CN106374684A - 轨道车辆用供电装置及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道车辆用供电装置及轨道车辆，用于内燃轨道车辆牵引系统，包括：壳体、发电机、整流器和冷却装置，壳体内部形成容纳空腔；发电机、整流器和冷却装置设置于壳体的容纳空腔内；整流器与发电机的输出端电连接，将发电机的输出端输出的交流电转换为直流电；冷却装置用于冷却发电机和整流器，以使发电机和整流器的工作温度低于预设限值。本发明提供的轨道车辆用供电装置及轨道车辆，通过将发电机和整流器整合在一个壳体内，并通过一套冷却装置实现发电机和整流器的冷却，在保证发电机和整流器可靠工作的同时，提高轨道车辆的集成度，极大的减少设备空间，降低设备控制和维护成本及设备采购成本，提高效益。

Description

轨道车辆用供电装置及轨道车辆

技术领域

本发明实施例涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆用供电装置及轨道车辆。

背景技术

内燃轨道车辆自上世纪问世以来，已经形成了以柴油发动机为动力源的轨道车辆技术的平台，各国各型柴油内燃动车组产品相继问世并投入运营。随着电子技术和电机技术的发展，内燃轨道车辆的牵引系统主要采用电传动方式，逐步采用交流-直流-直流或交流-直流-交流电传动牵引系统，即采用交流发电机发电，经整流器转为直流电，然后供给直流牵引电动机或通过逆变器再将直流转为频率可调的交流电后供给交流牵引电动机。

采用电传动方式的内燃轨道车辆牵引系统包括供电装置、牵引电动机等，其中供电装置包括交流发电机、整流器。由于发电机运行时内部会产生铜损、铁损和机械损耗等从而产生热量，为了使发电机的温度不超过与绝缘耐热等级相应的极限温度，使发电机可靠运行，故需采取冷却系统进行散热；类似地，整流器在将交流转换为直流的过程中也将产生热量，为了确保整流元件工作在温度的允许值内，防止温度超过整流元件最大温度允许值使整流元件击穿烧毁，整流器也需要设置冷却装置。

现有技术中，内燃轨道车辆的牵引系统中大功率(一般在1000kW以上)交流发电机、整流器分别独立设置，且发电机和整流器各自设置独立的冷却装置对其进行冷却。由于交流发电机和整流器独立设置，且各自独立设置冷却系统，因此设备复杂，控制复杂，成本高；并且在铁道车辆内部占用空间大，车辆总体布置困难。

发明内容

本发明实施例提供一种轨道车辆用供电装置及轨道车辆，以在保证发电机和整流器可靠工作的同时，提高轨道车辆的集成度，减少设备空间，降低设备控制和维护成本及设备采购成本，提高效益。

本发明第一方面提供了一种轨道车辆用供电装置，用于内燃轨道车辆牵引系统，包括：

壳体，所述壳体内部形成容纳空腔；

设置于所述壳体的容纳空腔内的发电机、整流器和冷却装置；

所述整流器与所述发电机的输出端电连接，将所述发电机的输出端输出的交流电转换为直流电；

所述冷却装置用于冷却所述发电机和所述整流器，以使所述发电机和整流器的工作温度低于预设限值。

进一步的，所述冷却装置包括设置在所述壳体上的进气口和排气口，以及设置在所述壳体内或壳体上的气体驱动装置，所述气体驱动装置用于使外部空气由所述进气口进入所述容纳空腔、并由所述排气口排出。

