定子轴向通风孔对大功率机车用异步牵引电机的影响 

    本文以一台大功率机车用异步牵引电机为例，根据电磁理论，给出相应的求解域和数
学模型，利用 Ansoft Maxwell 软件，计算了牵引电机定子轴向通风孔不同孔距和孔径对

 

 

电机电磁性能 的影响；并对结果进行分析，得到一些有益的结论。

1 

 

前言

    随着我国交通运输的发展，以及对货物运输的要求，大功率机车得到了广泛的应用，
作为动力传动装置的牵引电机，起着至关重要的作用。目前牵引电机的电磁设计主要依靠
磁路计算，但磁路设计方法是通过一系列修正参数来计算出电机的电磁参数，对一些特

 

殊的电机结构参数，难于考虑和保证计算的精度。

    在大功率机车用异步牵引电机中，由于通风散热的需要，需在定子上开轴向通风孔，
对于定子轴向通风孔的处理，依据经典磁路法，借鉴转子轴向通风孔的处理方法[1，2]，
对定子轭部长度进行等效处理，但该方法只考虑通风孔的排数和直径，而对通风孔的开
孔位置并没有考虑，并且这种近似处理的方法只适合于对定子轭部不太饱和的情况，而
对于大功率机车用异步牵引电机，往往采用较高的电磁负荷，以保证较高的材料利用率，
所以当定子轭部磁密比较饱和时，利用此种方法给计算带来了偏差[3,4]。而利用 Ansoft 
Maxwell 软件对电机内电磁性能进行计算，考虑了定子轴向通风孔对电机性能的影响，

 

保证了电机的计算精度。

2 

 

二维电磁场的数值计算

2.1 

 

物理模型

    电机横截面，由于电机在运行时磁场对称分布，取一对极下的电机模型进行分析，进
而减少计算量[5]  

。

2.2 

 

基本假设

    为简化分析，做如下假设[6]

 

：

   （1

 

）磁场沿电机轴向设为不变，因此可以简化为二维场来处理；

   （2）忽略电机端部磁场效应，磁场沿轴向均匀分布，即电流密度矢量 J 和磁位矢量 A

 

只有轴向分量；
   （3

 

）定子导体和铁心中的集肤效应忽略不计；

   （4）不考虑电机向铁芯外部散磁，电机定转子铁芯外缘矢量磁位均为零。
2.3 

 

数学模型及边界条件

    本文中的大功率机车用异步电机，定子通风孔为 60 个，建立电磁场的数学模型。