一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成

摘要

本发明提供了一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，包括驱动电机总成和减速器总成；所述减速器总成固定在驱动电机总成前端且驱动电机总成和减速器总成同轴，驱动电机总成上转子总成的输出轴前端啮合减速器总成中的行星齿轮。本发明一方面电机采用风冷结构永磁同步电机，体积更小、效率和功率密度更高、结构紧凑、可靠性更高、制造成本更低；另一方面，驱动电机总成与减速器总成集成，使得输出驱动力矩更大，结构更紧凑；此外，采用行星齿轮减速机构，进一步压缩轴向空间尺寸，同时兼顾驱动总成性能要求，足以满足轨道巡检车的安装布置和性能要求。

权利要求

1.一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，包括驱动电机总成(1)和减速器总成(2)，其特征在于：所述减速器总成(2)固定在驱动电机总成(1)前端且驱动电机总成(1)和减速器总成(2)同轴，驱动电机总成(1)上转子总成(103)的输出轴前端啮合减速器总成(2)中的行星齿轮(205)；所述行星齿轮(205)安装在行星齿轮轴(206)上，行星齿轮轴(206)固定于行星架(204)的内孔，行星架(204)为一体成型，通过后轴承(207)和前轴承(208)支撑安装；

所述驱动电机总成(1)由机壳(101)、后罩(109)、定子(102)、转子总成(103)和旋变总成(104)组成，定子(102)和转子总成(103)组装构成电机，旋变总成(104)安装在转子总成(103)上并分别固定于机壳(101)和转子总成(103)，定子(102)固定于机壳(101)；所述后罩(109)通过螺栓(1010)固定在机壳(101)上，后罩(109)与机壳(101)之间存在间隙；所述后轴承(207)安装于前壳体(201)，前轴承(208)安装于后壳体(202)，前壳体(201)和后壳体(202)前后拼接固定构成减速器总成(2)的壳体；所述后壳体(202)内装有内齿圈(203)，内齿圈(203)啮合于行星齿轮(205)；所述减速器总成(2)的太阳轮与驱动电机总成(1)中的转轴(131)集成于一体；所述减速器总成(2)的后油封(209)为唇形结构，唇口与转轴(131)过盈配合，外圆与减速器前壳体(201)内孔过盈配合。

2.如权利要求1所述的轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，其特征在于：所述驱动电机总成(1)的机壳(101)上有轴向筋板，驱动电机总成(1)的后端有冷却风扇(107)固定于转子总成(103)，冷却风扇(107)通气于机壳(101)上的轴向筋板间隔。

3.如权利要求2所述的轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，其特征在于：所述冷却风扇(107)通过锁紧螺母(108)固定在转子总成(103)的转轴(131)后端。

4.如权利要求1所述的轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，其特征在于：所述转子总成(103)通过后轴承(138)和前轴承(139)安装，定子(102)和旋变总成(104)均位于后轴承(138)和前轴承(139)之间。

5.如权利要求1所述的轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，其特征在于：所述转子总成(103)由后轴套(130)、转轴(131)、转子铁心(132)、磁钢(133)、限位块(134)、护套(135)、端板(136)和中轴套(1311)组成，后轴套(130)、中轴套(1311)均套装固定在转轴(131)上，后轴套(130)固定在对应旋变总成(104)的位置，护套(135)固定在对应定子(102)的位置，护套(135)套在中轴套(1311)上，端板(136)固定在护套(135)端部；磁钢(133)通过涂胶固定在磁钢(133)上，限位块(134)卡装在磁钢(133)的间隙，限位块(134)为锲形结构与转子铁心(132)外表面的锲形槽形状相配；转子铁心(132)内表面有凸台，转轴(131)上有凹槽，转子铁心(132)的凸台和转轴(131)的凹槽形状相配。

