CN110233543B - 发电装置、轨道车辆及货车监测组件的供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电装置、轨道车辆及货车监测组件的供电方法，所述发电装置包括转动件(1)、齿轮组、转子绕组以及定子绕组；所述定子绕组固定设置并与所述监测组件电连接；所述转子绕组安装在所述定子绕组内并能够相对于所述定子绕组转动；所述转动件(1)通过所述齿轮组与所述转子绕组连接以驱动所述转子绕组转动。本发明的发电装置能够将轮对转动的机械能转换为电能并向转向架的振动传感与监测组件提供电能，解决了现有技术中铁路货车没有供电设备的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，具体地涉及一种发电装置、轨道车辆及货车监测组件的供电方法。
背景技术
货车转向架作为铁路货车的走行部，是铁路货车最为重要和关键的部件之一，其健康状态直接关乎铁路货车的运行安全，因此，对货车转向架进行实时状态监测与故障诊断可及时了解货车健康状态以指导并进行视情维修。但是铁路货车区别于其他机车车辆最大的特征是：铁路货车上没有供电设备，而对货车走行部的关键部件进行实时监控与故障诊断需要持续的电源供给，因此，现有的铁路货车无法有效地对转向架的状态进行实时监测。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种发电装置、轨道车辆及货车监测组件的供电方法，该发电装置能够将轮对转动的机械能转换为电能并向转向架的振动传感与监测组件提供电能，解决了现有技术中铁路货车没有供电设备的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种发电装置，用于向货车转向架的监测组件提供电能，所述发电装置包括转动件、齿轮组、转子绕组以及定子绕组；所述定子绕组固定设置并与所述监测组件电连接；所述转子绕组安装在所述定子绕组内并能够相对于所述定子绕组转动；所述转动件通过所述齿轮组与所述转子绕组连接以驱动所述转子绕组转动。
可选的，所述齿轮组包括啮合连接的第一齿轮及第二齿轮，所述第一齿轮固定安装于所述转动件，所述第二齿轮固定安装于所述转子绕组。
可选的，所述转动件呈圆柱状，所述转动件的一端形成径向尺寸逐渐减小的锥台端，所述第一齿轮同轴固定于所述锥台端。
可选的，所述第一齿轮的内侧面与所述锥台端相配合，所述内侧面呈与所述锥台端的侧壁相匹配的锥形。
可选的，所述第一齿轮的齿根圆位置开设有环形凹槽，所述第一齿轮通过安装在所述环形凹槽内的扎带固定于所述锥台端。
可选的，所述发电装置包括电容，所述定子绕组与所述电容电连接。
本发明第二方面提供一种轨道车辆，所述轨道车辆包括转向架以及上述的发电装置，所述转向架包括车轴，所述发电装置的转动件为固定安装于所述车轴的车轴端盖。
可选的，所述转向架包括承载鞍，所述车轴安装于所述承载鞍并能够相对于所述承载鞍转动，所述定子绕组安装于所述承载鞍。
可选的，所述转向架包括通过紧固件可拆卸的连接于所述承载鞍的安装架，所述安装架具有安装凸柱；所述发电装置包括壳体，所述壳体具有与所述安装凸柱相对应的安装孔，所述定子绕组设置于所述壳体内。
本发明还提供一种货车监测组件的供电方法，所述供电方法采用上述的发电装置，所述方法为：当所述货车的行驶速度小于等于第一速度时，所述发电装置和电容同时向监测组件供电；当所述货车的行驶速度大于第一速度时，所述发电装置向所述监测组件供电。
通过上述技术方案，由于所述转动件能够通过所述齿轮组驱动所述转子绕组转动，进而使得所述转子绕组相对于所述定子绕组转动，所述转子绕组和所述定子绕组的相对转动使得磁感线被切割从而产生电能，所述定子绕组将电能提供至货车转向架的所述监测组件，从而解决了现有技术中铁路货车没有供电设备的问题。
附图说明
图1是本发明的发电装置安装于转向架的结构示意图；
图2是图1的爆炸图；
图3是图1中车轴、转动件以及第一齿轮配合安装的侧视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1～3所示，本发明的发电装置包括转动件1、齿轮组、转子绕组以及定子绕组；定子绕组固定设置并与监测组件电连接；转子绕组安装在定子绕组内并能够相对于定子绕组转动；转动件1通过齿轮组与转子绕组连接以驱动转子绕组转动。
通过上述技术方案，由于转动件1能够通过齿轮组驱动转子绕组转动，进而使得转子绕组相对于定子绕组转动，转子绕组和定子绕组的相对转动使得磁感线被切割从而产生电能，定子绕组将电能提供至货车转向架的监测组件，从而解决了现有技术中铁路货车没有供电设备的问题。
需要理解的是，转动件1可以是货车中的任何能够转动的物体，比如货车的车轴、轮对等，充分利用了货车行驶过程中的动能，不仅解决了监测组件的供电问题，还有效利用了能源，具有节省成本、环保的优点。
具体的，齿轮组包括啮合连接的第一齿轮2及第二齿轮3，第一齿轮2固定安装于转动件1，第二齿轮3固定安装于转子绕组。通过第一齿轮2及第二齿轮3的传动，可以在转动件1与转子绕组之间存在一定距离时实现传动，能够充分适应各种安装环境，而不会局限于转动件1必须紧邻转子绕组的情况。
在本发明的一种实施方式中，转动件1呈圆柱状，转动件1的一端形成径向尺寸逐渐减小的锥台端11，第一齿轮2同轴固定于锥台端11。这样设置是为了使转动件1适应车轴的形状以将转动件1安装在车轴上进行转动。
