Siemens 6RB2000-0NE00直流電動機(jī)能滿足這些要求，故多年來牽引電動機(jī)一直使用直流電動機(jī)。但是，隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，VVVF逆變器控制的異步電動機(jī)也能滿足這些要求。與直流電動機(jī)相比，異步電動機(jī)沒有換向器，維修減少，同時可以做到小型輕量，因此新型電傳動機(jī)車動車的牽引電動機(jī)基本上全部采用異步電動機(jī)。
現(xiàn)在，永磁同步電動機(jī)又引起了人們注意。它不僅與異步電動機(jī)同樣具有的牽引電動機(jī)所需的特點(diǎn)，而且還可以比異步電動機(jī)的效率更高，體積和重量更小。本文首先介紹了永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，然后按永磁同步電動機(jī)適用于鐵道機(jī)車動車的觀點(diǎn)，重新分析用永磁同步電動機(jī)作為直接驅(qū)動式牽引電動機(jī)和全封閉牽引電動機(jī)中取得的成果，闡明了永磁同步牽引電動機(jī)應(yīng)用的可能性。
Siemens 6RB2000-0NE00永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)2.1永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)生磁場的同步電動機(jī)。按磁鐵裝在轉(zhuǎn)子的方法可分為表面磁鐵型和內(nèi)埋磁鐵型兩種。永磁同步電動機(jī)的定子與異步電動機(jī)基本上相同，由疊壓桂鋼片構(gòu)成的定子鐵心和嵌在定子鐵心槽內(nèi)的定子線圈組成，線圈的連接是使通常的三相交流電源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由永久磁鐵的磁場和定子線圈電流建立的磁場相互作用產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子與采用三相交流電源供電的定子旋轉(zhuǎn)磁場同步運(yùn)轉(zhuǎn)并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這種轉(zhuǎn)矩被稱為磁鐵轉(zhuǎn)矩。此外，改變轉(zhuǎn)子鐵心的形狀，還可望得到磁阻轉(zhuǎn)矩。磁阻轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子磁性的凸極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，是由于在磁鐵的磁極方向（該方向的坐標(biāo)軸為d軸）和與該方向相移90.（電角度）的方向（在坐標(biāo)中為q軸）上磁力線通過的難易程度不一樣而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
簡單來說，在定子線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場中，轉(zhuǎn)子的永久磁鐵由于吸引和排斥而產(chǎn)生的力就是磁鐵轉(zhuǎn)矩；旋轉(zhuǎn)磁場中轉(zhuǎn)子上的磁鐵被吸引而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就是磁阻轉(zhuǎn)矩。
是各種典型永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的垂直于轉(zhuǎn)軸的剖面圖。（a）和（b）稱為表面磁鐵型，顧名思義，其轉(zhuǎn)子表面固定有永久磁鐵。通常情況下，表面磁鐵型永磁同步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子的外側(cè)覆蓋一層非磁性的結(jié)構(gòu)材料，壓住永久磁鐵，以防止電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時表面磁鐵飛出來。（a）結(jié)構(gòu)的鐵心形狀沒有凸極性，基本上不會產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，只能產(chǎn)生磁鐵轉(zhuǎn)矩。（b）結(jié)構(gòu)的鐵心有凸極結(jié)構(gòu)，因此還可以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩。
?。╟）的結(jié)構(gòu)是內(nèi)埋磁鐵型結(jié)構(gòu)。顧名思義，其磁鐵埋在鐵心中間。
