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,具有较高的能量转化效率和实用性。根据160km/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Ansoft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。