专利名称：铁路转辙机用两相交流电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于两相交流电动机，尤其是涉及铁路ZD6型转辙机用的两相交流电动机。
背景技术：
铁路转辙机是用于改变和保持铁路道岔位置的专用电动设备，其中的一个重要组成部分是电动机，它是用来驱动转辙机内的减速器、主轴、齿条块和动作杆等部件以转换铁道路轨的位置。铁路ZD6型转辙机是自20世纪70年代以来，被广泛用来在我国铁路道岔旁以电力扳动道岔的一种电动设备。为了扳动不同轻重、长短或截面等制式的路轨，ZD6型转辙机一直在实行优化改进，所派生的规格已由A型顺序发展到B、C、D、E直到J型。ZD6型转辙机在上世纪90年代初，在国内铁路道岔上的使用覆盖率高达96％。然而，自上世纪末开始，由于我国铁路运输大面积提速，ZD6型转辙机显露出了一些弱点，主要原因是其内部所配置的原动机均为直流电动机。而这种电机的转子绕组和换向器经常会出现故障，需要停机修换；或者是其碳刷因转子旋转被研磨而产生的碳粉和石墨层，还需要由大批维修人员不定期的到道岔旁，打开转辙机及其电机进行手工清除。这些情况在繁忙的现代化铁路运输线上，势必会影响到列车的正常运营。为克服这种不足，近几年来，我国铁路也进行了技术改造1.正在一些主干线的道岔上使用一种以转子上既无漆包线又无碳刷的三相鼠笼式感应电动机来取代上述直流电动机。但是，当前在改用这种制式的同时，却又给各个道岔的供电及电路系统带来了繁琐变更，甚至包括为此而增加配套器材和增铺地下电缆等高额投资。2.也有人(某专利)提出用单相交流电动机(即电容运转式)作为该转辙机的原动机，但是为了达到原来直流电动机的出力，电机的电流必然较大，致使原地下电缆也要更换，投资仍然较高。
以下结合附图给予具体说明。
现有ZD6型转辙机技术(如图1所示)的直流电动机I在道岔控制电路中，是由220V的直流电源(正负两根线)供电。为了扳动道岔，电流从正极出发，通过一个转换开关S来改变转向，经过地下电缆(共三根)导线，到达电动机I的1号引线端(正转)或者2号引线端(反转)，再在电动机I内部通过串联的励磁绕组和电枢(即转子)绕组，并经两个电刷和3号引线端，由另一地下电缆导线返回电源负极。当开关S1与1号引线端位置连接时，如上所述，正极电流由1号引线端进入电动机I，使转子朝一个方向旋转，用来扳动道岔；当开关S1与2号引线端位置连接时，正极电流由2号端子进入电动机I，则使转子及道岔向相反方向运动。这里存在的问题是每扳动一次道岔，电动机I转子上的整流器表面与碳刷之间都要发生研磨，研磨产生的碳粉和石墨经日积月累后，使电动机I的性能和质量变差、故障增加。于是，为了保持电动机I正常工作，就需要不定期的以手工对碳刷处进行清洁处理。甚至要更换电动机I，这些对用户来说都感到很不满意。
为了改进上述缺陷，当前，在道岔控制电路中(如图2)，推行了以三相交流电动机II替换直流电动机I的技改措施。由于这种电动机II的转子上不再带漆包线和碳刷，因而提高了该类电动机的可靠性。但是，比较图1和图2的两种道岔控制电路，可以看出不但图2的电源线需增加到交流三根(因为有三相)，而且还在每根供电端(U、V、W)处增添了被称为断相保护器的线圈。它是用来避免因任一根电源线断路时，则会变成由两根电源线向电动机II单相供电，这样很可能要损坏电动机。另外为了使三相交流电动机II的转子能作改变旋转方向，电动机II的供电电源应能改变相序。实践证明，当前的技改措施，除已知的转子不带漆包线和碳刷优点外，但却导致了电源屏、保护器、继电器甚至导线的增设，从而增加了较高的经费投入。
另外，中国专利(专利号02205572.X)，提出了铁路转辙机使用单相电容交流电动机的方案(如图3所示)。尽管该电动机的转子上不带漆包线和碳刷、也无需增加地下电缆线数、电动机的安装尺寸可保持不变等优点，但存在的问题是1.由于采用电容器使通过主副绕组的电流移相，以便产生旋转磁场使电动机启动和运行。而电容器本身的存在将使制造成本增加。2.因为单相交流电容运转电动机采用了电容移相，若启动时为圆形旋转磁场，则由电机理论知在电动机运行时必然是椭圆形旋转磁场，运行性能较差；反之，启动性能将变坏。3.为解决以上存在的问题，需要采用双值电容的单相交流电动机，才能满足目前直流电动机的性能，但这种电动机内部还要增设离心开关等，又降低了可靠性。4.从电机设计观点，电容运转电动机的电流要超过直流电动机时的值，为达到直流电机的性能，电缆线的电流密度也要增大，这样将要加粗电缆线，又增加了资金投入。
发明内容
本实用新型所要解决的技术方案是提供一种铁路转辙机用两相交流电动机，它既是转子上不带漆包线和碳刷，又能够在铁路ZD6型转辙机的道岔上被用来直接替换该转辙机内部现有的直流电动机，无需增设配套器材，无需增铺电缆，因而既免除了在铁路道岔旁对电动机手工维修和干扰列车运营，又节省了铁路建设资金。目的是设计一种供铁路转辙机配套使用的新型结构交流电动机，以克服目前的铁路转辙机配套电动机的缺点，新设计的两相交流电动机可以在现有的铁路转辙机上安装使用。
