專利名稱：輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)電機(jī)，特別是涉及輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電機(jī)為KFT-5型感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，設(shè)計(jì)于二十世紀(jì)七十年代初期，在以后的使用過(guò)程中逐步取代了直流電機(jī)。該電機(jī)重量較重，為170公斤，吊裝在客車轉(zhuǎn)向架上加焊的吊架上，每輛客車配備1臺(tái)電機(jī)。九七年部分客車提速，大部分提速客車為全列集中供電的空調(diào)列車，只在行李車、郵政車上使用了該電機(jī)，因此裝載該電機(jī)的客車轉(zhuǎn)向架吊架裂紋故障表現(xiàn)并不明顯；九八年非空調(diào)客車也將車速提高到120km/h，提速后轉(zhuǎn)向架振動(dòng)頻率加快，振動(dòng)形式也更趨于復(fù)雜，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅九九年北京鐵路局已發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架吊架裂紋8起，北京西段更是發(fā)生了電機(jī)從轉(zhuǎn)向架上脫落的重大事故，嚴(yán)重危害行車安全。
現(xiàn)有電機(jī)除重量較重外，還有以下主要問(wèn)題(1)效率低。電機(jī)鐵心較長(zhǎng)(220mm)，鐵損耗大，鐵心無(wú)效發(fā)熱，造成電機(jī)整機(jī)效率低。(2)散熱效果差。電機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP54，系全封閉電機(jī)。電機(jī)繞組絕緣為B級(jí)絕緣，繞組耐溫能力差，容易燒損。(3)無(wú)過(guò)熱保護(hù)。因故障或其他外部因素造成繞組過(guò)熱后，只能靠繞組自身絕緣維持電機(jī)運(yùn)行，這樣即嚴(yán)重影響電機(jī)的正常使用壽命，同時(shí)又會(huì)導(dǎo)致電機(jī)繞組故障的擴(kuò)散。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，它能夠提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性，保障行車安全，并且具有重量輕的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座、后端蓋、繞組、轉(zhuǎn)子、定子和前端蓋，其特征是它還包括溫控裝置，所述的溫控裝置串聯(lián)于勵(lì)磁繞組回路，所述的繞組安裝在定子上，所述的轉(zhuǎn)子僅有鐵心沖片而無(wú)繞組。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)時(shí)，充分吸收消化了國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)的高速同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合機(jī)車的應(yīng)用要求和特點(diǎn)加以創(chuàng)新，新電機(jī)重量為110kg。主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下(1)轉(zhuǎn)速范圍大。該電機(jī)在轉(zhuǎn)速為850r/min～3700r/min均能正常運(yùn)行，通過(guò)合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)、采用較大的定轉(zhuǎn)子氣隙、選用進(jìn)口高速電機(jī)軸承，來(lái)消除高轉(zhuǎn)速對(duì)電機(jī)的不良影響。
(2)通用性好。該電機(jī)具有較好的通用性，電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，如接線盒、銷套、皮帶輪等均采用鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件。其外形安裝尺寸、中心高均設(shè)計(jì)得和原KFT-5發(fā)電機(jī)相同。
(3)重量輕。經(jīng)過(guò)精密強(qiáng)度計(jì)算，選用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接機(jī)座替代鑄造機(jī)座，采用高強(qiáng)度鋁合金鑄造端蓋，并合理提高電機(jī)電磁參數(shù)，縮短電機(jī)鐵長(zhǎng)，使電機(jī)重量?jī)H為原電機(jī)的2/3。
(4)可靠性保證。電機(jī)冷卻方式為封閉自冷，焊接機(jī)座較鑄造機(jī)座有更好的散熱效果；轉(zhuǎn)子僅有鐵心而無(wú)線圈嵌裝，鐵心齒部在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)具有較強(qiáng)的鼓風(fēng)效應(yīng)，使電機(jī)內(nèi)熱場(chǎng)趨于平衡，便于電機(jī)內(nèi)、外熱量交換；電機(jī)繞組選用H級(jí)聚酰亞胺漆包線QY-2；勵(lì)磁繞組串聯(lián)溫控開關(guān)，在繞組溫度過(guò)高時(shí)能自動(dòng)斷開勵(lì)磁回路，使電機(jī)脫離負(fù)載工況，有效保護(hù)繞組不受損害。
(5)與控制系統(tǒng)匹配。勵(lì)磁電壓設(shè)計(jì)在40V以下，勵(lì)磁電流設(shè)計(jì)在8A以下，便于勵(lì)磁控制，可在原有控制系統(tǒng)下完成電機(jī)替換。
(6)磁路設(shè)計(jì)合理。定轉(zhuǎn)子沖片均采用平行齒結(jié)構(gòu)，磁路流暢。
(7)較大的氣隙與較高的氣隙磁密，使得電機(jī)具有較硬的輸出特性，提高了整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1為本實(shí)用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)的縱向剖視圖。
圖2為本實(shí)用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組串聯(lián)溫控裝置接線原理圖。
圖3為本實(shí)用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)后端蓋主視圖。
圖4為圖3的A-A剖視圖。
圖5為本實(shí)用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)前端蓋主視圖。
圖6為本實(shí)用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主視圖。
