【课件】2-4 开关磁阻电机结构与检修

项目2新能源汽车驱动电机检修任务4开关磁阻电机结构与检修任务导入某款搭载开关磁阻电机的纯电动汽车行驶约85000公里之后，车主到店反应车辆行驶过程中，加速无力，坡度过大时，车辆无法通过，仪表无故障灯提示。经反复试车，维修技术主管判定电机内部可能存在损坏，告知维修技师需拆卸开电机进一步检查。假如你是该维修技师，你知道如何安全、规范地拆装开关磁阻电机吗？新能源汽车驱动电机及控制系统检修1.掌握开关磁阻电机的概念。2.掌握开关磁阻电机的。3.了解开关磁阻电机的优点和缺点。4.掌握开关磁阻电机拆装注意事项。5.正确使用常规维修工具拆装开关磁阻电机。6.熟练拆卸和安装开关磁阻电机。7.积极主动与小组成员交流、讨论学习成果，取长补短，完成自我提升。任务目标01/02/开关磁阻电机的定义开关磁阻电机的发展历史CONTENT03/开关磁阻电机的结构与工作原理目录04/开关磁阻电机的优缺点新授Newlesson01PARTONE针对SRM本体结构、精确模型、控制策略等方面的研究层出不穷。2013年路虎汽车的一款电动汽车采用Nidec生产的SRM实现了全地形牵引条件下的宽范围调速，续航里程达到80km。随着电力电子器件和数字控制技术的发展，开关磁阻电机的优良性能得以展现出来，并因其结构简单，坚固耐用，功率变换器拓扑灵活可靠的特点，开关磁阻电机得到了越来越广泛的应用。苏格兰人Davidson制造了一台开关磁阻电机用以推动蓄电池机车的驱动系统。183820世纪90年代后20世纪60年代一、开关磁阻电机的发展历史一、开关磁阻电机的发展历史在“九五”和“十五”期间我国先后研发出纯电动汽车用开关磁阻驱动系统和用于混合动力公交的驱动系统，并投入市场运营，取得了不错的运行效果。国内还积极扩宽开关磁阻电机的应用领域，成功将大功率开关磁阻电机用于矿山采矿、履带传送、采煤牵引等领域。国内高校还设计出了一套定、转子数为12/10的1kW样机，可用于新能源车辆的发电与启动系统。我国的SRM研究起步相对较晚，上世纪九十年代，我国部分工科类院校在国外研究的基础上开始了在SRM和开关磁阻发电机上的研究和逐步追赶。在广大科研工作者的努力下，我国在电机结构优化、控制策略、数学建模等领域都取得了一系列研究成果。二、开关磁阻电机的定义它具有结构简单、坚固、成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高，适于高速与恶劣环境运行等优点，由其构成的传动系统具有交、直流传动系统所没有的优点。因此，世界各国对SRD接受和感兴趣的程度呈逐年上升趋势，现已形成了理论研究与实际应用并重的发展态势。开关磁阻电机是一种定子有绕组、转子无绕组，且定子、转子均采用凸极结构的电动机。由于这种电动机在工作时需要用开关不断切换绕组供电，并且是利用磁阻最小原理工作，所以称为开关磁阻电动机。三、开关磁阻电机的结构与工作原理开关磁阻电机的结构1转子的作用是构成定子磁场磁通路，并在磁场力的作用下转动，产生电磁转矩。转子的凸极个数为偶数。最少有4个(2对)，最多有16个(8对)。定子的作用是定子绕组按顺序通电，产生的电磁力牵引转子转动。定子凸极的个数也是偶数。最少的有6个，最多的有18个。开关磁阻电机拥有简单的双凸极结构，定子与转子的材料都是硅钢，制作工艺是叠压技术。转子上无绕组和永磁体,定子上存在绕组,其结构十分简单。内置式三、开关磁阻电机的结构与工作原理开关磁阻电机的结构1定子极上径向相对的两个绕组可以串联或并联在一起成为一相绕组。径向的2个绕组串联成1个两级磁极，称为“一相”。开关磁阻电机可以设计成多种不同的相数结构，且定子、转子的极数有多种不同的搭配，可以设计成单相、两相、三相、四相及多相等不同相数结构。结构十分的简单，而且便于进行控制，然而功能较为单一，无法满足复杂的使用环境所提出的要求。单相开关磁阻电机不具备自启动能力，这是其重大缺陷。两相电机具有单相、两相电机的特性，并且还有自启动的能力，因此其具备极为广泛的使用范围。三相开关磁阻电机极其难以控制，并且成本高，但其运行性能有所提高。四相开关磁阻电机三、开关磁阻电机的结构与工作原理开关磁阻电机的结构1目前应用较多的是三相6/4极结构和四相8/6极结构。一些常见的开关磁阻电动机的实物外形三、开关磁阻电机的结构与工作原理开关磁阻电动机的结构与工作原理与步进电动机的相似，都是遵循“磁阻最小原理”——磁感线总是力图通过磁阻最小的路径。开关磁阻电动机的典型结构与工作原理如下图所示，它是一个三相6/4型开关磁阻电动机，即定子有三相绕组和6个凸极，转子有4个凸极。开关磁阻电机的工作原理2（a）定子绕组11＇得电时，转子凸极AC受力情况

