一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，多個(gè)交流橫向磁場電機(jī)模塊通過吊耳與電機(jī)架固定，轉(zhuǎn)子與太陽輪連接，端部定子一端的內(nèi)齒圈固定，當(dāng)太陽輪主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行星輪將做行星運(yùn)動(dòng)，而行星輪尾部的銷軸插在車軸輪輞上的開孔中，使車輪充當(dāng)行星架輸出，左右兩個(gè)車輪旁的行星減速結(jié)構(gòu)相同，但行星輪的布置上相差180°，本發(fā)明的交流橫向磁場電機(jī)模塊可根據(jù)動(dòng)力需求和布置空間增減模塊數(shù)量，同時(shí)低速轉(zhuǎn)矩性能優(yōu)良，伺服控制性能好，可實(shí)現(xiàn)多種先進(jìn)電機(jī)控制算法，雙邊行星減速裝置結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，電機(jī)轉(zhuǎn)子和減速器一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省了車輪附近的空間。本發(fā)明傳動(dòng)簡單、電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)越，適合在高速列車中推廣使用。
【專利說明】一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軌道交通【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電力機(jī)車是我國目前主要的軌道客運(yùn)和貨運(yùn)設(shè)備，其在我國交通運(yùn)輸中扮演著重要的角色。我國地域廣闊，每逢春運(yùn)客運(yùn)高峰期時(shí)，鐵路運(yùn)輸承受著巨大的壓力，因此我國電機(jī)機(jī)車的發(fā)展向著快速化、先進(jìn)化、安全化的方向發(fā)展，以應(yīng)對我國巨大的客運(yùn)和貨運(yùn)需求。近十幾年來，我國的高鐵發(fā)展迅速，建成了許多高鐵線路，對高速電力機(jī)車的需求也十分迫切。目前國內(nèi)的電力機(jī)車從動(dòng)力分布形式上分為集中型和分散型兩種，在高速鐵路中常采用動(dòng)力分散型驅(qū)動(dòng)方式，以滿足對機(jī)車的動(dòng)力性能要求。
[0003]現(xiàn)有的動(dòng)力分散型電力機(jī)車，采用三相異步牽引電機(jī)作為動(dòng)力源，電機(jī)通過懸掛裝置置于車廂底部，電機(jī)的輸出軸通過一個(gè)齒輪減速箱與車軸連接，實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使列車前進(jìn)。由于三相異步牽引電機(jī)低速性能不佳，不能滿足驅(qū)動(dòng)車軸的要求，因此在車軸和動(dòng)力源之間需要有中間的齒輪箱進(jìn)行減速増矩，這使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率降低，笨重的齒輪箱更使得車軸附近傳動(dòng)系統(tǒng)重量和體積增加，不利于列車高速化發(fā)展。同時(shí)，三相異步牽引電機(jī)的性能缺陷也阻礙了高速電機(jī)機(jī)車的先進(jìn)化發(fā)展，使得先進(jìn)的電機(jī)控制策略在電力機(jī)車上得不到應(yīng)用，電力機(jī)車上的電機(jī)控制策略長期落后與電機(jī)領(lǐng)域控制算法的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，采用行星齒輪傳動(dòng)替代原有齒輪箱，同時(shí)采用低速性能優(yōu)越的橫向磁場多盤式電機(jī)作為動(dòng)力源，通過一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與車軸的集成。