CN112172844B - 一种牵引电机及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引电机及轨道车辆；所述牵引电机，包括：牵引电机本体，以及设置于所述牵引电机本体的牵引驱动控制单元；其中，所述牵引驱动控制单元包括：壳体，设置于所述牵引电机本体的外壁；三相电连接线，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与所述牵引电机本体的三相电电气连接；以及直流电连接线，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与直流电网的直流电电气连接。本发明的牵引电机具有牵引驱动控制单元，结构紧凑、有效的利用了现有的牵引电机的安装空间，实现了牵引逆变器与牵引电机一体化。

Description

一种牵引电机及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别是指一种牵引电机及轨道车辆。

背景技术

传统的轨道车辆(如高铁车辆、地铁车辆、轻轨车辆等)的牵引系统是由独立的牵引逆变器、牵引电机及齿轮箱等几大部分组成，一台牵引逆变器通过三相交流电缆线、控制信号线、温度信号线等与牵引电机相连，一台牵引逆变器驱动与控制若干台牵引电机。这种传统的牵引系统结构外部尺寸较大，整车布线繁杂，不利于整车空间有效利用，外露机械及电气接口多，工作安全及可靠性受影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种牵引电机及轨道车辆，牵引电机具有牵引驱动控制单元，结构紧凑、有效的利用了现有的牵引电机的安装空间，实现了牵引逆变器与牵引电机一体化。

基于上述目的，本发明提供了一种牵引电机，应用于轨道车辆，述牵引电机，包括：牵引电机本体，以及设置于所述牵引电机本体的牵引驱动控制单元；

其中，所述牵引驱动控制单元包括：

壳体，设置于所述牵引电机本体的外壁；

三相电连接线，设置于所述壳体内，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与所述牵引电机本体的三相电电气连接；

直流电连接线，设置于所述壳体内，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与直流电网的直流电电气连接；以及

逆变器，设置于所述壳体内，被配置为将来自直流电网的直流电转换为三相交流电。

在一些实施方式中，所述牵引电机还包括：

冷却平台，设置于所述壳体内，被配置为承载所述牵引驱动控制单元内的功率模块；

冷却管路，贴合设置于所述冷却平台的表面，被配置为引导冷却液体经过所述冷却平台。

在一些实施方式中，所述冷却管路在冷却平台的表面上蛇形延伸。

在一些实施方式中，所述牵引电机本体，包括：用于采集工作参数的传感器组件；所述牵引驱动控制单元，还包括：传感信号线和信号采集模块；所述信号采集模块通过所述传感信号线与所述传感器组件连接，用于获取所述工作参数。

在一些实施方式中，所述牵引驱动控制单元，还包括：

控制线，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与轨道车辆的传动控制系统的电气连接。

在一些实施方式中，所述牵引电机还包括：

防脱落板，设置于所述壳体的表面且靠近轨道车辆的车轴，并在垂直于所述车轴的轴向方向上，与所述车轴至少部分投影重合。

在一些实施方式中，所述牵引电机还包括：

出线板，设置于所述防脱落板的端面，被配置为引导和固定所述直流电连接线伸出所述壳体的端部。

在一些实施方式中，所述出线板设置有出线孔；所述直流电连接线伸出所述壳体的端部穿过所述出线孔，且所述直流电连接线伸出所述壳体的端部与所述出线孔间设置有密封件。

在一些实施方式中，所述牵引电机还包括：

第一悬挂固定部，设置于所述壳体的表面，用于将所述壳体固定于轨道车辆的转向架；

第二悬挂固定部，设置于所述牵引电机本体，用于将所述牵引电机本体固定于轨道车辆的转向架。

另一方面，本发明还提供了一种轨道车辆，包括：如上任意一项所述的牵引电机。

从上面所述可以看出，本发明提供的牵引电机及轨道车辆，将牵引电机本体和牵引驱动控制单元集成为一体，且牵引电机本体与牵引驱动控制单元之间的电气连接完全设置在牵引电机本体表面设置的壳体所限定的封闭空间内，相对传统的由单个分立的牵引电机、牵引逆变器而组成的牵引系统，具有结构紧凑化、轻量化、机械及电气连接简洁可靠的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的牵引电机结构示意图；

图2为图1的俯视图(具体剖视)；

图3为本发明实施例中的冷却管路设置方式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明实施例提供了一种牵引电机，参考图1和图2，包括：牵引电机本体1和牵引驱动控制单元2。其中：

牵引电机本体1，为轨道车辆上用于驱动一根或几根车轴的电动机，是轨道车辆的动力生成部件。具体的，牵引电机本体1可以选用三相异步电机或永磁同步电机，其均包括三相定子绕组，且在通入三相对称交流电后，实现以实现功率输出。

