CN114665661A - 一种货车车载型电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种货车车载型电源系统,所述电源系统包括支架,所述支架顶部为左端板与右端板,所述左端板与右端板分别对称固定在左侧梁与右侧梁的一端,所述支架底部为水平设置的底板,所述底板上固定设置有永磁发电机定子,所述转动轴外圈上与永磁发电机定子相对应的位置设置有永磁发电机转子,所述永磁发电机定子与永磁发电机转子之间保留有径向气息,所述左端板与右端板内侧通过连接板与底板两端连接。该系统实现了货车在运行过程中的自主发电系统,输出稳定的工作电源,免轴承的永磁发电机结构,使电机具备使用可靠性,达到免维护的目的。
Description
技术领域
本发明属于永磁发电机技术领域,涉及一种货车车载型电源系统。
背景技术
铁路货车是铁路运输的重要装备,加快铁路货车信息化、自动化和智能化建设是实现我国铁路发展的重要任务,铁路货车的全程实时智能化监测受到越来越多的关注。由于货车自身的特点,其配置安全监控功能时使用外部电源有一定的难度,必须具备自主电源再生功能。目前有一种面向货车自发电的轴端发电机,在转向架的车轴端部安装发电机,扩大了转向架车轴传统的轴向尺寸限界,对于行车安全存在潜在的风险;另一种比较传统的车辆下悬挂式发电机,通过皮带由车轴驱动,电机为励磁发电机,系统控制比较复杂;电机温升较高,实际运用中经常发生电机烧毁的现象;在提速列车中,尽管在悬挂发电机的转向架构架上采取了补强措施,但仍出现了转向架构架裂纹现象,甚至发生电机脱落事故;如何实现货车车辆的自主供电用于车辆监控,一直是行业内研究的课题,有必要针对铁路货车运行过程中的自主电源提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提出一种货车车载型电源系统,该系统实现了货车在运行过程中的自主发电系统,货车车轴发电机电枢绕组的设计,以及匹配的电源变换电路,实现了货车运行大速度范围内电源系统输出的稳定性。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种货车车载型电源系统,所述货车包括转向架,所述转向架包括转动轴以及设置在转动轴两端的轮对,所述轮对的外侧分别设置有第一侧架与第二侧架,所述第一侧架的顶端为左侧梁,所述第二侧架的顶端为右侧梁,其特征在于,所述电源系统包括支架,所述支架顶部为左端板与右端板,所述左端板与右端板分别对称固定在左侧梁与右侧梁的一端,所述支架底部为水平设置的底板,所述底板上固定设置有永磁发电机定子,所述转动轴外圈上与永磁发电机定子相对应的位置设置有永磁发电机转子,所述永磁发电机定子与永磁发电机转子之间保留有径向气息,所述左端板与右端板内侧通过连接板与底板两端连接。
进一步地,所述左端板与右端板上设置有用于为轮对转动提供空间的开口。
进一步地,所述左端板与右端板之间连接有相互平行的两根连接杆。
进一步地,所述连接板与水平面呈锐角设置。
进一步地,所述永磁发电机定子包括截面呈半圆的第一定子铁芯,所述定子铁心顶端与其母线相切的位置设置有第二定子铁心,所述第二定子铁心两端对称设置有挡板,所述底板上开设有矩形开口,当永磁发电机定子放入底板的矩形开口中时,两个挡板顶端设置的外延卡在底板上。
进一步地,所述挡板上设置有用于穿入拉杆的通孔,所述拉杆端部通过螺母固定,所述第一螺母与挡板之间设置有垫圈。
进一步地,所述永磁发电机转子由两个相同的半圆柱型转子结构组成。
进一步地,所述半圆柱型转子结构由顺次设置的多个第一永磁体、多个第二永磁体以及多个第三永磁体叠加而成,所述第一永磁体与第二永磁体之间设置有第一隔离筋,所述第一永磁体与第三永磁体之间设置有第二隔离筋,所述第二永磁体与第三永磁体外端分别设置有第三隔离筋与第四隔离筋。
进一步地,所述半圆柱型转子结构两端设置有固件盘,所述两个相同的半圆柱型转子通过固件盘上穿过螺栓进行固定,所述固件盘外侧设置有多个通孔,所述通孔分别与第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体、第一隔离筋、第二隔离筋、第三隔离筋以及第四隔离筋上的通孔相对应,将拉杆穿入通孔,并将拉杆两端通过第二螺母固定。
进一步地,所述第一定子铁芯内侧设置有定子绕组。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
该系统实现了货车在运行过程中的自主发电系统,货车车轴发电机电枢绕组的设计,以及匹配的电源变换电路,实现了货车运行大速度范围内电源系统输出的稳定;该系统的设置不影响既有转向架和货车车厢的安全性能;新增设备安装和拆卸都不受到转向架和货车结构的影响,可维修性好;货车车轴发电机定子的非圆柱形结构设计,实现发电机定子的径向组装;货车车轴发电机转子的半圆柱形结构设计,实现发电机转子的径向组装;发电机定子借助于转向架支架来承重,省略发电机轴承,提高永磁发电机对于货车车下使用环境条件下的可靠性;车轴发电机定子铁芯机座的设计方式,提高电机散热性能;该系统实现了货车在运行过程中的自主发电系统,输出稳定的工作电源,免轴承的永磁发电机结构,使电机具备使用可靠性,达到免维护的目的。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种货车车载型电源系统结构图;
