永磁直驱地铁列车的制作方法

本发明涉及永磁直驱地铁列车, 属于城市轨道交通领域。

背景技术：

在地铁列车设计中，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且占据转向架纵向空间，使得转向架的轮对轴距较大、重量大，车辆的小曲线通过性能、节能性等性能指标难以显著提升。另一方面，交流异步牵引系统对电机一般采取车控或架控模式，使得电机故障时，只能将一辆车或一台转向架的动力切除，列车的动力安全冗余性较小，同时，由于采用车控或架控，受到控制系统限制，车辆运时各条轴之间车辆直径差必须控制在很小范围内，增加了车辆镟轮工作量和维护成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有采用异步电机驱动转向架技术轴距大、重量大、效率低的上述不足，以及牵引系统对各轴车轮直径差的限制，提供一种永磁直驱地铁列车。

为了解决以上技术问题，本发明提供的永磁直驱地铁列车，包括车体、设置于车体下方的构架装置和轮对装置，其特征在于：轮轴上抱轴安装有永磁同步牵引电机，所述永磁同步牵引电机转子两端与车轴联接，永磁同步牵引电机定子的内侧通过弹性支撑装置与构架装置连接，与直驱式永磁同步电机配套的牵引系统采用轴控方式，在每台电机与牵引逆变器之间设置有隔离接触器。

地铁列车采用抱轴安装式永磁直驱转向架替代原有异步电机转向架，采用永磁牵引系统替代与传统牵引系统，同时可为永磁直驱电机需配备水冷装置，使得列车具有效率高、重量轻、节能环保、低噪声、低磨耗的优点。抱轴安装式永磁直驱转向架采用永磁同步牵引电机取代异步电机，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。轴安装式永磁直驱转向架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，降低轮轨磨耗。

与直驱式永磁同步配套的牵引系统采用轴控方式取代异步电机牵引系统的车控或架控方式，使得列车在电机故障时可以单独切除某一台电机而不是切除一辆车或一台转向架，增加了列车动力的安全冗余，由于采用轴控方式，控制系统对运行时各条轴之间的车轮直径差无限制，使得车辆镟轮镟轮的工作量以及维护成本大大降低，在每台电机与牵引逆变器之间设置有隔离接触器，以防止电机故障后变为发电机影响逆变器工作，保证牵引系统在电机故障状态的安全性。

为了解决以上技术问题，本发明还具有如下特征：

1、所述弹性支撑装置具有三个弹性节点，所述弹性支撑装置的三个弹性节点位于同一竖直平面内，第一、第二弹性节点安装于永磁同步牵引电机定子内侧的上部和下部，第三个弹性节点安装于构架装置的横梁。通过弹性支撑装置，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。

2、永磁同步牵引电机转子两端过盈压装在车轴上。

3、车轴中部设有凹槽，用来释放车轴的弯曲变形。

4、永磁同步牵引电机定子通过设置于两端的圆柱滚子轴承支撑在车轴上，通过这两个圆柱滚子轴承承受垂向振动，永磁同步牵引电机定子通过设置于端部一侧的四点球轴承进行横向定位，通过这个四点球轴承承受横向振动。

5、具有双牵引拉杆装置，双牵引拉杆装置的中心销安装于车体上，中心销下部安装有橡胶套，橡胶套外部安装有牵引体，牵引体上安装两个牵引拉杆，牵引拉杆的另一端安装在构架装置1上的牵引止挡复合座。

6、具有二系空气弹簧悬挂装置，二系空气弹簧悬挂装置的空气弹簧落于构架上，垂向减振器、横向减振器安装于车体与构架装置之间，横向档安装座安装于车体上，横向档安装座上装有弹性缓冲橡胶止挡和防过充钢丝绳。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。

7、具有两端分别连接侧架与车体的二系垂向减振器，连接构架与牵引中心销的二系横向减振器。

永磁直驱地铁列车采用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，其节能、环保和小曲线通过能能力强的优势，且永磁牵引系统采用轴控方式解除了车辆各轴轮径差的限制，减小了镟轮工作量，降低了维护成本，永磁直驱地铁列车广泛应用于城市轨道交通车辆。

