懸掛式單軌列車的外轉子輪轂電機驅動結構的製作方法

2023-06-10 17:49:21 1

本實用新型涉及城市軌道車輛技術領域，具體是一種懸掛式單軌交通領域的外轉子輪轂電機驅動結構。

背景技術：

隨著我國城市現代化建設不斷加速，交通擁堵成為了各個大中城市不得不面對的棘手問題。大力發展公共運輸設施是解決這種問題的一個行之有效的方法。絕大多數城市將建設地鐵作為緩解交通擁堵問題的一個手段，但是地鐵的建設存在著成本高、周期長、運營管理成本高、對地形有一定要求等問題，並且部分大城市地鐵建設已瀕臨飽和，單單依靠地鐵去解決城市中存在的交通問題是遠遠不夠的。

而懸掛式單軌作為一種中運量的城市公共軌道交通系統，可以彌補地鐵在運營與建設中所存在的不足，並且可與地鐵並行運營以發揮各自的優勢緩解城市交通問題。較地鐵而言，懸掛式單軌交通有下列優點：建設成本低；建設周期短；運營成本低；基本無汙染；噪音小；可適用於更加複雜的地理環境；同時由於其採用膠輪，所以懸掛式單軌具有良好的粘著性能和更強的爬坡能力。

現有懸掛式單軌車輛的走行輪主要有兩種，一種為充氣橡膠輪胎，一種為實心橡膠輪胎。充氣橡膠輪胎較實心橡膠輪胎而言具有更好的動力學性能，但是由於其體積龐大使得轉向架橫向距離較寬，因此增加了軌道梁的建設成本，而充氣橡膠輪輪轂內的空間又沒有得到充分的利用。同時由於傳統的懸掛式單軌列車使用電機齒輪箱作為車輛的驅動裝置使得其效率降低，並且增加了運行時的噪聲。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種懸掛式單軌列車的外轉子輪轂電機驅動結構。

為實現上述實用新型目的，本實用新型技術方案如下：

一種懸掛式單軌列車的外轉子輪轂電機驅動結構，包括縱向延伸的轉向架的構架，所述構架包括前、後兩側縱向布置的端梁和中部的下沉段，構架中部的下沉段固定連接有橫向拉杆安裝座，端梁靠近中部的一側分別設有一對與構架轉動連接的走行輪，每個走行輪的旋轉軸橫向水平設置，端梁遠離中部下沉段的一端分別設有一對導向輪，導向輪安裝於構架前後兩側，每個導向輪的旋轉軸垂向設置，構架中部的下沉段上設有空氣彈簧以及壓裝於空氣彈簧上方的枕梁，枕梁左右兩側分別設有水平設置並垂直於端梁的橫向拉杆，橫向拉杆一端與枕梁相連另一端通過橫向拉杆座與構架相連，枕梁壓裝於空氣彈簧上，懸吊裝置的上端穿過構架中部並壓裝於枕梁上方，懸吊裝置的下端與車體固定連接，懸吊裝置為四連杆機構，允許車體與轉向架發生一定的橫移。走行輪內部設有為走行輪提供旋轉動力的外轉子式輪轂電機。

作為優選方式，每個走行輪通過橫向焊接於端梁左右兩側的走行輪安裝軸與構架轉動連接。

作為優選方式，端梁靠近中部的一側設有焊接安裝座，走行輪安裝軸插入焊接安裝座並與焊接安裝座焊接在一起。

作為優選方式，端梁遠離中部的一側設有與構架固定連接的導向輪安裝座，導向輪通過導向輪安裝座連接於構架上。

作為優選方式，外轉子式輪轂電機包括：中部的走行輪安裝軸，套裝於走行輪安裝軸外表面的內定子機架，內定子機架外側設有內定子鐵芯，內定子鐵芯上設有凸極，凸極上纏繞勵磁線圈，電機外轉子為輪轂，輪轂在鐵芯的外側，輪轂上裝有圓弧片狀永磁體，內定子機架兩側端面安裝有端蓋，端蓋封閉內定子機架、內定子鐵芯、凸極、勵磁線圈，走行輪安裝軸的末端套裝軸承，端蓋壓裝於軸承端面並且套裝於走行輪安裝軸外側，走行輪的左右兩側端面安裝有制動盤，制動盤通過螺栓同時與電機的端蓋以及輪轂相連。

