WO2017049995A1 - 电机抱轴安装式永磁直驱转向架 - Google Patents

电机抱轴安装式永磁直驱转向架 Download PDF

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金鑫
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    • B61C9/46Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors forming parts of wheels

Abstract

一种电机抱轴安装式永磁直驱转向架,包括两个构架装置(1)、两个永磁同步牵引电机(4)、两个三角形弹性支撑装置(5)、四个轮对轴箱装置(3),前后相邻的两个轮对轴箱装置(3)通过构架装置(1)连接,左右对称两侧的两个车轮(21)用车轴(20)连接,永磁同步牵引电机(4)通过转子(9)与车轴(20)一体,通过转动车轴(20)实现驱动;两个构架装置(1)对称位于轨道车辆前进方向左右两侧,两个构架装置(1)通过双牵引拉杆装置(8)连接,三角形弹性支撑装置(5)连接永磁同步牵引电机(4)和双牵引拉杆装置(8)。电机抱轴安装式永磁直驱转向架采用永磁同步牵引电机,省去了转子励磁电能,提高了电机效率,省去齿轮箱装置后进一步提高传动效率,且缩小了转向架的轴距,可广泛应用于各型城市轨道交通车辆,具有节能、环保和小曲线通过能力强的优势。

Description

电机抱轴安装式永磁直驱转向架 技术领域

本发明涉及电机抱轴安装式永磁直驱转向架,属于轨道车辆转向架技术领域。

背景技术

在传统转向架的结构设计中,一般采用交流异步电机驱动,由于需要转子电励磁,电机效率不够高,能耗大,电机弹性安装或刚性安装在构架上,为了适应电机与轮对间的动态扰动及传递力矩需要设置复杂的连轴节和齿轮箱等机构,这种转向架结构复杂,齿轮箱联轴节的传动效率较低,并且该转向架的轮对轴距较大、重量大,使转向架的小曲线通过性能、节能性等性能指标难以显著提升。

发明内容

为了解决上述存在的问题,本发明公开了一种电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其具体技术方案如下:

电机抱轴安装式永磁直驱转向架,该转向架用于安装在轨道车辆下方,用于轨道车辆行驶过程中转向,该转向架包括两个构架装置、两个永磁同步牵引电机、两个三角形弹性支撑装置、四个轮对轴箱装置,

所述四个轮对轴箱装置呈矩形阵列布置在轨道车辆下方,位于轨道车辆前进方向的前后相邻的两个轮对轴箱装置通过构架装置连接,位于轨道车辆前进方向左右对称两侧的两个车轮通过车轴左右连接,永磁同步电机驱动车轴,带动两个车轮转动来实现驱动;

所述两个构架装置对称位于轨道车辆前进方向左右两侧,所述每个构架装置中间均朝向轨道车辆的中心线位置延伸,两个构架装置通过在轨道车辆的中心线位置的双牵引拉杆装置连接,所述双牵引拉杆装置用于与轨道车辆连接;

所述三角形弹性支撑装置连接永磁同步牵引电机和双牵引拉杆装置。

所述每个轮对轴箱装置和对应的构架装置之间均设置有一系橡胶堆悬挂装置。

所述每个构架装置的中心上方均设置有二系空气弹簧悬挂装置。

所述两个构架装置的相向一侧均设置有两个踏面制动装置,所述每个构架装置的两个踏面制动装置分别用于连接对应的构架装置和位于该构架装置前后两端的轮对轴箱装置。

所述永磁同步牵引电机的转子过盈安装在轮对轴箱装置的车轴上,所述车轴从永磁同步牵引电机的中心穿过;

永磁同步牵引电机的定子一侧安装有电机端盖一,电机端盖一通过圆柱滚子轴承一坐落在车轴上,圆柱滚子轴承一的外圈用轴承外圈压盖和轴承内圈压盖进行横向固定,所述轴承内圈压盖贴合在车轴表面,所述轴承外圈压盖压在轴承内圈压盖四周,圆柱滚子轴承一的内圈内侧通过轴承内挡圈横向挡在车轴上,圆柱滚子轴承一的内圈外侧通过过盈在车轴上的轴承外挡圈进行横向定位;

