本發(fā)明涉及永磁直驅(qū)地鐵列車, 屬于城市軌道交通領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在地鐵列車設(shè)計中，一般采用交流異步電機驅(qū)動，由于需要轉(zhuǎn)子電勵磁，電機效率不夠高，能耗大，電機彈性安裝或剛性安裝在構(gòu)架上，為了適應(yīng)電機與輪對間的動態(tài)擾動及傳遞力矩需要設(shè)置復(fù)雜的連軸節(jié)和齒輪箱等機構(gòu)，這種轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，齒輪箱聯(lián)軸節(jié)的傳動效率較低且占據(jù)轉(zhuǎn)向架縱向空間，使得轉(zhuǎn)向架的輪對軸距較大、重量大，車輛的小曲線通過性能、節(jié)能性等性能指標難以顯著提升。另一方面，交流異步牽引系統(tǒng)對電機一般采取車控或架控模式，使得電機故障時，只能將一輛車或一臺轉(zhuǎn)向架的動力切除，列車的動力安全冗余性較小，同時，由于采用車控或架控，受到控制系統(tǒng)限制，車輛運時各條軸之間車輛直徑差必須控制在很小范圍內(nèi)，增加了車輛鏇輪工作量和維護成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有采用異步電機驅(qū)動轉(zhuǎn)向架技術(shù)軸距大、重量大、效率低的上述不足，以及牽引系統(tǒng)對各軸車輪直徑差的限制，提供一種永磁直驅(qū)地鐵列車。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的永磁直驅(qū)地鐵列車，包括車體、設(shè)置于車體下方的構(gòu)架裝置和輪對裝置，其特征在于：輪軸上抱軸安裝有永磁同步牽引電機，所述永磁同步牽引電機轉(zhuǎn)子兩端與車軸聯(lián)接，永磁同步牽引電機定子的內(nèi)側(cè)通過彈性支撐裝置與構(gòu)架裝置連接，與直驅(qū)式永磁同步電機配套的牽引系統(tǒng)采用軸控方式，在每臺電機與牽引逆變器之間設(shè)置有隔離接觸器。

地鐵列車采用抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架替代原有異步電機轉(zhuǎn)向架，采用永磁牽引系統(tǒng)替代與傳統(tǒng)牽引系統(tǒng)，同時可為永磁直驅(qū)電機需配備水冷裝置，使得列車具有效率高、重量輕、節(jié)能環(huán)保、低噪聲、低磨耗的優(yōu)點。抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架采用永磁同步牽引電機取代異步電機，永磁同步電機轉(zhuǎn)子采用永磁體結(jié)構(gòu)，不需要耗電，相對于異步電機具有效率高，體積小，重量輕，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架采用永磁同步牽引電機抱軸安裝直接驅(qū)動，省去齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)的縱向空間，進一步提高效率，且同時能縮小轉(zhuǎn)向架軸距，提升轉(zhuǎn)向架的小曲線通過性能，降低輪軌磨耗。

與直驅(qū)式永磁同步配套的牽引系統(tǒng)采用軸控方式取代異步電機牽引系統(tǒng)的車控或架控方式，使得列車在電機故障時可以單獨切除某一臺電機而不是切除一輛車或一臺轉(zhuǎn)向架，增加了列車動力的安全冗余，由于采用軸控方式，控制系統(tǒng)對運行時各條軸之間的車輪直徑差無限制，使得車輛鏇輪鏇輪的工作量以及維護成本大大降低，在每臺電機與牽引逆變器之間設(shè)置有隔離接觸器，以防止電機故障后變?yōu)榘l(fā)電機影響逆變器工作，保證牽引系統(tǒng)在電機故障狀態(tài)的安全性。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明還具有如下特征：

