雙流制市域電動客車用異步牽引電動機(jī)

張道祿，劉 勇，閻 陽

（南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲 412001)

雙流制市域電動客車用異步牽引電動機(jī)

張道祿，劉 勇，閻 陽

（南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲 412001)

本文主要介紹了某雙流制市域電動客車用異步牽引電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)與特性、設(shè)計特點以及基本結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：市域電動客車；異步牽引電動機(jī)；電機(jī)特性；結(jié)構(gòu)

隨著中國城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐加快，且逐漸以城市集群形態(tài)發(fā)展，逐漸對軌道交通系統(tǒng)提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。在城市軌道交通和干線線路大發(fā)展的背景下，區(qū)域軌道交通領(lǐng)域也逐漸受到人們的關(guān)注。市域電動客車作為一種區(qū)域軌道交通的車輛，具有速度快、加速度大、載客量大等顯著特點，在運(yùn)營能耗、投資成本、全壽命周期以及環(huán)境保護(hù)等方面具有優(yōu)勢。

牽引電機(jī)作為整車的心臟，其性能的優(yōu)劣直接影響整車性能的發(fā)揮。文章就某市域電動客車用牽引電機(jī)，從整車技術(shù)要求、電機(jī)技術(shù)參數(shù)、電機(jī)特性、基本結(jié)構(gòu)和該電機(jī)具有的一些特殊設(shè)計特點進(jìn)行詳細(xì)介紹。該牽引電機(jī)是在城軌車輛用牽引電機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合整車的運(yùn)行工況和運(yùn)行環(huán)境而派生設(shè)計的，能夠適應(yīng)列車頻繁啟動和制動的要求，并且將作為一個平臺產(chǎn)品，為后續(xù)城際動車組車電機(jī)的發(fā)展提供平臺的作用，兼容后續(xù)城際動車組牽引電機(jī)的研制。

1 整車技術(shù)要求

供電方式： AC25kV/50Hz或DC1500V

中間直流電壓： 1800V/1500V

編組形式： 2M2T

軸式： B0—B0

最大牽引力： 223.24 kN

恒牽引力速度范圍： 0-40 km/h

牽引恒功速度范圍： 40～140 km/h

最大電制動力： 187.5 kN

制動恒功速度范圍： 60～140 km/h

恒電制動力速度范圍： 5～60 km/h

最大運(yùn)營速度： 140 km/h

輪徑： 840mm（新輪）/770mm（全磨耗）傳動比 4.947

2 電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

額定工作制式： S1（連續(xù)制）額定功率： 250kW

額定轉(zhuǎn)矩： 1137Nm

啟動轉(zhuǎn)矩： 2341Nm

額定電壓(基波有效值) 1000V

額定電流(基波有效值)： 170A

額定轉(zhuǎn)速： 2100r/min額定頻率： 71Hz

額定功率因數(shù)： ≥0.86

額定效率（基波值）： ≥92%

絕緣等級： 200級

極數(shù)： 4

最高轉(zhuǎn)速： 4772r/min質(zhì)量： 680kg

冷卻方式： 自通風(fēng)

3 電機(jī)特性

由逆變器供電的異步牽引電機(jī)與工頻供電的異步電機(jī)相比有很大差異，逆變器供電的異步牽引電機(jī)需要根據(jù)IEC60349-2的要求計算電機(jī)在整個工作范圍內(nèi)不同頻率下的特性參數(shù)，即計算電機(jī)的特性曲線。特性曲線包括電機(jī)在整個工作范圍內(nèi)的電機(jī)電壓、定子頻率、功率因數(shù)、效率、電機(jī)功率、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。整車要求牽引電機(jī)在AC25kV/50Hz、DC1500V兩種供電模式下能正常工作，因此該電機(jī)需分別計算兩種供電工況下的電機(jī)牽引和制動特性。

