跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，采用永磁電機(jī)取代交流三相異步電機(jī)，節(jié)能降耗，在滿足車輛正常運行的情況下，驅(qū)動電機(jī)的重量和外形尺寸大大減??；且該永磁電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有防過載結(jié)構(gòu)，防止電機(jī)過載時對傳動系統(tǒng)造成損壞，從而取消聯(lián)軸節(jié)傳動裝置，這樣驅(qū)動與傳動系統(tǒng)連接更緊湊，在保證車輛正常運行的情況下，節(jié)約空間，方便轉(zhuǎn)向架上其他機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及功能的實現(xiàn)。
【專利說明】
跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及跨座式單軌列車的轉(zhuǎn)向架技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種跨座式單軌列車轉(zhuǎn)向架的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]跨座式單軌交通是一種典型的城市軌道交通制式，具有地形適應(yīng)性強(qiáng)、爬坡能力大、轉(zhuǎn)彎半徑小、土地資源占用少、噪音低、建設(shè)周期短、造價低等獨特優(yōu)勢。在多制式城軌交通中，高架線路運行綜合優(yōu)勢明顯。獨特的優(yōu)勢決定該制式有著進(jìn)一步推廣和廣泛應(yīng)用的空間。
[0003]但是由于跨座式單軌列車的轉(zhuǎn)向架技術(shù)是2004年從日本引進(jìn)，至今依然停留在日本20世紀(jì)80年代的技術(shù)水平，電機(jī)采用交流三相異步電機(jī)，為滿足車輛的輸出功率及扭矩，消耗大量電能，且其外形尺寸龐大，重量大，不能滿足日益提高的節(jié)能環(huán)保的要求。
[0004]現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，交流三相異步電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)，運用聯(lián)軸節(jié)與傳動系統(tǒng)相連，此種連接方式占用轉(zhuǎn)向架的較大空間，限制了轉(zhuǎn)向架上相應(yīng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供了一種跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，采用永磁電機(jī)取代交流三相異步電機(jī)作為跨座式單軌車輛的驅(qū)動電機(jī)，節(jié)能降耗，在滿足車輛正常運行的情況下，驅(qū)動電機(jī)的重量和外形尺寸大大減小。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0007]跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，包括布置于轉(zhuǎn)向架上的永磁電機(jī);所述永磁電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有防過載結(jié)構(gòu)，所述永磁電機(jī)的輸出軸與所述傳動系統(tǒng)的輸入軸通過齒輪嚙合。
[0008]優(yōu)選的，其特征在于，所述防過載結(jié)構(gòu)為所述永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述輸出軸之間的柔性連接結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，所述柔性連接結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán);所述轉(zhuǎn)子與所述摩擦環(huán)通過鍵槽配合，所述輸出軸與所述摩擦環(huán)過盈配合。
[0010]優(yōu)選的，所述摩擦環(huán)的外圓周面設(shè)置有平鍵，所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周面設(shè)置有相應(yīng)的鍵槽。
[0011]優(yōu)選的，所述平鍵的數(shù)量為三個，間隔120°設(shè)置在所述摩擦環(huán)的外圓周面。
[0012]優(yōu)選的，所述永磁電機(jī)的輸出軸平行于所述傳動系統(tǒng)的輸入軸。
[0013]優(yōu)選的，所述永磁電機(jī)的殼體與所述傳動系統(tǒng)的殼體固定連接。
[0014]優(yōu)選的，所述永磁電機(jī)的殼體與所述傳動系統(tǒng)殼體的通過螺栓和/或螺釘連接。
[0015]從上述的技術(shù)方案可以看出，本實用新型提供的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，采用永磁電機(jī)取代交流三相異步電機(jī)，節(jié)能降耗，在滿足車輛正常運行的情況下，驅(qū)動電機(jī)的重量和外形尺寸大大減小;且該永磁電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有防過載結(jié)構(gòu)，防止電機(jī)過載時對傳動系統(tǒng)造成損壞，從而取消聯(lián)軸節(jié)傳動裝置，這樣驅(qū)動與傳動系統(tǒng)連接更緊湊，在保證車輛正常運行的情況下，節(jié)約空間，方便轉(zhuǎn)向架上其他機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及功能的實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型實施例提供的永磁電機(jī)在跨座式單軌列車上的布置圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例提供的電機(jī)內(nèi)部防過載結(jié)構(gòu)的端面示意圖；
