CN106274951A - 悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，包括转向架的构架，构架包端梁和下沉段，端梁设有走行轮、导向轮，下沉段上设有空气弹簧以及枕梁，枕梁左右两侧分别设有横向拉杆，枕梁压装于空气弹簧上；悬吊装置的上端压装于枕梁上方，下端与车体固定连接，悬吊装置为四连杆机构；走行轮内部设有为外转子式轮毂电机；本发明直接将电机扭矩传递于走行轮上，避免了加装齿轮箱、连轴节等设备，能够充分利用轮毂内未被利用的空间大大降低转向架的横向距离，减小轨道梁的横向尺寸降低轨道梁的建设成本，同时减小了驱动装置的能量损失，提高驱动效率，走行轮、导向轮均采用充气橡胶轮，同时加设安全轮，提高运行的安全性。

Description

悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构

技术领域

本发明涉及城市轨道车辆技术领域，具体是一种悬挂式单轨交通领域的外转子轮毂电机驱动结构。

背景技术

随着我国城市现代化建设不断加速，交通拥堵成为了各个大中城市不得不面对的棘手问题。大力发展公共交通设施是解决这种问题的一个行之有效的方法。绝大多数城市将建设地铁作为缓解交通拥堵问题的一个手段，但是地铁的建设存在着成本高、周期长、运营管理成本高、对地形有一定要求等问题，并且部分大城市地铁建设已濒临饱和，单单依靠地铁去解决城市中存在的交通问题是远远不够的。

而悬挂式单轨作为一种中运量的城市公共轨道交通系统，可以弥补地铁在运营与建设中所存在的不足，并且可与地铁并行运营以发挥各自的优势缓解城市交通问题。较地铁而言，悬挂式单轨交通有下列优点：建设成本低；建设周期短；运营成本低；基本无污染；噪音小；可适用于更加复杂的地理环境；同时由于其采用胶轮，所以悬挂式单轨具有良好的粘着性能和更强的爬坡能力。

现有悬挂式单轨车辆的走行轮主要有两种，一种为充气橡胶轮胎，一种为实心橡胶轮胎。充气橡胶轮胎较实心橡胶轮胎而言具有更好的动力学性能，但是由于其体积庞大使得转向架横向距离较宽，因此增加了轨道梁的建设成本，而充气橡胶轮轮毂内的空间又没有得到充分的利用。同时由于传统的悬挂式单轨列车使用电机齿轮箱作为车辆的驱动装置使得其效率降低，并且增加了运行时的噪声。

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单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，包括纵向延伸的转向架的构架，所述构架包括前、后两侧纵向布置的端梁和中部的下沉段，构架中部的下沉段固定连接有横向拉杆安装座，端梁靠近中部的一侧分别设有一对与构架转动连接的走行轮，每个走行轮的旋转轴横向水平设置，端梁远离中部下沉段的一端分别设有一对导向轮，导向轮安装于构架前后两侧，每个导向轮的旋转轴垂向设置，构架中部的下沉段上设有空气弹簧以及压装于空气弹簧上方的枕梁，枕梁左右两侧分别设有水平设置并垂直于端梁的横向拉杆，横向拉杆一端与枕梁相连另一端通过横向拉杆座与构架相连，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，允许车体与转向架发生一定的横移。走行轮内部设有为走行轮提供旋转动力的外转子式轮毂电机。

作为优选方式，每个走行轮通过横向焊接于端梁左右两侧的走行轮安装轴与构架转动连接。

作为优选方式，端梁靠近中部的一侧设有焊接安装座，走行轮安装轴插入焊接安装座并与焊接安装座焊接在一起。

作为优选方式，端梁远离中部的一侧设有与构架固定连接的导向轮安装座，导向轮通过导向轮安装座连接于构架上。

作为优选方式，外转子式轮毂电机包括：中部的走行轮安装轴，套装于走行轮安装轴外表面的内定子机架，内定子机架外侧设有内定子铁芯，内定子铁芯上设有凸极，凸极上缠绕励磁线圈，电机外转子为轮毂，轮毂在铁芯的外侧，轮毂上装有圆弧片状永磁体，内定子机架两侧端面安装有端盖，端盖封闭内定子机架、内定子铁芯、凸极、励磁线圈，走行轮安装轴的末端套装轴承，端盖压装于轴承端面并且套装于走行轮安装轴外侧，走行轮的左右两侧端面安装有制动盘，制动盘通过螺栓同时与电机的端盖以及轮毂相连。

作为优选方式，导向轮、走行轮为充气橡胶轮。

由于转向架采用充气橡胶导向轮，所以转向架进入轨道梁内时需要添加预压力，以保证导向轮与轨道梁有较好的接触，同时构架采用的是中部下凹的结构(即下沉段)，其目的在于，在转向架运行时枕梁始终处于轨道梁的下方，以减小轨道梁的横向距离，降低轨道梁的建设成本。

