Transportation Systems and TechnologyTransportation Systems and TechnologyСетевой электронный журнал "Транспортные системы и технологии"2413-9203Eco-Vector6536910.17816/transsyst20217297-105Original papersОригинальные статьиResearch ArticleSwitched reluctance traction motor with improved indicators of the reliability of bearing units for an electric rolling stoсkТяговый вентильно-индукторный двигатель с улучшенными показателями надежности подшипниковых узлов для электрического подвижного составаhttps://orcid.org/0000-0002-8883-802156584045300AAK-7622-20211498-5371MiroshnichenkoEkaterina E.МирошниченкоЕкатерина Евгеньевна
Russian Federation

Candidate of Engineering Sciences

кандидат технических наук

ekaterinailjasova@rambler.ruRostov State Transport UniversityРостовский государственный университет путей сообщения220620210107202172971052504202122062021Copyright ©; 2021, Miroshnichenko E.E.Copyright ©; 2021, Мирошниченко Е.Е.2021Miroshnichenko E.E.Мирошниченко Е.Е.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/transsyst/article/view/65369

Aim: Establishment of preconditions for the introduction of a switched reluctance motor into the system of traction drive of an electric rolling stock by improving the performance of the bearing unit.

Methods: Calculations were carried out using the finite element method.

Results: It was found that the calculated values ​​of force of a one-way magnetic attraction applied to the bearing unit are tens of times higher than the permissible values. The result is accelerated wear and failure of the bearings. An algorithm is proposed which takes into account the influence of one-way magnetic attraction forces in an uneven air gap.

Conclusion: The algorithm makes it possible to change the production cycle and improve the consumer quality of the switched reluctance traction motor.

Цель: Cоздание предпосылок для внедрения вентильно-индукторного двигателя в систему тягового привода электрического подвижного состава путем улучшения показателей надежности подшипникового узла.

Методы: Расчеты проводились с использованием метода конечных элементов.

Результаты: Установлено, что расчетные значения силы одностороннего магнитного притяжения, приложенные к подшипниковому узлу, в десятки раз превышают допустимые значения. Следствием является ускоренный износ и выход из строя подшипников. Предложен алгоритм, учитывающий влияние сил одностороннего магнитного притяжения при неравномерном воздушном зазоре.

Заключение: Алгоритм дает возможность внести изменения в технологический цикл производства и улучшить потребительские качества тягового вентильно-индукторного двигателя.

