一种机车轴端永磁同步发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种机车轴端永磁同步发电机，包括：与机车转向架的轴箱固定连接的机座；压装在机座内部的定子；布置在定子内的转子，转子与机车的车轴固定连接，转子采用永磁体励磁方式，并采用空心杯式结构；以及布置在机座末端的端盖，机座和端盖形成对定子、转子的密封结构；当机车运行，车轮转动后，车轴转动并带动转子转动，永磁同步发电机发出电能。本发明专利技术能够解决机车无火回送时，无法提供足够的有效电源供司机室使用的技术问题，极大地简化了发电机的结构，减轻了发电机的重量，消除了发电机轴承的故障风险，性能更加可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通领域，尤其是涉及一种应用于机车轴端的永磁同步发电机。
技术介绍
在现有技术中，由于铁路机车一般需要不断地拆解编组，而除机车外其它的车厢和转向架普遍缺少电源，这与实际的使用需求存在较大的差距。机车一般在60km/h～120km/h运行，机车车轴的转速约为245n/min～416n/min，以前设计的发电机只作为电子防滑器和在线监测的用电需求，功率都比较小，一般只有几十瓦到几百瓦，因此远远不能满足实际的使用需求。如附图1所示，为现有技术中机车车轴轴端的结构示意图，在车轴1的端部外侧设置有轴箱12，在轴箱12与车轴1之间设置有轴承，轴承端压板13通过螺栓固定在车轴1的端部，轴箱端盖固定在轴箱12的外侧。而早期铁路机车所用的轴端发电机，主要包括定子、转子，电机安装转向架上，通过机车轮轴带动发电机发电，其主要作用是为机车车厢提供辅助电源，所以普遍采用皮带传动。现有铁路机车轴端发电机挂载在构架的前后两端，在车轴处加装皮带轮与发电机相连。然而这种设计结构复杂、重量体积大，输出的功率也大，并且此种发电机对转向架的改动较大，在机车转向架上加装非常困难。其次，由于现有发电机与机车轴直接相连，发电机需要承受车辆运行时的振动与冲击，因此发电机的可靠性及轻量化尤其重要，提高发电机的功率密度和可靠性是关键的难点。此外，国外的铁路机车车轴发电机，如：FAG公司生产的轴承带集成发电装置，在轴承内圈布置有永磁体作为转子，在轴箱盖中以线圈作为定子，发电装置为轴承诊断和故障信息检测等功能提供电源。这种设备的最高输出功率为100W，供电电源为6V～14V，供电能力太弱。在现有条件下当机车无火回送时，机车车厢上缺少电源，无法提供的电源供设备和随车人员使用，不能充分满足机车无火回送时的用电设备使用需求，尤其是在冬、夏两季致使车内环境十分恶劣，且该套轴承装置价格非常昂贵。同时，基于车辆轻量化设计的要求，机车车轴发电机的重量和安装空间都受到车辆限制，在现有的重量限制、安装空间严格限制的条件下，现有发电机是难以满足要求的。因此，为了改善随车人员的乘车条件，急需研发一种能够为车厢提供足够电源的发电设备。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种机车轴端永磁同步发电机，解决机车无火回送时，无法提供的有效电源供司机室使用的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术具体提供了一种机车轴端永磁同步发电机的技术实现方案，一种机车轴端永磁同步发电机，包括：与机车转向架的轴箱固定连接的机座；压装在所述机座内部的定子；布置在所述定子内的转子，所述转子与机车的车轴固定连接，所述转子采用永磁体励磁方式，并采用空心杯式结构；以及布置在所述机座末端的端盖，所述机座和端盖形成对所述定子、转子的密封结构；当所述机车运行，车轮转动后，所述车轴转动并带动所述转子转动，所述永磁同步发电机发出电能。优选的，所述定子过盈压装在所述机座的内部。优选的，所述定子包括定子铁心和定子绕组，所述定子铁心由硅钢片叠成，所述硅钢片上开设有用于嵌装所述定子绕组的定子槽。优选的，所述转子包括转子挡板、防护圈、永磁体和空心轴，所述防护圈采用隔磁材料。在所述空心轴的外表面沿轴向间隔布置有若干隔板，所述永磁体布置在相邻隔板构成的安装槽中，所述防护圈套设在所述空心轴上，并将所述永磁体固定在所述安装槽中。所述转子挡板设置在所述空心轴上，并位于所述安装槽的两端，通过螺栓二实现所述空心轴与所述车轴轴端之间的固定连接。优选的，所述转子挡板、防护圈和空心轴焊接成一个整体。优选的，所述永磁体由稀土永磁材料制成，并采用弧形瓦片径向充磁结构。优选的，所述永磁体沿所述空心轴的外表面径向均匀布置，相邻所述永磁体的磁场方向相反。优选的，在所述空心轴上设置有用于安装所述螺栓二的开口。优选的，所述永磁同步发电机的供电功率在3kVA～5kVA之间。优选的，所述机座通过螺栓一与所述轴箱固定连接。