3.第三章异步牵引电机设计(可打印修改)
这样的电机在变频器供电下，其效率、功率因数等稳态性能都有所下降，且电机绝缘、 噪声及其它故障情况也趋于恶化。 2.2 交流变频异步电动机的设计
对变频器供电下的异步电机，实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特 性。例如：标准设计的三相异步电动机是 380V，50Hz。如果电压不变，只改变频率，会 产生什么问题？380V 不变，频率下调(<50Hz)，会使电机气隙磁通 φ(约等于 V/F)饱和； 反之，380V 不变，频率向上调(>50Hz)，则使磁通减弱。所以，真正应用变频调速时，一 般需要同时改变电压和频率，以保持磁通基本恒定。因此，变频调速器又称为 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置。 2.3 2．异步牵引电动机的基本结构
10 逆变器与电动机的匹配
异步牵引电动机的转矩特性 M=f(n)和电压特性 U1=f(n)以及电流特性 I1=f(n)画出， 如图 2 所示。
A
B
U1=f(n)
Umax
M(N·m)
C M=f(n)
Imax Imin
I1=f(n)
M=f(n)、 U1=f(n)、 I1=f(n) 图
图 6-2 异步牵引电动机特性示意图
电流 Imax 设计，其电压将按最高电压 Umax 设计，所以逆变器的设计容量（或设计功率）
x
I max
U min
U max U min
PN
KU
(kW) …………⑷
由公式⑷可以看出，逆变器的容积功率 Pi 等于额定功率 PN 与调压比 KU
U max U min
的乘
积。逆变器的体积、重量、成本和价格取决于设计功率。当升压恒功范围 BC 越大，则调 压比 Ku 越大，逆变器设计功率越大，所以升压恒功匹配称为大逆变器匹配。
电路如图 5- 1 所示。对各次时间谐波而言，产生
的空间基波磁场和各次谐波磁场是由同一定子电
流所产生的，而且各次空间谐波磁场在定子绕组
中感应电势的频率都为相应的时间谐波频率，因
而对各次时间谐波而言，定子绕组可以看成一系
列的“空间谐波电动机”串联而成。
为了得到上述等效电路，做了以下假设：
（1）电机空间磁势仅由基波电流所产生；
P' ——计算功率
n——电机转速
AS——定子线负荷 Bδ——气隙磁密
电机的设计容量是指电机计算功率 P' 与转速的比值，即电机的转距。电机功率一定时，
其转速越高，转距越小，设计容量也越小；在转速一定时，电机功率越大，则设计容量越 大。因牵引电机 D 与 L 受限于车体允许空间，因此，调整的范围有限。
7 电磁负荷与气隙的选择
电机定、转子漏抗与电负荷 A 成正比而与磁负荷 Bδ 成反比。电机的气隙与励磁电流 大小有关。气隙越大，励磁电抗越小，励磁电流越大。电压型逆变器供电的电机应取较大 的电负荷和较小的磁负荷，以增大励磁电抗而减小励磁电流。同时，气隙磁密太高、气隙 太小会带来振动与噪音增加，谐波转矩与附加损耗增加等不理因素，应综合考虑电磁性能、 结构要求和生产工艺所允许的较小气隙。
n(r/min)
10.1 大逆变器匹配
（1）逆变器的额定功率 PN 的计算：在升压恒功区 BC 段，逆变器有两个额定工况： 1）特征点 B 为低电压 Umin，大电流 Imax 工况，其额定功率
PN=Umin·Imax (kW)…………………………………⑴ 2）特征点 C 为高电压 Umax，小电流 Imin 工况，其额定功率
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，其绕组用铝或铜合金铸成，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，从磁路饱和及结构简单的理由考虑， 转子可以采用矩形槽。 考虑到变频异步电动机控制方式复杂和运行条件恶劣，异步牵引电动机结构上有如下特点。
第二节 异步牵引电动机的电磁设计
1.概述
