翁萍

（中車株洲電機有限公司，湖南株洲412001）

新型跨座式單軌車輛永磁同步牽引電動機研究

翁萍

（中車株洲電機有限公司，湖南株洲412001）

介紹了新型跨坐式單軌車輛用75kW變頻調速永磁同步牽引電動機的基本結構、技術參數和特性，并結合本電機結構特點闡述了電機的設計難點及解決方案。

永磁電動機；結構；跨座式單軌

目前，跨坐式單軌車在日本、韓國、馬來西亞、新加坡、泰國、美國、德國、俄羅斯、巴西、澳大利亞等國家已陸續(xù)應用。國內跨坐式單軌車主要用于重慶，車型單一，驅動電機為異步牽引電動機。為適應運量小的場合對跨座式單軌車輛的需求，基于綠色、節(jié)能、環(huán)保的原則，重慶長客軌道車輛有限公司研制了一輛小單軌車輛，驅動電機為文章所介紹的新型變頻調速永磁同步牽引電動機。

1 主要技術參數

主要技術參數如表1所示。

表1 主要技術參數

2 結構

該電機是一款專門為新型跨坐式單軌車輛輪邊驅動方式開發(fā)的扁平結構的水冷電機，適用于小型單軌等車輛的輪邊驅動結構。該電機采用滾動軸承的架懸式橫向安裝，每列2編組單軌車輛由6臺該電機驅動。電機由定子、轉子、端蓋和軸承等部件組成。該電機定子主要由機座、鐵芯、定子線圈等部件組成，電機采用水冷機座結構，具有結構可靠、散熱效率高等特點。該電機鐵心采用優(yōu)質冷軋硅鋼片疊壓而成，該硅鋼片絕緣性能強，導磁性能好，鐵磁損耗小。定子繞組匝間絕緣采用耐電暈薄膜，主絕緣采用交叉疊包的玻璃布補強有機硅云母帶和亞胺薄膜，帶繞組定子鐵芯整體真空壓力浸有機硅漆，具有良好的電氣性能以及防潮、防霉、耐振、壽命長、可靠性高等特點。電機轉子主要由轉子鐵芯、永磁體、壓圈、轉軸等部件組成。采用高性能的永磁材料，具有啟動轉矩大、體積小、重量輕、噪音低、抗失磁能力強、高效范圍寬、功率密度大等特點。電機轉軸采用鍛造的優(yōu)質合金鋼材料,具有較高的機械強度、抗疲勞性能和耐沖擊性能。采用高品質的絕緣軸承，能有效地防止電流腐蝕，運行可靠。軸承采用潤滑脂潤滑，并具有補充潤滑脂的功能，確保軸承安全運行。軸承密封采用無接觸式迷宮結構。軸承計算壽命不少于200萬km。在定子鐵芯齒中安裝有溫度傳感器,用于監(jiān)控定子繞組溫度,保證電機的安全運行。永磁電機的轉子位置、轉速測量、轉向確定是由裝在電機傳動端的磁阻式旋轉變壓器完成的。旋轉變壓器的勵磁繞組和輸出繞組放在同一套定子槽內，兩相繞組的輸出信號，是隨轉角作正弦變化、彼此相差90°電角度的電信號，由此來判斷電機轉子位置、轉速和電機轉向，以便對電機進行控制。電機采用全封閉水冷結構設計，冷卻液為水、乙二醇混合液。電機設計使用壽命為30年。

3 特性

（1）牽引特性（DC1500V）。列車在半磨耗輪徑、超員載荷（AW3）負載下，額定網壓DC1500V，干燥的平直道條件下：恒轉矩特性：679.6N·m@0～1195r/min；恒功率特性：85kW@1195～1872r/min；自然特性：1872～3187r/min。

（2）制動特性（DC1500V）。列車在半磨耗輪徑、超員載荷（AW3）負載下，額定網壓DC1500V，干燥的平直道條件下：自然特性：3187～2390r/min；恒轉矩特性：695.2N·m@2390～199 r/min。

4 電機設計主要難點及解決方案

（1）電機設計主要難點。電機為扁平結構，定子繞組端部空間小。

（2）解決方案。此永磁電機為3相疊繞組電機，極槽配合為12極72槽，繞組接法Y，3線制，整數槽，節(jié)距5，繞組并聯(lián)支路數1路，電機繞組聯(lián)線原理圖如圖1所示。

圖1 繞組接線原理圖

由于本電機為扁平式結構，繞組出線、并頭空間緊張，根據繞組引線、出線和聯(lián)線特點，將繞組聯(lián)線分成兩組（如圖2、圖3所示），并把兩組繞組聯(lián)線分布在線圈鼻部外側和內側，與常規(guī)聯(lián)線方式不同的是，這種聯(lián)線方式占用軸向空間極少，非常適用于扁平式電機結構。

圖2 下層邊引線聯(lián)線

圖3 上層邊引線聯(lián)線

（3）解決方案推廣及注意事項。通過對不同極數和并聯(lián)支路數繞組的分析，圖4中列出了能應用這種特殊聯(lián)線方式的組合。

圖4 特殊繞組聯(lián)線不同極數和并聯(lián)支路數繞組組合

這種特殊聯(lián)線方式在應用的過程中需要注意以下三點：①聯(lián)線時注意保證聯(lián)線彎曲角度不能太小，否則在電機運行的過程中容易造成引線斷裂；②聯(lián)線時盡量應用引線本線進行聯(lián)線，減少徑向空間的浪費；③這種聯(lián)線方式應用在多槽結構中時，引線出線空間進行，需注意加強引線和線圈鼻部之間的絕緣。

5 結語

75kW變頻調速永磁同步牽引電動機經過結構的合理設計，不僅滿足新型跨座式單軌轉向架的結構需要，并通過了型式試驗，本電機符合了IEC60349-4標準的要求。

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Research on Permanent-Magnet Transaction Motor of New Straddle Monorail Vehicle

WENG Ping
（CRRC Zhuzhou Electric Machine Co.，Ltd.，Zhuzhou，Hunan 421000，China）

This paper introduces the basic structure，technical parameters and characteristics of 75kW variable frequency permanent-magnet synchronous traction motor for new type of single-track monorail vehicle.The design difficulty and solution of the motor are expounded according to the characteristics of the motor.

permanent magnet motor；structure；straddle type monorail

U264.1+3

A

2095-980X（2017）03-0088-02

2017-02-26

翁萍（1985-），女，助理工程師，主要研究方向：永磁電機設計。