【習(xí)題】2-1 直流驅(qū)動電機(jī)結(jié)構(gòu)與檢修

《新能源汽車驅(qū)動電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修》習(xí)題（教師版）項目二新能源汽車驅(qū)動電機(jī)檢修任務(wù)一直流驅(qū)動電機(jī)結(jié)構(gòu)與檢修一、填空題（2分/空，共36分）1.直流電機(jī)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。2.定子主要由主磁極、換向磁極、電刷和機(jī)座等組成，用來產(chǎn)生磁通和進(jìn)行機(jī)械固定。3.主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場，磁極可以是永磁體，也可以是電勵磁式的。4.電刷作為轉(zhuǎn)子電樞繞組的引出端，它的作用主要是導(dǎo)通作用。目前，高端的新型直流電機(jī)的電刷采用先進(jìn)的電子接觸，稱為無刷電機(jī)。5.轉(zhuǎn)子主要由電樞繞組、電樞鐵心及換向器等組成，也稱為電樞。6.電機(jī)里的定子和轉(zhuǎn)子之間會留有氣隙，定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)行駛以及氣隙的大小對電機(jī)性能有重要影響。7.電樞鐵心有兩個作用，一是作為主磁路的主要部分；二是嵌放電樞繞組。8.換向器是直流電機(jī)里的一種特殊裝置，每兩個相鄰的換向片中間是云母絕緣片。9.直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。10.按勵磁方式，直流電動機(jī)可分為他勵直流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、串勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)等。二、單選題（4分/題，共20分）1.高速無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常高于（B）。A.8000RpmB.10000RpmC.12000RpmD.20000Rpm2.屬于汽車上常用的直流機(jī)是（B）。A.他勵直流電動機(jī)和并勵直流電動機(jī)B.并勵直流電動機(jī)和串勵直流電動機(jī)C.串勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)D.他勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)3.使用截面積較大的導(dǎo)線繞成，而匝數(shù)較少的是。(C)A.他勵直流電動機(jī)B.并勵直流電動機(jī)C.串勵直流電動機(jī)和D.復(fù)勵直流電動機(jī)4.按電機(jī)繞組連接方式，無刷直流電機(jī)的電子換向器可分為(B)。A.全橋式和半橋式B.星形和三角形C.橋式和三角形D.半橋式和星形5.對環(huán)境要求較高，使用壽命較短的傳感器是(A)。A.光電式位置傳感器B.磁敏式位置傳感器C.轉(zhuǎn)子位置傳感器D.電磁式位置傳感器三、判斷題（4分/題，共24分）1.直流電機(jī)具有控制系統(tǒng)簡單、啟動轉(zhuǎn)矩大和調(diào)速好等諸多優(yōu)點。（√）2.高速無刷直流電機(jī)在航空航天、家用電器、電動汽車、自動辦公領(lǐng)域等方向具有廣闊的應(yīng)用前景。（√）3.電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的多樣化使得永磁無刷直流電機(jī)正朝著高轉(zhuǎn)矩、高精度、多用途和微型化等方向發(fā)展。（√）4.無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子跟隨定子上的旋轉(zhuǎn)磁場運動，無需按照一定的順序給定子各相繞組輪流饋電。（×）5.永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場與旋轉(zhuǎn)的定子磁場相互作用，兩者瞬時速度也相同。（×）6.電磁式位置傳感器利用電磁效應(yīng)將轉(zhuǎn)子位置信息轉(zhuǎn)換為對應(yīng)變化的電信號，其可靠性高、使用壽命長、輸出信號大，但信噪比較低、輸出的交流信號需經(jīng)整流濾波后才能使用，所以目前較少使用。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.根據(jù)您對永磁無刷直流電機(jī)的認(rèn)知，您知道永磁無刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)有哪些嗎？它的工作原理是什么？并畫出永磁無刷直流電機(jī)的基本原理圖。參考答案：永磁無刷直流電機(jī)主要由電機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向器等三部分組成。永磁無刷直流電機(jī)利用轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子位置信號驅(qū)動電子換向器中的電力電子器件，使定子各相繞組按照一定的順序?qū)?，從而在BLDCM的定子繞組上產(chǎn)生步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁場，拖動電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)控制器不斷地改變定子各相繞組的通斷狀態(tài)，這樣就使得某一磁極下導(dǎo)體中的電流方向保持不變，即電機(jī)持續(xù)向同一方向旋轉(zhuǎn)。2.您知道什么是轉(zhuǎn)子位置傳感器嗎？請說說它的概念與特點。參考答案：轉(zhuǎn)子位置傳感器在永磁無刷直流電機(jī)中的作用是檢測轉(zhuǎn)子位置，為電子換向器提供正確的換相信號以控制定子繞組換相，無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器代替了傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)中的碳刷和滑環(huán)。常用的轉(zhuǎn)子位置傳感器主要有電磁式、光電式和磁敏式三種，其中電磁式位置傳感器利用電磁效應(yīng)將轉(zhuǎn)子位置信息轉(zhuǎn)換為對應(yīng)變化的電信號，其可靠性高、使用壽命長、輸出信號大，但信噪比較低、輸出的交流信號需經(jīng)整流濾波后才能使用，所以目前較少使用。光電式位置傳感器利用光電效應(yīng)確定轉(zhuǎn)子位置，其體積小、重量輕，但是由于光電式傳感器由光敏材料制成，所以它對環(huán)境要求較高，使用壽命較短。磁敏式位置傳感器利用霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)工作，其成本低廉、環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、易安裝，因此在永磁無刷直流電機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。3.根據(jù)您對永磁無刷直流電機(jī)本體的了解，請簡述永磁無刷直流電機(jī)本體的組成與特點。參考答案：永磁無刷直流電機(jī)本體由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。電機(jī)定子鐵心中嵌有單相或?qū)ΨQ的多相繞組，電樞繞組可以接成星形或三角形，其中星形連接在低轉(zhuǎn)速時輸出高轉(zhuǎn)矩，三角形連接在低轉(zhuǎn)速時輸出低轉(zhuǎn)矩，這是因為在三角形連接中，一半的電壓加在未被驅(qū)動的繞組兩端，降低了電機(jī)的效率和轉(zhuǎn)矩。因此目前無刷直流電機(jī)電樞繞組常用三相對稱星形且無中性點引出連接。在額定負(fù)載內(nèi)，氣隙磁場密度一般與電樞電流無關(guān)，因此轉(zhuǎn)矩和電流呈線性關(guān)系。永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子由一定極對數(shù)的永磁體構(gòu)成，其永磁體多采用稀土永磁材料制作，常見的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)主要有表面式和內(nèi)嵌式兩種，其中表面式最為常見，電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的多樣化使得永磁無刷直流電機(jī)正朝著高轉(zhuǎn)矩、高精度、多用途和微型化等方向發(fā)展。4.根據(jù)您對直流電機(jī)的了解，請簡要說說直流電機(jī)的分類。參考答案：直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。采用永磁材料來替代傳統(tǒng)電動機(jī)的勵磁繞組（或轉(zhuǎn)子繞組）的永磁直流電動機(jī)分永磁有刷直流電動機(jī)和永磁無刷直流電動機(jī)。按勵磁方式，直流電動機(jī)可分為他勵直流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、串勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)等。汽車上常用的有并勵直流電動機(jī)和串勵直流電動機(jī)。5.想一想，什么是直流電機(jī)呢？請簡述直