專利名稱：列車(chē)車(chē)頂上的環(huán)保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車(chē)車(chē)頂上的環(huán)保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)。且本發(fā)明僅適合普通列車(chē)和 快速列車(chē)，而不適合用于動(dòng)車(chē)組等高速列車(chē)。
背景技術(shù)：
目前，公知的列車(chē)多種多樣，有普通列車(chē)、快速列車(chē)和包括動(dòng)車(chē)組在內(nèi)的高速列 車(chē)，它們的動(dòng)力是由內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)或由外電網(wǎng)通過(guò)受電弓向電力機(jī)車(chē)提供動(dòng)能；而其用電則 是由內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電；或通過(guò)受電弓和變壓整流設(shè)備把電網(wǎng)上的高壓電變?yōu)榱熊?chē) 上的各種各樣電流，提供給各用電器使用，能耗較大；或者是采用小型柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組供 電，耗費(fèi)大量柴油；再有就是通過(guò)車(chē)軸上的萬(wàn)向軸傳動(dòng)裝置帶動(dòng)三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，但當(dāng) 列車(chē)沒(méi)有運(yùn)行時(shí)那發(fā)電工作就馬上停止了。列車(chē)上原有的各種所需電能受外界因素影響較大，電網(wǎng)或發(fā)電車(chē)故障可能使全列 車(chē)斷電，車(chē)軸發(fā)電機(jī)在列車(chē)沒(méi)有運(yùn)行時(shí)沒(méi)法提供電能，獨(dú)立柴油發(fā)電機(jī)組耗費(fèi)大量燃油，蓄 電池等包括應(yīng)急電源在內(nèi)有一定的時(shí)間性等等。由于在世界范圍內(nèi)能源短缺日益加劇，燃油價(jià)格飛漲，我國(guó)的各項(xiàng)各業(yè)的成本都 因燃油價(jià)格的上升而大幅增加，目前，節(jié)能環(huán)保的列車(chē)已提上議事日程，在額定的牽引功率 下，盡可能降低能耗以實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的高運(yùn)能和低成本，應(yīng)該是鐵路企業(yè)的一個(gè)永恒的追 求目標(biāo)。我國(guó)幅員遼闊、鐵路的非電氣化的區(qū)段還有很多，西部地廣人稀、大風(fēng)日子較多。 萬(wàn)一列車(chē)運(yùn)行到荒無(wú)人煙的地方或深山峽谷的附近發(fā)生故障，無(wú)法動(dòng)彈，甚至機(jī)車(chē)沒(méi)有電 力輸送；或因自然災(zāi)害而被迫滯留當(dāng)?shù)兀M(jìn)退兩難，而等待救援需時(shí)，蓄電池電量或?qū)⒑谋M， 獨(dú)立柴油發(fā)電機(jī)組的燃油支持不了多久。在這種情況下，無(wú)論是列車(chē)員還是乘客，在白天也 許會(huì)沒(méi)有那么難受，而在寒風(fēng)凜列、周?chē)岷谝黄幕臎鲋咕蜁?huì)覺(jué)得十分難熬了。但是， 正是在這種情況下，如果列車(chē)的各列車(chē)廂都裝有本發(fā)明裝置，則只要有風(fēng)就有電，有電就有 燈的光明，有光明人心就穩(wěn)定，并能滿足基本的生活需要，各車(chē)廂還可互相支援電力，人們 可安心地等待救援了。不但這樣，由于有了燈光，也能減小許多不必要的次生災(zāi)害的發(fā)生。而本發(fā)明則是通過(guò)列車(chē)車(chē)頂上的風(fēng)力環(huán)保的發(fā)電設(shè)備發(fā)電，無(wú)論在何時(shí)何地，不 但在列車(chē)運(yùn)行的時(shí)候可以發(fā)電，減小列車(chē)的能耗，而且在列車(chē)停止運(yùn)行時(shí)，只要有風(fēng)，就可 以發(fā)電，并將電能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)使用，且減小了列車(chē)在停站或停止運(yùn)行時(shí)對(duì)市電的需 要，既可以使鐵路企業(yè)節(jié)能降耗，增收節(jié)支，又可以使人們享受低碳的生活，一舉數(shù)得。雖然本發(fā)明裝置在列車(chē)運(yùn)行時(shí)多少會(huì)產(chǎn)生一些與列車(chē)運(yùn)行方向相反的阻力，但這 種阻力相對(duì)較少，耗能不多。