CN110509945A - 永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，包含构架、导向轮安装座、稳定轮安装座，构架内部固定安装有永磁直驱电机，整个转向架上仅设置一对横向安装的走行轮，悬吊梁通过顶部的悬吊销轴与构架底部销接，悬吊梁通过车体吊架与车体连接，构架下部还设置有平衡拉杆安装座，纵向拉杆座安装在车体上；转向架驱动装置采用永磁直驱电机，省去电机、齿轮箱、联轴节等结构，使得转向架构架整体的横向尺寸可以大大缩小，意味着轨道梁的尺寸可以缩小，采用单轴转向架的结构，前后导向轮、稳定轮之间的纵向间距仅为传统悬挂式单轨车辆的一半，有利于提高转向架在小半径曲线时的转向及导向能力。

Description

永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架
技术领域
本发明涉及城市轨道交通领域，尤其涉及一种采用永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架。
背景技术
城市轨道交通相对于城市道路交通具有运量大，高效快捷，安全舒适和能耗低等特点。在所有公共交通运输工具中，城市轨道交通的人均碳排放量是最低的。悬挂式空中列车系统，轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中。它将地面交通移至空中，在无需扩展城市现有公路设施的基础上解决了城市交通问题。
由于走行轮采用的是充气式橡胶轮胎，较传统的地铁爬坡和跨越能力强，转弯半径小。能够融入已有的公共交通系统中，可与公交、地铁、轻轨基本实现零距离换乘。且空中列车的车轮在封闭环境下运行，所以不受恶劣天气影响，当遇到雨雪、下雾、冰冻、大水等恶劣天气时，可以照常运营。
现有的悬挂式单轨车辆大多采用三相交流异步电机与齿轮箱配合的结构。但是该结构存在一定的不足：三相交流异步电机体积较大，质量较重，并且电机与齿轮箱通常是通过联轴节配合，不仅传动效率较下且不可避免的存在噪声污染等问题。且由于齿轮箱、联轴节等结构的存在，维护保养的费用也会相应地提升。
现有的悬挂式单轨车辆大多都是采用两轴转向架的形式，不可避免的是前后导向轮纵向间距过长，不利于单轨车辆小半径曲线的通过能力。因此，急于研发一种全新的悬挂式单轨车辆的单轴转向架，打破传统设计观念，提高转向架在提高小半径曲线时的转向及导向能力。
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采用永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架结构，以提升能源利用效率及小曲线半径的转向通过能力。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，包含构架3，构架3位于悬挂式单轨车辆轨道梁10上方的部分设置有导向轮安装座16及稳定轮安装座15，导向轮安装座16位于稳定轮安装座15下方，导向轮安装座16上设有导向轮1，稳定轮安装座15上设有稳定轮2，导向轮1、稳定轮2的旋转轴垂向设置，导向轮1相对于构架上部主体在纵向及横向对称布置，稳定轮2相对于构架上部主体在纵向及横向对称布置，构架内部固定安装有永磁直驱电机17，永磁直驱电机17的电机输出轴24横向布置，整个转向架上仅设置一对横向安装的走行轮4，电机输出轴24驱动所述走行轮4旋转；
构架3位于悬挂式单轨车辆轨道梁10下方的部分设置有悬吊梁27，所述悬吊梁27通过顶部的悬吊销轴14与构架3底部销接，悬吊梁通过车体吊架5与车体连接，构架3下部还设置有平衡拉杆安装座18，平衡拉杆6呈纵向布置，平衡拉杆6一端安装在平衡拉杆安装座18上，另一端安装在纵向拉杆座9上，纵向拉杆座9安装在车体上。
转向架仅设置一对横向安装的走行轮，采用单轴转向架的形式存在未平衡的牵引力矩或制动力矩，构架将绕着车轴中心出现点头振动。为此在构架下部设置有平衡拉杆安装座18和平衡拉杆6。
