基于振动的铁道货车供电装置研究

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1、国内图书分类号：国际图书分类号：U270．7；TM359．4629西南交通大学硕士研究生学位论文密级：公开钲姓专二O一三年四月ClassifiedIndex：U270．7；TM359．4U．D．C：629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEPOWERSUPPLYDEVICEOFRAILWAYWAGONSBASEDONVIBRATIONGrade：Candidate：AcademicDegreeAppliedfor：Special

2、ity：Supervisor：2010LiXiaoweiMasterDegreeVehicleEngineeringProf．NiWenboApr．2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不

3、保密一使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：獬指导老师签名：仫曼渡．日期：却／名．477日期：为l；．呻·z-7·西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．根据160km／h快速货车动力学参数，确定了Halbach阵列结构圆筒型永磁直线电机的工作条件，并完成了该直线电机的结构设计。2．利用电磁分析软件Ansoft对电机磁场分布及性能进行了仿真分析，并对电机进行了结构优化，分析了相关参数对电机性能的影响，确定了合理的电机结构；3．通过对电机负

4、载特性的仿真分析，得到了电机的工作特性，并在此基础上，利用有限元软件ANSYS对电机温度场进行了分析，得到了电机工作过程中的温度变化和分布规律；4．在实验室对制作的电机进行了试验分析，为Halbach阵列结构圆筒型永磁直线电机的应用和进一步研究提供了依据。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法

5、律责任将由本人承担。学位论文作者签名：虏砌佛日期：勘f弓·中、乙]西南交通大学硕士研究生学位论文第{页摘要铁道货车由于其应用工况的特殊性，尚未安装有效的供电装置，致使在客车、机车上成熟的控制技术，如电子防滑器、轴温检测等设备无法使用，制约了铁道货车的技术水平发展。如何给铁道货车提供电力能源一直是研究的热点。本文设计了一种基于Halbach阵列结构圆筒型永磁直线电机的供电装置，把该供电装置直接与车辆悬挂弹簧并联安装，利用电磁感应原理将货车车辆运行时振动的机械能转化为电能，中间不需要其他传动装置，具有较高的能量

6、转化效率和实用性。根据160knv'h快速货车动力学参数，确定了转向架一系弹簧处振动的振幅及频率较为理想，以该数据作为电机的主要设计参数，依据永磁直线电机的工作原理和电磁场分析理论，完成了对Halbach阵列结构圆筒型永磁直线电机的设计，并确定了电机各组成部分的相关参数。利用电磁场分析软件Ansoft对设计的直线电机进行了有限元分析。首先对电机进行二维静态和瞬态磁场分析，得到了电机内磁场分布情况及电机产生的三相空载电动势，结果验证了Halbach阵列结构圆筒型永磁直线电机能够满足工作需求。然后，对电机进行了

7、结构优化，通过分析有无槽肩结构，不同径向充磁永磁铁的排列方式，以及径向充磁永磁铁和轴向充磁永磁铁的轴向长度等对电机性能的影响，确定了电机合理的结构。利用Ansofl和MATLAB／Simulink软件联合仿真，对电机的负载特性进行了分析，得到了不同负载下电机受力曲线图以及电机输出电压和输出功率随负载电阻变化的曲线图。然后根据电机的负载特性，利用有限元软件ANSYS对电机进行了瞬态热分析，得出了电机定子的温度分布云图和温度变化情况，验证了电机在正常情况下能够安全运行。最后，介绍了样机的制作和装配过程，在实验室

8、利用油压减振器试验台完成了所设计的直线电机的试验工作。试验结果表明，设计的供电装置达到了设计要求，能够满足给蓄电池充电的需求，为铁道货车的供电提供了一种技术措施。关键词：铁道货车；永磁直线电机；电磁场分析；Ansoft；试验西南交通大学硕士研究生学位论文第l

9、页AbstractDuetotheparticularityoftheapplicationconditions，supplypowerdevicehasn