一种小轴距紧凑型永磁电机抱轴安装式直驱转向架的制作方法

本发明涉及一种小轴距紧凑型永磁电机抱轴安装式直驱转向架，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，一般采用交流异步牵引电机驱动，电机需要转子线圈励磁，因此效率不够高，能耗大，电机弹性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联轴节和齿轮箱等机构，这种转向架结构复杂，传动效率较低，并且该转向架的轮对轴距较大、车轮直径较大、重量大，使转向架的小曲线通过性能、曲线车轮轮缘磨耗、节能等性能指标难以显著提升。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种永磁电机抱轴安装式永磁直驱转向架。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种小轴距紧凑型永磁电机抱轴安装式直驱转向架，包括一对平行的构架装置，两个构架装置之间设置有两根转动的车轴，所述车轴的中间位置安装有驱动去转动的永磁同步牵引电机，车轴靠近构架装置的位置设置有行驶于轨道上的车轮，两个构架装置之间还设置有连接横梁，连接横梁上设置有双牵引拉杆装置，双牵引拉杆装置于连接横梁上转动设置，所述双牵引拉杆装置的上表面具有安装板，该安装板与轨道车辆固定连接，安装板上具有中心销，所述构架装置的中间位置设置有二系空气弹簧悬挂装置。

作为进一步的优选方案，所述车轴与构架装置之间设置有一系橡胶堆悬挂装置。

作为进一步的优选方案，所述车轴上安装有安装座，安装座的一侧为三角形弹性支撑装置，三角形弹性支撑装置连接双牵引拉杆装置，所述安装座与三角形弹性支撑装置的连接处为弹性节点一，三角形弹性支撑装置外端具有用于扣接在连接横梁的弹性节点二。

作为进一步的优选方案，所述双牵引拉杆装置包括在连接横梁上转动的牵引体，牵引体的中心位置安装有橡胶套，牵引体的两端分别设置一个牵引拉杆，牵引拉杆与牵引体横向铰接。

作为进一步的优选方案，所述牵引拉杆上设置有牵引止挡复合座。

作为进一步的优选方案，所述二系空气弹簧悬挂装置的表面为空气弹簧，内侧为弹性缓冲橡胶止挡，弹性缓冲橡胶止挡上具有横向档安装座，横向档安装座上安装有防过充钢丝绳，二系空气弹簧悬挂装置与安装板之间设置有水平方向减振器。

作为进一步的优选方案，所述构架装置的侧面设置有竖直方向减振器，竖直方向减振器的上端连接轨道车辆。

作为进一步的优选方案，所述构架装置的内侧与车轮之间设置有踏面基础制动装置。

作为进一步的优选方案，所述永磁同步牵引电机内具有转子和定子，转子位于车轴外，定子位于转子外；永磁同步牵引电机的一端沿车轴轴向依次包裹有轴承内挡圈一、圆柱滚子轴承、轴承内挡圈二，永磁同步牵引电机的该端部还安装有电机端盖一；永磁同步牵引电机的另一端设置有隔圈一、隔圈二、四点球轴承，隔圈二包裹于车轴外，隔圈一位于隔圈二外，四点球轴承位于车轴外，四点球轴承和隔圈一外安装有电机端盖二，电机端盖二一侧扣接在永磁同步牵引电机上，另一侧开口处安装有轴承压盖。

与现有技术相比，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等机械传动机构，进一步提高了效率。

（3）永磁电机与车轴抱轴安装后，省去齿轮箱和联轴节，节约了转向架的纵向空间，有利于构架的轻量化设计和缩小转向架了轴距，轴距可为1600~1900mm，显著提升转向架的小曲线通过性能线，并使得转向架结构紧凑；

（4）车轮采用与永磁电机性能相匹配的小轮径设计，车轮直径为660~760mm，显著降低车轮的轮缘磨耗；

（4）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；

（5）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；

（6）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；

（7）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为本发明主视结构示意；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明左视结构示意图；

图4为本发明仰视结构示意图；

图5为本发明立体结构示意图；

图6为永磁同步电机剖面示意图；

图7为永磁同步电机外部结构示意图；

图8为三角形弹性支撑装置结构示意图；

图9是安装座结构示意图；

图10为本发明局部结构示意图；

图11为本发明二系悬挂装置结构示意图；

其中，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—踏面基础制动装置，8—双牵引拉杆装置，9—转子，10—定子，11—轴承内挡圈一，12—电机端盖一，13—圆柱滚子轴承，14—轴承内挡圈二，15—轴承压盖，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—安装座，23—弹性节点一，24—弹性节点二，25—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—竖直方向减振器，32—水平方向减振器，33—防过充钢丝绳，34—横向档安装座，35—弹性缓冲橡胶止挡。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图1所示，本发明的结合附图可见，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，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（车轮及其相关组件的总称），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轮对轴箱装置通过永磁同步牵引电机连接并驱动；永磁同步牵引电机驱动轮对轴箱装置前进。

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；双牵引拉杆装置连接位于轨道车辆两侧的构架装置。

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。三角形弹性支撑装置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和对应的构架装置之间均设置有一系橡胶堆悬挂装置。一系橡胶堆悬挂装置缓冲轨道车辆在行走过程中垂直方向的震动，一系橡胶堆一端是与构架装置通过螺栓相联接，一端与轮对轴箱装置联接。

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。二系空气弹簧悬挂装置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两端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；永磁同步牵引电机牵引车轴旋转，进而带动轨道车辆行驶。

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进行横向固定，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进行横向固定，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；其中，轴承内挡圈一、轴承内挡圈二、隔圈一、隔圈二的功能为定位，圆柱滚子轴承、四点球轴承的功能为承载，电机端盖一、电机端盖二的功能为轴承防护。

所述每个永磁同步牵引电机的定子表面均设置有若干个安装座，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，使得该弹性节点的纵向刚度较小。

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27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，牵引止挡复合座是焊接于联接横梁上的，牵引拉杆通过螺栓与其联接，主要功能是传递牵引力；轨道车辆在转向时发生转动力，转动力通过安装板传递至双牵引拉杆装置，而双牵引拉杆装置的转动力又会通过牵引拉杆传递到牵引止挡复合座上，牵引止挡复合座提供阻力，避免轨道车辆的过度转向。

所述二系空气弹簧悬挂装置包括空气弹簧、竖直向减振器、水平向减振器、防过充钢丝绳和横向档安装座，所述空气弹簧落于构架装置上，为承载上体载荷弹性缓冲，竖直向减振器和水平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，横向档安装座设置在水平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，横向档安装座朝向空气弹簧的一侧装有弹性缓冲橡胶止挡，橡胶止挡为限制车体与转向架之间的横向位移，横向档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，防止空气弹簧过充；水平方向减振器，其一端与联接横梁联接，一端与车体联接，主要是抑制车辆运行过程中的横向摆动。

车轴中部设有凹槽，用来释放车轴的弯曲变形。

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，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可广泛应用于各型城市轨道交通车辆。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。