[发明专利]一种通风孔带有径向混流装置的定子铁心

说明书

本发明公开了一种通风孔带有径向混流装置的定子铁心，包括定子铁心（1），所述定子铁心（1）周边沿其轴向贯穿开有轴向通风孔（2）；所述轴向通风孔（2）内安装穿孔扭带（3）。穿孔扭带的安装使得流体在定子通风孔内旋转流动，破坏流体边界层，同时促使冷热流体径向混合，增大定子通风孔内壁面对流换热系数，降低流体与固体温差，使得电机内关键部件的温升降低。本发明设计合理，具有很好的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引电机的冷却通风技术领域，具体为一种通风孔带有径向混流装置的定子铁心。

背景技术

在电机小型化、轻量化、功率密度、转矩密度不断提高的趋势下，高效的冷却能显著提高电机的性能。但电机结构布置紧凑的同时也导致电机内部空气流动空间有限，致使绕组、导条等关键部件温升较高。当前冷却措施主要通过给机座增加散热肋、增大电机内换热面积、增加电机的通风量等基础方法。

轨道交通牵引电机的定子通风孔一般均为圆孔，类似光管。流体在光管中流动，管壁面会形成流动边界层尤其在层流状态尤为明显，其边界层的存在增大了圆孔内流体与定子铁心换热的热阻。阻碍流体壁面与固体的换热，为此在圆孔内插入一种扰流装置，旨在打破流体边界层，增加通风孔壁面对流换热系数h。

现有技术的技术方案，公开号CN106451844A专利申请将冷却水管按蛇形排布的方式安装在定子通风孔内，采用水冷结构方式冷却电机。现有技术存在的缺点：（1）冷却系统加工工艺相对复杂制造成本大，采用水冷对水路的密封和电机绕组绝缘有较高的要求。在低温下水管壁面温度较低，定子绕组绝缘容易受潮，使得绝缘电阻测试误差很大。（2）针对已造电机该种方案可行性较差。

发明内容

本发明目的是在不改变电机内部结构的情况下，通过在定子铁心的圆形通风孔安装穿孔扭带以提高电机定子铁心通风孔内的对流换热系数，降低电机关键部件的温升，是降低电机因温升高导致返厂检修和运维成本的一种有效方式。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种通风孔带有径向混流装置的定子铁心，包括定子铁心，所述定子铁心周边沿其轴向贯穿开有轴向通风孔；所述轴向通风孔内安装穿孔扭带。

穿孔扭带作为一种内插扰流元件，是在螺旋扭带的基础上，通过在不同位置开设不同形状的孔来降低管内流体的流动阻力，孔的形状有矩形、菱形、圆形、三角形、多边形以及多种形状的组合。穿孔扭带能使管内流体产生旋转并诱导产生二次流，加剧管内冷热流体混合，在进一步强化管内对流换热的同时降低相比于安装有螺旋扭带带来的管内流动阻力。

本发明以影响电机温升关键因素为出发点，通过在电机定子通风孔内安装穿孔扭带以提高流体在通风孔内对流换热系数为主，提出了一种新的降低电机温升的方法，同时配合电机通风孔的排布方式以及穿孔扭带与定子通风孔的组合方式、穿孔扭带穿孔的形状等，针对不同材料穿孔扭带可以选用不同安装方式。通过在电机定子通风孔安装穿孔扭带，解决已生产制造电机存在温升高的问题，尽可能以最小成本解决装车电机遇到的温升问题；在新造电机设计过程中通过安装该种穿孔扭带，在同体积下可增加电机功率密度，提高电机功率。同时可改进电机定子通风孔排布方式，优化电机内部通风结构，以强化电机内部对流换热，降低电机绕组、导条、定子铁心、转子铁心等关键部件的温升。

本发明设计合理，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1表示传统开有轴向通风孔的定子铁心结构示意图。

图2表示穿孔扭带安装在单个定子通风孔内示意图。

图3表示穿孔扭带安装在定子通风孔内示意图。

图4表示金属材质的穿孔扭带固定安装在定子通风孔内示意。

图5表示非金属材质的穿孔扭带固定安装在定子通风孔内示意。

图6表示定子通风孔排孔方式示意图。