新能源汽車技術：4.1任務一 驅(qū)動電機基礎知識

1、新能源汽車結構原理與檢修（彩色版）1任務一 驅(qū)動電機基礎知識2任務二 驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)結構原理項目四 驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)3任務三 驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)故障維修任務一驅(qū)動電機基礎知識任務一 驅(qū)動電機基礎知識學習目標1. 了解驅(qū)動電機分類與原理2. 了解驅(qū)動電機的型號含義3.熟悉驅(qū)動電機的常用術語任務一 驅(qū)動電機基礎知識一、相關知識1.電機分類（1）按工作電源劃分根據(jù)工作電源的不同，電機可分為直流電機和交流電機。（2）按結構和工作原理劃分根據(jù)電機的結構和工作原理可分為直流電機、異步電機和同步電機。（3）按運轉(zhuǎn)速度劃分按照電機的運轉(zhuǎn)速度可分為低速電機、高速電機、恒速電機和調(diào)速電機。任務一 驅(qū)動電機基

2、礎知識1.電機分類（1）安全性高。（2）起動轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍大。（3）效率高、損耗低，還應在車輛減速時實現(xiàn)再生能量回收功能。（4）質(zhì)量小。電動機應盡量采用鋁合金外殼，以降低電機質(zhì)量。（5）電壓高。（6）可靠性高、運行噪音小，耐高溫和耐潮特性強。（7）成本低、使用壽命長、結構簡單、便于維護。任務一 驅(qū)動電機基礎知識2.直流電機直流電機是指可以把直流電能轉(zhuǎn)換成機械能（直流電動機）或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉(zhuǎn)電機。它是一種能夠?qū)崿F(xiàn)直流電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的電機。任務一 驅(qū)動電機基礎知識2.直流電機直流電機主要由磁場、電樞繞組、電樞和換向器等部件組成。任務一 驅(qū)動電機基礎知識2.直流電機

3、（1）電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電樞繞組通過電刷接直流電源，繞組旋轉(zhuǎn)軸與機械負載相聯(lián)。電流從電刷 A流入電樞繞組，從電刷B流出。電樞電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，所形成的電磁轉(zhuǎn)矩使電動機電樞旋轉(zhuǎn)。（2）換向原理當電樞轉(zhuǎn)ab邊轉(zhuǎn)到了S極位置，cd邊轉(zhuǎn)到了N極下面,這時電樞線圈的電磁轉(zhuǎn)矩方向發(fā)生了改變，但由于換向器隨著電樞同步旋轉(zhuǎn)，使得電刷 A總是接觸 N極下的導線，而電刷B總是接觸S極下的導線，因此電流的流動方向隨之發(fā)生改變，使電磁轉(zhuǎn)矩方向保持不變。任務一 驅(qū)動電機基礎知識2.直流電機（1）優(yōu)點直流電機的起動加速轉(zhuǎn)矩大、電磁轉(zhuǎn)矩控制特性好、調(diào)速方便、控制裝置簡單、技術成熟、成本較低。（2）缺點直流電機由于有機

4、械換向器，表面常有火花出現(xiàn)，因此不宜設定太高的電機轉(zhuǎn)速。長時間使用時，需要經(jīng)常維護更換換向器和電刷。任務一 驅(qū)動電機基礎知識3.永磁同步電機永磁同步電機采用永磁體來產(chǎn)生氣隙磁通量，永磁體代替了直流電機中的磁場線圈和感應電機中定子的勵磁體。同步電機屬于交流電機，定子繞組與異步電機的定子繞組相同。永磁同步電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度是一樣的，所以稱為永磁同步電機。任務一 驅(qū)動電機基礎知識3.永磁同步電機（1）電機結構永磁同步電機主要是由轉(zhuǎn)子磁鐵、定子繞組、傳感器以及殼體等部件組成。永磁同步電機最大特點是它的定子結構與普通感應電機非常相似，主要是區(qū)別于轉(zhuǎn)子結構與其它電機形成了差

5、別，在轉(zhuǎn)子上設有高質(zhì)量的永磁體磁極。根據(jù)在轉(zhuǎn)子上安放永磁體位置的不同，永磁同步電機通常會分為內(nèi)嵌式、面貼式以及插入式三種。任務一 驅(qū)動電機基礎知識3.永磁同步電機（2）工作原理永磁同步電機首先給定子繞組通入三相交流電，在通入電流后就會在電機的定子繞組中形成旋轉(zhuǎn)磁場。由于在轉(zhuǎn)子上安裝了永磁體并且磁極是固定的，根據(jù)同極相斥異極相吸的原理，在定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生驅(qū)動力，并最終達到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場速度相等。任務一 驅(qū)動電機基礎知識3.永磁同步電機（3）應用特點永磁同步電機所需要的釹鐵硼永磁材料是稀土資源，因此生產(chǎn)成本較高，并且溫度大幅度變化時還會引發(fā)退磁現(xiàn)象。

