驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，對高壓電源的沖擊小，還能實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軟停車、制動(dòng)、過載和缺相保護(hù)等。（2）三相電壓不平衡度：三相電壓負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比。如右圖所示為三相電壓零序分量的相量圖，若保持A相矢量不變，B相矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，C相矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，則得到三相電壓正序分量的相量圖，對三個(gè)矢量求和，可得到三相電壓正序分量；若保持A相矢量不變，B相矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，C相矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，則得到三相電壓負(fù)序分量的相量圖，對三個(gè)矢量求和，可得到三相電壓負(fù)序分量。對三相電壓負(fù)序分量與正序分量分別進(jìn)行平方求和，求其均值，再開平方，并用兩數(shù)之比的百分比表示，即為三相電壓不平衡度。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修3）停機(jī)后的檢查永磁同步電機(jī)停機(jī)后，應(yīng)檢查定子繞組及引線的絕緣有無損傷，零部件是否松動(dòng)，轉(zhuǎn)子支架和機(jī)械零部件是否有開焊或裂縫等現(xiàn)象，固定螺栓是否松動(dòng)，以及軸承狀態(tài)是否正常等。1．永磁同步電機(jī)的日常檢查相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修2．永磁同步電機(jī)的性能檢測1）負(fù)載性測試

目的是確定永磁同步電機(jī)的效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)速、定子電流等，確保永磁同步電機(jī)在超出最大預(yù)期工作量的情況下仍能正常運(yùn)行。

用伺服電機(jī)給永磁同步電機(jī)加載，從150%額定負(fù)載逐步降到25%額定負(fù)載，在此范圍內(nèi)至少選取6個(gè)測試點(diǎn)（必須包括100%額定負(fù)載點(diǎn)），測量其電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修2．永磁同步電機(jī)的性能檢測2）T-n曲線測試T-n曲線是描述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的特性曲線，如圖所示。其測試方法是通過控制永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從最低轉(zhuǎn)速零到最高轉(zhuǎn)速之間選取不同的轉(zhuǎn)速點(diǎn)，測量各個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩，再繪制出兩者的關(guān)系曲線。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修2．永磁同步電機(jī)的性能檢測3）耐久性測試

耐久性是指在規(guī)定的使用和維修條件下，永磁同步電機(jī)達(dá)到某種技術(shù)指標(biāo)時(shí)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)功能的能力。在測試軟件中，可由用戶設(shè)定永磁同步電機(jī)按某個(gè)測試方案來進(jìn)行耐久性測試。例如，設(shè)定永磁同步電機(jī)以120%的額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行2min，測量永磁同步電機(jī)運(yùn)行過程中的電壓、電流、效率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等信息。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修2．永磁同步電機(jī)的性能檢測4）空載測試

空載測試是指永磁同步電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，檢驗(yàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性的試驗(yàn)。在125%額定電壓至驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的最低電壓范圍內(nèi)，繪制電壓和勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線，即空載特性曲線。通過空載測試，不僅可以檢查勵(lì)磁裝置的工作情況是否良好、定子繞組連接是否正確，還可以了解永磁同步電機(jī)的磁路飽和程度。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修2．永磁同步電機(jī)的性能檢測5）堵轉(zhuǎn)測試

堵轉(zhuǎn)測試是指讓轉(zhuǎn)子固定不動(dòng)，使定子繞組的電壓約為90%～110%額定電壓，測試此時(shí)的電壓、電流、輸入功率等的試驗(yàn)，再逐漸降低定子繞組的電壓進(jìn)行測試，應(yīng)共選取5～7個(gè)測量點(diǎn)。對于額定功率為100～300kW永磁同步電機(jī)，堵轉(zhuǎn)測試結(jié)果可以用于評(píng)價(jià)2.5～4倍額定電流的過載性能。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修2．永磁同步電機(jī)的性能檢測6）啟動(dòng)電流測試

永磁同步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的大電流，持續(xù)時(shí)間約為幾十毫秒，這個(gè)過程中電流的峰值、上升時(shí)間、下降時(shí)間等都是非常重要的參數(shù)。

啟動(dòng)電流測試的時(shí)間很短，通常采用示波器或功率分析儀進(jìn)行試驗(yàn)。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修3．永磁同步電機(jī)的故障診斷對于永磁同步電機(jī)，應(yīng)在熟悉永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上正確進(jìn)行故障診斷，并找出造成故障發(fā)生的原因。目視檢查01目視檢查是故障診斷的基礎(chǔ)。目視檢查的內(nèi)容是檢查易于接觸或能夠看到的部件，以查明其是否有明顯損壞或存在可能導(dǎo)致故障的情況。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修010203040506第一步第三步第五步第二步第四步第六步斷開OBC處的直流母線。等待5分鐘后，用數(shù)字萬用表測量電機(jī)控制器的輸入端與輸出端之間的電壓，確定其不大于5V。如果不滿足要求，則繼續(xù)等待若干分鐘后，再次測量、確認(rèn)。斷開低壓蓄電池的負(fù)極線。拆卸與電機(jī)控制器相連的高壓連接器。拆卸與永磁同步電機(jī)相連的高壓連接器。絕緣電阻檢測07第七步將高壓絕緣檢測儀的擋位調(diào)至1000V，分別測量電機(jī)控制器側(cè)各相線束的連接器與電機(jī)殼體之間的電阻。如果電阻不小于20MΩ，則表示絕緣正常；如果電阻小于20MΩ，則應(yīng)修理或更換線束。02操作啟動(dòng)開關(guān)，使電源模式至OFF狀態(tài)。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修常見故障排查03永磁同步電機(jī)的常見故障有異響、強(qiáng)烈振動(dòng)、轉(zhuǎn)速和輸出功率達(dá)不到要求等，對此可依據(jù)以下步驟依次進(jìn)行排查。（1）檢查永磁同步電機(jī)的固定螺栓。（2）拆卸接線盒蓋板，并檢查各高壓連接器及其固定螺栓。（3）檢查繞組是否存在絕緣故障。（4）空轉(zhuǎn)檢查：檢查有無定子、轉(zhuǎn)子相互摩擦的現(xiàn)象或異響。（5）拆卸并檢查后端蓋上旋轉(zhuǎn)變壓器和溫度傳感器的插針。（6）拆卸并檢查前、后端蓋。（7）拆卸并檢查轉(zhuǎn)子。（8）檢查前、后軸承。相關(guān)知識(shí)2.2.2永磁同步電機(jī)的檢修（9）清理并檢查定子。（10）拆卸并檢查旋轉(zhuǎn)變壓器。（11）檢查旋轉(zhuǎn)變壓器繞組電阻（包括正弦電阻、余弦電阻、勵(lì)磁電阻）是否符合要求。（12）檢查冷卻系統(tǒng)。（13）如果經(jīng)過以上檢修工作排除了問題，則將各部件安裝完好，再檢測冷卻回路的密封性；

如果經(jīng)過以上檢修工作沒有發(fā)現(xiàn)問題，但是永磁同步電機(jī)的運(yùn)行還是存在異常，則更換永磁同步電機(jī)。常見故障排查03相關(guān)知識(shí)2.3.1