一种电驱动永磁磁轨制动装置及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及钢轨制动技术领域，具体而言，涉及一种电驱动永磁磁轨制动装置及车辆。


背景技术：

2.钢轨列车在交通设计和运营管理中，列车制动问题一直是非常重要而复杂的问题。列车在运行过程中，为了保证安全，必须确保列车能够在规定的制动距离范围内制动。
3.钢轨列车制动方式一般有气压制动、液压制动等。上述制动方式都要经过控制单元通过电磁阀或真空泵实现动力源的调配，继而通过基础制动执行机构实现制动功能，其制动过程受到电气转换、电液转换、空气作用及机械结构的延迟，制动响应慢，制动精度受到影响，另外，采用气压制动或者液压制动，能源消耗较为严重。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在提高轨道列车的制动效率。
5.为解决上述问题，本实用新型提供了一种电驱动永磁磁轨制动装置，包括：
6.导磁板，两个所述导磁板并列设置，两个所述导磁板之间设置有导磁筒体，所述导磁筒体的顶部开设有第一通槽，所述第一通槽的长度沿所述导磁筒体的轴向延伸，所述第一通槽处设置有第一隔磁条；
7.芯轴，其表面设置有主永磁铁，所述芯轴适于转动连接于所述导磁筒体中；
8.极靴，所述极靴设置于两个所述导磁板之间且位于所述导磁筒体的下方，所述极靴与所述导磁板连接；以及
9.电机，设置于两个所述导磁板之间且位于所述导磁筒体的端部，所述电机适于驱动所述芯轴转动，以使所述主永磁铁的与所述导磁筒体的内壁接触或与所述第一隔磁条接触。
10.进一步地，所述导磁筒体的底部也开设有所述第一通槽，两个所述第一隔磁条分别设置于两个所述第一通槽中，所述第二隔磁条与位于所述导磁筒体的底部的所述第一隔磁条抵接；
11.多个所述主永磁铁分部在所述芯轴径向两端的两条素线处，两个所述极靴之间设置有第二隔磁条，所述第二隔磁条与底部的所述第一隔磁条抵接。
12.进一步地，所述芯轴的表面开设有两组主槽组，两组所述主槽组分别位于所述芯轴径向两端的两条素线处，所述主槽组包括多个主槽，每组所述主槽组中的多个所述主槽沿所述芯轴的素线间隔分布，所述主槽的深度方向为所述芯轴的径向，所述主槽的深度大于所述芯轴的半径，一组所述主槽组中的多个所述主槽与另一组所述主槽组中的多个所述主槽错开设置，其中，所述主永磁铁设置于所述主槽中，所述主永磁铁的n极到s极的方向与所述主槽的深度方向垂直。
13.进一步地，所述芯轴的表面还开设有多个副槽组，所述副槽组包括多个沿所述芯
轴的素线方向间隔设置的副槽，所述副槽的深度方向与所述主槽的深度方向平行，所述副槽中设置有副永磁铁，所述副永磁铁的n极到s极的方向与所述副槽的深度方向垂直。
14.进一步地，深度方向在同一条直线上的两组所述副槽组中的多个所述副槽错开设置。
15.进一步地，还包括连接键和转角限位机构，所述连接键与所述电机的输出轴连接，所述转角限位机构与所述导磁筒体的端部连接，所述芯轴的端部开设有轴孔，所述轴孔的孔壁开设有键槽，所述轴孔与所述电机的输出轴配合，所述键槽与所述连接键配合，通过所述连接键与所述转角限位机构的配合，以使所述芯轴在设定角度范围内转动。
16.进一步地，所述导磁筒体的内壁两端设置有轴承台阶，所述芯轴的表面两端通过滑动轴承转动连接在所述轴承台阶处，所述芯轴表面和所述导磁筒体的内壁均设置有黑色密封胶层。
17.进一步地，还包括传力机构和悬挂机构，所述传力机构包括传力机构本体和第一连接耳，所述第一连接耳与所述传力机构本体连接，所述传力机构本体与所述导磁板连接；
18.所述悬挂机构包括悬挂杆、悬挂弹簧、端帽和弹簧托盘，所述悬挂杆与所述连接耳连接，所述端帽设置于所述悬挂杆的顶端，所述弹簧托盘套在所述悬挂杆上，所述悬挂弹簧的顶端与所述端帽连接，所述悬挂弹簧的底端与所述弹簧托盘连接，所述弹簧托盘包括支撑套和位于所述支撑套底部的连接套，所述连接套的外径适于与车辆转向架的第一连接孔的内径相匹配，所述支撑套的外径大于所述第一连接孔的内径。
