一种节能型单轨吊车用悬浮无磨损驱动装置

技术领域

本发明涉及车辆动力驱动装置技术领域，具体为一种节能型单轨吊车用悬浮无磨损驱动装置。

背景技术

单轨吊车是一种机动性强、载重量大、运行速度快、安全可靠的行驶于悬吊单轨系统的辅助运输设备，工作原理为：在轨道两侧设置驱动轮，依靠轨道腹部两侧的驱动轮产生牵引力，在悬挂于支架上的轨道上行驶，通过弹簧或者液压缸将驱动轮紧压在工字钢轨道的两侧，在需要刹车时，通过挤压盘式制动器与工字钢轨接触，实现刹车。

单轨吊本身质量较大，且驱动轮夹紧在工字钢轨两侧，在单轨吊运输大型设备时，使得制动过程存在一个制动时间，使得单轨吊会在工字钢轨产生制动距离，这种制动距离极易造成驱动轮的磨损。一旦驱动轮磨损，不仅会降低整体牵引力，而且还会使驱动轮与工字钢轨接触面被打磨成平面，进而加剧驱动轮的磨损，降低驱动轮的使用寿命，增加后期维修成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型单轨吊车用悬浮无磨损驱动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种节能型单轨吊车用悬浮无磨损驱动装置，所述驱动装置包括轨道、驱动机构，所述驱动机构包括底盘，所述底盘上方两侧安装有储能箱，每个所述储能箱上均安装有动力箱，每个所述动力箱上均安装有两个驱动轮，所述驱动轮位于轨道内，所述轨道两侧安装有底板，每个所述底板上均安装有感应板，所述感应板位于驱动轮的下方。每个动力箱上安装有两个驱动轮，轨道两侧安装有感应板，驱动轮在感应板上方旋转，驱动轮的磁感线不断切割感应板，使感应板产生电涡流，感应板通过产生的磁场对驱动轮上的永磁磁场产生排斥力，使驱动轮受到法向力和切向力，法向力表现为克服驱动机构自身重力的悬浮力，切向力表现为使驱动机构水平移动的驱动力，驱动轮通过转动，使驱动机构在轨道上水平运动的同时也悬浮在轨道上，进而减少驱动轮与轨道之间的接触和摩擦。

每个所述动力箱上转动安装有两个转轴，驱动轮包括转盘和若干个磁体，所述转盘安装在转轴上，若干个所述磁体绕转盘的圆心均匀安装在转盘上，每个所述转轴上均安装有从动轮，所述从动轮位于动力箱内，所述动力箱内部在两个转轴的中间安装有电机，所述电机上安装有主动轮，所述主动轮与从动轮啮合。

控制系统控制电机工作，电机通过主动轮、从动轮使转轴转动，进而使转轴带动转盘转动，从而使磁体上的磁感线在感应板上不断变化且切割感应板，使感应板上产生涡流以及磁场，进而使动力箱带动整个驱动机构悬浮在轨道上，实现驱动机构与轨道之间的无接触。

本发明采用两台功率为7.5Kw的电机，当电机转速为800RPM时，为装置提供的牵引力为800N，本装置的优势是使用小功率电机就能发出较大的牵引力，能耗比直线电机低，能更高效地利用电能来牵引运行。本发明通过采用小功率电机，实现提供较大牵引力的同时，也达到节能的效果。

每个所述转轴上均安装有太阳轮，所述动力箱内部在每个太阳轮的外侧安装有外圈，外圈与太阳轮之间安装有至少两个行星轮，所述行星轮共同连接有行星架，所述行星架远离行星轮的一侧端面上安装有衔接轴，所述衔接轴上安装有线圈转子，所述动力箱内部在线圈转子外侧安装有定子磁体；

