CN202593503U

CN202593503U - 一种火车机车

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Publication number: CN202593503U
Application number: CN201220157760XU
Authority: CN
Inventors: 牟玉昌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-04-16

Abstract

本实用新型涉及一种火车机车是以电动机做为动力机械，它由车顶棚内若干个万向螺旋桨，螺旋桨带动的若干直流发电机组、蓄电池组以及与车轮设计为一体的混合助力机组成。助力发电机所发电能直接输送给同轴上设计的电动机组。助力发电机和助力电动机的转子均设计在转动的车轮上，发电机、电动机的转子即是车轮，三者共用一个转子。助力发电机和助力电动机的转子与车轮同步同速转动。助力电动机转子设计力臂大于发电机转子力臂，即电动机的转动半径大于发电机转动半径。助力发电机与助力电动机设计的磁极对数相等。本实用新型利用直流电动机作为动力，节能环保。

Description

一种火车机车

技术领域

本实用新型涉及一种火车机车。

背景技术

火车跑得快,全靠车头带。机车就是人们俗称的火车头。目前,在我国铁路线上运行着17000台机车,大部分是内燃机车,仅有5000台是电力机车,而且是功率相对较小的产品。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种火车机车。该火车机车在车轮上增加助力机及机车顶部增加风力发电机，节约能源，环保。

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种火车机车，包括有机车车箱和车轮，所述的机车车箱安装有车顶箱内万向螺旋桨，车顶箱内万向螺旋桨安装在桨轴上，桨轴的顶端与直流发电机相连，直流发电机与蓄电池组相连，车顶棚的四周设置有喇叭进风窗，机车车箱的底部安装有车轴固定悬挂，车轮轴插装在车轴固定悬挂上，车轮轴的两端各安装有一个带有助力机的车轮。

本实用新型所具有的优点与效果是：

本实用新型一种火车机车是以电动机做为动力机械，它由车顶棚内若干个万向螺旋桨，螺旋桨带动的若干直流发电机组、蓄电池组以及与车轮设计为一体的混合助力机组成。助力发电机所发电能直接输送给同轴上设计的电动机组。助力发电机和助力电动机的转子均设计在转动的车轮上，发电机、电动机的转子即是车轮，三者共用一个转子。助力发电机和助力电动机的转子与车轮同步同速转动。助力电动机转子设计力臂大于发电机转子力臂，即电动机的转动半径大于发电机转动半径。助力发电机与助力电动机设计的磁极对数相等。本实用新型利用设计在机车顶棚内的若干万向螺旋桨带动若干个直流发电机发电并把所发电能对设在车内的蓄电池组充电，供电动机作为动力的电源使用，车顶棚内的万向螺旋桨在经喇叭窗开口吹进顶棚内被加大了压力提高了速度的风力吹动下不停地转动，并不断地向蓄电池组充电。机车利用直流电动机作为动力，当机车行驶时，车轮转动，设计在车轮上，与车轮为一体的助力机对车轮增加动力，持续推动车轮转动，即在车轮转动时，车轮助力机内设计的轴式发电机发出三相交流电，发电机所发电能直接供给本机内同轴上设计的盘式电动机，盘式电动机产生旋转扭矩，扭矩合力加在转动的车轮上，使车轮转动扭力在原动力的基础上被增加。电于盘式电动机转子的旋转半径大于轴式发电机转子转动半径一倍以上，因此，电动机产生的旋转据矩是轴式发电机消耗转动据矩一倍以上。因此，助力机具有经转动的车轮增加动力的作用，因此节约能源。

附图说明

图1为本实用新型侧视图；

图2为本实用新型主视图；

图3为本实用新型的车轮的结构示意图；

图4为本实用新型的车顶箱内万向螺旋桨17的主视图；

图5为本实用新型的车顶箱内万向螺旋桨17的俯视图；

图6为图4的A-A向剖视图；

图7为本实用新型的电路图。

图中：机车车箱1、车轮2、车轮轴3、车轴固定悬挂4、助力机5、助力发电机定子铁芯7、发电机电枢绕组8、发电机转子永久磁铁9、盘式电动机转子铁芯10、电动机转子电枢11、电动机定子电枢12、电动机定子铁芯13、电动机盘式定子14、发电机与电动机的电源连接导线15、喇叭进风窗16、车顶箱内万向螺旋桨17、桨轴18、直流发电机19、单向导通二极管21、蓄电池组22、总电源开关23、分电源开关24、动力电动机25。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述：