图2为本发明实施例的永磁发电机定子结构图;
图3为本发明实施例的半圆柱型转子结构图;
图4为N个绕组的电源变换电路原理图;
图5为3个独立绕组的电源变换电路原理图;
其中:1、转动轴;2、轮对;3、左侧梁;4、右侧梁;5、左端板;6、右端板;7、底板;8、开口;9、连接板;10、定子铁心;11、挡板;12、第二定子铁心;13、通孔;14、第一永磁体;15、固件盘;16、第三隔离筋;17、第二永磁体;18、第二螺母;19、第一隔离筋;20、第三永磁体;21、第二隔离筋;22、第四隔离筋;23、定子绕组。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例:
如图1-3所示,一种货车车载型电源系统,货车包括转向架,转向架包括转动轴1以及设置在转动轴两端的轮对2,轮对1的外侧分别设置有第一侧架与第二侧架,第一侧架的顶端为左侧梁3,第二侧架的顶端为右侧梁4,电源系统包括支架,支架顶部为左端板5与右端板6,左端板5与右端板6分别对称固定在左侧梁3与右侧梁4的一端,支架底部为水平设置的底板7,底板7上固定设置有永磁发电机定子,转动轴1外圈上与永磁发电机定子相对应的位置设置有永磁发电机转子,永磁发电机定子与永磁发电机转子之间保留有径向气息,且径向气息的尺寸为5-10mm,左端板5与右端板6内侧通过连接板9与底板7两端连接,连接板9与水平面呈锐角设置。
左端板5与右端板6上设置有用于为轮对2转动提供空间的开口8,且开口处为矩形。
所述左端板5与右端板6之间连接有相互平行的两根连接杆7,这样的设置增强了支架的结构强度。
所述永磁发电机定子包括截面呈半圆的第一定子铁芯10,所述第一定子铁心10顶端与其母线相切的位置设置有第二定子铁心12,所述第二定子铁心12两端对称设置有挡板11,所述底板7上开设有矩形开口,用于安装和支撑永磁发电机定子,其尺寸与电机尺寸相匹配对应,保证电极定子可以通过支架底板7的矩形开口向下安装,同时保证电极定子没有掉落的风险。当永磁发电机定子放入底板7的矩形开口中时,两个挡板11顶端设置的外延卡在底板7上。永磁发电机定子的径向尺寸和轴向长度根据电机容量来确定。第一定子铁心10半圆柱型的设置,便于电机定子在不影响货车转向架的条件下实现径向安装和拆解,也不影响货车转动轴1的轴下空间。永磁发电机定子借助支架来承重,省略了发电机轴承的设置,提高了永磁发电机对于货车车下使用环境条件的可靠性。永磁发电机采用铁心机座,增加了永磁发电机的散热能力。
所述挡板11上设置有用于穿入拉杆的通孔13,所述拉杆端部通过螺母固定,所述第一螺母与挡板11之间设置有垫圈。
所述永磁发电机转子由两个相同的半圆柱型转子结构组成。这种设计实现了车轴发电机转子的径向安装和拆解,解决了转子的可维护性问题。
所述半圆柱型转子结构由顺次设置的多个第一永磁体14、多个第二永磁体17以及多个第三永磁体20叠加而成,所述第一永磁体14与第二永磁体17之间设置有第一隔离筋19,所述第一永磁体14与第三永磁体20之间设置有第二隔离筋21,所述第二永磁体17与第三永磁体20外端分别设置有第三隔离筋16与第四隔离筋22。第一永磁体14、第二永磁体17以及第三永磁体20为扇形。第三隔离筋16与第四隔离筋22均为一半,两个半圆柱型转子组合后形成有六个隔离筋六排永磁体的转子。
半圆柱型转子结构两端设置有固件盘15,两个相同的半圆柱型转子,通过固件盘15上的连接孔,采用螺栓将两个半圆柱型转子连接并固定到转动轴1上形成发电机转子,所述固件盘15外侧设置有多个通孔,所述通孔分别与第一永磁体14、第二永磁体17、第三永磁体20、第一隔离筋19、第二隔离筋21、第三隔离筋16以及第四隔离筋22上的通孔相对应,将拉杆穿入通孔,并将拉杆两端通过第二螺母18固定。
进一步,第一定子铁芯10内侧设置有定子绕组,定子绕组设置在图2的位置23处,图2中对定子绕组进行了省略,绕组为N个独立的单相绕组,N个绕组分别输出单相交流电如图4所示,具体地,如图5所示,定子绕组为三个独立绕组,三个独立绕组输出后分别经过隔离开关进行隔离控制,然后进行不可控整流处理变换成直流,三组直流输出进行串联后形成永磁电机的直流输出电源,直流输出电源经过DC/DC变换电路后形成稳定的直流输出,为货车提供稳定的工作电源。
通过三个隔离开关实现三组交流输出整流后的直流电压叠加;在货车低速段三个隔离开关均闭合三个绕组整流电压叠加满足后级DC/DC变换电路的要求;货车中速段三个隔离开关闭合两个,两个绕组交流输出整流后的直流电压叠加满足后级DC/DC变换电路的要求;货车高速段三个隔离开关闭合一个,单个绕组交流输出整流后的直流电压满足后级DC/DC变换电路的要求;永磁发电机在大转速范围内输出电压的变化很大,这种电源变换电路可以实现货车在大速度范围内输出电压的稳定。
