JD280型变频调速三相异步电机是HXD1型大功率机车的首要国产化项目―――油水冷却（电机冷却器）塔中的首要部件，用来驱动冷却塔中的风机。HXD1型大功率机车油水冷却塔是株洲联诚集团托付贝尔公司总体规划，冷却塔中的风机和电机由株洲联诚集团规划、制造，并提供给贝尔公司。现风机及电机样机已经过西门子和贝尔两公司的严厉检查评定，*满意各项功能请求，准备批量生产。这篇文章将介绍该电机的电磁和构造规划特色，为机车辅佐变频电机的规划提供必定的参阅。 　　1变频器特性及影响 　　西门子公司用于供电的变频器为矩形等幅脉冲宽度调制（PWM）型，IGBT脉冲频率800Hz，而输出电压峰值1250V，0～55Hz是近似恒磁通调频，55～60Hz时具有恒转矩调速特性。 　　任何形式的变频器，其输出电压或电流中均富含高次谐波电压和谐波电流，与通常电网供电的正弦波有着较大的不相同，输给电动机的电流中除基频分量外，还有高频电流分量。这些高频电流分量在电机气隙中发作高频谐波磁场，然后致使附加谐波损耗，谐波转矩和低频矩的脉冲。而且，在机车运转过程中，因为调速频频，供电频率在一个较大的范围内改变，因而电机的运转特性和规划参数相对通常电机都得相应有所改变。　

此外，在变频器供电时，因谐波的存在，负载会发作不相同的附加应力和附加损耗。特别是在电机内部绝缘物体上发作高应力效果，轴承上发作具有破坏性的涡流电势，并且在轴承(NTN轴承早期损坏的因素)上感应电势和机械动能的改变很快，这种积累的机械击穿电压（EDM）上升到必定值，如U轴承＞10USS时（USS为电机相电压），润滑油膜将被击穿，致使润滑油烧损及轴承体腐蚀（其发作机理见图2，U电机线圈的巨细由环路电压决定）。如果这种影响不断发作，轴承将*损坏；这种影响还与润滑脂类型、机械振荡强度、负载条件和电机运用频率有关。在JD280型三相异步电机规划过程中充分思考了供电变频器的影响，从电磁规划和构造规划上较好地消除了谐波对电机运转的不利影响。 　　2JD280型变频调速三相异步电机基本参数 　　3电机电磁规划 　　

3.1谐波电磁噪声与振荡 　　变频器在供电时加在电机上的高次谐波会致使定子铜耗、转子铝耗、铁耗及附加损耗的添加，特别是高次谐波电压以较大的转差切开转子导条后会发作很大的转子损耗。因高次谐波在定转子绕组上发作必定的集肤效应，使实践的导电面积削减，电流密度增大，所发作的附加铜耗也会添加。这些损耗首要转化为热能，使电机发热，功率下降。我们从前将相近功率的JD305通常三相异步电机运转于变频器输出的非正弦电源条件下，在60Hz时以恒转矩运转，其温升比50Hz时添加6K摆布，噪声添加3dB（A），而且首要是电磁噪声。 　　

变频器电源中富含的各次谐波与电机电磁有些的固有谐波会彼此干与，构成各种电磁激振力。当这些电磁激振力波的频率和电机全体构造的固有振荡频率共同或接近时就会发作共振现象。同条件下通常异步电动机选用变频器供电时振荡速度的峰值通常添加约0.5mm／s.

