CN106114525A - 悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，包括转向架的构架，转向架的构架包括侧架、横梁、构架中心台，构架中心台上设有空气弹簧以及枕梁，枕梁前后两侧设置横向拉杆，枕梁压装于空气弹簧上，悬吊装置为四连杆机构；侧架外侧分别横向设置一对走行轮，侧架的两端分别设有导向轮，每对横向的走行轮之间设有为走行轮提供旋转动力的内转子式永磁电机，本发明采用内转子式直接驱动电机作为转向架的驱动装置，使得能量的转化效率大大提高，同时减小了电机的尺寸、与电机的发热量，该转向架的结构得到简化，增加了其可靠性，同时又降低了维护成本，且降低了转向架运行时所带来的噪声。

Description

悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构

技术领域

本发明属于城市轨道交通技术领域，尤其是一种悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构。

背景技术

随着我国城市化建设的不断加速，城市的交通问题面临着越发严峻的考验。现有的城市公共交通系统，已经不能够完全解决城市中所出现的交通拥堵问题。大力发展城市公共轨道交通是解决交通拥堵问题的一种选择，但是地铁建设成本高，建设周期长，并且对地形地势有一定的要求，且在施工过程中会对城市的已有基础设施造成较大的影响。而悬挂式单轨交通作为一种中运量的城市轨道交通工具，能够避免以上问题。

悬挂式单轨交通具有以下优点：建设周期短，建设成本低，运营费用低；安全舒适，不会对其余的交通方式造成干扰；由于悬挂式单轨采用橡胶轮，其转向架在轨道梁中属于包覆状态，所以在运行时对外界的噪声较小，并且无废物排放；悬挂式单轨列车的胶轮粘着性较好，爬坡能力强；轨道梁架设在空中能够充分利用城市空间。

现有悬挂式单轨的驱动装置绝大多数采用交流式电机与齿轮箱相配合的结构。其主要问题有：交流电机在低转速的运行条件下，电机效率较低。由于励磁磁场由励磁线圈产生，导致其电机的尺寸较大，且发热较为严重，并且采用齿轮箱用以减速，导致转向架整体结构变复杂，增加维护成本，同时由于齿轮等驱动装置存在能量的损耗，因此降低了驱动的效率，且振动时噪声较大。

且部分悬挂式单轨导向轮纵向距离过长，不利于曲线通过。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，包括：转向架的构架，转向架的构架包括两条纵向设置的侧架、两侧架端部之间横向设置的横梁、两侧架中部横向设置的构架中心台，构架中心台上设有空气弹簧以及压装于空气弹簧上方的枕梁，枕梁前后两侧分别横向设置一横向拉杆，横向拉杆一端与枕梁固定连接、另一端与构架固定连接，枕梁压装于空气弹簧上，悬吊装置的上端穿过构架中部并压装于枕梁上方，悬吊装置的下端与车体固定连接，悬吊装置为四连杆机构；构架中心台与两横梁之间的侧架外侧分别横向设置一对走行轮，走行轮的旋转轴横向设置且平行于横梁，侧架的两端分别设有导向轮，导向轮的旋转轴垂向设置，每对横向的走行轮之间设有为走行轮提供旋转动力的内转子式永磁电机。

作为优选方式，内转子式永磁电机包括内部旋转的与走行轮同心设置的相当于电机转子的车轴、车轴外部套装的与车轴固定连接的驱动盘、位于车轴轴端外侧的走行轮的轮毂，驱动盘与轮毂固定连接，轮毂上垂向设置与车轴同心的制动盘，制动盘与轮毂固定连接，车轴的最外侧端面通过轴端盖密封并进行横向限位。

作为优选方式，车轴外部设有电机外壳，车轴和电机外壳之间设有永磁体，车轴即为走行轮的旋转轴，一系圆锥层叠橡胶堆的底端固定连接于电机外壳上、顶端固定连接于构架的一系安装定位孔内，电机外壳表面固定连接有电机悬吊杆安装座，永磁电机通过固定连接于电机悬吊杆安装座上的悬吊杆与构架相连，悬吊杆纵向设置且平行于侧架。

