2.2.1　电驱动的结构形式

采用不同的电力驱动系统，可以构成不同结构形式的电动轮自卸车。考虑到目前绝大多数情况下，矿用电动轮自卸车采用4×2驱动形式，且左、右后轮均为双轮胎配置，根据电力驱动方式的不同，可以将矿用电动轮自卸车分为5种结构形式，见图2.2。在图2.2中，双实线表示机械连接，虚线表示电气连接。

图2.2　电驱动的结构形式

E—柴油机；G—发电机；M—电动机；T—固定速比减速器；DS—传动轴；D—差速器

第一种类型如图2.2（a）所示。它由柴油发动机直接和主发电机刚性连接，然后通过电缆软连接至左右车轮内的电动轮总成，从内侧车轮到外侧车轮内部，依次布置电动机和减速器（实际上还包括液压制动机构），最后将动力传递给车轮，为方便，称这种电驱动结构形式为电机里置式电动轮，这是目前较为常见的电驱动结构，见图2.3（a）。为了将电动机转速降低到理想的车轮转速，可采用固定减速比的行星齿轮变速器，它能提供大的减速比，且输入和输出轴在同一条轴线上。每个电动机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子差速，因此，不必选用机械式差速器。

为维修方便，可将牵引电动机置于双车轮的外侧车轮内，而减速器放在里侧后车轮内，这种结构形式就变成了第二种类型。对应地，可称这种电驱动类型为电机外置式电动轮，见图2.2（b）。应该注意这种结构的布置要相应调整液压制动盘的安装位置，具体布置见图2.3（b）。为了减轻结构质量并改善轮胎受力，利勃海尔公司推出了交流电传动“TI”车型TI272和TI274，在这种结构形式中，取消了传统上刚性连接两对车轮的单一后驱动桥壳（后桥壳），而采用了两个彼此独立的超短驱动桥，每个驱动桥分别与一双车轮连接，在每个车轮—驱动桥内，分别安装1个（TI272）或2个牵引电动机（TI274）与1套减速器，其布置原理见图2.2（c），具体布置见图2.3（c）。利勃海尔通过这种独特的电驱动结构和断开式车架等创造性设计，自重利用系数由通常的1.3～1.5大幅提高到1.7～1.9。

图2.3　电动轮结构图

前3种布置方式都将电动机和减速器放置在后轮内，后桥壳（驱动桥壳）是中空的，通常所谓的电动轮即指这种结构，其中，电机里置式和电机外置式也是最常用的电动轮结构形式。

此外，少数主机制造商把两个电动机安装在后桥壳中，车轮轮辋里仅安装减速器和制动机构，由于电动机在车轮里侧的驱动桥内布置，也称电动桥结构，它实际上是电动轮结构的特例，见图2.4。

双电动机情况下，当柴油发动机和主发电机直接刚性连接时，称这种电动桥类型为双电机柴电连接式电动桥，见图2.2（d）。这种结构使牵引电动机与轮辋内减速器隔离开来，方便对各自维护，并允许改变发动机或轮内减速器而不影响其他部件，也可单独在电动机或减速器上执行维修工作，因为每一个电动机或减速器都有不同的维修周期。

图2.4　电动桥示意图

1—太阳轮；2—行星轮；3—内齿圈；4—半轴；5—前支点；6—被动大齿轮；7—电动机小齿轮；8—后支点；9—直流电动机；10—轮辋

无论是电动轮结构，还是电动桥结构，前面4种布置方式都是将主发电机直接刚性连接在柴油机后方，第5种结构形式在图2.2（d）所示结构的基础上，将主发电机后移至车架中部靠后的位置，距离驱动桥较近，这种远离柴油发动机的安装方式既维修方便，也可允许单独改动柴油发动机或交流发电机。不同于以往的直接刚性连接，柴油发动机与主发电机用传动轴相连。在双电动机情况下，称这种柴油发动机和主发电机分离式的电驱动结构为双电机柴电分离式电动桥，见图2.2（e）。如卡特彼勒的795FAC车型就是采用这种布置形式，见图2.5。这种布置形式多了一个传动轴，与卡特彼勒传统机械传动式矿用自卸车中把变速箱安装在后桥上的布置方式极为接近。

图2.5　卡特彼勒795FAC的柴电分离式电动桥式电驱动结构

1—柴油机；2—主控制柜；3—风机；4—发电机；5—制动电阻栅；6—冷却风道；7—传动轴；8—牵引电机

当牵引电动机输出功率发展到足够大时，可以将电动机置于驱动桥内，只由一个电动机驱动两边的车轮，但这时需要在轮间或轮内加装机械式差速器。同样地，根据主发电机和柴油发动机是否相连接，可分为单电机柴电连接式电动桥和单电机柴电分离式电动桥，分别见图2.2（f）和图2.2（g）。

由于加入了传动轴或机械式差速器，这3种电动轮（桥）自卸车结构形式已经具有某些机械传动的特征，因此，可以考虑充分将电传动和机械传动的优点结合起来，从而在成本较低的情况下实现车辆性能的最优，见图2.2（e）～图2.2（g）。