通过实施上述本专利技术提供的机车轴端永磁同步发电机的技术方案，具有如下有益效果：(1)本专利技术解决了现有铁路机车车轴发电机存在的占用空间和重量大、价格昂贵，且供电能力弱，无法以满足机车无火回送时的用电设备使用需求的技术问题，能够满足车辆轻量化，以及重量和安装空间的限制要求，同时满足车辆系统的整体要求和用电功率要求；(2)本专利技术通过设计空心杯式转子，空心轴圆周上设计均布的槽形，采用瓦片弧形径向充磁的永磁体，使得发电机本体内无轴承结构，极大地简化了发电机的结构，减轻了发电机的重量，消除了发电机轴承的故障风险，性能更加可靠；(3)本专利技术由于转子上没有冲片结构，只有简单的空心轴，转子的重量较小，安装在车轴上，对车轴重量的增加基本可以忽略，且对车轴的轴承毫无影响，发电机的外形为短粗形，基本没有增加车轴轴箱的轴向伸出长度，能够很好地满足电机尺寸设计的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。图1是现有技术中机车车轴轴端的结构剖视图；图2是本专利技术机车轴端永磁同步发电机一种具体实施方式的安装结构剖视图；图3是本专利技术机车轴端永磁同步发电机一种具体实施方式的结构剖视图；图4是本专利技术机车轴端永磁同步发电机一种具体实施方式中转子的外部结构示意图；图5是本专利技术机车轴端永磁同步发电机一种具体实施方式中转子的内部结构剖视图；图6是本专利技术机车轴端永磁同步发电机一种具体实施方式的装配结构示意图。图中：1-车轴，2-机座，3-螺栓一，4-定子铁心，5-定子绕组，6-端盖，7-转子挡板，8-防护圈，9-永磁体，10-空心轴，11-螺栓二，12-轴箱，13-轴承端压板，14-轴箱端盖，15-开口，16-隔板，17-安装槽。具体实施方式为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：同步发电机：一种常用的交流发电机，发出的电源频率f与转子的转速n之间具有固定不变的关系f=pn/60=pns/60，ns为同步转速；稀土永磁体：目前主要应用的是稀土钴永磁体和钕铁硼永磁体，都是高剩磁、高矫顽力、高磁能积的永磁材料。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如附图2至附图6所示，给出了本专利技术机车轴端永磁同步发电机的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如附图2和3所示，一种机车轴端永磁同步发电机的具体实施例，包括：与机车转向架的轴箱12固定连接的机座2，机座2通过螺栓一3与轴箱12固定连接；压装在机座2内部的定子；布置在定子内的转子，转子与机车的车轴1固定连接，转子采用永磁体励磁方式，并采用空心杯式结构；以及布置在机座2末端的端盖6，机座2和端盖6形成对定子、转子的密封结构；当机车运行，车轮转动后，车轴1转动并带动转子转动，永磁同步发电机发出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机车轴端永磁同步发电机，其特征在于，包括：与机车转向架的轴箱(12)固定连接的机座(2)；压装在所述机座(2)内部的定子；布置在所述定子内的转子，所述转子与机车的车轴(1)固定连接，所述转子采用永磁体励磁方式，并采用空心杯式结构；以及布置在所述机座(2)末端的端盖(6)，所述机座(2)和端盖(6)形成对所述定子、转子的密封结构；当所述机车运行，车轮转动后，所述车轴(1)转动并带动所述转子转动，所述永磁同步发电机发出电能。

【技术特征摘要】
1.一种机车轴端永磁同步发电机，其特征在于，包括：与机车转向架的轴箱(12)固定连接的机座(2)；压装在所述机座(2)内部的定子；布置在所述定子内的转子，所述转子与机车的车轴(1)固定连接，所述转子采用永磁体励磁方式，并采用空心杯式结构；以及布置在所述机座(2)末端的端盖(6)，所述机座(2)和端盖(6)形成对所述定子、转子的密封结构；当所述机车运行，车轮转动后，所述车轴(1)转动并带动所述转子转动，所述永磁同步发电机发出电能。2.根据权利要求1所述的机车轴端永磁同步发电机，其特征在于：所述定子过盈压装在所述机座(2)的内部。3.根据权利要求2所述的机车轴端永磁同步发电机，其特征在于：所述定子包括定子铁心(4)和定子绕组(5)，所述定子铁心(4)由硅钢片叠成，所述硅钢片上开设有用于嵌装所述定子绕组(5)的定子槽。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机车轴端永磁同步发电机，其特征在于：所述转子包括转子挡板(7)、防护圈(8)、永磁体(9)和空心轴(10)，所述防护圈(8)采用隔磁材料；在所述空心轴(10)的外表面沿周向间隔布置有若干隔板(16)，所述永磁体(9)布置在相邻隔板(16)构成的安装槽(17)中，所述防护圈(...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷军，王鹏，王新剑，包华羽，陈佳，黄谷香，黄杰，
申请(专利权)人：株洲中车机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43