作为优选方式，走行轮的外侧设有直径小于走行轮的实心的走行安全轮，走行安全轮的旋转轴平行于走行轮，且走行轮与走行安全轮的轮距相同。

作为优选方式，导向轮的上方设有实心的导向安全轮，导向安全轮与导向轮的旋转轴重合，且导向安全轮的轮径小于导向轮的轮径。

本发明的有益效果为：本发明采用外转子式永磁轮毂电机作为悬挂式单轨的驱动装置，轮毂为电机的外转子，能直接将电机扭矩传递于走行轮上，避免了加装齿轮箱、连轴节等设备，能够充分利用轮毂内未被利用的空间大大降低转向架的横向距离，减小轨道梁的横向尺寸降低轨道梁的建设成本，同时无齿轮箱，减小了驱动装置的能量损失，提高驱动效率。转向架两端的走行轮均为独立轮且采用充气橡胶轮，直接安装于构架两侧的半轴上，同时加设走行安全轮，转向架无一系悬挂，其制动方式为盘型制动，制动盘与轮毂相连。永磁电机相比传统的交流电机，有体积小，质量轻等优点，并且能减少电机的发热，增加电机的功率因数。转向架上的四台轮毂电机可通过电控实现差速，在列车通过曲线时可使内外轮产生转速差以减少充气橡胶轮的磨耗，同时无须安装差速器，简化的转向架的结构，提高了其可靠性，也降低了其维修成本。走行轮采用充气橡胶轮，提高了转向架的垂向动力学性能，减小了噪声。在转向架上安装走行安全轮可防止充气橡胶轮出现的泄露等问题，在走行轮失效时安全轮发挥作用，提高运行的安全性，转向架的导向轮依然采用充气橡胶轮，由于其刚度较小，可有效减小转向架进入曲线时与轨道梁相互作用所产生的冲击。在导向轮上同样采用安全轮的设计，在导向轮失效时安全轮发挥作用，以避免导向轮的发生泄漏等问题。

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示意图。

图5是本发明的构架结构示意图。

图6是本发明的轮毂电机的结构剖视图。

1为构架，2为导向轮，3为走行安全轮，4为走行轮，5为枕梁，6为横向拉杆，7为导向轮安装座，8为导向安全轮，9为空气弹簧，10为悬吊装置，11为车体，12为端梁，13为焊接安装座，14为横向拉杆安装座，15为制动盘，16为轮毂，17为圆弧片状永磁体，18为内定子铁芯，19为励磁线圈，20为内定子机架，21为走行轮安装轴，22为端盖，23为轨道梁。

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。

一种悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，包括纵向延伸的转向架的构架1，构架1整体为焊接构架。所述构架1包括前、后两侧纵向布置的端梁12和中部的下沉段，构架中部的下沉段固定连接有横向拉杆安装座14，端梁12靠近中部的一侧分别设有一对与构架转动连接的走行轮4，每个走行轮4的旋转轴横向水平设置，每个走行轮4通过横向焊接于端梁12左右两侧的走行轮安装轴21与构架转动连接，端梁12远离中部下沉段的一端分别设有一对导向轮2，导向轮安装于构架前后两侧，每个导向轮的旋转轴垂向设置，构架中部的下沉段上设有空气弹簧9以及压装于空气弹簧9上方的枕梁，枕梁左右两侧分别设有水平设置并垂直于端梁12的横向拉杆6，横向拉杆6一端与枕梁相连另一端通过横向拉杆座14与构架1相连，横向拉杆6用于传递导向力，枕梁5压装于空气弹簧9上，悬吊装置10的上端穿过构架中部并压装于枕梁5上方，悬吊装置10的下端与车体11固定连接，悬吊装置10为四连杆机构，允许车体与转向架发生一定的横移；走行轮4内部设有为走行轮提供旋转动力的外转子式轮毂电机。导向轮2、走行轮4为充气橡胶轮。走行轮4的外侧设有直径小于走行轮4的实心的走行安全轮3，走行安全轮3的旋转轴平行于走行轮4，且走行轮4与走行安全轮3的轮距相同。导向轮2的上方设有实心的导向安全轮8，导向安全轮8与导向轮2的旋转轴重合，且导向安全轮8的轮径小于导向轮2的轮径。。

端梁12靠近中部的一侧设有焊接安装座13，走行轮安装轴21插入焊接安装座13并与焊接安装座13焊接在一起。

端梁12远离中部的一侧设有与构架1固定连接的导向轮安装座7，导向轮通过导向轮安装座7连接于构架上。

外转子式轮毂电机包括：中部的走行轮安装轴21，套装于走行轮安装轴21外表面的内定子机架20，为减轻材料并且方便安装将内定子机架设计为中空结构，内定子机架20外侧设有内定子铁芯18，内定子铁芯18上设有凸极，凸极上缠绕励磁线圈19，电机外转子为轮毂16，轮毂16在铁芯的外侧，轮毂16上装有圆弧片状永磁体17，内定子机架20两侧端面安装有端盖22，端盖22封闭内定子机架20、内定子铁芯18、凸极、励磁线圈19，走行轮安装轴21的末端套装轴承，端盖22压装于轴承端面并且套装于走行轮安装轴21外侧，走行轮4的左右两侧端面安装有制动盘15，制动盘15通过螺栓同时与电机的端盖22以及轮毂16相连。

