懸掛式獨軌列車的內轉子直接驅動式結構的製作方法
2023-04-25 02:53:46
本發明屬於城市軌道交通技術領域，尤其是一種懸掛式獨軌列車的內轉子直接驅動式結構。
背景技術：
隨著我國城市化建設的不斷加速，城市的交通問題面臨著越發嚴峻的考驗。現有的城市公共運輸系統，已經不能夠完全解決城市中所出現的交通擁堵問題。大力發展城市公共軌道交通是解決交通擁堵問題的一種選擇，但是地鐵建設成本高，建設周期長，並且對地形地勢有一定的要求，且在施工過程中會對城市的已有基礎設施造成較大的影響。而懸掛式單軌交通作為一種中運量的城市軌道交通工具，能夠避免以上問題。
懸掛式單軌交通具有以下優點：建設周期短，建設成本低，運營費用低；安全舒適，不會對其餘的交通方式造成幹擾；由於懸掛式單軌採用橡膠輪，其轉向架在軌道梁中屬於包覆狀態，所以在運行時對外界的噪聲較小，並且無廢物排放；懸掛式單軌列車的膠輪粘著性較好，爬坡能力強；軌道梁架設在空中能夠充分利用城市空間。
現有懸掛式單軌的驅動裝置絕大多數採用交流式電機與齒輪箱相配合的結構。其主要問題有：交流電機在低轉速的運行條件下，電機效率較低。由於勵磁磁場由勵磁線圈產生，導致其電機的尺寸較大，且發熱較為嚴重，並且採用齒輪箱用以減速，導致轉向架整體結構變複雜，增加維護成本，同時由於齒輪等驅動裝置存在能量的損耗，因此降低了驅動的效率，且振動時噪聲較大。
且部分懸掛式單軌導向輪縱向距離過長，不利於曲線通過。
技術實現要素：
鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種懸掛式獨軌列車的內轉子直接驅動式結構。
為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：
一種懸掛式獨軌列車的內轉子直接驅動式結構，包括：轉向架的構架，轉向架的構架包括兩條縱向設置的側架、兩側架端部之間橫向設置的橫梁、兩側架中部橫向設置的構架中心臺，構架中心臺上設有空氣彈簧以及壓裝於空氣彈簧上方的枕梁，枕梁前後兩側分別橫向設置一橫向拉杆，橫向拉杆一端與枕梁固定連接、另一端與構架固定連接，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；構架中心臺與兩橫梁之間的側架外側分別橫向設置一對走行輪，走行輪的旋轉軸橫向設置且平行於橫梁，側架的兩端分別設有導向輪，導向輪的旋轉軸垂向設置，每對橫向的走行輪之間設有為走行輪提供旋轉動力的內轉子式永磁電機。
作為優選方式，內轉子式永磁電機包括內部旋轉的與走行輪同心設置的相當於電機轉子的車軸、車軸外部套裝的與車軸固定連接的驅動盤、位於車軸軸端外側的走行輪的輪轂，驅動盤與輪轂固定連接，輪轂上垂向設置與車軸同心的制動盤，制動盤與輪轂固定連接，車軸的最外側端面通過軸端蓋密封並進行橫向限位。
作為優選方式，車軸外部設有電機外殼，車軸和電機外殼之間設有永磁體，車軸即為走行輪的旋轉軸，一系圓錐層疊橡膠堆的底端固定連接於電機外殼上、頂端固定連接於構架的一系安裝定位孔內，電機外殼表面固定連接有電機懸吊杆安裝座，永磁電機通過固定連接於電機懸吊杆安裝座上的懸吊杆與構架相連，懸吊杆縱向設置且平行於側架。
作為優選方式，構架中心臺上設有橫向拉杆安裝座，橫向拉杆一端與枕梁固定連接、另一端通過橫向拉杆座與構架固定連接。
作為優選方式，構架中心臺上設有電機懸吊杆安裝座，懸吊杆通過電機懸吊杆安裝座與構架固定連接。
作為優選方式，轉向架的導向輪為實心橡膠輪，導向輪通過四個設置於側架兩端的導向輪安裝座安裝於構架的側架的兩端。
作為優選方式，懸吊裝置的最下端和車體之間安裝有減振器。
作為優選方式，車軸的兩側的電機外殼上設有軸箱，軸箱上設有與構架的安裝孔配合的一系圓錐層疊橡膠堆，電機通過一系圓錐層疊橡膠堆與構架固定連接。
作為優選方式，車軸通過軸承安裝在電機外殼內部。
作為優選方式，走行輪為實心橡膠輪。
