專利名稱：一種火車機車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種火車機車。
背景技術：
火車跑得快，全靠車頭帯。機車就是人們俗稱的火車頭。目前，在我國鐵路線上運行著17000臺機車，大部分是內(nèi)燃機車，僅有5000臺是電カ機車，而且是功率相對較小的產(chǎn)品。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種火車機車。該火車機車在車輪上增加助 力機及機車頂部增加風カ發(fā)電機，節(jié)約能源，環(huán)保。為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型采用的技術方案是一種火車機車，包括有機車車箱和車輪，所述的機車車箱安裝有車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳，車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳安裝在槳軸上，槳軸的頂端與直流發(fā)電機相連，直流發(fā)電機與蓄電池組相連，車頂棚的四周設置有喇叭進風窗，機車車箱的底部安裝有車軸固定懸掛，車輪軸插裝在車軸固定懸掛上，車輪軸的兩端各安裝有一個帶有助力機的車輪。本實用新型所具有的優(yōu)點與效果是本實用新型一種火車機車是以電動機做為動カ機械，它由車頂棚內(nèi)若干個萬向螺旋槳，螺旋槳帶動的若干直流發(fā)電機組、蓄電池組以及與車輪設計為一體的混合助力機組成。助力發(fā)電機所發(fā)電能直接輸送給同軸上設計的電動機組。助力發(fā)電機和助力電動機的轉(zhuǎn)子均設計在轉(zhuǎn)動的車輪上，發(fā)電機、電動機的轉(zhuǎn)子即是車輪，三者共用ー個轉(zhuǎn)子。助力發(fā)電機和助力電動機的轉(zhuǎn)子與車輪同步同速轉(zhuǎn)動。助力電動機轉(zhuǎn)子設計カ臂大于發(fā)電機轉(zhuǎn)子カ臂，即電動機的轉(zhuǎn)動半徑大于發(fā)電機轉(zhuǎn)動半徑。助力發(fā)電機與助力電動機設計的磁極對數(shù)相等。本實用新型利用設計在機車頂棚內(nèi)的若干萬向螺旋槳帶動若干個直流發(fā)電機發(fā)電并把所發(fā)電能對設在車內(nèi)的蓄電池組充電，供電動機作為動カ的電源使用，車頂棚內(nèi)的萬向螺旋槳在經(jīng)喇叭窗開ロ吹進頂棚內(nèi)被加大了壓力提高了速度的風カ吹動下不停地轉(zhuǎn)動，并不斷地向蓄電池組充電。機車利用直流電動機作為動力，當機車行駛時，車輪轉(zhuǎn)動，設計在車輪上，與車輪為一體的助力機對車輪增加動力，持續(xù)推動車輪轉(zhuǎn)動，即在車輪轉(zhuǎn)動時，車輪助力機內(nèi)設計的軸式發(fā)電機發(fā)出三相交流電，發(fā)電機所發(fā)電能直接供給本機內(nèi)同軸上設計的盤式電動機，盤式電動機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，扭矩合力加在轉(zhuǎn)動的車輪上，使車輪轉(zhuǎn)動扭力在原動カ的基礎上被増加。電于盤式電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)半徑大于軸式發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動半徑一倍以上，因此，電動機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)據(jù)矩是軸式發(fā)電機消耗轉(zhuǎn)動據(jù)矩一倍以上。因此，助力機具有經(jīng)轉(zhuǎn)動的車輪增加動カ的作用，因此節(jié)約能源。

圖I為本實用新型側視圖；[0009]圖2為本實用新型主視圖；圖3為本實用新型的車輪的結構示意圖；圖4為本實用新型的車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳17的主視圖；圖5為本實用新型的車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳17的俯視圖；圖6為圖4的A-A向剖視圖；圖7為本實用新型的電路圖。圖中機車車箱I、車輪2、車輪軸3、車軸固定懸掛4、助力機5、助力發(fā)電機定子鐵芯7、發(fā)電機電樞繞組8、發(fā)電機轉(zhuǎn)子永久磁鐵9、盤式電動機轉(zhuǎn)子鐵芯10、電動機轉(zhuǎn)子電樞
