4.5牵引电机4.5.1牵引电机的特点及参数4.5.1.1概述YJ85A型电机是逆变器供电的三相鼠笼式异步牵引电机，其整机图片见图4-58。该电机为滚抱结构，单端输出：采用强迫外通风，冷却风从非传动端进入，传动端排出：采用三轴承结构，三个轴承均为绝缘轴承：在二端盖处设有注油口，使用中可补充润滑脂。产品采用日本东芝公司技术生产，东芝原型号为SEA-107。该电机的设计和生产，得益于交流变频调速技术的发展。该电机功率大、扭矩大，体积小、质量轻。图4-58YJ85A牵引电机整机图片4.5.1.2牵引电机的工作特点牵引电机是机车的重要部件之一，它安装在转向架上，通过齿轮与轮对相连。机车在牵引运行状态时，牵引电机将电能转换成机械能，通过轮对驱动机车运行。当机车在电气制动状态运行时，牵引电机将机械能转换成电能，产生机车的制动力，此时电机处于发电状态。牵引电机的工作条件十分恶劣：负载变化大，冲击和振动严重，恶劣的风沙、雨雪气候、受酸碱性气体影响侵蚀严重。对于交流变频调速异步牵引电机来说，还有一个特殊之处，就是要在PW波调制的、含有大量谐波和尖峰脉冲的、非标准的正弦波电源供电下工作。机车在运行中，牵引电机要在起动、爬坡这样的大电流状态下运行：要在平直道上轻载高速状态下108运行：要在过弯道、过道岔这样的冲击和振动状态下运行：还要能适应沿海多雨潮湿、内地干燥风沙的环境。4.5.13牵引电机的设计要求为满足机车对电机的运行要求，牵引电机设计的要求和设计思路如下：1.在尺寸和重量受限制的情况下，应满足机车牵引和制动功率的要求为满足尺寸要求，在设计中采用高的电磁参数，用高耐热等级的绝缘材料，高性能的硅钢片和高强度的转轴等材料，选用高的加工精度要求：在制造中采用数控加工和真空压力浸漆等精细的工艺。为满足重量要求，在设计中采用无专门机座的轻量化结构。通过选择合适的极数来控制电机重量。2.在机车总体控制和逆变器供电下，应满足机车电传动系统对牵引电机的要求为满足此要求，在设计中采用专用电磁设计软件对电机电磁性能进行优化设计，用大型商用分析软件对机械结构进行有限元分析，用电阻温度系数较小的专用铜合金的导条和锻纯铜的端环；在制造中采用电磁线复合熔敷、转子整体感应焊接等新工艺。3.关键新技术和新材料要经过充分研究和试验本电机设计中，采用了外锥斜齿轮输出、无机座化定子铁心、转子整体感应焊接、进口绝缘轴承等新技术和新材料。由于电机的扭矩较大，采用锥柄齿轮将使转轴的内锥孔加工困难，本电机采用外锥斜齿轮输出，该结构由德国的VOITH公司设计，在欧洲和美国有运行经验。经VOITH公司对轴与齿轮的配合核算，证明轴与齿轮的强度是安全可靠的。无机座化定子铁心，是东芝公司在其它电机设计和制造厂经验的基础上设计的。设计完成后，对结构强度进行过分析。在制造中，为防焊接变形，采用特定的焊接工艺将工件夹装在专门的焊接工装上，为更进一步消除焊接应力造成的变形，定子铁心焊接后采用真空退火工艺，通过上述一系列的措施，电机的无机座化定子铁心结构，钢度和强度均可满足机车使用要求，且定子铁心在制造过程中的变形被完全控制在许可范围内。转子整体感应焊接，在东芝公司和电机制造厂己使用多年，有一定的生产经验。耐电晕绝缘材料的采用，是针对P波调制的供电电源下工作的交流变频调速异步电机，为防绝缘失效所采取的一项有效措施。这是经过实验室实验证明和其它多种电机的多年生产经验所证明的。但是本机车的PWM波调制的电源由于开关频率较低，供电电源的谐波和尖峰脉冲含量较小，电机的主绝缘系统未采用耐电晕绝缘材料，但在绕组嵌放前，在定子铁心的槽底喷有一层耐电晕的绝缘漆。采用绝缘轴承，是为了防止轴电流对轴承的电蚀。轴电流的产生是由于非正弦波电源供电和制造中电机内部结构误差引起磁场的不对称所致。国内外生产的该种类型的电机均采用绝缘轴承，本次设计采用了这一成熟结构。4.5.2牵引电机的技术参数型号YJ85A(东芝原型号SEA一107)额定功率1250kW额定电压2150V额定电流390A额定转速1365r/min109额定频率46Hz额定效率95%功率因素0.91最高转速2662r/min极数4绝缘等级（定/转）200级接线方式Y冷却空气量1.53m/s(92m/min)重量2600kg4.5.3牵引电机的结构4.5.3.1整机结构电机与机车的联接为滚抱结构，单端外锥轴斜齿轮输出，输出面锥度为1：50：电机带有一支磁电式速度传感器，测速是通过装在非输出端轴头的测速齿盘来完成：电机采用三轴承结构，传动端装用N心型绝缘圆柱滚子轴承，非传动端用一个心型绝缘圆柱滚子轴承和一个QJ型绝缘四点接触球轴承，三个轴承均采用国产的铁路牵引电机专用润滑脂润滑。采用绝缘轴承是为了防止制造中的不对称，或逆变器脉冲电源在电机轴上产生轴电流：电机采用轴向强迫通风方式，冷却风从非传动端端盖径向通风孔进入，经过转子通风孔，定转子间的气隙，定子背部的通风道后，从传动端端盖轴向排出：电机两端的端盖均为铸钢结构，在电机定子与传动端端盖间还有一个定子过渡盘，此件也为铸钢结构：在电机两端盖处均设有注油口，在维护保养时可以按要求进行定时、定量补充润滑脂。4.5.3.2电机的结构图结构图见图4-59(a)、4-59(6)、4-59(c)、4-59(d)。110