[0019]圖3為本實用新型實施例提供的電機(jī)內(nèi)部防過載結(jié)構(gòu)的徑面剖視示意圖。
[0020]其中，I為永磁電機(jī)的定子;2為永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子;3為永磁電機(jī)的輸出軸;4為減速機(jī)構(gòu);5為轉(zhuǎn)向架的寬側(cè)梁;6為摩擦環(huán)。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型公開了跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，采用永磁電機(jī)取代交流三相異步電機(jī)作為跨座式單軌車輛的驅(qū)動電機(jī)，節(jié)能降耗，在滿足車輛正常運行的情況下，驅(qū)動電機(jī)的重量和外形尺寸大大減小。
[0022]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0023]請參閱圖1-圖3，圖1為本實用新型實施例提供的永磁電機(jī)在跨座式單軌列車上的布置圖；圖2為本實用新型實施例提供的電機(jī)內(nèi)部防過載結(jié)構(gòu)的端面示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的電機(jī)內(nèi)部防過載結(jié)構(gòu)的徑面剖視示意圖。
[0024]本實用新型實施例提供的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其核心改進(jìn)點在于，包括布置于轉(zhuǎn)向架上的永磁電機(jī);且永磁電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有防過載結(jié)構(gòu)，該永磁電機(jī)的輸出軸3直接連接于傳動系統(tǒng)的輸入軸，兩者齒輪嚙合。
[0025]永磁電機(jī)與傳統(tǒng)電勵磁電機(jī)唯一區(qū)別為傳統(tǒng)的電勵磁電機(jī)是通過在勵磁繞組中通入電流來產(chǎn)生磁場的，而永磁電機(jī)是通過永磁體來建立磁場，并由此引起兩者分析方法存在差異。
[0026]永磁電機(jī)取消了磁力繞組，用永磁體取代，磁場穩(wěn)定性，提高了電機(jī)可靠性。交流三相異步電機(jī)在驅(qū)動負(fù)載時，很少情況是在滿功率運行，這是因為:一方面用戶在電機(jī)選型時，一般是依據(jù)負(fù)載的極限工況來確定電機(jī)功率，而極限工況出現(xiàn)的機(jī)會是很少的，同時，為防止在異常工況時燒損電機(jī)，用戶也會進(jìn)一步給電機(jī)的功率留裕量;另一方面，設(shè)計者在設(shè)計電機(jī)時，為保證電機(jī)的可靠性，通常會在用戶要求的功率基礎(chǔ)上，進(jìn)一步留一定的功率裕量，這樣導(dǎo)致電機(jī)在60%的負(fù)荷下工作時，效率下降15%，功率因數(shù)下降30%，能力指標(biāo)下降40%。而永磁電機(jī)的效率和功率因數(shù)下降甚微，當(dāng)電機(jī)只有20%負(fù)荷時，其能力指標(biāo)仍能為滿負(fù)荷80%以上。
[0027]永磁電機(jī)起動力矩大，較好地解決了目前存在的“大馬拉小車”的現(xiàn)象，節(jié)省了設(shè)備的投入費用，提高了系統(tǒng)的運行效能。例如可以用較小容量的37KW永磁電機(jī)代替較大容量45-55KW的Y系列電機(jī)。
[0028]由于永磁電機(jī)的磁場是由永磁體產(chǎn)生的，從而避免通過勵磁電流來產(chǎn)生磁場而導(dǎo)致的勵磁損耗(銅耗)；普通電機(jī)在運作的時候首先需要勵磁才能開始運轉(zhuǎn)，在啟動的時候是最耗電能的，普通的電機(jī)需要消耗大量的勵磁電流，而永磁電機(jī)徹底去掉了勵磁線圈，運行起初不用耗大量的電能先去勵磁，直接靠它本身的永磁體就能很快而且節(jié)能的啟動，由于他去掉了勵磁線圈，在運行中也會省去轉(zhuǎn)動時的它所要消耗的那部分電能，能節(jié)能。
[0029]永磁電機(jī)電流小，電機(jī)定子銅耗降低，更節(jié)能，電機(jī)配套的電源，如逆變器，變壓器等，容量可以更低，同時其他輔助配套設(shè)施如開關(guān)，電纜等規(guī)格可以更小，相應(yīng)系統(tǒng)運行成本更低。在電機(jī)配套系統(tǒng)允許的情況下，可以將電機(jī)的極數(shù)設(shè)計的更高，相應(yīng)電機(jī)的體積可以做得更小，電機(jī)的直接材料成本更低。
[0030]轉(zhuǎn)子無電阻損耗，定子繞組幾乎不存在無功電流，因而電機(jī)溫升低，同體積、同重量的永磁電機(jī)功率可提高30%左右；同功率容量的永磁電機(jī)體積、重量、所用材料可減少30%。采用永磁電機(jī)運用于跨座式單軌車輛，可以降低供電電壓(目前跨座式單軌供電電壓采用DC1500V，采用永磁電機(jī)后供電電壓可采用DC750V)，某一款跨座式單軌車輛通過計算米用永磁電機(jī)后，比米用交流二相異步電機(jī)重量降低約70%，體積減小60%。