6、但是該電機的功率密度高、調(diào)速范圍大，適用于高速公路網(wǎng)受限，頻繁起停工況，目前廣泛應用于新能源電動汽車上。任務一 驅(qū)動電機基礎知識4.交流感應電機交流感應電機又稱做異步電機，即轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個轉(zhuǎn)動力矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，由電氣工程師尼古拉特斯拉于1887年發(fā)明。任務一 驅(qū)動電機基礎知識4.交流感應電機（1）電機結構交流感應電機主要由定子與繞組、籠型轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸、軸承、前后端蓋以及風扇等部件組成。任務一 驅(qū)動電機基礎知識4.交流感應電機（1）定子定子有A-X、B-Y、C-Z3個繞組線圈，各線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子槽內(nèi)。定子是電機中固定不動的部分，主要任務是產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁

7、場。旋轉(zhuǎn)磁場并不是用機械方法實現(xiàn)的，而是以交流電通過電磁繞組中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當于一個旋轉(zhuǎn)的磁場，按照所用交流電的種類劃分為單相電機和三相電機兩種。任務一 驅(qū)動電機基礎知識4.交流感應電機（2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子主要由鐵芯和繞組組成。轉(zhuǎn)子繞組由插在轉(zhuǎn)子槽中的多根導條和兩個環(huán)形端環(huán)組成，若去掉轉(zhuǎn)子鐵芯，整個繞組的外形就像一個鼠籠，故稱籠型繞組。任務一 驅(qū)動電機基礎知識4.交流感應電機（4）工作原理交流感應電機首先通過定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，從而使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流。轉(zhuǎn)子繞組中的感應電流與磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。任務一 驅(qū)動電機基礎知識4.交流感應電

8、機（5）應用特點交流感應電機具有功率密度低、調(diào)速范圍小、生產(chǎn)成本低、可靠性高、無退磁現(xiàn)象等特點，適用于高速公路網(wǎng)比較發(fā)達的區(qū)域。任務一 驅(qū)動電機基礎知識5.開關磁阻電機電機根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理，可大致分為由電磁作用原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和由磁阻變化原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩兩類。磁阻原理電機的運動是由轉(zhuǎn)子、定子之間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的。當定子繞組通電時產(chǎn)生一個單相磁場，遵循磁阻最小原則，即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合。因此當轉(zhuǎn)子軸線與定子軸線不重合時，磁阻力會作用在轉(zhuǎn)子上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使其向磁阻最小的位置移動，類似于磁鐵吸引導磁體的現(xiàn)象，利用該原理制成的電機就叫開關磁阻電機。任務一 驅(qū)動電機基礎知識5.開關磁阻電機（1）

9、電機結構開關磁阻電機的定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結構，定子和轉(zhuǎn)子的齒數(shù)不等，轉(zhuǎn)子齒數(shù)一般比定子少2個。在定子齒上繞有線圈，兩個位置相對的定子線圈相互串聯(lián)形成一相繞組。轉(zhuǎn)子由鐵芯疊片而成，其上面沒有線圈繞組。任務一 驅(qū)動電機基礎知識5.開關磁阻電機（2）工作原理開關磁阻電機是基于磁通總是沿著導磁最大的路徑閉合原理制成的。當轉(zhuǎn)子和定子的齒中心線不重合，導磁不是最大時，磁場就會產(chǎn)生磁拉力形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到導磁體最大的位置。電機控制器不斷地向各相繞組依次通入電流，電機轉(zhuǎn)子則一步一步的沿著與通電相序相反的方向轉(zhuǎn)動。當改變定子各相通電順序時，電機的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。任務一 驅(qū)動電機基礎知識5.開關磁阻電機（

10、3）應用特點開關磁阻電機具有簡單可靠、調(diào)速范圍寬、效率高、控制靈活、成本低等優(yōu)點。但是也具有轉(zhuǎn)矩波動大、噪聲較大、需要位置檢測器等缺點。任務一 驅(qū)動電機基礎知識6.驅(qū)動電機參數(shù)任務一 驅(qū)動電機基礎知識6.驅(qū)動電機參數(shù)（1）基速電機基速是指電機的額定轉(zhuǎn)速，當電機勵磁繞組中通入額定的勵磁電壓或勵磁電流，且此時電機帶的負載為額定值，這時的電機轉(zhuǎn)速即為基速。（2）額定功率電機的額定功率是指電機在額定運行（額定電壓、額定頻率、額定負載）條件下，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率。（3）峰值功率峰值功率就是當負載突然變化時，電機短時間能產(chǎn)生的最大功率。任務一 驅(qū)動電機基礎知識6.驅(qū)動電機參數(shù)（4）額定扭矩電機的額定扭矩表在示額定條件下運行的電機，其軸端輸出的轉(zhuǎn)矩。（5）峰值扭矩峰值扭矩指電機輸出的最大扭矩，在力矩曲線上為最高點所以叫峰值。（6）防護等級電機防護等級