CN105752090A - 一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术 - Google Patents

一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术，包括独立车轮轮对、绕线异步电机(5)和电气耦合装置，独立车轮轮对包括轮对曲轴(1)以及左右对称设置的独立车轮(2)和车轮短轴(3)，独立车轮2固接于车轮短轴(3)上，车轮短轴(3)一端与轮对曲轴(1)同轴连接，车轮短轴(3)另一端连接绕线异步电机(5)输出端，绕线异步电机(5)包括电机定子(5a)和电机转子(5b)，电机转子(5b)通过线路接入可变电阻器(10)和可变电容(11)，电机定子(5a)通过线路并联连接在同一交流电源(9)上；本发明同现有技术相比，能够在车辆运行时调节独立车轮之间的耦合度，从而改善轮对导向性能，且结构简单、实用。

Description

一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术
[技术领域]
本发明涉及铁路耦合轮对技术领域，具体地说是一种可在车辆运行时调节独立车轮之间的耦合度，从而改善轮对导向性能的铁路独立车轮转向架电气耦合技术。
[背景技术]
铁路传统轮对的车轮与车轴固结一起，左右车轮的角速度始终一致，这一方面造成轮对横移与摇头的相互耦合，使得轮对具有自导向能力，但也容易造成轮对在高速下的蛇形失稳。独立车轮是指独立旋转车轮的简称，同轴的独立车轮可相对旋转，不仅克服传统轮对的蛇形失稳问题，而且方便降低地板面高度，在低地板轻轨车辆(含现代有轨电车)中广泛应用，但独立车轮存在自导向能力差的天生缺陷。耦合轮对是一种介于传统轮对和独立旋转轮对之间的一种技术，其兼有二者的优势，又摒弃了二者的不足，在铁路车辆中是一种非常具有应用价值的轮对技术方案。
早期的铁路耦合轮对技术，主要采用机械或者电磁类装置来实现左右车轮间的耦合。典型的是弹性阻尼耦合轮对、差速器耦合轮对和磁流变耦合轮对等，其中弹性阻尼耦合轮对通过弹簧阻尼实现左右车轮的转动耦合，但弹簧阻尼耦合强度难以调节以适应复杂的线路条件；磁流变耦合轮对在左右车轮之间安装磁流变耦合器通过控制外界控制磁流变液的粘性来调节耦合强度，这种耦合结构复杂，对左右车轮的连接方式改动较大；另外，耦合装置占用一定的空间，在转向架上加装不便。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术，能够在车辆运行时调节独立车轮之间的耦合度，从而改善轮对导向性能，且结构简单、实用。
为实现上述目的设计一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术，包括独立车轮轮对、绕线异步电机5和电气耦合装置，所述独立车轮轮对、绕线异步电机5均安装在构架7上，所述独立车轮轮对包括轮对曲轴1以及左右对称设置的独立车轮2和车轮短轴3，所述独立车轮2固接于车轮短轴3上，所述车轮短轴3一端与轮对曲轴1同轴连接，所述车轮短轴3与轮对曲轴1之间安装有轴承8，所述车轮短轴3另一端与绕线异步电机5的输出端相连，所述绕线异步电机5包括电机定子5a和电机转子5b，所述电气耦合装置包括可变电阻器10和可变电容11，所述电机转子5b通过线路接入可变电阻器10和可变电容11，所述电机定子5a通过线路并联连接在同一交流电源9上。
所述绕线异步电机5通过螺栓6纵向悬吊在构架7上，所述绕线异步电机5位于独立车轮2外侧。
所述车轮短轴3通过锥齿轮4连接在绕线异步电机5的输出端。
所述独立车轮轮对设置有两组，两组所述独立车轮轮对前后对称设置在构架7上。
本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，该轮对耦合技术简单，在电机独立驱动的独立车轮转向架上，只需将原牵引电机更换为绕线异步电机即可实施，其耦合装置是电气的，比机械或者磁流变等耦合装置，占用空间小，耦合强度可通过改变接入电阻和电容来调节，控制方便，能够在车辆运行时调节独立车轮之间的耦合度，从而改善轮对导向性能，非常实用，值得推广应用。
[附图说明]
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中铁路独立车轮轮对结构示意图；
图3是本发明中铁路轮对电气耦合原理图；