19.进一步地，所述连接耳上开设有第二连接孔，所述第二连接孔直径大于或等于所述悬挂杆的直径，所述悬挂杆表面设置有螺纹，所述悬挂机构还包括第一螺母和第二螺母，所述第一螺母适于与所述悬挂杆螺纹连接，所述第二螺母适于与所述悬挂杆螺纹连接，所述连接耳适于支撑在连接于所述悬挂杆的所述第一螺母上，所述第二螺母适于调节所述悬挂弹簧的预紧力。
20.本实用新型还提供一种车辆，包括前述的电驱动永磁磁轨制动装置。
21.由于所述车辆的技术改进以及取得的技术效果与所述的电驱动永磁磁轨制动装置相同，因此不对所述车辆的技术效果进行详细说明。
22.与现有技术相比，本实用新型提供的一种电驱动永磁磁轨制动装置及车辆具有但不局限于以下有益效果：
23.通过在两个并列的导磁板之间设置导磁筒体，进而通过导磁筒体提供芯轴安装空间，由于芯轴的表面设置有主永磁铁，同时导磁筒体的内壁一部分被第一隔磁条替代，随着芯轴在导磁筒体内的转动，当主永磁铁与导磁筒体的内壁接触时，导磁筒体以及导磁板将主永磁铁的磁性传导给极靴从而使极靴产生磁性，进而使极靴紧紧贴住钢轨而制动，当主永磁铁与第一隔磁条接触时，主永磁铁的磁性无法传递给极靴，此时制动结束，通过电机驱动芯轴转动，相比气动和液压马达，电驱动集成度高，功率密度大和响应时间迅速。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例的导磁板与芯轴以及电机配合的示意性结构图；
25.图2为本实用新型实施例的导磁板的示意性结构图一；
26.图3为本实用新型实施例的芯轴与导磁板配合的示意性剖视图；
27.图4为本实用新型实施例的主磁铁在芯轴上的示意性分布图；
28.图5为本实用新型实施例的芯轴的示意性结构图；
29.图6为本实用新型实施例的芯轴与电机连接的示意性结构图；
30.图7为本实用新型的芯轴与电机连接的爆炸示意图；
31.图8为本实用新型的传力机构与悬挂机构的示意性结构图；
32.图9为图8中a处的放大图。
具体实施方式
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.而且，附图中x轴表示前后位置，并且x轴的正向(也就是x轴的箭头指向)表示前，x轴的负向(也就是与x轴的正向相反的方向)表示后；附图中y轴表示横向，也就是左右位置，并且y轴的正向(也就是y轴的箭头指向)表示左，y轴的负向(也就是与y轴的正向相反的方向)表示右；附图中z轴表示竖向，也就是上下位置，并且z轴的正向(也就是z轴的箭头指向)表示上，z轴的负向(也就是与z轴的正向相反的方向)表示下；同时需要说明的是，前述x轴、y轴和z轴的表示含义仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
37.参见图1至图3，本实用新型实施例的一种电驱动永磁磁轨制动装置包括导磁板1、芯轴2、极靴14和电机3，两个导磁板1并列设置，两个导磁板1之间设置有导磁筒体12，导磁筒体12的顶部开设有第一通槽，第一通槽的长度沿导磁筒体12的轴向延伸，第一通槽处设置有第一隔磁条13；芯轴2表面设置有主永磁铁211，芯轴2适于转动连接在导磁筒体12中；极靴14设置于两个导磁板1之间且位于导磁筒体12的下方，极靴14与导磁板1连接；电机3设置于两个导磁板1之间且位于导磁筒体12的端部，通过电机3适于驱动芯轴2转动，以使主永磁铁211的与导磁筒体12的内壁接触或与第一隔磁条13接触。