进一步的，所述气体驱动装置为吸气冷却风扇，所述整流器设置于所述进气口处。

进一步的，所述排气口设置于所述壳体上背离所述进气口的一端；

所述吸气冷却风扇与所述发电机的转子同轴设置，所述发电机的转子的轴与所述冷却风扇固定连接。

进一步的，所述整流器位于所述发电机上方。

可选的，所述壳体包括内壳体和外壳体，所述内壳体和外壳体之间设有冷却通道；

所述冷却装置，包括设置在所述冷却通道上的、与外部冷却液提供装置连通的第一接口和第二接口，以及设置在所述冷却通道一端的泵。

进一步的，所述冷却通道环绕所述发电机和/或整流器设置。

进一步的，所述的轨道车辆用供电装置还包括电流检测装置和电压检测装置；

所述电流检测装置与所述发电机的输出端电连接，检测所述发电机的输出电流；

所述电压检测装置与所述发电机的输出端电连接，检测所述发电机的输出的交流电电压。

本发明的第二方面是提供一种轨道车辆，包括上述的轨道车辆用供电装置。

本发明提供的轨道车辆用供电装置及轨道车辆，通过将发电机和整流器整合在一个壳体内，并通过一套冷却装置实现发电机和整流器的冷却，在保证发电机和整流器可靠工作的同时，提高轨道车辆的集成度，极大的减少设备占用的空间，降低设备控制和维护成本及设备采购成本，提高了经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一实施例提供的轨道车辆用供电装置的结构示意图；

图2为图1所示的轨道车辆用供电装置的主视图；

图3为图1所示的轨道车辆用供电装置的左视图(局部剖视图)。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1为本发明一实施例提供的轨道车辆用供电装置的结构示意图，图2为图1所示的轨道车辆用供电装置的主视图，图3为图1所示的轨道车辆用供电装置的左视图(局部剖视图)。如图1-3所示，本实施例提供了一种轨道车辆用供电装置，用于内燃轨道车辆牵引系统，包括：壳体10、发电机20、整流器30和冷却装置40。壳体10内部形成容纳空腔；发电机20、整流器30和冷却装置40设置于壳体的容纳空腔内；整流器30与发电机20的输出端电连接，将发电机20的输出端输出的交流电转换为直流电；冷却装置40用于冷却发电机20和整流器30，以使发电机20和整流器30的工作温度低于预设限值。

本实施例提供的轨道车辆用供电装置，用于内燃轨道车辆牵引系统，发动机用于提供电能，整流器30与发电机电连接，用于将发电机20输出的交流电转换为直流电，以供内燃轨道车辆牵引系统采用电传动方式进行牵引与制动。其中，壳体10可以为中空的金属壳体，具体可以采用金属一次成型制成，也可以通过将不同部分焊接而成；其内部的空气为所述容纳空腔。冷却装置可以采用常用的具有冷却降温功能的元件或元件组。

本实施例中，将发电机20和整流器30设置于一个壳体10的容纳空腔内，并通过一冷却装置40同时冷却发电机20和整流器30，以使发电机20和整流器30的工作温度低于预设限值，既可以满足发电机20的冷却需求，也同时满足整流器30的冷却需要，即使发电机20的温度不超过与绝缘耐热等级相应的极限温度，保证发电机20可靠运行，同时也确保整流元件工作在温度的允许值内，防止温度超过整流元件最大温度允许值使整流元件击穿烧毁。并且通过将发电机20和整流器30整合在一个壳体10内，并通过一套冷却装置40实现发电机20和整流器30的冷却，提高轨道车辆的集成度，极大的减少设备占用的空间，降低设备控制和维护成本及设备采购成本，提高了经济效益。

在一实施例中，冷却装置40包括设置在壳体10上的进气口101和排气口102，以及设置在壳体内或壳体上的气体驱动装置，气体驱动装置用于使外部空气由进气口101进入容纳空腔、并由排气口102排出。气体驱动装置优选为吸气冷却风扇(在图2和图3中并未示出)，整流器30设置于进气口101处。

壳体10上设置有进气口101和排气口102，壳体10内或壳体10上设置有气体驱动装置，气体驱动装置用于使外部空气由进气口101进入容纳空腔、并由排气口102排出。气体驱动装置优选为吸气冷却风扇(在图2和图3中并未示出)，整流器30设置于进气口101处。

