第44卷第3期时代农机2017年3月V o l.44N o.3TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY M a「.2017
新型跨座式单轨车辆永磁同步牵引电动机研究
翁萍
摘要：介绍了新型跨坐式单轨车辆用75kW变频调速永磁同步牵引电动机的基本结构、技术参数和特性，并结合 本电机结构特点阐述了电机的设计难点及解决方案。 关键词：永磁电动机；结构；跨座式单轨
中图分类号:U264.1+3 文献标识码：A文章编号:2095-980X(2017)03-0088-02 Research on Permanent-Magnet Transaction Motor
of New Straddle Monorail Vehicle
WENG Ping
(CRRC Zhuzhou Electric Machine Co.,Ltd.,Zhuzhou,Hunan 421000, China)
Abstract:This paper introduces the basic structure，technical parameters and characteristics of75kW variable frequency permanent-magnet synchronous traction motor for new type of single-track monorail vehicle.The design difficulty and solution of the motor are expounded according to the characteristics of the motor.
Key words:permanent magnet motor；structure；straddle type monorail
目前，跨坐式单轨车在日本、韩国、马来西亚、新加坡、泰 国、美国、德国、俄罗斯、巴西、澳大利亚等国家已陆续应用。国内跨坐式单轨车主要用于重庆，车型单一，驱动电机为异步牵 引电动机。为适应运量小的场合对跨座式单轨车辆的需求，基 于绿、节能、环保的原则，重庆长客轨道车辆有限公司研制 了一辆小单轨车辆，驱动电机为文章所介绍的新型变频调速 永磁同步牵引电动机。
1主要技术参数
主要技术参数如表1所示。
表1主要技术参数
额定网压/V D C1500
额定功率/kW75
额定转速r/min1580
最高工作转速r/min3187
最大牵引转矩/N-m679.6
最大制动转矩/N-m695.2
绝缘等级200
冷却方式水、乙二醇混合液
悬挂方式架悬
质量/kg约310
2结构
该电机是一款专门为新型跨坐式单轨车辆轮边驱动方式 开发的扁平结构的水冷电机，适用于小型单轨等车辆的轮边 驱动结构。该电机采用滚动轴承的架悬式横向安装，每列2编 组单轨车辆由6台该电机驱动。电机由定子、转子、端盖和轴 承等部件组成。该电机定子主要由机座、铁芯、定子线圈等部
件组成，电机采用水冷机座结构，具有结构可靠、散热效率高 等特点。该电机铁心采用优质冷轧硅钢片叠压而成，该硅钢片 绝缘性能强，导磁性能好，铁磁损耗小。定子绕组匝间绝缘采 收稿日期=2017-02-26
作者简介：翁萍（1985-)，女，助理工程师，主要研究方向：永磁电机设计。用耐电晕薄膜，主绝缘采用交叉叠包的玻璃布补强有机硅云 母带和亚胺薄膜，带绕组定子铁芯整体真空压力浸有机硅漆，具有良好的电气性能以及防潮、防霉、耐振、寿命长、可靠性高 等特点。电机转子主要由转子铁芯、永磁体、压圈、转轴等部件 组成。采用高性能的永磁材料，具有启动转矩大、体积小、重量 轻、噪音低、抗失磁能力强、高效范围宽、功率密度大等特点。电机转轴采用锻造的优质合金钢材料，具有较高的机械强 度、抗疲劳性能和耐冲击性能。采用高品质的绝缘轴承，能有 效地防止电流腐蚀，运行可靠。轴承采用润滑脂润滑，并具有 补充润滑脂的功能，确保轴承安全运行。轴承密封采用无接触 式迷宫结构。轴承计算寿命不少于200万km。在定子铁芯齿 中安装有温度传感器，用于监控定子绕组温度，保证电机的 安全运行。永磁电机的转子位置、转速测量、转向确定是由装 在电机传动端的磁阻式旋转变压器完成的。旋转变压器的励 磁绕组和输出绕组放在同一套定子槽内，两相绕组的输出信 号，是随转角作正弦变化、彼此相差90°电角度的电信号，由此来判断电机转子位置、转速和电机转向，以便对电机进行控 制。电机采用全封闭水冷结构设计，冷却液为水、乙二醇混合 液。电机设计使用寿命为30年。
3特性
⑴牵引特性(DC1500V)。列车在半磨耗轮径、超员载荷 (AW3)负载下，额定网压DC1500V，干燥的平直道条件下：恒 转矩特性:679.6N.m@0~1195r/min；恒功率特性:85kW@1195~ 1872r/min；自然特性：1872~3187r/min。
