一种永磁直驱变频电机车的制作方法

1.本实用新型涉及一种电机车，特别是涉及一种永磁直驱变频电机车。


背景技术：

2.现有常规电机车，无论直流调速机车或者变频调速电机车都需要通过安装减速箱连接电机和车轮，电机需要通过减速箱才能驱动车轮运动进而驱动机车运行，电机通过减速箱驱动车轮运动必然会由于机械传传导致而；导致能量损耗，同时由于减速箱机构复杂，维修难度高，所以常规电机车具有能耗较高，电机结构复杂，故障率高等问题，而永磁直驱变频电机车相比常规电机车最大特点就是取消了减速箱进而简化机车结构也就减少了机械传动的损耗，其具有结构简单、损耗小、功率因数高、效率高、功率密度高等特点，而在全球提倡节能减排的大环境下，永磁同步电机可以满足节能、环保的时代需求，所以它将成为牵引机车未来的发展方向。国际上有许多国家在永磁同步牵引电机车的应用方面已经开始了研究，并取得了一定的成果；在永磁同步驱动电机车研发方面，我公司有良好的技术基础和丰富的技术储备，并且永磁直驱技术在窄轨电机车上的应用与研究是未来机车驱动技术的发展方向。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单、损耗小、效率高的永磁直驱变频电机车。
4.本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种永磁直驱变频电机车，包括机械部分和电气控制系统，机械部分主要由车架、轮对装置、基础制动装置、空气制动系统，所述车架的前端设有司机室，所述轮对装置包括永磁牵引电机、轮对、轴承箱，永磁牵引电机数量为两个，两个永磁牵引电机分别安装在车架的中部前端、中部后端，轮对与永磁牵引电机的外转子采用可拆卸式连接，轴承箱通过轴承滑块可拆地连接在车架上，所述基础制动装置为制动系统的执行机构，所述空气制动系统为基础制动装置的控制部分，通过空气制动系统对基础制动装置的控制，使电机车减速或停车。
5.进一步，车架包括前端板、后端板、前底板、中底板、后底板、前中隔板、中隔板、后中隔板、左侧板、右侧板、导轨、弹簧支座焊装；前端板设于车架前端，后端板设于车架后端；左侧板前端与前端板内侧固连，左侧板后端与后端板内侧固连；右侧板前端与前端板内侧固连，右侧板后端与后端板内侧固连；前底板前端内侧与前端板内侧下部固连，前底板左侧与左侧板内侧下部固连，前底板右侧与右侧板内侧下部固连;前中隔板前端下部与前底板后端固连；中隔板左、右端与左、右侧板中端上部固连；后中隔板左、右端与左、右侧板固连；中底板上部与左、右侧板中端下部固连；后底板前端与后中隔板后端下部固连；导轨数量为八件，其中四件设于左侧板中端下部，另四件设于右侧板中端下部；弹簧支座焊装数量为六件，其中三件设于左侧板中端中部，另三件设于右侧板中端中部。
6.进一步，基础制动装置包括制动手轮、制动横臂、制动拉杆、制动杠杆；制动手轮与
前中隔板进行可拆卸式连接；制动横臂与通过梯形螺纹丝杆与制动手轮连接，制动横臂两侧设于前中隔板的撑板上；制动拉杆数量为两件，其中一件制动拉杆前端与制动横臂左侧通过可拆卸式销轴连接，另一件制动拉杆前端与制动横臂右侧通过销轴进行可拆卸式连接；制动装置的数量为四个，每个制动装置上均安装有一个制动块，制动块朝向轮对踏面，制动装置分为两组，两个制动装置构成一组，同一组的制动装置通过调节器连接，两组制动装置位于车架中部两侧，同一侧的制动装置上部与制动拉杆后端通过销轴进行可拆卸式连接、中部通过相应的制动吊销安装于车架上。
