CN211018626U - 一种轻量型动车组充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种轻量型动车组充电机，包括：充电机箱体、第一功率模块、第二功率模块、风机和输入输出电气模块；其中，充电机箱体的框架本体包括：吊装梁、顶梁、箱体框架和隔板；吊装梁固定于顶梁的外侧，箱体框架固定于顶梁的下方，隔板设在箱体框架内，将充电机箱体内部分隔为功率模块腔、冷却腔和输入输出腔；充电机箱体外部的气体由风机驱动形成气流，经第一进风口和第二进风口分别进入功率模块腔下方风道，沿功率模块散热片自下而上到达充电机箱体的顶部，再穿过风机由充电机箱体底部的出风口排出。本实用新型的充电机箱内的电气元件分布合理，通风散热结构布局科学，充电机箱体结构布局紧凑、轻量化、小巧简洁。

Description

一种轻量型动车组充电机

技术领域

本实用新型涉及一种轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种轻量型动车组充电机。

背景技术

充电机是轨道车辆的重要组成部分，为轨道车辆上的负载供电。

现有充电机箱体材料多采用碳钢箱体，质量大，散热性能差。而箱体内部存在各种电气元件，如接触器、继电器和电容等，在车辆运行过程中，电气元件会产生大量的热量，加上充电机箱体内空间狭小，密封性较好，导致电气元件温度以及箱体内部的工作温度提高，这会大大影响到电气元件的工作性能以及使用寿命。

现有充电机箱体所用散热方式也多为自然冷却或强迫风冷,而大规模集成化电气元件的散热要求越来越高，器件散热效率对于充电机的正常工作至关重要，现有充电机箱体材料简单的散热结构无法满足集成化度日益增高的电气元件的散热要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种轻量型动车组充电机,充电机箱内的电气元件的结构分布合理，通风散热结构布局科学，充电机箱体结构更加小巧简洁，布局更加紧凑。在满足充电机箱体设计轻量化要求的同时，保证了箱体内电气元件的高效散热，使其处于良好的工作环境和状态。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种轻量型动车组充电机，包括：

充电机箱体、第一功率模块、第二功率模块、风机和输入输出电气模块；

所述充电机箱体包括：框架本体、箱体蒙皮、第一进风口、第二进风口和出风口；其中，所述框架本体包括：吊装梁、顶梁、箱体框架和隔板；所述吊装梁固定于所述顶梁的外侧，所述箱体框架固定于所述顶梁的下方，所述隔板垂直所述顶梁固定在所述箱体框架内，将所述充电机箱体内部分隔为左右对称的两个功率模块腔以及处于所述两个功率模块腔之间的前后排布的冷却腔和输入输出腔；所述箱体蒙皮包覆在所述框架本体的外侧；所述第一进风口和所述第二进风口分别开设在所述充电机箱体的两侧，与所述两个功率模块腔底部的风道分别相连通；所述出风口开设在所述充电机箱体的底部，与所述冷却腔连通；

所述第一功率模块和所述第二功率模块分别设置在所述两个功率模块腔中，所述输入输出电气模块设置在所述输入输出腔中，所述风机设置在所述冷却腔中。

优选的，所述充电机箱体还包括检修门，开设在所述输入输出腔一侧的所述充电机箱体上。

优选的，所述框架本体还包括顶板加强筋，设置在所述冷却腔和所述输出输入腔的上方，所述顶板加强筋的两端分别与所述顶梁的两条横梁垂直相接。

进一步优选的，所述横梁的中间部分的横截面积大于两侧部分的横截面积。

优选的，所述框架本体还包括风机安装座，所述风机安装座固定在所述冷却腔中，所述风机固定在所述风机安装座上。

进一步优选的，所述风机为离心风机，出风方向朝向所述出风口设置。

优选的，所述第一功率模块和所述第二功率模块分别具有散热片；

所述充电机箱体外部的气体由所述风机驱动形成气流，经第一进风口和第二进风口分别进入所述风道，沿散热片自下而上到达所述充电机箱体的顶部，再穿过风机由所述出风口排出所述充电机箱体外。

优选的，所述输入输出电气模块包括接触器和熔断器；

所述接触器具有接触器铜排，所述熔断器具有熔断器铜排。

优选的，所述充电机箱体为铝合金材质箱体。

本实用新型实施例提供的轻量型动车组充电机，充电机箱内的电气元件的结构分布合理，通风散热结构布局科学，充电机箱体结构更加小巧简洁，布局更加紧凑。在满足充电机箱体设计轻量化要求的同时，保证了箱体内电气元件的高效散热，使其处于良好的工作环境和状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的轻量型动车组充电机的外形结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的框架本体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的吊装梁的正视图；

