电气化铁路换轨用永磁直流无刷电动机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电气化铁路换轨用永磁直流无刷电动机，包括转轴、转子铁芯、所述转轴尾端安置多极磁环，在所述磁环的表面安装有霍尔传感元件，所述霍尔传感元件由控制器控制。采用霍尔传感元件和多极磁环设计，取消了机械换向，无火花，不干扰周边电子设备，低噪音；不存在碳刷和换向器的磨损，免维护，可靠性高。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电气化铁路换轨动力装置，更确切的说是电气 化铁路换轨用永磁直流无刷电动机。
技术介绍
随着社会的进步和经济的发展，能源的紧张，环保的需求， 绿色交通工具逐渐发展起来。现在电动车辆用的轮毂式驱动电机， 由蓄电池供电，一4殳采用有刷直流电动4几、无刷直流电动才几或交流 异步电动机，作动力驱动车辆。现有技术为a. 采用有刷直流电动机作电动车辆用的轮毂电机，其结构由 定子、转子和前后端盖等支撑件组成，定子铁芯槽内装工作绕组， 纟失芯内孔装换向器和-友刷组件；转子石兹轭内粘贴永石兹体^兹瓦，成转 子磁轭外表面与铝轮穀相配。采用直流电源(蓄电池)直接驱动。b. 釆用无刷直流电动机作电动车辆用的轮毂电机，其结构由 定子、转子和前后端盖等支撑件组成，定子铁芯槽内装工作绕组； 绕组的端部安装霍尔传感元件用来检测转子磁场位置，输出脉沖信 号作为绕组的换向信号；转子磁轭内表面粘贴永磁体磁瓦，转子磁 轭外表面与铝轮穀相配。采用直流电源(蓄电池)供电，通过电子 换向驱动。c. 采用交流异步电动机作电动车辆用的轮毂电机，其结构由 定子、转子和前后端盖等支撑件组成，定子铁芯槽内装工作绕组； 转子铁芯槽内采用压铸方式铸有鼠笼铝绕组，转子磁轭外表面与铝 轮毂相配。采用直流电源(蓄电池)供电，通过DC-DC逆变器控制驱动。现有技术的缺点a. 采用有刷直流电动才几方案。电动才几工作时，一方面， >碳刷 与换向器进行机械接触，噪声大，产生电气火花，电磁干扰，效率低， 碳刷磨损需维护和更换，换向器表面的磨损使电机运行性能变坏， 使得寿命短，可靠性低。另一方面，永磁体磁瓦(稀土材料)价格昂 贵，当前市面价格格320 ~ 350元/公斤，产品成本高，且磁瓦粘结困 难，工艺性差，质量不易保证。定子绕组嵌线困难，人工操作，劳 动强度大。b. 釆用无刷直流电动机方案。由于也是使用永磁体^兹瓦(稀 土材料)作磁源，同样存在产品成本高，且磁瓦粘结困难，工艺性 差，质量不易保证，可靠性低的缺陷。定子绕组嵌线困难，人工操 作，劳动强度大。c. 釆用交流异步电动机方案。由于做成轮毂式，空间有限制， 电机转子铸铝压铸困难，质量不易保证，功率做不大，转子电阻大， 转子损耗和铁耗大，产品效率低。产品运行控制困难，成本高。定 子绕组嵌线困难，人工操作，劳动强度大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供 一 种不存在碳刷和换向 器磨损，免维护，可靠性高，无火花，低噪音的电气化铁路换轨用 永磁直流无刷电动机。为了解决上述问题，本技术采取以下技术方案一种电气化4失路换轨用永磁直流无刷电动才几，包括转轴、转子 铁芯、所述转轴尾端安置多极磁环，在所述；兹环的表面安装有霍尔 传感元件，所述霍尔传感元件由控制器控制。所述霍尔传感元件有三片，按120度电气角度分布。在所述转子铁芯上贴覆有稀土永磁材料。所述控制器包括有一个将所述霍尔传感元件传过来的频率信号 转换成电压信号传输给控制芯片的转换芯片，所述控制芯片通过由 六个场效应管组成的桥式功率变换器驱动电路控制电枢绕组。所述控制芯片和所述转换芯片之间连接有 一个可调节电压的电位器。所述控制芯片通过一个电流取样电阻连接所述桥式功率变换器 -驱动电^各。所述控制芯片的正反转控制脚连接一个控制电机实现正反转的 开关。所述控制芯片连接 一 个对电机进行制动保护的开关。本技术的有益效果为采用霍尔传感元件和多极磁环设计， 取消了机械换向，无火花，不千扰周边电子设备，低噪音；不存在碳 刷和换向器的磨损，免维护，可靠性高。