7.进一步，电气控制系统包括固定于司机室顶棚前端的车辆照明灯、固定于司机室底板的仪表台、安装在仪表台内的车辆管理单元、固定于车架上底板的变频驱动器、固定于车架上底板的动力电源、固定于车架中部的牵引电机、固定于车架下底板的辅助控制回路、固定于车架上底板的制动电阻；仪表台与车辆管理单元电连接，车辆管理单元、仪表台、变频驱动器、辅助控制回路均与动力电源电连接；变频驱动器和辅助控制回路均与车辆管理单元电连接，变频驱动器与辅助控制回路电连接，牵引电机和制动电阻均与变频驱动器电连接，车辆照明灯和空气制动系统均与辅助控制回路电连接。
8.进一步，空气制动系统包括连接管道、手柄制动控制阀、连接管道、空气制动室底架、空压机组、空气净化装置、储气罐、压力控制器，手柄制动控制阀设于仪表台上，空压机组、空气净化装置、储气罐、压力控制器安装于车架后端机械室内；
9.空气制动系统的压力控制器与辅助控制回路电连接；空气制动系统的空压机组与辅助控制回路电连接；空压机组的出气口连接储气罐的进气口，储气罐的出气口连接空气净化装置，空气净化装置通过管道与手制动控制阀连接进气口，手柄制动控制阀的出气口连接制动气缸；手柄制动控制阀进气口端连接储气罐。
10.进一步，轮对数量为四个，两个轮对为一组，同一组轮对与牵引电机外转子采用可拆卸式连接；轴承箱数量为四个，两个轴承箱为一组，同一组轴承箱安装在牵引电机定子两侧采用可拆卸式连接；轴承箱通过轴承滑块进行可拆式连接在车架上。
11.进一步，水冷系统包括散热器总成、膨胀水箱、水泵控制器、电子水泵、管道球阀及连接管道；散热器总成通过安装板进行可拆卸式安装在后中隔板前端上部；膨胀水箱通过安装板连接在后中隔板前端右侧；水泵控制器、水泵通过安装板连接在车架左侧中部。
12.进一步，弹簧装置包括板弹簧、平衡臂、制动环、支座和垫座；制动环连接在前中隔板后端中部；平衡臂中部与制动环进行连接；支座和垫座数量各为两个，其中一个支座和一个垫座为一组，两组支座和垫座安装在平衡臂两端；板弹簧数量为四个，其中两个板弹簧通过垫座安装在车架中部前端两侧，另两个板弹簧通过弹簧支座安装在车架中部后端两侧。
13.进一步，所述电气控制系统包括固定于司机室的顶棚前端的车辆照明灯、固定于司机室底板的仪表台、安装在仪表台内的车辆管理单元、固定于车架上底板的变频驱动器、固定于车架上底板的动力电源、固定于车架中部的牵引电机、固定于车架下底板的辅助控制回路、固定于车架上底板的制动电阻；仪表台与车辆管理单元电连接，车辆管理单元、仪表台、变频驱动器、辅助控制回路均与动力电源电连接；变频驱动器和辅助控制回路均与车辆管理单元电连接，变频驱动器与辅助控制回路电连接，永磁牵引电机和制动电阻均与变频驱动器电连接，车辆照明灯和空气制动系统均与辅助控制回路电连接。
14.与现有技术相比，本实用新型机车的优点如下：
15.本实用新型永磁直驱变频电机车，车架是电机车的主体构件，被分成三个室，让车架具有足够的强度和刚度，能够承受电机车正常冲击碰撞而不产生永久变形。
16.本实用新型永磁直驱变频电机车无减速箱齿轮结构，由永磁同步牵引电机直接驱动车轮，使得机车整车结构简单、在运行过程中损耗的能量减少，增强了单次的运行路程，使得机车功率因数提高、效率提高，加强了机车牵引能力，能够满足单次的施工需要，节约了生产时间，提高劳动生产效率。
17.本实用新型永磁直驱变频电机车先进永磁直驱变频器，其采用矢量控制技术、弱磁调速控制技术以及制动回馈最优控制技术，能更好的控制永磁同步牵引电机，发出其更好的性能，同时采用的永磁电机故障诊断及失效控制技术通过电机控制系统实时监测系统的工作状态，永磁直驱变频器对车辆的工作状态做出及时的调整，或者通过报警系统及时的警告车辆驾驶人员，从而保证车辆行驶的安全。
