SDD8型机车辅助交流传动系统空压机电机设计.doc

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1、JD396空压机电机设计 第 8 页 共 8 页SDD8型机车辅助交流传动系统空压机电机设计 摘要：从电磁设计、结构设计介绍了SDD8型机车辅助交流传动系统空压机电机设计。从计算结果看，各参数均满足用户的要求。关键词：空压机电机 变频调速 电磁设计 结构设计 Abstract: To introduce design of SDD8 locomotive aux AC drive system air compressors motor. To see from calculation result, all parameters can satisfy customers requireme

2、nts0 引言SDD8型内燃机车辅助交流传动系统空压机电机系用于驱动SDD8型机车上WABCO的3CMCBLAT空压机的三相变频调速异步电动机（以下简称电机）。由于电机安装空间的限制，电机转子安装在空压机的轴伸上。1 电磁设计1.1电机的额定参数如下；类型 三相变频调速异步电动机 额定电压 480V 额定功率 45kW额定电流 80A 额定转速 1096r/min 额定频率 92.3Hz冷却方式 自通风 绝缘等级 H 极数 10P环境温度 050 安装方式： 与WABCO的3CMCBLAT空压机配套1.2 电源供电电源为PWM或辅助发电机供电。1.4 负载特性 该电机负载为WABCO的3CMC

3、BLAT空压机，该空压机为活塞式空压机。1.5 方案设计 1.5.1 设计原则a) 根据本电机变频调速及特殊的负载特性和安装要求，借鉴以往铁路辅助电动机设计、制造和运行等方面的成功经验，设计本电机。b) 电机为逆变器供电时，高开关频率引起的绝缘破坏，其破坏机理相当复杂。为此，该电机绝缘系统采用以往铁路辅助变频调速异步电动机成熟的H级耐电晕绝缘系统，保证电机绝缘系统的高可靠性。c) 由于空压机电机安装空间限制和适应空压机安装要求的需要，电机采用有机壳、无轴承结构。d) 电机负载随空压机活塞位置的变化而变化，以活塞一个回程为一个周期，这就要求电机方案设计时电机负载特性需覆盖空压机运行周期内的任何一

4、点。为此，我们将电机各个频率点最大转矩值大于空压机一个周期内的最大转矩值（1285N.m），此外，为了防止电压波动和制造偏差对电机最大转矩值的影响，还需保证电机最大转矩值至少为空压机周期内最大转矩值的1.2倍，同时将转子的外径设计偏大，增加转子的转动惯量（2.28kg.m2）1.5.2电磁参数设计a) 定、转子冲片槽形的选择定子冲片选用半闭口圆底槽。b) 气隙长度及槽配合定、转子槽配合为90/72 由于本电机的特殊的安装方式，考虑到制造偏差和转轴绕度，单边气隙值取比同系列Y2系列电机要大(Y2系列气隙为0.8，该电机气隙设计为0.9)6.3电磁负荷与热负荷的选择选择电磁参数时，考虑到逆变器电源

5、产生大量的高次谐波会引起电机磁密增加，使电机温升、振动及噪声增大，要适当降低电机的电磁负荷与热负荷，比较多种电磁方案，最后确定的电机各个特征点电磁参数如表1：表1 电机的电磁参数表电机特征点额定点1096rpm最大转矩点850rpm550rpm650rpm850rpm1050rpmf1（Hz）92.374.546.654.971.788.3P2(kW)45114.917.520.929.138.8U1（V）480399240.9284.7372.3459.9I1（A）79.7232.668.568.771.274.6T2(N.m)3921285303307326352.70.9230.870.

6、90.920.920.92cos0.7350.820.680.670.690.7J1(A/mm)5.014.64.34.34.54.7Tm3.931.224.544.664.574.36Ist7.57.57.87.97.992 电机结构设计2.1 电动机的防护形式为IP23、冷却方式IC01（自通风），电机外形图如图1图1 外形图2.2 机座、端盖 机座与端盖都为焊接结构。2.3 定子铁心定子铁心由定子端板、压圈、定子冲片和扣片焊为一体。定子端板采用成熟工艺结构，由定子冲片粘接而成。2.4 定子绕组型式电机定子绕组采用双层、短距叠绕组2.5 绝缘结构 电机应能承受由逆变电源产生的较大电压变化率

7、du/dt及较高的尖峰电压会对电动机绝缘产生的冲击和局部过电压，定子采用耐电晕绝缘结构，绝缘等级为H级，定子绕组温升限值为180K。2.6 转子转子为铸铝笼型转子，转子铁心由冲片压装而成，由铸造的笼型绕组将其紧固。电机非轴伸端装有齿盘，用于测量电机转速。电机转轴结构为带内圆锥孔的空心轴结构，转子通过空心轴直接套在空压机的轴伸上。2.7 电机风路结构冷却风从非轴伸端端盖进入，一部分风在非轴伸端铸铝叶片的作用下，从非轴伸端线圈端部，经机座和定子铁心外圆间的风道，从机座上百叶窗流出，另一部分风经转子轴向通风道进入转子轴伸端侧，然后在铸铝叶片的作用下，从轴伸端线圈端部经机座和定子铁心外圆间的风道，从机

8、座上百叶窗流出。风路示意图如下：因为该电机采用的无轴承的悬臂结构，转子直接套在空压机的轴伸上，这种悬臂结构对电机的安装要求高，因此电机与空压机接口部位都采用小过盈配合。保证电机在运行中的可靠性。3 结束语从以上设计数据分析，该电机的设计电磁参数和结构设计理论上能满足用户的要求。电机已通过机车联调试验，并且各项参数均满足机车使用要求。实测数据见表2。表2额定空载电流（f=92.3Hz）额定负载电流（f=92.3Hz）定子绕组温升（f=92.3Hz）实测值54A80A35K设计值48.2A79.7A参考文献：1 Y2系列三相异步电动机技术手册 黄国治 傅丰礼 主编 机械工业出版社 2005年1月第一版第2次印刷