[发明专利]一种直接驱动城轨动车车轮的轮毂电动机

说明书

本发明公布了一种直接驱动城轨动车车轮的轮毂电动机，在转子圆盘与定子电枢圆盘之间形成垂直于转子圆盘转动轴线的径向平面气隙。在动车运行时因车辆振动，导致转子圆盘与定子电枢圆盘产生径向位移时，电动机定、转子的轴向气隙厚度不会发生变动，转子磁极圆盘仍旧可以围绕平行于定子电枢圆盘轴线转动，保持轮毂电动机正常工作；并且运用了一对磁悬浮轴承机构，可以瞬间适应转子圆盘与定子电枢圆盘之间发生的位移变化，并经过磁悬浮轴承间隙调控组件对磁悬浮轴承内、外磁钢套之间的间隙实施瞬时调控，继续支承转子圆盘围绕平行于定子电枢圆盘轴线持续运转，轮毂电动机仍就能够正常、持续、平稳、安全工作。另外，设计有特殊的大截面异形齿、槽，可以嵌放很大通电容量的线圈绕组导线。

技术领域

本发明涉及城轨动车车轮用动力装置，同时涉及特种稀土永磁无刷直流电机领域。

背景技术

现今国内外城轨列车是由直流电网作为供电电源。其动车组的驱动方式，大都是采用直流有刷电动机吊装于车辆转向架，并通过轮对车轴的支承(设计有抱轴轴瓦)以及减速齿轮对，才能将电动机发出的扭矩传递至车轮，实现列车的运行。为保证列车平稳运行，减小振动，车辆走行部的转向架与车轮转动部件之间设置有弹簧系统机构。这种传统的驱动方式，由于有刷直流电动机庞大的体积和无法减轻的重量，再加上减速齿轮对效率的损耗，人们希望一种能直接驱动车轮的轮毂电动机出现。

稀土永磁无刷直流电动机的快速发展，已经可以设计制作出大功率的车用轮毂电动机。为了同时能够达到大扭矩直接驱动动轮，又能够提高列车的运行速度，运行的安全性和平稳性，业内专家提出，希望尽可能的减轻车辆簧下重量，以消除转动部件过大的重量给列车提高运行速度带来的限制，最好将能将轮毂电动机的大部分重量，转移安装在转向架上。对于这样的要求，电动机全部转移安装到转向架后，又必须采用较大减速比的减速机构，才能将电动机的扭矩传递给车轮。这又回到了列车原有的动车驱动方式，失去了轮毂电动机的一切优势。采用轮毂电动机，要将电动机的转子部件与车轮直接连接传递大的扭矩，电动机的定子合同所有固定部件安装在列车转向架上，列车在运行中必然产生的振动，将迫使电动机的定子与转子相互间发生位移，电动机赖以工作的气隙会发生很大地变动。这是所有，任何内、外转子结构的圆柱形电动机都绝不允许的。

本发明宗旨在于追求尽可能满足业内专家的这一要求，寻求设计一款新型的直接驱动动车车轮的轮毂电动机，将转子部件能与车轮轮芯直接连接传递大扭矩，定子及其全部固定部件安装在车辆转向架上。当列车在高速运行时必然产生剧烈震动，定、转子之间发生位移时，其间的气隙厚度保持不变，电动机仍旧能够正常工作。

本发明设计的圆盘驱动轮毂电动机，其特点是转子圆盘与定子电枢圆盘之间形成的工作气隙，是垂直于转子磁极圆盘转动轴线的径向平面气隙。在定、转子部件发生径向位移时，电动机定、转子的轴向气隙厚度不会发生变动，转子磁极圆盘仍旧可以围绕平行于定子电枢圆盘的轴线转动，保持轮毂电动机正常工作。

本发明设计的圆盘驱动轮毂电机，着力解决转子磁极圆盘大扭矩传递设计，在定子铁芯上，采用了特殊的下线槽形和下线方式，设计有特殊的大截面异形齿、槽，可以嵌放很大通电容量的线圈绕组导线，可以激发出转子磁极圆盘发出更大的驱动扭矩，直接驱动车轮转动。极大地挖掘出该型轮毂电动机所能发出的有效功率。

本发明设计方案，在动车运行时因车辆振动导致转子磁极圆盘与定子电枢圆盘产生径向位移时，运用了一对各两套稀土永久磁钢制作的径向磁悬浮轴承机构，可以瞬间适应转子圆盘与定子电枢圆盘之间发生的位移变化，并经过两对各三组磁悬浮轴承间隙调控组件对磁悬浮轴承内、外磁钢套之间的间隙实施瞬时调控，继续支承转子圆盘围绕平行于定子电枢圆盘轴线持续运转，电动机仍就能够正常、持续、平稳、安全工作。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种能够直接驱动城轨列车动车车轮的轮毂电动机，既能够直接传递大扭矩，又能够将绝大部分电动机重量，分置于列车转向架上。并能在列车高速运行时产生剧烈振动的状态下，电动机仍旧能够正常、持续、平稳。安全工作。