[0031]目前跨座式單軌采用交流三相異步電機(jī)輸出后，采用聯(lián)軸節(jié)將動力傳遞給減速箱，采用聯(lián)軸節(jié)的作用主要是傳遞速度、扭矩，還有一個作用就是在電機(jī)短路過載時，對驅(qū)動傳動系統(tǒng)的一個保護(hù)作用。采用永磁電機(jī)可以在電機(jī)內(nèi)部設(shè)置防過載裝置，防止電機(jī)過載時對傳動系統(tǒng)造成損壞，從而取消聯(lián)軸節(jié)傳動裝置，這樣驅(qū)動與傳動系統(tǒng)連接更緊湊，在保證車輛正常運行的情況下，節(jié)約空間，方便轉(zhuǎn)向架上其他機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及功能的實現(xiàn)。
[0032]過載保護(hù)的實現(xiàn)方式有很多種，比如在電機(jī)主電路中設(shè)置熱繼電器。作為優(yōu)選，防過載結(jié)構(gòu)為設(shè)置在永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子2與輸出軸3之間的柔性連接結(jié)構(gòu)。當(dāng)電機(jī)短路、過載，轉(zhuǎn)速超出電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子2與電機(jī)輸出軸3發(fā)生相對運動，從而避免過高轉(zhuǎn)速的輸出造成對電機(jī)及傳動系統(tǒng)的損壞，起到取代聯(lián)軸節(jié)的功能。
[0033]在本方案提供的具體實施例中，柔性連接結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán)6;轉(zhuǎn)子2與摩擦環(huán)6通過鍵槽過盈配合，輸出軸3與摩擦環(huán)6過盈配合。此防過載原理是運用過盈摩擦的自我保護(hù)功能。電機(jī)輸出軸3與摩擦環(huán)6過盈配合，通過控制過盈量以及接觸面的摩擦系數(shù)來控制電機(jī)輸出軸3與摩擦環(huán)6發(fā)生相對運動的負(fù)荷。摩擦環(huán)6與電機(jī)輸出軸3發(fā)生相對運動，優(yōu)先磨損摩擦環(huán)6(通過提高輸出軸3接觸面的表面硬度)，摩擦產(chǎn)生的熱量大部分通過輸出軸3傳遞到外部，少部分直接通過空氣存在于電機(jī)內(nèi)部，由于永磁電機(jī)永磁體對溫度比較敏感，此部分熱量可以通過電機(jī)內(nèi)部冷卻系統(tǒng)進(jìn)行控制(溫升過快，加快電機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)、夕卜部循環(huán))，從而保證永磁體在許用的溫度環(huán)境下正常工作。過載后，電機(jī)只需更換摩擦環(huán)6即可重新使用。當(dāng)然，上述柔性連接結(jié)構(gòu)還可以通過滾珠式扭矩限制器實現(xiàn)。
[0034]為了進(jìn)一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，摩擦環(huán)6的外圓周面設(shè)置有平鍵，轉(zhuǎn)子2的內(nèi)圓周面設(shè)置有相應(yīng)的鍵槽。平鍵在轉(zhuǎn)子2工作時通過剪切力傳遞動力和扭矩，能夠滿足電機(jī)正反轉(zhuǎn)的要求。
[0035]在本方案提供的具體實施例中，平鍵的數(shù)量為三個，間隔120°設(shè)置在摩擦環(huán)6的外圓周面，轉(zhuǎn)子2內(nèi)圓周相應(yīng)的位置分別開設(shè)有三個鍵槽，其結(jié)構(gòu)可以參照圖2所示。本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠?qū)嶋H需要設(shè)計其他形式關(guān)于軸線中心對稱的鍵槽結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。
[0036]現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，三相異步電機(jī)與具有傘齒輪的變速齒輪箱通過聯(lián)軸節(jié)相連，此時電機(jī)軸與變速箱的輸入軸是相互垂直的。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，使永磁電機(jī)的輸出軸3平行于傳動系統(tǒng)的傳動軸，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，動力損失小。傳動系統(tǒng)的傳動軸包括其輸入軸和輸出軸，還可以是兩者之間的其他軸，上述各軸均為平行設(shè)置。具體的，如圖1所示，永磁電機(jī)的輸出軸3與傳動系統(tǒng)中減速機(jī)構(gòu)4的輸入軸共線。
[0037]另外，目前的電機(jī)和變速箱是分別安裝在轉(zhuǎn)向架上的。在本方案中，變速箱固定轉(zhuǎn)向架上，將永磁電機(jī)的殼體與傳動系統(tǒng)的殼體固定連接，即永磁電機(jī)是通過傳動系統(tǒng)(如變速箱)固定安裝在轉(zhuǎn)向架上的。此時，電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)4形成一個整體，當(dāng)車體受到?jīng)_擊時，永磁電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)4的跳動幅度和跳動節(jié)奏一致，避免齒輪之間發(fā)生錯位，避免電機(jī)與齒輪箱之間產(chǎn)生異響，提高轉(zhuǎn)向架的抗沖擊能力。
