CN103023164A - 铁路货车轴端盘式永磁发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种铁路货车轴端盘式永磁发电装置。考虑具有轴箱装置的快捷货运转向架的结构特点，本发明在不改动现有轴承尺寸和安装方式的前提上，改变车轴轴端压板和轴箱盖结构，将该永磁发电装置安装于其中；该永磁发电装置采用单定子－转子盘式结构；永磁体励磁，结构简单，轴箱尺寸小；转子部分通过螺钉与车轴轴端联接，当车辆运行时车轴转动，本发电装置产生电能。该电源装置供电功率能满足转向架盘型制动用电子防滑器、走行部在线监控系统的用电需求。轴端永磁发电装置整体被密封在轴箱端盖内，耐冲击振动、密封、防尘，防水；定子、转子装置易于布置，方便安装和拆卸。

Description

铁路货车轴端盘式永磁发电装置
技术领域
本发明是一种铁路货车轴端盘式永磁发电装置，涉及一种新型的电源结构，可在列车运行时为转向架上相关设备和在线监测装置提供电能。
背景技术
随着铁路货物运输的不断发展，货运列车运行速度不断提高，对快捷货运车辆和转向架运行安全要求越来越高，一方面采用了安全性、可靠性更高的零部件如电子防滑器、盘型制动系统等，同时要求在走行系统的安全监测方面提供实时的监控解决方案，来提高列车脱轨等安全事故的预报能力。但是一般铁路货车由于需要不断拆解编组，除机车外其它车厢和转向架普遍缺少电源，因此与实际需求之间存在较大的差距。
早期铁路客车所用的轴端发电机，主要为客车提供辅助电源，普遍采用皮带传动，发电机挂在构架前后两端，在车轴处加装皮带轮与发电机相连。这种设计结构复杂、重量体积大，输出功率大，并且此种发电机对转向架改动较大，在货车转向架上加装困难。
国外的铁路货车车轴发电机中，FAG公司生产了一种带集成发电装置的铁道车辆轴承，在轴承内圈布置磁铁作为转子，在轴箱盖中的线圈作为定子，当车辆运行时该轴承旋转的同时产生的电能输出，为轴承诊断和故障信息检测等功能提供电源，这种轴承最高输出功率为100 W，供电电压6～14V。但该轴承价格昂贵，且供电电能不足以保障快捷货车转向架所有需要电源设备的使用，尤其是在加装电子防滑器的快捷货车转向架上。
发明内容
本发明提出了一种铁路货车轴端盘式永磁发电装置，目的在于为目前的快捷货车转向架电子防滑器和在线监测系统提供稳定可靠的电能。针对货车转向架轴箱体结构特点，采用永磁同步发电机方案，用盘式结构形式，由永磁转子和定子线圈两部分组成，盘式永磁转子部分通过螺钉与车轴端部联接；定子线圈与轴箱端盖组合在一起，当车辆运行时电源装置产生电能，设计的电源装置供电功率在50~200W之间，满足快捷货车电子防滑器和在线监测系统的用电需求。
为了实现上述目标，本发明技术方案为：
一种铁路货车轴端盘式永磁发电装置，其特征在于， 发电装置主要包括定子结构、转子结构和轴箱端盖（10）三个部件，定子结构和转子结构分别为单定子、单转子的盘式结构形式，其中：
所述定子结构采用定子铁心盘（8），由冲制的硅钢片叠绕而成，定子铁心盘上绕有线圈（9），用来产生感应电流。定子铁心盘（8）通过螺钉（11）固定于轴箱端盖（10）的内部凸台上，安全可靠。
所述转子结构采用永磁体励磁，其结构包括轴端盘（1）、转子隔磁圈（2）和永磁体承载圈（3），隔磁圈（2）、永磁体承载圈（3）通过螺钉（6）固定于轴端盘（1）上。
轴端盘（1）通过螺钉（7）实现与车轴（13）轴端之间的固定，车辆运行时，车轴（13）转动时带动发电机整个转子结构一起转动。
转子隔磁圈（2）为隔磁材料层，布置于永磁体承载圈（3）和轴端盘（1）之间，防止磁场外泄。
永磁体承载圈（3）表面轴向布置圆弧形永磁体磁极（4），各永磁体磁极（4）粘结固定于永磁体承载圈（3）上，相邻磁极磁场方向相反。
定子结构和转子结构被轴箱端盖（10）罩住，而轴箱端盖（10）通过螺栓（12）固定到轴箱轴承座（14）外圈上。
为了进一步复合加强固定效果，永磁体磁极（4）在轴向位置由永磁体压盘（5）进行固定，所述永磁体压盘（5）由螺钉（17）固定于永磁体承载圈（3）外围。
考虑具有轴箱装置的快捷货运转向架的结构特点，本发明在不改动现有轴承尺寸和安装方式的前提上，改变车轴轴端压板和轴箱盖结构，将该永磁发电装置安装于其中；该永磁发电装置采用单定子－转子盘式结构；永磁体励磁，结构简单，轴箱尺寸小；转子部分通过螺钉与车轴轴端联接，当车辆运行时车轴转动，本发电装置产生电能。该电源装置供电功率能满足转向架盘型制动用电子防滑器、走行部在线监控系统的用电需求。轴端永磁发电装置整体被密封在轴箱端盖内，耐冲击振动、密封、防尘，防水；定子、转子装置易于布置，方便安装和拆卸。
本发明有益效果：轴向尺寸小，体积小，可靠性高，在原车轴轴端安装替换方便，实用性强，整体结构密封性能好，防尘，防水。
附图说明
图1是本发明铁路货车轴端盘式永磁发电装置剖视图。
图1-1是来自于图1的局部放大图。
图2是本发明铁路货车轴端盘式永磁发电装置转子结构图。
图3是本发明铁路货车轴端盘式永磁发电装置定子结构图。
图4是原铁路货车车轴轴端结构剖视图。
标记说明：轴端盘（1）、转子隔磁圈（2）、永磁体承载圈（3）、圆弧形永磁体磁极（4）、永磁体压盘（5）、螺钉（6）、螺钉（7）、定子铁心盘（8）、线圈（9）、轴箱端盖（10）、铁心盘用螺钉（11）、螺栓（12）、车轴（13）、轴箱轴承座（14）、原轴箱端盖（15）、轴端压板（16）、螺钉（17）。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
请参见图1、图2、图3所示，本发明涉及一种铁路货车轴端盘式永磁发电装置，发电装置主要包括定子结构、转子结构和轴箱端盖（10）三个部件，定子结构和转子结构分别为单定子、单转子的盘式结构，其中：
如图3所示,所述定子结构采用定子铁心盘（8），由冲制的硅钢片叠绕而成，定子铁心盘上绕有线圈（9），用来产生感应电流。定子铁心盘（8）通过螺钉（11）固定于轴箱端盖（10）的内部凸台上，安全可靠。
如图1、图1-1、图2所示,所述转子结构采用永磁体励磁，其结构包括轴端盘（1）、转子隔磁圈（2）和永磁体承载圈（3），隔磁圈（2）、永磁体承载圈（3）通过螺钉（6）固定于轴端盘（1）上。
轴端盘（1）通过螺钉（7）实现与车轴（13）轴端之间的固定，车辆运行时，车轴（13）转动时带动发电机整个转子结构一起转动。
转子隔磁圈（2）为隔磁材料层，布置于永磁体承载圈（3）和轴端盘（1）之间，防止磁场外泄。
永磁体承载圈（3）表面轴向布置圆弧形永磁体磁极（4），各永磁体磁极（4）粘结固定于永磁体承载圈（3）上，相邻磁极磁场方向相反。为了进一步复合加强固定效果，永磁体磁极（4）在轴向位置由永磁体压盘（5）进行固定，所述永磁体压盘（5）由螺钉（17）固定于永磁体承载圈（3）外围，如图2所示。
定子结构和转子结构被轴箱端盖（10）罩住，而轴箱端盖（10）通过螺栓（12）固定到轴箱轴承座（14）外圈上。
请参见图4，本发明安装时不需改动原车轴（13）内部轴承或密封结构，只需将轴箱端盖（15）和车轴压板（16）拆下，将轴端永磁发电装置转子安装于原车轴压板处，将定子连同轴箱端盖装于原轴向该处，安装所需紧固件可完全沿用原零件。