异步牵引电动机的设计必须与逆变器、机械传动装置相匹配共同满足机车的牵引特性。 也就是说异步电动机、逆变器和控制单元三者构成了一个系统。如何从调速系统的总体性 能指标出发，求得异步电动机与逆变器的最佳配合，是异步牵引电机设计的特点。与传统 异步电动机相比，一般变频调速异步电机设计有如下一些特点： （1）电机的额定值、电压、频率及效率值的选定，应从系统最优的原则来确定，不受工频 电网的限制。 （2）异步牵引电动机可以通过变压变频的方式使电机能在恒定转矩下升速，不会出现高转 差频率的运行，因此电机不必具有工频起动性能，设计中不受起动性能的限制，电机槽形 的选择不再受起动转矩的影响，而是变为主要基于漏抗的考虑。 （3）在运行中保持转子磁通不变时，电机的机械特性是一条直线，不存在最大转矩倍数对 设计中漏抗取值的限制。 （4）电机的阻抗参数影响整个变频调速系统，它的取值对系统的性能有着重大的影响，因 此设计时应根据装置和电机两者的技术、经济的合理性进行综合分析，从总体的角度来确 定。
（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，因此需采用比普通异步电 动机较大的气隙（通常为 1.5mm~2.5mm)。 （2）定子槽型一般采用开口型，这样可以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 时还可以增加电机漏抗，减小谐波电流的影响。 （3）定、转子铁芯冲片选用 0.5mm 厚的高导磁、低损耗的冷轧硅钢片；为了减少损耗， 要求定子铁心内圆和转子铁心外圆不得加工。转子铁芯与轴采用热套固定，取消键槽配合， 以满足牵引电机频繁正反起动的要求。 （4）鼠笼转子的导条与端环间的联接用感应加热银铜钎焊，对于最大转速较大的牵引电动 机，可在端环外侧热套非磁性护环，以增加强度和刚度。 （5）采用耐热等级高、厚度薄的聚酰亚胺薄膜和云母带作定子主绝缘。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）开始使用绝缘轴承，阻止由于三相电流不平衡时产生的轴电流流过轴承，避免轴承受 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结构，便于拆装。
交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机， 其一系列的优点都是由此而表现出来的。 （1）在相同的输出功率下，体积较小、重量较轻。与直（脉）流牵引电动机的重量比相比 约为 1：1.6。在转向架的有限安装空间内可以设置更大功率的电机。 （2）结构简单、维修工作量少，减少了维修费用，延长检修周期。 （3）部分与转速有关的限制条件如换向器表面线速度的限制等都不存在，异步牵引电机有 较高的机械强度。 （4）能在静止状态下任意的时间内发出满转矩，这对于复杂线路条件下，重载起动特别重 要。 （5）有良好的牵引性能。可实现大范围的平滑调速。其硬的机械特性有自然防空转的性能， 使粘着利用提高。 （6）通过改变逆变器任意两相可控元件的触发顺序就可改变电机转向，改变频率就可从电 动牵引状态到发电制动状态，与直流控制系统相比，可省略不少元器件。 2．异步牵引电动机的设计特点 2.1 一般鼠笼式异步电机设计以 50Hz 电网电源供电为目标, 针对恒频恒压电源设计的。重 点考虑 50Hz 的力能及起动性能指标的，其基本设计要点是: (1)满足所需要的启动特性； (2)具有良好的稳定运行状况； (3)制造简便。
8．绕组与槽形设计
对于电压型逆变器供电的电机，为了增加漏抗，通常把定子槽形设计成窄而深。为了减 少基波和谐波电流的铜耗，定子绕组电阻越小越好，并且尽可能减少定子绕组的集肤效应。 例如采用导体平放布置或采用多根互相绝缘的导体并联。因转子导条一般采用纯铜或黄铜 型材，所以转子槽形主要有矩形与梯形两种。
9.转差率
6 电压、频率与极数的选择
目前交流传动机车大部分采用电压型逆变器。电压型逆变器供电的电机要求较大的 漏电抗，故应选取较高的电压。因为漏电抗与绕组匝数的平方成正比，当电机额定功率不 变时，电压越高则电流越小，绕组匝数越多，绕组的漏电抗越大。各型牵引电机的尺寸基 本在一定范围内，转速也基本在一定范围内。极数少，定子绕组端部增长，漏电抗增大。 反之，极数多，定子绕组端部较短，漏抗较小。对于电压型逆变器供电的电机适合选取较 少的极数。当电机转速相同时，极数少，定子绕组端部长，增加了电机的轴向长度。同时 由于极数少而使每极磁通增大，相应的定子轭部高度增加，从而使定子铁心外径增大。极 数增多后，相应增加了电机的供电频率，不仅会增加逆变器功率元件的开关损耗，而且会 增加电机的损耗。因此，电机极数应综合多方面的因素来选取。异步牵引电机一般采用 4、6 极。