內(nèi)埋磁鐵型結(jié)構(gòu)的鐵心通常有磁性凸極性的形狀，可以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩。而且，內(nèi)埋磁鐵型結(jié)構(gòu)簡單，制角頻率（rad/s）永磁同步電動機(jī)的電機(jī)常數(shù)與轉(zhuǎn)矩特性下3種情況，/m為最大電流有效值x萬。
這種情況意味著永久磁鐵產(chǎn)生的磁通比定子產(chǎn)生的磁通要大。因此，在高速區(qū)磁鐵產(chǎn)生的磁通較強(qiáng)，因磁通不能充分削弱，電壓會過大，故存在輸出限界速度。為此，高速區(qū)的輸出功率會出現(xiàn)急劇下降。在這種電機(jī)常數(shù)關(guān)系時，必須使輸出限界速度遠(yuǎn)大于最高速度。但另一方面，因電樞反應(yīng)磁通小，功率因數(shù)較高，在逆變器容量相同的情況下，可以采用較大的最大輸出功率。這是優(yōu)點(diǎn)。
這種情況下輸出限界速度理論上為無窮大。因此，高速區(qū)輸出功率不會下降，恒功特性可以保持到最高速度。
這種情況意味著磁鐵產(chǎn)生的磁通比定子產(chǎn)生的磁通小。磁鐵的磁通可以用電樞磁通來抵消，因此，不存在輸出限界速度，高速區(qū)的功率下降很小。但另一方面，功率因數(shù)比較低，在逆變器容量相同的情況下可輸出的最大功率較小。
牽引電動機(jī)的調(diào)速范圍要求很寬，高速時輸出功率的下降宜小。而且，因逆變器的價格和重量是隨逆變器容量的提高而提加。所以要求同一輸出功率所需的逆變器容量要小。如后所述，在設(shè)計用作牽引電動機(jī)的永磁同步電動機(jī)時，因的值限制在一定的值以下，電機(jī)常數(shù)為（c）的情況較多。但在高速區(qū)，為了使一定的逆變器容量下輸出功率最大，電機(jī)常數(shù)的設(shè)計宜盡可能接近（b）的特性。
-L，的值保持不變以使起動轉(zhuǎn)矩的值保持一定，改變1和~值時，上述（a）~（c）3種情況下的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性。牽引電動機(jī)按（b）的特性設(shè)計則會有以下優(yōu)點(diǎn)。首先，因高速時的加速力提高，可望縮短運(yùn)轉(zhuǎn)時間。此外，還能提高高速時使用再生制動的比率，再生制動率提高意味著可以更加節(jié)能，而且，高速時再生制動率高可以減少機(jī)械制動的負(fù)擔(dān)，從而減少維修。
因此，永磁同步牽引電機(jī)與異步牽引電動機(jī)相比，可永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子剖面形狀造也很容易。脆性的磁鐵不在表面，結(jié)構(gòu)很牢固。
鐵道機(jī)車動車的牽引電動機(jī)希望有牢固的結(jié)構(gòu)，而且希望有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩，這樣就可以使永久磁鐵產(chǎn)生的交鏈磁通足夠?。ㄒ?.1所述）。因此，可以說內(nèi)埋磁鐵型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機(jī)是適宜用作鐵道機(jī)車動車牽引電動機(jī)的。
2.2永磁同步電動機(jī)的特點(diǎn)2.2.1效率高、體積小永磁同步電動機(jī)最大的特點(diǎn)就是效率高。效率可以用（輸人功率）-（損耗）/（輸人功率）來表示。永磁同步電動機(jī)的磁場不需要電流，從原理上講轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生損耗。因此，電動機(jī)最大損耗即銅耗（電流產(chǎn)生的焦耳熱）約只有異步電動機(jī)的一半，效率比異步電動機(jī)大大提高。效率高，電能消耗少，使鐵路比以往更加節(jié)能，同時還可望降低電費(fèi)。
此外，如后面所述，損耗越小，電動機(jī)的體積越小。這樣，使用永磁同步電動機(jī)可以做到體積小、功率大。因此，體積相同時，永磁同步電動機(jī)可以比異步電動機(jī)的功率大；功率相同時，永磁同步電動機(jī)可以比異步電動機(jī)的體積小。
2.2.2速度牽引力特性電傳動機(jī)車動車的速度牽弓丨力特性受牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性的制約。異步電動機(jī)和直流串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩在高速區(qū)與速度的平；5成反比減小，因此，電動車輛的速度牽引力特性通常在低速區(qū)是恒轉(zhuǎn)矩，中速區(qū)的轉(zhuǎn)矩與速度成反比減小，高速區(qū)的轉(zhuǎn)矩與速度的平方成反比減小。
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