所述底盘内安装有控制系统，所述控制系统包括蓄能系统，所述线圈转子与蓄能系统电连接，所述蓄能系统通过控制系统与电机电连接。转轴在转动过程中带动线圈转子转动，使线圈切割磁感线产生电流，通过线圈转子以及定子磁体的相互配合实现对蓄电池的充电，电能通过蓄能系统储存在蓄电池中；蓄能系统对电流的输入方向进行调控，不论转轴正转或反转，蓄能系统均能将电能储存到蓄电池中，当蓄电池充满电后，可以将该蓄电池拆下并更换新的无电蓄电池，拆下来的蓄电池可以根据需要另作安排。

控制系统对蓄能系统的输入电路和输出电路进行控制，以应对突然断电的状况；

初始状态下，电机由外部供电，蓄能系统负责蓄能，当外部断电时，输入电路切换为输出电路，蓄能系统使线圈转子得电，使线圈转子在定子磁体中转动，进而使行星架通过太阳轮带动转轴高速转动，进而保证驱动机构可以稳定、快速的达到指定位置，避免驱动机构停留在轨道上而产生安全隐患。

当外部断电时，线圈转子使转轴转动的方向与电机使转轴转动的方向相同。

当驱动机构需要定点停止时，使电机停止工作，使转轴失去动力输入；在电机停止工作时，线圈转子在切割定子磁体的磁感线时产生反向磁场，并阻碍线圈转子的转动，进而阻碍转轴的转动，从而使驱动机构快速停止运动。为减少惯性的影响以及使驱动机构精准定点停止，在驱动机构定点停止时，控制系统会控制电机适时反转，用于提供反向驱动力，使驱动机构精准停止。

每个所述储能箱内部有五个储存舱，每个所述储存舱的位置均安装有盖板，每个所述盖板一侧下端均安装有托板，所述托板一端开设有顶槽，托板另一端在位于盖板下方的位置安装有板托，所述储存舱内转动安装有顶杆，所述板托靠近顶杆的一侧开设有弧形端面，所述储存舱内部上端安装有衔接电板，所述储存舱内安装有蓄电池，所述蓄电池位于托板上，蓄电池的电源端子与衔接电板中的电路连接，所述衔接电板中的电路与蓄能系统电连接。将蓄电池放置在托板上，推动盖板，将蓄电池推入储存舱，在推动过程中，托板抵在顶杆上，并随着托板的不断推入，托板一端翘起，当托板完全推入储存舱后，托板另一端通过板托在储存舱内达到平衡，并通过托板的上升，使蓄电池的电源端子与衔接电板的电路连通。

每个所述储存舱内在托板的下方均转动安装有滑轨，每个所述托板下方对应滑轨的位置均开设有滑槽，所述滑轨为T型滑轨，滑轨下方安装有弧形板，弧形板滑动安装在储能箱的箱体中，所述滑槽的一端开设有嵌入端口。滑槽的一端开设有嵌入端口，滑槽的另一端为T型滑槽，T型滑槽与T型的滑轨匹配，嵌入端口的宽度与滑轨T型端的宽度相同，当蓄电池需要被拆卸时，托板往下运动时，滑轨通过嵌入端口进入到滑槽内，随着托板的不断滑动，滑轨进入T型的滑槽内，当蓄电池运动出储存舱时，托板一端抵在储能箱的箱体上，并绕着该点转动，托板拉动滑轨，使滑轨在储能箱上转动，滑轨限制托板的转动角度，使托板在箱体上处于倾斜状态，进而方便蓄电池从托板上取下或方便蓄电池放置在托板上。当蓄电池更换完成后，托板再次进入到储存舱内，在托板往储存舱内部运动的过程中，随着顶杆再次将托板顶起，滑轨通过嵌入端口从滑槽内滑出。