说明书

一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成。

背景技术

[0002] 21世纪以来，具有节能、快捷和大运量特征的城市轨道交通建设愈趋受到众多城市的关注。城市轨道交通是采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，包括地铁系
统、轻轨系统、有轨电车、单轨系统、自动导向轨道系统、市域快速轨道系统和磁浮系统。由
于畅通、高效、可靠的交通出行不仅是出行者选择出行方式的基础，更是城市交通管理者追
求的目标，随着人口向城市的集聚，诸多二三线城市、省会城市，甚至三四线城市开始着手
考虑或已通车城轨事宜。所以，城市轨道交通凭借快速、便捷、安全、运量大和运输效率高等
特性，已成为城市公共交通的重要组成部分

[0003] 随着轨道交通运营里程的不断增加，其轨道的检测维护是必须考虑的问题之一，国内外已有相关机构研发智能巡检车，实现轨道检测的自动化，而目前巡检车需要电驱动
大都使用传统的电驱动总成，采用水冷结构，整车系统复杂，存在体积大、传动效率低、耗电
量高、制造成本高、可靠性不高、结构复杂等问题，同时巡检车因轨道空间限制，对相关零件
的体积、重量、可靠性要求都非常高，难以选择到合适的产品匹配。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，该轨道巡检车用风冷结构电驱动总成解决了或部分解决了现有技术中不能满足轨道巡检车
的电驱动总成性能问题，结构紧凑、效率高、可靠性高、重量轻、成本低。

[0005] 本发明通过以下技术方案得以实现。

[0006] 本发明提供的一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，包括驱动电机总成和减速器总成；所述减速器总成固定在驱动电机总成前端且驱动电机总成和减速器总成同轴，驱
动电机总成上转子总成的输出轴前端啮合减速器总成中的行星齿轮。

[0007] 所述驱动电机总成的机壳上有轴向筋板，驱动电机总成的后端有冷却风扇固定于转子总成，冷却风扇通气于机壳上的轴向筋板间隔。

[0008] 所述冷却风扇通过锁紧螺母固定在转子总成的转轴后端。

[0009] 所述行星齿轮安装在行星齿轮轴上，行星齿轮轴固定于行星架的内孔，行星架为一体成型，通过后轴承和前轴承支撑安装。

[0010] 所述后轴承安装于前壳体，前轴承安装于后壳体，前壳体和后壳体前后拼接固定构成减速器总成的壳体。

[0011] 所述后壳体内装有内齿圈，内齿圈啮合于行星齿轮。

[0012] 所述驱动电机总成由机壳、定子、转子总成和旋变总成组成，定子和转子总成组装构成电机，旋变总成安装在转子总成上并分别固定于机壳和转子总成，定子固定于机壳。

[0013] 所述转子总成通过后轴承和前轴承安装，定子和旋变总成均位于后轴承和前轴承之间。

[0014] 所述转子总成由后轴套、转轴、转子铁心、磁钢、限位块、护套、端板和中轴套组成，后轴套、中轴套均套装固定在转轴上，后轴套固定在对应旋变总成的位置，护套固定在对应
定子的位置，护套套在中轴套上，端板固定在护套端部；磁钢通过涂胶固定在磁钢上，限位
块卡装在磁钢的间隙，限位块为锲形结构与转子铁心外表面的锲形槽形状相配；转子铁心
内表面有凸台，转轴上有凹槽，转子铁心的凸台和转轴的凹槽形状相配。

[0015] 本发明的有益效果在于：一方面电机采用风冷结构永磁同步电机，体积更小、效率和功率密度更高、结构紧凑、可靠性更高、制造成本更低；另一方面，驱动电机总成与减速器
总成集成，使得输出驱动力矩更大，结构更紧凑；此外，采用行星齿轮减速机构，进一步压缩
轴向空间尺寸，同时兼顾驱动总成性能要求，足以满足轨道巡检车的安装布置和性能要求。