4 設(shè)計特點

設(shè)計該電機(jī)時，根據(jù)系列化、通用化的原則，結(jié)合整車總體技術(shù)要求，合理選擇參數(shù)和結(jié)構(gòu)。

4.1 系列化、通用化設(shè)計原則

通用化原則，即該電機(jī)不僅能滿足市域電動車組的要求，而且還能應(yīng)用于城際動車組上。因此該電機(jī)具有以下特性：

（1）牽引特性與制動特性能滿足城際動車組的要求，最大牽引功率可達(dá)320kW。

（2）外形尺寸能滿足城際動車組轉(zhuǎn)向架的要求。為此，本電機(jī)采用無機(jī)殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在適應(yīng)不同的轉(zhuǎn)向架接口時設(shè)計周期短，變更的零部件涉及的模具少，節(jié)約周期和成本，且可改善電機(jī)散熱，降低電機(jī)重量。

4.2 雙流制供電

雙流制市域電動客車要適應(yīng)多種供電制式，既可滿足城區(qū)地鐵交通DC1500V供電條件，又能適應(yīng)城郊AC25kV/50Hz的供電制式。其供電條件要求牽引電機(jī)在AC25kV/50Hz、DC1500V兩種供電模式下能正常工作。

5 電機(jī)結(jié)構(gòu)

電機(jī)結(jié)構(gòu)主要有定子、轉(zhuǎn)子、傳動端端蓋、非傳動端端蓋、軸承和速度、溫度傳感器等附件組成，電機(jī)三維外形如圖1所示。

圖1 電機(jī)三維外形圖

5.1 定子

電機(jī)定子由定子鐵心、定子繞組、接線盒等零部件組成，定子鐵心采用無機(jī)殼結(jié)構(gòu)，即用4塊筋板將帶有軸向通風(fēng)孔的定子沖片、定子端板和兩端的壓圈在施壓狀態(tài)下焊接成一個整體，將成型的定子線圈嵌入定子鐵心槽內(nèi)，然后焊接內(nèi)部繞組和引出線。帶繞組的定子采用真空壓力浸漆，滿足絕緣等級200級的要求.

5.2 轉(zhuǎn)子

硅鋼片采用高導(dǎo)磁率、低損耗的冷軋電工鋼片或更優(yōu)材料沖制，轉(zhuǎn)子鐵心由冷軋硅鋼板疊壓而成，兩端用壓圈壓緊。轉(zhuǎn)子沖片和壓圈上開有通風(fēng)孔。轉(zhuǎn)軸采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)合金鋼加工而成。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)采用純銅材料。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條插入槽中后，通過沖緊將導(dǎo)條固定在槽中，以克服導(dǎo)條在電機(jī)運(yùn)行中因磁拉力和離心力作用而產(chǎn)生的徑向振動和位移。

5.3 軸承與潤滑

傳動端軸承采用圓柱滾子軸承，非傳動端軸承采用球軸承，兩端軸承均采用油脂潤滑。軸承的密封采用非接觸式迷宮式密封。在兩個端蓋上均設(shè)有加油嘴，可以定期補(bǔ)充潤滑脂。

5.4 溫度、轉(zhuǎn)速的測量

在電機(jī)的非傳動端安裝有非接觸式、高精度的速度傳感器。為了監(jiān)測電機(jī)的溫度并給控制系統(tǒng)提供電機(jī)的溫度保護(hù)信號，在定子鐵心內(nèi)裝有PT100溫度傳感器。

6 結(jié)語

此款雙流制市域電動客車用異步牽引電機(jī)是在城軌車輛用牽引電機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)新而研制的牽引電動機(jī)，符合IEC60349-2標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時滿足整車的技術(shù)要求，是一款先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠的異步牽引電動機(jī)。

[1]IEC60349-2：2010，電力牽引——鐵路機(jī)車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)——第2部分：電子變流器供電的交流電動機(jī)[S].

[2]納霍德金.牽引電機(jī)設(shè)計[M].北京：中國鐵道出版社，1983.

An Introduction of the Asynchronous Traction Motor of Dual current Urban Electric Bus

ZHANG Dao-lu,YAN Yang
(CSR Zhuzhou Electric co.,LTD.,Zhuzhou,Hunan 412001，China)

This paper mainly introduced the main technical parameters and design characteristics and basic structure of the asynchronous traction motor of some kind of dual current urban electric bus.

regional electric buses;asynchronous traction motor.motor features;structure

TM343

A

2095-980X（2015）02-0043-02

2015-01-18

張道祿（1985-），男，大學(xué)本科，現(xiàn)從事牽引電機(jī)的研發(fā)工作。