CN202550849U

CN202550849U - 列车四轴一组发电机

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Publication number: CN202550849U
Application number: CN2012200436159U
Authority: CN
Inventors: 任永学; 张志武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-12
Filing date: 2012-02-12
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2022-02-12

Abstract

一种列车车轴为转子的列车四轴一组发电机，它属于节能环保技术领域。要解决的技术问题是：在每节列车车轴上加装凹字形轴瓦稀土永磁体组件，将列车四根车轴改装为发电机四极转子；利用龙门悬挂装置把分体组合式发电机定子与发电机转子（车轴）组合安装，列车四根车轴制成四轴一组发电机。主要技术特征是：列车运行车轴旋转产生旋转磁场，定子内四对三相线圈绕组做相对切割磁力线运动而产生交流电，经硅二极管电路整流将交流电变为直流电，客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路向客车机车补充供电；货运列车四轴一组发电机发出的直流电直接向货运机车补充供电，从而提高机车动力，节能环保。

Description

列车四轴一组发电机

技术领域

本实用新型涉及一种列车车轴为转子的列车四轴一组发电机，尤其是能够使列车运行车轴旋转发电，从而回收机车牵引动力，提高机车功率，实现节能环保目的，列车四轴一组发电机属于节能环保技术领域。

背景技术

目前公知的广泛采用的客车轴驱式发电机，即在客车底架或转向架上吊挂发电机，再利用皮带或万向轴齿轮等传动装置将发电机和列车车轴连接起来，行车时由车轴驱动发电机供给车内用电，并为蓄电池充电，客车停车时由蓄电池向列车供电，这种发电机的不足在于：一是需要增加机车牵引力，且进行多次转换效率低；二是列车中途停站时，须依靠蓄电池供电，不能满足客车空调等用电设备的全负荷用电需要，它的蓄电量低，功率小；三是发电机机械传动部分结构复杂，技术精度和加工工艺要求高，增加了维修工作量；四是客车轴驱式发电机多采用三角皮带作为车轴和发电机之间的传动方式，在日常运行中，经常发生发电机皮带冒烟的故障，威胁着客车的安全运行。《列车DC600V三相逆变电源研究》，作者：李敏，西南交通大学硕士研究生学位论文，指导教师：王玉松，P1；《铁路客车SLCW发电机皮带冒烟事故的原因分析及预防措施》，作者：王绍文（太原铁路局，太原车辆运行车间大同037005）。

发明内容

本实用新型的目的是：为克服现有客车轴驱式发电机需增加机车牵引动力，发电量小，效率低，中途经停站蓄电池不能满足列车的全负荷用电需要，客车蓄电量小，机械传动复杂，技术精度和加工工艺要求高，维修工作量大及常发生发电机传动皮带冒烟故障，危及行车安全的不足。本实用新型特别提供了一种列车四轴一组发电机，在列车车轴上加装了稀土永磁材料，把列车车轴改装为列车四轴一组发电机稀土永磁四极转子，它作为旋转磁场，再配装组合定子，制成旋转磁场式大功率发电机，实现列车车轴运行旋转发电。本列车四轴一组发电机，每节列车四根车轴制成四个一组的车轴发电机组，它发电量大，节能环保。它不需要增加机车牵引力，一次能量转换实现高效率发电，列车经停站通过大容量蓄电池组充分满足列车全负荷用电需要，它结构简单，维修保养方便，不使用皮带传动机构，不存在皮带冒烟事故，运行安全可靠。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供一种列车四轴一组发电机，其特征在于：一种列车车轴为转子的列车四轴一组发电机，它的转子由凹字形轴瓦稀土永磁体制成，采取分体组合式结构安装在车轴上，利用悬挂装置把分体组合结构的定子与转子组装为发电机，在现有的列车车轴上沿垂直和水平方向焊接凸字形方轴键，利用螺钉组件固定凹字形轴瓦与凸字形方轴键组合安装，凹字形轴瓦垂直车轴方向表面为N极，凹字形轴瓦水平车轴方向表面为S极，把列车四根车轴改装为发电机稀土永磁四极转子，利用龙门悬挂装置定子采取分体组合式结构与转子组装成发电机，定子内嵌有四对三相绕组，当列车运行车轴旋转产生旋转磁场，定子内四对三相绕组做相对切割磁力线运动而产生交流电，输出交流电采用三角形联接经硅二极管整流后变为直流电，客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路向客车机车补充供电；货运列车四轴一组发电机发出的直流电直接向货运机车补充供电，从而提高机车动力，节能环保。