附图说明图1是实施例的结构示意图； 图2是控制器的电路图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂， 以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。参照图1， 一种电气化铁路换轨用永^兹直流无刷电动机，包括定 子4、轴承2、前端盖3、转子1、后端盖6、后罩7、转轴12和转 子铁芯11。所述转轴8尾端安置有多极磁环9，在所述磁环9的表 面安装有三片霍尔传感元件8,所述霍尔传感元件8按120度电气角 度分布。在所述转子铁芯11上贴^隻有稀土永石兹材料5,稀土i兹钢的 磁能积(BH)max高，其值达31 ~ 35 MG Oe,电才几功率密度大，体积小；电机效率高10~15%,节约能源。所述霍尔传感元件8由图1中的控制器IO控制。参照图2，所述控制器10包括有一个将三片霍尔传感元件，图片IC2的转换芯片IC1,所述控制芯片IC2通过由六个场效应管，分 别为场效应管Dl、 D2、 D3、 D4、 D5和D6组成的桥式功率变换器 驱动电路控制电枢绕组，图中的U、 V、 W三相绕组，其中控制芯片 IC2通过电阻R4连接Dl栅极，通过电阻R5连接D2栅极，通过电 阻R3连接D3栅极、通过电阻R6连接D4栅极、通过电阻R2连接 D5栅极，通过电阻R7连接D6栅极。所述转换芯片IC1通过电阻 Rl连接霍尔传感元件中的Hw。换芯片IC1通过电阻Rn连接R12、 C2、 K2的并联电路，所述并联电路的两端分别连接控制芯片IC2的 两个端子。所述控制芯片IC2和所述转换芯片IC1之间连接有一个电位器 Wl ，可进行PWM脉宽调制方式调整电^各输出电压，乂人而调节电初j 的运4于转速。所述控制芯片IC2通过由C3、 R9和电流取样电阻Rs的并联电 路连接所述桥式功率变换器驱动电路，R9和Rs之间连接电阻R9, 当电机过载过流时，可自行封锁芯片IC2输出的控制信号，关断功 率场效应管进行保护。所述控制芯片IC2的正反转控制脚连接一个控制电机实现正反 转的开关K1，合上开关K1电机正转，其接地时电机反转。所述控制芯片IC2连接一个对电机进行制动保护的开关K3，合 上开关K3时电机断电，实现制动保护。本实施例的多招J兹环和电才几的主》兹环为同轴转动，霍尔传感元 件通过检测多核J兹环的运动4佥测住一磁环的运动，霍尔传感元件将抬r测的频率信号转通过转换芯片IC1转换成电压信号，控制芯片IC2 的电压信号和转轴的转速成正比，转换芯片IC1、控制芯片IC2和霍 尔传感元件形成速度反馈回路，然后通过控制芯片IC2控制场效应 管的断开和导通，从而控制电枢绕阻的通电和断开，从而控制转轴 转动。本技术实现机电一体化设计，操作简单，调速方便；取 消了机械换向，采用电子无接触换向，无火花，不干扰周边电子设 备，低噪音；不存在碳刷和换向器的磨损，免维护，可靠性高。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应#见为本技术 的保护范围。权利要求1、一种电气化铁路换轨用永磁直流无刷电动机，包括转轴、转子铁芯、其特征在于，所述转轴尾端安置多极磁环，在所述磁环的表面安装有霍尔传感元件，所述霍尔传感元件由控制器控制。2、 根据权利要求1所述的电气化铁路换轨用永磁直流无 刷电动机，其特征在于，所述霍尔传感元件有三片，按120 度电气角度分布。3、 根据权利要求1所述的电气化铁路换轨用永磁直流无 刷电动机，其特征在于，在所述转子铁芯上贴覆有稀土永磁 材料。4、 根据权利要求1-3中任一项所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气化铁路换轨用永磁直流无刷电动机，包括转轴、转子铁芯、其特征在于，所述转轴尾端安置多极磁环，在所述磁环的表面安装有霍尔传感元件，所述霍尔传感元件由控制器控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炎平，
申请(专利权)人：陈炎平，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]