每个所述底板均由铜材料制成，底板为散热片结构。

所述底板的每个翅片两侧分别安装有N型半导体和P型半导体，底板内安装有若干个导线，所述N型半导体及P型半导体与导线电连接，所述导线的中心线与驱动轮的运动方向垂直。N型半导体和P型半导体通过翅片连接在一起，导线连接N型半导体和P型半导体，驱动轮在转动过程中，磁感线切割导线，使导线中产生电流，电流从P型半导体和N型半导体中流过，进而使N型半导体和P型半导体进行制冷，使翅片吸收热量，进而使底板吸收感应板的热量，从而实现对感应板的降温，相对于仅通过空心铜管或铝管进行散热的方式，本发明中的散热方式更加快速、高效。

所述轨道为工字型轨道，所述轨道每侧的上下两端均安装有电弓板，每个电弓板上均开设有电弓槽，每个所述动力箱的上下两端均安装有电弓，所述电弓的一端位于电工槽内，每个所述电弓槽内均安装有送电电缆，所述电弓一端与送电电缆接触，电弓另一端通过控制系统与电机电连接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、动力箱上安装有两个驱动轮，轨道两侧安装有感应板，驱动轮在感应板上方旋转，驱动轮的磁感线不断切割感应板，使感应板产生电涡流，感应板通过产生的磁场对驱动轮上的永磁磁场产生排斥力，使驱动轮受到法向力和切向力，法向力表现为克服驱动机构自身重力的悬浮力，切向力表现为使驱动机构水平移动的驱动力，驱动轮通过转动，使驱动机构在轨道上水平运动的同时也悬浮在轨道上，进而减少驱动轮与轨道之间的接触和摩擦。

2、本发明采用两台功率为7.5Kw的电机，当电机转速为800RPM时，为装置提供的牵引力为800N，本装置的优势是使用小功率电机就能发出较大的牵引力，能耗比直线电机低，能更高效地利用电能来牵引运行。本发明通过采用小功率电机，实现提供较大牵引力的同时，也达到节能的效果。

3、控制系统对蓄能系统的输入电路和输出电路进行控制，初始状态下，电机由外部供电，蓄能系统负责蓄能，当外部断电时，输入电路切换为输出电路，蓄能系统使线圈转子得电，使线圈转子在定子磁体中转动，进而使行星架通过太阳轮带动转轴高速转动，进而保证驱动机构可以稳定、快速的达到指定位置，避免驱动机构停留在轨道上而产生安全隐患。

4、N型半导体和P型半导体通过翅片连接在一起，导线连接N型半导体和P型半导体，驱动轮在转动过程中，磁感线切割导线，使导线中产生电流，电流从P型半导体和N型半导体中流过，进而使N型半导体和P型半导体进行制冷，使翅片吸收热量，进而使底板吸收感应板的热量，从而实现对感应板的降温，相对于仅通过空心铜管或铝管进行散热的方式，本发明中的散热方式更加快速、高效。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构右视示意图；

图2是本发明的整体结构前视示意图；

图3是本发明的图2中A区域的放大图；

图4是本发明的动力箱内部的前视结构示意图；

图5是本发明的动力箱内部的俯视结构示意图；

图6是本发明的驱动轮的右视结构示意图；

图7是本发明的储能箱的右视结构示意图；

图8是本发明的储能箱内部前视结构示意图；

图9是本发明的底板的结构示意图。

图中：1、轨道；101、底板；102、感应板；103、电弓；104、N型半导体；105、P型半导体；

2、驱动机构；201、底盘；202、储能箱；203、动力箱；204、转盘；205、磁体；206、转轴；207、从动轮；208、太阳轮；209、外圈；210、行星架；211、线圈转子；212、定子磁体；213、主动轮；214、电机；215、托板；216、顶杆；217、滑轨；218、板托；219、衔接电板；220、盖板；

3、蓄电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1－图9，本发明提供技术方案：

一种节能型单轨吊车用悬浮无磨损驱动装置，驱动装置包括轨道1、驱动机构2，轨道1为工字型轨道，轨道1每侧的上下两端均安装有电弓板，每个电弓板上均开设有电弓槽，每个动力箱203的上下两端均安装有电弓103，电弓103的一端位于电工槽内，每个电弓槽内均安装有送电电缆，电弓103一端与送电电缆接触。