列车四轴一组发电机，在现有列车车轴上加装分体组合式凹字形轴瓦稀土永磁体组件，把列车车轴改装为发电机稀土永磁四极转子，实现列车运行车轴旋转产生旋转磁场发电，补充机车动力。

列车四轴一组发电机，把每节列车四根车轴改装为四个发电机同时发电，一列火车，多个四轴一组发电机同时工作发电，通过串联每个发电机发出的直流电供给机车，发电功率大效率高，为机车补充强大动力。

列车四轴一组发电机，将龙门钢板支架及横向钢梁安装在与车轴轴心对应的列车转向架的侧架上，在龙门钢板支架横向钢梁下焊接下悬挂凹字形钢板组件，轴定子上悬挂凸字形钢板组件与下悬挂凹字形钢板组件用固定螺栓组件安装，保证定子与转子在同一条轴心线上，定子端盖和定子内径大于转子外径，定子与转子间留有一定空隙，实现定子与转子无接触，转子相对于定子做无摩擦阻力的旋转运动，发电效率高功率大，节能环保。

列车四轴一组发电机定子采取蜗杆形散热片组结构，在列车运行状态下，定子蜗杆形散热片组与外界空气充分实现热交换，保证定子线圈绕组在安全的温度下正常工作。

列车四轴一组发电机定子采取分体组合式结构，上、下部半圆轴定子内四对三相线圈绕组在水平方向任意组合安装，不影响线圈绕组内电流的输出。

列车四轴一组发电机产生的三相交流电经三角形联接通过硅二极管整流电路，将交流电变为直流电，列车无论正向或逆向运行,经硅二极管整流后输出的直流电的正负极始终不变, 客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路向客车机车补充供电；货运列车四轴一组发电机发出的直流电直接向货运机车补充供电，从而提高机车动力，节能环保。

本实用新型的有益效果是：

在现有列车车轴上加装稀土永磁体，把列车车轴改装为发电机稀土永磁四极转子，通过龙门悬挂装置，实现发电机定子与转子的组合安装。把每节列车的四根车轴改装为四个三相交流发电机组。一列车的总发电量等于列车节数乘以四个发电机的发电量。列车四轴一组发电机产生的有益效果：

一是一节列车四根车轴四个发电机同时发电，一列火车多个四轴一组发电机同时工作，发电量大，效率高，为机车补充电量大；二是一列火车若干组发电机同时工作向机车供电，补充增加机车牵引动力，节省机车的燃油消耗，因而节能环保；三是列车四轴一组发电机定子和转子采取分体组合式结构，因此具有结构简单，维修安装方便，运行安全可靠；四是列车四轴一组发电机采用悬挂装置实现发电机定子与转子的组合安装，发电机定子与转子之间有空隙不用轴承，因此，转子相对定子做无摩擦阻力旋转运动，不产生能量损失，发电效率高；五是列车四轴一组发电机定子采取分体组合结构，上、下部半圆轴定子内线圈绕组在水平方向任意组合安装，始终保持定子内四对三相线圈绕组电流的正常输出；六是发电机定子采取蜗杆形散热片组结构，在列车运行状态下，蜗杆形散热片组与外界空气充分实现热交换，保证定子线圈绕组在安全的温度下正常工作；七是发电机产生的三相交流电经硅二极管电路整流后变为直流电，客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路向客车机车补充供电；货运列车四轴一组发电机发出的直流电直接向货运机车补充供电。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1 绘出本实用新型列车四轴一组发电机分体组合式转子结构示意图，示意图中的零部件的标号说明：1列车车轴，2凸字形方轴键，3凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件， 4凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件结合部无缝对接磁路畅通、5车轴及凸字形方轴键与凹字形轴瓦结合部环氧树脂粘合剂（非磁性材料），6凸字形方轴键与凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件组合非磁性固定螺钉组件。