11、電動機定子電樞12、電動機定子鐵芯13、電動機盤式定子14、發(fā)電機與電動機的電源連 接導線15、喇叭進風窗16、車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳17、槳軸18、直流發(fā)電機19、單向?qū)ē藰O管21、蓄電池組22、總電源開關23、分電源開關24、動カ電動機25。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進ー步詳述如圖1、2所示，本實用新型ー種火車機車，包括有機車車箱I和車輪2，機車車箱I的內(nèi)頂棚與車外頂棚之間有ー個很高的空間，在這個空間區(qū)域的車頂外殼四周設置有喇叭進風窗16,喇卩八進風窗16的開ロ高度400mm,內(nèi)開ロ 200 mm,喇卩八進風窗的四周用I. 0 mm鋁合金板裝飾，機車的兩個端頭開窗ロ長度為1800 mm，兩側喇叭進風窗的開窗ロ長度與車箱等長。兩頭留出500 mm的距離。所述的機車車箱I的車頂棚內(nèi)安裝有若干個車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳17，如圖4-6所示，車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳17的旋片的旋轉(zhuǎn)直徑為I. 8mm，用5 mm厚度的鋁合金板做螺旋槳旋片出的十字骨架，旋片寬250 mm，用鉚釘鉚到槳軸18上，上、下風斗用厚度I. Omm的鋁合金板制作，上、下風斗高度為100mm,寬度為250mm。槳軸18用直徑30mm鋼管制作,底端用軸承固定到車內(nèi)頂棚骨架上，槳軸18的頂端與直流發(fā)電機19相連，所述的車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳17的ー側為開ロ風斗，相反ー側為三角形，具有兜風功能。直流發(fā)電機19與蓄電池組22相連，機車車箱I的底部安裝有車軸固定懸掛4，車輪軸3插裝在車軸固定懸掛4上，車輪軸3的兩端各安裝有一個帶有助力機5的車輪2。如圖3所不,助力機5由軸式發(fā)電機與盤式電動機組成。助力機5的外殼用招合金鑄造，壁厚為8 mm,發(fā)電機位置外圓直徑300 mm,長度300 mm。電動機位置外圓直徑為550 mm,長度 250 mm。 軸式發(fā)電機包括有發(fā)電機轉(zhuǎn)子永久磁鐵9、發(fā)電機電樞繞組8和助力發(fā)電機定子鐵芯7，發(fā)電機轉(zhuǎn)子永久磁鐵9用釹鐵硼磁性材料制作，共12 ±夾，長度為280 mm,高30臟，寬33 mm，沿高度30 mm方向充磁，6對磁極，以NS極相鄰的方式等距離排列，用鑄鋁澆鑄到助カ機殼內(nèi)壁上。助力發(fā)電機定子鐵芯7套裝在車輪軸3上，并用螺絲固定。助力發(fā)電機定子鐵芯7是用厚度0.3 mm的硒鋼片沖壓成內(nèi)徑圓120 mm,外徑圓234 mm, 30個放射形下線槽,槽深30 mm，中心距離12. 2 mm。把沖壓好的硒鋼片用絕緣漆浸蝕、烘干、疊壓成長度260 mm的圓柱。發(fā)電機電樞繞組8，用直徑I. 0 mm銅漆包線繞制共繞制30個線圈，線圈形狀為矩形，有效邊長270 mm,寬70 mm,厚度10 mm,高度15 mm。即姆個線圈姆層繞制15圈共繞制10層，線圈匝數(shù)150匝。線圈繞制好以后，用絕緣漆浸蝕、烘干。把烘干后的30個線圈分別下到助力發(fā)電機定子鐵芯的30個線槽內(nèi)。下線方法是，每個鐵芯線槽內(nèi)，下兩個線圈的有效邊，即前一個線圈的尾端邊與后一個線圈的首端邊放到一個線槽內(nèi)，一個線圈的兩個有效邊間隔5個線槽，依次把30個線圈下到線槽內(nèi)。線圈下完以后，把每相鄰的10個線圈分為ー組,共分三組,每組線圈的中心距離互呈120度。把3組線圈中的10個線圈每個線圈的尾端線頭與后一個線圈的首端線頭相連接，每組線圈最后形成首尾2個線頭，再把三組線圈的三個首端線頭全部連接到一起，把三個線圈的尾端線頭通過發(fā)電機與電動機的電源連接導線15接到盤式電動機定子電樞12的三個接頭上。盤式電動機包括有盤式電動機轉(zhuǎn)子鐵芯10、電動機轉(zhuǎn)子電樞U、電動機定子電樞