永磁同步牵引电机的定子另一侧安装有电机端盖二,电机端盖二通过圆柱滚子轴承二 坐落在车轴上,电机端盖二与车轴间还安装有四点球轴承,该圆柱滚子轴承二位于定子与四点球轴承之间,圆柱滚子轴承二和四点球轴承的外圈之间用隔圈一隔开,圆柱滚子轴承二和四点球轴承的内圈之间用隔圈二隔开,圆柱滚子轴承二的外圈用轴承外圈压盖和轴承内圈压盖进行横向固定,所述轴承内圈压盖贴合在车轴表面,所述轴承外圈压盖压在轴承内圈压盖四周,圆柱滚子轴承二的内圈内侧通过轴承内挡圈横向挡在车轴上,圆柱滚子轴承二的内圈外侧通过过盈在车轴上,且通过限位在车轮上的轴承外挡圈进行横向定位。

所述每个永磁同步牵引电机的定子表面均设置有若干个弹性节点安装座,所述三角形弹性支撑装置有三个弹性节点,其中两个弹性节点与弹性节点安装座连接,另一个弹性节点与构架装置连接,所述该弹性节点与三角形弹性支撑装置和构架装置之间均留有间隙。

所述双牵引拉杆装置位于轨道车辆行驶的方向前后两端均设置有若干个中心销,所述中心销用于将双牵引拉杆装置连接到轨道车辆下方,中心销下部安装有橡胶套,橡胶套外部安装有牵引体,所述橡胶套从牵引体的中心穿过,牵引体的两端分别安装牵引拉杆,所述构架装置设置有两个牵引止挡复合座,所述每个牵引拉杆的末端均与对应的牵引止挡复合座连接,所述两个牵引止挡复合座分别位于双牵引拉杆装置的两端。

所述二系空气弹簧悬挂装置包括空气弹簧、二系垂向减振器、二系横向减振器、防过充钢丝绳和横向挡安装座,所述空气弹簧落于构架装置上,二系垂向减振器和二系横向减振器安装于空气弹簧的一组相对侧,用于连接轨道车辆与构架装置,横向挡安装座设置在二系横向减振器与空气弹簧之间,用于安装于轨道车辆上连接轨道车辆与构架装置,横向挡安装座朝向空气弹簧的一侧装有弹性缓冲橡胶止挡,横向挡安装座还设置有防过充钢丝绳,所述防过充钢丝绳位于弹性缓冲橡胶止挡的相对侧。

所述车轴中部设有凹槽。

本发明的有益效果是:

(1)、传统的转向架采用的驱动电机是异步电机,本发明采用永磁同步牵引电机,永磁同步电机转子采用永磁体结构,不需要耗电,相对于异步电机具有效率高,体积小,重量轻,节能环保的优点;

(2)、将传统的异步电机与齿轮箱联轴节配合使用的方式变为采用永磁同步牵引电机抱轴安装直接驱动,省去齿轮箱和联轴节的纵向空间,进一步提高效率,且同时能缩小转向架轴距,提升转向架的小曲线通过性能;

(3)、永磁同步牵引抱轴安装于轮对轴箱装置的车轴上,转子两端通过过盈压装在车车轴上,车轴中部设有凹槽,用来释放车轴的弯曲变形,定子通过左右两侧的两个圆柱滚子轴承支撑在车轴上,并通过两个圆柱滚子轴承承受垂向振动,通过右侧的四点球轴承进行横向定位和承受横向振动,电机定子外壳上下分别与三角形弹性支撑装置的上下两个弹性节点用螺栓紧固,并通过另一个纵向开槽的弹性节点支撑在构架装置上,通过三角形弹性支撑装置,增大平衡电机牵引制动力矩的力臂,减小构架的受力,同时该装置对一系橡胶堆悬挂装置附加横向和纵向定位刚度较小,保证转向架的小曲线通过性能;

(4)、本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架设有用于横向限位的二系空气弹簧悬挂装置,安装在车体的横向挡安装座上安装有弹性缓冲橡胶止挡,挡车体横向移动到极限位置时,一侧的弹性缓冲橡胶止挡顶住相应侧的牵引止挡复合座,使车体横向得到限位;

(5)、本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架的构架上设有牵引止挡复合座,纵向牵引拉杆两端分别与牵引止挡复合座和牵引体连接,牵引体中心安装有橡胶套,适应构架相对于轨道车辆的转动,中心销下部安装于橡胶套中,上部通过螺栓与车体固定,该双牵引拉杆装置通过牵引拉杆两端的弹性节点扭转和偏转来适应构架相对于车体的横移和垂向运动,使得二系附加的垂向和横向刚度较小,提高乘坐的舒适性;