1、所述彈性支撐裝置具有三個彈性節(jié)點，所述彈性支撐裝置的三個彈性節(jié)點位于同一豎直平面內(nèi)，第一、第二彈性節(jié)點安裝于永磁同步牽引電機定子內(nèi)側(cè)的上部和下部，第三個彈性節(jié)點安裝于構(gòu)架裝置的橫梁。通過彈性支撐裝置，增大平衡電機牽引制動力矩的力臂，減小構(gòu)架的受力，同時該裝置對一系懸掛裝置附加橫向和縱向定位剛度較小，保證轉(zhuǎn)向架的小曲線通過性能。

2、永磁同步牽引電機轉(zhuǎn)子兩端過盈壓裝在車軸上。

3、車軸中部設(shè)有凹槽，用來釋放車軸的彎曲變形。

4、永磁同步牽引電機定子通過設(shè)置于兩端的圓柱滾子軸承支撐在車軸上，通過這兩個圓柱滾子軸承承受垂向振動，永磁同步牽引電機定子通過設(shè)置于端部一側(cè)的四點球軸承進行橫向定位，通過這個四點球軸承承受橫向振動。

5、具有雙牽引拉桿裝置，雙牽引拉桿裝置的中心銷安裝于車體上，中心銷下部安裝有橡膠套，橡膠套外部安裝有牽引體，牽引體上安裝兩個牽引拉桿，牽引拉桿的另一端安裝在構(gòu)架裝置1上的牽引止擋復(fù)合座。

6、具有二系空氣彈簧懸掛裝置，二系空氣彈簧懸掛裝置的空氣彈簧落于構(gòu)架上，垂向減振器、橫向減振器安裝于車體與構(gòu)架裝置之間，橫向檔安裝座安裝于車體上，橫向檔安裝座上裝有彈性緩沖橡膠止擋和防過充鋼絲繩。該雙牽引拉桿裝置通過牽引拉桿兩端的彈性節(jié)點扭轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)來適應(yīng)構(gòu)架相對于車體的橫移和垂向運動，使得二系附加的垂向和橫向剛度較小，提高乘坐的舒適性。

7、具有兩端分別連接側(cè)架與車體的二系垂向減振器，連接構(gòu)架與牽引中心銷的二系橫向減振器。

永磁直驅(qū)地鐵列車采用電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架采用永磁同步牽引電機，省去了轉(zhuǎn)子勵磁電能，提高了電機效率，省去齒輪箱裝置后進一步提高傳動效率，且縮小了轉(zhuǎn)向架的軸距，其節(jié)能、環(huán)保和小曲線通過能能力強的優(yōu)勢，且永磁牽引系統(tǒng)采用軸控方式解除了車輛各軸輪徑差的限制，減小了鏇輪工作量，降低了維護成本，永磁直驅(qū)地鐵列車廣泛應(yīng)用于城市軌道交通車輛。

附圖說明

圖1為電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為永磁同步電機剖面示意圖。

圖7為三角形彈性支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為轉(zhuǎn)向架局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為二系懸掛裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標號示意如下：構(gòu)架裝置1，一系橡膠堆懸掛裝置2，輪對軸箱裝置3，永磁同步牽引電機4，三角形彈性支撐裝置5，二系空氣彈簧懸掛裝置6，踏面基礎(chǔ)制動裝置7，雙牽引拉桿裝置8，轉(zhuǎn)子9，定子10，軸承內(nèi)擋圈11，第一電機端蓋12，圓柱滾子軸承13，軸承外圈壓蓋14，軸承外圈壓蓋15，第二電機端蓋16，第一隔圈17，第二隔圈18，四點球軸承19，車軸20，車輪21，安裝座22，彈性節(jié)點一23，彈性節(jié)點二24，中心銷25，牽引體26，牽引拉桿27，橡膠套28，牽引止擋復(fù)合座29，空氣彈簧30，垂向減振器31，橫向減振器32，防過充鋼絲繩33，橫向檔安裝座34，彈性緩沖橡膠止擋35。

具體實施方式

本實施例永磁直驅(qū)地鐵列車，包括車體、設(shè)置于車體下方的構(gòu)架裝置和輪對裝置，輪軸上抱軸安裝有永磁同步牽引電機，與直驅(qū)式永磁同步電機配套的牽引系統(tǒng)采用軸控方式，在每臺電機與牽引逆變器之間設(shè)置有隔離接觸器。