3.2槽形规划 　　

按通常工频电源供电三相异步电动机定、转子的槽形规划核算程序，为改进电动机的起动功能，通常用比较大的转子电阻来取得满足的起动转矩，这么转子槽形常选用深槽形。而变频器在供电时这种槽形会使转子铝耗明显添加，依据图1变频器特征曲线，电机是经过下降频率到10Hz摆布时直接起动，起动功能不会有什么问题；规划时还必须思考高次谐波会致使的定子铜耗添加，规划定子槽形时可经过削减定子电阻来下降基波铜耗。电源中的高次谐波还会加深定子齿部和轭部磁密饱和，特别是定子轭磁密不能太高。要下降定子轭磁密Bc1，因Bc1∝1Sc1，Sc1∝hc1′，经过削减深槽hs来增大hc1′，因而定子槽形相对来说比较浅、宽。JD280型电机在规划时，西门子公司请求在频频起动条件下有较好的起动功能，因而依据O′ZBEKISTON型机车和KZ4A型机车主变器风机电机规划经验，转子选用挤流效应比较好的刀形槽以下降起动电流，增大起动转矩；定子槽形为梨形槽，定子齿磁密操控在1.50T，轭磁密操控在1.43T摆布。 　　JD280型电机定、转子槽形构造。 　　

4电机构造规划 　　4.1绝缘性构造变频器的载波频率比较高，这就使电动机线圈需求接受很高的电压上升率，尽管HXD1型大功率机车用变频器电压上升率＜10V／μs，但当电动机线圈上重复施加这么的冲击电压，电机的匝间绝缘相同要接受严格的检测。　

另外，由PWM变频器发作的矩形斩波冲击电压叠加在运转中的电机上，会加快电机的对地绝缘老化，匝间绝缘接受的电应力也大大添加。对长期运转中的电机，绝缘功能就必须牢靠，因而有必要进一步进步电磁线的绝缘厚度和耐温等级使局部放电起点电压进步，一起，槽绝缘、浸渍漆的绝缘和耐热等级也应进步。JD280型电机选用H级绝缘构造：电磁线Φ1.5mm聚脂漆包圆铜线QZY－2／200；槽绝缘选用防电晕绝缘材料，由0.25mm含云母粉的聚酰亚胺粘聚芳酰胺纤维复合膜（CRNHN）和双层0.05mm聚酰亚胺薄膜共同构成；相间绝缘选用0.25mmCRNHN防电晕绝缘材料；匝间绝缘用厚0.05mm、宽15mm的防电晕CR云母带外包后真空压力浸漆（VPI）。这么电机全体绝缘功能得到了进步。按西门子和贝尔两公司请求进行破坏性实验，3200V耐压实验连续25次以上无击穿。 　　

4.2机械构造规划 　　JD280型电机*按国际标准ISO349－2规划，防护等级IP55，因而在构造规划时首要思考防护等级的请求，机座出线端口、机座与端盖之间选用全密封构造，轴两头运用瑞典原装免维护6312－2RS1轴承。在构造上还思考电机在机车上的振荡、频频起动与加减速及在变频器供电情况下存在的转矩脉动、交变应力等运用环境和工作情况的影响，对电机转轴、机座的强度进行了加强规划。为减轻电机振荡，不只选用进步定、转子部件的加工和安装精度来削减气隙的不均匀度，还进步了转子平衡精度，将42kg转子的许用不平衡量准确到了400gmm以下。为削弱轴承体上涡流电势削减电腐蚀影响，电机机座出线口内加了接地线，一起在轴承与端盖之间加入了橡胶圈，轴承室加少数美孚SHC100脂，使轴承体处于绝缘状况。为操控振荡在轴承、端盖和机座之间的传递，轴承上的橡胶圈也起减振效果；端盖和机座选用铝合金ZL205A，既满意分量请求一起还起到减振效果。电机弹性安装，空载时实践振荡速度小于1.4mm／s，噪声小于72dB.　　

5结束语 　　HXD1型大功率机车油水冷却塔风机请求其驱动电机轻量化、低噪声、低振荡、高功率、高牢靠性，*按国际标准ISO349－2规划的JD280型电机因为在磁场、绝缘和机械构造上利用曩昔老练的经验并学习西门子公司、IBM公司和三菱公司的机车辅机驱动电机构造规划特色，电机全体功能达到国外同类电机*水平，一起为后续机车辅机变频电机规划积累了经验。