（2）忽略集肤效应；
（3）定转子开槽对气隙的影响通过气隙系数 用有效气隙长代替实际气隙长，同时忽略气隙磁
异步牵引电机(3)
0
120°
240°
π
360° 2π
ωt
t1
i流入方向 C Y C
t2
Y S C N A N X
t3
Y C
t4
Y
X i流出方向
S
N
A
X
A S
X
S
N
ABBiblioteka ZBZB
Z
B
Z
（t=t1）
18
（t=t2）
（t=t3）
（t=t4）
第二节 三相异步牵引电动机的原理及特性 （二）异步电动机的工作原理
3、粘着性能好
由于异步电机具有机械硬特性，所以当某台电机发生空转时，随着 转速的上升（上升值不大），转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能 力。 当进行粘着控制时，根据检测有关粘着控制信号，准确、迅速地改 变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不发生空 转，又能充分发挥最大的牵引力，实现最大可能的粘着利用。
式中： Cm—电机结构常数； φ—旋转磁场每极磁通（wb）； I2—转子电流（A）； cosφ2—转子电路功率因数； S—转差率； n1—同步转速； n—转子实际转速（r/min）； E2—转子电势， E2= 4.44k2W2f2φ= 4.44k2W2Sf1φ=SE20； R2—转子电路电阻（Ω）； XL2—转子漏感抗， XL2=2πf2LL2=2πSf1LL2=SXL20。
5
第一节 概 述
我国发展交流传动始于70年代，国内有关科研院所、许多大专院校就 开展了交流传动技术的研究工作。进入90年代，由于我国经济、技术发展 的需要，再加上国外交流传动技术的成熟运用以及在研制、运用方面大量 可供借鉴的经验，我国的交流传动技术的研究进入了一个新的时期。 国家 “ 八五 ” 重点攻关项目的我国第一台AC4000型大功率交流传动电 力机车（原型机），于1996年6月19日在株洲电力机车厂诞生，这标志着 我国机车交流传动技术零的突破。 “ 九五 ” 期间，我国开始进入交流传动内燃机车的实质性研制阶段。 1997年，四方机车车辆厂承担了我国第一台交流传动内燃调车机车的研制 任务，于1999年9月完成试制。 此后，各主要机车制造厂都相继研制出交流传动机车样车 。 特别是近几年，我国通过技术引进、吸收、再创新，提高了交流传动 机车的技术水平和生产能力，已开始批量生产，如“和谐型”的电力机车和 内燃机车，CRH系列的动车组。
动车组异步牵引电机的结构优化设计与磁路分析
动车组异步牵引电机的结构优化设计与磁路分析动车组异步牵引电机是现代列车牵引系统中的关键部件，其结构设计的优化和磁路分析对于提高动车组的性能和效率至关重要。
本文将着重探讨动车组异步牵引电机的结构优化设计和磁路分析的相关内容。
首先，我们需要了解异步牵引电机的基本结构。
动车组异步牵引电机通常由定子、转子、轴承、绝缘材料等组成。
定子是电机的固定部分，由铸铁制成，其主要功用是产生旋转磁场。
转子是电机的旋转部分，通常由导体与屏蔽层构成，其主要功能是产生电磁感应力。
在进行结构优化设计时，需要考虑的因素有很多。
首先，我们需要考虑电机的功率输出和效率。
最大功率输出和效率可以通过调整电机的磁路设计和铁芯材料来实现。
其次，电机的负载特性也需要被考虑进去。
负载特性是指电机在实际工作环境中所受到的负载变化情况，例如启动负载和工作负载的变化。
通过优化电机的结构设计，可以实现电机在不同负载情况下的稳定运行。
另外，电机的体积和重量也是需要优化的因素。
随着现代列车的发展，对于电机的体积和重量要求越来越高。
因此，在设计过程中需要通过合理的结构设计和材料选择来降低电机的体积和重量，进而提高动车组的整体性能。
在进行磁路分析时，我们需要关注电机的磁场分布和磁通密度。
磁场分布是指电机内部磁力线分布的情况，而磁通密度则是指单位面积内的磁通量。
通过磁路分析，我们可以评估电机的磁场分布是否均匀，以及磁通密度是否过高。
如果磁场分布不均匀或磁通密度过高，可能会导致电机在运行时产生过多的热量，影响其性能和寿命。
为了进行结构优化设计和磁路分析，我们可以利用计算机辅助设计（CAD）和有限元分析（FEA）等工具。