Claims (2)

1.一种铁路货车轴端盘式永磁发电装置，其特征在于， 该发电装置包括定子结构、转子结构和轴箱端盖（10）三个部件，定子结构和转子结构分别为单定子、单转子的盘式结构形式，其中：
所述定子结构采用定子铁心盘（8），由冲制的硅钢片叠绕而成，定子铁心盘上绕有线圈（9），定子铁心盘（8）通过螺钉（11）固定于轴箱端盖（10）的内部凸台上；
所述转子结构采用永磁体励磁，其结构包括轴端盘（1）、转子隔磁圈（2）和永磁体承载圈（3），隔磁圈（2）、永磁体承载圈（3）通过螺钉（6）固定于轴端盘（1）上；
轴端盘（1）通过螺钉（7）实现与车轴（13）轴端之间的固定，车轴（13）转动时带动转子结构一起转动；
转子隔磁圈（2）为隔磁材料层，布置于永磁体承载圈（3）和轴端盘（1）之间；
永磁体承载圈（3）表面轴向布置圆弧形永磁体磁极（4），各永磁体磁极（4）粘结固定于永磁体承载圈（3）上，相邻磁极磁场方向相反；
定子结构和转子结构被轴箱端盖（10）罩住，而轴箱端盖（10）通过螺栓（12）固定到轴箱轴承座（14）外圈上。
2.如权利要求1所述的铁路货车轴端盘式永磁发电装置，其特征在于，永磁体磁极（4）在轴向位置由永磁体压盘（5）进行固定，所述永磁体压盘（5）由螺钉（17）固定于永磁体承载圈（3）外围。
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