一种铁路货车轴端发电装置的制作方法

本技术主要涉及铁路货车，具体涉及一种铁路货车轴端发电装置。

背景技术：

1、目前的铁路车辆已逐步开始实现数字化、智能化的健康管理，并形成了系列标准化产品和技术，但是由于铁路货车没有供电，这些技术都不便于在货车车辆上实施，因此未来铁路货车车辆要想继续向数字化、智能化和自动化方向发展，实现铁路货车状态监测、健康管理，进一步提升运输效率和降低运行成本，就必须先解决铁路货车车辆供电的问题。

2、从原理方面分析，在车辆上安装风力发电机、柴油发电机、蓄电池供电系统、太阳能发电系统、振动发电均可以给铁路货车供电；由于铁路货车长期在线路上运行，运行过程需要提供稳定的电源，以上供电方案存在不便于车辆运营的问题：柴油发电机、蓄电池供电系统需要定期加注燃料或充电提供持续供电能源，车辆运营过程无法及时提供稳定的能源；风力发电机需要设置收集风能的装置，一旦运行过程收集风能的装置堵塞将不能提供稳定电源，后期维护工作量大，不利于车辆运营；太阳能发电系统受阳光影响，不能持续提供稳定电源；振动发电不能提供较大的放电功率。这些发电方式均不能满足铁路货车用电需求。

3、目前业界提出一种将车辆运行时的动能转化为电能的发电概念，即将发电机与车轴的端面连接，在车辆运行时车轴驱动发电机发电，这种发电机被称为轴端发电装置。

4、针对轴端发电装置的需求，构建一种适用于铁路货车转向架安装的发电机及安装方式，其主要解决的核心问题包括：

5、1、转向架免焊接或打孔安装要求

6、铁路货车转向架是成熟的设备，运营管理部门对转向架有严格的改造管理规定，要求安装轴端发电机时转向架上不能焊接或打孔，既有的接口保持不变。

7、铁路货车转向架轴端结构如图10所示，轴端结构主要由连接轴固定螺栓组104、防松垫片105、防松铁丝106、标志牌110、承载鞍114、轴箱轴承115、轴箱前盖116组成；轴箱轴承115内部连接了车轴，轴承上部与承载鞍114成搭接联接关系，车体的载荷通过承载鞍114传递到轴箱轴承115及车轴上，轴箱轴承115轴箱外侧安装了轴箱前盖116，通过连接轴固定螺栓组104将轴箱前盖116与车轴联接，并通过防松垫片105及防松铁丝106防止轴箱前盖116松脱，同时防松垫片105下部安装了1个记录了转向架重要维护信息的标志牌110。以上要求保持既有接口不变的要求，即是满足以上关键结构不变，在发电机安装时不增加焊接或打孔需求。

8、2、发电机不对轴箱轴承磁化要求

9、发电机是通过线圈相对运动切割磁力线产生电动势，磁性材料是发电机的关键不可缺失的部件。当发电机安装在轴端，靠近轴箱轴承115时，磁性材料可能磁化轴承，从而造成轴承损坏，发电机安装在轴端运用需要杜绝这种现象发生。

10、3、发电机是成套整体安装设备的要求

11、依据发电机技术标准，发电机在出厂前需要进行发电性能试验、绝缘耐压试验、外壳气密性试验等系列台架试验。基于这种基本技术要求，发电机需要在出厂前组装成成套整体设备，并在出厂前完成系列试验；发电机出厂后，在现场对成套整体设备进行安装。

12、4、满足运营的其他要求

13、由于发电机安装在铁路货车转向架上，铁路货车在运营过程经常需要对整车进行清洗，普遍的清洗方式就是采用高压水冲洗，所以发电机外壳防水等级做到ip65，且满足高压水枪冲洗要求；同时，应避免发电机整体或部分零件脱落；标志牌110上记录了重要的维护信息，任何时候需要安装在轴端且便于观察和记录的位置。

