HXD3机车牵引电机
1 牵引电机的特点及参数
1.1 概述
YJ85A型电机是逆变器供电的三相鼠笼式异步牵引电机，其整机图片见右图。
该机为滚包结构，单端输出；采用
强迫外通风，冷却风从非传动端进
入，传动端排出；采用三轴承结构，
三个轴承均为绝缘轴承；在二端盖
处设有注油口，使用中可补充润滑
脂。
1.2 牵引电机的工作特点
牵引电机是机车的重要部件，
它安装在转向架上，通过齿轮与轮
对相连。
机车在牵引运行状态时，
牵引电机将电能转化成机械能，通
过轮对驱动机车运行。
机车在制动
状态运行时，牵引电机将机械能转
换成电能，此时机车处于发电状态。
图1 YJ85A牵引电机整机图片牵引电机的工作条件十分恶劣：负载变化大，冲击和振动严重，恶劣的风沙、雨雪气候、受酸碱性气体影响侵蚀严重。
对于交流变频调速异步牵引电机来说，还有一个特殊之处，就是要在PWM波调制、含有大量谐波和尖峰脉冲的、非标准的正弦波电源供电下工作。
机车在云相中，牵引电机要在启动、爬坡这样的大电流状态下运行；要在平之路上轻载高速下运行；要过弯道、过道岔这样的冲击和振动状态下运行；还要能适应沿海多雨潮湿、内地干燥风沙的环境。
1.3 牵引电机的设计要求
此处省略许多
·外锥齿轮输出：由于电机的扭矩较大，采用锥柄齿轮将使转轴的内锥孔加工困难，本电机采用外准齿轮输出，该结构由德国的VOITH公司设计，在欧洲和美国有运行经验，证明轴与齿轮的强度是安全可靠的。
·耐电晕绝缘材料的采用，是针对PWM波调制的供电电源下工作的交流变频调速异步电机，为仿制绝缘失效所采取的一项有效措施。
这是经过实验室实验证明和其他多种电机的多年生产经验证明的。
但是本机车的PWM波调制的电源由于开关频率较低，供电电源的谐波和尖峰脉冲含量较小，电机的主绝缘系统未
采用耐电晕绝缘材料，但在绕组嵌放前，在定子铁芯的槽底喷有一层耐电晕的绝缘漆。
·采用绝缘轴承，是为了防止轴电流对轴承的电蚀。
轴电流的产生是由于非正弦波电源供电和制造中电机内部结构误差引起磁场的不对称所致。
国内外生产的该种类型的电机均采用绝缘轴承，本次设计采用了这一成熟结构。
2 牵引电机的技术参数
型号YJ85A
额定功率 1 250 kW
额定电压 2 150 V
额定电流390 A
额定转速 1 365 r/min
额定频率46 Hz
额定效率95%
功率因数0.91
最高转速 2 662 r/min（120km/h，轮径1150mm）
极数4
绝缘等级（定/转）200级
接线方式Y
冷却空气量 1.53 m3/s（92m3/min）
重量 2 600 kg
3 牵引电机的结构
电机与机车的的连接为滚动抱轴承结构，单端外锥轴斜齿轮输出，输出面锥度为1:50；电机带有一支磁电式速度传感器，测速是通过装在非输出端轴头的测速齿盘完成；电机采用三轴承结构，传动端装用NU型绝缘圆柱滚子轴承，非传动端用一个NU型圆柱滚子轴承和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。
采用绝缘轴承时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轴电流；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，定转子间的气隙，定子背部的通风道后，从传动端端盖轴向排除；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渡盘，此件也为铸钢结构；在电机量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。
上图为YJ85A牵引电机结构图
4 牵引电机的电气性能
5 牵引电机的技术要求
5.1 使用环境条件
⑴环境空气温度（遮阴处）为-25℃～45℃；在-40℃～25℃可正常存放；
⑵海拔不超过2 500m；
⑶空气相对湿度：最湿月月平均相对湿度90%（该月月平均最低温度25℃）；
⑷配装的机车可以受雨、雪、风沙的侵袭，但点击的冷却空气需经过滤；
⑸点击可承受机车正常运行时产生的冲击和振动。
5.2 一般要求
⑴产品符合本电机专用技术条件的规定吧，并按经规定程序批准的图样及技术文件制造。
⑵产品的整机及主要零部件（如定子、转子和易损件等）均具有互换性。
⑶外形和安装尺寸符合经机车制造厂签认的本牵引电机外形图。
⑷电机组装完成后，转子转动平稳、轻快、轴承无停滞现象，声音均匀无杂音，电机装配部件完整正确，表面漆干燥、无无损、碰坏、裂痕等现象。
5.3 电机定额和通风
电机以连续定额为保证定额：电机为强迫外通风，风量为1.53m3/s（92m3/min）
5.4 温升极限
⑴当电机在冷却空气温度为10℃～40℃之间的环境条件下，用PWM波逆变器供电下进行各种定额的温升试验，其允许温升值不超过下表2 的规定。
表2 温升极限
转子点温度计法温升以不损害邻近绕组或其它部件为限
当冷却空气温度在10℃～40℃之外时，应对所测温升进行修正。
修正公式为：修正温升=Δθ〔1-（t-25）/（235+Δθ+t）〕
式中t为试验时冷却空气温度。
⑵轴承温升限值：当冷却空气温度不超过40℃时，电机轴承允许温升限值为55K。
5.5 承受超速性能
电机在热态下，能承受3 194r/min，2min的超速试验。
试验后电机没有影响正常运行的机械损伤和永久变形。
注：在做出厂试验时，为预防因空转高速允许对轴承的伤害，超速试验转速应减少到2 662r/min。
5.6 电机的振动
电机在额定转速范围内空转运行，当固定时其振动速度小于2.8mm/s，当自由状态时其振动速度小于3.5mm/s。
5.7 电机的噪声
电机空转运行，转速在1 360～2 662r/min范围内，正常通风，两个转向上噪声的A计权声功率级限值为110 dB（A）。
5.8 电机的维护保养
经常检查电机的温升情况，如发现轴承温升过高时，应及时找出原因予以处理。
一般原因有：加油过多，油质不纯，变质，轴承径向游隙小，轴承窜油，轴承质量不良，油封摩擦以及内部不干净等。
警告：不得使用未经制造厂同意的润滑脂，严格保证润滑脂的清洁。
建议润滑脂的补充量为10～15g/50 000km。
5.9 与轴承的配合
−0.02，不允许等级修。
5.9.1 出风端端盖公差Φ320−0.038
−0.015，不允许等级修。
5.9.2 进风端端盖公差Φ215−0.028
5.9.3 进风端轴承与轴的配合
+0.050，
进风端轴承又两个，NU靠内，轴颈尺寸为Φ100+0.028
QJ靠外，轴颈尺寸为Φ90n6，不允许等级修。
5.9.4 出风端轴承与轴的配合
轴颈尺寸为Φ150n6，不允许等级修。
5.9.5 轴承间隙
径向自由间隙组装后径向间隙报废径向间隙传动端0.165～0.215 0.064～0.181 ≥0.26
非传动端0.125～0.165 0.057～0.168 ≥0.21由于非传动端有两个轴承，上述飞传动端轴承间隙指NU轴承的间隙，QJ 轴承在按设计要求的配合下安装时一般无需检测径向间隙。
QJ轴承的轴箱间隙为0.186～0.246。