作为优选方式，构架中心台上设有横向拉杆安装座，横向拉杆一端与枕梁固定连接、另一端通过横向拉杆座与构架固定连接。

作为优选方式，构架中心台上设有电机悬吊杆安装座，悬吊杆通过电机悬吊杆安装座与构架固定连接。

作为优选方式，转向架的导向轮为实心橡胶轮，导向轮通过四个设置于侧架两端的导向轮安装座安装于构架的侧架的两端。

作为优选方式，悬吊装置的最下端和车体之间安装有减振器。

作为优选方式，车轴的两侧的电机外壳上设有轴箱，轴箱上设有与构架的安装孔配合的一系圆锥层叠橡胶堆，电机通过一系圆锥层叠橡胶堆与构架固定连接。

作为优选方式，车轴通过轴承安装在电机外壳内部。

作为优选方式，走行轮为实心橡胶轮。

本发明转向架的驱动装置采用内转子式永磁直流电机，无须增加齿轮箱、连轴节等部件，车轴为一根通轴，而不是半轴，且车轴作为电机的转子。本设计在电机的两端加设轴箱等装置，用以安装轴承，同时在轴箱外侧设计了用以安装一系悬挂的安装座。一系悬挂采用圆锥层叠橡胶簧，以保证转向架的传力。转向架走行轮为实心橡胶轮，走行轮的轮毂上安装有制动盘以实现空气制动。

所述转向架的构架两端分别安装导向轮，每个导向轮由实心橡胶轮组成，其上下中心距与车轴中心等高。二系悬挂采用囊式空气弹簧，配合悬挂装置中的止挡，用以传递转向架与车间的作用力。

本发明的有益效果为：本发明采用内转子式直接驱动电机作为转向架的驱动装置，使得能量的转化效率大大提高，同时减小了电机的尺寸、与电机的发热量。由于不加设差速器与齿轮箱的装置，该转向架的结构得到简化，增加了其可靠性，同时又降低了维护成本。且降低了转向架运行时所带来的噪声。由于本设计中所采用的走行轮与导向轮均为实心橡胶轮，与空心橡胶轮相比，增强了其耐磨性与安全性，同时避免了使用充气橡胶轮胎所带来的泄露等问题，并且无须设计走行安全轮与导向安全轮。导向轮安装位于构架两端的安装座上，缩短了导向轮的纵向距离，有利由于转向架的曲线通过。转向架一系悬挂采用圆锥层叠橡胶堆，与无一系悬挂的空轨列车相比，其垂向动力学性能得到改善，并且可通过设置其不同方向的刚度来满足各个方向的使用需求。同时，由于轴箱与电机外壳为一体式设计，所以转向架自身结构较为紧凑。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的轴测立体图。

图5是本发明的构架的轴测图。

图6是本发明的走行轮安装剖视结构图。

图7是本发明的电机外部结构的轴测立体图。

图8是本发明的电机内部结构剖视图。

其中，1为导向轮，2为走行轮，3为构架，4为枕梁，5为悬吊杆，6为横梁，7为车轴，8为制动盘，9为内转子式永磁电机，10为导向轮安装座，11为一系圆锥层叠橡胶堆，12为轴箱，13为空气弹簧，14为悬吊装置，15为车体，16为横向拉杆安装座，17为轨道梁，18为电机悬吊杆安装座，19为侧架，20为横向拉杆，21为构架中心台，22为电机悬吊杆安装座，23为轴端盖，24为轮毂，25为驱动盘，26为轴承，27为电机外壳，28为永磁体。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