这些工具可以帮助我们建立精确的模型，并进行仿真和分析。
通过对模型进行优化，可以得到最佳的结构设计和磁路分布。
综上所述，动车组异步牵引电机的结构优化设计和磁路分析是提高动车组性能和效率的重要环节。
通过合理的设计和分析，可以实现电机的最佳结构和磁路分布，进而提升动车组的性能和效率。
城轨车辆用异步牵引电机的供电系统设计
城轨车辆用异步牵引电机的供电系统设计随着城市交通的快速发展，城轨交通系统成为了现代城市中常见的交通方式之一。
作为城轨车辆的主要动力装置，异步牵引电机在城轨交通系统中起着至关重要的作用。
为了确保城轨车辆的安全、高效运营，供电系统的设计至关重要。
一、供电系统的基本原理供电系统作为城轨车辆的动力来源，需要提供足够的电能来驱动异步牵引电机，确保车辆的正常运行。
供电系统基本原理如下：1. 直流供电系统：城轨车辆常采用直流供电系统，其主要原理是通过集电靴和接触线之间的接触实现电能传输。
供电系统分为架空接触网和第三轨两种常见形式。
架空接触网通过接触线向集电靴提供电能，集电靴与电机之间的干接触方式能够保证电能传输的稳定性和可靠性。
第三轨供电方式则是利用放置在地面的导电轨道，通过接触线与第三轨之间的接触实现电能传输。
2. 异步牵引电机：异步牵引电机是城轨车辆常见的动力装置，其工作原理是通过电能转换成机械能，驱动车辆运行。
异步牵引电机由定子和转子构成，定子绕组由电磁铁和电气器件组成，转子上则包含短路环和绕组。
二、供电系统的关键设计考虑因素在设计城轨车辆用异步牵引电机的供电系统时，需要考虑以下关键的设计因素：1. 电能传输的可靠性：供电系统的设计应该保证电能能够稳定、可靠地传输到异步牵引电机，避免因供电不稳定而导致的车辆故障或停机。
2. 效率和能耗：供电系统的设计应该尽可能地提高能源利用效率，并降低能耗，以实现城轨车辆的节能目标。
3. 电气安全：供电系统应设计电气安全机制，确保城轨车辆及乘客的安全。
例如，应设置过载保护装置和短路保护装置，以防止电能传输中的意外故障。
4. 抗干扰能力：由于城市交通环境的复杂性，供电系统应具有良好的抗干扰能力，以减少外部干扰对电能传输的影响。
5. 维护和管理便捷性：供电系统应设计成易于维护和管理的结构，以方便日常检查、维修和替换。
三、供电系统设计的主要构成部分城轨车辆用异步牵引电机的供电系统主要由以下几个构成部分组成：1. 接触网或第三轨：供电系统的基本结构，通过接触线和集电靴与车辆进行电能传输。
异步牵引电机在城轨车辆中的冷却系统设计
异步牵引电机在城轨车辆中的冷却系统设计随着城市交通的发展和城市人口的不断增加，城轨交通系统在城市交通中扮演着越来越重要的角色。
异步牵引电机作为城轨车辆的关键部件之一，在提供动力和牵引力方面起着举足轻重的作用。
然而，由于其工作过程中产生的热量较高，必须设计合理的冷却系统来确保其正常运行和延长使用寿命。
在城轨车辆中，异步牵引电机通常安装在车辆的车轴上，直接与动力传动装置相连。
电机通过电力系统提供的能量将车辆推动或制动。
在工作过程中，电机内部会产生大量热量。
如果不进行冷却处理，电机温度升高可能会导致电机故障，甚至引发严重事故。
为了解决这一问题，必须设计一个有效的冷却系统来降低电机的温度。
冷却系统的设计应该满足以下几个关键要求。
首先，冷却系统必须能够有效地降低电机的温度，并保持在可接受的范围内。
过高的温度将导致电机绕组的绝缘老化和电机零部件的损坏，从而影响电机的性能和寿命。
因此，设计冷却系统时需要考虑电机的功率、转速和负载等因素，以确定所需的冷却量和冷却方式。
其次，冷却系统的设计应具有高效性和可靠性。
城轨车辆的牵引电机通常需要长时间连续工作，甚至在高温环境下运行。
因此，冷却系统必须能够在各种工况下稳定可靠地工作，确保电机的冷却效果不受外界环境和工况的影响。
同时，冷却系统设计还应考虑到城轨车辆的安全性和舒适性。
冷却系统应当采用无噪音、无振动和无污染的方式来降低电机温度，以确保乘客乘坐过程的舒适性和安全性。
根据以上要求，设计冷却系统可以采用多种方式。
首先，可以采用风冷方式。
通过在电机的外壳和转子上设立风道，利用风扇将空气引入电机内部，通过自然对流或强制对流的方式进行散热。
这种方式简单、成本低、易于维护，并且可以在各种工况下保持稳定的冷却效果。
然而，风冷方式在散热效果和冷却能力上可能存在一定限制。
其次，可以采用水冷方式。
