新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修 課件 任務(wù)3 永磁同步電機(jī)檢修

驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修任務(wù)三

永磁同步電機(jī)檢修任務(wù)導(dǎo)入場(chǎng)景：廣汽新能源汽車售后維修中心人物：維修技師小劉、客戶王先生情節(jié)：王先生的廣汽GE3純電動(dòng)在行駛過程中，突然驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出低沉的嗡嗡聲，但車輛可以繼續(xù)行駛；幾分鐘后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處有煙冒出并發(fā)出特殊氣味，之后車輛不能繼續(xù)行駛。王先生到廣汽新能源售后維修中心找維修技師小劉幫他解決車輛故障。如果你是小劉，應(yīng)該怎么處理王先生車輛的故障？提出問題如何更換永磁同步電機(jī)？任務(wù)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)工作原理分析永磁同步電機(jī)機(jī)械故障、電氣故障診斷任務(wù)目標(biāo)能根據(jù)永磁同步電機(jī)工作原理，使用專用儀器，準(zhǔn)確檢測(cè)電機(jī)的輸入輸出信號(hào)。能根據(jù)永磁同步電機(jī)故障現(xiàn)象，分析電機(jī)故障原因，使用合適的工具，安全完成永磁同步電機(jī)故障檢修作業(yè)。任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸知識(shí)講解結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)主要由定子總成、轉(zhuǎn)子總成、機(jī)殼、端蓋等主要零部件組成，還包括旋轉(zhuǎn)變壓器、通風(fēng)孔或冷卻水道、接線盒等部件。任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸知識(shí)講解轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與交流異步電機(jī)不同，主要由轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上安置的位置不同，分為表面式永磁(Surface-mountedPermanentMagnet，SPM)轉(zhuǎn)子和內(nèi)置式永磁(InteriorPermanentMagnet，IPM)轉(zhuǎn)子兩大類。任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸知識(shí)講解SPM轉(zhuǎn)子交直軸磁路基本對(duì)稱，凸極率（、為交軸和直軸電感），無凸極效應(yīng)和磁阻轉(zhuǎn)矩。交直軸磁路的等效氣隙大，電樞反應(yīng)比較小。這類型電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，但弱磁能力較差，其恒功率弱磁運(yùn)行范圍比較小。因此，SPM型永磁同步電機(jī)適合用作汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸知識(shí)講解IPM轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子交直軸磁路不對(duì)稱，凸極率，電磁轉(zhuǎn)矩由永磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩共同產(chǎn)生。IPM電機(jī)也稱為永磁磁阻電機(jī)。磁阻轉(zhuǎn)矩提高了電機(jī)的過載能力，面且易于弱磁擴(kuò)速，擴(kuò)大了電機(jī)的恒功率運(yùn)行范圍。徑向式切向式U型混合式V型徑向式任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸知識(shí)講解電機(jī)拆解與檢查技能操作操作準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸新能源教學(xué)整車高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機(jī)、冷卻液回收裝置、減速器齒輪油回收裝置、制冷劑回收裝置、電驅(qū)動(dòng)總成托舉工具、環(huán)箍鉗工具技能操作根據(jù)操作過程及結(jié)果，填寫工作頁永磁同步電機(jī)拆卸安全第一操作規(guī)范7S管理40分鐘任務(wù)項(xiàng)目要求安全注意事項(xiàng)時(shí)間技能操作任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)拆卸知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)工作原理在永磁同步電機(jī)的定子繞組中通入三相對(duì)稱交流電流，產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)速度（為定子繞組中通入電流的頻率，為電機(jī)的極對(duì)數(shù)）。以永磁體為材料的轉(zhuǎn)子自身會(huì)形成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)；兩磁場(chǎng)在電機(jī)內(nèi)相互作用，根據(jù)同性相斥，異性相吸的原理，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。永磁同步電機(jī)的工作原理與交流異步電機(jī)類似，都是通過定子繞組中的電流與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)物理模型在電機(jī)的定子繞組三相對(duì)稱，繞組使用星形聯(lián)結(jié)方式，各繞組軸線在空間上相差120°。電機(jī)定子的電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，定子電流在氣隙中只產(chǎn)生正弦分布的磁勢(shì)，忽略磁場(chǎng)場(chǎng)路的高次諧波磁勢(shì)。鐵心的磁導(dǎo)率無窮大，忽略齒槽效應(yīng)、磁路飽和、磁滯和渦流的影響，將電機(jī)磁路看做線性變化。轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組，永磁體沒有阻尼作用。忽略電機(jī)繞組電阻與繞組電感的變化。定、轉(zhuǎn)子各參量的電磁耦合關(guān)系十分復(fù)雜，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)物理模型永磁同步電機(jī)的電壓、電流基本方程式

