一种铁路货车轴端发电机装置的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明属于铁路货车车载发电机领域，更具体地，涉及一种铁路货车轴端发电机装置。背景技术：2.近年来，随着我国经济快速发展，铁路运输向着高速化、重载化方向发展。3.铁路货车行也迎来具大的发展机遇同时又面临具大的压力和挑战，随着铁路货车技术的发展，为了大幅提高铁路货车运行的经济性，可靠性以及安全性，铁路货车加装电控制系统、故障智能检测装置、轴温检测装置以及电子防滑器等装置已经成为未来铁路货车的发展方向。4.铁路车辆在运行时，由于多方面的原因会使车辆发生震动。这种震动形式是一个多自由度的震动系统，作用于这一系统的激扰力是多种多样的，因此铁路车辆的震动是一个极其复杂的震动过程。一般来说，引起车辆震动的激扰力可以分为两种类型：线路原因与轮对原因。这些激扰大多都随着车辆速度的增高而加剧，因此在高速车辆上震动的问题比较显著。线路原因主要因为钢轨接头、钢轨的垂向变形和轨道的不平顺等，轮对原因主要是轮对由于加工误差导致的轮对偏心及轮轴不同心、车轮不均重、踏面擦伤和踏面斜度等。5.由于铁路货车行驶时存在这些复杂的震动，震动会影响发电机的转子相对定子的正常转动而使得发电不稳定。目前，在铁路货车上鲜少安装发电机供电系统，铁路货车的供电成为迫切需要解决的问题。6.目前，国内外的铁路工作者对铁路货车发电机进行了大量研究，比如cn202110736985.4公开了一种气动发电装置，该气动发电装置主要通过双稳态电磁阀上的输入口和车辆气路连通，通过单向阀、两个电磁阀控制双稳态电磁阀体上气路的通断来给气动马达供气，压力空气驱动气动马达转动，气动马达通过梅花联轴器带动发电机转动，从而实现了将动能转化为电能。由于其气动马达需要靠车辆气路供气，而铁路货车如果震动影响比较大，会使得供气气流紊乱，气动马达工作不可靠导致发出的电波动较大且电压不稳定。7.cn201910541582.7公开了一种基于铁路货车的振动动能回收系统，包括振动发电模块，用于对运行的铁路货车在多个方向上产生的振动动能进行采集并将采集的所述振动动能转化成电能。这种基于振动的发电装置，尽管国内外众多研究者都在尝试研究各类货车发电装置，通过理论计算，力学模拟分析，性能试研等手段验证其可靠性，但到目前为止，因为功率密度低，很少有发电装置实际装车运行的例子。因此，如何提高发电机的功率密度及可靠性成为亟待解决的技术问题。8.cn202210180259.3公开了一种用于铁路货车的新型轴端发电机，用于为所述铁路货车发电，所述铁路货车具有无轴箱转向架以及车轴，包括承载鞍、发电机外壳、定子和转子；其第一突出部分与第二突出部分之间通过互补的凹凸型槽型联接结构实现传动，通过轴端压板与转轴沿车轴的间隙，适应发电机与轴端压板的径向及轴向跳动，可以解决承载鞍与车轴间的跳动导致轴端发电机不能正常运转的问题，铁路货车震动时，其第一突出部分与第二突出部分之间会产生刚性碰撞，会使转子产生顿挫而影响转子的正常转动，使得发电机发电不稳定。此外，其定子围绕转子设置，这样也限制了定子和转子的极数，使得功率密度不高。技术实现要素：9.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铁路货车轴端发电机装置，其可提高发电机的功率密度及可靠性。10.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种铁路货车轴端发电机装置，其特征在于，包括减震防护罩、定子、转子和减震联轴器，其中：11.所述定子包括联接插头、固定轴、定子铁芯和定子线圈，所述固定轴的一端设置所述联接插头而另一端穿装所述定子铁芯，所述定子线圈安装在所述定子铁芯上；12.所述减震防护罩包括罩体及两组减震弹簧组件，所述罩体与所述固定轴固定连接，所述固定轴位于这两组所述减震弹簧组件之间；13.对于每组所述减震弹簧组件，其包括连接件和减震弹簧，所述连接件固定安装在所述罩体上，所述减震弹簧竖直穿装在所述连接件上，所述减震弹簧的一端抵在所述罩体上而另一端用于抵在车体上；14.所述转子包括转子机壳、环形磁铁和转子端盖，所述转子机壳通过轴承安装在该固定轴上，所述转子机壳的内壁上安装所述环形磁铁，所述环形磁铁与该固定轴同轴设置，所述转子端盖固定安装在所述转子机壳上；15.所述减震联轴器包括减震橡胶堆和用于与铁路货车的车轴相连接的安装壳，所述安装壳连接所述转子端盖，所述减震橡胶堆安装在所述安装壳内，所述安装壳的端面具有用于防止转子端盖从安装壳上掉落的限位台，所述减震橡胶堆将所述转子端盖压在所述限位台上。16.