38.这里，通过在两个并列的导磁板1之间设置导磁筒体12，进而通过导磁筒体12提供芯轴2安装空间，由于芯轴2的表面设置有主永磁铁211，同时导磁筒体12的内壁一部分被第一隔磁条13替代，随着芯轴2在导磁筒体12内的转动，当主永磁铁211与导磁筒体12的内壁接触时，导磁筒体12以及导磁板1将主永磁铁211的磁性传导给极靴14从而使极靴14产生磁性，进而使极靴14紧紧贴住钢轨9而制动，当主永磁铁211与第一隔磁条13接触时，主永磁铁211的磁性无法传递给极靴14，此时制动结束，通过电机驱动芯轴2转动，相比气动和液压马达，电驱动集成度高，功率密度大和响应时间迅速。同时，通过电机驱动芯轴2转动，相较于
气压制动、液压制动中涉及到的电气转换、电液转换、空气作用等，本实施例通过电机驱动芯轴2转动，能源消耗更小。
39.可以理解的是，如同电线传递电一样，导磁板1和导磁筒体12可以将磁性传递给极靴14，这里，导磁板1和导磁筒体12可以是磁轭。
40.参见图2、图3和图4，可选地，第一通槽还开设于导磁筒体12的底部，两个第一隔磁条13分别设置于两个第一通槽中；多个主永磁铁211分部在芯轴2表面径向两端的两条素线处；两个极靴14设置于两个导磁板1之间的底部，两个极靴14之间设置有第二隔磁条15，第二隔磁条15与底部的第一隔磁条13抵接。
41.这里，通过分部在芯轴2表面径向两端的两条素线处的多个主永磁铁211，通过导磁筒体12内顶部和内底部设置的两个第一隔磁条13，使得多个分布的主永磁铁211可以与第一隔磁条13同时接触或同时与导磁筒体12的内壁同时接触，即可以同时将磁性传递给极靴14，保证极靴14有足够的磁吸力。
42.同时，可以理解的是，通过第二隔磁条15保证产生磁力的两个极靴14的磁感线不会向对方扩散，使极靴14的磁感线集中向下方的钢轨9延伸扩散，继而保证极靴14与钢轨9之间的磁吸力足够大。其中，第二隔磁条15或/和第一隔磁条13可以为铝隔板。
43.这里，极靴14的长度方向与导磁板1的长度一致，极靴14可以从导磁板1的一端延伸至导磁板1的另一端，两个极靴14与位于两个极靴14之间的第二隔磁条15可以通过螺纹件与导磁板1拆卸式连接，保证极靴14与导磁板1是接触的，使极靴14可在通过导磁板1的磁性传导下产生磁性。由于极靴14整体长度方向也是与芯轴2轴向平行的，因而分布在芯轴2表面素线方向上的多个主永磁铁211可以将磁性通过导磁筒体12和导磁板1分别传递到极靴14的相应位置处，从而使极靴14磁性均匀又保证有足够的磁吸力。
44.其中，素线指的是芯轴周侧面上任意一条与芯轴端面垂直的线，素线具有多条，素线是母线处于周侧面上任一位置时的线条。
45.参见图5和图6，可选地，芯轴2的表面开设有两组主槽组，两组主槽组分别位于芯轴2表面径向两端的两条素线处，主槽组包括多个主槽21，每组主槽组中的多个主槽21沿芯轴2的素线方向间隔分布，主槽21的深度方向为芯轴2的径向，主槽21的深度大于芯轴2的半径，一组主槽组中的多个主槽21与另一组主槽组中的多个主槽21错开设置，其中，主永磁铁211设置于主槽21中，主永磁铁211的n极到s极的方向与主槽21的深度方向垂直，每个主永磁铁211的n极到s极的方向均相同。
46.这里，通过将主永磁铁211安装在主槽21中，这种嵌入式安装方式，结构紧凑，占用空间小，几何形状简单，制作方便，尺寸精度容易保证，有利于保证产品质量和降低生产成本。主永磁铁211可以采用灌封胶密封在主槽21中，装配方便可靠，密封性好，不易锈蚀。
47.这里，在图3中，主永磁铁211的n极到s极的方向为y轴所在方向。
48.参见图5和图6，可选地，芯轴2的表面开设有多个副槽组，副槽组包括多个沿芯轴2的素线间隔设置的副槽22，副槽22的深度方向与主槽21的深度方向平行，副槽22中设置有副永磁铁221，副永磁铁221的n极到s极的方向与副槽22的深度方向垂直，每个副永磁铁221的n极到s极的方向与永磁铁211的n极到s极的方向同向。深度方向在同一条直线上的两组副槽组中的多个副槽22错开设置。
49.这里，通过在有限的空间内设置更多的主永磁铁211和副永磁铁221，使极靴14具
有更大的磁吸力。