本發明轉向架的驅動裝置採用內轉子式永磁直流電機，無須增加齒輪箱、連軸節等部件，車軸為一根通軸，而不是半軸，且車軸作為電機的轉子。本設計在電機的兩端加設軸箱等裝置，用以安裝軸承，同時在軸箱外側設計了用以安裝一系懸掛的安裝座。一系懸掛採用圓錐層疊橡膠簧，以保證轉向架的傳力。轉向架走行輪為實心橡膠輪，走行輪的輪轂上安裝有制動盤以實現空氣制動。
所述轉向架的構架兩端分別安裝導向輪，每個導向輪由實心橡膠輪組成，其上下中心距與車軸中心等高。二系懸掛採用囊式空氣彈簧，配合懸掛裝置中的止擋，用以傳遞轉向架與車間的作用力。
本發明的有益效果為：本發明採用內轉子式直接驅動電機作為轉向架的驅動裝置，使得能量的轉化效率大大提高，同時減小了電機的尺寸、與電機的發熱量。由於不加設差速器與齒輪箱的裝置，該轉向架的結構得到簡化，增加了其可靠性，同時又降低了維護成本。且降低了轉向架運行時所帶來的噪聲。由於本設計中所採用的走行輪與導向輪均為實心橡膠輪，與空心橡膠輪相比，增強了其耐磨性與安全性，同時避免了使用充氣橡膠輪胎所帶來的洩露等問題，並且無須設計走行安全輪與導向安全輪。導向輪安裝位於構架兩端的安裝座上，縮短了導向輪的縱向距離，有利由於轉向架的曲線通過。轉向架一系懸掛採用圓錐層疊橡膠堆，與無一系懸掛的空軌列車相比，其垂向動力學性能得到改善，並且可通過設置其不同方向的剛度來滿足各個方向的使用需求。同時，由於軸箱與電機外殼為一體式設計，所以轉向架自身結構較為緊湊。
附圖說明
圖1是本發明的主視圖。
圖2是本發明的俯視圖。
圖3是本發明的左視圖。
圖4是本發明的軸測立體圖。
圖5是本發明的構架的軸測圖。
圖6是本發明的走行輪安裝剖視結構圖。
圖7是本發明的電機外部結構的軸測立體圖。
圖8是本發明的電機內部結構剖視圖。
其中，1為導向輪，2為走行輪，3為構架，4為枕梁，5為懸吊杆，6為橫梁，7為車軸，8為制動盤，9為內轉子式永磁電機，10為導向輪安裝座，11為一系圓錐層疊橡膠堆，12為軸箱，13為空氣彈簧，14為懸吊裝置，15為車體，16為橫向拉杆安裝座，17為軌道梁，18為電機懸吊杆安裝座，19為側架，20為橫向拉杆，21為構架中心臺，22為電機懸吊杆安裝座，23為軸端蓋，24為輪轂，25為驅動盤，26為軸承，27為電機外殼，28為永磁體。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，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發明的其他優點與功效。本發明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，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
一種懸掛式獨軌列車的內轉子直接驅動式結構，包括：轉向架的構架3，轉向架的構架3包括兩條縱向設置的側架19、兩側架19端部之間橫向設置的橫梁6、兩側架中部橫向設置的構架中心臺21，構架橫梁6可減小轉向架在通過曲線時，由導向力所引起的轉向架側架19的撓曲變形。構架側架19與構架中心臺21採用焊接的方式相連，構架側架19與橫梁6焊接，構架中心臺21上設有空氣彈簧13以及壓裝於空氣彈簧13上方的枕梁4，枕梁前後兩側分別橫向設置一橫向拉杆20，構架中心臺21上焊接有橫向拉杆安裝座16，橫向拉杆20一端與枕梁4固定連接、另一端通過橫向拉杆座16與構架3固定連接。枕梁4壓裝於空氣彈簧13上，懸吊裝置14的上端穿過構架3中部並壓裝於枕梁4上方，懸吊裝置14上端採用螺栓與枕梁4固定，懸吊裝置14的下端與車體15固定連接，懸吊裝置14為四連杆機構；懸吊裝置14的最下端和車體之間安裝有減振器，以抑制車體的振動。構架中心臺21與兩橫梁6之間的側架外側分別橫向設置一對走行輪2，走行輪2為實心橡膠輪。走行輪2的旋轉軸橫向設置且平行於橫梁6，側架19的兩端分別設有導向輪1，導向輪1的旋轉軸垂向設置，每對橫向的走行輪2之間設有為走行輪2提供旋轉動力的內轉子式永磁電機9。轉向架的導向輪1為實心橡膠輪，導向輪1通過四個設置於側架19兩端的導向輪安裝座10安裝於構架3的側架的兩端。當轉向架通過曲線路徑時，導向力通過導向輪1與軌道梁17內壁接觸所產生，以保證轉向架順利通過曲線。