(6)、本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架还具有两端分别连接轨道车辆侧架与轨道车辆车体二系竖直方向减振器,连接构架装置与牵引中心销的二系空气弹簧悬挂装置。

附图说明

图1为本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架的主视结构示意图,

图2为本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架的俯视结构示意图,

图3为本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架的左视结构示意图,

图4为本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架的仰视结构示意图,

图5为本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架的立体结构示意图,

图6为本发明永磁同步电机的轴向剖面示意图,

图7为本发明永磁同步电机的结构示意图,

图8是图7的A向视图,

图9为本发明转向架局部结构示意图,

图10为图8中的牵引体结构示意图,

图11是本发明的二系空气弹簧悬挂装置结构示意图,

附图标记列表:1—构架装置,2—一系橡胶堆悬挂装置,3—轮对轴箱装置,4—永磁同步牵引电机,5—三角形弹性支撑装置,6—二系空气弹簧悬挂装置,7—踏面制动装置,8—双牵引拉杆装置,9—转子,10—定子,11—轴承内挡圈,12—电机端盖一,13—圆柱滚子轴承一,14—轴承内圈压盖,15—轴承外圈压盖,16—电机端盖二,17—隔圈一,18—隔圈二,19—四点球轴承,20—车轴,21—车轮,22—弹性节点安装座,23—弹性节点,24—轴承内挡圈二,25—中心销,26—牵引体,27—牵引拉杆,28—橡胶套,29—牵引止挡复合座,30—空气弹簧,31—二系垂向减振器,32—二系横向减振器,33—防过充钢丝绳,34—横向挡安装座,35—弹性缓冲橡胶止挡,36—圆柱滚子轴承二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

结合附图可见,本电机抱轴安装式永磁直驱转向架,该转向架用于安装在轨道车辆下方,用于轨道车辆行驶过程中转向,每个该转向架包括一个构架装置1、两个永磁同步牵引电机4、两个三角形弹性支撑装置5、两个轮对轴箱装置3,所述两个轮对轴箱装置3呈矩形阵列布置在轨道车辆下方,位于轨道车辆前进方向的前后相邻的两个轮对轴箱装置3通过构架装置1连接,位于轨道车辆前进方向左右对称两侧的两个轮对轴箱装置3通过永磁同步牵引电机4连接并驱动;永磁同步牵引电机4驱动轮对轴箱装置3前进。

所述两个构架装置1对称位于轨道车辆前进方向左右两侧,所述每个构架装置1中间均朝向轨道车辆的中心线位置延伸,两个构架装置1通过在轨道车辆的中心线位置的双牵引拉杆装置8连接,所述双牵引拉杆装置8用于与轨道车辆连接;双牵引拉杆装置8连接位于轨道车辆两侧的构架装置1。

所述三角形弹性支撑装置5连接永磁同步牵引电机4和双牵引拉杆装置8。三角形弹性支撑装置5不仅能起到连接的作用,而且能起到缓冲的作用。

所述每个轮对轴箱装置3和对应的构架装置1之间均设置有一系橡胶堆悬挂装置2。一系橡胶堆悬挂装置2缓冲轨道车辆在行走过程中垂直方向的震动。

所述每个构架装置1的中心上方均设置有二系空气弹簧悬挂装置6。二系空气弹簧悬挂装置6用于缓冲轨道车辆行驶过程中垂直方向和水平方向的晃动,提高轨道车辆行驶过程中的稳定性。

所述两个构架装置1的相向一侧均设置有两个踏面制动装置7,所述每个构架装置1的两个踏面制动装置7分别用于连接对应的构架装置1和位于该构架装置1前后两端的轮对轴箱装置3。

所述永磁同步牵引电机4的转子9两端过盈安装在轮对轴箱装置3的车轴20上,所述车轴20从永磁同步牵引电机4的中心穿过;永磁同步牵引电机4牵引车轴20旋转,进而带动轨道车辆行驶。