相對(duì)于加裝本發(fā)明裝置而產(chǎn)生的巨大效益，它是可以忽略不計(jì) 的，而且由于基本上是每個(gè)車(chē)廂頂上都可以安裝本發(fā)明裝置，而它卻是日夜運(yùn)行的。所以， 一列火車(chē)所產(chǎn)生的電能是非常可觀的，全國(guó)這么多普通和快速列車(chē)如果都安裝了本發(fā)明裝 置，那它所產(chǎn)生的效益是非常巨大的。另外，需說(shuō)明一點(diǎn)是，目前，當(dāng)空調(diào)客運(yùn)列車(chē)在電氣化區(qū)段運(yùn)行時(shí)，一般采用25kV電網(wǎng)和電力機(jī)車(chē)直流600V集中供電、客車(chē)分散變流供電方式；在非電氣化區(qū)段運(yùn)行時(shí)，一 般采用大功率發(fā)電車(chē)三相交流電供電方式。1、電氣化區(qū)段機(jī)車(chē)600V直流供電在電氣化區(qū)段，電力機(jī)車(chē)將受電弓接受的25kV單相高壓交流電，經(jīng)降壓、整流、濾 波成600V直流電后，分兩路向空調(diào)客車(chē)供電，空調(diào)客車(chē)通過(guò)配電柜進(jìn)行集中供電、分散變 流。 所謂集中供電是指機(jī)車(chē)提供DC600V的列車(chē)供電母線電壓，在列車(chē)上設(shè)2路互相獨(dú) 立的DC600V供電母線。所謂分散變流的指各車(chē)廂上的逆變器將DC600V電壓逆變成三相380V、單相220V 交流電源后向各車(chē)廂用電設(shè)備供電。為保證控制及照明不間斷，列車(chē)上還要設(shè)置DCllOV供電母線，各車(chē)廂設(shè)DCllOV電 源。機(jī)車(chē)上的供電鑰匙、列車(chē)集中控制設(shè)備和各車(chē)廂內(nèi)的供電設(shè)備三方之間構(gòu)成列車(chē)供電 集中控制電路，只需司機(jī)操作供電鑰匙就可自動(dòng)啟動(dòng)或停止各車(chē)廂的供電設(shè)備。通過(guò)各車(chē)廂上的電選擇開(kāi)關(guān)，可將一路600V直流電送入空調(diào)逆變電源裝置及 DCllOV電源裝置?？照{(diào)逆變電源可將600V直流電逆變成三相50Hz交流電，向空調(diào)裝置、電 開(kāi)水爐等三相交流用電負(fù)載供電；DCllOV電源裝置可將600V直流電變換成IlOV直流電， 給蓄電池組充電并向照明、供電控制等負(fù)載供電。2、非電氣化區(qū)段大功率發(fā)電車(chē)交流供電在非電氣化區(qū)段，內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引的空調(diào)客車(chē)采用大功率發(fā)電車(chē)交流供電，或采用 專用發(fā)電機(jī)600V直流供電。如果發(fā)電車(chē)的輸出為兩路三相50Hz、380V交流電，空調(diào)客車(chē)通過(guò)配電柜供電選 擇開(kāi)關(guān)，將其中一路三相交流電直接向空調(diào)裝置、電開(kāi)水爐等三相用電負(fù)載供電；通過(guò) DCllOV電源裝置將三廂交流電變換成IlOV直流電，給蓄電池組充電的同時(shí)向照明、供電控 制等負(fù)載供電。如果專用發(fā)電車(chē)輸出為兩路600V直流電，空調(diào)客車(chē)通過(guò)配電柜電選擇開(kāi)關(guān)將其 中的一路600V直流電送入空調(diào)逆變電源裝置及DCllOV電源裝置?？照{(diào)逆變電源將600V 直流電逆變成三相50Hz交流電，向三相用電負(fù)載供電；DCllOV電源裝置將600V直流電變 換成1IOV直流電，給蓄電池充電的同時(shí)向1IOV直流用電負(fù)載供電。

發(fā)明內(nèi)容
為使鐵路企業(yè)節(jié)能降耗、增收節(jié)支，又可以使人們享受低碳的生活，同時(shí)，當(dāng)列車(chē) 遇到意外時(shí)能保證電力的供應(yīng)，為搶險(xiǎn)救災(zāi)、防損防災(zāi)、穩(wěn)定人心提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。本 發(fā)明提供了一種列車(chē)車(chē)頂上的環(huán)保風(fēng)力發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)，本發(fā)明的內(nèi)容是結(jié)合列車(chē)的原有設(shè)備，在每節(jié)客運(yùn)列車(chē)車(chē)廂的頂上，沿車(chē)廂長(zhǎng)度 的方向，安裝8條風(fēng)力發(fā)電裝置22 ；每4條風(fēng)力發(fā)電裝置22 —排均勻排列在列車(chē)車(chē)頂上的 一邊；每條風(fēng)力發(fā)電裝置22的頭尾各安裝一個(gè)三相交流發(fā)電機(jī)26相對(duì)應(yīng)，它們的轉(zhuǎn)子軸的 