新能源汽车驱动电机及控制技术 项目二 驱动电机结构与技术检测

新能源汽车驱动电机及控制技术1目录项目一驱动电机系统基础与高压安全认知项目二驱动电机结构与技术检测项目三减速器与传动机构技术分析项目四驱动电机控制系统认知及故障诊断项目五电驱动热管理系统故障诊断1项目描述驱动电机系统是新能源汽车的核心部件，其中，新能源汽车最常用的电机类型是‌永磁同步电机‌，凭借其‌高效率、高功率密度、优异的低速扭矩和动态响应‌等核心优势，已成为当前新能源汽车领域应用最广泛的驱动电机类型，其性能直接决定了车辆的动力表现、能效水平和安全可靠性。本项目聚焦于永磁同步电机的主流技术体系，以比亚迪秦等典型车型为载体，通过驱动电机结构原理认知、驱动电机潮装与维护、驱动电机检测与诊断三个由浅入深、理论与实操紧密结合的综合性任务，系统化培养学生的‌技术认知、规范操作与故障诊断‌三大核心职业能力，并贯穿强调高压安全意识和严谨科学的工作态度。1知识目标1.能叙述永磁同步电机的分类及特点2.能讲解永磁同步电机的结构与工作原理3.能分析永磁同步电机的特性4.能归纳永磁同步电机的拆装步骤及操作要点5.能分析永磁同步电机故障及检测方法1技能目标1.能识读永磁同步电机的铭牌信息2.能正确拆装及维护永磁同步电机3.能正确检测永磁同步电机4.能识读永磁同步电机故障码1素养目标1.在电机拆装、检测与维护过程中遵循标准化流程，养成严谨科学的工作态度2.与小组成员、客户进行清晰有效的技术交流，协同完成检测任务3.在作业过程中注重冷却液的规范处置及精细操作中追求零误差。1项目二驱动电机结构与技术检测任务一

驱动电机结构原理认知任务二

电机拆装与维护任务三

电机检测与诊断1任务引入李先生驾驶一辆比亚迪秦新能源汽车，行驶到10000公里，到4S店维护保养，其中有一个项目是进行驱动电机的检查与维护，李先生向维修人员提问，该车辆电机类型及工作原理，维修人员该从哪些方面向李先生说明？

请你根据专业知识进行客户答疑。1引导问题比亚迪秦车辆所用的电机为什么类型？永磁同步电机定义01永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousmotors,PMSM)所谓永磁，指的是在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。1.永磁同步电机的定义永磁同步电机定义01高转矩/惯量比、高功率密度、高效率、体积小、响应快、运行可靠等优点。与异步电机相比，无需励磁电流，因而功率因数高；主磁场由转子永磁体提供，因而无转子铜耗和铁耗(铁耗很小)，效率高。近年来，由于永磁材料性能不断提高，以及PMSM控制技术的不断成熟，PMSM在电动汽车上的应用越来越普及。2.永磁同步电机的特点永磁同步电机的分类及特点021.表面式永磁同步电机（SPMSM）是一种永磁体直接粘贴在转子表面的同步电机，其永磁体呈瓦片形或矩形排列，通过环氧树脂或非导磁套筒固定在转子铁芯外表面。这种结构使直轴与交轴电感相等，磁路对称且气隙磁场谐波含量低，适合产生正弦波磁动势。特点：其优势在于结构简单、制造成本低。但存在机械强度弱、弱磁能力差以及高温下易退磁等局限性。应用‌：家用电器、低速驱动设备。永磁同步电机的分类及特点022.‌内置式永磁同步电机（IPMSM）‌内置式永磁同步电机（IPMSM）是一种将永磁体嵌入转子铁芯内部的同步电机，其永磁体通过磁极靴或非导磁材料固定，形成直轴与交轴电感不等的磁路结构。特点：这种设计不仅增强了转子机械强度，还能通过磁阻转矩提升功率密度和效率，适用于高动态响应场景。其定子结构与普通同步电机类似，采用三相绕组产生旋转磁场，而转子无需外部励磁，兼具高效率、低振动和宽调速范围的特点。永磁同步电机的分类及特点022.‌内置式永磁同步电机（IPMSM）‌按照磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，内置式转子可分为径向式、切向式和混合式3种永磁同步电机的分类及特点022.‌内置式永磁同步电机（IPMSM）‌1）径向式永磁同步电机‌：利用永磁体产生磁场的旋转电机。它的磁路结构沿径向分布，磁场方向与转子轴线垂直，定子绕组通过电流产生旋转磁场，带动永磁体转子同步旋转。2）切向式永磁同步电机‌：转子的永磁体沿着切线方向排列，通过磁路设计形成并联磁路。3）混合式永磁同步电机‌：其转子同时配备永磁体和电励磁绕组，通过协同调节气隙磁场强度，显著拓宽了恒功率运行范围并提升高速性能。03