附图说明

[0016] 图1是本发明的结构示意图；

[0017] 图2是图1的内部结构剖视示意图；

[0018] 图3是图1中转子总成的部分结构截面示意图；

[0019] 图4是图1中转子总成的部分结构示意图。

[0020] 图中：1‑驱动电机总成，2‑减速器总成，101‑机壳，102‑定子，103‑转子总成，104‑旋变总成，105‑波形垫圈，106‑总螺栓，107‑冷却风扇，108‑锁紧螺母，109‑后罩，110‑电机
螺栓，111‑插头，112‑电机油封，113‑插头螺栓，121‑定子铁心，122‑绕组，123‑三相线，130‑
后轴套，131‑转轴，132‑转子铁心，133‑磁钢，134‑限位块，135‑护套，136‑端板，137‑卡圈，
138‑后轴承，139‑前轴承，1311‑中轴套，141‑旋变转子，142‑旋变定子，143‑旋变压板，144‑
旋变螺钉，201‑前壳体，202‑后壳体，203‑内齿圈，204‑行星架，205‑行星齿轮，206‑行星齿
轮轴，207‑后轴承，208‑前轴承，209‑后油封，210‑前油封，211‑平键，212‑总装螺钉。

具体实施方式

[0021] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

[0022] 如图1至图4所示的一种轨道巡检车用风冷结构电驱动总成，包括驱动电机总成1和减速器总成2；所述减速器总成2固定在驱动电机总成1前端且驱动电机总成1和减速器总
成2同轴，驱动电机总成1上转子总成103的输出轴前端啮合减速器总成2中的行星齿轮205。

[0023] 所述驱动电机总成1的机壳101上有轴向筋板，驱动电机总成1的后端有冷却风扇107固定于转子总成103，冷却风扇107通气于机壳101上的轴向筋板间隔。

[0024] 所述冷却风扇107通过锁紧螺母108固定在转子总成103的转轴131后端。

[0025] 所述行星齿轮205安装在行星齿轮轴206上，行星齿轮轴206固定于行星架204的内孔，行星架204为一体成型，通过后轴承207和前轴承208支撑安装。

[0026] 所述后轴承207安装于前壳体201，前轴承208安装于后壳体202，前壳体201和后壳体202前后拼接固定构成减速器总成2的壳体。

[0027] 所述后壳体202内装有内齿圈203，内齿圈203啮合于行星齿轮205。

[0028] 所述驱动电机总成1由机壳101、定子102、转子总成103和旋变总成104组成，定子102和转子总成103组装构成电机，旋变总成104安装在转子总成103上并分别固定于机壳
101和转子总成103，定子102固定于机壳101。

[0029] 所述转子总成103通过后轴承138和前轴承139安装，定子102和旋变总成104均位于后轴承138和前轴承139之间。

[0030] 所述转子总成103由后轴套130、转轴131、转子铁心132、磁钢133、限位块134、护套135、端板136和中轴套1311组成，后轴套130、中轴套1311均套装固定在转轴131上，后轴套
130固定在对应旋变总成104的位置，护套135固定在对应定子102的位置，护套135套在中轴
套1311上，端板136固定在护套135端部；磁钢133通过涂胶固定在磁钢133上，限位块134卡
装在磁钢133的间隙，限位块134为锲形结构与转子铁心132外表面的锲形槽形状相配；转子
铁心132内表面有凸台，转轴131上有凹槽，转子铁心132的凸台和转轴131的凹槽形状相配。

[0031] 实施例1

[0032] 作为本发明的一种典型实施方式，驱动电机总成1与减速器总成2通过螺栓连接，其组成的驱动总成与巡检车车辆连接，进而驱动整车行驶。

[0033] 驱动电机总成1为内转子外定子的永磁同步电机结构，采用强制风冷结构。

[0034] 减速器总成2为行星齿轮减速结构，采用润滑脂润滑，也可以调整结构采用润滑油润滑。

[0035] 电机总成1主要包括机壳101、定子102、转子总成103、旋变总成104、波形垫圈105、总螺栓106、冷却风扇107、锁紧螺母108、后罩109、电机螺栓110、插头111、电机油封112、插
头螺栓113；