为了提高第一齿轮2与转动件1的锥台端11的适配性，进而提高第一齿轮2安装于锥台端11的稳定性，可选的，第一齿轮2的内侧面与锥台端11相配合，内侧面呈与锥台端11的侧壁相匹配的锥形。
在转动件1高速转动时，为进一步保证第一齿轮2能够稳固安装于转动件1的锥台端11，可选的，第一齿轮2的齿根圆位置开设有环形凹槽21，第一齿轮2通过安装在环形凹槽21内的扎带固定于锥台端11。扎带可以采用金属扎带，即使用金属扎带紧箍在环形凹槽21中，从而将第一齿轮2压紧在锥台端11的表面，增加第一齿轮2的内侧面与锥台端11的表面之间的静摩擦力，从而达到第一齿轮2稳固安装的目的。
本发明还提供了一种轨道车辆，轨道车辆包括转向架以及上述的发电装置，转向架包括能够转动的车轴4，上述的发电装置的转动件1即为固定安装于车轴4的车轴端盖，转动件1的锥台端11的径向尺寸向远离车轴4的方向逐渐减小。
以C80货车为例，其运行速度主要集中在50～80Km/h之间，其对应的车轴转频范围是315.78～505.25转/分。而车辆从启动到匀速运行是需要一定时间的，这就使得采用车轴4直接驱动发电装置会因车轴4初始的转频较低而导致发电装置的发电量无法满足监测组件的要求。因此，需要将齿轮组设计为增速装置以提升发电装置的转子绕组的转动频率，针对于C80货车的运行状态，第一齿轮与第二齿轮的传动比设计为不小于77/19。
为了使发电装置能够更稳定的安装于车辆，可选的，转向架包括承载鞍5，车轴4安装于承载鞍5并能够相对于承载鞍5转动，定子绕组安装于承载鞍5。
具体的，转向架包括通过紧固件可拆卸的连接于承载鞍5的安装架6，安装架6具有安装凸柱；发电装置包括壳体7，壳体7具有与安装凸柱相对应的安装孔，定子绕组设置于壳体7内。通过在安装架6上设置安装凸柱以及在壳体7上设置安装孔，使得壳体7能够更加方便地安装于安装架6，从而可以实现快速拆装，还能达到快速维修、更换的目的。
本发明还提供了一种货车监测组件的供电方法，供电方法采用上述的发电装置，方法为：当货车的行驶速度小于等于第一速度时，发电装置和电容同时向监测组件供电；当货车的行驶速度大于第一速度时，发电装置向监测组件供电。
仍然以C80货车为例，在车速大于等于50Km/h(即上述的第一速度)时，发电装置的输出完全能满足监测组件的供电要求。因此，在列车加速、减速阶段(即车速小于50Km/h)，由发电装置与电容一起为监测组件供电；在列车正常运行阶段(即车速大于等于50Km/h)，由发电装置直接给监测组件供电。
在本发明的一些实施方式中，发电装置的定子绕组与电容电连接。这使得在列车正常运行阶段(即车速大于等于50Km/h)，发电装置不仅仅能够直接给监测组件供电，还能够将多余电能对电容进行充电。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种发电装置，用于向货车转向架的监测组件提供电能，其特征在于，所述发电装置包括转动件(1)、齿轮组、转子绕组以及定子绕组；
所述定子绕组固定设置并与所述监测组件电连接；
所述转子绕组安装在所述定子绕组内并能够相对于所述定子绕组转动；
所述转动件(1)通过所述齿轮组与所述转子绕组连接以驱动所述转子绕组转动；
所述齿轮组包括啮合连接的第一齿轮(2)及第二齿轮(3)，所述第一齿轮(2)固定安装于所述转动件(1)，所述第二齿轮(3)固定安装于所述转子绕组；所述转动件(1)呈圆柱状，所述转动件(1)的一端形成径向尺寸逐渐减小的锥台端(11)，所述第一齿轮(2)同轴固定于所述锥台端(11)；所述第一齿轮(2)的齿根圆位置开设有环形凹槽(21)，所述第一齿轮(2)通过安装在所述环形凹槽(21)内的扎带固定于所述锥台端(11)。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述第一齿轮(2)的内侧面与所述锥台端(11)相配合，所述内侧面呈与所述锥台端(11)的侧壁相匹配的锥形。
3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，所述发电装置包括电容，所述定子绕组与所述电容电连接。
4.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包括转向架以及权利要求1-3中任意一项所述的发电装置，所述转向架包括车轴(4)，所述发电装置的转动件(1)为固定安装于所述车轴(4)的车轴端盖。
5.根据权利要求4所述的轨道车辆，其特征在于，所述转向架包括承载鞍(5)，所述车轴(4)安装于所述承载鞍(5)并能够相对于所述承载鞍(5)转动，所述定子绕组安装于所述承载鞍(5)。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆，其特征在于，所述转向架包括通过紧固件可拆卸的连接于所述承载鞍(5)的安装架(6)，所述安装架(6)具有安装凸柱；
所述发电装置包括壳体(7)，所述壳体(7)具有与所述安装凸柱相对应的安装孔，所述定子绕组设置于所述壳体(7)内。
7.一种货车监测组件的供电方法，采用权利要求1-3中任意一项所述的发电装置，其特征在于，所述方法为：当所述货车的行驶速度小于等于第一速度时，所述发电装置和电容同时向监测组件供电；当所述货车的行驶速度大于第一速度时，所述发电装置向所述监测组件供电。
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