铁路机车异步牵引电动机的轴承结构设计

CRH2型动车组牵引电动机概述CRH2型动车组采用MT205型三相鼠笼异步电动机，每辆动车配置4台牵引电动机(并联连接)，一个基本动力单元共8台，全列共汁16台。

电动机额定功率为300kW。

最高转速6120r/min.最高试验速度达7040r/min。

牵引电动机由定子、转子、轴承、通风系统等组成.绝缘等级为200级。

牵引电动机采用转向架架悬方式，机械通风方式冷却，平行齿轮弯曲轴万向接头方式驱动。

外形如图7.62。

所有牵引电动机的外形尺寸、安装尺寸和电气特性相同，各动车的牵引电动机可以实现完全互换。

牵引电动机在车体转向架上的安装位置见图7.63。

同直流电动机相比，三相异步电动机有着显著的优越性能和经济指标，其持续功率大而体积小、质量轻。

具体地说有以下优点：(1)功率大、体积小、质量轻。

由于没有换向器和电刷装置，可以充分利用空间，同时在高速范围内因不受换向器电动机中电抗电势及片间电压等换向条件的限制，可输出较大的功率，再生制动时也能输出较大的电功率，这对于发展高速运输是十分重要的。

(2)结构简单、牢固，维修工作量少。

三相交流牵引电动机没有换向器和电刷装置，无需检查换向器和更换电刷，电动机的故障大大降低。

特别是鼠笼形异步电动机，转子无绝缘，除去轴承的润滑外，几乎不需要经常进行维护。

(3)良好的牵引特性。

由于其机械特性较硬，有自然防空转的性能，使黏着利用率提高。

另外，三相交流异步电动机对瞬时过电压和过电流不敏感(不存在换向器的环火问题)，它在起动时能在更长的时间内发出更大的起动转矩。

合理设计三相交流牵引电动机的调频、调压特性，可以实现大范围的平滑调速，充分满足动车组运行需要。

(4)功率因数高，谐波干扰小。

其电源侧可采用四象限变流器，可以在较广范围内保持动车组电网侧的功率因数接近于1，电流波形接近于正弦波，在再生制动时也是如此，从而减小电网的谐波电流，这对改善电网的供电条件、减小通信信号干扰、改善电网电能质量和延长牵引变电站之间的距离十分有利。

城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命分析与改进引言：城轨交通系统是现代城市中重要的公共交通工具之一，对于人们出行、减少交通拥堵、改善环境质量等方面具有重要作用。

而城轨车辆的牵引系统中，异步牵引电机是至关重要的组成部分之一。

然而，由于长时间运行和频繁操作，城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命存在一定的问题，需要进行深入的分析和改进。

1. 异步牵引电机轴承寿命的重要性及现状分析异步牵引电机轴承的寿命直接关系到城轨车辆的安全性、可靠性以及运行成本。

目前存在的问题主要体现在以下几个方面：（1）轴承故障率高：由于城轨车辆的长时间运行和大负荷工况，牵引电机的轴承容易出现疲劳、磨损、断裂等故障。

（2）维修成本高：轴承故障引发的维修成本高，包括零件更换、工时费等费用，给城轨运营企业造成了不小的经济压力。

（3）运行安全性低：轴承故障可能导致列车失去动力或轨道交通事故，对乘客安全构成潜在威胁。

2. 异步牵引电机轴承寿命分析为了分析异步牵引电机轴承寿命，需要考虑以下几个因素：（1）负荷特性：城轨车辆的负荷特性复杂，包括启动、加速、制动等工况。

牵引电机在不同负荷下工作，轴承所受力有所不同，从而影响了寿命。

（2）润滑方式：润滑方式对轴承寿命也有一定的影响。

目前的润滑方式主要有油润滑和脂润滑两种，各自有其优劣之处。

（3）安装结构：轴承的安装结构、轴承盖结构等因素也会影响轴承的使用寿命。

3. 改进措施（1）负荷分析：通过对城轨车辆运行过程中的负荷特性进行监测与分析，找出负载状况变化较大的区间，并根据不同区间调整电机控制策略，减小轴承受力。

（2）润滑改进：在润滑方式上，可以考虑使用更先进的润滑材料，如纳米润滑材料、润滑膜等，以提高润滑效果。

此外，定期检查润滑系统，确保润滑油或脂的质量和量符合要求。

（3）结构改良：改良轴承的安装结构，或使用更耐磨、耐腐蚀性能更好的材料，以增加轴承的使用寿命。

4. 寿命监测与维护为了保障城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命，需要建立相应的寿命监测与维护机制：（1）轴承寿命监测：通过对城轨车辆异步牵引电机轴承的工况、振动、噪声等参数进行实时监测，并结合专业的寿命模型，预测轴承的使用寿命，及时采取措施进行维护。

HXD3 牵引电动机的结构
整机结构
电机与机车的连接为滚动抱轴承式结构，单端外锥轴斜齿轮输出，输出面锥度为1：50；电机带有一只磁电式速度传感器，测速是通过装在费输出端轴头的测速齿盘来完成；电机采用三轴承结构，传动端用NU型绝缘圆柱滚子轴承，非传动端用一个NU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转子和定子不同心，或逆变器脉冲电源在电机轴上产生电流；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度盘。

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。

定子结构
定子无传统的框架式机座，直接用硅钢片叠压而成，钉子采用开口式槽型。

定子槽内垫有槽绝缘，绕组为双层硬绕组，根据接线需要，绕组的引出线做成五种长度形式，因此无需过渡连线，钉子的槽楔用绝缘材料制成且很薄。

定子的三相引出线接成Y形，绕组与三相引出线电缆线间有一过渡连线，此过渡连线可以减少连线间截面积的过大变化和
电流密度的过大变化，三相引出线采用机车专用电缆。

电机设有接地线，接地线也采用机车专用电缆。

针对变频电机需在较高频率下运行的特点，绕组采用聚酰亚胺薄膜带熔敷的导线两根并绕而成。

为了得到足够的机械强度、良好的电气性能与优良的热稳定性，定子绕组用端箍固定。

钉子整体经过真空压力浸漆（VPI），电机的绝缘耐热等级为200级。