Первые|Начало внедрения|Реконструкция тяги|Новые решения|Литература|Страница автора
НОВЫЕ РЕШЕНИЯ » НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРИВОД
4.4. Возврат к непосредственному тяговому приводу.
В качестве причин, которые заставили в настоящее время конструкторов вновь обратиться к непосредственному тяговому приводу, можно назвать следующие:
- снижение массы тяговых электродвигателей за счет использования бесколлекторных электрических машин;
- необходимость повышения экономичности тягового подвижного состава за счет исключения потерь в тяговой передаче;
- иные специфические требования к конструкции экипажной части.
В СССР еще в 70-е годы по инициативе А.С. Курбасова были спроектированы асинхронные тяговые двигатели для электровозов, в т.ч. дисковой конструкции. Тяговый двигатель дисковой конструкции предполагалось разместить на полом валу, связанном с колесными центрами компенсирующими поводковыми механизмами. Один из подшипников двигателя предполагалось выполнить сферическим для восприятия осевых нагрузок. Тяговый двигатель должен был развивать мощность 1000-1200 кВт при силе тяги 6-6,5 тс га ось. Такой привод мог найти применение на пассажирских локомотивах, однако в то время он еще не был востребован, что, отчасти, связано с размещением заказов на пассажирские электровозы для МПС на предприятиях ЧССР. Позднее безредукторный тяговый привод с асинхронными двигателями предполагалось внедрить на электровозах ЧС9 и ЧС10, поставки которых так и не начались.
Из современных конструкций непосредственного тягового привода, как типичную, можно отметить конструкцию, созданную для опытного поезда E993, известного также под названием Advanced Commuter Train (ACT), японской железнодорожной компанией JR East. Непосредственный привод с синхронным тяговым электродвигателем был использован в данном случае для сокращения расхода энергии на тягу. Возбуждение электродвигателя - от постоянных магнитов, закрепленных на роторе на оси колесной пары. Статор выполнен в виде двух сегментов с обмотками, расположенных под углом в верхней части двигателя. Этот привод получил дальнейшее применение для поезда серии E331
В период 1997 – 1998 гг. германские железные дороги (DBAG) заказали для установки на поезде ICE3 два опытных тяговых двигателя на постоянных магнитах:
- синхронный с активным ротором компании Magnetmotor в Штарнберге (Германия);
- с поперечным магнитным полем и пассивным ротором институту электрических машин и приводов при техническом университете Брауншвейга.
Двигатель без редуктора должен был соответствовать тяговой характеристике электропоезда серии ICE3, т. е. развивать силу тяги при трогании 18,7 кН, продолжительную мощность 500 кВт, обеспечивая максимальную скорость движения поезда 330 км/ч +10 %, должен размещаться в том же монтажном пространстве, что и обычные тяговые двигатели поезда ICE3, иметь уменьшенную массу, а КПД тягового привода должен был быть выше, чем на обычном ICE3.
Тяговый привод с синхронным тяговым двигателем с активным ротором компании Magnetmotor был выполнен опорно-рамным, передаточный механизм представляет собой две торообразные муфты в виде сегментов тора. Двигатель представляет собой машину с внешним полым ротором в виде двух симметричных секций мощностью по 250 кВт с полым ротором. Возбуждение осуществляется 56 постоянными магнитами из сплава FeNdB, обмотки статора охлаждаются маслом. Секции ротора вращаются на роликовом подшипнике, неподвижное наружное кольцо которого связано со станиной статора. Крепление двигателя к раме тележки осуществляется через несущий диск, кторый разделяет левую и правую секции двигателя.
Двигатель с поперечным полем также имеет полый ротор, позволяющий осуществить его опорно-рамную подвеску. Крепление двигателя к раме тележки здесь выполнить проще, т.к. весь наружный корпус электрической машины является несущим и может выдерживать значительные нагрузки.
Недостаток данной конструкции в том, что для ремонта двигателя необходимо расформирование колесной пары. Кроме того, компенсирующую муфту в обоих случаях необходимо выполнять разрезной, что усложняет создание двойной муфты для требуемой мощности. В принципе муфты могут быть заменены двумя полыми карданными валами, связывающими ротор двигателя с колесными центрами.
Примером, когда на выбор непосредственного тягового привода повлияли иные требования к экипажной части, может служить тяговый привод экспериментального японского электропоезда с изменяемой шириной колеи. В этом приводе колесный центр с помощью конических роликовых подшипников установлен на втулке, размещенной на неподвижной оси. К колесному центру прифланцован тяговый электродвигатель с внешним ротором. Тяговый электродвигатель - синхронный, внешний ротор представляет собой постоянный магнит из редкоземельных сплавов. Статор тягового электродвигателя закреплен на той же вулке, на которую через подшипники опирается колесный центр. При смене колеи втулка перемещается по неподвижной оси вместе с колесным центром и тяговым двигателем. На каждой колесной паре симметрично установлены два электродвигателя. Максимальная скорость, достигнутая опытным поездом на испытаниях, составила 227 км/ч.
Для трамвая Variobahn с низким полом австрийским отделением фирмы Bombardier был создан непосредственный тяговый привод, в котором тяговый двигатель с внешним ротором совмещен с колесным центром. Бандаж колесного центра напрессован на прилив на роторе, который через подшипниковые щиты и роликовые цилиндрические подшипники опирается на неподвижную ось. Тяговый двигатель асинхронный, с жидкостным охлаждением, змеевик охлаждения расположен на утолщенной части оси, на которую напрессован пакет неподвижного статора. С наружной стороны к подшипниковому щиту прифланцован тормозной диск. К одному из достоинств данного привода, по мнению разработчиков, относится меньший уровень шума, несмотря на применение колесного центра трамвая без упругих элементов. К недостаткам конструкции является увеличение сейсмического воздействия трамвая на почву из-за увеличения необрессоренной массы.
