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1、沟通牵引电动机第四节、沟通牵引电动机三相沟通牵引电动机包括变频异步牵引电动机和自控同步牵引电动机是随着当代大力率变流技术的迅速发展而发展起来的，除工业上应用以外，现已被成功地应用于铁道干线车和高速动车上。异步牵引电动机转子上没有换向器及带绝缘的绕组，不存在换向火花和环火稳定性问题，因而，它构造简单、运行可靠，能够以更高的圆周速度运转，使机车具有很宽的调速范围。1沟通牵引电动机的技术优越性由于沟通牵引电动机没有换向器工作面圆周速度的限制，因此能够选用高的转速和大的传动比，这样，能显著减轻电机的重量，以获得较大的单位重量功率。另外，沟通电动机充分利用了原直流电机换向器所占的空间，热量能沿定子圆周均
2、匀散发，改善了电机的冷却效果，明显地增长了电机的寿命。沟通电机的优越性可由下表所示的德国电力机车用的两种电机参数比拟中得到证明，可以由日本东洋电机公司制造的沟通、直流牵引电机参数比拟得到证实。两种不同类型牵引电动机参数比拟表1电机种类三相异步电动机脉流电动机型号BQCA843UZll664K安装机车型号BRl20181.2功率kW140013605rnin持续功率kW1400810电机电压V2200360相830最大转速r/min36001860转子直径mm930950重量kg23803630单位重量功率kW/kg0.5880.375由上表能够看出，对于中小型容量的电机，在大致一样的重量和外型
3、尺寸情况下牵引电动机的功率一般比直流电动机的功率大30。中、小容量交、直流电机参数比拟表2电机类型沟通异步电动机直流牵引电动机型号TDK6200-ATDK8270-A小时功率(kW)165130小时转速r/min1565L450绝缘等级C770776机座外径mm570570单位重量功率(Kw/kg)0.2140.168单位重量转矩Nm/Kg)1.3161.1目前，从国外统计资料来看，不同类型电机其单位重量功率可到达的比值约为：直流电动机为0.33kW/kg，同步电动机为0.5kW/kg，异步电动机为0.68kWkg。随着科技的发展,异步电动机的单位重量功率值将越来越高。如日本新干线上300系列
4、原型试验车，所采用的沟通异步牵引电动机其功率到达300kW，但重量缺乏400kg，单位重量功率可达0.75kg。这一经济技术指标，对世界各国正在大力发展的高速机车尤为有利。众所周知，高速机车为改善机车和轨道的动力学性能，除了改良机车机械部分构造外，还需减轻簧下重量，而采用单位重量功率大的异步电动机则是一条行之有效的途径。表3列出了欧洲各国用于电力机车的沟通异步电动机的技术参数和经济指标。电力机车用沟通异步电动机参数表3制造国家德国德国意大利瑞士丹麦电机型号ITB2824BAZ7096AE4026FRA7059EA3000电机功率Kw1250125011051020电压V205017303200
5、21902050电流A510493364352转速r/min1490127920601300最大转速r/min400034402898绝缘等级CFFC重量kg26502020280021001950单位重量功率kW/kg0.5390.6220.4460.5260.523单位重量转矩Nm/kg)3.453.6762.073.861二沟通异步牵引电动机的基本构造异步牵引电动机主要由定子和转子两部分组成。定子通常是无机壳叠片形式，铁芯两端装有厚压板，压板间用拉杆或钢板固定，用电焊将压板、铁芯和拉杆等焊成一个整体。定子压板又作为转子轴承支架，通过端盖和压板的止口来固定转子部分。转子通常是鼠笼型，其绕组
6、用铝或铜硅铝合金铸成，容量较大的牵引电动机则采用铜材料制成。由于异步牵引电动机都采用降低频率起动，起动时集肤效应很小，从磁路饱和及构造简单的理由考虑，转子能够采用矩形槽。考虑到变频异步电动机控制方式复杂和运行条件恶劣，异步牵引电动机构造上有如下特点。1由于异步牵引电动机运行时，需承受来自线路的强烈振动，因而需采用比普通异步电动机较大的气隙通常为1.5mm2.5mm)。2定子槽型一般采用开口型，这样能够用成型绕组以获得良好的绝缘性能，增加运行的可靠性。对于选用气隙较小的电机，可在定子槽口开通风槽口，这样可增加通风效果，同时还能够增加电机漏抗，减小谐波电流的影响。3定、转子铁芯冲片选用0.5mm厚
