时速120 公里磁悬浮列车直线电机设计

裴亚伟，何云风

（中车株洲电机有限公司，湖南 株洲412001）

1 引 言

磁悬浮列车具有拐弯半径小、环境友好等特点，适用于城郊、城市内及旅游景点交通。现有商业化运营线路有长沙磁浮快线及北京S1 线，最高运行速度100km/h。

广州清远磁浮旅游线路为我国首条中低速磁浮旅游专线，首条最高运营速度达到120km/h 的商业化中低速磁浮线路，首期全长8．1km。文章基于既有长沙磁浮列车直线电机设计平台，采用解析法及二维有限元法，研制开发了全新的直线电机方案，满足列车性能指标。

2 总体技术要求

列车总体技术要求如表1 所示。

表1 总体技术要求

3 直线电机参数及外形

基于表1 及电机空间限界，设计直线电机主要参数如表2 所示。电机外形如图1 所示。

表2 直线电机主要参数

图1 直线电机俯视示意图

4 等值电路

直线感应电机串联等值电路如图2 所示[1]。

图2 串联等值电路

根据图2 建立直线电机解析模型，调节电机参数，核算电机性能。

5 计算数据

速度从0～120km/h 变化时，电机主要特性参数变化趋势如图3 所示。

5.1 牵引特性曲线

图3 牵引特性曲线

由图3 可知，0～48km/h，牵引电机为恒电流控制，推力基本恒定。48km/h 时进入满压点，输入功率达到最大。随后牵引电机进入自然特性区域。

5.2 AW2 载荷时牵引性能

平直道时，核算列车的整体牵引性能如表3 所示。

表3 AW2 载荷牵引性能

6 实测数据

6.1 温升试验

救援模式时，列车丧失部分推力，其余电机需要输出更大的力以驱动列车前进。为确认直线电机在正常运行及救援模式下的温升情况，需对直线电机进行大电流及额定电流温升试验。试验数据如表4 所示。

表4 温升试验数据

由表4 可以看出，在最大电流时，电机在低速（风速近似为0）时连续运行不应超过5min。正常运行时，电机稳态最高温升为155K，满足列车长期连续运行要求。

6.2 静态推力试验

通过静态试验台测量电机启动推力，确认推力计算准确性。相关数据如表5 所示。

表5 静态推力试验数据

由表5 可知，启动推力实测值为364kg，解析法及有限元法计算推力与实测推力偏差分别为4%和-2%，计算精度满足工程需要。

7 结 论

基于长沙磁浮列车直线电机开发经验，研制开发的时速120 公里磁浮列车直线电机全新方案满足列车各项性能指标。