前端鑲有花鍵32，通過(guò)花鍵套筒31與風(fēng)扇的軸27連在一起的；風(fēng)扇軸27上每隔500mm安 裝一個(gè)小風(fēng)扇28，一條風(fēng)力發(fā)電裝置22安裝有14個(gè)共軸小風(fēng)扇28 ；為保證發(fā)電機(jī)26的 適當(dāng)工作強(qiáng)度及電流方向的一致性，在風(fēng)扇軸27的中點(diǎn)處，安裝一個(gè)楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承(正轉(zhuǎn))21或楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承(反轉(zhuǎn))29，相鄰兩條軸上的楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承21和 29的安裝方向相反，致使相鄰兩條軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，但每排中間的兩條軸，或旁邊兩條軸 旋轉(zhuǎn)方向相同的。同時(shí)，由于每條風(fēng)力發(fā)電裝置22沿車(chē)廂長(zhǎng)度方向安裝，相對(duì)較長(zhǎng)，加上鐵路客車(chē) 運(yùn)行方向經(jīng)常變化，運(yùn)行中存在振幅為20mm、頻率為1 IOOHz的振動(dòng)和沖擊。為避免在列 車(chē)運(yùn)行時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸27對(duì)發(fā)電機(jī)26的沖擊，發(fā)電機(jī)26轉(zhuǎn)子軸的前端鑲有花鍵32，與風(fēng)扇軸 27之間用花鍵套筒31連接，在楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承21或29與每個(gè)發(fā)電機(jī)26的中間的軸 上，各安裝一個(gè)支承運(yùn)轉(zhuǎn)軸承及軸承座30。雖然風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)扇28相對(duì)較小，但在一條風(fēng)力發(fā)電裝置上有14個(gè)小風(fēng)扇， 它們一起受風(fēng)的吹動(dòng)而產(chǎn)生合力，所以它們總的作用就相當(dāng)于一個(gè)大風(fēng)扇，能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī) 26以較快的速度旋轉(zhuǎn)，發(fā)出較多的電能，也就是說(shuō)，在設(shè)備的安裝界限內(nèi)安裝本風(fēng)力發(fā)電裝 置，采用小徑風(fēng)葉和多個(gè)風(fēng)扇同時(shí)受風(fēng)吹動(dòng)運(yùn)行的形式，一個(gè)車(chē)廂的112個(gè)風(fēng)扇共帶動(dòng)16 臺(tái)發(fā)電機(jī)，同樣可達(dá)到較大的發(fā)電效果。風(fēng)力發(fā)電機(jī)26所發(fā)出的交流電能，已由每個(gè)發(fā)電機(jī)的硅整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電， 分別將它們電流的正負(fù)極并聯(lián)到升壓和穩(wěn)壓裝置4輸入正負(fù)極上，升壓到DCllOV后分開(kāi) 兩路輸出，一路經(jīng)新增的電源控制柜12輸送到本車(chē)廂的蓄電池組17，供應(yīng)給本車(chē)廂的有關(guān) 負(fù)載使用；另一路通過(guò)車(chē)廂間的新增的電力連接器輸25和DCllOV供電母線5輸送到機(jī)車(chē) 內(nèi)的大容量蓄電池組9，再供給全列車(chē)的有關(guān)負(fù)載使用。為達(dá)到上述目的，需要新增一路 DCllOV供電母線5，每節(jié)車(chē)廂的兩邊，原有電力連接器24的旁邊，各新增兩個(gè)電力連接器 25。需強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，所有風(fēng)力發(fā)電裝置都必須安裝在列車(chē)的設(shè)備安裝界限內(nèi)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一、結(jié)合列車(chē)的原有設(shè)備，在每節(jié)列車(chē)的車(chē)廂頂上，并在設(shè)備的安裝界限內(nèi)，沿車(chē) 廂長(zhǎng)度的方向分兩排，每排4條安裝本風(fēng)力發(fā)電裝置22 ；每條風(fēng)力發(fā)電裝置22的頭尾各安 裝一個(gè)三相交流發(fā)電機(jī)26，它們的轉(zhuǎn)子軸鑲有花鍵32，通過(guò)花鍵32與花鍵套筒31與風(fēng)扇 