[0036] 旋变总成104主要包含旋变转子141、旋变定子142、旋变压板143、旋变螺钉144。定子102固定在机壳101内，旋变总成14中的旋变转子141固定在转子总成103上，旋变定子142
通过旋变压板143和旋变螺钉144固定在机壳101内孔上，装配时先将旋变定子142、旋变压
板143通过旋变螺钉144固定在机壳101上，然后再装配定子102。

[0037] 定子102包括定子铁心121、绕组122、三相线123。绕组122按照电机设计要求连线后，最终通过三相线123引出，三相线123通过机壳101侧面的三个孔独立引出，然后连接至
电机控制器。

[0038] 绕组122下线时在端部内部埋置温度传感器，用于监控电机工作时绕组122的温度，确保电机温升在电机绝缘材料和磁钢耐温范围内。

[0039] 波形垫圈105装在机壳101后端的轴承室内，用于减小转子总成103的轴向窜动，提升电机性能。

[0040] 插头111安装在机壳101侧面，与绕组122的三相线123相互独立。插头111主要用于连接旋变总成104的引出线和温度传感器引出线，然后采用线束与插头111连接至电机控制
器，进而将电机的旋转位置信号和运行工作温度反馈至电机控制器，同时可以防止三相线
123的干扰。

[0041] 转子总成103为表贴式结构，包括转轴131、转子铁心132、磁钢133、限位块134、护套135、端板136、卡圈137、轴承138、轴承139、轴套130、轴套1311。转子铁心132内孔上设有
凸台，转轴上131上设有凹槽，二者配合后防止转子铁心132相对转轴131径向旋转，磁钢133
与转子铁心132接触面涂胶固定，磁钢133圆周方向采用限位块134限位，限位块134为锲形
结构，与转子铁心132上的锲形槽相配合，安装时在二者接触面涂胶，提高可靠性。从加工工
艺上考虑，磁钢133根据长宽比轴向可以分段设计，最后两端采用端板136固定，一边与转轴
131上的挡肩轴向限位，另外一段通过轴套130固定。

[0042] 护套135与磁钢133外圆过盈配合，防止磁钢133涂抹的胶水失效后磁钢133掉落。

[0043] 磁钢133为扇形结构，材料采用钕铁硼，圆周方向均匀安装在转子铁心132外圆上。

[0044] 为了给绕组122端部和旋变总成104预留足够的空间，转子铁心132与轴承138之间分别采用轴套130、轴套1311轴向定位，最后轴承138通过卡圈137固定在转轴131上。

[0045] 为降低转子总成103重量，在满足电机输出性能和可靠性基础上，多参数仿真分析电机电磁性能和结构强度，最终在转子铁心132轭部圆周方向均匀开设大小一样20个一致
的孔，同时在转轴131与转子铁心132接触部分中间开凹槽，在转轴131上开设中心孔，这些
设计方案同时也降低了转子总成103的转动惯量，提高电机的起动性能。

[0046] 冷却风扇107通过锁紧螺母108固定在转子总成103的转轴131后端，电机通电后，转子总成103旋转，进而带动冷却风扇107旋转。

[0047] 后罩109通过螺栓1010固定在机壳101上，后罩109与机壳101之间存在间隙，冷却风扇107旋转带动冷却风沿着缝隙流向机壳101表面，进而将电机内部所产生的热量带走，
降低电机温度，提高电机运行可靠性。

[0048] 电机油封112是为了防止外部灰层、液体等异物从后端进入电机内部，电机油封112为唇形结构，内部唇口与转轴131过盈配合，外圆与机壳101过盈配合。

[0049] 减速器总成2主要包括减速器前壳体201、减速器后壳体202、内齿圈203、行星架204、行星齿轮205、行星齿轮轴206、后轴承207、前轴承208、后油封209、前油封210、平键
211、总装螺钉212。

