一种新能源动力调车机车牵引辅助变流器结构的制作方法

本发明属于新能源动力调车机车，涉及一种新能源动力调车机车牵引辅助变流器技术，具体为一种新能源动力调车机车牵引辅助变流器结构。

背景技术：

1、目前，我国工矿企业主要运输工具为老旧内燃调车机车、液力传动调车机车，内燃机车调车机车、液力传动调车机车对环境的污染严重，超标排放以来依赖传统化石能源的弊端愈演愈烈，改造老旧内燃调车机车、液力传动调车机车成为当前工矿企业输运升级转型的关键一步。

2、老旧内燃及液力传动调车机车整车牵引效率相较电传动系统较低，而混合动力调车机车采用两个及两个以上的不同动力系统提供车辆运行所需能量，通过不同能源的优化互补提升机车的能效，并且极大程度上降低了碳排放，可满足机车“最后一公里”及跨线运行需求。采用混合动力技术开发新型混合动力调车机车并广泛运用，迫在眉睫。

3、现有技术中，封闭场景的新能源动力调车机车牵引变流器与辅助变流器分开布局，为两个独立的单元，整体安装于车体机械间内部，牵引变流器与辅助变流器机械连接方式为柜体底部螺栓组与车体连接，电连接方式为通过柜体下方侧/底部出线电气接口实现牵引辅助变流器的电路连接。

4、因牵引变流器和辅助变流器分开布局，由于其尺寸限制，器件均采用单面布局方式，集成度低，导致整体柜体占用空间大；而且防护等级低，一般为ip42。在冷却上，牵引变流器和辅助变流器均采用强迫风冷散热方式，风道位于柜体后侧，电抗器、变压器、风机等部件均位于变流器底部，由于空间尺寸限制，不便进行维修维护。

技术实现思路

1、本发明为了解决目前牵引变流器和辅助变流器分开布局，集成度低，占用空间大，受尺寸限制，防护等级低，冷却风道位于柜体后侧，不便进行维修维护等问题，提供了一种新能源动力调车机车牵引辅助变流器结构。

2、本发明采用如下技术实现：

3、本发明提供一种新能源动力调车机车牵引辅助变流器结构，主体框架包括底部框架组件和顶部框架组件，底部框架组件上安装有变压器和电抗器，变压器和电抗器的前后两侧设有侧隔板；底部框架组件与顶部框架组件的左右两侧之间竖直安装有侧板框架组件，两侧的侧板框架组件之间位于侧隔板上方设有风道，风道的前侧设有低压控制区、前侧功率模块区、前侧辅助器件区及前侧电气接口区，风道的后侧设有后侧功率模块区、后侧辅助器件区及后侧电气接口区；风道的顶部入口通过顶部框架组件与冷却风机连接，顶部框架组件上方安装有顶盖框架组件，顶盖框架组件前后两侧开有进风口，底部框架组件位于变压器和电抗器下方设有出风口。

4、实施时，本发明所设计的新能源动力调车机车牵引辅助变流器结构装置，包括主体框架，采用碳钢板为主材料通过焊接而成，本发明采用框架式的结构设计，对承重区域和非承重区域采用不同厚度的碳钢板材，在实现承重的同时，减轻重量和减少空间占用；主体框架包括底部框架组件和顶部框架组件；

5、底部框架组件包括底部承重外框，底部承重外框之间通过底部承重梁连接，底部承重梁包括底部承重梁ⅰ，底部承重梁ⅰ固定在底部承重外框的前后两端，两个底部承重梁ⅰ之间固定有承重安装梁，底部承重梁ⅰ上方为密封区，前后两个密封区之间及顶部为开放区；底部承重外框和底部承重梁均采用u型钣金件的开口方向相对互扣形成，两个u型钣金件搭接施焊，保证强度；底部框架组件上安装有变压器和电抗器，即，变压器和电抗器通过螺座安装在承重安装梁上，变压器和电抗器的前后两侧设有侧隔板，即，侧隔板垂直固定在两个底部承重梁ⅰ内端上方，即侧隔板和风道将开放区和密封区间隔开，冷却空气经过的空间为变流器风冷区，即开放区（顶部框架组件上方、风道和两个侧隔板之间）；而其他区域划分为密封区，即风道的前后两侧，密封区为新能源动力调车机车牵引变流器内安装功率模块、中低压器件的区域，防护等级为ip54，密封区根据位置分为前密封区和后密封区；底部框架组件位于变压器和电抗器下方设有出风口，出风口为10×20mm的长圆孔，满足ip21防护等级要求。

6、底部框架组件与顶部框架组件的左右两侧之间竖直安装有侧板框架组件，侧隔板的左右两边固定在侧板框架组件上，侧板框架组件包括水平布置的侧板承重梁，侧板承重梁采用4mmu的型碳钢钣金件搭接施焊制成，本实施例中，侧板承重梁设有三根，对应不同分区的分层隔板，侧板承重梁的两端竖直固定有侧板安装架ⅰ，侧板安装架采用3mmu型碳钢钣金件搭接施焊制成，两根侧板安装架ⅰ之间间隔设有两根侧板安装架ⅱ，侧板安装架ⅱ位于底部承重梁ⅰ内端正上方，侧板承重梁、侧板安装架ⅰ、侧板安装架ⅱ的外侧经塞焊孔固定有侧板蒙皮，侧板蒙皮采用2mm碳钢板制成，侧板蒙皮的下方位于两根侧板安装架ⅱ之间开有检修口，检修口设置在最低的一根侧板承重梁下方及两个侧板安装架ⅱ之间，兼具有出风的功能。