作为优选方式，永磁直驱电机17的电机外壳侧面与构架3通过螺栓相连，电机外壳两侧设置有滚动轴承安装座，轮毂22固定连接于走行轮4内部并与走行轮4同心设置，电机输出轴24通过花键连接轮毂22，电机输出轴24上垂向设置有与电机输出轴24同心的制动盘23，制动卡钳25设置在电机外壳上，用于对制动盘23制动。
作为优选方式，转向架构架3下部设置有抗横摆止挡26，当悬吊梁27绕悬吊销轴14摆动到极限位置时抗横摆止挡26与悬吊梁上的凸块29接触。抗横摆止挡26可以允许悬吊梁27绕悬吊销轴14成一定角度摆动，超过其角度抗横摆止挡26起限位作用。
作为优选方式，走行轮4采用充气橡胶轮胎，走行轮4包括同心设置的轮辋、轮辋外侧的轮胎28、轮辋和轮胎28之间的支撑体21。支撑体21能够保证轮胎在漏气或者爆胎的情况下，支撑车辆继续前进，且轮胎与支撑体之间存在一定的间隙保证车辆在正常运行下两者不会发生干涉。
作为优选方式，永磁直驱电机17外壳与励磁线圈为定子，电机输出轴24为内转子。
作为优选方式，转向架构架3下部设置有4组8个导向轮1，每组导向轮1在垂向上对称设置，构架3上部设置有4个稳定轮2。
作为优选方式，悬吊梁27上设置有车体吊架5，空气弹簧11在悬吊梁27横向设置的安装平台上垂向布置；车体吊架5沿垂向固定安装于空气弹簧11上方，垂向液压减振器7沿垂向固定安装在车体吊架5上。
作为优选方式，牵引拉杆19一端安装在悬吊梁下方的牵引拉杆安装座上，另一端安装在纵向拉杆座9上。
作为优选方式，抗侧滚扭杆12一端安装于车体吊架5上，另一端安装于悬吊梁27上。
作为优选方式，横向止挡8对称设置于车体两端，当车体相对于悬吊梁27达到横向位移极限位置时横向止挡8限制车体横向位移；抗横摆减振器20一端固定安装于构架3底部，另一端固定安装于悬吊梁27上。
本发明转向架的驱动装置采用永磁直驱电机，无需安装齿轮箱、联轴节等结构，电机输出轴即为永磁电机的内转子，输出轴通过花键直接与走行轮连接。
本发明提供的转向架采用单轴的形式，在悬吊销轴上方设置平衡拉杆安装座，悬吊梁下方设置牵引拉杆安装座，车体与转向架之间设置有牵引拉杆、平衡拉杆，一起传递、平衡转向架与车体之间的纵向力，解决了传统单轴转向架驱动、制动时稳定性的问题。
本发明的有益效果为：转向架驱动装置采用永磁直驱电机，省去齿轮箱、联轴节等结构，使得转向架构架整体的横向尺寸可以大大缩小，意味着轨道梁的尺寸可以缩小，大大节约了轨道梁的建设成本；并且采用永磁直驱电机，电机输出轴直接驱动走行轮，提高了传动效率且消除了传统电机与齿轮箱通过联轴节连接时齿轮啮合产生的噪声问题。采用单轴转向架的结构，前后导向轮、稳定轮之间的纵向间距仅为传统悬挂式单轨车辆的一半，有利于转向架在小半径曲线时的转向及导向能力。
附图说明
图1是本发明的轴测图。
图2是本发明的左视图。
图3是本发明的构架的轴测图。
图4是本发明的悬吊梁的轴测图。
图5是本发明的构架及走行轮的剖视结构图。
图6是本发明的纵向拉杆座主视图。
图7是本发明的永磁直驱电机的轴测图。
其中，1为导向轮，2为稳定轮，3为构架，4为走行轮，5为车体吊架，6为平衡拉杆，7为垂向液压减震器，8为横向止挡，9为纵向拉杆座，10为悬挂式单轨车辆轨道梁，11为空气弹簧，12为抗侧滚扭杆，13为牵引拉杆安装座，14为悬吊销轴，15为稳定轮安装座，16为导向轮安装座，17为永磁直驱电机，18为平衡拉杆安装座，19为牵引拉杆，20为抗横摆减振器，21为支撑体，22为轮毂，23为制动盘，24为电机输出轴，25为制动卡钳，26为抗横摆止挡，27为悬吊梁，28为轮胎，29为凸块。
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。
一种永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，包含构架3，构架3位于悬挂式单轨车辆轨道梁10上方的部分设置有导向轮安装座16及稳定轮安装座15，导向轮安装座16位于稳定轮安装座15下方，导向轮安装座16上设有导向轮1，稳定轮安装座15上设有稳定轮2，导向轮1、稳定轮2的旋转轴垂向设置，转向架构架3下部设置有4组8个导向轮1，每组导向轮1在垂向上对称设置，构架3上部设置有4个稳定轮2。导向轮1相对于构架上部主体在纵向及横向对称布置，稳定轮2相对于构架上部主体在纵向及横向对称布置，构架内部固定安装有永磁直驱电机17，永磁直驱电机17的电机输出轴24横向布置，整个转向架上仅设置一对横向安装的走行轮4，电机输出轴24驱动所述走行轮4旋转；