由于转向架采用充气橡胶导向轮，所以转向架进入轨道梁23内时需要添加预压力，以保证导向轮2与轨道梁23有较好的接触，同时构架1采用的是中部下凹的结构(即下沉段)，其目的在于，在转向架运行时枕梁5始终处于轨道梁23的下方，以减小轨道梁的横向距离，降低轨道梁的建设成本。

本发明采用外转子式永磁轮毂电机作为悬挂式单轨的驱动装置，轮毂为电机的外转子，能直接将电机扭矩传递于走行轮上，避免了加装齿轮箱、连轴节等设备，能够充分利用轮毂内未被利用的空间大大降低转向架的横向距离，减小轨道梁的横向尺寸降低轨道梁的建设成本，同时无齿轮箱，减小了驱动装置的能量损失，提高驱动效率。转向架两端的走行轮均为独立轮且采用充气橡胶轮，直接安装于构架两侧的半轴上，同时加设走行安全轮，转向架无一系悬挂，其制动方式为盘型制动，制动盘与轮毂相连。永磁电机相比传统的交流电机，有体积小，质量轻等优点，并且能减少电机的发热，增加电机的功率因数。转向架上的四台轮毂电机可通过电控实现差速，在列车通过曲线时可使内外轮产生转速差以减少充气橡胶轮的磨耗，同时无须安装差速器，简化的转向架的结构，提高了其可靠性，也降低了其维修成本。走行轮采用充气橡胶轮，提高了转向架的垂向动力学性能，减小了噪声。在转向架上安装走行安全轮可防止充气橡胶轮出现的泄露等问题，在走行轮失效时安全轮发挥作用，提高运行的安全性。转向架的导向轮依然采用充气橡胶轮，由于其刚度较小，可有效减小转向架进入曲线时与轨道梁相互作用所产生的冲击。在导向轮上同样采用安全轮的设计，在导向轮失效时安全轮发挥作用，以避免导向轮的发生泄漏等问题。

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 (8)

1.一种悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：包括纵向延伸的转向架的构架，所述构架包括前、后两侧纵向布置的端梁和中部的下沉段，构架中部的下沉段固定连接有横向拉杆安装座，端梁靠近中部的一侧分别设有一对与构架转动连接的走行轮，每个走行轮的旋转轴横向水平设置，端梁远离中部下沉段的一端分别设有一对导向轮，导向轮安装于构架前后两侧，每个导向轮的旋转轴垂向设置，构架中部的下沉段上设有空气弹簧以及压装于空气弹簧上方的枕梁，枕梁左右两侧分别设有水平设置并垂直于端梁的横向拉杆，横向拉杆一端与枕梁相连另一端通过横向拉杆座与构架相连，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；走行轮内部设有为走行轮提供旋转动力的外转子式轮毂电机。

2.根据权利要求1所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：每个走行轮通过横向焊接于端梁左右两侧的走行轮安装轴与构架转动连接。

3.根据权利要求2所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：端梁靠近中部的一侧设有焊接安装座，走行轮安装轴插入焊接安装座并与焊接安装座焊接在一起。

4.根据权利要求1所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：端梁远离中部的一侧设有与构架固定连接的导向轮安装座，导向轮通过导向轮安装座连接于构架上。

5.根据权利要求1所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：外转子式轮毂电机包括：中部的走行轮安装轴，套装于走行轮安装轴外表面的内定子机架，内定子机架外侧设有内定子铁芯，内定子铁芯上设有凸极，凸极上缠绕励磁线圈，电机外转子为轮毂，轮毂在铁芯的外侧，轮毂上装有圆弧片状永磁体，内定子机架两侧端面安装有端盖，端盖封闭内定子机架、内定子铁芯、凸极、励磁线圈，走行轮安装轴的末端套装轴承，端盖压装于轴承端面并且套装于走行轮安装轴外侧，走行轮的左右两侧端面安装有制动盘，制动盘通过螺栓同时与电机的端盖以及轮毂相连。

6.根据权利要求1所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：导向轮、走行轮为充气橡胶轮。

7.根据权利要求1所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：走行轮的外侧设有直径小于走行轮的实心的走行安全轮，走行安全轮的旋转轴平行于走行轮，且走行轮与走行安全轮的轮距相同。

8.根据权利要求1所述的悬挂式单轨列车的外转子轮毂电机驱动结构，其特征在于：导向轮的上方设有实心的导向安全轮，导向安全轮与导向轮的旋转轴重合，且导向安全轮的轮径小于导向轮的轮径。