图4为本实用新型实施例提供的电气元件分布布局区域划分示意图；

图5为本实用新型实施例提供的通风散热结构的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的输入输出腔中电气元件分布布局结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的熔断器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实施例中描述所指的位置关系或基于附图的位置关系，仅是为了清晰和方便的描述本实用新型的实现方式，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，不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述性目的而使用，不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型实施例提供了一种轻量型动车组充电机，包括：充电机箱体、第一功率模块、第二功率模块、风机和输入输出电气模块。下面结合各个附图，对实用新型实施例进行详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的轻量型动车组充电机的外形结构示意图，充电机箱体得结构可以如图1所示，包括：框架本体1、箱体蒙皮2、检修门3、第一进风口4、第二进风口(图中未示出)和出风口(图中未示出)。

图2为为本实用新型实施例提供的框架本体结构示意图。结合图1、图2所示，框架本体1包括：吊装梁101、顶梁102、顶板加强筋103、箱体框架107、风机安装座105和隔板104。

吊装梁101固定于顶梁102的外侧，箱体框架107固定于顶梁102的下方，隔板104垂直顶梁102固定在箱体框架107内，将充电机箱体内部分隔为左右对称的两个功率模块腔以及处于两个功率模块腔之间的前后排布的冷却腔和输入输出腔，具体结构可以如图4所示。

本实施例中，将充电机箱体内部分隔为四个腔，通过隔板104将各个腔室隔开，其中冷却腔与输入输出腔沿充电机箱体的中轴线分布，两个功率模块腔分布于充电机箱体左右两侧。这种布置结构能够使得整个箱体左右重量保持平衡，使箱体能够均匀受力，降低因箱体重心偏移所造成的风险。

顶板加强筋103设置在冷却腔和输出输入腔的上方，顶板加强筋103的两端分别与顶梁102的两条横梁垂直相接。

为了进一步优化框架本体结构，在本实施例中，对于顶板加强筋103的两端相接的顶梁102的两条横梁的结构进行了优化，可以具体如图3所示，横梁的中间部分的横截面积大于两侧部分的横截面积。这样设计的目的是由于中间承重比两侧稍大，增大了横梁中间部分的的横截面积，使其在满足充电机承重要求，而横梁左右两侧的横截面积则保持不变，是在其满足充电机承重要求的条件下，保证顶梁结构设计质量最小，满足设计的轻量化要求。

风机安装座105固定在冷却腔中，风机固定在风机安装座105上。

再结合图1、图2所示，箱体蒙皮2包覆在框架本体1的外侧；检修门3开设在输入输出腔一侧的所述充电机箱体上，方便对充电机内部进行检修。

在进行充电机箱体的框架本体设计时，基于轻量化设计的考虑，对框架本体1中各结构组成部份的分布、板厚以及截面形状进行优化，同时箱体整体使用铝质或铝合金材质，使框架各个部位在保证承载要求和满足强度要求的同时，最大程度减小材料的用量，满足了设计的轻量化要求。同时，铝质或铝合金材质相比于碳钢材料也具有更好的散热性能。

在实际装配中，框架本体1以及箱体蒙皮2采用焊接的方式进行连接固定，而框架本体1中的吊装梁101、顶梁102、箱体框架107、风机安装座105和隔板104之间则均是采用螺栓连接的方式。由于铝材在焊接时容易产生变形，且矫形工作量大，螺栓连接能有效减少箱体焊接时产生的焊接变形量，保证了箱体结构的精度。

在具体的实施例中，结合图2、图3所示，吊装梁101与顶梁102之间共用了8个M10螺栓。其中，在顶梁左右两端分别设置1个M10螺栓，在中间部位则设置了6个M10螺栓，其中隔板104连接处设置4个螺栓，在风机安装座105两侧设置了2个螺栓。此结构设计考虑了隔板104以及风机安装座105的位置承重较大，使用螺栓连接能够进一步提升框架本体结构的承载能力。

本实用新型实施例根据箱体模块内部分布及承重情况，对箱体框架107进行合理的结构设计和布局，箱体四个侧面通过箱体框架107及蒙皮承重，中间部位通过设置三个隔板104及顶部加强筋103来增加箱体刚度。隔板104除了起将各个腔体室离的作用，也增加了箱体的承重能力。由于隔板104需要安装模块，因此选用5mm厚的铝板，而顶部加强筋103承重小，选用3mm厚的铝板。

以上介绍了本实用新型实施例提供的轻量型动车组充电机的组装结构，下面对其如何实现良好的散热性能进行说明。

在本实用新型实施例提供的充电机工作时，通过外部空气或冷却气体对充电机内部进行降温。气流在充电机箱内的运动路径如图5中箭头方向所示。

结合图1、图2、图4、图5，本实施例将通风散热结构的第一进风口4和第二进风口分别开设在充电机箱体的两侧，在第一进风口4和第二进风口处分别设有进风格栅301，第一进风口4和第二进风口与两个功率模块腔底部预留的风道302分别相连通，在两个功率模块腔的侧面也预留有竖直风道，与风道302连通；出风口开设在充电机箱体的底部，与冷却腔连通，出风口处设置有出风格栅305。