[0038]作為優(yōu)選，永磁電機(jī)的殼體與傳動系統(tǒng)殼體的通過螺栓和/或螺釘固定連接。其結(jié)構(gòu)可以參照圖1所示，減速機(jī)構(gòu)4安裝在轉(zhuǎn)向架的寬側(cè)梁5上，永磁電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)4固定連接，可以設(shè)置在轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)或者外側(cè)(優(yōu)選)。
[0039]傳動系統(tǒng)有多種結(jié)構(gòu)形式。在本方案提供的具體實施例中，永磁電機(jī)的輸出軸3直接連接于傳動系統(tǒng)中減速機(jī)構(gòu)4的輸入軸，兩者通過齒輪嚙合。
[0040]本實用新型實施例還提供給了一種應(yīng)用上述驅(qū)動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架，和應(yīng)用上述轉(zhuǎn)向架的跨座式單軌車輛。
[0041]通過上述結(jié)構(gòu)，在保證車輛正常運行的情況下，節(jié)約了很多的空間，方便轉(zhuǎn)向架上其他機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及功能的實現(xiàn)。在本實施方案中設(shè)置了抗側(cè)滾扭桿機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，提升跨座式單軌車輛運行的可靠性、舒適性。
[0042]綜上所述，本實用新型實施例提供的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，采用永磁電機(jī)取代交流三相異步電機(jī)作為驅(qū)動，節(jié)能降耗，在滿足車輛正常運行的情況下，驅(qū)動電機(jī)的重量和外形尺寸大大減小;且該永磁電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有防過載結(jié)構(gòu)，防止電機(jī)過載時對傳動系統(tǒng)造成損壞，從而取消聯(lián)軸節(jié)傳動裝置，這樣驅(qū)動與傳動系統(tǒng)連接更緊湊，在保證車輛正常運行的情況下，節(jié)約空間，方便轉(zhuǎn)向架上其他機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及功能的實現(xiàn)。
[0043]本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0044]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括布置于轉(zhuǎn)向架上的永磁電機(jī);所述永磁電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有防過載結(jié)構(gòu)，所述永磁電機(jī)的輸出軸(3)與傳動系統(tǒng)的輸入軸通過齒輪嚙合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防過載結(jié)構(gòu)為所述永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子(2)與所述輸出軸(3)之間的柔性連接結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性連接結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán)(6);所述轉(zhuǎn)子(2)與所述摩擦環(huán)(6)通過鍵槽配合，所述輸出軸(3)與所述摩擦環(huán)(6)過盈配合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述摩擦環(huán)(6)的外圓周面設(shè)置有平鍵，所述轉(zhuǎn)子(2)的內(nèi)圓周面設(shè)置有相應(yīng)的鍵槽。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述平鍵的數(shù)量為三個，間隔120°設(shè)置在所述摩擦環(huán)(6)的外圓周面。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述永磁電機(jī)的輸出軸(3)平行于所述傳動系統(tǒng)的傳動軸。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述永磁電機(jī)的殼體與所述傳動系統(tǒng)的殼體固定連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的跨座式單軌車輛的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述永磁電機(jī)的殼體與所述傳動系統(tǒng)殼體的通過螺栓和/或螺釘連接。
【文檔編號】B61C3/00GK205498932SQ201521142948
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】張洋, 楊百嶺, 丁治雨, 伯均華, 呂紅, 王舜, 寇文娟, 趙鵬
【申請人】重慶長客軌道車輛有限公司