如图1、2所示，本实用新型一种火车机车，包括有机车车箱1和车轮2，机车车箱1的内顶棚与车外顶棚之间有一个很高的空间，在这个空间区域的车顶外壳四周设置有喇叭进风窗16，喇叭进风窗16的开口高度400mm，内开口200 mm，喇叭进风窗的四周用1.0 mm铝合金板装饰，机车的两个端头开窗口长度为1800 mm，两侧喇叭进风窗的开窗口长度与车箱等长。两头留出500 mm的距离。

所述的机车车箱1的车顶棚内安装有若干个车顶箱内万向螺旋桨17，如图4-6所示，车顶箱内万向螺旋桨17的旋片的旋转直径为1.8mm，用5 mm厚度的铝合金板做螺旋桨旋片出的十字骨架，旋片宽250 mm，用铆钉铆到桨轴18上，上、下风斗用厚度1.0mm的铝合金板制作，上、下风斗高度为100mm，宽度为250mm。桨轴18用直径30mm钢管制作，底端用轴承固定到车内顶棚骨架上，桨轴18的顶端与直流发电机19相连，所述的车顶箱内万向螺旋桨17的一侧为开口风斗，相反一侧为三角形，具有兜风功能。

直流发电机19与蓄电池组22相连，机车车箱1的底部安装有车轴固定悬挂4，车轮轴3插装在车轴固定悬挂4上，车轮轴3的两端各安装有一个带有助力机5的车轮2。

如图3所示，助力机5由轴式发电机与盘式电动机组成。助力机5的外壳用铝合金铸造，壁厚为8 mm，发电机位置外圆直径300 mm，长度300 mm。电动机位置外圆直径为550 mm，长度250 mm。

轴式发电机包括有发电机转子永久磁铁9、发电机电枢绕组8和助力发电机定子铁芯7，发电机转子永久磁铁9用钕铁硼磁性材料制作，共12块，长度为280 mm，高30mm，宽33 mm，沿高度30 mm方向充磁，6对磁极，以NS极相邻的方式等距离排列，用铸铝浇铸到助力机壳内壁上。

助力发电机定子铁芯7套装在车轮轴3上，并用螺丝固定。助力发电机定子铁芯7是用厚度0.3 mm的硒钢片冲压成内径圆120 mm，外径圆234 mm，30个放射形下线槽，槽深30 mm，中心距离12.2 mm。把冲压好的硒钢片用绝缘漆浸蚀、烘干、叠压成长度260 mm的圆柱。

发电机电枢绕组8，用直径1.0 mm铜漆包线绕制共绕制30个线圈，线圈形状为矩形，有效边长270 mm，宽70 mm，厚度10 mm，高度15 mm。即每个线圈每层绕制15圈共绕制10层，线圈匝数150匝。线圈绕制好以后，用绝缘漆浸蚀、烘干。把烘干后的30个线圈分别下到助力发电机定子铁芯的30个线槽内。下线方法是，每个铁芯线槽内，下两个线圈的有效边，即前一个线圈的尾端边与后一个线圈的首端边放到一个线槽内，一个线圈的两个有效边间隔5个线槽，依次把30个线圈下到线槽内。线圈下完以后，把每相邻的10个线圈分为一组，共分三组，每组线圈的中心距离互呈120度。把3组线圈中的10个线圈每个线圈的尾端线头与后一个线圈的首端线头相连接，每组线圈最后形成首尾2个线头，再把三组线圈的三个首端线头全部连接到一起，把三个线圈的尾端线头通过发电机与电动机的电源连接导线15接到盘式电动机定子电枢12的三个接头上。

盘式电动机包括有盘式电动机转子铁芯10、电动机转子电枢11、电动机定子电枢12、电动机定子铁芯13和电动机盘式定子14，所述的电动机盘式定子14套装到车轮轴3上并且用螺丝固定。电动机盘式定子14用铝合金压铸而成，盘厚度100 mm，盘外径520 mm，内径120 mm。

电动机定子铁芯13用螺丝固定到电动机盘式定子14上，电动机定子铁芯13是用0.3 mm硒钢片圈制而成，硒钢片宽度60 mm，圈成高度60 mm，外径500 mm，内径孔圆250 mm的圆盘，并在一侧铣出宽11 mm，深30 mm，30个放射形线槽，线槽间距相等，用绝缘漆浸蚀后烘干。

电动机定子电枢12用直径1.0 mm铜漆包线绕制，共绕制30个线圈，线圈绕制成扇形，有效边长260 mm，扇外弧长300 mm，扇底弧长156 mm，线圈每层绕制15圈，共绕制10层。线圈绕制好以后，用绝缘漆浸蚀、烘干。把烘干后的线圈依次下到电动机定子铁芯13的线槽内，线圈两个有效边间隔5个线槽，把后一个线圈的首端边下到前一个线圈尾端边线槽内，即一个线槽放置两个有效边，依次把30个线圈下到30个线槽内。线圈下好以后，把30个线圈每相邻的10个线圈分为一组，共分3组，把每组线圈中相邻线圈前一个线圈的尾端与后一个线圈的首端线头相连接，3组线圈每组最后形成首尾2个线头，再把3组线圈的三个首端线头全部连接到一起，把三个尾端线头与发电机电枢的三个线头相连接。