switched reluctance motorair gapforce of a one-way magnetic attractionbearing unitreliabilityвентильно-индукторный двигательвоздушный зазорсила одностороннего магнитного притяженияподшипниковый узелнадежностьПетрушин А.Д., Волков И.В., Черняев С.С. Повышение энергетической эффективности подвижного состава железных дорог с учетом требований экологии // Вестник РГУПС. – 2021. – № 1. – С. 40–46. [Petrushin AD, VolkovIV, Chernyaev SS. Improving the energy efficiency of railway rolling stock, taking into account environmental requirements. Vestnik RGUPS. (In Russ.)]. 2021;1:40-46. doi: 10.46973/0201– 727X_2021_1_40Буряковский С.Г., Любарский Б.Г., Маслий А.С., Шевкунова А.В. Оптимизация системы управления вентильно-индукторного двигателя для стрелочного перевода // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2013. – № 2 (50). – С. 61–67. [BuryakovskiySG, LubarskiyBG, MasliyAS, Shevkunova AV. Improvement of the dynamics of railway frequency controlled electric drive switch. Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya. 2013;2(50):61-67. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19020840 Ссылка активна на: 24.04.2021.Антипов В.Н., Грозов А.Д. Перспективные электромеханические преобразователи энергии для городского транспорта / /Электромеханические преобразователи энергии: Межвузовский тематический сборник научных трудов. – 2014. – С.6–11. [Antipov VN, Grozov AD. Perspektivnyye elektromekhanicheskiye preobrazovateli energii dlya gorodskogo transporta. Elektromekhanicheskiye preobrazovateli energii: Mezhvuzovskiy tematicheskiy sbornik nauchnykh trudov. 2014:6-11. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21544962&selid=21697748. Ссылка активна на: 24.04.2021.Никифоров Б.В., Пахомин С.А., Птах Г.К. Вентильно-индукторные двигатели для тяговых электроприводов// Электричество. – 2007. – №2. – С.34–38. [Nikiforov BV, Pakhomin SA, Ptakh GK. Switched reluctance motor for traction electric drives. Elektrichestvo. 2007;2:34-38. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12841002. Ссылка активна на: 24.04.2021.Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Исследование характеристик базовых вентильно-индукторных электродвигателей тяговых приводов городского электротранспорта // Электричество. – 2016. – №10. – С. 45–52. [Antipov VN, Grozov AD, Ivanova AV. Studying the characteristics of basic converter-fed inductor electric motors for traction drives of urban electric vehicles Elektrichestvo. 2016;2:45-52. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26903142. Ссылка активна на: 24.04.2021.Buriakovskyi S, Babaiev M, LubarskiyB, MasliyAr, et al. Quality assessment of control over the traction valve-inductor drive of hybrid diesel locomotive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018;1/2(91):68-75. doi: 10.15587/1729-4061.2018.122422Бакланов Д.А. Регулируемый электропривод сельскохозяйственных механизмов на основе вентильно-индукторных двигателей: дис. канд. техн. наук. – Москва, 2006. – 231 с. [Baklanov DA. Reguliruyemyy elektroprivod sel'skokhozyaystvennykh mekhanizmov na osnove ventil'no-induktornykh dvigateley [dissertation]. Moscow; 2006. 231 p. (In Russ.)].Нестеров Е.В. Разработка вентильно-индукторных двигателей для легких электрических транспортных средств: дис. канд. техн. наук. – Москва, 2006. – 126 с. [Nesterov YeV. Razrabotka ventil'no-induktornykh dvigateley dlya legkikh elektricheskikh transportnykh sredstv [dissertation]. Moscow; 2006. 126 p. (In Russ.)].Patent CN 101546948A Switched reluctance motor capable of actively controlling rotor vibration. № 200910098172.6; 05.05.2009. Available from: https://www.epo.org/searching-for-patents/helpful-resources/asian/china/search.html/.Патент РФ на изобретение № 2011149255/07 02.12.2011. Бюл. № 14. ШабаевВ.А, Кругликов О.В., Тубис Я.Б. Трехфазный вентильно-индукторный двигатель с минимальными шумами, вибрациями и пульсациями момента, способ и устройство управления. [Pat. RUS № 2011149255/07.02.12.2011. Byul. № 14. Shabaev VA, KruglikovOV, TubisJB. Three-phase valve-inductor motor with minimum noise, vibrations of torque, method and device of control. (In Russ.)]. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37510584. Дата обращения: 24.04.08.2021.Wang X, Ge B, Jin W, Ferreira FJTE. Radial Force Analytic Modeling for a Novel Bearingless Switched Reluctance Motor When Considering Rotor Eccentricity. Electric Power Components and Systems. 2014;42(6):544-553. doi: 10.1080/15325008.2014.880968Chun Gan, Jianhua Wu, Mengjie Shen, Shiyou Yang, Yihua Hu, Wenping Cao. Investigation of Skewing Effects on the Vibration Reduction of Three-Phase Switched Reluctance Motors. IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS. 2015;51:1-9. doi: 10.1109/TMAG.2015.2441035C. Gan, J. Wu, Q. Sun, W. Kong, et al. A Review on Machine Topologies and Control Techniques for Low-Noise Switched Reluctance Motors in Electric Vehicle Applications. IEEE. 2018;6:31430-31443. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2837111Петрушин А.Д., Илясова Е.Е. Исследование влияния неравномерности воздушного зазора на величину силы одностороннего магнитного притяжения ротора к статору вентильно-индукторной электрической машины// Электротехнические и компьютерные системы. – 2011. – 3 (79). – С. 278–279. [Petrushin AD, Iljasova EE. Evaluation of air gap non-uniformity influence on the magnitude of force of rotor to stator unilateral attraction in switched reluctance motor. Elektrotekhnicheskiye i komp'yuternyye sistemy. 2011;3(79):278-279. (In Ukr.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17071705. Ссылка активна на: 24.04.2021.ГОСТ ИСО 1940-1–2007. Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса. – М.: Стандартинформ, 2008. – 27 с. [GOST ISO 1940-1–2007. Vibratsiya. Trebovaniya k kachestvu balansirovki zhestkikh rotorov. Chast' 1. Opredeleniye dopustimogo disbalansa. Moscow: Standartinform; 2008. 27 p. (In Russ.)].