附图说明
18.图1是永磁直驱变频电机车的整车结构布置主视图。
19.图2是图1所示永磁直驱变频电机车的车体主视图。
20.图3是图1所示永磁直驱变频电机车的车体俯视图。
21.图4是图1所示永磁直驱变频电机车的基础制动器左右轴测图。
22.图5是图1所示永磁直驱变频电机车的电气控制系统主视图。
23.图6是图1所示永磁直驱变频电机车的空气制动系统主视图。
24.图7是图1所示永磁直驱变频电机车的轮对装置俯视图。
25.图8是图1所示永磁直驱变频电机车的冷却系统左右轴测图。
26.图9是图1所示永磁直驱变频电机车的弹簧系统主视图。
具体实施方式
27.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
28.参照图1，永磁直驱变频电机车包括机械和电气，机械部分主要由车架1-1、轮对装置1-6、基础制动装置1-7、撒砂装置1-5、接地装置1-12、盖板1-13和电气控制系统1-3组成，车架1-1的前端安装司机室1-2、车架1-1的前端前部安装缓冲器1-11、司机室1-2内安装座椅1-4，车架1-1的后端安装—制动电阻箱及空压机组。
29.参照图2和图3，车架1-1包括前端板2-1、后端板2-5、前底板3-5、中底板3-8、后底板3-7、前中隔板3-2、中隔板3-3、后中隔板3-4、左侧板2-2、右侧板3-1、导轨3-6、弹簧支座2-3；前端板2-1设于车架1-1的前端，后端板2-5设于车架1-1的后端；左侧板2-2的前端与前端板2-1的内侧固连，左侧板2-2的后端与后端板2-5的内侧固连；右侧板3-1的前端与前端板2-1的内侧固连，右侧板3-1的后端与后端板2-5的内侧固连；前底板3-5的前端内侧与前端板2-1的内侧下部固连，前底板3-5的左侧与左侧板2-2的内侧下部固连，前底板3-5的右侧与右侧板3-1的内侧下部固连;前中隔板3-2的前端下部与前底板3-5的后端固连；中隔板3-3的左右两端分别与左侧板2-2的中端上部、右侧板3-1的中端上部固连；后中隔板3-4的左右两端分别与左侧板2-2、右侧板3-1固连；中底板3-8的上部与左侧板2-2、右侧板3-1中端下部固连；后底板3-7的前端与后中隔板3-4的后端下部固连；导轨3-6数量为八个，其中
四个设于左侧板2-2的中端下部，另外四个设于右侧板3-1的中端下部；弹簧支座2-3的数量为六个，其中三个设于左侧板2-2的中端中部，另外三个设于右侧板3-1的中端中部。
30.参照图4，基础制动装置包括制动手轮4-1、制动横臂4-3、制动拉杆4-4、制动杠杆4-5；制动手轮4-1与前中隔板3-2可拆卸式连接；制动横臂4-3通过梯形螺纹丝杆4-2与制动手轮4-1连接，制动横臂4-3的两侧设于前中隔板3-2的撑板上；制动拉杆4-4数量为两个，其中一个制动拉杆4-4的前端与制动横臂4-3的左侧通过销轴可拆卸式连接，另一个制动拉杆4-4的前端与制动横臂4-3的右侧通过销轴可拆卸式连接；制动装置包括两组，每组包括两个制动杠杆，即第一制动杠杆4-5和第二制动杠杆4-7，同一组的第一制动杠杆4-5与第二制动杠杆4-7通过调节器4-9连接，每个制动装置的第二制动杠杆4-7上均安装有一个制动块4-8，制动块4-8朝向轮对8-2踏面，两组制动装置分别位于车架1-1的中部两侧，同一侧的制动装置的第一制动杠杆4-5与制动拉杆4-4的后端通过销轴可拆卸式连接、制动装置的中部通过相应的制动吊销2-4安装于车架1-1上，制动装置为制动系统的执行机构，通过控制基础制动装置可使电机车减速或者停车。