作為優選方式，導向輪、走行輪為充氣橡膠輪。

由於轉向架採用充氣橡膠導向輪，所以轉向架進入軌道梁內時需要添加預壓力，以保證導向輪與軌道梁有較好的接觸，同時構架採用的是中部下凹的結構(即下沉段)，其目的在於，在轉向架運行時枕梁始終處於軌道梁的下方，以減小軌道梁的橫向距離，降低軌道梁的建設成本。

作為優選方式，走行輪的外側設有直徑小於走行輪的實心的走行安全輪，走行安全輪的旋轉軸平行於走行輪，且走行輪與走行安全輪的輪距相同。

作為優選方式，導向輪的上方設有實心的導向安全輪，導向安全輪與導向輪的旋轉軸重合，且導向安全輪的輪徑小於導向輪的輪徑。

本實用新型的有益效果為：本實用新型採用外轉子式永磁輪轂電機作為懸掛式單軌的驅動裝置，輪轂為電機的外轉子，能直接將電機扭矩傳遞於走行輪上，避免了加裝齒輪箱、連軸節等設備，能夠充分利用輪轂內未被利用的空間大大降低轉向架的橫向距離，減小軌道梁的橫向尺寸降低軌道梁的建設成本，同時無齒輪箱，減小了驅動裝置的能量損失，提高驅動效率。轉向架兩端的走行輪均為獨立輪且採用充氣橡膠輪，直接安裝於構架兩側的半軸上，同時加設走行安全輪，轉向架無一系懸掛，其制動方式為盤型制動，制動盤與輪轂相連。永磁電機相比傳統的交流電機，有體積小，質量輕等優點，並且能減少電機的發熱，增加電機的功率因數。轉向架上的四臺輪轂電機可通過電控實現差速，在列車通過曲線時可使內外輪產生轉速差以減少充氣橡膠輪的磨耗，同時無須安裝差速器，簡化的轉向架的結構，提高了其可靠性，也降低了其維修成本。走行輪採用充氣橡膠輪，提高了轉向架的垂向動力學性能，減小了噪聲。在轉向架上安裝走行安全輪可防止充氣橡膠輪出現的洩露等問題，在走行輪失效時安全輪發揮作用，提高運行的安全性，轉向架的導向輪依然採用充氣橡膠輪，由於其剛度較小，可有效減小轉向架進入曲線時與軌道梁相互作用所產生的衝擊。在導向輪上同樣採用安全輪的設計，在導向輪失效時安全輪發揮作用，以避免導向輪的發生洩漏等問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖。

圖2是本實用新型的俯視圖。

圖3是本實用新型的左視圖。

圖4是本實用新型的軸測立體示意圖。

圖5是本實用新型的構架結構示意圖。

圖6是本實用新型的輪轂電機的結構剖視圖。

1為構架，2為導向輪，3為走行安全輪，4為走行輪，5為枕梁，6為橫向拉杆，7為導向輪安裝座，8為導向安全輪，9為空氣彈簧，10為懸吊裝置，11為車體，12為端梁，13為焊接安裝座，14為橫向拉杆安裝座，15為制動盤，16為輪轂，17為圓弧片狀永磁體，18為內定子鐵芯，19為勵磁線圈，20為內定子機架，21為走行輪安裝軸，22為端蓋，23為軌道梁。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。