14、转向架侧面靠近车辆限界边缘，发电机需尽可能减小横向方向的尺寸，从而避免发电机安装后的侵限风险。发电机应免维护或与车辆保持同维护周期的少维护。

15、铁路货车转向架轴承轴向间隙，即如图10所示，承载鞍114相对轴箱前盖116有较大的轴向相对运动量，发电机安装需充分考虑该运动量，避免阻碍其相对运动。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、不需要对转向架进行焊接钻孔改造而能安装、且避免轴承磁化的铁路货车轴端发电装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

3、一种铁路货车轴端发电装置，包括发电机总成和连接轴，所述发电机总成包括后盖总成、转子总成和前盖总成；

4、所述后盖总成与前盖总成之间密封紧固连接，并形成一个内部空腔，所述转子总成位于所述空腔内；

5、所述前盖总成的内侧固定有线圈组，线圈组包括多个线圈，相邻线圈旋向相反且相互连接；

6、所述转子总成包括空心轴、磁铁盘和多个永磁体；所述空心轴的两端分别与后盖总成、前盖总成之间密封转动连接；所述磁铁盘紧固在空心轴的中段形成转子主体，多个永磁体分布在磁铁盘上且朝向前盖总成的一侧，相邻永磁体的磁极方向相反；永磁体与线圈组的数量一致；磁铁盘为采用吸磁材料制作的磁铁盘；

7、所述连接轴的一端紧固在铁路货车的轴箱前盖上，所述连接轴插设在空心轴内且与空心轴紧固相连。

8、作为上述技术方案的进一步改进：

9、各所述永磁体以磁铁盘的轴心为圆心，圆周分布在磁铁盘上，且通过非金属紧固件组固定在磁铁盘上。

10、所述磁铁盘过盈配合压装在空心轴的中段；所述空心轴与后盖总成之间通过第一油封密封。

11、所述后盖总成的底部设置有检查堵。

12、所述前盖总成包括前盖、第二油封、第二自密封轴承、第二轴承套和电机线及旋紧件；第二油封的外圈、内圈分别与前盖中心孔内壁、空心轴的外径贴合；第二自密封轴承通过第二轴承套安装在前盖中心孔的轴承座上；线圈组的接线连接到接线端子组件内，并通过电机线及旋紧件将线圈连接到外部。

13、所述前盖的外侧中心设置有挡水盖板。

14、所述发电机总成的两侧通过耳板与铁路货车的轴箱连接。

15、所述后盖总成上设有防脱吊，所述防脱吊通过钢丝绳与铁路货车的车体相连。

16、所述连接轴为圆盘和轴的共轴组合体；圆盘上均匀分布三个螺栓孔，螺栓孔所在圆半径与轴箱前盖预留螺栓孔所在圆半径相同；圆盘外侧预留凹形结构，安装时凹形结构底面与轴箱前盖螺栓安装面贴合；螺栓孔用于固定连接轴与前盖，凹形结构侧面预留配合锥面与轴箱前盖侧面的圆锥面配合，并以此面确定连接轴的中心线；轴为两段式结构，根部有三瓣式加强筋，加强筋呈120°均匀分布，并与螺栓孔呈60°错位；轴径与空心轴空心内径匹配。

17、所述连接轴的轴顶端设置有偏心的螺钉孔；连接轴与空心轴通过与螺钉孔螺纹连接的偏心螺钉组紧固相连。

18、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

19、本实用新型通过连接轴安装在轴箱上，安装时不需要对转向架进行焊接、钻孔改造；利用吸磁材料制作的磁铁盘将永磁体与轴向轴承隔离，避免永磁体将轴承磁化；整体为密封的整体成套设备，满足了成套设备在工厂内完成台架试验的要求，更容易保证产品质量，现场安装难度小；采用轴向切割磁力线的发电方式，该结构的发电机轴向尺寸小，适用于转向架侧面靠近车辆限界边缘，发电机需尽可能减小横向方向的尺寸，从而避免发电机安装后的侵限风险；整体式线圈组由电路板、线圈轮毂、线圈、输电电缆组成形成整体部件，各线圈旋向相反首尾相连，电压高，结构简单、安装方便。本实用新型针对铁路货车供电难题，不需要对转向架进行焊接、钻孔改造而能安装，解决了铁路货车供电难题，为铁路货车开展健康管理、状态检测提供了基本条件。