本实用新型的技术方案是一种铁路转辙机用两相交流电动机，由转子和定子两大部分构成，其转子为鼠笼型转子；其特征在于，定子铁心槽内嵌有空间互成90度电角度的两相正弦绕组。
本实用新型的另一特点是，直接利用三相电源中的线电压与相电压移相成90度相位差，使两相正弦绕组通入两相电流时就能够产生圆形旋转磁场。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点
1)交流电动机本身具有结构简单、坚固耐用、成本低廉、性能良好以及维修方便等优点。
2)由于该电动机定子磁场无论是启动时或是运行时均为圆形旋转磁场，则其关键技术性能指标均可达到或超过直流电动机时的指标规定。电动机的两相绕组引线端的编号(1、2、3)与ZD6型转辙机内部现有的直流电动机相一致，故该电动机可直接替换直流电动机。
3)本实用新型是转子不带漆包线和碳刷的两相交流电动机，可以被用来直接替换该转辙机内部现有的直流电动机，完成这种替换后，将可以免除几十年来在道岔旁对转子损坏时需要更换电动机的情况。也省去了对现有总数达20多万个的碳刷进行手工清除的工作，还消除了对列车正常运营的干扰。
4)与现有转辙机受控电路基本相同，只是靠电源端使用了价钱便宜的隔离开关，无需增铺电缆，也不需电容器和电力电子整流设备，因而可大大节约铁路建设资金。
图1为现有技术ZD6型转辙机的直流电动机电路示意图；图2为现有技术ZD6型转辙机的三相交流电动机电路示意图；图3为ZD6型转辙机的单相(电容)交流电动机电路(现尚未使用)示意图；图4为本实用新型铁路转辙机用两相(非对称绕组)交流电动机电路示意图；图5为本实用新型铁路转辙机用两相(对称绕组)交流电动机电路示意图；图6为本实用新型铁路转辙机用两相交流电动机主视图；图7为本实用新型铁路转辙机用两相交流电动机左视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作具体说明。
铁路ZD6型转辙机的原动机采用两相交流电动机III，如图4(非对称绕组)或图5(对称绕组)所示，该电动机定子上有两相绕组，转子选用鼠笼型，定子绕组在空间互成90°电角度。利用三相电源中的线电压与相电压移相成90度相位差，使两相正弦绕组通入两相电流时就能够产生圆形旋转磁场。BY1和BY2为两个单相变压器，三根导线(1号、2号和3号)，转换开关S是为了实现电动机III的正反转以改变铁路路轨位置。图6和图7给出了该两相交流电动机III的主要外形设计尺寸以及装配尺寸。其中图6为该两相交流电动机III的主视图，其中标号1、2和3为两相绕组的引出线端子编号；图7为该两相交流电动机III的左视图，有四个安装孔。其安装尺寸及安装方法均保持与被替换的直流电动机相同，其机体外径及轴伸直径也保持与原直流电动机相等，其受控电路形式与原替换直流电动机一致，技术性能指标超过原替换直流电动机。所述的两相交流电动机III的交流电源，分别取自经过两个(或一个)隔离作用的单相变压器的两相输出交流电源，同时这两个(或一个)单相变压器不但起隔离作用以防止短路，而且还可以通过多抽头来改变电压以适应特殊或紧急情况下(例如下雪结冰时)提高电动机的转速和转矩。为了在扳道岔时能节省工作时间，该两相交流电动机III的额定转速被设计成2800rpm。
该电动机的安装尺寸及电机部分参数限制如下机体外径及轴伸直径(单位为mm)Φ110，Φ10；(见图6)安装孔径及孔距(单位为mm)4孔Φ9，94×94；(见图7)额定电压(单位为V)电源两相引出端380、220；额定电流(单位为A)额定转矩时，不大于2；额定转矩(单位为N.m)不小于0.88。
权利要求1.一种铁路转辙机用两相交流电动机，由转子和定子两大部分构成，其转子为鼠笼型转子；其特征在于，定子铁心槽内嵌有空间互成90度电角度的两相正弦绕组。
2.如权利要求1所述的铁路转辙机用两相交流电动机，其特征在于，所述两相正弦绕组利用三相电源中的线电压与相电压移相成90度相位差，通入两相电流即可产生圆形旋转磁场。
专利摘要本实用新型公开了一种铁路转辙机用两相交流电动机，其结构主要由转子和定子两大部分组成，它的转子为鼠笼型转子，定子绕组由空间互成90°电角度的两相绕组组成。而且所述的电动机安装尺寸均与原有直流电动机相一致。其优点是(1)转子不带漆包线和碳刷；(2)可以改变铁路转辙机的输出转矩；(3)可以直接替换原有直流电动机，而且与现有转辙机受控电路的形式相同；(4)无需增铺电缆；(5)可省去价格较昂贵的电力电子整流设备，可以节约铁路建设资金。总之，减少或消除了对列车正常运营的干扰，适应了铁路运输不断提速的发展需要。
文档编号H02K3/28GK2686193SQ200420041618
公开日2005年3月16日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者阎治安, 李振伟 申请人:西安交通大学