31.参照图6，空气制动系统包括连接管道6-17、手柄制动控制阀6-12、空压机组6-2、空气净化装置6-9、储气罐6-5、压力控制器6-4，手柄制动控制阀6-12设于仪表台上，空压机组6-2、空气净化装置6-9、储气罐6-5、压力控制器6-4安装于车架后端机械室内；空气制动系统的压力控制器6-4与辅助控制回路电连接；空气制动系统的空压机组6-2与辅助控制回路电连接；空压机组6-2的出气口连接储气罐6-5的进气口，储气罐6-5的出气口连接空气净化装置6-9，空气净化装置6-9通过管道与手制动控制阀6-12连接，手柄制动控制阀6-15的出气口连接制动气缸4-6；手柄制动控制阀6-12的进气口端连接储气罐6-5。空气制动系统为基础制动装置的控制部分，通过空气制动系统对基础制动装置的控制，使电机车制动施加或者缓解，以到达电机车减速或者停车的目的。
32.参照图7，水冷系统包括散热器总成、膨胀水箱7-3、水泵控制器7-8、电子水泵7-2、管道球阀7-1、7-5及连接管道7-6；散热器总成7-3通过安装板可拆卸地安装在后中隔板的前端上部；膨胀水箱7-4通过安装板连接在后中隔板的前端右侧；水泵控制器7-8、电子水泵7-2通过安装板连接在车架1-11的左侧中部。排气堵头7-7安装于永磁牵引电机8-3进水管和出水管处，用于旋开堵头可以排出连接管道7-6中的余气，疏通整个水冷系统的冷却循环通道。
33.参照图8，轮对装置1-6包括永磁牵引电机8-3、轮对8-2、轴承箱8-1；永磁牵引电机8-3数量为两个，其中一个永磁牵引电机8-3位于车架1-1的中部前端，另一个永磁牵引电机8-3位于车架1-1的中部后端；轮对8-2数量为四个，两个轮对8-2为一组，同一组轮对8-2与永磁牵引电机8-3的外转子可拆卸地连接；轴承箱8-1数量为四个，两个轴承箱8-1为一组，同一组轴承箱8-1安装在永磁牵引电机8-3的定子两侧，采用可拆卸式连接；轴承箱8-1通过轴承滑块9-5进行可拆式连接在车架1-1构架上。
34.参照图9，弹簧装置包括板弹簧9-6、平衡臂9-3、制动环9-4、支座9-1和垫座9-2；制动环9-4连接在前中隔板3-2的后端中部；平衡臂9-3的中部与制动环9-4进行连接；支座9-1和垫座9-2数量各为两个，其中一个支座9-1和一个垫座9-2为一组，两组支座9-1和垫座9-2安装在平衡臂9-3两端；板弹簧9-6数量为四个，其中两个板弹簧9-6通过垫座9-2安装在车架1-1的中部前端两侧，另两个板弹簧9-6通过弹簧支座2-3安装在车架1-1的中部后端两
侧，机车利用弹簧装置传递垂直载荷和减缓冲击。
35.本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。
36.说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

技术特征：
1.一种永磁直驱变频电机车，包括机械部分和电气控制系统，其特征在于：机械部分包括车架、轮对装置、基础制动装置、空气制动系统，所述车架的前端设有司机室，所述轮对装置包括永磁牵引电机、轮对、轴承箱，永磁牵引电机数量为两个，两个永磁牵引电机分别安装在车架的中部前端、中部后端，轮对与永磁牵引电机的外转子采用可拆卸式连接，轴承箱通过轴承滑块可拆地连接在车架上，所述基础制动装置为制动系统的执行机构，所述空气制动系统为基础制动装置的控制部分，通过空气制动系统对基础制动装置的控制，使电机车减速或停车。2.