ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2002 года по МПК B61D3/00 H02K35/00 

Данное устройство относится к области электротехники, а более конкретно к генераторам электроснабжения железнодорожных вагонов подвижного состава.

Известны устройства - подвагонные генераторы электрического тока с приводом от торца шейки оси колесной пары вагона. К этим генераторам относится подвагонный генератор с редукторно-карданным приводом закрытого типа (Доценко В. Е. Электрическое оборудование и освещение вагонов.- М.: Транспорт, 1964, с.23, рис.17), к примеру типа РК.

В подвагонных генераторах с приводом закрытого типа вращение от торца шейки оси колесной пары к валу ротора генератора передается через конический редуктор и карданный вал. Редуктор передает вращательный момент под углом 90^o к оси колесной пары и крепится жестко через промежуточное кольцо к корпусу буксы, а карданный вал снабжен для присоединения к редуктору и генератору упругими резинометаллическими шарнирами на своих концах.

Наличие механического редуктора и карданной передачи обуславливает относительно низкую надежность всего генератора.

Этого недостатка лишен асинхронный трехфазный подвагонный генератор переменного тока, выбранный в качестве прототипа (патент RU 2094269 С1. Подвагонный генератор для электроснабжения пассажирских вагонов /Гулин С.А., Вейтцель 0.0. - Бюл. 30, -1997). Генератор состоит из ферромагнитного статора, в пазах которого уложена электрическая обмотка, и ротора, снабженного системой возбуждения в виде набора одинаковых постоянных магнитов. Статорная обмотка электрически соединена с полупроводниковым преобразователем. Статор с помощью промежуточного фланца и крепежных элементов прикрепляется к торцу корпуса буксы, а ротор жестко связан с приводной осью колесной пары. Вся конструкция помещена в герметичный железный корпус. Как видно, использование данного генератора ведет к увеличению поперечного габаритного размера вагона, что составляет основной недостаток данного генератора.

Перед авторами стояла задача уменьшения поперечного габаритного размера вагона за счет расположения генератора под днищем вагона.

Технический результат достигается тем, что в генераторе электроснабжения железнодорожного вагона, содержащем ферромагнитный статор, в пазах которого расположена обмотка, соединенная через полупроводниковый преобразователь и электрический накопитель с бортовой электрической цепью, систему возбуждения, представляющую собой набор одинаковых постоянных магнитов с чередующейся полярностью, статор выполнен в виде ферромагнитной пластины с выфрезерованными пазами, жестко закрепленной во внутреннем окне боковины тележки, а система возбуждения представляет собой пластину, расположенную параллельно ферромагнитной пластине статора, и жестко закрепленную на подрессорной балке ответно ферромагнитной пластине статора, размеры поперечного сечения полюса постоянного магнита системы возбуждения равны поперечным размерам витка электрической обмотки ферромагнитного статора.

Генератор электроснабжения железнодорожного вагона поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана конструктивная схема генератора; на фиг.2 - система возбуждения из постоянных магнитов и обмотка статора, выполненная по петлевой схеме; на фиг.3 - система возбуждения из постоянных магнитов и обмотка статора, выполненная по волновой схеме.

Ферромагнитный статор 1 (фиг.1) жестко закреплен во внутреннем окне боковины 2 коробчатой конструкции. В боковине 2 закреплены подшипниковые узлы 3 колес 4. Статор 1 представляет пластину, в которой выфрезерованы пазы. В пазах уложена электрическая обмотка 5 (может быть выполнена по петлевой или волновой схеме), которая соединена через преобразовательный блок 6 и накопитель 7 с бортовой электрической цепью вагона. Система возбуждения, представляющая собой набор одинаковых постоянных магнитов 8 чередующейся полярности, жестко закрепленные на подрессорной балке 9. Балка 9 подпружинена с помощью рессор 10.

Размеры (а•b) поперечного сечения полюса постоянного магнита 11 (фиг.2) равны размерам (T•L) витка обмотки 12,
а=Т, b=L.

На фиг. 3 показан случай волнового исполнения, здесь позицией 13 обозначен постоянный магнит, а позицией 14 - виток обмотки.

Работа заявляемого генератора электроснабжения происходит следующим образом. При движении вагона из-за неровностей путевого полотна, стыков рельсов колеса 4 получают вертикальные ускорения, которые через подшипниковые узлы 3 передаются на боковину 2, в результате чего последняя совершает вертикальные колебания относительно подрессорной балки 9, которая подпружинена рессорами 10. Вертикальные колебания совершают постоянные магниты 8 системы возбуждения относительно витков электрической обмотки 5, расположенной в пазах ферромагнитного статора 1.

В результате этого вертикального движения происходит изменение магнитного потока (Φ) постоянного магнита 8, сцепляющегося с витком обмотки 5. Согласно закону Фарадея в витке обмотки 5 наводится ЭДС
E = -dΦ/dz
и по обмотке начинает протекать электрический ток, который выпрямляется преобразовательным блоком 6 и поступает либо в накопитель 7, либо в бортовую электрическую цепь.

Из-за того что магнитный поток, созданный индуцированным током в витке обмотки 5, направлен навстречу магнитному потоку постоянного магнита, в результате их взаимодействия возникает электромагнитная сила, направленная навстречу смещению боковины 2.

Как можно заметить, что использование данного генератора электроснабжения железнодорожного вагона по сравнению с прототипом не приводит к увеличению поперечного габарита вагона, а также позволяет частично демпфировать вертикальные колебания вагона.

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к генераторам электроснабжения железнодорожных вагонов подвижного состава. Генератор электроснабжения железнодорожного вагона содержит ферромагнитный статор, в пазах которого расположена обмотка, соединенная через полупроводниковый преобразователь и электрический накопитель с бортовой электрической цепью, систему возбуждения, представляющую собой набор одинаковых постоянных магнитов с чередующейся полярностью. Статор выполнен в виде ферромагнитной пластины с выфрезерованными пазами, жестко закрепленной во внутреннем окне боковины тележки, а система возбуждения представляет собой пластину, расположенную параллельно ферромагнитной пластине статора и жестко закрепленную на подрессорной балке ответно ферромагнитной пластине статора. Размеры поперечного сечения полюса постоянного магнита системы возбуждения равны поперечным размерам витка электрической обмотки ферромагнитного статора. Технический результат изобретения заключается в уменьшении поперечного габарита вагона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Генератор электроснабжения железнодорожного вагона, содержащий ферромагнитный статор, в пазах которого расположена обмотка, соединенная через полупроводниковый преобразователь и электрический накопитель с бортовой электрической цепью, систему возбуждения, представляющую собой набор одинаковых постоянных магнитов с чередующейся полярностью, отличающийся тем, что статор выполнен в виде ферромагнитной пластины с выфрезерованными пазами, жестко закрепленной во внутреннем окне боковины тележки, а система возбуждения представляет собой пластину, расположенную параллельно ферромагнитной пластине статора и жестко закрепленную на подрессорной балке ответно ферромагнитной пластине статора. 2. Генератор электроснабжения железнодорожного вагона по п. 1, отличающийся тем, что размеры поперечного сечения полюса постоянного магнита системы возбуждения равны поперечным размерам витка электрической обмотки ферромагнитного статора.