時速120 公里磁懸浮列車直線電機設計

裴亞偉，何云風

（中車株洲電機有限公司，湖南 株洲412001）

1 引 言

磁懸浮列車具有拐彎半徑小、環境友好等特點，適用于城郊、城市內及旅游景點交通。現有商業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到120km/h 的商業化中低速磁浮線路，首期全長8．1km。文章基于既有長沙磁浮列車直線電機設計平臺，采用解析法及二維有限元法，研制開發了全新的直線電機方案，滿足列車性能指標。

2 總體技術要求

列車總體技術要求如表1 所示。

表1 總體技術要求

3 直線電機參數及外形

基于表1 及電機空間限界，設計直線電機主要參數如表2 所示。電機外形如圖1 所示。

表2 直線電機主要參數

圖1 直線電機俯視示意圖

4 等值電路

直線感應電機串聯等值電路如圖2 所示[1]。

圖2 串聯等值電路

根據圖2 建立直線電機解析模型，調節電機參數，核算電機性能。

5 計算數據

速度從0～120km/h 變化時，電機主要特性參數變化趨勢如圖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，牽引電機為恒電流控制，推力基本恒定。48km/h 時進入滿壓點，輸入功率達到最大。隨后牽引電機進入自然特性區域。

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 實測數據

6.1 溫升試驗

救援模式時，列車喪失部分推力，其余電機需要輸出更大的力以驅動列車前進。為確認直線電機在正常運行及救援模式下的溫升情況，需對直線電機進行大電流及額定電流溫升試驗。試驗數據如表4 所示。

表4 溫升試驗數據

由表4 可以看出，在最大電流時，電機在低速（風速近似為0）時連續運行不應超過5min。正常運行時，電機穩態最高溫升為155K，滿足列車長期連續運行要求。

6.2 靜態推力試驗

通過靜態試驗臺測量電機啟動推力，確認推力計算準確性。相關數據如表5 所示。

表5 靜態推力試驗數據

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 論

基于長沙磁浮列車直線電機開發經驗，研制開發的時速120 公里磁浮列車直線電機全新方案滿足列車各項性能指標。