50.这里，该芯轴2可以是钕铁硼磁钢，具有高能量密度和大电磁吸力的特点，相比纯永磁体芯轴，采用钢制芯轴不仅有利于提高结构强度和刚度，同时可显著降低加工制作难度，使圆柱面的圆柱度和表面质量更容易保证，从而降低芯轴2的旋转阻力。
51.这里，可根据输出电磁吸力的需要，沿芯轴2的轴向和径向拓展磁主槽21和副槽22的数量，灵活布置主槽21和副槽22的数量。
52.参见图5至图7，可选地，电驱动永磁磁轨制动装置还包括连接键31和转角限位机构4，连接键31与电机3的输出轴连接，转角限位机构4与导磁筒体12的端部连接，芯轴2的端部开设有轴孔23，轴孔的孔壁开设有键槽24，轴孔23与电机3的输出轴配合，键槽24与连接键31配合，通过连接键31与转角限位机构4的配合，以使芯轴2在设定角度范围内转动。
53.这里，电机3的输出轴插入轴孔23后，通过连接键31与键槽24的配合以驱动芯轴2转动，通过转角限位机构4对连接键31的阻碍，使得芯轴2在设定角度范围内转动，以确保芯轴2两端的电机能够同步驱动芯轴组件按规定的方向和转角实现旋转和复位。
54.参见图2和图6，可选地，导磁筒体12的内壁两端设置有轴承台阶121，芯轴2的表面两端通过滑动轴承25转动连接在轴承台阶121处，芯轴2表面和导磁筒体12的内壁均设置有黑色密封胶层。
55.这里，通过芯轴2两端的滑动轴承25保证芯轴2与导磁筒体12的装配同轴度，从而进一步降低芯轴2的旋转阻力。
56.芯轴2表面和导磁筒体12内壁喷涂黑色密封胶，该涂层同时具有防锈和润滑的作用，可明显降低芯轴2的转动阻力，且性能稳定，不易受环境高低温或潮湿水汽影响。另外，黑色密封胶层的厚度薄(设置在5μm左右)且分布均匀，可减少芯轴2与导磁筒体12的间隙，有利于降低磁路中的磁阻。
57.参见图8和图9，可选地，电驱动永磁磁轨制动装置还包括传力机构5和悬挂机构6，传力机构5包括传力机构本体和第一连接耳51，第一连接耳51与传力机构本体连接，传力机构本体与导磁板1连接；悬挂机构6包括悬挂杆61、悬挂弹簧62、端帽63和弹簧托盘64，悬挂杆61与连接耳51连接，端帽63设置于悬挂杆61的顶端，弹簧托盘64套在悬挂杆61上，悬挂弹簧62的顶端与端帽63连接，悬挂弹簧62的底端与弹簧托盘64连接，弹簧托盘64包括支撑套641和位于支撑套641底部的连接套642，连接套642的外径与车辆转向架的第一连接孔的内径相同，支撑套641的外径大于第一连接孔的内径。
58.这里，通过悬挂机构6将电驱动永磁磁轨制动装置悬挂在列车转向架处，需要制动时，通过电机3驱动芯轴2旋转以使主永磁铁211与第一隔磁条13错开，也就是使主永磁铁与211导磁筒体12内壁接触，之后极靴14产生极大的磁吸力而向下靠近钢轨9并紧紧贴住钢轨9完成制动，同时悬挂杆61向下运动压缩悬挂弹簧62。
59.可以理解的是，连接套642插入列车转向架的第一连接孔中，支撑套641支撑在第一连接孔上端。
60.参见图9，可选地，连接耳51上开设有第二连接孔，第二连接孔直径大于或等于悬挂杆61的直径，悬挂杆61表面设置有螺纹，悬挂机构6还包括第一螺母65和第二螺母66，第一螺母65适于与悬挂杆61螺纹连接，第二螺母66适于与悬挂杆61螺纹连接，连接耳51适于支撑在连接于悬挂杆61的第一螺母65上，第二螺母66适于调节悬挂弹簧62的预紧力。
61.这里，通过调节第一螺母65在悬挂杆61的位置，可以调节极靴14与钢轨9之间的初始距离，通过调节第二螺母66到端帽63的距离，从而调节悬挂弹簧62初始的预紧力，即第二螺母66距离端帽63的距离越小，悬挂弹簧62弹簧压缩量越多，预紧力越大，预紧力越大，与转向架之间的刚度越大，结构越稳定。
62.本实用新型另一实施例的一种车辆，包括前述的电驱动永磁磁轨制动装置。
63.由于车辆的技术改进以及取得的技术效果与前述的电驱动永磁磁轨制动装置相同，因此不对车辆的技术效果进行详细说明。
64.虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。