一种悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，包括：转向架的构架3，转向架的构架3包括两条纵向设置的侧架19、两侧架19端部之间横向设置的横梁6、两侧架中部横向设置的构架中心台21，构架横梁6可减小转向架在通过曲线时，由导向力所引起的转向架侧架19的挠曲变形。构架侧架19与构架中心台21采用焊接的方式相连，构架侧架19与横梁6焊接，构架中心台21上设有空气弹簧13以及压装于空气弹簧13上方的枕梁4，枕梁前后两侧分别横向设置一横向拉杆20，构架中心台21上焊接有横向拉杆安装座16，横向拉杆20一端与枕梁4固定连接、另一端通过横向拉杆座16与构架3固定连接。枕梁4压装于空气弹簧13上，悬吊装置14的上端穿过构架3中部并压装于枕梁4上方，悬吊装置14上端采用螺栓与枕梁4固定，悬吊装置14的下端与车体15固定连接，悬吊装置14为四连杆机构；悬吊装置14的最下端和车体之间安装有减振器，以抑制车体的振动。构架中心台21与两横梁6之间的侧架外侧分别横向设置一对走行轮2，走行轮2为实心橡胶轮。走行轮2的旋转轴横向设置且平行于横梁6，侧架19的两端分别设有导向轮1，导向轮1的旋转轴垂向设置，每对横向的走行轮2之间设有为走行轮2提供旋转动力的内转子式永磁电机9。转向架的导向轮1为实心橡胶轮，导向轮1通过四个设置于侧架19两端的导向轮安装座10安装于构架3的侧架的两端。当转向架通过曲线路径时，导向力通过导向轮1与轨道梁17内壁接触所产生，以保证转向架顺利通过曲线。

内转子式永磁电机9包括内部旋转的与走行轮2同心设置的相当于电机转子的车轴7、车轴7外部套装的与车轴7固定连接的驱动盘25、位于车轴7轴端外侧的走行轮的轮毂24，驱动盘25与轮毂24固定连接，轮毂24上垂向设置与车轴7同心的制动盘8，制动盘8与轮毂24固定连接，车轴7的最外侧端面通过轴端盖23密封并进行横向限位。。工作方式为：电机带动车轴7旋转，车轴7带动驱动盘25旋转，驱动盘25带动走行轮。

其走行轮2与构架3的安装方式为，在车轴7上过盈压装驱动盘25，驱动盘25与走行轮轮毂24采用螺栓连接，同时制动盘8也与轮毂以螺栓连接的方式相固定，这样使得车轴7与制动盘8能够分别将驱动扭矩和制动扭矩传递给走行轮2。

车轴7外部设有电机外壳27，车轴7和电机外壳27之间设有永磁体28，车轴7即为走行轮2的旋转轴，一系圆锥层叠橡胶堆11的底端固定连接于电机外壳27上、顶端固定连接于构架3的一系安装定位孔内，电机外壳27表面固定连接有电机悬吊杆安装座18，永磁电机9通过固定连接于电机悬吊杆安装座18上的悬吊杆5与构架3相连，悬吊杆5纵向设置且平行于侧架19。内转子式永磁电机9通过电机外壳27上的一系圆锥层叠橡胶堆11与构架3固定连接，一系圆锥层叠橡胶堆11用于连接驱动装置与构架3，起到传递横、纵、垂向力的作用，构架中心台21上焊接有电机悬吊杆安装座22，悬吊杆5通过电机悬吊杆安装座22与构架3固定连接。

车轴7的两侧的电机外壳27上焊接有轴箱12，电机外壳27与轴箱12采用一体式设计。轴箱12上设有与构架3的安装孔配合的一系圆锥层叠橡胶堆11，电机通过一系圆锥层叠橡胶堆11与构架3固定连接。

车轴7通过轴承26安装在电机外壳27内部。

本发明转向架的驱动装置采用内转子式永磁直流电机，无须增加齿轮箱、连轴节等部件，车轴为一根通轴，而不是半轴，且车轴作为电机的转子。本设计在电机的两端加设轴箱等装置，用以安装轴承，同时在轴箱外侧设计了用以安装一系悬挂的安装座。一系悬挂采用圆锥层叠橡胶簧，以保证转向架的传力。转向架走行轮为实心橡胶轮，走行轮的轮毂上安装有制动盘以实现空气制动。

