專利名稱：道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鐵路電務(wù)電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種驅(qū)動(dòng)鐵路電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)動(dòng)作的無刷直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)鐵路各電氣集中車站用于牽引尖軌改變道岔的主要設(shè)備大多采用ZD6系列電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)。機(jī)內(nèi)所設(shè)的電動(dòng)機(jī)為直流串激式有刷電動(dòng)機(jī)，它由機(jī)殼、定子線圈、電樞轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及其它相關(guān)構(gòu)件組成，工作時(shí)轉(zhuǎn)子線圈繞組通過電刷、換向器與電源相接，當(dāng)定子線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子線圈受力使之轉(zhuǎn)動(dòng)。這種直流串激式有刷電動(dòng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中存在的主要缺點(diǎn)是①轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電刷與換向器(整流子)產(chǎn)生機(jī)械摩擦，帶來極大的機(jī)械噪音；②道岔轉(zhuǎn)換阻力或尖軌密貼力過大，電機(jī)啟動(dòng)電流較大，致使連接線易被燒損或焊點(diǎn)熔化；再者電刷與換向器(整流子)相互摩擦，產(chǎn)生大量的導(dǎo)電粉塵，既影響導(dǎo)電性，又影響絕緣，同時(shí)還加大了維修人員定時(shí)清掃的工作量；③由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，頻繁的正反轉(zhuǎn)離心力較大，電流過高，轉(zhuǎn)子線圈與換向器(整流子)連接部分容易斷線，造成電機(jī)不能正常轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)速底、轉(zhuǎn)矩小，影響設(shè)備的正常使用；④電刷與換向器(整流子)相互摩擦?xí)r容易產(chǎn)生火花，特別是當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換遇到障礙時(shí)突然回轉(zhuǎn)，電刷與換向器(整流子)會(huì)產(chǎn)生更大的火花，極容易使電機(jī)燒毀；⑤使用壽命短，檢修更換頻繁；⑥抗干擾能力差，當(dāng)電機(jī)混入交流電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)，存在嚴(yán)重的不安全隱患；⑦電機(jī)的引線從4根到6根不等，因而接線比較復(fù)雜。
針對(duì)上述傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的弊病，本領(lǐng)域早在上世紀(jì)就有人嘗試研制以電子換向代替機(jī)械換向的無刷直流電動(dòng)機(jī)，目前已先后有變頻式無刷直流電動(dòng)機(jī)和只有單向驅(qū)動(dòng)式無刷直流電動(dòng)機(jī)問世。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)具有無換向火花、機(jī)械噪音小、重量輕、體積小、使用壽命長(zhǎng)、更換方便以及高效節(jié)能等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在醫(yī)療器械、儀器儀表、紡織及家電等領(lǐng)域日益普及。但由于這類無刷直流電動(dòng)機(jī)多采用變頻制式換向或只能單向驅(qū)動(dòng)，尚不能夠真正滿足鐵路信號(hào)設(shè)備使用的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，進(jìn)而提供一種能夠真正滿足鐵路信號(hào)設(shè)備使用要求的道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)具有一個(gè)金屬材料制封閉筒狀機(jī)殼和一個(gè)連裝在機(jī)殼后的機(jī)殼后罩，在機(jī)殼內(nèi)設(shè)有多相定子繞組，在定子繞組內(nèi)套穿有由高強(qiáng)稀土永磁材料(銣鐵硼永磁材料)制成的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子兩端旋轉(zhuǎn)軸通過軸承支承在機(jī)殼兩端端蓋上，在機(jī)殼后端通過螺栓固定有與定子繞組相線連接的控制電路板和電子換向器，從機(jī)殼后端引出三根用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源控制線。使用過程中，當(dāng)定子繞組通電時(shí)，該電流與轉(zhuǎn)子的磁極相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器(HALL)將轉(zhuǎn)子位置信號(hào)變換成電信號(hào)，控制電子開關(guān)電路，從而使定子各繞組按一定時(shí)間和次序?qū)?，定子的相電流隨轉(zhuǎn)子位置的變化按照一定的次序?qū)娮訐Q向器，由于電子開關(guān)電路的導(dǎo)通次序是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的，因而就起到了與機(jī)械換向器同樣的換向作用。
與傳統(tǒng)公知技術(shù)相比，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)手段是將原直流串激式有刷電動(dòng)機(jī)中的電樞(轉(zhuǎn)子)繞組通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式改為無繞組轉(zhuǎn)子，去掉現(xiàn)有直流串激式電動(dòng)機(jī)中需要經(jīng)常更換和維護(hù)的換向器和碳刷，將有刷換向改為電子換向，將變頻換向制式的無刷直流電動(dòng)機(jī)改為由直流電源直接控制的制式，將單向驅(qū)動(dòng)制式的無刷直流電動(dòng)機(jī)改為雙向驅(qū)動(dòng)制式，如此既簡(jiǎn)化了制造工藝，節(jié)約了材料，降低了制造成本，又提高了使用效能，使產(chǎn)品更有利于現(xiàn)場(chǎng)的推廣和應(yīng)用。