驱动机构2包括底盘201，底盘201内安装有控制系统，控制系统包括蓄能系统；底盘201上方两侧安装有储能箱202，两侧储能箱202位于轨道1的两侧，每个储能箱202上均安装有动力箱203，每个动力箱203上均安装有两个驱动轮，驱动轮位于轨道1的覆盖范围内，轨道1两侧安装有底板101，每个底板101均由铜材料制成，底板101为散热片结构，每个底板101上均安装有感应板102，感应板102位于驱动轮的下方。

底板101的每个翅片两侧分别安装有N型半导体104和P型半导体105，底板101内安装有若干个导线，N型半导体104及P型半导体105与导线电连接，导线的中心线与驱动轮的运动方向垂直。N型半导体104和P型半导体105通过底板101的翅片连接在一起，导线连接N型半导体104和P型半导体105，驱动轮在转动过程中，磁感线切割导线，使导线中产生电流，电流从P型半导体105和N型半导体104中流过，进而使N型半导体104和P型半导体105进行制冷，使翅片吸收热量，进而使底板101吸收感应板102的热量，从而实现对感应板102的降温。

每个动力箱203上转动安装有两个转轴206，驱动轮包括转盘204和若干个磁体205，转盘204安装在转轴206上，若干个磁体205绕转盘204的圆心均匀安装在转盘204上，每个转轴206上均安装有从动轮207，从动轮207位于动力箱203内，动力箱203内部在两个转轴206的中间安装有电机214，电弓103一端通过控制系统与电机214电连接，电机214上安装有主动轮213，主动轮213与从动轮207啮合。初始时，通过电弓103为电机214供电，当外界断电时，通过蓄能系统为电机继续提供电能，使驱动机构2安全、快速的运动到指定位置。

电机214通过主动轮213、从动轮207使转轴206转动，进而使转轴206带动转盘204转动，从而使磁体205上的磁感线在感应板102上不断变化，磁感线切割感应板102，使感应板102上产生涡流以及磁场，进而使动力箱203带动整个驱动机构2悬浮在轨道1上，实现驱动机构2与轨道1之间的无接触。

每个转轴206上均安装有太阳轮208，动力箱203内部在每个太阳轮208的外侧安装有外圈209，外圈209与太阳轮208之间安装有至少两个行星轮，行星轮共同连接有行星架210，行星架210远离行星轮的一侧端面上安装有衔接轴，衔接轴上安装有线圈转子211，动力箱203内部在线圈转子211外侧安装有定子磁体212；

线圈转子211与蓄能系统电连接，蓄能系统通过控制系统与电机214电连接。

每个储能箱202内部有五个储存舱，每个储存舱的位置均安装有盖板220，每个盖板220一侧下端均安装有托板215，托板215一端开设有顶槽，托板215另一端在位于盖板220下方的位置安装有板托218，储存舱内转动安装有顶杆216，板托218靠近顶杆216的一侧开设有弧形端面，储存舱内部上端安装有衔接电板219，储存舱内安装有蓄电池3，蓄电池3位于托板215上，蓄电池3的电源端子与衔接电板219中的电路连接，衔接电板219中的电路与蓄能系统电连接。

将蓄电池3放置在托板215上，推动盖板220，将蓄电池3推入储存舱，在推动过程中，托板215的顶槽抵在顶杆216上，并随着托板215的不断推入，托板215一端被顶杆216顶升，使托板215一端翘起，当托板215完全推入储存舱后，托板215另一端通过板托218在储存舱内达到平衡，并通过托板215的上升，使蓄电池3的电源端子与衔接电板219的电路连通。

每个储存舱内在托板215的下方均转动安装有滑轨217，每个托板215下方对应滑轨217的位置均开设有滑槽，滑轨217为T型滑轨，滑轨217下方安装有弧形板，弧形板滑动安装在储能箱202的箱体中，滑槽的一端开设有嵌入端口，滑槽的另一端为T型滑槽，T型的滑槽与T型的滑轨217匹配，嵌入端口的宽度与滑轨217的T型端宽度相同。