的軸27連在一起的；風(fēng)扇軸27每隔500mm安裝一個(gè)小風(fēng)扇28，一條風(fēng)力發(fā)電裝置22安裝 有14個(gè)共軸小風(fēng)扇28 ；為保證發(fā)電機(jī)的適當(dāng)工作強(qiáng)度及旋轉(zhuǎn)方向的一致性，在風(fēng)扇軸上27 的中點(diǎn)處，安裝一個(gè)楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承(正轉(zhuǎn))21或楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承(反轉(zhuǎn))29，相 鄰兩條軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，但中間兩條軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，旁邊兩條軸的旋轉(zhuǎn)方向也相同； 在每個(gè)發(fā)電機(jī)26與楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承21或29的中間安裝一個(gè)支承軸承及支承座30。二、在每個(gè)車(chē)廂的頂上的適當(dāng)位置，安裝一個(gè)升壓穩(wěn)壓裝置4，其輸出電壓為 DC110V，將車(chē)廂頂上的所有發(fā)電機(jī)26所發(fā)出的電流通過(guò)各發(fā)電機(jī)的硅整流裝置后輸出直 流電，分別將它們的電流的正負(fù)極并聯(lián)到升壓穩(wěn)壓裝置4的輸入正負(fù)極上；而在車(chē)體原有 供電母線6的旁邊增加一路IlOV直流供電母線5，并在列車(chē)原有的電源控制柜16的旁邊增 加一個(gè)電源控制柜12，每節(jié)車(chē)廂的兩邊、原有的電力連接器24旁邊各新增兩個(gè)電力連接器 25。三、發(fā)電機(jī)26所發(fā)出的直流電經(jīng)升壓穩(wěn)壓裝置4升壓到IlOV后分開(kāi)兩路輸送， 一路經(jīng)新增的電源控制柜12后輸送到本車(chē)廂的蓄電池組17，在原有電源控制柜16的配合 下，供應(yīng)給本車(chē)廂的有關(guān)負(fù)載使用；另一路也經(jīng)升壓穩(wěn)壓裝置4后，通過(guò)新增設(shè)的車(chē)廂間的電力連接器25和新增的一路1IOV直流供電母線5，輸送到機(jī)車(chē)內(nèi)的新增的大容量蓄電池組 9，再供給全列車(chē)的有關(guān)負(fù)載使用。四、由于車(chē)輛之間通過(guò)車(chē)端電力聯(lián)結(jié)器24和25溝通車(chē)內(nèi)輸電干線，所以車(chē)輛可以 隨意摘掛和編組；又因供電裝置不占車(chē)內(nèi)有效空間，全列車(chē)輸電干線通過(guò)車(chē)端聯(lián)結(jié)器24和 25貫通，并聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一電網(wǎng)，因此局部故障不影響列車(chē)用電。五、在列車(chē)原有電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上，由于本發(fā)明而新增加的電氣設(shè)備有1、車(chē)頂?shù)娘L(fēng)力發(fā)電裝置8條，2、升壓穩(wěn)壓裝置1個(gè)3、IlOV直流供電母線1路4、電源控制柜1個(gè)5、電力連接器4個(gè)6、大容量蓄電池1組本發(fā)明的最顯著的有益效果是，可使鐵路企業(yè)節(jié)能降耗、增收節(jié)支，又可以使人們 享受低碳的生活。同時(shí)，當(dāng)列車(chē)遇到意外時(shí)能保證電力的供應(yīng)，為搶險(xiǎn)救災(zāi)、防損防災(zāi)、穩(wěn)定 人心提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是列車(chē)車(chē)頂發(fā)電裝置電路原理圖。圖2是列車(chē)車(chē)頂發(fā)電裝置全景側(cè)視圖。圖3是列車(chē)車(chē)頂發(fā)電裝置放大側(cè)視圖。圖4是列車(chē)車(chē)頂發(fā)電裝置全景俯視圖。圖5是列車(chē)車(chē)頂發(fā)電裝置放大俯視圖。圖6是列車(chē)車(chē)頂發(fā)電裝置單條結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是發(fā)電機(jī)與風(fēng)扇軸連接圖。圖8是楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承安裝側(cè)視圖。圖9是楔塊式單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承主視圖。圖10是列車(chē)車(chē)廂左視圖。圖中1.機(jī)車(chē)，2.客車(chē)，3.新增的車(chē)頂發(fā)電裝置，4.新增的升壓穩(wěn)壓裝置，5.新增的DCllOV風(fēng)力發(fā)電供電母線，6.DC600V 供電母線，7. DCllOV 供電母線，8.供電控制線，9.新增的大容量蓄電池組，10.整流裝置，