永磁同步牵引电机4的定子10一侧安装有电机端盖一12,电机端盖一12通过圆柱滚子轴承一13坐落在车轴20上,圆柱滚子轴承一13的外圈用轴承外圈压盖15和轴承内圈压盖14进行横向固定,所述轴承内圈压盖14贴合在车轴表面,所述轴承外圈压盖15压在轴承内圈压盖14四周,圆柱滚子轴承一13的内圈内侧通过轴承内挡圈一11横向挡在车轴20上,圆柱滚子轴承一13的内圈外侧通过过盈在车轴20上的轴承外挡圈进行横向定位;永磁同步牵引电机4的定子10另一侧安装有电机端盖二16,电机端盖二16通过圆柱滚子轴承二36坐落在车轴20上,电机端盖二16与车轴20间还安装有四点球轴承19,该圆柱滚子轴承二36位于定子10与四点球轴承19之间,圆柱滚子轴承二36和四点球轴承19的外圈之间用隔圈一17隔开,圆柱滚子轴承二36和四点球轴承19的内圈之间用隔圈二18隔开,圆柱滚子轴承二36的外圈用轴承外圈压盖15和轴承内圈压盖14进行横向固定,所述轴承内圈压盖14贴合在车轴表面,所述轴承外圈压盖15压在轴承内圈压盖14四周,圆柱滚子轴承二36的内圈内侧通过轴承内挡圈二24横向挡在车轴20上,圆柱滚子轴承二36的内圈外侧通过过盈在车轴20上,且通过限位在车轮21上的轴承外挡圈进行横向定位。

所述每个永磁同步牵引电机4的定子10表面均设置有若干个弹性节点安装座22,所述三角形弹性支撑装置5有三个弹性节点23,其中两个弹性节点23与弹性节点安装座22连接,另一个弹性节点23与构架装置1连接,所述该弹性节点23与三角形弹性支撑装置5和构架装置1之间均留有间隙,使得该弹性节点23的纵向刚度较小。

所述双牵引拉杆装置8位于轨道车辆行驶的方向前后两端均设置有若干个中心销25,所述中心销25用于将双牵引拉杆装置8连接到轨道车辆下方,中心销25下部安装有橡胶套28,橡胶套28外部安装有牵引体26,所述橡胶套28从牵引体26的中心穿过,牵引体26的两端分别安装牵引拉杆27,所述构架装置1设置有两个牵引止挡复合座29,所述每个牵引拉杆27的末端均与对应的牵引止挡复合座29连接,所述两个牵引止挡复合座29分 别位于双牵引拉杆装置8的两端。

所述二系空气弹簧悬挂装置6包括空气弹簧30、二系垂向减振器31、二系横向减振器32、防过充钢丝绳33和横向挡安装座34,所述空气弹簧30落于构架装置1上,二系垂向减振器31和二系横向减振器32安装于空气弹簧30的一组相对侧,用于连接轨道车辆与构架装置1,横向挡安装座34设置在二系横向减振器32与空气弹簧30之间,用于安装于轨道车辆上连接轨道车辆与构架装置1,横向挡安装座34朝向空气弹簧30的一侧装有弹性缓冲橡胶止挡35,横向挡安装座34还设置有防过充钢丝绳33,所述防过充钢丝绳33位于弹性缓冲橡胶止挡35的相对侧。

车轴20中部设有凹槽,用来释放车轴20的弯曲变形。

本发明电机抱轴安装式永磁直驱转向架采用永磁同步牵引电机4,省去了转子9励磁电能,提高了电机效率,省去齿轮箱装置后进一步提高传动效率,且缩小了转向架的轴距,其节能、环保和小曲线通过能能力强的优势可广泛应用于各型城市轨道交通车辆。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