构架3位于悬挂式单轨车辆轨道梁10下方的部分设置有悬吊梁27，所述悬吊梁27通过顶部的悬吊销轴14与构架3底部销接，悬吊梁通过车体吊架5与车体连接，构架3下部还设置有平衡拉杆安装座18，平衡拉杆6呈纵向布置，平衡拉杆6一端安装在平衡拉杆安装座18上，另一端安装在纵向拉杆座9上，纵向拉杆座9安装在车体上。
转向架仅设置一对横向安装的走行轮，采用单轴转向架的形式存在未平衡的牵引力矩或制动力矩，构架将绕着车轴中心出现点头振动。为此在构架下部设置有平衡拉杆安装座18和平衡拉杆6。
永磁直驱电机17的电机外壳侧面与构架3通过螺栓相连，电机外壳两侧设置有滚动轴承安装座，轮毂22固定连接于走行轮4内部并与走行轮4同心设置，电机输出轴24通过花键连接轮毂22，电机输出轴24上垂向设置有与电机输出轴24同心的制动盘23，制动卡钳25设置在电机外壳上，用于对制动盘23制动。
转向架构架3下部设置有抗横摆止挡26，当悬吊梁27绕悬吊销轴14摆动到极限位置时抗横摆止挡26与悬吊梁上的凸块29接触。抗横摆止挡26可以允许悬吊梁27绕悬吊销轴14成一定角度摆动，超过其角度抗横摆止挡26起限位作用。
走行轮4采用充气橡胶轮胎，走行轮4包括同心设置的轮辋、轮辋外侧的轮胎28、轮辋和轮胎28之间的支撑体21。支撑体21能够保证轮胎在漏气或者爆胎的情况下，支撑车辆继续前进，且轮胎与支撑体之间存在一定的间隙保证车辆在正常运行下两者不会发生干涉。
永磁直驱电机17外壳与励磁线圈为定子，电机输出轴24为内转子。
悬吊梁27上设置有车体吊架5，空气弹簧11在悬吊梁27横向设置的安装平台上垂向布置；车体吊架5沿垂向固定安装于空气弹簧11上方，车体吊架5上斜对称布置2个垂向液压减振器7，垂向液压减振器7的另一侧安装在车体上提供垂向阻尼力。
牵引拉杆19一端安装在悬吊梁下方的牵引拉杆安装座上，另一端安装在纵向拉杆座9上。
抗侧滚扭杆12一端安装于车体吊架5上，另一端安装于悬吊梁27上。抗侧滚扭杆12抑制车体与转向架之间的过渡侧滚运动。
横向止挡8对称设置于车体两端，当车体相对于悬吊梁27达到横向位移极限位置时横向止挡8限制车体横向位移；抗横摆减振器20一端固定安装于构架3底部，另一端固定安装于悬吊梁27上。
导向轮1与悬挂式单轨车辆轨道梁10的导向轨接触，传递大部分的横向力并起到导向作用。稳定轮2与导向轨之间留有一定间隙，在通过小半径曲线和道岔时，能够保证构架3不会过度倾斜。由于所受横向力相较于走行轮4垂向力小，因此导向轮1和稳定轮2采用实心橡胶轮胎，悬吊梁27相对于构架3只有侧滚运动，两侧设置有抗横摆减振器20可起到抑制悬吊梁27的侧滚运动，并通过设置抗横摆止挡26来限制侧滚角度，保证转向架运行时的平稳性。
本发明转向架的驱动装置采用永磁直驱电机，无需安装齿轮箱、联轴节等结构，使得转向架构架整体的横向尺寸可以大大缩小，意味着轨道梁的尺寸可以缩小，大大节约了轨道梁的建设成本。并且采用永磁直驱电机，电机输出轴直接驱动走行轮，提高了传动效率且消除了传统电机与齿轮箱通过联轴节连接时齿轮啮合产生的噪声问题。采用单轴转向架的结构，前后导向轮、稳定轮之间的纵向间距仅为传统悬挂式单轨车辆的一半，有利于转向架在小半径曲线时的转向及导向能力。电机输出轴即为永磁电机的内转子，输出轴通过花键直接与走行轮连接。本发明提供的转向架采用单轴的形式，在悬吊销轴上方设置平衡拉杆安装座，悬吊梁下方设置牵引拉杆安装座，车体与转向架之间设置有牵引拉杆、平衡拉杆，一起传递、平衡转向架与车体之间的纵向力，解决了传统单轴转向架驱动、制动时稳定性的问题。
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 (10)