內轉子式永磁電機9包括內部旋轉的與走行輪2同心設置的相當於電機轉子的車軸7、車軸7外部套裝的與車軸7固定連接的驅動盤25、位於車軸7軸端外側的走行輪的輪轂24，驅動盤25與輪轂24固定連接，輪轂24上垂向設置與車軸7同心的制動盤8，制動盤8與輪轂24固定連接，車軸7的最外側端面通過軸端蓋23密封並進行橫向限位。。工作方式為：電機帶動車軸7旋轉，車軸7帶動驅動盤25旋轉，驅動盤25帶動走行輪。
其走行輪2與構架3的安裝方式為，在車軸7上過盈壓裝驅動盤25，驅動盤25與走行輪輪轂24採用螺栓連接，同時制動盤8也與輪轂以螺栓連接的方式相固定，這樣使得車軸7與制動盤8能夠分別將驅動扭矩和制動扭矩傳遞給走行輪2。
車軸7外部設有電機外殼27，車軸7和電機外殼27之間設有永磁體28，車軸7即為走行輪2的旋轉軸，一系圓錐層疊橡膠堆11的底端固定連接於電機外殼27上、頂端固定連接於構架3的一系安裝定位孔內，電機外殼27表面固定連接有電機懸吊杆安裝座18，永磁電機9通過固定連接於電機懸吊杆安裝座18上的懸吊杆5與構架3相連，懸吊杆5縱向設置且平行於側架19。內轉子式永磁電機9通過電機外殼27上的一系圓錐層疊橡膠堆11與構架3固定連接，一系圓錐層疊橡膠堆11用於連接驅動裝置與構架3，起到傳遞橫、縱、垂向力的作用，構架中心臺21上焊接有電機懸吊杆安裝座22，懸吊杆5通過電機懸吊杆安裝座22與構架3固定連接。
車軸7的兩側的電機外殼27上焊接有軸箱12，電機外殼27與軸箱12採用一體式設計。軸箱12上設有與構架3的安裝孔配合的一系圓錐層疊橡膠堆11，電機通過一系圓錐層疊橡膠堆11與構架3固定連接。
車軸7通過軸承26安裝在電機外殼27內部。
本發明轉向架的驅動裝置採用內轉子式永磁直流電機，無須增加齒輪箱、連軸節等部件，車軸為一根通軸，而不是半軸，且車軸作為電機的轉子。本設計在電機的兩端加設軸箱等裝置，用以安裝軸承，同時在軸箱外側設計了用以安裝一系懸掛的安裝座。一系懸掛採用圓錐層疊橡膠簧，以保證轉向架的傳力。轉向架走行輪為實心橡膠輪，走行輪的輪轂上安裝有制動盤以實現空氣制動。
所述轉向架的構架兩端分別安裝導向輪，每個導向輪由實心橡膠輪組成，其上下中心距與車軸中心等高。二系懸掛採用囊式空氣彈簧，配合懸掛裝置中的止擋，用以傳遞轉向架與車間的作用力。
本發明採用內轉子式直接驅動電機作為轉向架的驅動裝置，使得能量的轉化效率大大提高，同時減小了電機的尺寸、與電機的發熱量。由於不加設差速器與齒輪箱的裝置，該轉向架的結構得到簡化，增加了其可靠性，同時又降低了維護成本。且降低了轉向架運行時所帶來的噪聲。由於本設計中所採用的走行輪與導向輪均為實心橡膠輪，與空心橡膠輪相比，增強了其耐磨性與安全性，同時避免了使用充氣橡膠輪胎所帶來的洩露等問題，並且無須設計走行安全輪與導向安全輪。導向輪安裝位於構架兩端的安裝座上，縮短了導向輪的縱向距離，有利由於轉向架的曲線通過。轉向架一系懸掛採用圓錐層疊橡膠堆，與無一系懸掛的空軌列車相比，其垂向動力學性能得到改善，並且可通過設置其不同方向的剛度來滿足各個方向的使用需求。同時，由於軸箱與電機外殼為一體式設計，所以轉向架自身結構較為緊湊。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，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發明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，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。