（b）定子绕组11＇得电时，转子凸极AC转到稳定位置

（c）定子绕组22＇得电时，转子凸极BD受力情况三、开关磁阻电机的结构与工作原理开关磁阻电机的工作原理2当定子绕组11＇得电时，1凸极产生的磁场为N,1＇凸极产生的磁场为S，如上图（a）所示。根据磁阻最小原理可知，转子凸极AC受到逆时针方向的磁转矩作用力，于是转子开始转动，当转到上图（b）所示位置时，定子凸极11＇与转子凸极AC对齐，此时磁阻最小，磁转矩为0，转子不再转动。这时若切断11＇绕组供电，而接通22＇绕组供电，定子凸极2产生的磁场为N，凸极2＇产生的磁场为S，如上图（c）所示，转子凸极BD受到逆时针方向的磁转矩作用力，于是转子继续转动。如果按11＇→22＇→33＇的顺序切换定子绕组电源，转子将按逆时针方向旋转。如果按11＇→33＇→22＇的顺序切换定子绕组电源，转子将按顺时针方向旋转。四、开关磁阻电机的优缺点开关磁阻电机的优点1（2）功率电路简单可靠只需单方向绕组电流，故功率电路可以做到每相一个功率开关，从根本上避免了直通短路现象。（4）启动电流小，转矩大低启动电流控制器从电源侧吸收较少的电流。（3）各相可以独立工作，可靠性高各相绕组和磁路相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁转矩。（1）结构简单，成本低转子上没有任何形式的绕组。定子有几个集中绕组，因此制造简便，绝缘容易。优点四、开关磁阻电机的优缺点开关磁阻电机的优点1（6）损耗小，效率高易于在宽转速范围和不同负载下实现高效优化控制。其效率在很宽范围内都在87%以下。（8）高温运转性能好由于运转时转子不发热，冷却控制比较容易，因此可以在高温下运转。（7）易于回收利用定子和转子材料使用磁铁，都是常见硅钢片，因而材料容易得到且回收利用容易。（5）适用于频繁启、停及正、反向转换运行电动机和控制器发热较连续额定运行时还小，可控参数多，调速性能好。优点四、开关磁阻电机的优缺点开关磁阻电机的缺点2（2）振动与噪声转速与转矩有脉动现象，加上单边磁拉力的作用，一般产生的振动与噪声比其他类型的电动机大。（4）脉冲电流对供电电源有影响相电流是脉冲电流，这就会对为它供电的直流电源产生很大的脉冲电流。（3）控制系统复杂必须安装位置检测器和电流检测器等总成，所以引线比其他电动机要多，控制和接线变得更复杂。（1）转矩有脉动现象开关磁阻电动机的磁场是跳跃性旋转的，使得开关磁阻电动机输出的转速与转矩产生脉动现象。缺点实训PracticalTraining02PARTTWO任务实施实训准备序号设备及工具图片设备及工具名称数量设备及工具是否完好1

□是□否2

□是□否3

□是□否4

□是□否5

□是□否6

□是□否7

□是□否8

□是□否质检意见原因：□是□否任务实施姓名

班级（专业）

完成日期

实训任务1：开关磁阻电机的拆卸序号操作步骤记录完成情况1拆开风扇外壳拆卸工具：防护工具：已完成□未完成□2取出卡簧拆卸工具：已完成□未完成□任务实施3撬出风扇

拆卸工具：方法：已完成□未完成□4卸掉转子后盖紧固螺丝

拆卸工具：螺丝个数：螺丝规格：螺丝拆卸顺序：螺丝拆卸力矩：螺丝拆卸后的放置位置：已完成□未完成□5取出转子拆卸工具：转子拆卸力矩：转子拆卸后的放置位置：已完成□未完成□实训工单任务实施实训任务2：开关磁阻电机的安装序号操作步骤记录完成情况1安装转子

安装工具：已完成□未完成□2锁紧转子后盖紧固螺丝

螺丝安装顺序：螺丝紧固力矩：已完成□未完成□任务实施3安装风扇安装工具：