充电机的功率模块为两个，包括各种功率半导体、变压器、电感等发热元件及电容、传感器等普通元件，安装在功率模块腔内。两个功率模块分别具有散热片303，散热片303穿过功率模块腔的隔板104，露出于在竖直风道内。

进一步的，功率模块内还可以设置温度传感器，用于监测元件表面及功率模块腔内部的温度。

采用本实施例这种对称结构的风道布置，可以通过左右两个风道302和竖直风道分别对两个功率模块进行散热，有效提高散热效率。

在优选的实施例中，风机可具体采用离心风机，出风方向朝向出风口设置。

充电机箱体外部的气体由风机驱动形成气流，经第一进风口和第二进风口分别进入风道302，再转入竖直风道，沿散热片303自下而上到达充电机箱体的顶部，再次过程中与散热片进行热对流，对功率模块起到散热作用。充电机箱体的顶部的气流再经过风机由出风口排出充电机箱体外，从而达到降低充电机箱体内部温度的目的。通过充电机箱内的电气元件的合理分布和通风散热结构的科学布局，保证了箱体内电气元件的高效散热，使其处于良好的工作环境和状态。

此外，本实用新型实施例还对输入输出电气模块进行了改进，具体可以结合图6和图7所示。在本实施例的输入输出电气模块中，包括有接触器404和熔断器402；

接触器404选用新型直流线圈接触器，具有接触器铜排403。熔断器402选用新型方体熔断器，具有熔断器铜排401。

在传统的输入输出电气模块的布局中，接触器和熔断器均是采用导线连接的方式。在本方案中改为铜排的连接方式，使结构更加小巧简洁，布局更加紧凑，有效的降低了充电机的重量，进一步在设计上实现了轻量化，而且相比于传统导线更加安全可靠。

熔断器铜排401如图7所示，采用断开式的连接方式，并且能方便的改变熔断器铜排401的朝向位置，使得熔断器铜排401在安装时更加方便，增加了结构的兼容性、可变性和易用性，装配时可以根据安装空间进行调整，组装方便，兼容性好。

本实用新型实施例提供的轻量型动车组充电机，充电机箱内的电气元件的结构分布合理，通风散热结构布局科学，充电机箱体结构更加小巧简洁，布局更加紧凑。在满足充电机箱体设计轻量化要求的同时，保证了箱体内电气元件的高效散热，使其处于良好的工作环境和状态。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻量型动车组充电机，其特征在于，所述轻量型动车组充电机包括：充电机箱体、第一功率模块、第二功率模块、风机和输入输出电气模块；

所述充电机箱体包括：框架本体、箱体蒙皮、第一进风口、第二进风口和出风口；其中，所述框架本体包括：吊装梁、顶梁、箱体框架和隔板；所述吊装梁固定于所述顶梁的外侧，所述箱体框架固定于所述顶梁的下方，所述隔板垂直所述顶梁固定在所述箱体框架内，将所述充电机箱体内部分隔为左右对称的两个功率模块腔以及处于所述两个功率模块腔之间的前后排布的冷却腔和输入输出腔；所述箱体蒙皮包覆在所述框架本体的外侧；所述第一进风口和所述第二进风口分别开设在所述充电机箱体的两侧，与所述两个功率模块腔底部的风道分别相连通；所述出风口开设在所述充电机箱体的底部，与所述冷却腔连通；

所述第一功率模块和所述第二功率模块分别设置在所述两个功率模块腔中，所述输入输出电气模块设置在所述输入输出腔中，所述风机设置在所述冷却腔中。

2.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述充电机箱体还包括检修门，开设在所述输入输出腔一侧的所述充电机箱体上。

3.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述框架本体还包括顶板加强筋，设置在所述冷却腔和所述输入输出腔的上方，所述顶板加强筋的两端分别与所述顶梁的两条横梁垂直相接。

4.根据权利要求3所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述横梁的中间部分的横截面积大于两侧部分的横截面积。

5.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述框架本体还包括风机安装座，所述风机安装座固定在所述冷却腔中，所述风机固定在所述风机安装座上。

6.根据权利要求5所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述风机为离心风机，出风方向朝向所述出风口设置。

7.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述吊装梁、顶梁、箱体框架和隔板之间分别通过螺栓固定连接。

8.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述第一功率模块和所述第二功率模块分别具有散热片；

所述充电机箱体外部的气体由所述风机驱动形成气流，经第一进风口和第二进风口分别进入所述风道，沿散热片自下而上到达所述充电机箱体的顶部，再穿过风机由所述出风口排出所述充电机箱体外。

9.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述输入输出电气模块包括接触器和熔断器；

所述接触器具有接触器铜排，所述熔断器具有熔断器铜排。

10.根据权利要求1所述的轻量型动车组充电机，其特征在于，所述充电机箱体为铝合金材质箱体。

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