淺談動(dòng)車組牽引電機(jī)散熱

姜石林 崔劍浩 李鵬 曲超 姜光

中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東 青島 266111

1 研究背景

快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求促進(jìn)了我國(guó)高速軌道行業(yè)的快速發(fā)展。我國(guó)地域遼闊人口眾多，對(duì)于出行的需求量極大，“高速”、“重載”成為動(dòng)車組發(fā)展的新方向。而為了滿足高速重載的需求，更大功率牽引電機(jī)成為首選更換部件。更大功率帶來(lái)了巨大的牽引力的同時(shí)也產(chǎn)生的大量的熱量，給牽引電機(jī)正常工作帶來(lái)了壓力。本文通過(guò)分析動(dòng)車組牽引電機(jī)的結(jié)構(gòu)情況，討論其散熱能力[1]。

2 電機(jī)結(jié)構(gòu)

牽引傳動(dòng)裝置利用交-直-交傳動(dòng)技術(shù)，采用AC25kV接觸網(wǎng)供電。牽引電機(jī)為三相四極異步牽引電機(jī)，牽引工況作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，再生制動(dòng)時(shí)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)安裝有溫度傳感器和速度傳感器，用于測(cè)量電子定子的溫度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，該電機(jī)采用風(fēng)冷的方式進(jìn)行冷卻，額定電壓值較高，以適應(yīng)電機(jī)寬調(diào)速范圍、動(dòng)車組高速運(yùn)行的需要。

牽引電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、端蓋等部件組成，定子采用鑄造機(jī)座加工后套裝鐵心結(jié)構(gòu)；電機(jī)轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度鍛造合金鋼轉(zhuǎn)軸、絕緣冷軋硅鋼板疊壓鐵心、銅導(dǎo)條鼠籠繞組等部件組成；電機(jī)軸承用于承擔(dān)徑向及軸向的作用力，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端采用圓柱滾動(dòng)軸承、非驅(qū)動(dòng)端采用球滾動(dòng)軸承[2]。牽引電機(jī)如圖1所示。

圖1 牽引電機(jī)示意圖

3 電機(jī)散熱

目前牽引電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要有自通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)形式、全封閉結(jié)構(gòu)形式、水冷結(jié)構(gòu)形式及油冷結(jié)構(gòu)等方式，而動(dòng)車組列車多以自通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)形式為主。

3.1 表面層的散熱

圖2 某電機(jī)的截面圖

為了獲得更大的散熱，牽引電機(jī)內(nèi)部或者外部都會(huì)設(shè)計(jì)一部分肋板或者筋板，用以增大散熱面積實(shí)現(xiàn)更好的散熱效果。圖2為某電機(jī)的截面圖，d處擺放的肋板就是為了電機(jī)散熱準(zhǔn)備的。

3.2 通風(fēng)散熱

通過(guò)不斷流通的氣體帶走電機(jī)內(nèi)部的熱量，是電機(jī)散熱的重要方式。牽引電機(jī)風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的風(fēng)量風(fēng)壓均勻性是牽引風(fēng)道的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，通常可以在風(fēng)道內(nèi)部增設(shè)導(dǎo)流板來(lái)使風(fēng)量達(dá)到均勻分配。而風(fēng)機(jī)風(fēng)道的材料、結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速功率都對(duì)電機(jī)散熱能力又巨大的影響。布置如圖3所示的通風(fēng)風(fēng)道，將需求的風(fēng)量送到指定的位置，對(duì)電機(jī)散熱具有重要意義[3]。

圖3 牽引電機(jī)通風(fēng)風(fēng)道

4 結(jié)束語(yǔ)

高速動(dòng)車組列車速度等級(jí)以及軸重的提升使得更大功率的電機(jī)在不斷出現(xiàn)。牽引電機(jī)目前采用增大散熱面積以及提高風(fēng)冷能力的方式實(shí)現(xiàn)降溫，本文針對(duì)兩種方式進(jìn)行了介紹。但隨著動(dòng)車組列車速度及軸重的進(jìn)一步提升，牽引電機(jī)熱量釋放更多，所需要的降溫方式也需要進(jìn)一步更新。