在本实施例中，采用气体驱动装置对壳体10容纳空腔内的发电机20和整流器30进行冷却，气体驱动装置可以驱动容纳空腔内的空气流动和更新，以使外部空气由进气口101进入容纳空腔、并由排气口102排出，从而带走容纳空腔中的热量，使发电机20和整流器30的工作温度低于预设限值，保证发电机20和整流器30能够可靠工作。

在本实施例中，冷却装置40的气体驱动装置优选为吸气冷却风扇，通过吸气冷却风扇在壳体10容纳空腔内形成负压，使得外部空气由进气口101进入容纳空腔、并由排气口102排出，冷却效果较好，且设备简单。本实施例的气体驱动装置并不仅限于吸气冷却风扇，鼓风风扇也可以实现对发电机20和整流器30的冷却。当然也可以采用吸气泵从排气口102吸气或者采用空气压缩机从进气口101鼓风，均可以实现容纳空腔内空气的流动和更新，并且可以通过控制空气流量实现对冷却强度控制。

整流器30设置于进气口101处。由于整流器30是由二极管等电子元件组成，当温度超过整流元件最大温度允许值时使整流元件击穿烧毁，因此整流器30对于温度的要求较高。而进气口101处的空气温度较低，可以优先对整流器30进行冷却。由于整流器30产热相对于发电机20产热低，因而流经整流器30后空气依然可以对发电机20进行冷却。

作为本实施的进一步改进，排气口102设置于壳体10上背离进气口101的一端；

吸气冷却风扇与发电机20的转子同轴设置，发电机20的转子的轴与冷却风扇固定连接。

在本实施例中，进气口101设置于壳体10的一端，而排气口102设置于壳体10上背离进气口101的一端，通过设置进气口101和排气口102合适的位置，改善壳体10容纳空腔内空气的流场，增加空气与整流器30及发电机20的接触面积，从而提高冷却效果。

吸气冷却风扇与发电机20的转子同轴设置，并与转子的轴固定连接，在转子转动时带动吸气冷却风扇转动，从而驱动壳体10容纳空腔内空气的流动和更新，同时也节约了空间和成本，使装置结构简单，便于安装和维护。本实施例中，冷却装置40散热量不小于发电机20的产热量与整流器30的产热量的和，根据需要发电机20的产热量与整流器30的产热量设计吸气冷却风扇扇叶的数量、形状和尺寸等。

可选地，整流器30位于发电机20上方。对应地，壳体10的容纳空腔可包括发电机容纳腔和整流器容纳腔，整流器容纳腔设置于发电机容纳腔的上方，整流器30设置于整流器容纳腔内，位于发电机20上方，可以使结构更紧凑，且重心稳定、便于安装。

可选的，冷却风扇也可以为发电机配套设置的冷却风扇。发电机配套设置的冷却风扇设置于发电机外壳内部，此时可以为整流器容纳腔和发电机外壳共同构成壳体的容纳空腔，发电机外壳设置有进气孔和排气孔，整流器容纳腔通过发电机进气孔与发电机内部连通，使得空气直接从壳体的进气口进入，冷却整流器后由发电机的进气孔进入发电机内部，从发电机的排气孔排出。本实施例的冷却风扇为发电机配套设置的冷却风扇，且采用发电机外壳代替一部分壳体从而替代容纳空腔中的发电机容纳腔，可以节约材料、减轻装置重量，降低了成本，同时对发电机的转子和定子的冷却效果更好。当然需要根据发电机的产热量与整流器的产热量重新设计发电机配套设置的冷却风扇扇叶的数量、形状和尺寸等，以达到足够的冷却强度，确保能够实现发电机20和整流器30的同时冷却。

在另一实施例中，冷却装置也可以采用液体冷却的方式。具体地，壳体包括内壳体和外壳体，内壳体和外壳体之间设有冷却通道；

冷却装置，包括设置在冷却通道上的、与外部冷却液提供装置连通的第一接口和第二接口，以及设置在冷却通道一端的泵。

在本实施例中，冷却装置采用液体冷却的方式，在壳体的内壳体和外壳体之间设置冷却通道，冷却通道通过第一接口和第二接口与外部冷却液提供装置连通，并由设置在冷却通道一端的泵驱动冷却液的循环。由于液体的导热系数相对较大，因此采用上述装置可以实现更好的冷却效果，提高冷却效率。