永磁同步电机的结构永磁同步电机主要由转子、定子绕组、转速传感器以及外壳、冷却等零部件组成，在定子和转子中间还有一个比较小的空气隙。定子有比较充足的硬度和韧度，可以减少电动机运转时产生的铁耗。转子装有永磁材料，由叠片压制而成，材料有硅钢片、铜导条和铝等。

永磁同步电机的结构031.‌转子‌转子采用内置永磁体结构，在铁芯内开有插装永磁体的槽，在永磁体两侧有隔磁的空气槽以减小漏磁。

永磁同步电机的结构032.‌定子‌定子由铁芯和三相绕组构成，定子铁芯嵌有三相绕组，按照8极48槽双层叠式绕制。

永磁同步电机的结构033.机座与端盖‌定子安装在机座内，机座是整个电机安装的基础，机座壁内有冷却水通道，冷却水通道是螺旋状环绕机座，分两层制作，两个冷却水管接头是冷却水的进出口。在机座两端有端盖，端盖封闭电机并支撑转子，前端盖是传动端的端盖，后端盖是非传动端的端盖。

永磁同步电机的结构034.电机冷却水道‌比亚迪E6车型的冷却系统采用闭式强制水冷循环系统，冷却介质为乙二醇型冷却液。冷却系统由电动水泵提供动力，低温冷却液通过冷却管路由散热器流向待散热元件，冷却液在待散热元件处吸收热量后，再通过冷却管路流经散热器进行散热通，之后进行下一个循环。

永磁同步电机的工作原理04转子磁场的形成要分两步走：第一步是定子旋转磁场先在转子绕组中感应出电流；第二步是感应电流再产生转子磁场。在楞次定律的作用下，转子跟随定子旋转磁场转动。整个工作过程是：定子绕组输入三相正弦交流电→产生旋转磁场→与永磁转子磁场作用→转子产生转矩→转子随定子的旋转磁场转动。

永磁同步电机的工作原理04由于永磁同步电机的转速恒为同步转速，转子主磁场和定子圆形旋转磁动势产生的旋转的磁场也保持相对静止。两个磁场相互作用，在定子与转子之间的气隙中形成一个合成磁场，它与转子主磁场发生相互作用便产生了一个推动或者阻碍电机旋转的电磁转矩Te。由于气隙合成磁场与转子主磁场位置关系的不同，永磁同步电机既可以运行于电动状态也可以运行于发电状态。

永磁同步电机特性051.‌永磁同步电机驱动特性‌永磁同步电机系统具有更高的效率，尤其是低速下有更高的效率，更高的功率密度。

永磁同步电机特性052.‌永磁同步电机运动特性‌永磁同步电机的运行特性主要是机械特性和工作特性。永磁同步电机稳态正常运行时，转速始终保持同步速不变，因此，其机械特性为平行于横轴的直线，调节电源频率来调节电动机转速时，转速将严格地与频率成正比例变化。

永磁同步电机特性052.‌永磁同步电机运动特性‌永磁同步电动机的工作特性是指当电源电压恒定时，电动机的输入功率、电枢电流、效率、功率因数等随输出功率变化的关系。

永磁同步电机特性053.永磁同步电机的优缺点‌优点1）效率高：由于转子使用永磁体产生磁场，无需励磁电流，消除了励磁损耗，在额定负载和部分负载下都能保持极高的效率

。2）功率密度高：省去了转子绕组，可以设计得更加紧凑，在同功率或转矩等级下，体积和重量通常小于异步电机

。

3）动态响应好：转动惯量小，通过磁场定向控制可实现精确的转矩和速度控制，具有极佳的动态响应性能。

4）功率因数高：可运行在接近功率因数为1的状态，降低了电网的无功负担。

5）

低速性能好：在低速时能提供稳定的高转矩，调速范围宽。

6）结构简单：转子上没有绕组、滑环或电刷，结构坚固可靠，免维护。

永磁同步电机特性053.永磁同步电机的优缺点‌缺点1）成本高：高性能永磁体（如钕铁硼）材料成本高昂，且价格受稀土元素影响

。2）退磁风险：高温或冲击电流可能导致永磁体不可逆退磁，性能下降甚至失效。

3）磁场调节困难：转子磁场由永磁体固定产生，难以直接调节，高速时需复杂的弱磁控制。

4）制造难度大：永磁材料磁场强度高，装入转子及整体装配时难度较大。

永磁同步电机的铭牌数据061.‌型号

永磁同步电机的铭牌数据062.‌基本参数额定功率额定功率指电机在额定状态下运行时电机端输出的机械功率，单位为W或者KW。额定电压额定电压指点击在额定状态下运行时加在定子绕组上的线电压，单位为V。额定转速额定转速是指在额定电压、额定电流下，电机运转于额定功率时的转速，单位为r/min。