水冷方式利用水循环系统将冷却剂引入电机内部，通过换热器对电机进行冷却。
水冷方式具有散热效果好、冷却能力强的特点，可以应对高温环境下的长时间工作。
3.第三章异步牵引电机设计
第五章异步牵引电动机设计第一节异步牵引电动机的设计特点随着大功率的晶闸管特别是IGBT的出现和微机控制技术等的发展，促使机车电传动技术由交直传动转向交流传动，并成为现代机车发展的方向。
特别是提出加速实现铁路机车车辆装备现代化的任务之后，交流传动系统在高速、重载干线机车、城市轨道交通、城际动车等方面都较快的发展起来。
交流传动机车与交直传动机车相比有以下优点：构造简单；粘着性能好；功率大，牵引力大；可靠性高，维修简便；效率高，利用率高，使用灵活性强；动力性能好、制动性能好等。
而异步牵引电动机和传统的串激直流牵引电动机相比，具有以下优点：1．异步牵引电动机的优点交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。
（1）在相同的输出功率下，体积较小、重量较轻。
与直（脉）流牵引电动机的重量比相比约为1：1.6。
在转向架的有限安装空间内可以设置更大功率的电机。
（2）结构简单、维修工作量少，减少了维修费用，延长检修周期。
（3）部分与转速有关的限制条件如换向器表面线速度的限制等都不存在，异步牵引电机有较高的机械强度。
（4）能在静止状态下任意的时间内发出满转矩，这对于复杂线路条件下，重载起动特别重要。
（5）有良好的牵引性能。
可实现大范围的平滑调速。
其硬的机械特性有自然防空转的性能，使粘着利用提高。
（6）通过改变逆变器任意两相可控元件的触发顺序就可改变电机转向，改变频率就可从电动牵引状态到发电制动状态，与直流控制系统相比，可省略不少元器件。
2．异步牵引电动机的设计特点2.1一般鼠笼式异步电机设计以50Hz电网电源供电为目标,针对恒频恒压电源设计的。
重点考虑50Hz的力能及起动性能指标的，其基本设计要点是:(1)满足所需要的启动特性；(2)具有良好的稳定运行状况；(3)制造简便。
这样的电机在变频器供电下，其效率、功率因数等稳态性能都有所下降，且电机绝缘、噪声及其它故障情况也趋于恶化。
复兴号FXD1动力集中动车组用异步牵引电机设计
复兴号FXD1动力集中动车组用异步牵引电机设计何冲，何云风，唐子谋(中车株洲电机有限公司，湖南株洲412001)摘要：介绍了复兴号FXD1动力集中动车组用异步牵引电机的设计情况。
主要从整车总体技术要求、电机结构设计、电磁方案设计、电机特性、关键技术、电机试验等方面进行了阐述。
根据异步牵引电机的技术特点，通过对电磁设计、结构设计及冷却设计等关键技术研究,设计了1台异步牵引电机，并进行了试验。
试验结果表明该异步牵引电机满足整车技术指标要求，验了设计方案的可行性。
关键词：异步牵引电机；FXD1动力集中动车组；电机设计中图分类号：TM343；TM922.71文献标志码：2文章编号：1673-6540(2020)10-0056-05doi：10.12177/emca.2020.120Development of Asynchronous Traction Motor forFXD1Power Concentrated EMUHE Chong,HE Yunfeng,TANG Zimou(CRRC Zhuzhou Electric Co.,Ltd.,Zhuzhou412001,China)Abstract:The developmenr of asynchronous traction motor for FXD1power concentrated electric multiple unit (EMU)is introduced.The overall technical requiementr of locomotive,motoo structure design,motoo elecOomagnetic design,motoo characteristica,key technologies,and motoo test aro discussed.According O o the technical chaacteOstics of asynchronous traction motor,a prototype asynchronous traction motor is developed