轨道交通车辆用永磁同步牵引电机结构设计

发布时间: 2022-11-08

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术服务

成果类型：新技术

行业领域：

高端装备制造产业

成果介绍

永磁同步牵引电机由于其优异的性能逐渐应用于在轨道交通车辆领域，不同于异步电机，其转子磁场由永磁材料建立，转子在通电和断电的情况下都具有强磁性，大大增加了电机的设计难度。基于永磁同步牵引电机及轨道交通车辆的特点，从电机的密封结构、冷却结构、转子结构、轴承结构等多个方面进行研究分析，采取相应的措施，提出合适的解决方案，为轨道交通用永磁同步牵引电机的设计提供可靠依据。

成果亮点

兼顾牵引电机的高功率密度、高热负荷、高可靠性等要求，并适合永磁电机的固有的特点，永磁同步牵引电机的结构设计应着重考虑以下几个方面。(1)永磁同步牵引电动机一般需要设计成全封闭结构，防护等级至少达到IP44，以使细微金属颗粒无法进入电机内部，保证运行的可靠性。(2)轨道交通车辆有水冷、风冷、自然冷却几种形式，永磁牵引电机冷却形式的选择要匹配车辆的冷却循环条件。(3)永磁同步牵引电机的转子结构设计要充分考虑永磁体的防护与固定，磁路设计需与冲片强度校核结合进行，同时，提高永磁转子的刚度，提高其固有频率是满足牵引电机可靠性要求的前提。(4)永磁同步牵引电机轴承结构设计既要满足牵引电机的高转速、强振动的要求，又要解决永磁电机全封闭结构带来的高温升问题，还要结合永磁电机结构特点充分考虑附加轴向力的影响。

团队介绍

研究成员：何思源，刘雄，李伟业，刘凡梦中车株洲电力机车研究所有限公司（简称“中车株洲所”）始创于1959年，前身是铁道部株洲电力机车研究所，现为中国中车股份有限公司一级全资子公司。中车株洲所下属十大主体，拥有两家上市公司、十一个国家级科研创新平台、三个企业博士后科研工作站、五个海外技术研发中心、十一家境外分（子）公司。公司拥有近7000名研发人员，1名中国工程院院士、240余名博士、3000余名硕士。中车株洲所坚持创新驱动发展，积极贯彻“科技强国”、“交通强国”、“3060碳达峰碳中和”、“海洋强国”等国家战略，立足交通和能源领域，积淀了“器件、材料、算法”三大内核技术，打造了轨道交通、新材料、新能源、电力电子器件、汽车电驱、海工装备、工业电气、智轨快运系统等八大产业板块。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：- (-) 评价时间：2022-12-08

杨光友

科创中国试点城市（襄阳）工作小组

综合部负责人

综合评价

兼顾牵引电机的高功率密度、高热负荷、高可靠性等要求，并适合永磁电机的固有的特点，永磁同步牵引电机的结构设计应着重考虑以下几个方面。 ( 1) 永磁同步牵引电动机一般需要设计成全封闭结构，防护等级至少达到 IP44，以使细微金属颗粒无法进入电机内部，保证运行的可靠性。 ( 2) 轨道交通车辆有水冷、风冷、自然冷却几种形式，永磁牵引电机冷却形式的选择要匹配车辆的冷却循环条件。 ( 3) 永磁同步牵引电机的转子结构设计要充分考虑永磁体的防护与固定，磁路设计需与冲片强度校核结合进行，同时，提高永磁转子的刚度，提高其固有频率是满足牵引电机可靠性要求的前提。 ( 4) 永磁同步牵引电机轴承结构设计既要满足牵引电机的高转速、强振动的要求，又要解决永磁电机全封闭结构带来的高温升问题，还要结合永磁电机结构特点充分考虑附加轴向力的影响。

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