专利名称：轻量化新型客车用感应子发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电机，特别是涉及轻量化新型客车用感应子发电机。
背景技术：
现有电机为KFT-5型感应子发电机，设计于二十世纪七十年代初期，在以后的使用过程中逐步取代了直流电机。该电机重量较重，为170公斤，吊装在客车转向架上加焊的吊架上，每辆客车配备1台电机。九七年部分客车提速，大部分提速客车为全列集中供电的空调列车，只在行李车、邮政车上使用了该电机，因此装载该电机的客车转向架吊架裂纹故障表现并不明显；九八年非空调客车也将车速提高到120km/h，提速后转向架振动频率加快，振动形式也更趋于复杂，据不完全统计，仅九九年北京铁路局已发现转向架吊架裂纹8起，北京西段更是发生了电机从转向架上脱落的重大事故，严重危害行车安全。
现有电机除重量较重外，还有以下主要问题(1)效率低。电机铁心较长(220mm)，铁损耗大，铁心无效发热，造成电机整机效率低。(2)散热效果差。电机防护等级为IP54，系全封闭电机。电机绕组绝缘为B级绝缘，绕组耐温能力差，容易烧损。(3)无过热保护。因故障或其他外部因素造成绕组过热后，只能靠绕组自身绝缘维持电机运行，这样即严重影响电机的正常使用寿命，同时又会导致电机绕组故障的扩散。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种轻量化新型客车用感应子发电机，它能够提高电机运行的可靠性，保障行车安全，并且具有重量轻的特点。
本实用新型的技术解决方案是轻量化新型客车用感应子发电机，包括机座、后端盖、绕组、转子、定子和前端盖，其特征是它还包括温控装置，所述的温控装置串联于励磁绕组回路，所述的绕组安装在定子上，所述的转子仅有铁心冲片而无绕组。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点本实用新型在设计时，充分吸收消化了国内、外先进的高速同步发电机的结构，结合机车的应用要求和特点加以创新，新电机重量为110kg。主要设计特点如下(1)转速范围大。该电机在转速为850r/min～3700r/min均能正常运行，通过合理设计转子铁心结构、采用较大的定转子气隙、选用进口高速电机轴承，来消除高转速对电机的不良影响。
(2)通用性好。该电机具有较好的通用性，电机设计时，如接线盒、销套、皮带轮等均采用铁路行业标准件。其外形安装尺寸、中心高均设计得和原KFT-5发电机相同。
(3)重量轻。经过精密强度计算，选用优质钢板焊接机座替代铸造机座，采用高强度铝合金铸造端盖，并合理提高电机电磁参数，缩短电机铁长，使电机重量仅为原电机的2/3。
(4)可靠性保证。电机冷却方式为封闭自冷，焊接机座较铸造机座有更好的散热效果；转子仅有铁心而无线圈嵌装，铁心齿部在电机旋转时具有较强的鼓风效应，使电机内热场趋于平衡，便于电机内、外热量交换；电机绕组选用H级聚酰亚胺漆包线QY-2；励磁绕组串联温控开关，在绕组温度过高时能自动断开励磁回路，使电机脱离负载工况，有效保护绕组不受损害。
(5)与控制系统匹配。励磁电压设计在40V以下，励磁电流设计在8A以下，便于励磁控制，可在原有控制系统下完成电机替换。
(6)磁路设计合理。定转子冲片均采用平行齿结构，磁路流畅。
(7)较大的气隙与较高的气隙磁密，使得电机具有较硬的输出特性，提高了整个供电系统的稳定性。
图1为本实用新型轻量化新型客车用感应子发电机的纵向剖视图。
图2为本实用新型轻量化新型客车用感应子发电机的励磁绕组串联温控装置接线原理图。
图3为本实用新型轻量化新型客车用感应子发电机后端盖主视图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为本实用新型轻量化新型客车用感应子发电机前端盖主视图。
图6为本实用新型轻量化新型客车用感应子发电机转子主视图。
图7为本实用新型轻量化新型客车用感应子发电机定子主视图。