based on the research of key technical problems such as elecOomagnetic desSn,structure desSn and cooling desSn.The test resultr show that the asynchronous traction motoa meetr the technicai requirementr of locomotive,and verify the feasibility of the desSn scheme.Key words:asynchronous traction motor；FXD1power concentrate)electric multiple unit(EMU)；motor design0引言FXD1动力集中动车组是“复兴号”动车组成员之一，该车所用动力车由中车电力机车有研制，最高运营时速为160km/h,高设计时速为200km/h。
异步牵引电动机工作原理
异步牵引电动机工作原理异步牵引电动机工作原理1.牵引电机的主要运行原理定子通上三相交流电后，在气隙中产生旋转的磁场，该磁场切割转子导条后在转子导条中产生感应电流，带电的转子导条处于气隙旋转磁场中就要产生电动力，使转子朝定子旋转磁场的同一方向旋转。
由于转子导条中的电流是因转子导条切割由定子绕组产生的气隙磁场才感应产生的，所以转子的转速只能低于气隙旋转磁场的转速，永远不可能与其同步，否则转子导条与气隙磁场同步旋转，转子导条不再切割磁场产生感应电流和产生电动力了，转子也不可能旋转了，所以称按这种原理运行的电机为异步电动机。
2.牵引电机的调速原理现在机车用异步牵引电机调速普遍采用变频变压调速技术。
异步电机转速、电动势和电磁转矩公式如下：转差率s=（n1-n）/n转速 n=60f/p（1-s）电动势 E1=4K1f NsKdp1φ电磁转矩 Tem =CφIrCOS?n 1：同步转速（旋转磁场）n：转子转速；f：定子频率；s：转差率；p：电机极对数；E1：电动势；K1：波形系数；N s ：每相串联匝数；Kdp1：绕组系数；φ：磁通；Tem：电磁转矩； C：常数；Ir：转子电流；COS：功率因数。
改变定子频率即可改变电机转速，随着定子频率的增加，电机转速相应增加，如果电压不增加，将导致电机磁场减弱，电机转矩将降低，电机磁场降到很低时，电机不能输出足够的转矩，不能满足负载要求；另一方面，低频起动时，如果电压很高，将导致电机过分饱和。
因此异步电机变频时，电压也应在一定范围内保持一定比例的变化，这种调速方式称之为变频变压调速。
异步牵引电机变频调速主要采用了恒转矩变频调速（恒磁通变频调速的一个区段，磁通和电流不变）、恒磁通变频调速、恒功率变频调速等调速方式。
3.异步电机牵引与再生制动原理：在1>s>0的范围内，电磁转矩与转子转向相同，它拖动转子旋转，电机从逆变器吸收电能转换为机械能，克服机车阻力驱动机车运行，处于电动机运行状态。
三相异步牵引电动机毕业设计
摘要随着电机控制技术的不断发展,在实际中应用越来越多的交流调速系统已经取代了直流调速系统。
由于异步电机是一种复杂的多变量的、强耦合的非线性系统,所以利用计算机仿真的办法构造一个实验系统进行异步电机的分析是一种很好的研究手段。
本文主要首先介绍三相异步牵引电动机结构和构造建立电机数学、物理模型，对比直流电机电磁转矩和异步电动机电磁转矩，结合矢量控制的基本思想和基本概念，完成了对三相交流异步牵引电动机在三相静止坐标和两相静止坐标系上的数学模型，经过坐标转换得到交流牵引电机的模型。
然后通过Matlab/Simulink的模块简化搭建功能完成三相异步牵引电动机最终的仿真模型，并在Mutlab系统环境下实现对电动机的仿真，观察异步电机空载转矩和负载转矩过程中的电流、转速、转矩的变化，对结果与理论结果进行比对分析，证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。
