CN103187821B - 用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺，包含定子、转子及安装在转子两侧的一对轴承，定子包含定子铁芯、以及依次连接设置的内侧端盖、机座、外侧端盖及风罩；机座的外圈设有法兰装置；定子铁芯固定设置在机座内部。内侧端盖包含：圆盘、桶形结构，圆盘上开有若干通风孔；桶形结构设置圆盘中心位置，并与圆盘连为一体，桶形结构设有轴承安装面。该电机体积小、重量轻，通过与减速机的配合，增强了电机的驱动能力，提高了电机的转速，同时大大提高整个电机的同心度和运转刚性。

Description

用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺

技术领域

本发明涉及一种车辆领域的牵引技术及其导向工艺，具体涉及一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺。

背景技术

高速磁浮交通系统所要求的线路轨道巡检是确保磁浮车辆每日安全运行必须进行的重要检查工作，需要一种能够在中长线上快速运行和处理事故的线路轨道巡检车，从而满足线路在非客运时间（夜间天窗时间内）的巡检要求。

目前国内外使用的线路巡检车均为橡胶轮驱动，巡检运行速度低（最高仅能以40km/h的运行速度进行线路巡检），运行安全管理需要通过规章制度进行，自身不具备维护功能，无法满足中长线（如超过150km的线路）日巡检不得占用过长运营时间要求。因此，有必要研制一种能够高速运行的轨道巡检车，实现对线路轨道车辆安全运行限界进行高速运行状态下的检测、对线路状态监控并进行小规模的维护。特别是，当列车的悬浮系统出现故障导致无法起浮，或者长定子直线电机轨道系统出现故障，能够牵引列车在轨道上移动。

常导电磁悬浮技术中的高速磁浮车辆一般不设支撑轮，因此无法实现长定子直线电机高速牵引与支撑轮牵引的双牵引模式。一旦列车的悬浮系统出现故障导致无法起浮，或者长定子直线电机轨道系统出现故障，则列车无法在轨道上移动，这给磁浮列车的运行和救援带来的困难，也限制了磁浮交通技术的进一步推广应用。

客运磁浮列车由于走行机构的结构限制，即滑橇与设备夹层的安装空间限制无法安装支撑轮。如何在有限的安装空间内安装支撑轮和牵引电机，利用车载牵引系统实现牵引，使磁浮特种车辆具备双牵引模式，这是一个“机－电”一体化的集成技术问题，也是本发明的出发点。

为了在有限空间内实现支撑轮驱动，常见的方案是采用外转子电机支撑轮。但是在磁浮特种车辆上，外转子电机支撑轮既要承受超常规的重量和冲击，同时为了适应磁浮线路最大10%的纵坡坡度，必须具有相当大的启动转矩，这对支撑轮装置的设计、制造都提出了非常严苛的要求，以至于对双牵引模式实现的可行性提出了挑战。

发明内容

本发明提供了一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺，该电机体积小、重量轻，通过与减速机的配合，增强了电机的驱动能力，提高了电机的转速，同时大大提高整个电机的同心度和运转刚性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，包含定子、转子及安装在转子两侧的一对轴承，其特点是，所述的定子包含定子铁芯、以及依次连接设置的内侧端盖、机座、外侧端盖及风罩；所述机座的外圈设有法兰装置；所述的定子铁芯固定设置在机座内部。

所述的内侧端盖包含：

圆盘，所述的圆盘上开有若干通风孔；以及

桶形结构，所述的桶形结构设置在所述圆盘中心位置，并与圆盘连为一体，所述的桶形结构设有轴承安装面。

所述的外侧端盖设有若干通风孔。

所述的风罩呈圆锥形，该风罩的锥形口与外部的冷却风管相连。

所述的定子铁芯外侧沿电机轴向设有弧形下陷的通风槽，其内侧设有线槽。

所述的转子包含：

电机轴，所述的电机轴穿设在一对轴承上；

转子铁芯，所述的转子铁芯安装在电机轴上并与所述定子铁芯位置相对应，所述的转子铁芯沿电机轴向设有若干通风孔；以及

编码器，所述编码器设置在靠近风罩一侧的电机轴上。

该电机还包含内轴盖，所述的内轴盖套置在电机轴并顶紧内侧端盖。

一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机装配工艺，其特点是，该工艺包含如下步骤：

步骤1在内轴盖车加工出两段止口，该两段止口分别为第一导向止口、第一配合止口；在内侧端盖车加工出两段止口，该两段止口分别为第二配合止口、第二导向止口；

步骤2 预做若干根足够长的导入引导螺杆待用；

步骤3 将定子铁芯安装在机座内；

步骤4 将转子自然吊起，放在垂直于机座进入口上端；

步骤5导入引导螺杆穿过内侧端盖安装孔并同时装在内轴盖的安装螺孔上；

步骤6 慢慢下放转子，直到轴承和内轴盖的第一导向止口先进入内侧端盖的第二导向止口，再快速放入，使轴承和内轴盖的第一配合止口进入内侧端盖的第二配合止口，直到正式全部到位；