图中：1、轮对曲轴2、独立车轮2a、同轴左侧独立车轮2b、同轴右侧独立车轮3、车轮短轴4、锥齿轮5、绕线异步电机5a、电机定子5b、电机转子6、螺栓7、构架8、轴承9、交流电源10、可变电阻器11、可变电容。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
如附图所示，本发明包括：独立车轮轮对、绕线异步电机5和电气耦合装置，独立车轮轮对、绕线异步电机5均安装在构架7上，绕线异步电机5通过螺栓6纵向悬吊在构架7上，绕线异步电机5位于独立车轮2外侧，独立车轮轮对包括轮对曲轴1以及左右对称设置的独立车轮2和车轮短轴3，独立车轮2固接于车轮短轴3上，车轮短轴3一端与轮对曲轴1同轴连接，车轮短轴3与轮对曲轴1之间安装有轴承8，车轮短轴3另一端与绕线异步电机5的输出端相连，该车轮短轴3通过锥齿轮4连接在绕线异步电机5的输出端，绕线异步电机5包括电机定子5a和电机转子5b，电气耦合装置包括可变电阻器10和可变电容11，电机转子5b通过线路接入可变电阻器10和可变电容11，电机定子5a通过线路并联连接在同一交流电源9上，该独立车轮轮对设置有两组，两组独立车轮轮对前后对称设置在构架7上。
本发明包括2组独立车轮轮对、4台绕线异步电机和2组电气耦合装置等主要部件。其中，独立车轮与车轮短轴固结后，再使用轮对曲轴实现同轴左侧独立车轮2a和同轴右侧独立车轮2b的同轴连接；车轮短轴与轮对曲轴之间安装轴承，以实现独立车轮可相对轮对曲轴转动；4台绕线异步电机沿着纵向通过螺栓纵向悬吊在构架外侧，使得电机为簧上质量，纵向布置的绕线异步电机通过锥齿轮驱动，从而带动轮对的独立车轮旋转，实现车辆运行；电气耦合装置是指采用接入电阻和电容的电轴同步技术，同轴驱动车轮的2台绕线异步电机的定子并联于同一供电电源，转子接入可变电阻器和可变电容，通过改变接入电阻和电容的大小来调节耦合强弱。
本发明针对铁路中电机单独驱动的独立车轮转向架，设计的电气耦合技术方案主要由独立车轮轮对、绕线异步电机和电气耦合装置三部分组成。采用接入电阻和电容的电轴同步技术实现同轴车轮的电气耦合，通过改变接入电阻和电容的大小来调节耦合强弱。安装时，不需改动原电机驱动的独立车轮轮对的结构，只需将驱动电机改为绕线异步电机，将电机转子线路中接入可变电阻和电容，即可实现电机的耦合同步，并方便通过调节电阻和电容的大小实现耦合强度的控制。
本发明中，绕线异步电机单独驱动车轮，同轴左右车轮驱动电机的定子并联在同一供电电源上，转子电路接入可变电阻和电容，从而构成电轴系统。在电轴系统作用下左右车轮的驱动电机会自动调节力矩输出，平衡左右车轮的转速同步，实现左右车轮转速的电气耦合，从而改善独立车轮导向性能。独立车轮电气耦合技术方案，结构与控制系统简单，无需额外的耦合器，特别适用于低地板铁路车辆。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铁路独立车轮转向架电气耦合技术，其特征在于：包括独立车轮轮对、绕线异步电机(5)和电气耦合装置，所述独立车轮轮对、绕线异步电机(5)均安装在构架(7)上，所述独立车轮轮对包括轮对曲轴(1)以及左右对称设置的独立车轮(2)和车轮短轴(3)，所述独立车轮2固接于车轮短轴(3)上，所述车轮短轴(3)一端与轮对曲轴(1)同轴连接，所述车轮短轴(3)与轮对曲轴(1)之间安装有轴承(8)，所述车轮短轴(3)另一端与绕线异步电机(5)的输出端相连，所述绕线异步电机(5)包括电机定子(5a)和电机转子(5b)，所述电气耦合装置包括可变电阻器(10)和可变电容(11)，所述电机转子(5b)通过线路接入可变电阻器(10)和可变电容(11)，所述电机定子(5a)通过线路并联连接在同一交流电源(9)上。
2.如权利要求1所述的铁路独立车轮转向架电气耦合技术，其特征在于：所述绕线异步电机(5)通过螺栓(6)纵向悬吊在构架(7)上，所述绕线异步电机(5)位于独立车轮2外侧。
3.如权利要求1或2所述的铁路独立车轮转向架电气耦合技术，其特征在于：所述车轮短轴(3)通过锥齿轮(4)连接在绕线异步电机(5)的输出端。
4.如权利要求3所述的铁路独立车轮转向架电气耦合技术，其特征在于：所述独立车轮轮对设置有两组，两组所述独立车轮轮对前后对称设置在构架(7)上。
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