牵引驱动控制单元2，实现了现有的轨道车辆中牵引变流器的功能，具体的是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的直流电转换为三相交流电，通过调压调频控制实现对牵引电机本体1的起动、制动、调速控制。

具体的，参考图2，牵引驱动控制单元2，包括：

壳体201，为牵引驱动控制单元2的主体结构，为牵引驱动控制单元2包括的各部件提供了容置或安装的空间。壳体201设置于牵引电机本体1的外壁，安装后与牵引电机本体1形成一体结构。壳体201的大小和形状与牵引电机本体1、以及牵引电机本体1在轨道车辆的转向架上所处安装位置的空间相适应。

三相电连接线202，被配置为实现牵引驱动控制单元2与牵引电机本体1的三相电电气连接。通过该三相电连接线202，牵引驱动控制单元2能够向牵引电机本体1提供三相交流电，以实现对牵引电机本体1的起动、制动、调速控制。

直流电连接线203，被配置为实现牵引驱动控制单元2与直流电网的直流电电气连接。通过该直流电连接线203，将为轨道车辆运行提供能源的直流电网(轨道车辆运行线路上的接触网)与牵引驱动控制单元2相连。

逆变器，被配置为将来自直流电网的直流电转换为三相交流电。

此外，牵引驱动控制单元2内还包括实现现有的牵引变流器功能一些其他组件，如电阻制动电路、制动电阻等。

对于本实施例的牵引电机，三相电连接线202、直流电连接线203和逆变器均设置在壳体201内，电气连接简洁且不外露，结构紧凑。

可见，本实施例的牵引电机，牵引电机本体与牵引驱动控制单元的为一体化结构，相比于现有技术，本实施例的牵引电机体积更小、重量更轻、可靠性更高。可以类比的理解为，本实施例通过将现有的牵引逆变器分割成若干个牵引驱动控制单元，并将单个牵引驱动控制单元集成到牵引电机中，相当于从整车角度，取消了原牵引逆变器的安装空间，整车布线也大为简化，更加有利于整车空间的有效利用，整车工作安全性及可靠性均有更高的提升。

作为一个可选的实施例，参考图1和图2，牵引电机本体1，包括：传感器组件，该传感器组件用于采集工作参数。具体的，根据工作参数的采集需要，传感器组件可以选择包括如下中的一种或多种：温度传感器、电压传感器、电流传感器、转速传感器。相应的，牵引驱动控制单元2，还包括：传感信号线204和信号采集模块。其中，信号采集模块通过传感信号线204与传感器组件连接，用于获取传感器组件采集获得的工作参数。具体的，牵引电机本体1设置有供传感信号线204穿过走线孔。传感信号线204的一端经过上述走线孔与牵引电机本体1内的传感器组件相连，传感信号线204的另一端处于壳体201内与信号采集模块相连。

作为一个可选的实施例，参考图2，牵引驱动控制单元2，包括：控制线205，被配置为实现牵引驱动控制单元2与轨道车辆的传动控制系统的电气连接。牵引驱动控制单元2的工作需要在轨道车辆的传动控制系统的控制下进行，本实施例的控制线205即连接牵引驱动控制单元2和轨道车辆的传动控制系统。

作为一个可选的实施例，参考图2和图3，所述的牵引电机，还包括：冷却平台3和冷却管路4。牵引驱动控制单元2内的各个电路部件主要为由IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)器件构成的IGBT功率模块；在工作时，IGBT功率模块的自身发热较为明显。故本实施例中通过冷却平台3和冷却管路4配合对其进行冷却。其中：

冷却平台3，设置于壳体201内，被配置为承载牵引驱动控制单元2内的IGBT功率模块。由于IGBT器件一般均为平面结构，故本实施例的冷却平台3提供一平面的承载和安装结构，使IGBT功率模块能够方便的设置在冷却平台3上并进行冷却。

冷却管路4，设置于冷却平台3，被配置为引导冷却液体经过冷却平台3。即本实施例使用液冷的冷却散热方式；具体的，冷却管路4与冷却平台3贴合设置，且冷却管路4在冷却平台3的表面延伸，从而引导冷却管路4内的冷却液体持续的经过冷却平台3的表面，与冷却平台3承载的IGBT功率模块进行热交换，以实现冷却散热。

进一步的，参考图3，为增大冷却面积，冷却管路4被配置为在冷却平台3的表面上蛇形延伸。蛇形延伸的冷却管路4能够较大程度的增加冷却管路4的长度以及其能够冷却到的面积，对冷却散热的效果提升明显。当然，根据具体的实施需要，冷却管路4在冷却平台3表面的延伸方式也可以为其他形式，如同心环绕式、阵列式等。

