電動車輪轂電機(jī)及其電傳動系統(tǒng)簡析

1、電動車輪轂電機(jī)及其電傳動系統(tǒng)簡析雷王宏 永濟(jì)電機(jī)廠內(nèi)容摘要：介紹了美國德萊賽公司170D電動車（電動輪卡車）的電傳動系統(tǒng)，并對其輪 轂電機(jī)、諧波同步發(fā)電機(jī)這兩個大部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作了簡要分析。關(guān) 鍵 詞：電動車 輪轂電機(jī) 發(fā)電機(jī) EV、F . 一、前 言目前，在我國山西平朔安太堡露天煤礦，因其特殊的作業(yè)形式，煤 的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)是使用大噸位運(yùn)煤裝卸卡車， 這些卡車為進(jìn)口美國德萊賽公 司的電動車（型號有170D等幾種），載重量達(dá)150噸，時速最高可達(dá)30 公里/ 小時，這在我國目前還是獨(dú)一無二。電動輪卡車外形像一輛大翻斗汽車， 其牽引傳動控制系統(tǒng)與一般內(nèi) 燃機(jī)車的有很大相似之處，但又有特殊性，特別是其特

2、有的電動輪胎別 具特色， 筆者在此結(jié)合對 776 電動輪大修中遇到的部分零部件實(shí)物，并 結(jié)合對搜集的一些零散外文資料的閱讀和規(guī)整， 對它們作以簡要系統(tǒng)的 介紹，以供同行共同探討。二、傳動控制系統(tǒng)1. 系統(tǒng)分析整個車的動力來源為燃油發(fā)動機(jī)，主要有美國的卡特發(fā)動機(jī)、康 明斯發(fā)動機(jī)等幾種型號。我們以170D車為例，其裝配的傳動控制系統(tǒng) 均為美國GE公司的配套裝置，有關(guān)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、 電動輪，整流控 制柜等的布置示意圖如下：Hl 41!卜 2 Q系統(tǒng)硬件布置示意圖1-發(fā)動機(jī) 2- 發(fā)電機(jī) 3-整流及控制柜4-電阻制動柜5- 電動輪 6- 風(fēng)機(jī)由示意圖可見，發(fā)動機(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組安裝在司機(jī)室下方， 維

3、修時可整體由卡車前方出入，電動輪分別安裝在翻斗下方左右兩側(cè), 司機(jī)室的后面是電氣控制柜。實(shí)際上，在翻斗下方的中部還安裝有液 壓系統(tǒng)，液壓泵在中間，其兩側(cè)為油箱，液壓系統(tǒng)主要是控制翻斗箱 的起落，在此不予贅述。卡車制停時，司機(jī)可通過腳踏板控制剎車盤，其安裝在電動輪換向器端（結(jié)構(gòu)示意圖見后），同時也可借助電阻制動協(xié)助卡車制停?？ㄜ嚨目炻撬緳C(jī)通過腳踏板控制發(fā)動機(jī)油門，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，最終調(diào)節(jié)電動輪轉(zhuǎn)速（原理見后），進(jìn)而間接控制車速。2.傳動系統(tǒng)原理圖原理示意圖如下：其中：ALF 同步發(fā)電機(jī) RD 不控整流橋AFSE 可控整流橋 MFSE- 可控整流橋M1 、M2 電動輪電機(jī) B

4、M 風(fēng)機(jī)電機(jī)RG1 、RG2-制動電阻 REV 方向開關(guān)由上圖可知，兩個直流電動機(jī)為串聯(lián)聯(lián)接，這與進(jìn)口8K車牽引電機(jī)、上海地鐵1號線地鐵207KW引電機(jī)的使用有些相似之處，屬于西歐80年代末期的先進(jìn)技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：相對兩臺 電機(jī)并聯(lián)說，無論輪胎外徑有偏差，還是兩臺電機(jī)特性有差別，均可得 以補(bǔ)償，使得兩臺電機(jī)的力矩接近，從而充分發(fā)揮牽引粘著力。當(dāng)然， 其缺點(diǎn)是易于發(fā)生空轉(zhuǎn)，這需要通過靈敏的電子防空轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測預(yù)防。兩個電動輪均為他勵運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)主繞組經(jīng)過不控整流橋 RD為電動輪主回路提供電源。諧波繞組T13-T14經(jīng)過單相可控整流橋 AFSE整流后為自身勵磁。諧波繞組T15-T16經(jīng)過單相可控整橋M

