雙流制市域電動客車用異步牽引電動機

張道祿，劉 勇，閻 陽

（南車株洲電機有限公司，湖南 株洲 412001)

雙流制市域電動客車用異步牽引電動機

張道祿，劉 勇，閻 陽

（南車株洲電機有限公司，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的主要技術參數與特性、設計特點以及基本結構。關鍵詞：市域電動客車；異步牽引電動機；電機特性；結構

隨著中國城鎮化建設的步伐加快，且逐漸以城市集群形態發展，逐漸對軌道交通系統提出了更高的要求與挑戰。在城市軌道交通和干線線路大發展的背景下，區域軌道交通領域也逐漸受到人們的關注。市域電動客車作為一種區域軌道交通的車輛，具有速度快、加速度大、載客量大等顯著特點，在運營能耗、投資成本、全壽命周期以及環境保護等方面具有優勢。

牽引電機作為整車的心臟，其性能的優劣直接影響整車性能的發揮。文章就某市域電動客車用牽引電機，從整車技術要求、電機技術參數、電機特性、基本結構和該電機具有的一些特殊設計特點進行詳細介紹。該牽引電機是在城軌車輛用牽引電機的基礎上，結合整車的運行工況和運行環境而派生設計的，能夠適應列車頻繁啟動和制動的要求，并且將作為一個平臺產品，為后續城際動車組車電機的發展提供平臺的作用，兼容后續城際動車組牽引電機的研制。

1 整車技術要求

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

最大運營速度： 140 km/h

輪徑： 840mm（新輪）/770mm（全磨耗）傳動比 4.947

2 電機主要技術參數

額定工作制式： S1（連續制）額定功率： 250kW

額定轉矩： 1137Nm

啟動轉矩： 2341Nm

額定電壓(基波有效值) 1000V

額定電流(基波有效值)： 170A

額定轉速： 2100r/min額定頻率： 71Hz

額定功率因數： ≥0.86

額定效率（基波值）： ≥92%

絕緣等級： 200級

極數： 4

最高轉速： 4772r/min質量： 680kg

冷卻方式： 自通風

3 電機特性

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

4 設計特點

設計該電機時，根據系列化、通用化的原則，結合整車總體技術要求，合理選擇參數和結構。

4.1 系列化、通用化設計原則

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

（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320kW。

（2）外形尺寸能滿足城際動車組轉向架的要求。為此，本電機采用無機殼結構，該結構在適應不同的轉向架接口時設計周期短，變更的零部件涉及的模具少，節約周期和成本，且可改善電機散熱，降低電機重量。

4.2 雙流制供電

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

5 電機結構

電機結構主要有定子、轉子、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，電機三維外形如圖1所示。

圖1 電機三維外形圖

5.1 定子

電機定子由定子鐵心、定子繞組、接線盒等零部件組成，定子鐵心采用無機殼結構，即用4塊筋板將帶有軸向通風孔的定子沖片、定子端板和兩端的壓圈在施壓狀態下焊接成一個整體，將成型的定子線圈嵌入定子鐵心槽內，然后焊接內部繞組和引出線。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 轉子

硅鋼片采用高導磁率、低損耗的冷軋電工鋼片或更優材料沖制，轉子鐵心由冷軋硅鋼板疊壓而成，兩端用壓圈壓緊。轉子沖片和壓圈上開有通風孔。轉軸采用高強度的優質合金鋼加工而成。轉子導條和端環采用純銅材料。轉子導條插入槽中后，通過沖緊將導條固定在槽中，以克服導條在電機運行中因磁拉力和離心力作用而產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。在兩個端蓋上均設有加油嘴，可以定期補充潤滑脂。

5.4 溫度、轉速的測量

在電機的非傳動端安裝有非接觸式、高精度的速度傳感器。為了監測電機的溫度并給控制系統提供電機的溫度保護信號，在定子鐵心內裝有PT100溫度傳感器。

6 結語

此款雙流制市域電動客車用異步牽引電機是在城軌車輛用牽引電機的基礎上進行再創新而研制的牽引電動機，符合IEC60349-2標準的要求，同時滿足整車的技術要求，是一款先進、成熟、經濟、適用、可靠的異步牽引電動機。

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

[2]納霍德金.牽引電機設計[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，大學本科，現從事牽引電機的研發工作。