7、两侧的侧板框架组件之间位于侧隔板上方设有风道，风道左右并列设有两个，对应两个冷却风机，由于风道无法进行喷漆防护，故选用不锈钢板06cr19ni10制成；风道、侧隔板以及顶部框架组件的区域围成t形风路，风从两侧进入后向下排出。

8、侧板承重梁之间位于风道前后两侧通过分层隔板分区域布置，采用3mm碳钢钣金件搭接施焊制成，保证器件安装强度，按照高低压分区布置原则，牵引、辅助及控制器件分区域布置，从结构上按照分区化及模块化的设计进行布置，风道的前侧设有低压控制区、前侧功率模块区、前侧辅助器件区及前侧电气接口区，风道的后侧设有后侧功率模块区、后侧辅助器件区及后侧电气接口区；风道的前后侧风道壁面采用3mm不锈钢钣金件搭接施焊，保证自身及模块安装强度，前后侧风道壁面上开有安装孔，安装孔中穿装有模块的散热翅片，即各个区域内的模块的散热翅片伸入风道内部，风经过风道时带着散热翅片上的热量，实现模块的散热。

9、风道的顶部入口通过顶部框架组件与冷却风机连接，顶部框架组件包括顶部安装梁外框，顶部安装梁外框采用3mm碳钢钣金件，顶部安装梁外框的四角均固定有固定块，用于结构装置的固定和配合安装，即顶部安装梁外框通过固定块搭接施焊，顶部安装梁外框之间通过顶部安装梁连接，顶部安装梁上安装有风机安装架，具体的，顶部安装梁包括顶部安装梁ⅰ，顶部安装梁ⅰ的两侧固定有顶部安装梁ⅱ，顶部安装梁ⅱ上对角固定有两个风机安装架，风机安装架采用4mm碳钢钣金件制成，并焊接在顶部安装梁ⅱ上，保证风机安装强度。风机安装架上安装有冷却风机，具体为，两台冷却风机的风机底座通过4组紧固件与风机安装架连接，冷却风机的出风口通过6组紧固件与顶部框架组件连接处设置有密封条，冷却风机的电源线通过格兰头安装板与柜内电缆的连接，冷却风机的风机蜗壳与固定在顶部框架组件上的接地柱连接；冷却风机的一侧安装有斩波电阻。

10、顶部框架组件上方安装有顶盖框架组件，顶盖框架组件前后两侧开有进风口；顶盖框架组件包括顶盖支撑梁，顶盖支撑梁包括支撑在冷却风机前后两侧的顶盖支撑梁ⅰ，顶盖支撑梁ⅰ起主要支撑作用，由3mm碳钢钣金件制成，顶盖支撑梁ⅰ两侧及之间设有顶盖支撑梁ⅱ，由2mm碳钢钣金件制成；顶盖支撑梁前后两侧的进风口处通过固定框安装有百叶窗，顶盖支撑梁上位于百叶窗后方安装有滤网，过滤外界灰尘和杂质，顶盖支撑梁的左右侧面及顶部覆盖安装有顶盖蒙皮；顶盖蒙皮ⅰ覆盖在顶盖支撑梁的顶部，采用3mm碳钢板制成，顶盖蒙皮ⅱ固定在顶盖支撑梁的左右侧面，采用2mm碳钢板制成。

11、使用时，本装置为新能源动力调车机车牵引变流器的核心，安装于车体上部，位于低压间和动力电池之间，走廊位于变流装置两侧，牵引辅助变流装置外部无车体覆盖，变流装置外部即为车体外观的一部分。

12、安装时，为保证柜体防水性能要求，焊后需要对各焊接边均涂抹密封胶，实现开放区与密封区的防水处理，满足防护等级要求。采用强迫风冷的形式进行散热，冷却风机将空气从百叶窗中抽入顶盖框架组件与顶部框架组件围成的空间中，经过滤网进入冷却风机中，从冷却风机的出风口经过顶部框架组件进入风道中，在风道中经过散热翅片将热量带走，从风道中进入侧隔板之间对变压器和电抗器进行降温，从出风口处排出，整个过程中，冷却空气经过的空间为变流器风冷区，即开放区，开放区的防护等级分别为ip21；而其他区域划分为密封区，即风道的前后两侧，密封区根据位置分为前密封区和后密封区，密封区的防护等级分别为ip54，密封区与开放区的防护等级相对较高。

13、与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

14、本技术提供的一种新能源动力调车机车牵引辅助变流器结构，该变流器结构集成牵引和辅助系统于一体，采用强迫风冷的散热方式，安装在整车车体上部，为车体结构的一部分，整车结构采用外走廊形式，走廊位于变流器两侧。采用了简统化的器件，及分区化的布局进行设计，保证了牵引辅助变流装置的高可靠性和低故障率，通过高度集成化、器件模块化及正向标准化，将集成牵引系统和辅助系统于一体，实现了新能源动力调车机车牵引变流器的分区结构设计。

15、主体框架采用成熟可靠结构设计，结构强度可靠，防护等级高；布局采用简统化设计思路，柜内电器件采用双面化布局便于安装维护；变流器内部设计独立冷却系统，采用强迫风冷方式散热，散热性能优异，通过不同的结构设计，实现各个部分不同的密封等级。

16、本发明实现了新能源动力调车机车牵引变流器主体的框架式结构，该结构依据简统化可作为调车机车变流装置主体基型，为变流装置缩短设计周期；同时该发明主体的强度、模态仿真均已验证，为后续同类变流装置项目减少验证时间，本发明安全稳定，形成了良好的经济和社会效益。

17、本发明可用于不同电压等级、不同动力形式平台变流装置的设计参考，经过参数修改就可应用于其他新能源动力调车机车牵引变流器，为其他新能源动力调车机车牵引变流器的设计提供参考依据及指导意见。