專利名稱：輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于發(fā)電機，特別是涉及輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電機為KFT-5型感應(yīng)子發(fā)電機，設(shè)計于二十世紀七十年代初期，在以后的使用過程中逐步取代了直流電機。該電機重量較重，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臺電機。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，因此裝載該電機的客車轉(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)向架振動頻率加快，振動形式也更趨于復(fù)雜，據(jù)不完全統(tǒng)計，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)生了電機從轉(zhuǎn)向架上脫落的重大事故，嚴重危害行車安全。
現(xiàn)有電機除重量較重外，還有以下主要問題(1)效率低。電機鐵心較長(220mm)，鐵損耗大，鐵心無效發(fā)熱，造成電機整機效率低。(2)散熱效果差。電機防護等級為IP54，系全封閉電機。電機繞組絕緣為B級絕緣，繞組耐溫能力差，容易燒損。(3)無過熱保護。因故障或其他外部因素造成繞組過熱后，只能靠繞組自身絕緣維持電機運行，這樣即嚴重影響電機的正常使用壽命，同時又會導(dǎo)致電機繞組故障的擴散。
實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機，它能夠提高電機運行的可靠性，保障行車安全，并且具有重量輕的特點。
本實用新型的技術(shù)解決方案是輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機，包括機座、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繞組。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點本實用新型在設(shè)計時，充分吸收消化了國內(nèi)、外先進的高速同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，結(jié)合機車的應(yīng)用要求和特點加以創(chuàng)新，新電機重量為110kg。主要設(shè)計特點如下(1)轉(zhuǎn)速范圍大。該電機在轉(zhuǎn)速為850r/min～3700r/min均能正常運行，通過合理設(shè)計轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)、采用較大的定轉(zhuǎn)子氣隙、選用進口高速電機軸承，來消除高轉(zhuǎn)速對電機的不良影響。
(2)通用性好。該電機具有較好的通用性，電機設(shè)計時，如接線盒、銷套、皮帶輪等均采用鐵路行業(yè)標準件。其外形安裝尺寸、中心高均設(shè)計得和原KFT-5發(fā)電機相同。
(3)重量輕。經(jīng)過精密強度計算，選用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接機座替代鑄造機座，采用高強度鋁合金鑄造端蓋，并合理提高電機電磁參數(shù)，縮短電機鐵長，使電機重量僅為原電機的2/3。
(4)可靠性保證。電機冷卻方式為封閉自冷，焊接機座較鑄造機座有更好的散熱效果；轉(zhuǎn)子僅有鐵心而無線圈嵌裝，鐵心齒部在電機旋轉(zhuǎn)時具有較強的鼓風(fēng)效應(yīng)，使電機內(nèi)熱場趨于平衡，便于電機內(nèi)、外熱量交換；電機繞組選用H級聚酰亞胺漆包線QY-2；勵磁繞組串聯(lián)溫控開關(guān)，在繞組溫度過高時能自動斷開勵磁回路，使電機脫離負載工況，有效保護繞組不受損害。
(5)與控制系統(tǒng)匹配。勵磁電壓設(shè)計在40V以下，勵磁電流設(shè)計在8A以下，便于勵磁控制，可在原有控制系統(tǒng)下完成電機替換。
(6)磁路設(shè)計合理。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，使得電機具有較硬的輸出特性，提高了整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1為本實用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機的縱向剖視圖。
圖2為本實用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機的勵磁繞組串聯(lián)溫控裝置接線原理圖。
圖3為本實用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機后端蓋主視圖。
圖4為圖3的A-A剖視圖。
圖5為本實用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機前端蓋主視圖。
圖6為本實用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子主視圖。
圖7為本實用新型輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機定子主視圖。
具體實施方案下面結(jié)構(gòu)附圖詳細描述本實用新型的實施例。
圖1中1為機座，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所示電機定子磁極數(shù)為2極，L0、L1、L2--勵磁接線柱，10為勵磁繞組9為溫控裝置。
圖2中勵磁引出線正常位置在L1、L2接線柱，故障狀態(tài)為L0、L2接線柱。原理溫控裝置9串聯(lián)于勵磁繞組回路，溫控裝置9設(shè)定為某一固定運行溫度，本電機為H級絕緣，設(shè)定為125±5℃，電機通常情況下運行，其繞組溫度低于110℃；當由于某種原因如環(huán)境溫度過高、機座或端蓋等電機主要散熱部件敷塵過重，散熱效果降低等造成繞組溫升過高時，溫控裝置自動運行，斷開電機勵磁回路，保護繞組不致?lián)p壞。
L0接線柱僅為明確判定因溫控裝置故障造成電機不能正常工作時，應(yīng)急使用。
(一)為減輕重量采取的措施1、提高電磁負荷，適當縮短鐵長。電機繞組4絕緣等級由F級提高到H級，增強繞組耐熱性能；同時選用優(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)的機座1，適當減薄機座筒體厚度。
3、采用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造后端蓋2和前端蓋7。
(二)為解決散熱問題采取的措施1、優(yōu)質(zhì)鋼板焊接機座1較鑄造機座具有更優(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、電機重量輕，機座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，即增強了端蓋自身強度，又擴大了端蓋部分受熱面積，利于電機內(nèi)外部熱量交換。
(三)電機可靠性設(shè)計1、在電機勵磁繞組串聯(lián)溫控裝置，防止繞組因外部原因故障及故障擴散，提高繞組使用壽命。
2、電機繞組4絕緣等級由F級提高到H級，選用H級聚酰亞胺漆包線，增強繞組耐熱性能。
3、電機繞組均安裝與定子上，轉(zhuǎn)子部分僅有鐵心沖片而無繞組，轉(zhuǎn)子5沖片和定子6沖片采用平行齒結(jié)構(gòu)，運行可靠，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)電機設(shè)計年代較早，隨著新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝的不斷更新進步，通過對電機的重新設(shè)計如用焊接機座代替鑄造機座減小機座厚度，采用導(dǎo)磁性能好、磁損耗小的矽鋼片減小鐵長，采用鑄鋁端蓋，選擇較高的電磁負荷等措施減輕電機重量；同時采用較高的絕緣等級，提高電機運行可靠性，完全可以實現(xiàn)在滿足供電要求的同時大幅度降低電機重量的目的。
權(quán)利要求1.輕量化新型客車用感應(yīng)子發(fā)電機，包括機座(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，其特征是所述的機座(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，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，其特征是所述的繞組(4)選用H級聚酰亞胺漆包線。
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，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，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，包括機座(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)僅有鐵心沖片而無繞組。本實用新型能夠提高電機運行的可靠性，保障行車安全，并且具有重量輕的特點。
文檔編號H02K15/02GK2689569SQ200420004258
公開日2005年3月30日 申請日期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 申請人:北京鐵路局北京科學(xué)技術(shù)研究所, 中國北車集團永濟電機廠