[0050] 电机总成1与减速器总成2采用止口定位，二者之间采用总螺栓106固定，减速器前壳体201上的凸台与定子102接触，限制定子102轴向窜动。

[0051] 转子总成111的前端轴承139装在减速器前壳体201的轴承室内，该轴承室与减速器行星架204中心线、电机转轴131中心线同心，定位精度更高。

[0052] 减速器总成2的太阳轮与驱动电机总成1中的转轴131集成于一体，加工更方便，精度更容易保证，提升总成性能。太阳轮与行星齿轮205啮合。

[0053] 后油封209主要是防止减速器总成2内部的润滑脂泄露进入电机内部，后油封209为唇形结构，唇口与转轴131过盈配合，外圆与减速器前壳体201内孔过盈配合。

[0054] 行星架204为整体式结构，强度和刚度更好，加工精度更容易保证。行星齿轮205通过行星齿轮轴206固定在行星架204的内孔上。行星齿轮205与行星齿轮轴206过盈配合。

[0055] 行星架204两端分别通过后轴承207、前轴承208支撑，后轴承207安装于减速器前壳体201的轴承室内，前轴承208安装于减速器后壳体202的轴承室内。

[0056] 内齿圈203固定在减速器后壳体202上，与行星齿轮205啮合。

[0057] 前油封210是为了防止外部灰层、液体等异物从后端进入减速器内部，同时也防止减速器内部润滑脂泄露，前油封210为唇形结构，内部唇口与行星架204过盈配合，外圆与减
速器后壳体202内孔过盈配合。

[0058] 减速器前壳体201与减速器后壳体202采用止口配合定位，最后通过总装螺钉212固定。

[0059] 平键211安装在行星架204键槽内，最后与车轮轴上的键槽配合，径向固定后传递转速和扭矩。

[0060] 机壳101表面设有若干轴向筋板，可以将冷却风扇107产生的风导向沿着机壳101表面轴向流动，不仅可以降低电机运行温度，一定程度上也可以降低减速器运行温度，提高
驱动总成可靠性。

[0061] 驱动电机总成1可以是驱动电机或发电机，当整车需要动力时，电机以驱动电机状态运行，消耗电能，电能转化为机械能，驱动整车行驶。当整车减速滑行或制动时，电机以发
电机状态运行，回收能量，机械能转化为电能，向电池充电储能，进一步提高整车续航里程。

[0062] 从实施例1可见，旋变总成104和定子102的前后相对位置对调，并不影响本发明的实际效果。

[0063] 本发明的具体工作方式主要为：驱动电机总成1通过控制器接受整车电池释放的电能，驱动电机总成1的定子102接受电池释放的电能通电后产生旋转的磁场，拉动有永磁
体的转子总成103旋转，进而将电能转化为机械能，动力传递至所述减速器总成2的太阳轮，
通过行星齿轮205、内齿圈203组成减速传动系统的减速增扭，最后通过行星架204输出，驱
动整车行驶；驱动电机总成1输出的扭矩和转速是通过控制电池输出的电流大小控制的，而
减速器总成2主要将电机输出的转速降低，扩大输出转矩，进而提高整车动力性能。

[0064] 因此，本发明是将减速器总成2中的太阳轮与驱动电机总成1中的转轴131集成于一体，驱动电机总成1通过减速器总成2中的减速器前壳体201配合定位，同时通过冷却风扇
107散热，降低驱动总成在峰值工况下的运行温度，结构上更加紧凑，配合精度更高，简化驱
动总成结构，通用性强，重量更轻，制造成本更低；同时驱动总成噪音更低、效率和可靠性更
高，可满足当前急需的轨道巡检车对驱动总成的各种苛刻要求。