7、的高导磁、低损耗的冷轧硅钢片，要求内、外圆同时落料，以保证气隙的均匀度。转子铁芯内孔与轴用热套固定，取消键槽配合，以知足牵引电机频繁正反起动的要求。5采用耐热等级高、厚度薄的聚酰亚胺薄膜和云母带作定厂主绝缘。并通常选用C级绝缘材料作H级温升使用，以提高电机热可靠性。6开场使用绝缘轴承，阻止由于三相电流不平衡时产生的轴电流流过轴承，避免轴承遭到电腐蚀，保证轴承寿命。7为配合变频调速系统进行转速差闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器。8为适应高速列车运行需要，异步牵引电动机大多采用全悬挂方式或称架承式悬挂，这种悬挂方式的优点是电机的全部重量都在簧上，大大减少了冲击和振动对
8、电机的影响。架承式电机又分为实心轴和空心轴两种传动方式。实心轴传动多用于中型牵引电动机，如德国西门子公司在地铁车辆上设计厂专用的球形万向联轴节，置于轴伸和小齿轮中间，以补偿运行中轮对和电机间相对垂直位移，避免电机承受弯矩和轴向力，延长轴承寿命。空心轴多用于电力机车用的大容量的牵引电动机，动轴两端采用齿形联轴节构造，便于折装。三、我国典型交直交传动电力机车中三相沟通异步牵引电动机的构造特点和技术参数1.YD103S型异步牵引电动机YD1035型异步牵引电动机是AC400o型沟通传动客运电力机车用牵引电动机，其构造如图4一25所示。该电机为抱轴悬挂式，体积比拟小，但电机与轮对中心距较大，为595m
9、m。因而，在电机与轮对的滚动抱轴箱之间需要增加一个支架，支架为箱式构造，它与机座之间采用8个M36螺栓固定，并且用定位销定位。电机定子由机座、定子铁心、定子线圈等部件组成，转子采用铜条转子。传动端端盖采用空心盘式构造，传动端轴承采用NU332ECM/C4VA301短圆柱轴承，非传动端采用NJ31SECM/VA301+HJ318带角圈的轴承。在非传动端轴承外侧安装有测速齿盘与株洲电力机车研究所研制的速度传感器。YDI035型异步牵引电动机的主要技术参数如表4一5所示。2.JD121型异步牵引电动机JD121型异步牵引电动机是DJZ型沟通传动客运电力机车用牵引电动机，其构造见图4一26,它采用无机
10、壳基本构造。定子绕组绝缘采用200级耐电晕绝缘系统，定子绕组采用专用的拓扑原理涨形机制造。转子为铜合金鼠笼型，采用株洲电力机车研究所和中南大学联合开发的专用铜合金导条、端环焊接而成。两端端环上套有专用铜合金护环。传动端轴承使用油润滑，传动端、非传动端均采用陶瓷绝缘轴承。定子设计有一排轴向通风孔，转子设计有两排轴向通风孔。3.JD128型异步牵引电动机JD128型异步牵引电动机是“中华之星动车组用牵引电动机，与JD121型异步牵引电动机一样，它也采用无机壳基本构造。定子绕组绝缘采用200级耐电晕绝缘系统，定子绕组采用专用的拓扑原理涨形机制造。转子为铜合金鼠笼，采用株洲电力机车研究所和中南大学联合
11、开发的专用铜合金导条、端环焊接而成。两端端环上套有专用铜合金护环。定子设计有一排轴向通风孔，转子设计有两排轴向通风孔。定子传动端的压圈上有一圈出风口，定子非传动端的压圈上有连接出线盒的孔，整台电动机靠两端压圈上的12个M3o螺孔安装在托架上，托架再固定在转向架上。传动端端盖为铸钢件，靠它固定齿轮箱体，齿轮箱体外周开有通风孔，利用齿轮箱内的飞溅润滑油来润滑传动端轴承。非传动端端盖为高强度铸铝件，顶部有进风口，端部安装传感器和传感器盖。传动端轴承使用油润滑，选用NU326绝缘轴承，最高转速5500r/min，采用5430r/min的油密封系统。润滑油为SynfilmGT220合成脂油。非传动端采用脂润滑，使用NH219绝缘轴承，最高转速5500r/min，润滑脂为UPG2合成脂。速度传感器采用ZZG0001.测速齿轮模数为2.5，齿数为60.