12、電動機定子鐵芯13和電動機盤式定子14，所述的電動機盤式定子14套裝到車輪軸3上并且用螺絲固定。電動機盤式定子14用招合金壓鑄而成,盤厚度100 mm,盤外徑520 mm,內(nèi)徑120 mm。 電動機定子鐵芯13用螺絲固定到電動機盤式定子14上，電動機定子鐵芯13是用0. 3 mm硒鋼片圈制而成，硒鋼片寬度60 mm,圈成高度60 mm,外徑500 mm,內(nèi)徑孔圓250 mm的圓盤，并在ー側銑出寬11 mm，深30 mm，30個放射形線槽，線槽間距相等，用絕緣漆浸蝕后烘干。電動機定子電樞12用直徑I. 0 mm銅漆包線繞制，共繞制30個線圈，線圈繞制成扇形，有效邊長260 mm,扇外弧長300 mm,扇底弧長156 mm,線圈姆層繞制15圈,共繞制10層。線圈繞制好以后，用絕緣漆浸蝕、烘干。把烘干后的線圈依次下到電動機定子鐵芯13的線槽內(nèi)，線圈兩個有效邊間隔5個線槽，把后一個線圈的首端邊下到前一個線圈尾端邊線槽內(nèi)，即ー個線槽放置兩個有效邊，依次把30個線圈下到30個線槽內(nèi)。線圈下好以后，把30個線圈每相鄰的10個線圈分為一組，共分3組，把每組線圈中相鄰線圈前ー個線圈的尾端與后一個線圈的首端線頭相連接，3組線圈每組最后形成首尾2個線頭，再把3組線圈的三個首端線頭全部連接到一起，把三個尾端線頭與發(fā)電機電樞的三個線頭相連接。盤式電動機轉(zhuǎn)子鐵芯10用螺絲固定到機殼內(nèi)壁上，盤式電動機轉(zhuǎn)子鐵芯10是用厚度0. 3 mm的硒鋼片制作，硒鋼片寬60 mm,卷成高60 mm,夕卜圓500 mm,內(nèi)孔圓250 mm的圓盤，并在圓盤ー側統(tǒng)出30個深30 mm,寬11 mm的等距離線槽。電動機轉(zhuǎn)子電樞11是用10X30 mm的銅條制成，把銅條裁成260 mm長條30塊，再用IOX 30 mm銅條焊接兩個圓環(huán)，一個圓環(huán)尺寸為內(nèi)徑510mm,另一個圓環(huán)內(nèi)徑為240mm,并把30個銅條焊到兩個銅環(huán)中，銅條呈放射形等距離焊接。把焊好后的閉合回路圓盤導體，放到盤式電動機轉(zhuǎn)子鐵芯10的線槽內(nèi)，用鑄鋁澆鑄牢固。軸式發(fā)電機與盤式電動機的轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙距離均為3mm。助力機制作好以后把軸式發(fā)電機與盤式電動機的定子全部用環(huán)氧樹脂膠澆灌、密封，以便防水。助力機制作好以后，轉(zhuǎn)動軸上的車輪，如果車輪較輕，說明助力機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動扭矩與車輪的轉(zhuǎn)動方向一致，如果車輪較沉轉(zhuǎn)不動，說明電動機的轉(zhuǎn)動扭矩與車輪轉(zhuǎn)動方向相反，應調(diào)換發(fā)電機與電動機的接線次序，直到電動機轉(zhuǎn)動扭矩與車輪的轉(zhuǎn)動方向一致為止。本實用新型的工作原理如下本實用新型機車用動力電動機25作為動カ，如圖7所示，當開啟開關23、24后，動力電動機25從蓄電池組22得到直流電能，動カ電動機25驅(qū)動機車車輪2轉(zhuǎn)動，助力機5與車輪2同步同速轉(zhuǎn)動，鑲在助力機外殼內(nèi)側的發(fā)電機轉(zhuǎn)子永久磁鐵9對設置在車輪軸3上的發(fā)電機電樞繞組8切割磁力線，并在電樞8中產(chǎn)生感應電動勢，電樞8產(chǎn)生的電能直接經(jīng)發(fā)電機與電動機的電源連接導線15輸送給電動機定子電樞12,在電樞12中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場，電磁場切割鑲在與車輪固定在一起的助力機外殼內(nèi)的電動機轉(zhuǎn)子電樞11，在電樞11中產(chǎn)生感應電動勢，由于電樞11是閉合回路，因此11中的電能瞬間轉(zhuǎn)化為磁能，并在電樞12旋轉(zhuǎn)電磁場的帶動下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動扭 