1.一种永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：包含构架(3)，构架(3)位于悬挂式单轨车辆轨道梁(10)上方的部分设置有导向轮安装座(16)及稳定轮安装座(15)，导向轮安装座(16)位于稳定轮安装座(15)下方，导向轮安装座(16)上设有导向轮(1)，稳定轮安装座(15)上设有稳定轮(2)，导向轮(1)、稳定轮(2)的旋转轴垂向设置，导向轮(1)相对于构架上部主体在纵向及横向对称布置，稳定轮(2)相对于构架上部主体在纵向及横向对称布置，构架内部固定安装有永磁直驱电机(17)，永磁直驱电机(17)的电机输出轴(24)横向布置，整个转向架上仅设置一对横向安装的走行轮(4)，电机输出轴(24)驱动所述走行轮(4)旋转；
构架(3)位于悬挂式单轨车辆轨道梁(10)下方的部分设置有悬吊梁(27)，所述悬吊梁(27)通过顶部的悬吊销轴(14)与构架(3)底部销接，悬吊梁通过车体吊架(5)与车体连接，构架(3)下部还设置有平衡拉杆安装座(18)，平衡拉杆(6)呈纵向布置，平衡拉杆(6)一端安装在平衡拉杆安装座(18)上，另一端安装在纵向拉杆座(9)上，纵向拉杆座(9)安装在车体上。
2.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：永磁直驱电机(17)的电机外壳侧面与构架(3)通过螺栓相连，电机外壳两侧设置有滚动轴承安装座，轮毂(22)固定连接于走行轮(4)内部并与走行轮(4)同心设置，电机输出轴(24)通过花键连接轮毂(22)，电机输出轴(24)上垂向设置有与电机输出轴(24)同心的制动盘(23)，制动卡钳(25)设置在电机外壳上，用于对制动盘(23)制动。
3.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：转向架构架(3)下部设置有抗横摆止挡(26)，当悬吊梁(27)绕悬吊销轴(14)摆动到极限位置时抗横摆止挡(26)与悬吊梁上的凸块(29)接触。
4.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：走行轮(4)采用充气橡胶轮胎，走行轮(4)包括同心设置的轮辋、轮辋外侧的轮胎(28)、轮辋和轮胎(28)之间的支撑体(21)。
5.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：永磁直驱电机(17)外壳与励磁线圈为定子，电机输出轴(24)为内转子。
6.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：转向架构架(3)下部设置有4组8个导向轮(1)，每组导向轮(1)在垂向上对称设置，构架(3)上部设置有4个稳定轮(2)。
7.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：悬吊梁(27)上设置有车体吊架(5)，空气弹簧(11)在悬吊梁(27)横向设置的安装平台上垂向布置；车体吊架(5)沿垂向固定安装于空气弹簧(11)上方，垂向液压减振器(7)沿垂向固定安装在车体吊架(5)上。
8.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：牵引拉杆(19)一端安装在悬吊梁下方的牵引拉杆安装座上，另一端安装在纵向拉杆座(9)上。
9.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：抗侧滚扭杆(12)一端安装于车体吊架(5)上，另一端安装于悬吊梁(27)上。
10.根据权利要求1所述的永磁直驱电机驱动的悬挂式单轨车辆单轴转向架，其特征在于：横向止挡(8)对称设置于车体两端，当车体相对于悬吊梁(27)达到横向位移极限位置时横向止挡(8)限制车体横向位移；抗横摆减振器(20)一端固定安装于构架(3)底部，另一端固定安装于悬吊梁(27)上。
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