永磁同步电机的铭牌数据062.‌基本参数峰值功率峰值功率是指电机在峰值转矩状态下运行时电机轴端输出的机械功率，单位为W或者KW。

峰值转矩

峰值转矩是电机在短时间内可输出的最大转矩，单位为N·m，体现电机的瞬时动力响应性能。

额定转矩

额定转矩指电机在额定功率和额定转速下持续输出的转矩值，单位为N·m，反映其持续工作能力。

永磁同步电机的铭牌数据062.‌基本参数最大转速最大转速是指电机正常运行所能达到的最大速度，体现了永磁同步电机的调速能力，单位为r/min。最高效率最高效率是指电机在整个运行区间所能达到的最大效率。

功率因数功率因数是指电机有效功率与视在功率的比值，表征着电机运行时从电网吸收的无功功率的大小。

永磁同步电机的铭牌数据062.‌基本参数防护等级

防护等级标注电机对固体异物和水的防护能力。绝缘等级

绝缘等级表示电机绕组所能承受的最高工作温度，常用等级有B级、F级和H级。工作制式

工作制式标明电机的运行方式。1项目二驱动电机结构与技术检测任务一驱动电机结构原理认知任务二电机拆装与维护任务三

电机检测与诊断1任务引入李先生驾驶一辆比亚迪秦新能源汽车，行驶到10000公里，到4S店维护保养，其中有一个项目是进行驱动电机的检查与维护，李先生向维修人员提问，该车辆电机是否需要进项拆检，拆装过程中如何保障安全？维修人员该从哪些方面向李先生说明？请你根据专业知识进行客户答疑。1引导问题永磁同步电机拆装应该注意哪些问题？

场地及个人防护01检查工位检查绝缘手套检查工作台检查安全围栏检查消防设施放置警示牌检查急救药品检查绝缘垫检查安全帽

永磁同步电机拆卸02工具准备检查转子拆卸前端盖锁止翻转台识读铭牌检查并清洁拆卸后端盖铲除杂质旧胶拆卸减速器端盖拆卸减速装置铲除端盖杂质检查齿轮轴承取出转子铲除转子杂质

永磁同步电机装配03安装转子工具复位安装前端盖紧固螺栓安装减速装置安装减速器端盖安装后端盖紧固螺栓

永磁同步电机维护04场地布置电机外观检查电机外部附件及连接螺栓检查电机及减速器总成检查确定需要进行下一步维护或修理的项目1项目二驱动电机结构与技术检测任务一驱动电机结构原理认知任务二电机拆装与维护任务三电机检测与诊断1任务引入王师傅的一辆比亚迪秦EV电动汽车，行驶里程约32005km。某日车辆行驶中出现动力中断现象，仪表盘显示“电机控制系统故障”提示，重启车辆后故障依旧。请根据永磁同步电机控制系统的故障码，完成故障排除任务。1引导问题电机故障等级怎么划分？

电机故障等级分类01‌整车故障等级等级名

称故障处理1级致命故障电机零扭矩，1s紧急断开高压，系统故障灯亮。2级严重故障2级电机故障，电机零扭矩；2级电池故障，20A放电电流限功率。系统故障灯亮。3级一般故障进入跛行工况/降功率，系统故障灯亮。4级轻微故障4级故障属于维修提示，但是VCU不对整车进行限制，只仪表显示。4级能量回收故障，仅停止能量回收，行驶不受影响。

比亚迪秦电机诊断与检测02‌比亚迪秦电机回路

比亚迪秦电机诊断与检测02‌比亚迪秦电机相连的电机控制器B21插孔示意图

比亚迪秦电机诊断与检测02‌比亚迪秦电机故障检测数据针脚定义阻值B21-38（MG2电机过温）8±1ΩB21-53（MG2电机过温地）

比亚迪秦电机诊断与检测02电机检查1.电机绝缘性检查

关断高压电，拔下低压线束、高压线束。检查电机A、B、C三相高压