5、FSE整流后為電動輪他勵繞組供電。卡車的 前進(jìn)后退，是通過操作開關(guān) REV改變電動輪兩端電壓方向，進(jìn)而改變 電動輪轉(zhuǎn)向，最終達(dá)到控制卡車方向。風(fēng)機(jī)BM是在電阻制動工況下借助電阻箱的電壓降運(yùn)轉(zhuǎn)，以冷卻制動電阻，控制設(shè)計上與機(jī)車一樣，也有延時繼電器。兩個可控整流橋的控制信號來自電動輪轉(zhuǎn)速、 回路電流、過載信號等等，主要是一方面實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，另一方面實(shí)現(xiàn)電動輪恒功運(yùn)行。三、同步發(fā)電機(jī)為170D車配套的發(fā)電機(jī)型號為 GTA22該電機(jī)是5GT系列（有5GTA155GTA18 5GTA24等等）電機(jī)中與眾不同的一種發(fā)電機(jī)，其獨(dú)特之處是采 用3次諧波勵磁。1 、有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：1000V1200V1875

6、rpm2520rpmm=3額定電壓最高電壓額定轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速 相數(shù)主繞組聯(lián)接形式丫形額 定 勵磁電流85A諧波繞組T13 T14電壓165175V諧波繞組T15 T16電壓238 -250V整機(jī)質(zhì)量3000kg2、結(jié)構(gòu)參數(shù)槽數(shù)i主繞組節(jié)距y=1 9諧波繞組節(jié)距y=13主 繞 組每相并聯(lián)支路數(shù)a=8諧波繞組每相并聯(lián)支路數(shù)a=13、結(jié)構(gòu)簡介Z=72該電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極為T尾固定裝配，該電機(jī)定子里有三套繞組，主繞 組和兩套輔助繞組。主繞組為雙層迭繞組， 輔助繞組采用 3 次諧波繞組， 繞組為單層繞 組。每組諧波繞組由 32 根槽導(dǎo)體串聯(lián)而成，槽導(dǎo)體采用羅貝爾線棒繞 成（即換位線圈），這主要是用以解決高頻電

7、流產(chǎn)生的集膚效應(yīng)，通過 槽內(nèi)導(dǎo)線換位使導(dǎo)線中的環(huán)流得以削弱，減少損耗。采用諧波繞組的好處是：省掉一臺勵磁機(jī)，可節(jié)省空間，降低制造成本，同時減少了維修量；其次，就整流方式提供直流電源而言，相對 的直流脈動量很?。涣硗?，利用可控整流橋可方便的實(shí)現(xiàn)各種控制需求。四、電動輪牽引電機(jī)GE776電動輪產(chǎn)品系列中共有120多種型號規(guī)格，其代號格式舉例 說明如下：5GE776-E-2A_ 設(shè)計序號（女口 2、2A、2B、3、3A等）型 號（如 A B C AS BS CS等）產(chǎn)品種類（如 5GE776 5GE787 5GE788等）目前，在我們大修的主要為 5GE776KS1A電動輪有串勵和他勵兩種，170D

8、車使用他勵型電動輪電機(jī)1、主要技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓500V最高電壓1000V牽引工況轉(zhuǎn)子最大電流1000A制動工況轉(zhuǎn)子最大電流1320A極數(shù)4每排電刷數(shù)量電刷型號GE公司T900型典型工況參數(shù):電壓電流轉(zhuǎn)速勵磁電流350V900A694rpm230A800V394A2750rpm60A2 、結(jié)構(gòu)介紹1- 齒輪罩 2-轉(zhuǎn)子3-太陽輪行星大齒輪5- 軸承 6-行星小齒輪7-車盤螺釘9軸承 10輪轂軸承11 磁極裝配1213 -機(jī)座 14輪轂15輪胎 164-8-一制動盤-一扭力管如上邊示意圖所示，電動輪轉(zhuǎn)子為雙軸伸，左端套有太陽輪，右端套有制動盤，其聯(lián)接方式均為花鍵聯(lián)接。電動輪的轉(zhuǎn)子通過太陽輪嚙

9、合行星大齒輪，行星大齒輪與行星小齒輪為同軸裝配，行星小齒輪嚙合扭力管（為內(nèi)齒齒輪） ，扭力管與輪轂為螺釘聯(lián)接，這樣，輪轂就帶動輪胎轉(zhuǎn)動，輪轂通過輪轂軸承裝配在機(jī) 座外周，機(jī)座通過螺釘 8 與車盤 7 聯(lián)接。由圖可見，電動輪機(jī)座固定到 翻斗箱下部的車盤上后，呈懸臂梁結(jié)構(gòu)。從大修情況看， 輪轂軸承不同程度有磨損現(xiàn)象， 一般直徑方向尺寸 磨損在0.2 0.6不等，通過涂鍍或焊修進(jìn)行修復(fù)。而大修故障中，故 障較多的是轉(zhuǎn)軸太陽輪端花鍵位置尺寸變小，往往是換軸。此外，換向 器尺寸磨損超限度、電樞線圈燒損較多，行星齒輪更換也不少。五、結(jié)束語170D 電動輪自卸卡車就是一臺功能較完整的內(nèi)燃機(jī)電傳動系統(tǒng)， 這種系統(tǒng)