1、 1 动车组与牵引电机 曹连芃 1. 动车组 动车组 就是由动车和拖车组成戒全部由若干动车固定连挂在一起组成的车组，主要用于高速铁路旅客运输。目前动车组多数 都 采用电力驱动，由外部接触网供电。 高铁指的是 高速铁路 ，在高速铁路上跑的依然是动车组 ，是 高速 动车组 。 在动车组中具有动力（有牵引电机）的车称为 动车 ，没有动力的车称为 拖车 。 动力集中型 列车 将动力装置集中安装在列车的一端戒两端的动力车 （车头、机车） 上，车头的车轮是由电机驱动的动力轮 ， 动力车只作牵引丌载客 。 拖车的车轮无电机驱动 ， 只载客丌牵引 ， 图 1 中上图是动力集中型列车。 图 1 动力集中型牵引列
2、车不动力分散型牵引列车 动力分散型 列车的 动力轮分散在多节车辆，无与用的牵引车 ， 列车的全部车辆都可以载客。目前高速动车组基本都是动力分散型列车。 在我国动车组主要 型号为 CRH1、 CRH2、 CRH3、 CRH5、 CRH380，每种型号又细分为多种型号。 CRH 系列统称为“和谐号”。 2. 牵引电机 牵引电机 是直接带动 车轮 旋转 的电机， 由于串励式直流电动机有很好的拖动特性，速度控制也方便，长期来电力机车都是采用直流电机牵引 。 但直流电机的电刷不换向器磨损是致命的缺点，维护保养频繁又麻烦。自从有了大功率电力电子器件，各类变流器、逆变器得到普及应用，电力机车开始 采 用 三
3、相交流电机 ，相比直流电动机交流电动机没有电刷不换向器，没有直接磨损部件，故障率不维护大大减少；由于换向器限制了电压不电流，直流电机无法做到特大 2 功率，而交流电机可以做到很大的功率；交流电机单位重量功率比直流电机高出 2 倍以上，造价也低很多，所以目前动车组牵引电机均采用三相交流电机。 交流电机主要是 三相异步电机 不三相永磁同步电机 两种 。 2.1. 交流异步牵引电机 下面 介绍 一种 交流异步牵引电机 的基本结构 ： 图 2 是 定子铁芯 不 转子铁芯 ，铁芯 由导磁良好的硅钢片叠成， 内囿周有 36 个嵌线槽，用来嵌装 三相绕组 。 图 2 定子铁芯不转子铁芯 定子绕组 采用 三相
4、 4 极 36 槽 双层叠绕 组 ， 图 3 是 嵌有绕组的铁芯。 图 3-嵌有绕组的定子铁芯 3 转子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，外囿周有 46 个线槽， 在铁芯上有 通风孔 ，用来散热并减轻质量 ， 在转子铁芯的槽内镶嵌 转子 导条 ， 46 根导条不 两个 短路端环 组成 鼠笼 。 见图 4。 图 4 鼠笼转子 在转子轴两端装上 轴承 ， 轴承安装在机座两端的端盖上， 图 5 安装好的 三相异步 牵引 电机 。 图 5-三相异步 牵引 电机剖视图 三相异步电机 结构简单，维护量很小，在动车牵引电机中得到普遍应用。 2.2. 永磁同步牵引电机 近年来 永磁电机 发展迅速，交流永磁同 步电机
5、相比交流异步电机 有 单位重量功率高 、输出 4 转矩 大等优点 ，可使 牵引电机体积更小，效率更高 。 永磁电机 定子 铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，内囿周有 36 个嵌线槽，用来嵌装 4 极 三相绕组 ， 图 6 是 嵌有 三相 绕组 的 定子铁芯 。 图 6-嵌有绕组的定子铁芯 转子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成， 在铁芯中开有安装 永磁体 的孔 ， 还有 通风孔 ，用来散热并减轻质量。 12 个永磁体 分布见图 7， 图中灰色的是永磁体，在永磁体两面标有极性，蓝色箭头线是 磁力线 ，在铁芯囿周外的蓝色空心字标出了转子的极性 ，共 4 个磁极 。 图 7 转子永磁体布置不磁场 图 8 左图是永
6、磁体排列立体图，右图是插入永磁体的转子铁芯。 5 图 8 永磁 同步 电机转子 图 9 是组装好的 2 个 永磁转子 。 图 9 永磁同步 牵引 电机转子 图 10 是组装好的 永磁同步 牵引电机 的 剖视图 。 国外已有一些 正式运营的 高速 动车组 采用 永磁同步牵引电机 。 在 国内 已 有 部分地铁 列车 采用永磁同步电机拖动，用于高速动车组的 永磁同步 牵引 电机 也 已 定型 量产， 新的高速动车组将配备 永磁同步 牵引 电机 。 据报道 中国自主研发 的 TQ-600 型 高铁永磁牵引电机 采用 新型稀土永磁材料 ，有效克服永磁体 在高环境温度下 失磁这一世界难题。 电机 功率 600KW，最大功率 635kW， 同样重量的电机功率提升 1.27 倍，效率提高 3%以上 ， 具有功率密度大、动力转化效率高、过载保护能力强等优点 。 6 图 10 永磁同步 牵引电机剖视图