优选地，所述转子端盖包括端盖本体及周向设置在端盖本体上的多个凸台，这些所述凸台均沿着所述固定轴的径向延伸；17.所述安装壳的内壁上设置有多个用于卡住凸台的卡槽，每个卡槽的一端均延伸至所述安装壳的端面，以便于凸台伸入卡槽内，并且所述安装壳的端部在对应于每个卡槽的位置分别形成所述限位台，每个卡槽均呈螺旋状延伸；18.每个所述凸台分别从卡槽的一端伸入所述卡槽内并按设定方向旋转设定角度，使凸台旋转至卡槽远离安装壳的端面的一端，则可将转子端盖和安装壳连接在一起；19.所述卡槽沿固定轴轴向的槽宽大于所述凸台沿固定轴轴向的长度，以允许所述凸台在卡槽内沿固定轴的轴向往复移动，便于实现减震橡胶堆对转子端盖的减震。20.优选地，所述卡槽沿固定轴轴向的槽宽与所述凸台沿固定轴轴向的长度之差为0.5。～2mm。21.优选地，所述定子铁芯的槽数为36，所述环形磁铁为内部径向充磁并且磁极为40、42或48。22.优选地，所述环形磁铁的外圆涂胶并粘接于所述转子机壳的内壁上。23.优选地，所述铁路货车轴端发电机装置的磁场为径向磁场。24.优选地，所述转子还包括油封，所述油封的外圆面安装在所述转子机壳内壁的油封室内而内圆面安装在所述固定轴上。25.优选地，还包括锁紧螺母，所述固定轴的一端设置外螺纹和凸肩并且这一端穿过所述罩体后连接所述锁紧螺母，所述锁紧螺母将所述罩体压紧在所述凸肩上。26.优选地，所述定子和转子均位于所述罩体内。27.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：28.1)本发明的定子上连接的防护罩的减震弹簧组件与定子的固定轴连接，在车体震动时，减震弹簧可以有效隔绝车体的震动，使得车体的震动可被减震弹簧所吸收，车体的震动对发电机整体的影响很小；此外，减震联轴器上也安装了减震橡胶堆，可以有效隔绝车轴的震动，不影响转子的正常转动。29.2)本发明采用转子的环形磁铁围绕定子铁芯的方式，环形磁铁在外而定子铁芯在内，可以有效增加定子的槽数和转子的极数，进而提高了发电机在低转速下的功率密度及可靠性。附图说明30.图1是本发明的主视图；31.图2是本发明的爆炸图；32.图3是本发明中转子端盖的立体示意图；33.图4是本发明中减震联轴器的立体示意图；34.图5是本发明的部分磁路示意图；35.图6是本发明的剖视图。具体实施方式36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。37.参照图1～图6，一种铁路货车轴端发电机装置，包括减震防护罩2、定子、转子和减震联轴器4，其中：38.所述定子包括联接插头301、固定轴302、定子铁芯305和定子线圈304，所述固定轴302的一端设置所述联接插头301而另一端穿装所述定子铁芯305，所述定子线圈304安装在所述定子铁芯305上。39.所述减震防护罩2包括罩体21及两组减震弹簧组件22，所述罩体21与所述固定轴302固定连接。40.对于每组所述减震弹簧组件22，其包括连接件和减震弹簧，所述连接件固定安装在所述罩体21上，所述减震弹簧竖直穿装在所述连接件上，所述减震弹簧的一端抵在所述罩体21上而另一端用于抵在车体上，以用于在车体和罩体21之间实现减震。连接件优选螺栓。减震弹簧优选一直处于压缩状态。41.减震弹簧由于与车体接触，可以对固定轴302进行限位，防止固定轴302(或定子)连续的转动，使得车体震动时，定子只能在很小范围内进行偏转。所述减震弹簧组件22设置有两个，沿着车体的前后布置，所述固定轴302设置在这两个所述减震弹簧组件22之间，则减震弹簧组件22可以在铁路货车的前、后两个方向对定子进行减震。这样无论是铁路货车向前还是向后移动时，都能有一个减震弹簧与车体接触被压缩，防止罩体与车体的碰撞而损坏轴承。如果减震弹簧的弹力足够大，则可以在车体震动时，使得定子几乎不偏转。42.所述转子包括转子机壳312、环形磁铁313和转子端盖314，所述转子机壳312通过轴承安装在所述固定轴302上，轴承优选设置有两个，分别是第一轴承303和第二轴承306。所述转子机壳312的内壁上安装环形磁铁313，所述环形磁铁313的外圆通过胶水粘接于所述转子机壳312的内壁上。所述转子端盖314固定安装在所述转子机壳312上，优选通过转子端盖314侧面设置的锁紧螺栓315进行固定；所述定子和转子均位于所述罩体21内，罩体21可以很好地对定子和转子实现保护。本发明通过转子的转动以及定子线圈304的电磁感应，发出交流电，产生电能，发电机装置发出的电通过定子的联接插头301输送出去。当转子转动时，防护罩2的减震弹簧组件22同车体接触来阻止定子的连续转动，只允许固定轴302偏转很小的角度并且固定轴302能快速回位。