本发明提出一种货车车载型电源系统,该系统包括永磁发电机和电源变换电路,将永磁发电机安装在转向架上,可以方便其拆装维修,再配套专用的电源变换电路对永磁发电机的输出进行变换,以保证货车在最低运行速度与最高运行速度之间电源系统能够正常供电,其中最低运行速度≤5km/h,最高运行速度≥120km/h,电源变换电路既可以与发电机定子形成一体化结构,也可以设置在转向架支架上或悬挂于货车车厢底部,不涉及货车车体和转向架结构的拆解,可维修性好。该车载型电源系统实现了货车在运行过程中的自主发电系统,输出稳定的工作电源;因转向架转动轴1轴向尺寸比较大,发电机的容量可以根据需要选择轴向长度,所以电源系统的容量具备很好的扩展空间,满足未来货车数字化、智能化需求;该系统的设置不影响既有转向架和货车车厢的安全性能;新增设备安装和拆卸都不受到转向架和货车结构的影响,可维修性好;免轴承的永磁发电机结构,使电机具备使用可靠性,达到免维护。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。
应当理解的是,本发明并不局限于上述已经描述的内容,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种货车车载型电源系统,所述货车包括转向架,所述转向架包括转动轴(1)以及设置在转动轴(1)两端的轮对(2),所述轮对(2)的外侧分别设置有第一侧架与第二侧架,所述第一侧架的顶端为左侧梁(3),所述第二侧架的顶端为右侧梁(4),其特征在于,所述电源系统包括支架,所述支架顶部为左端板(5)与右端板(6),所述左端板(5)与右端板(6)分别对称固定在左侧梁(3)与右侧梁(4)的一端,所述支架底部为水平设置的底板(7),所述底板(7)上固定设置有永磁发电机定子,所述转动轴(1)外圈上与永磁发电机定子相对应的位置设置有永磁发电机转子,所述永磁发电机定子与永磁发电机转子之间保留有径向气息,所述左端板(5)与右端板(6)内侧通过连接板(9)与底板(7)两端连接。
2.根据权利要求1所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述左端板(5)与右端板(6)上设置有用于为轮对(2)转动提供空间的开口(8)。
3.根据权利要求1所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述左端板(5)与右端板(6)之间连接有相互平行的两根连接杆(7)。
4.根据权利要求1所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述连接板(9)与水平面呈锐角设置。
5.根据权利要求1所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述永磁发电机定子包括截面呈半圆的第一定子铁芯(10),所述第一定子铁心(10)顶端与其母线相切的位置设置有第二定子铁心(12),所述第二定子铁心(12)两端对称设置有挡板(11),所述底板(7)上开设有矩形开口,当永磁发电机定子放入底板(7)的矩形开口中时,两个挡板(11)顶端设置的外延卡在底板(7)上。
6.根据权利要求5所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述挡板(11)上设置有用于穿入拉杆的通孔(13),所述拉杆端部通过螺母固定,所述第一螺母与挡板(11)之间设置有垫圈。
7.根据权利要求1所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述永磁发电机转子由两个相同的半圆柱型转子结构组成。
8.根据权利要求7所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述半圆柱型转子结构由顺次设置的多个第一永磁体(14)、多个第二永磁体(17)以及多个第三永磁体(20)叠加而成,所述第一永磁体(14)与第二永磁体(17)之间设置有第一隔离筋(19),所述第一永磁体(14)与第三永磁体(20)之间设置有第二隔离筋(21),所述第二永磁体(17)与第三永磁体(20)外端分别设置有第三隔离筋(16)与第四隔离筋(22)。
9.根据权利要求8所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述半圆柱型转子结构两端设置有固件盘(15),所述两个相同的半圆柱型转子通过固件盘(15)上穿过螺栓进行固定,所述固件盘(15)外侧设置有多个通孔,所述通孔分别与第一永磁体(14)、第二永磁体(17)、第三永磁体(20)、第一隔离筋(19)、第二隔离筋(21)、第三隔离筋(16)以及第四隔离筋(22)上的通孔相对应,将拉杆穿入通孔,并将拉杆两端通过第二螺母(18)固定。
10.根据权利要求1所述的一种货车车载型电源系统,其特征在于,所述第一定子铁芯(10)内侧设置有定子绕组。
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