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，是完全對稱的結(jié)構(gòu)，每側(cè)包括車輪1，車輪I通過熱壓法安裝在車軸4上，車輪I外側(cè)的車軸4兩端安裝有軸承箱17，車廂16通過減震裝置5支承在軸承箱17上；車輪I的輪輞上均布有三個(gè)或三個(gè)以上的銷軸孔，其中裝有橡膠套6，行星輪8尾部的銷軸插在橡膠套6中，行星輪8、太陽輪3和端部定子2尾部的外齒圈嚙合，形成行星齒輪傳動(dòng)；太陽輪3與轉(zhuǎn)子18周向連接，軸向通過卡環(huán)定位，轉(zhuǎn)子18與轉(zhuǎn)子鐵心20周向連接，軸向通過螺釘和擋環(huán)21定位，轉(zhuǎn)子鐵心20為多齒槽結(jié)構(gòu)，齒槽中鑲嵌有釹鐵硼永磁體11，鋁環(huán)22通過緊固配合箍緊在轉(zhuǎn)子鐵心20外圈，防止釹鐵硼永磁體11飛出；端部定子2和中間定子19通過其上的兩個(gè)吊耳13和銷軸12懸掛在電機(jī)架15下面，其中吊耳13的開孔中裝有吊耳橡膠套14，允許端部定子2和中間定子19在上下方向上有位移,但左右方向上固定,端部定子2的一端和中間定子19的兩端上繞有三相繞組10 ;轉(zhuǎn)子18通過兩個(gè)對裝的圓錐滾子軸承9支承在端部定子2的軸承孔中，使轉(zhuǎn)子鐵心20和端部定子2或中間定子19保持有1_的軸向間隙。
[0007]所述的端部定子2中心為軸承孔，兩側(cè)一端為內(nèi)齒圈，用于行星齒輪傳動(dòng)，另一端為凸出結(jié)構(gòu)，其上加工有36個(gè)齒槽，用于繞制三相繞組10 ;端部定子2的上端焊接有兩個(gè)吊耳13，用于和電機(jī)架15連接。
[0008]所述的中間定子19是完全對稱的結(jié)構(gòu)，其上部焊接有兩個(gè)吊耳13，兩側(cè)為凸出結(jié)構(gòu)，其上各加工有36個(gè)齒槽，用于繞制三相繞組10。
[0009]所述的轉(zhuǎn)子鐵心20的中心為花鍵凹槽，在半徑方向上開有36個(gè)均勻布置的齒槽，齒槽中鑲嵌有36塊周向充磁的釹鐵硼永磁體11，其中相鄰的釹鐵硼永磁體11相對的面極性相反。
[0010]所述的三相繞組10共包含36個(gè)線圈，線圈匝數(shù)根據(jù)端部定子2或中間定子19齒槽空間確定，其中三個(gè)線圈為I相，A、B、C三相依次沿圓周排列，每相中間的線圈和兩邊的線圈中通入的電流始終方向反向，但相位相同。
[0011]所述的端部定子2或中間定子19、三相繞組10、轉(zhuǎn)子鐵心20、釹鐵硼永磁體11和鋁圈22共同組成交流橫向磁場電機(jī)模塊，軸向可根據(jù)實(shí)際動(dòng)力需求布置多個(gè)交流橫向磁場電機(jī)模塊。
[0012]所述的驅(qū)動(dòng)裝置的雙邊行星減速為:車輪I上的銷軸孔分別與相應(yīng)的行星輪8尾部的銷軸連接，行星輪8分別與端部定子2上的內(nèi)齒圈和太陽輪3嚙合，傳動(dòng)時(shí)端部定子2上的內(nèi)齒圈固定，太陽輪3主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪8帶動(dòng)車輪I作為行星架輸出，左右兩個(gè)車輪I旁邊的行星減速為完全相同的結(jié)構(gòu)，行星輪的布置上相差180°。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:交流橫向磁場電機(jī)低速轉(zhuǎn)矩性能優(yōu)良，伺服控制性能優(yōu)越，可實(shí)現(xiàn)多種先進(jìn)電機(jī)控制算法；行星減速裝置結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，相同傳動(dòng)比條件下重量和體積小于原有的齒輪箱；電機(jī)轉(zhuǎn)子和減速器一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省了車輪附近的空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的A-A方向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是端部定子2或中間定子19和三相繞組10分相示意圖。
[0017]圖4是轉(zhuǎn)子鐵心20和釹鐵硼永磁體11鑲嵌示意圖。
[0018]圖5是交流橫向磁場盤式電機(jī)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面參照附圖賀實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)闡釋。