一種懸掛式單軌列車的外轉子輪轂電機驅動結構，包括縱向延伸的轉向架的構架1，構架1整體為焊接構架。所述構架1包括前、後兩側縱向布置的端梁12和中部的下沉段，構架中部的下沉段固定連接有橫向拉杆安裝座14，端梁12靠近中部的一側分別設有一對與構架轉動連接的走行輪4，每個走行輪4的旋轉軸橫向水平設置，每個走行輪4通過橫向焊接於端梁12左右兩側的走行輪安裝軸21與構架轉動連接，端梁12遠離中部下沉段的一端分別設有一對導向輪2，導向輪安裝於構架前後兩側，每個導向輪的旋轉軸垂向設置，構架中部的下沉段上設有空氣彈簧9以及壓裝於空氣彈簧9上方的枕梁，枕梁左右兩側分別設有水平設置並垂直於端梁12的橫向拉杆6，橫向拉杆6一端與枕梁相連另一端通過橫向拉杆座14與構架1相連，橫向拉杆6用於傳遞導向力，枕梁5壓裝於空氣彈簧9上，懸吊裝置10的上端穿過構架中部並壓裝於枕梁5上方，懸吊裝置10的下端與車體11固定連接，懸吊裝置10為四連杆機構，允許車體與轉向架發生一定的橫移；走行輪4內部設有為走行輪提供旋轉動力的外轉子式輪轂電機。導向輪2、走行輪4為充氣橡膠輪。走行輪4的外側設有直徑小於走行輪4的實心的走行安全輪3，走行安全輪3的旋轉軸平行於走行輪4，且走行輪4與走行安全輪3的輪距相同。導向輪2的上方設有實心的導向安全輪8，導向安全輪8與導向輪2的旋轉軸重合，且導向安全輪8的輪徑小於導向輪2的輪徑。

端梁12靠近中部的一側設有焊接安裝座13，走行輪安裝軸21插入焊接安裝座13並與焊接安裝座13焊接在一起。

端梁12遠離中部的一側設有與構架1固定連接的導向輪安裝座7，導向輪通過導向輪安裝座7連接於構架上。

外轉子式輪轂電機包括：中部的走行輪安裝軸21，套裝於走行輪安裝軸21外表面的內定子機架20，為減輕材料並且方便安裝將內定子機架設計為中空結構，內定子機架20外側設有內定子鐵芯18，內定子鐵芯18上設有凸極，凸極上纏繞勵磁線圈19，電機外轉子為輪轂16，輪轂16在鐵芯的外側，輪轂16上裝有圓弧片狀永磁體17，內定子機架20兩側端面安裝有端蓋22，端蓋22封閉內定子機架20、內定子鐵芯18、凸極、勵磁線圈19，走行輪安裝軸21的末端套裝軸承，端蓋22壓裝於軸承端面並且套裝於走行輪安裝軸21外側，走行輪4的左右兩側端面安裝有制動盤15，制動盤15通過螺栓同時與電機的端蓋22以及輪轂16相連。

由於轉向架採用充氣橡膠導向輪，所以轉向架進入軌道梁23內時需要添加預壓力，以保證導向輪2與軌道梁23有較好的接觸，同時構架1採用的是中部下凹的結構(即下沉段)，其目的在於，在轉向架運行時枕梁5始終處於軌道梁23的下方，以減小軌道梁的橫向距離，降低軌道梁的建設成本。

本實用新型採用外轉子式永磁輪轂電機作為懸掛式單軌的驅動裝置，輪轂為電機的外轉子，能直接將電機扭矩傳遞於走行輪上，避免了加裝齒輪箱、連軸節等設備，能夠充分利用輪轂內未被利用的空間大大降低轉向架的橫向距離，減小軌道梁的橫向尺寸降低軌道梁的建設成本，同時無齒輪箱，減小了驅動裝置的能量損失，提高驅動效率。轉向架兩端的走行輪均為獨立輪且採用充氣橡膠輪，直接安裝於構架兩側的半軸上，同時加設走行安全輪，轉向架無一系懸掛，其制動方式為盤型制動，制動盤與輪轂相連。永磁電機相比傳統的交流電機，有體積小，質量輕等優點，並且能減少電機的發熱，增加電機的功率因數。轉向架上的四臺輪轂電機可通過電控實現差速，在列車通過曲線時可使內外輪產生轉速差以減少充氣橡膠輪的磨耗，同時無須安裝差速器，簡化的轉向架的結構，提高了其可靠性，也降低了其維修成本。走行輪採用充氣橡膠輪，提高了轉向架的垂向動力學性能，減小了噪聲。在轉向架上安裝走行安全輪可防止充氣橡膠輪出現的洩露等問題，在走行輪失效時安全輪發揮作用，提高運行的安全性。轉向架的導向輪依然採用充氣橡膠輪，由於其剛度較小，可有效減小轉向架進入曲線時與軌道梁相互作用所產生的衝擊。在導向輪上同樣採用安全輪的設計，在導向輪失效時安全輪發揮作用，以避免導向輪的發生洩漏等問題。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。