步骤7 分步拆下引导螺杆换上装配螺栓，逐步吊紧内轴盖同时也使靠近内侧端盖的轴承安装到位；

步骤8 依次装入靠近外侧端盖的轴承、外侧端盖以及风罩。

本发明一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺与现有技术相比具有以下优点：

1、电机型式为内转子电机型式，有利于减小电机本体的承重、减小电机体积、重量。

2、特殊设计的机壳结构，使得电机本身得以加强固定的同时，能够通过机壳承担部分施加在空簧支座上的压力。

3、通过电机与减速器的配合，增强了电机的驱动能力，同时提高了电机的转速，有利于提高电机效率。

4、由于在内轴盖与内侧端盖分别开有止口，在送入转子的同时，其结构具有导向作用，可以方便装配。

附图说明

图1为本发明用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机的平面剖视图；

图2为本发明用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机的安装俯视剖面图；

图3为本发明用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机装配设计的结构图。

具体实施方式

下面结合图1~图3对本发明用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配工艺做进一步阐述，详细描述本发明的一个优选实施例。

如图1所示，一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，包含定子、转子、安装在转子两侧的一对轴承3及内轴盖4。所述的定子包含定子铁芯11、以及依次连接设置的内侧端盖12、机座13、外侧端盖14及风罩15；所述机座13的外圈设有法兰装置131；所述的定子铁芯11固定设置在机座13内部。所述的内侧端盖12包含：圆盘121及桶形结构122，所述的圆盘121上开有若干通风孔；所述的桶形结构设置在所述圆盘121中心位置，并与圆盘121连为一体，所述的桶形结构122设有轴承安装面。所述的外侧端盖14设有若干通风孔。所述的风罩15呈圆锥形，该风罩15的锥形口与外部的冷却风管相连。所述的定子铁芯11外侧沿电机轴向设有弧形下陷的通风槽，其内侧设有线槽。

所述的转子由电机轴21、转子铁芯22和编码器2组成，所述的电机轴21穿设在一对轴承3上；所述的转子铁芯22安装在电机轴21上并与所述定子铁芯11位置相对应，所述的转子铁芯22沿电机轴向设有若干通风孔；所述编码器23设置在靠近风罩14一侧的电机轴21上。

所述的内轴盖4套置在电机轴21并顶紧内侧端盖12。

如图3所示，本发明一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机装配工艺包含如下步骤：

步骤1在内轴盖4车加工出两段止口，该两段止口分别为第一导向止口41、第一配合止口42；在内侧端盖12车加工出两段止口，该两段止口分别为第二配合止口123、第二导向止口124；

步骤2 预做若干根足够长的导入引导螺杆待用；

步骤3 将定子铁芯安装在机座13内；

步骤4 将转子自然吊起，放在垂直于机座13进入口上端；

步骤5导入引导螺杆穿过内侧端盖12安装孔并同时装在内轴盖4的安装螺孔上；

步骤6 慢慢下放转子，直到轴承3和内轴盖4的第一导向止口41先进入内侧端盖12的第二导向止口124，再快速放入，使轴承3和内轴盖4的第一配合止口42进入内侧端盖12的第二配合止口123，直到正式全部到位；

步骤7 分步拆下引导螺杆换上装配螺栓，逐步吊紧内轴盖4同时也使靠近内侧端盖12的轴承3安装到位；

步骤8 依次装入靠近外侧端盖12的轴承3、外侧端盖12以及风罩14。

图2表征了将组装好的轮边电机与走行轮装置a、支撑承载装置b之间的连接关系。

轮边电机机座13的法兰装置131，与支撑承载装置b的外侧托臂b2连接，相互之间利用螺栓固定。轮边电机的电机轴21，穿过电机内的轴承3后，有一段露在内侧端盖12外，露在内侧端盖12外的电机轴21通过走行轮装置a的减速器油封端盖a10，进入行星减速器箱a5。油封端盖a10上装有油封，避免行星减速箱a5内部的齿轮油进入轮边电机。在减速器箱a5内，电机轴21与减速器小齿轮a11相连，电机轴21上两个凹槽与小齿轮a11上两个凸起相互噬合，使得电机轴21的旋转转矩可以输出到小齿轮a11上，从而带动行星减速器a5中齿轮、大齿轮旋转，最终带动走行轮装置a的轮毂a1以及轮毂橡胶a4旋转。

当轮毂a1旋转时，减速箱端盖a2也以同样速度旋转，但是轮边电机的内侧端盖12并不旋转，因此减速箱端盖a2与内侧端盖12之间有转速差，需安装轴承a3，以起到连接两个部件，同时固定并承受一定重量的作用。

在行星减速箱a5内部，突出的电机轴21与减速箱端盖a2的转速不同，电机轴21的转速比减速箱端盖a2的转速快很多，因此安装了辅助轴承a9，辅助轴承a9并不承受很大的压力，只是起到限位作用。