具体实施方案下面结构附图详细描述本实用新型的实施例。
图1中1为机座，2为后端盖，3为皮带轮，4为绕组，5为转子铁心，6为定子铁心，7为前端盖，8为接线盒。
图2所示电机定子磁极数为2极，L0、L1、L2--励磁接线柱，10为励磁绕组9为温控装置。
图2中励磁引出线正常位置在L1、L2接线柱，故障状态为L0、L2接线柱。原理温控装置9串联于励磁绕组回路，温控装置9设定为某一固定运行温度，本电机为H级绝缘，设定为125±5℃，电机通常情况下运行，其绕组温度低于110℃；当由于某种原因如环境温度过高、机座或端盖等电机主要散热部件敷尘过重，散热效果降低等造成绕组温升过高时，温控装置自动运行，断开电机励磁回路，保护绕组不致损坏。
L0接线柱仅为明确判定因温控装置故障造成电机不能正常工作时，应急使用。
(一)为减轻重量采取的措施1、提高电磁负荷，适当缩短铁长。电机绕组4绝缘等级由F级提高到H级，增强绕组耐热性能；同时选用优质低损耗硅钢板，降低铁损耗。
2、采用优质钢板焊接结构的机座1，适当减薄机座筒体厚度。
3、采用优质铝合金铸造后端盖2和前端盖7。
(二)为解决散热问题采取的措施1、优质钢板焊接机座1较铸造机座具有更优越的散热性能，优质铝合金铸造前、后端盖较铸铁端盖具有更优越的散热性能。
2、电机重量轻，机座1厚度减薄，散热性能更好。
3、铝合金铸造前、后端盖内部增加辐射状筋板，即增强了端盖自身强度，又扩大了端盖部分受热面积，利于电机内外部热量交换。
(三)电机可靠性设计1、在电机励磁绕组串联温控装置，防止绕组因外部原因故障及故障扩散，提高绕组使用寿命。
2、电机绕组4绝缘等级由F级提高到H级，选用H级聚酰亚胺漆包线，增强绕组耐热性能。
3、电机绕组均安装与定子上，转子部分仅有铁心冲片而无绕组，转子5冲片和定子6冲片采用平行齿结构，运行可靠，并且转子5和定子6选用优质低损耗硅钢板。
因KFT-5型感应子发电机设计年代较早，随着新材料、新技术、新结构、新工艺的不断更新进步，通过对电机的重新设计如用焊接机座代替铸造机座减小机座厚度，采用导磁性能好、磁损耗小的矽钢片减小铁长，采用铸铝端盖，选择较高的电磁负荷等措施减轻电机重量；同时采用较高的绝缘等级，提高电机运行可靠性，完全可以实现在满足供电要求的同时大幅度降低电机重量的目的。
权利要求1.轻量化新型客车用感应子发电机，包括机座(1)、后端盖(2)、绕组(4)、转子(5)、定子(6)和前端盖(7)，其特征是它还包括温控装置(9)，所述的温控装置(9)串联于励磁绕组回路，所述的绕组(4)安装在定子(6)上，所述的转子(5)仅有铁心冲片而无绕组。
2.根据权利要求1所述的轻量化新型客车用感应子发电机，其特征是所述的机座(1)为优质钢板焊接结构，所述的后端盖(2)和前端盖(7)为优质铝合金。
3.根据权利要求1所述的轻量化新型客车用感应子发电机，其特征是所述的转子(5)冲片和定子(6)冲片采用平行齿结构。
4.根据权利要求1所述的轻量化新型客车用感应子发电机，其特征是所述的绕组(4)选用H级聚酰亚胺漆包线。
5.根据权利要求1所述的轻量化新型客车用感应子发电机，其特征是所述的后端盖(2)和前端盖(7)内部有辐射状盘板。
6.根据权利要求1所述的轻量化新型客车用感应子发电机，其特征是所述的转子(5)和定子(6)选用优质低损耗硅钢板。
专利摘要轻量化新型客车用感应子发电机，包括机座(1)、后端盖(2)、绕组(4)、转子(5)、定子(6)和前端盖(7)，其特征是它还包括温控装置(9)，所述的温控装置(9)串联于励磁绕组回路，所述的绕组(4)安装在定子(6)上，所述的转子(5)仅有铁心冲片而无绕组。本实用新型能够提高电机运行的可靠性，保障行车安全，并且具有重量轻的特点。
文档编号H02K15/02GK2689569SQ200420004258
公开日2005年3月30日 申请日期2004年2月24日 优先权日2004年2月24日
发明者程建全, 秦悦虹, 贺志学, 李伟, 姚陶生, 孙白星 申请人:北京铁路局北京科学技术研究所, 中国北车集团永济电机厂