关键词：异步电机；建模；仿真；坐标变换；AbstractWith the development of motor control technology, AC drive system is used more and more in practice has replaced the DC speed regulating system. The asynchronous motor is a strongly coupled nonlinear system is a complex multivariable, using the way of constructing, analysis and computer simulation of an experimental system of asynchronous motor is a very good research tools.This paper first introduces the structure and the structure of three phase a synchronous traction motor mathematical, physical model of motor, compared with DC motor electromagnetic torque and asynchronous motor electro magnetic torque, combined with the basic theory of vector control and the basic concept,the mathematical model in the three-phase static coordinate and two-phase static coordinate system on the three phase asynchronous traction motor, the AC traction the motor model to get the coordinate conversion. Then through the Matlab/Simulink module to simplify the building function to finish the simulation model of the three-phase asynchronous traction motor end, and realize the simulation of the motor in the environment of Mutlab system, variable current,speed, torque of asynchronous motor load torque and load torque in the process, the results were compared with the theoretical results and analysis,confirmed this method simple and intuitive, fast and accurate.KeyWords: Induction motor, Modeling, Simulation, Coordinate transformation目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................. I I 目录.. (III)1 绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3本论文研究的主要内容 (1)2三相异步电机的构造和工作原理 (2)2.1 三相异步电机的结构和原理 (2)2.1.1三相异步电机的结构 (2)2.1.2三相异步牵引电机工作原理 (2)2.2 三相异步电机的数学模型 (2)2.2.1 三相异步电机在两相静止坐标系上的数学模型 (2)2.2.2 三相异步电机在三相静止坐标系上的数学模型 (3)3 三相牵引电机的建模和仿真 (5)3.1 三相异步牵引电动机模型 (5)3.1.1模型坐标变换 (5)3.1.2建立模型 (5)3.1.3建立s函数以及电机模型 (7)4 仿真结果及其分析 (11)4.1三相输入电流在不同坐标上的波形图 (11)4.2 三相输入电压子在同一坐标下的波形图 (11)4.3 电动机理论输出波形 (12)4.5结果分析 (13)4.6总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)1 绪论1.1 研究背景及意义由于直流调速的局限性和交流调速的优越性,交流异步电动机在实际的需求下得到了很大的发展。