[0020]參照圖1和圖2，一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，是完全對稱的結(jié)構(gòu)，每側(cè)包括車輪1，車輪I通過熱壓法安裝在車軸4上，車輪I外側(cè)的車軸4兩端安裝有軸承箱17，車廂16通過減震裝置5支承在軸承箱17上；車輪I的輪輞上開有三個(gè)互成120°的銷軸孔，其中裝有橡膠套6，行星輪8尾部的銷軸插在橡膠套6中，行星輪8與太陽輪3和端部定子2尾部的外齒圈嚙合，形成行星齒輪傳動(dòng)；太陽輪3通過兩個(gè)或四個(gè)平鍵7與轉(zhuǎn)子18周向連接，軸向通過卡環(huán)定位，轉(zhuǎn)子18上有加工有花鍵，通過花鍵與轉(zhuǎn)子鐵心20周向連接，軸向通過螺釘和擋環(huán)21定位，轉(zhuǎn)子鐵心20為多齒槽結(jié)構(gòu)，齒槽中鑲嵌有釹鐵硼永磁體11，鋁環(huán)22通過緊固配合箍緊在轉(zhuǎn)子鐵心20外圈，防止釹鐵硼永磁體11飛出；端部定子2和中間定子19通過其上的兩個(gè)吊耳13和銷軸12懸掛在電機(jī)架15下面，其中吊耳13的開孔中裝有吊耳橡膠套14，允許端部定子2和中間定子19在上下方向上有一定位移，但左右方向上固定，端部定子2的一端和中間定子19的兩端上繞有三相繞組10 ;轉(zhuǎn)子18通過兩個(gè)對裝的圓錐滾子軸承9支承在端部定子2的軸承孔中，使轉(zhuǎn)子鐵心20和端部定子2或中間定子19保持有Imm的軸向間隙。
[0021]參照圖3，所述的端部定子2或中間定子19上有凸出結(jié)構(gòu)，其上加工有36個(gè)齒槽，用于繞制三相繞組10 ;端部定子2或中間定子19的上端焊接有兩個(gè)吊耳13，用于和電機(jī)架15連接；三相繞組10共包含36個(gè)線圈，線圈匝數(shù)根據(jù)端部定子2或中間定子19齒槽空間確定，其中三個(gè)線圈為I相，A、B、C三相依次沿圓周排列，每相中間的線圈和兩邊的線圈中通入的電流始終方向反向，但相位相同。
[0022]參照圖4，所述的轉(zhuǎn)子鐵心20的中心為花鍵凹槽，在半徑方向上開有36個(gè)均勻布置的齒槽，齒槽中鑲嵌有36塊周向充磁的釹鐵硼永磁體11，其中相鄰的釹鐵硼永磁體11相對的面極性相同，即如果面I為N極，則面2也為N極；釹鐵硼永磁體11被鋁圈22固定在轉(zhuǎn)子鐵心20內(nèi)部，鋁圈22和轉(zhuǎn)子鐵心20之間為緊配合。
[0023]參照圖5，所述的端部定子2或中間定子19、三相繞組10、轉(zhuǎn)子鐵心20、釹鐵硼永磁體11和鋁圈22共同組成交流橫向磁場電機(jī)模塊，軸向可根據(jù)實(shí)際動(dòng)力需求布置多個(gè)交流橫向磁場電機(jī)模塊。本實(shí)施例米用了三個(gè)交流橫向磁場電機(jī)模塊，但本發(fā)明不只局限于三個(gè)模塊，凡是采用這樣的結(jié)構(gòu)，都屬于本發(fā)明的范疇內(nèi)。
[0024]所述的驅(qū)動(dòng)裝置的雙邊行星減速為:車輪I上的銷軸孔分別與相應(yīng)的行星輪8尾部的銷軸連接，行星輪8分別與端部定子2上的內(nèi)齒圈和太陽輪3嚙合，傳動(dòng)時(shí)端部定子2上的內(nèi)齒圈固定，太陽輪3主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪8帶動(dòng)車輪I作為行星架輸出，左右兩個(gè)車輪I旁邊的行星減速為完全相同的結(jié)構(gòu)，行星輪的布置上相差180°。
[0025]本發(fā)明的工作原理為:
[0026]當(dāng)三相繞組10中通入電流后，由于其纏繞在端部定子2或中間定子19的齒部，因此會(huì)在齒部的兩端上感應(yīng)出磁極，由于每相三個(gè)線圈中的中間線圈中的電流與剩余兩個(gè)線圈中電流方向相反，因此齒部中感應(yīng)出的磁力線一端會(huì)在端部定子2或中間定子19中閉合；而齒部靠近氣隙的表面上，由于轉(zhuǎn)子鐵心20上鑲嵌的釹鐵硼永磁體11相鄰兩塊同極性磁極相對，互相排斥，會(huì)迫使磁力線向轉(zhuǎn)子鐵心20軸向延伸，端部定子2或中間定子19齒部靠近轉(zhuǎn)子鐵心20的表面上感應(yīng)出的磁極恰好能吸引延伸過來的磁力線，定轉(zhuǎn)子中的磁力線穿過中間的氣隙，構(gòu)成空間上閉合的磁路。當(dāng)三相繞組10中的電流的相位改變時(shí)，穿過氣隙的磁力線被拉長，根據(jù)磁阻最小原理，轉(zhuǎn)子鐵心20將會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而向著使得磁力線最短的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，合理的控制三相繞組10中電流相位的變化，就能實(shí)現(xiàn)讓轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子18通過平鍵7帶動(dòng)太陽輪3旋轉(zhuǎn)，端部定子2上的內(nèi)齒圈固定不動(dòng)，此時(shí)行星輪8會(huì)做行星運(yùn)動(dòng)，而其尾部的銷軸會(huì)帶動(dòng)車輪I作為行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)行星減速。