矩，并把此扭矩加在轉(zhuǎn)動的車輪上，車輪增加動力，由于盤式電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動カ臂長度大于軸式發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動カ臂長度一倍以上，根據(jù)杠桿原理，電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動扭矩永遠大于發(fā)電機消耗的扭矩一倍以上。如圖7所示，在助力機助力的同時，若干個車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳在高速行駛的火車產(chǎn)生的逆向強風的吹動下，高速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的螺旋槳帶動直流發(fā)電機19發(fā)出直流電，發(fā)電機發(fā)出的直流電一部分直接供給動カ電動機25工作,一部分向蓄電池組22充電,姆個發(fā)電機發(fā)出的直流電源的正極電路中，均串聯(lián)有大功率單向?qū)ē藰O管21，以保證各個發(fā)電機組和蓄電池不產(chǎn)生電流逆流進發(fā)電機的現(xiàn)象。喇叭進風窗16外進風ロ面積即兜風面積比內(nèi)側的出風ロ面積大一倍以上，因此，風進入喇叭進風窗16后，風カ被提高，風速提高一倍以上，增強了螺旋槳旋片的推力。當機車停車吋，風無論從什么方向吹進車頂箱內(nèi)，車頂箱內(nèi)的螺旋槳仍被風吹動轉(zhuǎn)動并帶動發(fā)電機發(fā)電，直流發(fā)電機所發(fā)電能經(jīng)電路中的ニ極管不停地給蓄電池充電。無論機車是停止或是行駛，車頂箱內(nèi)的螺旋槳都會24小時不停地轉(zhuǎn)動，并帶動各自的發(fā)電機組發(fā)電，不斷地向蓄電池組充電，保證機車所需的電能。螺旋槳的旋葉片為風斗式萬向槳片，開ロ兜風側的面積大于相反另ー側面積數(shù)倍，而且相反側為三角形，阻風カ很小，因此具有永久朝ー個方向轉(zhuǎn)動的特點。
權利要求1.一種火車機車，包括有機車車箱和車輪，其特征在于所述的機車車箱安裝有車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳，車頂箱內(nèi)萬向螺旋槳安裝在槳軸上，槳軸的頂端與直流發(fā)電機相連，直流發(fā)電機與蓄電池組相連，車頂棚的四周設置有喇叭進風窗，機車車箱的底部安裝有車軸固定懸掛，車輪軸插裝在車軸固定懸掛上，車輪軸的兩端各安裝有一個帶有助力機的車輪。
專利摘要本實用新型涉及一種火車機車是以電動機做為動力機械，它由車頂棚內(nèi)若干個萬向螺旋槳，螺旋槳帶動的若干直流發(fā)電機組、蓄電池組以及與車輪設計為一體的混合助力機組成。助力發(fā)電機所發(fā)電能直接輸送給同軸上設計的電動機組。助力發(fā)電機和助力電動機的轉(zhuǎn)子均設計在轉(zhuǎn)動的車輪上，發(fā)電機、電動機的轉(zhuǎn)子即是車輪，三者共用一個轉(zhuǎn)子。助力發(fā)電機和助力電動機的轉(zhuǎn)子與車輪同步同速轉(zhuǎn)動。助力電動機轉(zhuǎn)子設計力臂大于發(fā)電機轉(zhuǎn)子力臂，即電動機的轉(zhuǎn)動半徑大于發(fā)電機轉(zhuǎn)動半徑。助力發(fā)電機與助力電動機設計的磁極對數(shù)相等。本實用新型利用直流電動機作為動力，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號B60L8/00GK202593503SQ201220157760
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權日2012年4月16日
發(fā)明者牟玉昌 申請人:牟玉昌