43.转子和定子共同形成发电主体3。44.所述减震联轴器4包括减震橡胶堆41和用于与铁路货车的车轴相连接的安装壳42，所述安装壳42连接所述转子端盖314，所述减震橡胶堆41安装在所述安装壳42内，所述安装壳42的端面具有用于防止转子端盖314从安装壳42上掉落的限位台422，所述减震橡胶堆41一直处于压缩状态，初始时，所述减震橡胶堆41将所述转子端盖314压在所述限位台422上，以用于在所述转子端盖314与所述安装壳42之间实现减震。由于减震橡胶堆41是橡胶材质，其本身具有弹性，因此在其压缩量变化时，可以允许转子端盖314沿固定轴302的轴向有一定的位移，从而适应车轴的轴向震动。转子端盖314安装在安装壳42上后，两者无相对转动，而转子端盖314可相对安装壳42进行沿固定轴302轴向移动，来适应减震橡胶堆41的压缩量变化及转子端盖314的轴向移动。45.由于安装壳42是直接与车轴连接在一起的，车轴在转动时，安装壳42带动转子端盖314转动，则转子整体也转动，如果安装壳42内安装了减震橡胶堆41，减震橡胶堆41可有效吸收车轴的震动，在径向和轴向都能减震。减震橡胶堆41本身的橡胶材料材质使得安装在安装壳42上后，具有沿固定轴的径向的减震功能。安装壳42在车轴带动下震动时，通过减震橡胶堆41作用在转子端盖314上，对转子端盖314是柔性冲击，则转子整体也能得到很好的减震，不会影响转子的正常转动。减震橡胶堆41优选包括圆盘状结构和y字形结构，其主体为圆盘状结构，盘状结构的侧面布置有y字形结构，并且y字形结构为中心对称结构。46.由于设置了减震弹簧组件22和减震橡胶堆41，车体和车轴的震动几乎不会对转子的正常转动和发电主体3的正常发电产生影响。而如果没有安装减震弹簧组件22和减震橡胶堆41，则车体和车轴的上下震动，会对发电主体3尤其是固定轴302上安装的轴承产生很大损坏，使得固定轴302上的轴承容易损坏，进而使得定子和转子损坏，会降低发电主体3的使用寿命。如果没有安装减震橡胶堆41，则车轴的径向、轴向的震动也会使得固定轴302上的轴承容易损坏。47.进一步，所述转子端盖314包括端盖本体及周向设置在端盖本体上的多个凸台3411，这些所述凸台3411均沿着所述固定轴302的径向延伸。48.所述安装壳42的内壁上设置有多个用于卡住凸台3411的卡槽421，每个卡槽421的一端均延伸至所述安装壳42的端面，以便于凸台3411伸入卡槽421内，并且所述安装壳42的端部在对应于每个卡槽421的位置分别形成所述限位台，每个卡槽421均呈螺旋状延伸。49.每个所述凸台3411分别从卡槽421的一端伸入所述卡槽421内并按设定方向旋转设定角度，使凸台3411旋转至卡槽421远离安装壳42的端面的一端，则可将转子端盖314和安装壳42连接在一起。通过凸台3411和卡槽421的配合，可以快速地实现转子端盖314和安装壳42拆装。本发明优选转子端盖314上设有三个圆柱形的凸台3411，安装壳42上设有三个卡槽421，转子端盖314上的凸台3411从固定轴302的轴伸端看，沿顺时针方向旋入安装壳42的安装槽中，构成二者之间的有效联接。50.所述卡槽421沿固定轴轴向的槽宽大于所述凸台3411沿固定轴轴向的长度，优选两者之差为0.5mm～1mm，以允许所述凸台3411在卡槽421内沿固定轴302的轴向往复移动，便于实现减震橡胶堆41对转子端盖314的减震。在车轴沿自身轴向震动时，会带动安装壳42一起震动，则减震橡胶堆41的压缩量会发生变形，从而使得转子端盖314可沿固定轴302的轴向往复移动来适应车轴的轴向震动，在转子端盖314往复移动的过程中，减震橡胶堆41一直与转子端盖314接触来实现减震。51.进一步，所述定子铁芯305的槽数为36，所述环形磁铁313为内部径向充磁并且所述环形磁铁313的极数为40、42或48。由于环形磁铁313在外而定子铁芯305在内，可以有效增加定子的槽数和转子的极数，进而提高了发电机3在低转速下的功率密度及可靠性。52.进一步，所述转子还包括油封311，所述油封311的外圆面安装在所述转子机壳312内壁的油封311室内而内圆面安装在所述固定轴302上，能有效起到密封、防护作用。53.进一步，还包括锁紧螺母1，所述固定轴302的一端设置外螺纹和凸肩并且这一端穿过所述罩体21后连接所述锁紧螺母1，所述锁紧螺母1将所述罩体21压紧在所述凸肩上，实现罩体21和固定轴302的紧密连接。54.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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