轮毂a1的旋转，带动了主支撑轮轴a6及安装在主支撑轮轴a6上的制动盘a8的同步旋转，支撑承载装置b的内侧托臂b3通过主支撑轴承a7与主支撑轮轴a6连接，进而固定住了走行轮装置a。轨道维护车辆的重量，通过支撑承载装置b的空簧支座b1，分散到外侧托臂b2和内侧托臂b3上，其中内侧托臂b3承担主要的重量，剩下的重量通过轮边电机的内侧端盖12、走行轮装置的轴承a3、走行轮装置减速箱端盖a2传送到轮毂a1上。

通过上述的结构配合方式，轮边电机上具有两个安装处，保证了电机的固定，并且能够通过减速器将驱动转矩输出到走行轮装置a的轮毂a1上，实现对车辆的驱动。

设计的一种轮边电机橡胶支撑轮特征参数为：

每辆车的每只车轮带一轮边电机，电机由变频器控制；

1、作用在每只轮边电机橡胶轮轴上的载荷平均可达：1.875吨；

2、电机轮驱动模式时，车辆最高运行速度不小于60km/h；

3、与轨道面接触的橡胶轮半径600mm；

4、系统中的行星减速器传动比：3.5：1；

5、轮边电机橡胶轮最高转速不低于：531 rpm（56 rad/s机械弧度，60km/h）；

6、轮边牵引电机最高转速不低于：1857 rpm (194 rad/s 机械弧度，60km/h)；

7、电机设计功率：14.8 kW/台；

8、最大牵引使用功率：7.6 kW/台；

9、内转子电机供电电压：380V AC；

10、电机额定输出转矩（带行星固定减速器）：162 N.m/台；

11、电机最大启动转矩（带行星固定减速器）：214 N.m，启动速度不小于5km/h；

12、调速范围：0~16.7m/s（走行轮线速度）；

13、内转子电机使用环境：室外、强制风冷；

14、电机传动效率应不小于η=0.9。

综上所述，本发明提供了一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机及装配导向工艺，该电机体积小、重量轻，通过与减速机的配合，增强了电机的驱动能力，提高了电机的转速，同时大大提高整个电机的同心度和运转刚性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，包含定子、转子及安装在转子两侧的一对轴承（3），其特征在于，所述的定子包含定子铁芯（11）、以及依次连接设置的内侧端盖（12）、机座（13）、外侧端盖（14）及风罩（15）；所述机座（13）的外圈设有法兰装置（131）；所述的定子铁芯（11）固定设置在机座（13）内部。

2.根据权利要求1所述的用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，其特征在于，所述的内侧端盖（12）包含：

圆盘（121），所述的圆盘（121）上开有若干通风孔；以及

桶形结构（122），所述的桶形结构设置在所述圆盘（121）中心位置，并与圆盘（121）连为一体，所述的桶形结构（122）设有轴承安装面。

3.根据权利要求1所述的用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，其特征在于，所述的外侧端盖（14）设有若干通风孔。

4.根据权利要求1所述的用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，其特征在于，所述的风罩（15）呈圆锥形，该风罩（15）的锥形口与外部的冷却风管相连。

5.根据权利要求1所述的用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，其特征在于，所述的定子铁芯（11）外侧沿电机轴向设有弧形下陷的通风槽，其内侧设有线槽。

6.根据权利要求1所述的用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，其特征在于，所述的转子包含：

电机轴（21），所述的电机轴（21）穿设在一对轴承（3）上；

转子铁芯（22），所述的转子铁芯（22）安装在电机轴（21）上并与所述定子铁芯（11）位置相对应，所述的转子铁芯（22）沿电机轴向设有若干通风孔；以及

编码器（23），所述编码器（23）设置在靠近风罩（14）一侧的电机轴（21）上。

7.根据权利要求1所述的用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机，其特征在于，还包含内轴盖（4），所述的内轴盖（4）套置在电机轴（21）并顶紧内侧端盖（12）。

8.一种用于轨道维护车辆的驱动轮轮边电机装配工艺，其特征在于，该工艺包含如下步骤：

步骤1在内轴盖（4）车加工出两段止口，该两段止口分别为第一导向止口（41）、第一配合止口（42）；在内侧端盖（12）车加工出两段止口，该两段止口分别为第二配合止口（123）、第二导向止口（124）；

步骤2 预做若干根足够长的导入引导螺杆待用；

步骤3 将定子铁芯安装在机座（13）内；

步骤4 将转子自然吊起，放在垂直于机座（13）进入口上端；

步骤5导入引导螺杆穿过内侧端盖（12）安装孔并同时装在内轴盖（4）的安装螺孔上；

步骤6 慢慢下放转子，直到轴承（3）和内轴盖（4）的第一导向止口（41）先进入内侧端盖（12）的第二导向止口（124），再快速放入，使轴承（3）和内轴盖（4）的第一配合止口（42）进入内侧端盖（12）的第二配合止口（123），直到正式全部到位；

步骤7 分步拆下引导螺杆换上装配螺栓，逐步吊紧内轴盖（4）同时也使靠近内侧端盖（12）的轴承（3）安装到位；

步骤8 依次装入靠近外侧端盖（12）的轴承（3）、外侧端盖（12）以及风罩（14）。