  1. 电机抱轴安装式永磁直驱转向架,该转向架用于安装在轨道车辆下方,用于轨道车辆行驶过程中转向并承载车体重量,传递牵引和制动力,衰减振动,其特征是每台转向架包括一个构架装置、两个永磁同步牵引电机、两个三角形弹性支撑装置、两个轮对轴箱装置,
    所述四个轮对轴箱装置呈矩形阵列布置在轨道车辆下方,位于轨道车辆前进方向的前后相邻的两个轮对轴箱装置通过构架装置连接,位于轨道车辆前进方向左右对称两侧的车轮通过车轴左右连接,永磁同步电机驱动车轴,带动两个车轮转动来实现驱动;
    所述两个构架装置对称位于轨道车辆前进方向左右两侧,所述每个构架装置中间均朝向轨道车辆的中心线位置延伸,两个构架装置通过在轨道车辆的中心线位置的双牵引拉杆装置连接,所述双牵引拉杆装置用于与轨道车辆连接;
    所述三角形弹性支撑装置连接永磁同步牵引电机和构架装置,双牵引拉杆装置连接构架装置和车体。
  2. 根据权利要求1所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述每个轮对轴箱装置和对应的构架装置之间均设置有一系橡胶堆悬挂装置。
  3. 根据权利要求2所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述每个构架装置的中心上方均设置有二系空气弹簧悬挂装置。
  4. 根据权利要求3所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述两个构架装置的相向一侧均设置有两个踏面制动装置,所述每个构架装置的两个踏面制动装置安装于构架装置侧梁和并通过闸瓦对车轮踏面施加制动力。
  5. 根据权利要求4所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述永磁同步牵引电机的转子过盈安装在轮对轴箱装置的车轴上,所述车轴从永磁同步牵引电机的中心穿过;
    永磁同步牵引电机的定子一侧安装有电机端盖一,电机端盖一通过圆柱滚子轴承一坐落在车轴上,圆柱滚子轴承一的外圈用轴承外圈压盖和轴承内圈压盖进行横向固定,所述轴承内圈压盖贴合在车轴表面,所述轴承外圈压盖压在轴承内圈压盖四周,圆柱滚子轴承一的内圈内侧通过轴承内挡圈一横向挡在车轴上,圆柱滚子轴承一的内圈外侧通过过盈在车轴上的轴承外挡圈进行横向定位;
    永磁同步牵引电机的定子另一侧安装有电机端盖二,电机端盖二通过圆柱滚子轴承二坐落在车轴上,电机端盖二与车轴间还安装有四点球轴承,该圆柱滚子轴承二位于定子与四点球轴承之间,圆柱滚子轴承二和四点球轴承的外圈之间用隔圈一隔开,圆柱滚子轴承二和四点球轴承的内圈之间用隔圈二隔开,圆柱滚子轴承二的外圈用轴承外圈压盖和轴承内圈压盖进行横向固定,所述轴承内圈压盖贴合在车轴表面,所述轴承外圈压盖压在轴承内圈压盖四周,圆柱滚子轴承二的内圈内侧通过轴承内挡圈二横向挡在车轴上,圆柱滚子轴承二的内圈外侧通过过盈在车轴上,且通过限位在车轮上的轴承外挡圈进行横向定位。
  6. 根据权利要求5所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述每个永磁同步牵引电机的定子表面均设置有若干个弹性节点安装座,所述三角形弹性支撑装置有三个弹性节点,其中两个弹性节点与弹性节点安装座连接,另一个弹性节点与构架装置连接,所述该弹性节点与三角形弹性支撑装置和构架装置之间在车辆前进方向均留有间隙。
  7. 根据权利要求6所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述双牵引拉杆装置位于轨道车辆行驶的方向前后两端均设置有若干个中心销,所述中心销用于将双牵引 拉杆装置连接到轨道车辆下方,中心销下部安装有橡胶套,橡胶套外部安装有牵引体,所述橡胶套从牵引体的中心穿过,牵引体的两端分别安装牵引拉杆,所述构架装置设置有两个牵引止挡复合座,所述每个牵引拉杆的末端均与对应的牵引止挡复合座连接,所述两个牵引止挡复合座分别位于双牵引拉杆装置的两端。
  8. 根据权利要求7所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述二系空气弹簧悬挂装置包括空气弹簧、二系垂向减振器、二系横向减振器、防过充钢丝绳和横向挡安装座,所述空气弹簧落于构架装置上,二系垂向减振器和二系横向减振器安装于空气弹簧的一组相对侧,用于连接轨道车辆与构架装置,横向挡安装座设置在二系横向减振器与空气弹簧之间,用于安装于轨道车辆上连接轨道车辆与构架装置,横向挡安装座朝向空气弹簧的一侧装有弹性缓冲橡胶止挡,横向挡安装座还设置有防过充钢丝绳,所述防过充钢丝绳位于弹性缓冲橡胶止挡的相对侧。
  9. 根据权利要求8所述的电机抱轴安装式永磁直驱转向架,其特征是所述车轴中部设有凹槽。
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