作为本实施的进一步改进，冷却通道环绕发电机和/或整流器设置。

冷却通道可环绕发电机设置或环绕整流器设置，当然也可同时环绕发电机和整流器设置。其中冷却液也同样先流经整流器，对整流器优先冷却，然后再流经发动机。当然，也可以在发电机内设置定子冷却管，与冷却通道连通，实现发电机内部定子的冷却。本实施例采用冷却通道环绕的方式，增大了冷却通道与待冷却的发电机和/或整流器的接触面积，进一步提高了冷却效果。

本发明的冷却装置并不限于上述的空气冷却或液体冷却方式，也可以采用空气冷却和液体冷却结合，或者其他的冷却方式，均在本发明的保护范围内。

在上述实施例中，轨道车辆用供电装置还包括电流检测装置和电压检测装置。

电流检测装置与发电机的输出端电连接，检测发电机的输出电流；

电压检测装置与发电机的输出端电连接，检测发电机的输出的交流电电压。

轨道车辆用供电装置还包括电流检测装置和电压检测装置，分别检测发电机的输出的电压和电流，可以实时对发电机的转速和励磁等参数进行控制，以输出稳定的交流电压，经整流器整流后给电传动牵引系统中牵引电动机供电。

本发明的另一实施例提供一种轨道车辆，包括上述的轨道车辆用供电装置。

本实施例提供的轨道车辆，采用上述的轨道车辆用供电装置，由发动机供电，由整流器将发电机输出的交流电转换为直流电，以供内燃轨道车辆牵引系统采用电传动方式进行牵引与制动。其中，轨道车辆用供电装置通过将发电机和整流器整合在一个壳体内，并通过一套冷却装置实现发电机和整流器的冷却，在保证发电机和整流器可靠工作的同时，提高轨道车辆的集成度，极大的减少设备占用的空间，降低设备控制和维护成本及设备采购成本，提高了经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种轨道车辆用供电装置，其特征在于，用于内燃轨道车辆牵引系统，包括：

壳体，所述壳体内部形成容纳空腔；

设置于所述壳体的容纳空腔内的发电机、整流器和冷却装置；

所述整流器与所述发电机的输出端电连接，将所述发电机的输出端输出的交流电转换为直流电；

所述冷却装置用于冷却所述发电机和所述整流器，以使所述发电机和整流器的工作温度低于预设限值。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，所述冷却装置包括设置在所述壳体上的进气口和排气口，以及设置在所述壳体内或壳体上的气体驱动装置，所述气体驱动装置用于使外部空气由所述进气口进入所述容纳空腔、并由所述排气口排出。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，所述气体驱动装置为吸气冷却风扇，所述整流器设置于所述进气口处。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，所述排气口设置于所述壳体上背离所述进气口的一端；

所述吸气冷却风扇与所述发电机的转子同轴设置，所述发电机的转子的轴与所述冷却风扇固定连接。

5.根据权利要求1～4任一所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，所述整流器位于所述发电机上方。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，所述壳体包括内壳体和外壳体，所述内壳体和外壳体之间设有冷却通道；

所述冷却装置，包括设置在所述冷却通道上的、与外部冷却液提供装置连通的第一接口和第二接口，以及设置在所述冷却通道一端的泵。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，所述冷却通道环绕所述发电机和/或整流器设置。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆用供电装置，其特征在于，还包括电流检测装置和电压检测装置；

所述电流检测装置与所述发电机的输出端电连接，检测所述发电机的输出电流；

所述电压检测装置与所述发电机的输出端电连接，检测所述发电机的输出的交流电电压。

9.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1～8中任一项所述的轨道车辆用供电装置。