圖7為本實(shí)用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)定子主視圖。
具體實(shí)施方案下面結(jié)構(gòu)附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖1中1為機(jī)座，2為后端蓋，3為皮帶輪，4為繞組，5為轉(zhuǎn)子鐵心，6為定子鐵心，7為前端蓋，8為接線盒。
圖2所示電機(jī)定子磁極數(shù)為2極，L0、L1、L2--勵(lì)磁接線柱，10為勵(lì)磁繞組9為溫控裝置。
圖2中勵(lì)磁引出線正常位置在L1、L2接線柱，故障狀態(tài)為L(zhǎng)0、L2接線柱。原理溫控裝置9串聯(lián)于勵(lì)磁繞組回路，溫控裝置9設(shè)定為某一固定運(yùn)行溫度，本電機(jī)為H級(jí)絕緣，設(shè)定為125±5℃，電機(jī)通常情況下運(yùn)行，其繞組溫度低于110℃；當(dāng)由于某種原因如環(huán)境溫度過(guò)高、機(jī)座或端蓋等電機(jī)主要散熱部件敷塵過(guò)重，散熱效果降低等造成繞組溫升過(guò)高時(shí)，溫控裝置自動(dòng)運(yùn)行，斷開電機(jī)勵(lì)磁回路，保護(hù)繞組不致?lián)p壞。
L0接線柱僅為明確判定因溫控裝置故障造成電機(jī)不能正常工作時(shí)，應(yīng)急使用。
(一)為減輕重量采取的措施1、提高電磁負(fù)荷，適當(dāng)縮短鐵長(zhǎng)。電機(jī)繞組4絕緣等級(jí)由F級(jí)提高到H級(jí)，增強(qiáng)繞組耐熱性能；同時(shí)選用優(yōu)質(zhì)低損耗硅鋼板，降低鐵損耗。
2、采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接結(jié)構(gòu)的機(jī)座1，適當(dāng)減薄機(jī)座筒體厚度。
3、采用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造后端蓋2和前端蓋7。
(二)為解決散熱問(wèn)題采取的措施1、優(yōu)質(zhì)鋼板焊接機(jī)座1較鑄造機(jī)座具有更優(yōu)越的散熱性能，優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造前、后端蓋較鑄鐵端蓋具有更優(yōu)越的散熱性能。
2、電機(jī)重量輕，機(jī)座1厚度減薄，散熱性能更好。
3、鋁合金鑄造前、后端蓋內(nèi)部增加輻射狀筋板，即增強(qiáng)了端蓋自身強(qiáng)度，又?jǐn)U大了端蓋部分受熱面積，利于電機(jī)內(nèi)外部熱量交換。
(三)電機(jī)可靠性設(shè)計(jì)1、在電機(jī)勵(lì)磁繞組串聯(lián)溫控裝置，防止繞組因外部原因故障及故障擴(kuò)散，提高繞組使用壽命。
2、電機(jī)繞組4絕緣等級(jí)由F級(jí)提高到H級(jí)，選用H級(jí)聚酰亞胺漆包線，增強(qiáng)繞組耐熱性能。
3、電機(jī)繞組均安裝與定子上，轉(zhuǎn)子部分僅有鐵心沖片而無(wú)繞組，轉(zhuǎn)子5沖片和定子6沖片采用平行齒結(jié)構(gòu)，運(yùn)行可靠，并且轉(zhuǎn)子5和定子6選用優(yōu)質(zhì)低損耗硅鋼板。
因KFT-5型感應(yīng)子發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)年代較早，隨著新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝的不斷更新進(jìn)步，通過(guò)對(duì)電機(jī)的重新設(shè)計(jì)如用焊接機(jī)座代替鑄造機(jī)座減小機(jī)座厚度，采用導(dǎo)磁性能好、磁損耗小的矽鋼片減小鐵長(zhǎng)，采用鑄鋁端蓋，選擇較高的電磁負(fù)荷等措施減輕電機(jī)重量；同時(shí)采用較高的絕緣等級(jí)，提高電機(jī)運(yùn)行可靠性，完全可以實(shí)現(xiàn)在滿足供電要求的同時(shí)大幅度降低電機(jī)重量的目的。
權(quán)利要求1.輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座(1)、后端蓋(2)、繞組(4)、轉(zhuǎn)子(5)、定子(6)和前端蓋(7)，其特征是它還包括溫控裝置(9)，所述的溫控裝置(9)串聯(lián)于勵(lì)磁繞組回路，所述的繞組(4)安裝在定子(6)上，所述的轉(zhuǎn)子(5)僅有鐵心沖片而無(wú)繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，其特征是所述的機(jī)座(1)為優(yōu)質(zhì)鋼板焊接結(jié)構(gòu)，所述的后端蓋(2)和前端蓋(7)為優(yōu)質(zhì)鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，其特征是所述的轉(zhuǎn)子(5)沖片和定子(6)沖片采用平行齒結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，其特征是所述的繞組(4)選用H級(jí)聚酰亞胺漆包線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，其特征是所述的后端蓋(2)和前端蓋(7)內(nèi)部有輻射狀盤板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，其特征是所述的轉(zhuǎn)子(5)和定子(6)選用優(yōu)質(zhì)低損耗硅鋼板。
專利摘要輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座(1)、后端蓋(2)、繞組(4)、轉(zhuǎn)子(5)、定子(6)和前端蓋(7)，其特征是它還包括溫控裝置(9)，所述的溫控裝置(9)串聯(lián)于勵(lì)磁繞組回路，所述的繞組(4)安裝在定子(6)上，所述的轉(zhuǎn)子(5)僅有鐵心沖片而無(wú)繞組。本實(shí)用新型能夠提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性，保障行車安全，并且具有重量輕的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K15/02GK2689569SQ200420004258
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者程建全, 秦悅虹, 賀志學(xué), 李偉, 姚陶生, 孫白星 申請(qǐng)人:北京鐵路局北京科學(xué)技術(shù)研究所, 中國(guó)北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