該無刷直流電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)矩大、效率高，各項(xiàng)功能及技術(shù)指標(biāo)都要比原直流串激式有刷電動(dòng)機(jī)優(yōu)越，能實(shí)際應(yīng)用在各種不同類型規(guī)格的電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)上，安裝不需改變?cè)D(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部接線圖而且更為簡(jiǎn)單明了，因而能夠真正滿足鐵路信號(hào)設(shè)備使用要求。按本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理制作的樣機(jī)經(jīng)與電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)配套使用，運(yùn)行效果良好，連續(xù)正、反轉(zhuǎn)一萬余次(18小時(shí))無故障發(fā)生，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過原有產(chǎn)品。


圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖2為該實(shí)施例結(jié)構(gòu)的內(nèi)部接線示意圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖，本實(shí)用新型所述的道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)主要由機(jī)殼8、定子繞組5、高強(qiáng)稀土永磁體轉(zhuǎn)子7、機(jī)殼后罩1、控制電路板2、電子換向器4等組成。該電動(dòng)機(jī)在主體結(jié)構(gòu)上與永磁同步電動(dòng)機(jī)相似，但沒有籠形繞組和其它起動(dòng)裝置，環(huán)設(shè)在機(jī)殼8內(nèi)周并作為電機(jī)電樞部分的定子繞組5一般制成多相(三相、四相、五相不等)，套穿在定子繞組5內(nèi)且作為電機(jī)磁極部分的轉(zhuǎn)子7由永磁鋼按一定極對(duì)數(shù)(2p＝2、4......)組成，其兩端旋轉(zhuǎn)軸9通過軸承6支承在機(jī)殼兩端端蓋12上，具體實(shí)施中轉(zhuǎn)子磁軛的周邊根據(jù)性能需求可采用若干個(gè)規(guī)格不同的半弧形狀的N、S極永磁鋼，轉(zhuǎn)子永磁鋼的兩端用非導(dǎo)磁材料制成的卡箍11將四周箍緊?？刂齐娐酚∷?和電子換向器4通過螺栓3固定在機(jī)殼8后端部。機(jī)殼后罩1銜接連裝在機(jī)殼8尾部本實(shí)施例述及的電動(dòng)機(jī)為三相二極，三相定子繞組分別與電子控制電路板2上相應(yīng)的功率開關(guān)器件相連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電極控制線10采用三根線引出，其中的一根(藍(lán)色線)為電機(jī)正反轉(zhuǎn)共用的負(fù)極電源線，另兩根(紅色線和黃色線)分別為電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的正極電源線。當(dāng)定子繞組通電時(shí)，通過電子換向觸發(fā)功率管導(dǎo)通定子繞組，使之根據(jù)不同的電源極性和轉(zhuǎn)子位置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，起到與機(jī)械換向器同樣的換向作用。
權(quán)利要求1.一種道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于具有一個(gè)金屬材料制作的封閉筒狀機(jī)殼(8)和一個(gè)連裝在機(jī)殼(8)后的機(jī)殼后罩(1)，在機(jī)殼(8)內(nèi)設(shè)有多相定子繞組(5)，在定子繞組(5)內(nèi)套穿有由高強(qiáng)稀土永磁材料制成的轉(zhuǎn)子(7)，轉(zhuǎn)子(7)兩端旋轉(zhuǎn)軸(9)通過軸承(6)支承在機(jī)殼(8)兩端端蓋(12)上，在機(jī)殼(8)后端通過螺栓(3)固定有與定子繞組(5)相線連接的控制電路板(2)和與控制電路板(2)上開關(guān)電路聯(lián)通的電子換向器(4)，從機(jī)殼后罩引出三根用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源控制線(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子磁軛的周邊采用若干個(gè)規(guī)格不同的半弧形狀的N、S極永磁鋼，轉(zhuǎn)子永磁鋼的兩端用非導(dǎo)磁材料卡箍(11)將四周箍緊。
3.如權(quán)利要求1所述的道岔用無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于由機(jī)殼(8)后罩引出的三根電源控制線(10)中的一根為電機(jī)正反轉(zhuǎn)共用的負(fù)極電源線，另兩根分別為電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的正極電源線。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)鐵路電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)動(dòng)作的無刷直流電動(dòng)機(jī)，具有一個(gè)金屬材料制作的封閉筒狀機(jī)殼和一個(gè)連裝在機(jī)殼后的機(jī)殼后罩，在機(jī)殼內(nèi)設(shè)有多相定子繞組，在定子繞組內(nèi)套穿有由高強(qiáng)稀土永磁材料制成的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子兩端旋轉(zhuǎn)軸通過軸承支承在機(jī)殼兩端端蓋上，在機(jī)殼后端設(shè)有與定子繞組相線連接的控制電路板和與控制電路板上開關(guān)電路聯(lián)通的電子換向器。該無刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、轉(zhuǎn)矩大、效率高，各項(xiàng)功能及技術(shù)指標(biāo)都要比原直流串激式有刷電動(dòng)機(jī)優(yōu)越，能實(shí)際應(yīng)用于各種不同類型規(guī)格的電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)上，安裝不需改變?cè)D(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部接線，可極大地滿足鐵路信號(hào)設(shè)備使用要求。
文檔編號(hào)H02K11/00GK2655507SQ20032010963
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者郭富川, 王六平, 張振坤 申請(qǐng)人:西安昌達(dá)鐵路器材科技開發(fā)有限公司