根据权利要求1所述的永磁直驱变频电机车，其特征在于：所述基础制动装置包括制动手轮、制动横臂、螺纹丝杆和两组制动结构，两组制动结构分别固定在制动横臂的两端，制动横臂通过螺纹丝杆与制动手轮连接，每组制动结构包括制动拉杆、制动缸、第一制动板、第二制动板、调节器和制动块，第一制动板和第二制动板通过调节器连接，制动拉杆的一端与制动横臂连接，制动拉杆的另一端与第一制动板连接，所述制动块安装在第二制动板上，所述制动缸用于驱动第一制动板和第二制动板的活动。3.根据权利要求1所述的永磁直驱变频电机车，其特征在于：所述空气制动系统包括连接管道、手柄制动控制阀、空压机组、空气净化装置、储气罐、压力控制器，所述手柄制动控制阀设于仪表台上，空压机组、空气净化装置、储气罐、压力控制器安装于车架后端的机械室内；所述压力控制器、空压机组与辅助控制回路电连接。4.根据权利要求1所述的永磁直驱变频电机车，其特征在于：所述轮对的数量为四个，两个轮对为一组，同一组轮对与牵引电机的外转子采用可拆卸式连接；所述轴承箱的数量为四个，两个轴承箱为一组，同一组轴承箱安装在牵引电机的定子两侧，采用可拆卸式连接。5.根据权利要求4所述的永磁直驱变频电机车，其特征在于：所述机械部分还包括水冷系统，所述水冷系统包括散热器总成、膨胀水箱、水泵控制器、电子水泵、管道球阀及连接管道，所述散热器总成、膨胀水箱可拆卸地安装在车架上，所述水泵控制器、电子水泵安装在车架的左侧中部，所述水泵控制器、电子水泵、管道球阀接入水冷系统中的连接管道上，排气堵头安装于牵引电机的进水管和出水管处，旋开排气堵头用于排出连接管道中的余气，疏通整个水冷系统的冷却循环通道。6.根据权利要求1所述的永磁直驱变频电机车，其特征在于：所述机械部分还包括弹簧装置，所述弹簧装置包括板弹簧、平衡臂、制动环、支座和垫座，所述平衡臂的中部与制动环连接，所述支座和垫座数量各为两个，其中一个支座和一个垫座为一组，两组支座和垫座安装在平衡臂两端，所述板弹簧数量为四个，其中两个板弹簧通过垫座安装在车架中部前端两侧，另外两个板弹簧通过支座安装在车架中部后端两侧。7.根据权利要求1所述的永磁直驱变频电机车，其特征在于：所述电气控制系统包括固定于司机室的顶棚前端的车辆照明灯、固定于司机室底板的仪表台、安装在仪表台内的车辆管理单元、固定于车架上底板的变频驱动器、固定于车架上底板的动力电源、固定于车架中部的牵引电机、固定于车架下底板的辅助控制回路、固定于车架上底板的制动电阻；仪表台与车辆管理单元电连接，车辆管理单元、仪表台、变频驱动器、辅助控制回路均与动力电源电连接；变频驱动器和辅助控制回路均与车辆管理单元电连接，变频驱动器与辅助控制回路电连接，永磁牵引电机和制动电阻均与变频驱动器电连接，车辆照明灯和空气制动系
统均与辅助控制回路电连接。

技术总结
一种永磁直驱变频电机车，包括车架、轮对装置、基础制动装置、空气制动系统，轮对装置包括永磁牵引电机、轮对、轴承箱，永磁牵引电机数量为两个，两个永磁牵引电机分别安装在车架的中部前端、中部后端，轮对与永磁牵引电机的外转子采用可拆卸式连接，轴承箱通过轴承滑块可拆地连接在车架上，通过空气制动系统对基础制动装置的控制，使电机车减速或停车。实用新型永磁直驱变频电机车无减速箱齿轮结构，由永磁同步牵引电机直接驱动车轮，使得机车整车结构简单、在运行过程中损耗的能量减少，增强了单次的运行路程，使得机车功率因数提高、效率提高，加强了机车牵引能力，能够满足单次的施工需要，节约了生产时间，提高劳动生产效率。提高劳动生产效率。提高劳动生产效率。


技术研发人员：张鹏 邱增华 林敬闯 刘志兵 李许金 赵亮
受保护的技术使用者：湘电重型装备有限公司
技术研发日：2022.10.17
技术公布日：2022/12/23