(2)制动特性(DC1500V)。列车在半磨耗轮径、超员载荷 (AW3)负载下，额定网压DC1500V，干燥的平直道条件下：自然特性：3187~2390r/min；恒转矩特性：695.2N•m@2390~199 r/min。
4电机设计主要难点及解决方案
(1)电机设计主要难点。电机为扁平结构，定子绕组端部
RR 代
翁萍：新型跨座式单轨车辆永磁同步牵引电动机研究
设计研究
空间小。
(2)解决方案。此永磁电机为3相叠绕组电机，极槽配合 为12极72槽，绕组接法Y , 3线制，整数槽，节距5，绕组并联 支路数1路，电机绕组联线原理图如图1所示。
由于本电机为扁平式结构，绕组出线、并头空间紧张，根 据绕组引线、出线和联线特点，将绕组联线分成两组(如图2、 图3所示），并把两组绕组联线分布在线圈鼻部外侧和内侧， 与常规联线方式不同的是，这种联线方式占用轴向空间极少， 非常适用于扁平式电机结构。
(3)解决方案推广及注意事项。通过对不同极数和并联支 路数绕组的分析，图4中列出了能应用这种特殊联线方式的 组合。
图4特殊绕组联线不同极数和并联支路数绕组组合
这种特殊联线方式在应用的过程中需要注意以下三点： ①联线时注意保证联线弯曲角度不能太小，否则在电机运行 的过程中容易造成引线断裂；②联线时尽量应用引线本线进 行联线，减少径向空间的浪费;③这种联线方式应用在多槽结
构中时，引线出线空间进行，需注意加强引线和线圈鼻部之间 的绝缘。
5
结语
75kW 变频调速永磁同步牵引电动机经过结构的合理设 计，不仅满足新型跨座式单轨转向架的结构需要，并通过了型
式试验，本电机符合了 ffiC 60349-4标准的要求。〇
参考文献
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云母带[6] 王省茜.跨座式单轨铁路的特点及其应用前景[J ].中国铁道科学， 2004,25(1).(上接第87页)批量使用。
中国卷烟厂采用的码垛机器人设 备，能够对不同种类的卷烟进行识别，并能通过机器人系统的 控制，实现对烟草的抓取与码放动作，工作效率较高。中国制 米工厂使用的码垛机器人生产线，能实现对不同型号的大米 抓取与码放。中国的啤酒生产商运用码垛机器人代替人力劳 动，降低了工人的劳动强度，并且有效控制了码放过程的破损 率，提高了生产效率，降低了生产成本。 经大批专家学者不断努力，虽然国内码垛机器人的研究 取得了长足的进步，但与现代工业的应用要求相比，还需要解 决以下问题：
(1)
智能化程度有限。码垛机器人需要适应灵活多变的工
作对象与工作环境，因此码垛机器人需要进一步提高其智能 化水平，使其能够智能的适应工作环境与工作对象，这就需要 为码垛机器人添加相应的智能化设备，让其在稳定高效运转 的同时还要有一定的自诊断及修复功能。
(2)
适应能力有待提高。在现代制造业和物流行业中码垛 机器人主要作用是取代人力劳动，因此需要其有对恶劣和复 杂多变的工作环境的适应能力。但近年来，由于品种越来越
多，中小型用户的迅速增加，多用途通用码垛机器人的发展速
度很快，其应用前景非常广泛。
(3) 可靠性、稳定性需提高。码垛机器人需要连续不断地 重复完成物件的抓取、码放等相对简单的工作，由于长时间运
作码垛机器人可能会产生累计误差而影响其系统精度，从而 导致码垛机器人不能稳定可靠运行。
(4)
视觉系统需完善。机器视觉技术是码垛机器人的一项
关键技术，通过视觉不但能够获取周围环境信息还能获取工 作对象的外观特征以及工件的空间定位，但就目前来讲，这项 技术并不成熟，还存在许多问题亟待解决。
(5)
高速化。不仅要促进了高速机，也是提高码垛系统的
速度。自动化程度不断提高，码垛机器人的结构不断完善。同 时，对整个码垛系统生产效率重视起来，
以便向更深层次的高 速发展。
(6)
采用模块化结构。采用模块化结构不仅能够让码垛机
器人最大限度的满足不同物品对机器人的要求，同时可以让 设备的设计和制造更方便，能够降低成本、缩短生产周期。
因此，未来一段时间内开展智能码垛机器人的研究，对提 高码垛机器人的智能化、工业应用的适应能力和提高码垛机 器人的可靠性及稳定性，满足现代工业提高生产效率，改进生
产模式，降低劳动成本，促进企业快速转型，具有非常重要的
现实意义和工程应用价值。◎
参考文献[1] 吴丽，梅杨.电气控制与PLC 应用技术[M ].北京：机械工业出版 社，
2008.[2] 马秀坤，石雪涛，马学军.S 7-200PLC 与数字调速系统的原理及应
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