如圖1至圖9所示，為本發(fā)明列車的電機抱軸安裝式永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架，組成包括：構(gòu)架裝置1、分別位于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架前側(cè)和后側(cè)永磁同步牽引電機4、位于永磁同步牽引電機4與構(gòu)架之間的三角形彈性支撐裝置5、設(shè)置于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架下方的前后輪對軸箱裝置3，連接輪對軸箱裝置3和構(gòu)架裝置1的一系橡膠堆懸掛裝置2，設(shè)置于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上方的二系空氣彈簧懸掛裝置6、位于兩個輪對軸箱裝置內(nèi)側(cè)安裝于構(gòu)架的踏面制動裝置7，連接車體與轉(zhuǎn)向架的雙牽引拉桿裝置8組成。

永磁同步牽引電機4的轉(zhuǎn)子9兩端過盈安裝在輪對軸箱裝置的車軸20上，永磁同步牽引電機4的定子10左側(cè)安裝有第一電機端蓋12，第一電機端蓋12通過圓柱滾子軸承13坐落在車軸20上，圓柱滾子軸承13的外圈用軸承外圈壓蓋15進行橫向固定，圓柱滾子軸承13的內(nèi)圈內(nèi)側(cè)通過軸承內(nèi)擋圈11橫向擋在車軸上，圓柱滾子軸承13的內(nèi)圈外側(cè)通過過盈在車軸20上的軸承外擋圈14進行橫向定位；永磁同步牽引電機4的定子10右側(cè)安裝有第二電機端蓋16，第二電機端蓋16中通過圓柱滾子軸承13坐落在車軸20上，且在圓柱滾子軸承13右側(cè)第二電機端蓋16與車軸20間還安裝有四點球軸承19，圓柱滾子軸承13和四點球軸承19的外圈之間用第一隔圈17隔開，圓柱滾子軸承13和四點球軸承19的內(nèi)圈之間用第二隔圈18隔開，圓柱滾子軸承13的外圈用軸承外圈壓蓋14進行橫向固定，圓柱滾子軸承13的內(nèi)圈內(nèi)側(cè)通過軸承內(nèi)擋圈11橫向擋在車軸上，圓柱滾子軸承13的內(nèi)圈外側(cè)通過過盈在車軸20上且外側(cè)限位在車輪21上的軸承外擋圈14進行橫向定位，電機垂向通過左右兩側(cè)的圓柱滾子軸承13 承受，橫向僅通過四點球軸承19承受，四點球軸承19與右側(cè)第二電機端蓋16之間存在小間隙，不承受垂向載荷。

永磁同步牽引電機4的定子10上設(shè)有三角形彈性支撐裝置安裝座22，安裝座22通過三角形彈性支撐裝置5上的彈性節(jié)點一23連接，構(gòu)架裝置1與三角形彈性支撐裝置5之間通過彈性節(jié)點二24連接，彈性節(jié)點二24的縱向前后設(shè)有間隙，使得該彈性節(jié)點的縱向剛度較小。

雙牽引拉桿裝置8的中心銷25安裝于車體上，中心銷25下部安裝有橡膠套28，橡膠套外部安裝有牽引體26，牽引體26上安裝兩個牽引拉桿27，牽引拉桿27的另一端安裝在構(gòu)架裝置1上的牽引止擋復(fù)合座29上。

二系空氣彈簧懸掛裝置6的空氣彈簧31落于構(gòu)架上，垂向減振器31、橫向減振器32安裝于車體與構(gòu)架裝置之間，橫向檔安裝座34安裝于車體上，橫向檔安裝座34上裝有彈性緩沖橡膠止擋35，防過充鋼絲繩33。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，比如將三角形支撐裝置換位，單根拉桿支撐，兩根拉桿支撐，又如將電機左右兩側(cè)一側(cè)布置圓柱滾子軸承，一側(cè)布置帶擋邊的滾子軸承，或是兩側(cè)均布置成圓錐滾軸承。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。