時速120 公里磁懸浮列車直線電機(jī)設(shè)計

裴亞偉，何云風(fēng)

（中車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲412001）

1 引 言

磁懸浮列車具有拐彎半徑小、環(huán)境友好等特點，適用于城郊、城市內(nèi)及旅游景點交通。現(xiàn)有商業(yè)化運營線路有長沙磁浮快線及北京S1 線，最高運行速度100km/h。

廣州清遠(yuǎn)磁浮旅游線路為我國首條中低速磁浮旅游專線，首條最高運營速度達(dá)到120km/h 的商業(yè)化中低速磁浮線路，首期全長8．1km。文章基于既有長沙磁浮列車直線電機(jī)設(shè)計平臺，采用解析法及二維有限元法，研制開發(fā)了全新的直線電機(jī)方案，滿足列車性能指標(biāo)。

2 總體技術(shù)要求

列車總體技術(shù)要求如表1 所示。

表1 總體技術(shù)要求

3 直線電機(jī)參數(shù)及外形

基于表1 及電機(jī)空間限界，設(shè)計直線電機(jī)主要參數(shù)如表2 所示。電機(jī)外形如圖1 所示。

表2 直線電機(jī)主要參數(shù)

圖1 直線電機(jī)俯視示意圖

4 等值電路

直線感應(yīng)電機(jī)串聯(lián)等值電路如圖2 所示[1]。

圖2 串聯(lián)等值電路

根據(jù)圖2 建立直線電機(jī)解析模型，調(diào)節(jié)電機(jī)參數(shù)，核算電機(jī)性能。

5 計算數(shù)據(jù)

速度從0～120km/h 變化時，電機(jī)主要特性參數(shù)變化趨勢如圖3 所示。

5.1 牽引特性曲線

圖3 牽引特性曲線

由圖3 可知，0～48km/h，牽引電機(jī)為恒電流控制，推力基本恒定。48km/h 時進(jìn)入滿壓點，輸入功率達(dá)到最大。隨后牽引電機(jī)進(jìn)入自然特性區(qū)域。

5.2 AW2 載荷時牽引性能

平直道時，核算列車的整體牽引性能如表3 所示。

表3 AW2 載荷牽引性能

6 實測數(shù)據(jù)

6.1 溫升試驗

救援模式時，列車喪失部分推力，其余電機(jī)需要輸出更大的力以驅(qū)動列車前進(jìn)。為確認(rèn)直線電機(jī)在正常運行及救援模式下的溫升情況，需對直線電機(jī)進(jìn)行大電流及額定電流溫升試驗。試驗數(shù)據(jù)如表4 所示。

表4 溫升試驗數(shù)據(jù)

由表4 可以看出，在最大電流時，電機(jī)在低速（風(fēng)速近似為0）時連續(xù)運行不應(yīng)超過5min。正常運行時，電機(jī)穩(wěn)態(tài)最高溫升為155K，滿足列車長期連續(xù)運行要求。

6.2 靜態(tài)推力試驗

通過靜態(tài)試驗臺測量電機(jī)啟動推力，確認(rèn)推力計算準(zhǔn)確性。相關(guān)數(shù)據(jù)如表5 所示。

表5 靜態(tài)推力試驗數(shù)據(jù)

由表5 可知，啟動推力實測值為364kg，解析法及有限元法計算推力與實測推力偏差分別為4%和-2%，計算精度滿足工程需要。

7 結(jié) 論

基于長沙磁浮列車直線電機(jī)開發(fā)經(jīng)驗，研制開發(fā)的時速120 公里磁浮列車直線電機(jī)全新方案滿足列車各項性能指標(biāo)。