图2 绘出本实用新型列车四轴一组发电机分体组合式转子铝制垫片的分体结构示意图，示意图中的零部件的标号说明：1分体组合式转子铝制垫片、2转子垫片非磁性螺钉孔。

图3绘出本实用新型列车四轴一组发电机分体组合式转子铝制垫片的组合结构示意图，示意图中的零部件的标号说明： 1分体组合式转子铝制垫片、2转子垫片非磁性螺钉组件。

图4绘出本实用新型列车四轴一组发电机分体组合式转子与分体组合式定子组合安装结构示意图，示意图中的零部件的标号说明： 1列车车轴、 2凸字形方轴键、3凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件，4凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件结合部无缝对接磁路畅通，5车轴及凸字形方轴键与凹字形轴瓦结合部环氧树脂粘合剂（非磁性材料）、6凸字形方轴键与凹字形轴瓦组合非磁性固定螺钉组件、 7上部半圆轴定子、 8下部半圆轴定子、9（ABCXYZ、ABCXYZ）定子内四对三相线圈绕组、10定子蜗杆形散热片组、11定子组合连接螺栓组件、 12上半圆轴定子上悬挂凸字形钢板组件、 13龙门钢板支架横向钢梁焊接下悬挂凹字形钢板组件、 14凸凹字形钢板组合固定螺栓组件。

图5绘出本实用新型列车四轴一组发电机龙门钢板支架悬挂装置及定子蜗杆形散热片组结构示意图，示意图中的零部件的标号说明： 1 列车车轮、 2 列车车轴、3 发电机定子左端盖铝制外散热片、4 轴定子左端铝制分体组合式端盖（内置硅整流及稳压电路）、5 下部半圆轴定子、6上下部半圆轴定子蜗杆形散热片组、7上下部半圆轴定子组合固定螺栓组件、8 轴定子右端铝制分体组合式端盖、9上部半圆轴定子、10上部半圆轴定子上悬挂凸字形钢板组件、 11 龙门钢板支架横向钢梁焊接下悬挂凹字形钢板组件、12 凸凹字形钢板组件组合安装固定螺栓组件、13 轴定子铝制分体组合式端盖固定螺钉组件、14 列车转向架侧架、15 龙门钢板支架及横向钢梁。

图6绘出本实用新型列车四轴一组发电机定子铝制分体组合式左端盖外部的分体结构示意图，示意图中的零部件的标号说明：1 轴定子铝制分体组合式端盖固定螺钉组件、2 发电机定子铝制分体组合式端盖外散热片。

图7绘出本实用新型列车四轴一组发电机定子铝制分体组合式右端盖内部的组合结构示意图，示意图中的零部件的标号说明： 1 轴定子铝制分体组合式端盖固定螺钉组件、2发电机定子铝制分体组合式端盖。

图8绘出本实用新型列车四轴一组发电机硅二极管整流及电压控制电路原理图，图中的电子元器件及用电设备的符号说明：

VD₁、VD₂、VD₃是3只共阳极硅二极管， VT₁、VT₂、VT₃是3只共阴极晶闸管，VD₁～VD₆硅整流二极管，K 电压调节器触点，M机车电机。

具体实施方式

将现有的列车车轴改装为发电机稀土永磁四极转子，列车四轴一组发电机分体组合式转子的结构示意图，如图1所示：在列车车轴1上焊接凸字形方轴键2，用环氧树脂粘合剂（非磁性材料）5将列车车轴1及凸字形方轴键2与凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件3粘合。再用非磁性固定螺钉组件6加固凸字形方轴键2与凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件3。列车车轴1垂直方向凹字形轴瓦稀土永磁体表面为一对N极，列车车轴1水平方向凹字形轴瓦稀土永磁体转子组件表面为一对S极，将列车车轴1改装为发电机稀土永磁四极转子。为防止漏磁，用图3所示的转子垫片非磁性螺钉组件2通过图2所示的转子垫片非磁性螺钉孔2在转子左右端加装分体组合式转子铝制垫片1，安装后的分体组合式转子铝制垫片的组合结构如图3所示。

