2023新能源汽车驱动电机及控制技术56课件

2023新能源汽车驱动电机及控制技术THEME石家庄财经职业学院修德励志

强能善技01INTRODUCTION电机及控制系统02INTRODUCTION驱动电机04INTRODUCTION能量传递与冷却系统03INTRODUCTION电机控制器目录CONTENTSAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplate

驱动电机02PART达成目标知识目标技能目标思政目标（1）了解驱动电机的分类与特点。（2）熟悉驱动电机的技术参数与性能要求。（3）掌握永磁同步电机的结构与工作原理。（4）掌握三相异步电机的结构与工作原理。（1）会对永磁同步电机进行性能检测、故障诊断。（2）会对三相异步电机进行故障诊断、拆装。（1）弘扬科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神。（2）养成好学上进、开拓创新的工作作风，具备良好的人文素养和职业道德。（3）增强规范操作、安全操作的意识。相关知识任务2.1驱动电机认知任务2.2永磁同步电机检修任务2.3三相异步电机检修任务引入——永磁同步电机检修永磁同步电机性能的好坏通常可通过磁性材料的耐高温等级来评价。如果永磁同步电机的温度超过耐高温等级规定的最高温度，其磁通密度就会急剧下降，引发退磁现象。一般采取以下措施来预防退磁现象：（1）正确选择电机功率。通常裕量为正常负载的20%左右。（2）避免重载启动和频繁启动。造成永磁同步电机退磁的原因有以下几种：（1）永磁同步电机的散热风扇异常，导致永磁同步电机温度升高。（2）永磁同步电机没有设置温度保护装置。（3）环境温度过高。（4）永磁同步电机设计不合理，导致过流、过载等现象。相关知识2.2.1永磁同步电机概述1．永磁同步电机的结构

永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点，通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能，在电动汽车驱动方面具有很高的应用价值，受到国内外电动汽车界的高度重视，是最具竞争力的电动汽车驱动电机系统之一。相关知识2.2.1永磁同步电机概述永磁同步电动机的优点：1）用永磁体取代绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、集电环和电刷，以电子换相实现无刷运行，结构简单、运行可靠。2）永磁同步电动机的转速与电源频率间始终保持准确的同步关系，控制电源频率就能控制电动机的转速。3）永磁同步电动机具有较硬的机械特性，对于因负载的变化而引起的电动机转距的扰动具有较强的承受能力，瞬间最大转矩可以达到额定转矩的3倍以上，适合在负载转矩变化较大的工况下运行。4）永磁同步电动机的转子为永久磁铁，无需励磁，因此电动机可以在很低的转速下保持同步运行，调速范围宽。相关知识2.2.1永磁同步电机概述5）永磁同步电动机与异步电动机相比，不需要无功励磁电流，因而功率因数高，定子电流和定子铜耗小，效率高。6）体积小质量轻。近些年来随着高性能永磁材料的不断应用，永磁同步电动机的功率密度得到很大提高，比起同容量的异步电动机来，体积和质量都有较大的减少，使其适合应用在许多特殊场合。7）结构多样化，应用范围广。永磁同步电动机的缺点：1）由于永磁同步电动机转子为永磁体，无法调节，必须通过加定子直轴去磁电流分量来削弱磁场，这会增大定子的电流，增加电动机的铜耗。2）永磁同步电动机的磁钢价格较高。相关知识2.2.1永磁同步电机概述定子转子位置传感器温度传感器高压导线散热风扇（风冷型）机壳机座等永磁同步电机组成1．永磁同步电机的结构2.2.1永磁同步电机概述相关知识1）定子（1）定子铁芯一般采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。若要求永磁同步电机具有高效率或高频率，以减少定子铁芯的铁耗，则可以考虑使用0.35mm厚的低损耗冷轧无取向硅钢片。（2）定子绕组普遍采用分布式短距绕组。定子绕组多按三相四极布置，通电产生四极旋转磁场。对于定子绕组极对数较多的永磁同步电机，普遍采用分数槽绕组。需要进一步改善电动势波形时，可以考虑采用正弦绕组或其他绕组。（3）固定部件包括机座、铁芯压板、绕组支架等。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（1）铁耗：驱动电机运行时，因定子铁芯或端部铁件发热而产生的损耗。（2）极对数：磁极的对数。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。2）转子转子主要由永磁体、转子铁芯和转轴等组成。永磁体通常采用铁氧化永磁材料或钕铁硼永磁材料；转子铁芯可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或由钢板、硅钢片冲制后叠压而成。转子可分为表面式转子和内埋式转子两种。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（1）表面式转子是指永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁芯的外表面上，提供磁通的方向为径向的转子。①

凸装式转子：结构简单、制造成本较低、转动惯量小，广泛应用于矩形波永磁同步电机和恒功率运行调速范围不宽的正弦波永磁同步电机中。②嵌入式转子：可利用转子磁路不对称性所产生的磁阻转矩，来提高永磁同步电机的功率密度。嵌入式转子的动态性能较凸装式转子有所改善，制造工艺也较简单，常用于具有调速功能的永磁同步电机，但漏磁系数和制造成本都比凸装式转子大。图2-11表面式转子相关知识2.2.1永磁同步电机概述(2)内埋式转子是指永磁体位于内部的转子。内埋式转子的动态性能和稳态性能都较好，广泛应用于要求有异步启动能力或较好动态性能的永磁同步电机中。内埋式转子也存在转子磁路不对称所产生的磁阻转矩，有助于提高永磁同步电机的过载能力和功率密度。内埋式转子可分为径向式转子、切向式转子、U型混合式转子和V型径向式转子四种。相关知识2.2.1永磁同步电机概述①径向式转子：永磁体直接面向气隙，漏磁系数较小，材料利用率高，结构简单。②切向式转子：具有聚磁结构，电磁负荷较大，符合永磁同步电机微型化的发展要求，但是漏磁系数较大，须采取相应的隔磁措施，结构复杂。④V型径向式转子：在U型混合式转子的基础上发展出的，进一步减少了永磁材料的用量。③U型混合式转子：在径向布置和切向布置的永磁体的尺寸、相互位置合理的情况下，漏磁系数可大大减小，即在额定功率和转子尺寸相同的情况下，减少了永磁材料的用量。漏磁：磁源通过特定磁路泄露在空气中的磁场能量。相关知识2.2.1永磁同步电机概述转子永磁体位置检测器转子位置传感器

与普通电机相比，水磁同步电机还必须装有转子永磁体位置检测器，用来检测磁极位置，并以此对电枢电流进行控制，达到对永磁同步电机驱动控制的目的。按照永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电机的转子结构可分为表面式和内置式两种。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。3）位置传感器（1）旋转变压器：由定子和转子组成。定子绕组接受励磁电压，而转子绕组通过电磁耦合得到感应电压。电机控制器可通过旋转变压器检测电机转子的转速和磁极位置，从而对电机定子绕组中的电流进行控制，达到驱动和控制电机的目的。（2）光电编码器：一种通过光电信号将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。根据刻度方法及信号输出形式的不同，光电编码器可分为增量式、尽对式和混合式三种。（3）霍尔传感器：一种基于霍尔效应的磁传感器。可用于检测磁场及其变化，且其不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于测试大电流电路。相关知识2.2.1永磁同步电机概述（2）切断高压电