附图说明

图1为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为永磁同步电机剖面示意图。

图7为三角形弹性支撑装置结构示意图。

图8为转向架局部结构示意图。

图9为二系悬挂装置结构示意图。

图中标号示意如下：构架装置1，一系橡胶堆悬挂装置2，轮对轴箱装置3，永磁同步牵引电机4，三角形弹性支撑装置5，二系空气弹簧悬挂装置6，踏面基础制动装置7，双牵引拉杆装置8，转子9，定子10，轴承内挡圈11，第一电机端盖12，圆柱滚子轴承13，轴承外圈压盖14，轴承外圈压盖15，第二电机端盖16，第一隔圈17，第二隔圈18，四点球轴承19，车轴20，车轮21，安装座22，弹性节点一23，弹性节点二24，中心销25，牵引体26，牵引拉杆27，橡胶套28，牵引止挡复合座29，空气弹簧30，垂向减振器31，横向减振器32，防过充钢丝绳33，横向档安装座34，弹性缓冲橡胶止挡35。

具体实施方式

本实施例永磁直驱地铁列车，包括车体、设置于车体下方的构架装置和轮对装置，轮轴上抱轴安装有永磁同步牵引电机，与直驱式永磁同步电机配套的牵引系统采用轴控方式，在每台电机与牵引逆变器之间设置有隔离接触器。

如图1至图9所示，为本发明列车的电机抱轴安装式永磁直驱转向架，组成包括：构架装置1、分别位于转向架构架前侧和后侧永磁同步牵引电机4、位于永磁同步牵引电机4与构架之间的三角形弹性支撑装置5、设置于转向架构架下方的前后轮对轴箱装置3，连接轮对轴箱装置3和构架装置1的一系橡胶堆悬挂装置2，设置于转向架构架上方的二系空气弹簧悬挂装置6、位于两个轮对轴箱装置内侧安装于构架的踏面制动装置7，连接车体与转向架的双牵引拉杆装置8组成。

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的车轴20上，永磁同步牵引电机4的定子10左侧安装有第一电机端盖12，第一电机端盖12通过圆柱滚子轴承13坐落在车轴20上，圆柱滚子轴承13的外圈用轴承外圈压盖15进行横向固定，圆柱滚子轴承13的内圈内侧通过轴承内挡圈11横向挡在车轴上，圆柱滚子轴承13的内圈外侧通过过盈在车轴20上的轴承外挡圈14进行横向定位；永磁同步牵引电机4的定子10右侧安装有第二电机端盖16，第二电机端盖16中通过圆柱滚子轴承13坐落在车轴20上，且在圆柱滚子轴承13右侧第二电机端盖16与车轴20间还安装有四点球轴承19，圆柱滚子轴承13和四点球轴承19的外圈之间用第一隔圈17隔开，圆柱滚子轴承13和四点球轴承19的内圈之间用第二隔圈18隔开，圆柱滚子轴承13的外圈用轴承外圈压盖14进行横向固定，圆柱滚子轴承13的内圈内侧通过轴承内挡圈11横向挡在车轴上，圆柱滚子轴承13的内圈外侧通过过盈在车轴20上且外侧限位在车轮21上的轴承外挡圈14进行横向定位，电机垂向通过左右两侧的圆柱滚子轴承13 承受，横向仅通过四点球轴承19承受，四点球轴承19与右侧第二电机端盖16之间存在小间隙，不承受垂向载荷。

永磁同步牵引电机4的定子10上设有三角形弹性支撑装置安装座22，安装座22通过三角形弹性支撑装置5上的弹性节点一23连接，构架装置1与三角形弹性支撑装置5之间通过弹性节点二24连接，弹性节点二24的纵向前后设有间隙，使得该弹性节点的纵向刚度较小。

双牵引拉杆装置8的中心销25安装于车体上，中心销25下部安装有橡胶套28，橡胶套外部安装有牵引体26，牵引体26上安装两个牵引拉杆27，牵引拉杆27的另一端安装在构架装置1上的牵引止挡复合座29上。

二系空气弹簧悬挂装置6的空气弹簧31落于构架上，垂向减振器31、横向减振器32安装于车体与构架装置之间，横向档安装座34安装于车体上，横向档安装座34上装有弹性缓冲橡胶止挡35，防过充钢丝绳33。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，比如将三角形支撑装置换位，单根拉杆支撑，两根拉杆支撑，又如将电机左右两侧一侧布置圆柱滚子轴承，一侧布置带挡边的滚子轴承，或是两侧均布置成圆锥滚轴承。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。