利用龙门钢板支架悬挂装置将列车四轴一组发电机转子与定子组合安装，列车四轴一组发电机分体组合式转子与分体组合式定子组合安装结构示意图，如图4所示：上部半圆轴定子7通过上悬挂凸字形钢板组件12与龙门钢板支架横向钢梁焊接下悬挂凹字形钢板13组合安装，由凸凹字形钢板螺栓组件14固定。上、下部半圆轴定子7、8用定子组合连接螺栓组件11固定。实现上、下部半圆轴定子7、 8与列车车轴1 (转子)在同一条轴心线上，定子内径大于转子外径，定子与转子之间留有一定空隙，在轴定子两端加装带外散热片的铝制分体组合式端盖充分散热并防止漏磁，定子左端盖内安装有硅二极管整流电路及稳压装置。

图8是列车四轴一组发电机硅二极管整流及电压控制电路原理图。3只共阳极硅二极管VD₁、VD₂、VD₃与3只共阴极晶闸管VT₁、VT₂、VT₃组成三相半控桥式整流电路。另外由硅整流二极管VD₁～VD₆组成三相全波整流电路，为晶闸管控制极提供触发电压，与电压调节器的一个触点相接，另一个触点则与晶闸管的控制极相连，电压调节器的线圈并接在三相半控桥的输出端，电压控制原理如下：低速时触点K闭合，晶闸管控制极获得正向触发电压而导通，当转速达到一定值时，整流桥可向蓄电池和负载提供全波整流电压。当整流输出电压随转速升高而升高到超过额定一电压时，触点K断开（因线圈吸力增大），晶闸管因失去正向触发电压而截止，因而整流输出电压下降。当整流电压降到一定值时，电压调节器线圈中电流减小吸力减小而使K闭合，3只晶闸管重新被触发导通，又使整流输出电压回升。如此反复，便可使输出电压控制在规定范围内。（触点式调节器目前已经由电子式或电脑控制的调节器所代替）。列车四轴一组发电机定子采取分体组合式结构，上部半圆轴定子和下部半圆轴定子内四对线圈绕组在水平方向任意组合安装，不影响线圈绕组内电流的输出。

列车四轴一组发电机龙门钢板支架悬挂装置及定子蜗杆形散热片组结构示意图，如图5所示：将龙门钢板支架及橫向钢梁15安装在与车轴轴心对应的列车转向架侧架14上，在龙门钢板支架横向钢梁15下焊接下悬挂凹字形钢板组件11，轴定子上悬挂凸字形钢板组件10与下悬挂凹字形钢板组件11用固定螺栓组件12组合安装，再用固定螺栓组件7固定组装上、下部半圆轴定子9、 5，保证定子与转子在同一条轴心线上。为充分散热并防止漏磁，用图6所示的轴定子铝制分体组合式端盖固定螺钉组件1在轴定子两端加装发电机定子铝制分体组合式端盖外散热片2，组合安装后如图7所示。左、右定子端盖4、8和定子内径大于转子外径，定子与转子间留有一定空隙，实现定子与转子无接触，转子相对于定子做无摩擦阻力的旋转运动，定子内四对三相线圈绕组做相对切割磁力线运动而产生三相交流电，列车四轴一组发电机产生的三相交流电经三角形联接通过硅二极管整流电路，将交流电变为直流电，列车无论正向或逆向运行,经硅二极管整流后输出的直流电的正负极始终不变。客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路直流电向客运机车补充供电；货运列车四轴一组发电机的直流电直接向货运机车补充供电，从而提高机车动力，节能环保。