三、發(fā)電機(jī)26所發(fā)出的直流電經(jīng)升壓穩(wěn)壓裝置4升壓到IlOV后分開(kāi)兩路輸送，一 路經(jīng)新增的電源控制柜12后輸送到本車(chē)廂的蓄電池組17，在原有的電源控制柜16的配合 下，供應(yīng)給本車(chē)廂的有關(guān)負(fù)載使用；另一路也經(jīng)升壓穩(wěn)壓裝置4后通過(guò)新增設(shè)的車(chē)廂間的 電力連接器25和新增的DCl IOV供電母線5輸送到機(jī)車(chē)內(nèi)的大容量蓄電池組9，再供給全列 車(chē)的有關(guān)負(fù)載使用。四、為使發(fā)電機(jī)26能安全發(fā)電，不受雨雪等侵害，發(fā)電機(jī)26是由可透風(fēng)的金屬罩 蓋著，可適當(dāng)大一點(diǎn)，以利發(fā)電機(jī)26散熱；由于為盡可能在圖上全面展示本發(fā)明的設(shè)備之 間的關(guān)系，所以在說(shuō)明書(shū)附圖未畫(huà)出發(fā)電機(jī)的金屬保護(hù)罩電氣化區(qū)間內(nèi)嚴(yán)禁上車(chē)頂作業(yè)，在車(chē)頂作業(yè)時(shí)，需有安全防護(hù)。
權(quán)利要求
一種列車(chē)車(chē)頂上的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征是它以長(zhǎng)條型布置，它的頭尾各安裝一個(gè)三相交流發(fā)電機(jī)，它們的轉(zhuǎn)子軸是通過(guò)花鍵和花鍵套筒與風(fēng)扇的軸連在一起的；若干個(gè)風(fēng)扇共軸，由多個(gè)軸承固定，風(fēng)扇軸上每隔一定距離就安裝一個(gè)共軸小風(fēng)扇，一條風(fēng)力發(fā)電裝置安裝有若干個(gè)小風(fēng)扇；多條風(fēng)力發(fā)電裝置在車(chē)頂排列，所有發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電流并聯(lián)集中到一個(gè)升壓穩(wěn)壓器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)車(chē)頂上的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征是它以長(zhǎng)條型布置， 它的頭尾各安裝一個(gè)三相交流發(fā)電機(jī)，它們的轉(zhuǎn)子軸是通過(guò)花鍵和花鍵套筒與風(fēng)扇的軸連 在一起的；若干個(gè)風(fēng)扇共軸，由多個(gè)軸承固定，風(fēng)扇軸上每隔一定距離就安裝一個(gè)共軸小風(fēng) 扇，一條風(fēng)力發(fā)電裝置安裝有若干個(gè)小風(fēng)扇；多條風(fēng)力發(fā)電裝置在車(chē)頂排列，所有發(fā)電機(jī)所 發(fā)出的電流并聯(lián)集中到一個(gè)升壓穩(wěn)壓器上。
全文摘要
一種列車(chē)車(chē)頂上的風(fēng)力發(fā)電裝置，它以長(zhǎng)條型布置，它的頭尾各安裝一個(gè)三相交流發(fā)電機(jī)，它們的轉(zhuǎn)子軸是通過(guò)花鍵和花鍵套筒與風(fēng)扇的軸連在一起的；由多個(gè)軸承固定，中間一個(gè)為正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的單向運(yùn)轉(zhuǎn)軸承，它每隔一定距離就安裝一個(gè)共軸小風(fēng)扇，一條風(fēng)力發(fā)電裝置安裝有若干個(gè)共軸小風(fēng)扇；多條風(fēng)力發(fā)電裝置在車(chē)頂排列，所有發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電并聯(lián)集中到一個(gè)升壓穩(wěn)壓器上，再分別輸送到蓄電池或負(fù)載上，它可使鐵路企業(yè)節(jié)能降耗、增收節(jié)支，又可以使人們享受低碳的生活，同時(shí)，當(dāng)列車(chē)遇到意外時(shí)能保證電力的供應(yīng)，為搶險(xiǎn)救災(zāi)、防損防災(zāi)、穩(wěn)定人心提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)F03D11/00GK101879868SQ201010188209
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者李堅(jiān) 申請(qǐng)人:李堅(jiān)