知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)物理模型根據(jù)上述電壓方程，得出永磁同步電機(jī)在不同工況下運(yùn)行時(shí)的相量圖。去磁狀態(tài)，超前功率因數(shù)去磁狀態(tài)，單位功率因數(shù)去磁狀態(tài)，滯后前功率因數(shù)知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)物理模型根據(jù)上述電壓方程，得出永磁同步電機(jī)在不同工況下運(yùn)行時(shí)的相量圖。增磁狀態(tài)臨界狀態(tài)知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)物理模型永磁同步電機(jī)的輸入功率:牽引工況下的功率流電磁功率:知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)物理模型永磁同步電機(jī)的效率為:轉(zhuǎn)矩方程:知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)原理分析永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)工作特性當(dāng)輸出功率為0時(shí)，，此時(shí)定子電流為很小的空載電流。隨著輸出功率增大，電磁轉(zhuǎn)矩成正比增大，定子電流也隨之增大，因此電磁轉(zhuǎn)矩是一條直線，定子電流近似為一條直線。空載時(shí)，；隨著的增加，效率逐步增大，在達(dá)到最大效率后開始下降。永磁同步電機(jī)工作特性曲線技能操作操作準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)新能源教學(xué)整車高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機(jī)、冷卻液、減速器齒輪油、空調(diào)制冷劑、密封膠、電驅(qū)動(dòng)總成吊裝工具工具技能操作根據(jù)操作過程及結(jié)果，填寫工作頁永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)安全第一操作規(guī)范7S管理40分鐘任務(wù)項(xiàng)目要求安全注意事項(xiàng)時(shí)間技能操作任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)永磁同步電機(jī)信號(hào)檢測(cè)電機(jī)通電實(shí)驗(yàn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)常見故障診斷機(jī)械故障常見故障分析主要有定子鐵心損壞、轉(zhuǎn)子鐵心損壞、軸承損壞和轉(zhuǎn)軸損壞，故障原因有振動(dòng)、潤(rùn)滑不充分、轉(zhuǎn)速過高、靜載過大、過熱引起的磨損、壓痕、腐蝕、電蝕和開裂等。檢

查

方

法對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、軸承和轉(zhuǎn)軸的外觀進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否有磨損，銹蝕，破損等現(xiàn)象。知識(shí)講解任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)常見故障診斷電氣故障類別故障類別故障現(xiàn)象電氣故障繞組接地定子繞組正常時(shí)應(yīng)與機(jī)殼、鐵芯之間絕緣。繞組接地后，會(huì)使機(jī)殼帶電，容易造成人身觸電事故。繞組短路繞組短路通常有相間短路和匝間短路兩種。相間短路時(shí)，劇烈的短路電流將短路點(diǎn)附近的導(dǎo)線熔斷，短路處形成空洞，磁場(chǎng)分布不均勻，造成電機(jī)的振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)冒煙，有焦味，甚至燒毀電機(jī)。匝間短路時(shí)，被短路的線圈中將流過很大的環(huán)流，使線圈嚴(yán)重發(fā)熱；三相電流不平衡，電機(jī)轉(zhuǎn)矩降低；產(chǎn)生雜音；短路嚴(yán)重時(shí)，不能帶載啟動(dòng)。繞組斷路定子繞組中有一相斷路，會(huì)造成啟動(dòng)困難，甚至無法啟動(dòng)，并伴有嗡嗡異響聲。當(dāng)電機(jī)帶一定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若突然一相繞組發(fā)生斷路故障，電機(jī)還會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但其余繞組電流增大，電機(jī)發(fā)出低沉的嗡嗡聲。如果負(fù)載較大，定子繞組溫度迅速升高，甚至冒煙并發(fā)出特殊的氣味，此時(shí)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，不能再啟動(dòng)。接觸不良接觸不良會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電流過大和電機(jī)異常發(fā)熱。繞組接觸不良會(huì)導(dǎo)致單相間歇性開路，從而導(dǎo)致缺相，造成與繞組開路相似的故障現(xiàn)象。技能操作操作準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)常見故障診斷新能源教學(xué)整車高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機(jī)、冷卻液、減速器齒輪油、空調(diào)制冷劑、密封膠、電驅(qū)動(dòng)總成吊裝工具工具技能操作根據(jù)操作過程及結(jié)果，填寫工作頁機(jī)械故障檢查安全第一操作規(guī)范7S管理40分鐘任務(wù)項(xiàng)目要求安全注意事項(xiàng)時(shí)間技能操作任務(wù)實(shí)施——永磁同步電機(jī)常見故