所述转向架的构架两端分别安装导向轮，每个导向轮由实心橡胶轮组成，其上下中心距与车轴中心等高。二系悬挂采用囊式空气弹簧，配合悬挂装置中的止挡，用以传递转向架与车间的作用力。

本发明采用内转子式直接驱动电机作为转向架的驱动装置，使得能量的转化效率大大提高，同时减小了电机的尺寸、与电机的发热量。由于不加设差速器与齿轮箱的装置，该转向架的结构得到简化，增加了其可靠性，同时又降低了维护成本。且降低了转向架运行时所带来的噪声。由于本设计中所采用的走行轮与导向轮均为实心橡胶轮，与空心橡胶轮相比，增强了其耐磨性与安全性，同时避免了使用充气橡胶轮胎所带来的泄露等问题，并且无须设计走行安全轮与导向安全轮。导向轮安装位于构架两端的安装座上，缩短了导向轮的纵向距离，有利由于转向架的曲线通过。转向架一系悬挂采用圆锥层叠橡胶堆，与无一系悬挂的空轨列车相比，其垂向动力学性能得到改善，并且可通过设置其不同方向的刚度来满足各个方向的使用需求。同时，由于轴箱与电机外壳为一体式设计，所以转向架自身结构较为紧凑。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于，包括：转向架的构架，转向架的构架包括两条纵向设置的侧架、两侧架端部之间横向设置的横梁、两侧架中部横向设置的构架中心台，构架中心台上设有空气弹簧以及压装于空气弹簧上方的枕梁，枕梁前后两侧分别横向设置一横向拉杆，横向拉杆一端与枕梁固定连接、另一端与构架固定连接，枕梁压装于空气弹簧上，悬吊装置的上端穿过构架中部并压装于枕梁上方，悬吊装置的下端与车体固定连接，悬吊装置为四连杆机构；构架中心台与两横梁之间的侧架外侧分别横向设置一对走行轮，走行轮的旋转轴横向设置且平行于横梁，侧架的两端分别设有导向轮，导向轮的旋转轴垂向设置，每对横向的走行轮之间设有为走行轮提供旋转动力的内转子式永磁电机。

2.根据权利要求1所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：内转子式永磁电机包括内部旋转的与走行轮同心设置的相当于电机转子的车轴、车轴外部套装的与车轴固定连接的驱动盘、位于车轴轴端外侧的走行轮的轮毂，驱动盘与轮毂固定连接，轮毂上垂向设置与车轴同心的制动盘，制动盘与轮毂固定连接，车轴的最外侧端面通过轴端盖密封并进行横向限位。

3.根据权利要求2所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：车轴外部设有电机外壳，车轴和电机外壳之间设有永磁体，车轴即为走行轮的旋转轴，一系圆锥层叠橡胶堆的底端固定连接于电机外壳上、顶端固定连接于构架的一系安装定位孔内，电机外壳表面固定连接有电机悬吊杆安装座，永磁电机通过固定连接于电机悬吊杆安装座上的悬吊杆与构架相连，悬吊杆纵向设置且平行于侧架。

4.根据权利要求1所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：构架中心台上设有横向拉杆安装座，横向拉杆一端与枕梁固定连接、另一端通过横向拉杆座与构架固定连接。

5.根据权利要求1所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：构架中心台上设有电机悬吊杆安装座，悬吊杆通过电机悬吊杆安装座与构架固定连接。

6.根据权利要求1所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：转向架的导向轮为实心橡胶轮，导向轮通过四个设置于侧架两端的导向轮安装座安装于构架的侧架的两端。

7.根据权利要求1所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：悬吊装置的最下端和车体之间安装有减振器。

8.根据权利要求3所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：车轴的两侧的电机外壳上设有轴箱，轴箱上设有与构架的安装孔配合的一系圆锥层叠橡胶堆，电机通过一系圆锥层叠橡胶堆与构架固定连接。

9.根据权利要求3所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：车轴通过轴承安装在电机外壳内部。

10.根据权利要求1所述的悬挂式独轨列车的内转子直接驱动式结构，其特征在于：走行轮为实心橡胶轮。