当蓄电池3充满电后，可以将该蓄电池3拆下并更换新的无电蓄电池3，拆下来的蓄电池3可以根据需要另作安排，通过线圈转子211以及定子磁体212实现对蓄电池3的充电。

当蓄电池3需要被拆卸时，通过盖板220往外拉动托板215，托板215倾斜往下运动时，滑轨217通过嵌入端口进入到滑槽内，随着托板215的不断滑动，滑轨217进入T型的滑槽内，当蓄电池3运动出储存舱时，托板215一端抵在储能箱202的箱体上，并绕着与箱体接触的位置转动，托板215转动过程中拉动滑轨217，使滑轨217在储能箱202上转动，滑轨217限制托板215的转动角度，使托板215在箱体上处于倾斜状态，进而方便蓄电池3从托板215上取下或方便蓄电池3放置在托板215上。当蓄电池3更换完成后，托板215再次进入到储存舱内，在托板215往储存舱内部运动的过程中，随着顶杆216再次将托板215顶起，滑轨217通过嵌入端口从滑槽内滑出。

本发明的工作原理：

将新的蓄电池3放置在储存舱内，通过衔接电板219将蓄电池3接入储能系统中。电弓103通过控制系统给电机214供电，电机214通过主动轮213以及从动轮207带动转轴206转动，进而使转轴206带动转盘204转动，转盘204带动磁体205在感应板102上在转动，磁体205的磁感线不断切割感应板102，使感应板102产生电涡流，感应板102通过产生的磁场对驱动轮及磁体205上的永磁磁场产生排斥力，使驱动轮受到法向力和切向力，法向力表现为克服驱动机构2自身重力的悬浮力，切向力表现为使驱动机构2水平移动的驱动力，驱动轮通过转动，使驱动机构2在轨道1上水平运动的同时也悬浮在轨道上，进而减少驱动轮与轨道1之间的接触和摩擦。

驱动轮在转动以及运动过程中，磁体205的磁感线切割导线，使导线中产生电流，电流从P型半导体105和N型半导体104中流过，进而使N型半导体104和P型半导体105进行制冷，使翅片吸收热量，进而使底板101吸收感应板102的热量，从而实现对感应板102的降温。

转轴206在转动过程中带动线圈转子211转动，使线圈转子211中的线圈切割磁感线产生电流，电能通过蓄能系统储存在蓄电池3中，蓄能系统对电流的输入方向进行调控，即转轴206正转和反转时，蓄能系统均能将电能储存到蓄电池3中，蓄电池3可以拆卸，当蓄电池3充满电后，可以将该蓄电池3拆下并更换新的无电蓄电池3，拆下来的蓄电池3可以根据需要另作安排。

控制系统对蓄能系统的输入电路和输出电路进行控制，以应对突然断电的状况。

初始状态下，电机214由外部供电，蓄能系统负责蓄能，当外部断电时，控制系统将输入电路切换为输出电路，蓄能系统使线圈转子211得电，使线圈转子211在定子磁体212中转动，进而使行星架210通过太阳轮208带动转轴206高速转动，进而保证驱动机构2可以稳定、快速的达到指定位置，避免驱动机构2停留在轨道1上而产生安全隐患。

当外部断电时，线圈转子211使转轴206转动的方向与电机214使转轴206转动的方向相同。

当驱动机构2需要定点停止时，使电机214停止工作，使转轴206失去动力输入；在电机214停止工作时，线圈转子211在切割定子磁体212的磁感线时产生反向磁场，并阻碍线圈转子211的转动，进而阻碍转轴206的转动，从而使驱动机构2快速停止运动。为减少惯性的影响以及使驱动机构2精准定点停止，在驱动机构2定点停止时，控制系统会控制电机214适时反转，用于提供反向驱动力，使驱动机构2精准停止。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。