盘式电动机转子铁芯10用螺丝固定到机壳内壁上，盘式电动机转子铁芯10是用厚度0.3 mm的硒钢片制作，硒钢片宽60 mm，卷成高60 mm，外圆500 mm，内孔圆250 mm的圆盘，并在圆盘一侧铣出30个深30 mm，宽11 mm的等距离线槽。

电动机转子电枢11是用10×30 mm的铜条制成，把铜条裁成260 mm长条30块，再用10×30 mm铜条焊接两个圆环，一个圆环尺寸为内径510mm，另一个圆环内径为240mm，并把30个铜条焊到两个铜环中，铜条呈放射形等距离焊接。把焊好后的闭合回路圆盘导体，放到盘式电动机转子铁芯10的线槽内，用铸铝浇铸牢固。

轴式发电机与盘式电动机的转子与定子间的气隙距离均为3mm。助力机制作好以后把轴式发电机与盘式电动机的定子全部用环氧树脂胶浇灌、密封，以便防水。

助力机制作好以后，转动轴上的车轮，如果车轮较轻，说明助力机转子的转动扭矩与车轮的转动方向一致，如果车轮较沉转不动，说明电动机的转动扭矩与车轮转动方向相反，应调换发电机与电动机的接线次序，直到电动机转动扭矩与车轮的转动方向一致为止。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型机车用动力电动机25作为动力，如图7所示，当开启开关23、24后，动力电动机25从蓄电池组22得到直流电能，动力电动机25驱动机车车轮2转动，助力机5与车轮2同步同速转动，镶在助力机外壳内侧的发电机转子永久磁铁9对设置在车轮轴3上的发电机电枢绕组8切割磁力线，并在电枢8中产生感应电动势，电枢8产生的电能直接经发电机与电动机的电源连接导线15输送给电动机定子电枢12，在电枢12中产生旋转电磁场，电磁场切割镶在与车轮固定在一起的助力机外壳内的电动机转子电枢11，在电枢11中产生感应电动势，由于电枢11是闭合回路，因此11中的电能瞬间转化为磁能，并在电枢12旋转电磁场的带动下产生转动扭矩，并把此扭矩加在转动的车轮上，车轮增加动力，由于盘式电动机转子的转动力臂长度大于轴式发电机转子转动力臂长度一倍以上，根据杠杆原理，电动机产生的转动扭矩永远大于发电机消耗的扭矩一倍以上。

如图7所示，在助力机助力的同时，若干个车顶箱内万向螺旋桨在高速行驶的火车产生的逆向强风的吹动下，高速转动，转动的螺旋桨带动直流发电机19发出直流电，发电机发出的直流电一部分直接供给动力电动机25工作，一部分向蓄电池组22充电，每个发电机发出的直流电源的正极电路中，均串联有大功率单向导通二极管21，以保证各个发电机组和蓄电池不产生电流逆流进发电机的现象。

喇叭进风窗16外进风口面积即兜风面积比内侧的出风口面积大一倍以上，因此，风进入喇叭进风窗16后，风力被提高，风速提高一倍以上，增强了螺旋桨旋片的推力。

当机车停车时，风无论从什么方向吹进车顶箱内，车顶箱内的螺旋桨仍被风吹动转动并带动发电机发电，直流发电机所发电能经电路中的二极管不停地给蓄电池充电。无论机车是停止或是行驶，车顶箱内的螺旋桨都会24小时不停地转动，并带动各自的发电机组发电，不断地向蓄电池组充电，保证机车所需的电能。

螺旋桨的旋叶片为风斗式万向桨片，开口兜风侧的面积大于相反另一侧面积数倍，而且相反侧为三角形，阻风力很小，因此具有永久朝一个方向转动的特点。

Claims

1.一种火车机车，包括有机车车箱和车轮，其特征在于所述的机车车箱安装有车顶箱内万向螺旋桨，车顶箱内万向螺旋桨安装在桨轴上，桨轴的顶端与直流发电机相连，直流发电机与蓄电池组相连，车顶棚的四周设置有喇叭进风窗，机车车箱的底部安装有车轴固定悬挂，车轮轴插装在车轴固定悬挂上，车轮轴的两端各安装有一个带有助力机的车轮。