此外，由于牵引电机本体1自身一般也设置由液冷装置，为进一步简化结构、节省空间，本实施例中的冷却管路4可以直接与牵引电机本体1既有的液冷装置相连。

作为一个可选的实施例，参考图1和图2，所述的牵引电机，还包括：防脱落板5。牵引电机本体1设置在靠近轨道车辆的车轴的位置处，相应的，防脱落板5设置于壳体201，且位于靠近车轴的一侧。进一步的，在垂直于车轴的轴向方向上，防脱落板5与车轴至少部分投影重合。在一般状态下，牵引电机本体1是固定在轨道车辆的的转向架处的；但在一些情况下，牵引电机本体1仍有可能发生脱落。此时，基于防脱落板5与车轴间存在投影重合的位置关系，防脱落板5与车轴会产生结构干涉，使得牵引电机本体1得到支撑，即能够有效的防止牵引电机本体1的脱落。

作为一个可选的实施例，参考图1，在前述具有防脱落板5的实施例基础上。本实施例的牵引电机，还包括：出线板6。该出线板6设置于防脱落板5的端面，其被配置为引导和固定直流电连接线203伸出壳体201的端部，从而方便牵引驱动控制单元2与外部的电气连接。具体的，出线板6设置有出线孔。直流电连接线203伸出壳体201的端部穿过出线孔，以实现对直流电连接线203的引导和固定。进一步的，直流电连接线203与出线孔间设置有密封件，通过该密封件实现防水防尘；其中，密封件所能够达到的防护等级应不低于IP65。显然，前述实施例中的控制线205、冷却管理4的进出水口也均可以通过本实施例的上述方式通过出线板6实现走线的引导和固定。

作为一个可选的实施例，参考图1，所述的牵引电机，还包括：第一悬挂固定部7和第二悬挂固定部8。其中：第一悬挂固定部7，设置于壳体201的表面，用于将壳体201固定于轨道车辆的转向架。第二悬挂固定部8，设置于牵引电机本体1，用于将牵引电机本体1固定于轨道车辆的转向架。具体的，第一悬挂固定部7和第二悬挂固定部8均可以选用螺栓等方式实现可拆卸的连接。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种轨道车辆，该轨道车辆包括：如上任意一项所述的牵引电机。

显然，由于应用了如上任意一项所述的牵引电机，则所述的轨道车辆实现了牵引逆变器与牵引电机一体化，具有结构紧凑化、轻量化、机械及电气连接简洁可靠的优点。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种牵引电机，应用于轨道车辆，其特征在于，所述牵引电机，包括：牵引电机本体，以及设置于所述牵引电机本体的牵引驱动控制单元；

其中，所述牵引驱动控制单元包括：

壳体，设置于所述牵引电机本体的外壁；

三相电连接线，设置于所述壳体内，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与所述牵引电机本体的三相电电气连接；

直流电连接线，设置于所述壳体内，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与直流电网的直流电电气连接；以及

逆变器，设置于所述壳体内，被配置为将来自直流电网的直流电转换为三相交流电；

冷却平台，独立于冷却管路设置于所述壳体内，被配置为承载所述牵引驱动控制单元内的功率模块；

冷却管路，贴合设置于所述冷却平台的表面，被配置为引导冷却液体经过所述冷却平台；冷却管路与牵引电机本体既有的液冷装置相连；

防脱落板，设置于所述壳体的表面且靠近轨道车辆的车轴，并在垂直于所述车轴的轴向方向上，与所述车轴至少部分投影重合；

出线板，设置于所述防脱落板的端面，被配置为引导和固定所述直流电连接线和所述冷却管路的进出水口伸出所述壳体的端部；

第一悬挂固定部，设置于所述壳体的表面，用于将所述壳体可拆卸固定于轨道车辆的转向架；

第二悬挂固定部，设置于所述牵引电机本体，用于将所述牵引电机本体可拆卸固定于轨道车辆的转向架。

2.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述冷却管路在冷却平台的表面上蛇形延伸。

3.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述牵引电机本体，包括：用于采集工作参数的传感器组件；所述牵引驱动控制单元，还包括：传感信号线和信号采集模块；所述信号采集模块通过所述传感信号线与所述传感器组件连接，用于获取所述工作参数。

4.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述牵引驱动控制单元，还包括：

控制线，被配置为实现所述牵引驱动控制单元与轨道车辆的传动控制系统的电气连接。

5.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述出线板设置有出线孔；所述直流电连接线伸出所述壳体的端部穿过所述出线孔，且所述直流电连接线伸出所述壳体的端部与所述出线孔间设置有密封件。

6.一种轨道车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至5任意一项所述的牵引电机。

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