将每节列车上的四根车轴都按上述方法改装为列车四轴一组发电机，当列车运行车轴旋转即发电机转子旋转，稀土永磁四极转子产生旋转磁场，发电机定子内线圈绕组做相对切割转子磁力线运动而产生三相交流电，轴定子内线圈绕组产生的热量经轴定子蜗杆形散热片组在列车运行状态下与外界空气充分实现热交换，进而实现定子线圈绕组热交换，保证定子线圈绕组在安全的温度条件下工作。

本实用新型适用于一切客运列车和货运列车车轴改装为稀土永磁四极转子发电机发电，补充客运列车和货运列车用电及机车牵引用电。

Claims

1.一种列车车轴为转子的列车四轴一组发电机，其特征是：它的转子由凹字形轴瓦稀土永磁体制成，采取分体组合式结构安装在车轴上，利用悬挂装置把分体组合结构的定子与转子组装为发电机，在现有的列车车轴上沿垂直和水平方向焊接凸字形方轴键，利用螺钉组件固定凹字形轴瓦与凸字形方轴键组合安装，凹字形轴瓦垂直车轴方向表面为N极，凹字形轴瓦水平车轴方向表面为S极，把列车四根车轴改装为发电机稀土永磁四极转子，利用龙门悬挂装置定子采取分体组合式结构与转子组装成发电机，定子内嵌有四对三相绕组，当列车运行车轴旋转产生旋转磁场，定子内四对三相绕组做相对切割磁力线运动而产生交流电，输出交流电采用三角形联接经硅二极管整流后变为直流电，客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路向客车机车补充供电；货运列车四轴一组发电机发出的直流电直接向货运机车补充供电，从而提高机车动力，节能环保。

2.根据权利要求1所述的列车四轴一组发电机，其特征是：在现有列车车轴上加装分体组合式凹字形轴瓦稀土永磁体组件，把列车车轴改装为发电机稀土永磁四极转子，实现列车运行车轴旋转产生旋转磁场发电，补充机车动力。

3.根据权利要求1所述的列车四轴一组发电机，其特征是：每节列车四根车轴改装为四个发电机同时发电，一列火车，多个四轴一组发电机同时工作发电，通过串联每个发电机发出的直流电供给机车，发电功率大效率高，为机车补充强大动力。

4.根据权利要求1所述的列车四轴一组发电机，其特征是：将龙门钢板支架及横向钢梁安装在与车轴轴心对应的列车转向架的侧架上，在龙门钢板支架横向钢梁下焊接下悬挂凹字形钢板组件，轴定子上悬挂凸字形钢板组件与下悬挂凹字形钢板组件用固定螺栓组件安装，保证定子与转子在同一条轴心线上，定子端盖和定子内径大于转子外径，定子与转子间留有一定空隙，实现定子与转子无接触，转子相对于定子做无摩擦阻力的旋转运动，发电效率高功率大，节能环保。

5.根据权利要求1所述的列车四轴一组发电机，其特征是：发电机定子采取蜗杆形散热片组结构，在列车运行状态下，定子蜗杆形散热片组与外界空气充分实现热交换，保证定子线圈绕组在安全的温度下正常工作。

6.根据权利要求1所述的列车四轴一组发电机，其特征是：发电机定子采取分体组合式结构，上、下部半圆轴定子内四对三相线圈绕组在水平方向任意组合安装，不影响线圈绕组内电流的输出。

7.根据权利要求1所述的列车四轴一组发电机，其特征是：列车四轴一组发电机产生的三相交流电经三角形联接通过硅二极管整流电路，将交流电变为直流电，列车无论正向或逆向运行,经硅二极管整流后输出的直流电的正负极始终不变，客运列车四轴一组发电机发出的直流电一路向客车内大容量蓄电池充电，另一路向客车机车补充供电；货运列车四轴一组发电机发出的直流电直接向货运机车补充供电，从而提高机车动力，节能环保。