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，是完全對稱的結(jié)構(gòu)，每側(cè)包括車輪(I)，其特征在于:車輪(I)通過熱壓法安裝在車軸(4)上，車輪(I)外側(cè)的車軸(4)兩端安裝有軸承箱(17)，車廂(16)通過減震裝置(5)支承在軸承箱(17)上；車輪⑴的輪輞上均布有三個(gè)或三個(gè)以上的銷軸孔，其中裝有橡膠套(6)，行星輪(8)尾部的銷軸插在橡膠套￠)中，行星輪(8)、太陽輪(3)和端部定子(2)尾部的外齒圈嚙合，形成行星齒輪傳動(dòng)；太陽輪(3)與轉(zhuǎn)子(18)周向連接，軸向通過卡環(huán)定位，轉(zhuǎn)子(18)與轉(zhuǎn)子鐵心(20)周向連接，軸向通過螺釘和擋環(huán)(21)定位，轉(zhuǎn)子鐵心(20)為多齒槽結(jié)構(gòu)，齒槽中鑲嵌有釹鐵硼永磁體(11)，鋁環(huán)(22)通過緊固配合箍緊在轉(zhuǎn)子鐵心(20)外圈，防止釹鐵硼永磁體(11)飛出；端部定子(2)和中間定子(19)通過其上的兩個(gè)吊耳(13)和銷軸(12)懸掛在電機(jī)架(15)下面，其中吊耳(13)的開孔中裝有吊耳橡膠套(14)，允許端部定子(2)和中間定子(19)在上下方向上有位移,但左右方向上固定,端部定子(2)的一端和中間定子(19)的兩端上繞有三相繞組(10);轉(zhuǎn)子(18)通過兩個(gè)對裝的圓錐滾子軸承(9)支承在端部定子(2)的軸承孔中，使轉(zhuǎn)子鐵心(20)和端部定子(2)或中間定子(19)保持有Imm的軸向間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述的端部定子(2)中心為軸承孔，兩側(cè)一端為內(nèi)齒圈，用于行星齒輪傳動(dòng)，另一端為凸出結(jié)構(gòu)，其上加工有36個(gè)齒槽，用于繞制三相繞組10 ;端部定子(2)的上端焊接有兩個(gè)吊耳(13)，用于和電機(jī)架(15)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述的中間定子(19)是完全對稱的結(jié)構(gòu)，其上部焊接有兩個(gè)吊耳(13)，兩側(cè)為凸出結(jié)構(gòu)，其上各加工有36個(gè)齒槽，用于繞制三相繞組(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子鐵心(20)的中心為花鍵凹槽，在半徑方向上開有36個(gè)均勻布置的齒槽，齒槽中鑲嵌有36塊周向充磁的釹鐵硼永磁體(11)，其中相鄰的釹鐵硼永磁體(11)相對的面極性相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述的三相繞組(10)共包含36個(gè)線圈，線圈匝數(shù)根據(jù)端部定子(2)或中間定子(19)齒槽空間確定，其中三個(gè)線圈為I相，A、B、C三相依次沿圓周排列，每相中間的線圈和兩邊的線圈中通入的電流始終方向反向，但相位相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述的端部定子(2)或中間定子(19)、三相繞組(10)、轉(zhuǎn)子鐵心(20)、釹鐵硼永磁體(11)和鋁圈(22)共同組成交流橫向磁場電機(jī)模塊，軸向根據(jù)實(shí)際動(dòng)力需求布置多個(gè)交流橫向磁場電機(jī)模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車用雙邊行星減速的交流橫向磁場驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)裝置的雙邊行星減速為:車輪⑴上的銷軸孔分別與相應(yīng)的行星輪⑶尾部的銷軸連接，行星輪(8)分別與端部定子(2)上的內(nèi)齒圈和太陽輪(3)嚙合，傳動(dòng)時(shí)端部定子(2)上的內(nèi)齒圈固定，太陽輪(3)主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪(8)帶動(dòng)車輪(I)作為行星架輸出，左右兩個(gè)車輪(I)旁邊的行星減速為完全相同的結(jié)構(gòu)，行星輪的布置上相差180°。
【文檔編號(hào)】B61C3/00GK104129392SQ201410319689
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】趙升噸, 崔敏超, 陳超, 李雪, 景飛, 李靖祥 申請人:西安交通大學(xué)