铁路机车异步牵引电动机的轴承结构设计
迫札 与控 制 应 用 ２ １，７（ ） ００ ３ ９
研 究与设计 Ｅ Ｃ ＭＡ
采用 人字形 小 齿轮 时 ， 字齿 轮 已轴 向定 位 ， 人 两端 轴承 必须 都为 非 定 位轴 承 ， ＩＥ 动 车异 步 如 Ｃ 牵 引 电机 Ｂ Ｚ ０ ６ Ａ ７９ 。
言， 一般 为 １ ～３ ） 大 大 增 加 了转 子 的 发 热 ， ％ ％ ， 使转 子工 作 温度 可高 达 ２０～ ０ ０ ３ ｉ ｌ ｔ ｃ ｕ ｅ ｅ ｓｍａｎ ｅ ａ ｃ ｆｒ ｉ ｙ ｌ ｃ ｍｏｉｅ ａ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｒｃ ｉｎ ｍｏ ｏ ｏ ｎ ｆ ｓｒ ｃ ：Ｆ ｒａ ｓ ｍｐｅ ｓｒ ｔ ｒ ，ｌｓ ｉ ｔｎ ｎ ｅｏ ａｌ ｏ ｏ ｔ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｔ ｔ ｔ ｒ ｒｏ ｅｏ ｕ ｗａ ｖ ａ ｏ ｆ
车异 步牵 引 电动 机 （ Ｆ Ａ ０ ６ ， 验 时其 转 子 ４ Ｈ ７ ５ Ｃ） 试 温升 就 高达 １ ６ ３Ｋ（ 境 温度 ２ ． ８ ． 环 ８ ７℃ ）３。转 ［ ｊ
研究 与设计 ｌ Ｍ Ａ Ｃ Ｅ
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铁 路机 车 异步 牵 引 电动机 的轴 承 结构 设计
李进 泽
（ 中国南车株 洲 电机 有 限公 司，湖 南 株 洲 ４ ０ １ １ ０） ２
摘 要 ：对于结构简单 、 维护量 少的铁路机车异步牵 引电动机来说 ， 为其 关键部件 之一的轴 承往往是 作
用定位轴承， 除承受径向负荷外 ， 还承担电机轴的 轴 向定位 和轴 向 负荷 ， 般 采 用 Ｎ 型 、 Ｕ 一 Ｈ Ｎ Ｐ型 、 Ｎ Ｈ 型 圆柱 滚 子轴 承 ， 向心球 轴 承 ， 可 采 用 Ｕ 或 还
组合 结构 （ 图 ２ Ｔ Ｖ异 步牵 引 电机轴 承结构 ） 见 ，Ｇ 。
异步牵引电机在城轨车辆中的定子和转子设计
异步牵引电机在城轨车辆中的定子和转子设计引言：异步牵引电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于城轨交通领域。
在城轨车辆中，异步牵引电机的定子和转子设计是关键因素，直接影响电机的性能和效率。
本文将分别针对异步牵引电机的定子和转子设计进行详细阐述，并展示各自的优化方法和技术。
一、异步牵引电机定子设计定子是异步牵引电机的静止部分，其设计对电机的效率和运行稳定性有重要影响。
以下将介绍几个关键的定子设计因素。
1.1 铁心设计定子的铁心主要由三相绕组、铁芯片和缺口组成。
合理设计铁心结构可以减小磁漏损和涡流损耗，提高电机效率。
一种常见的优化方法是采用槽铁心结构，通过选择合适的槽形和槽宽深比，可以减小槽绕组中的铜损耗和对应的散热问题。
1.2 绕组设计定子的绕组是将电流导向转子的部分。
合理设计绕组可以提高电机的功率密度和转矩性能。
在城轨车辆中，电机载荷变化较大，因此绕组设计需要考虑到电机在不同负载条件下的性能。
通常采用鼠笼式绕组，绕组线圈之间的连接可以通过并联、串联等方式来实现，以提高电机的效率和稳定性。
1.3 绝缘设计定子绕组需要具备良好的绝缘性能，以防止绕组在运行过程中受到损坏。
绝缘设计应考虑到电机的工作环境，选择合适的绝缘材料和绝缘结构。
同时，绝缘设计要兼顾电机的散热性能，以保证电机在高负载情况下的稳定运行。
二、异步牵引电机转子设计转子是异步牵引电机的旋转部分，其设计对电机的启动性能、运行平稳性和转矩特性有重要影响。
以下将介绍几个关键的转子设计因素。
2.1 材料选择对于城轨车辆中的异步牵引电机，通常选用铝合金或铸铁等材料作为转子的材料。
铝合金具有较低的比重和良好的导电性能，适合用于高速旋转的转子；铸铁则具有较高的机械强度和稳定性，适合用于大功率的牵引电机。
在材料选择上，需要根据电机的具体应用场景和要求，进行合理的权衡。
2.2 结构设计转子的结构设计对电机的转矩和振动有很大影响。
针对城轨车辆中的异步牵引电机，可以采用带有凸极的鼠笼式转子结构。