DF4B（C）型机车热风机电机的改造

　　目前在我国铁路各基层单位有大量DF_4B(C)型机车在使用。在西北、东北特别是高寒地区的DF_4B(C)型机车出于防寒考虑，都装备了热风机水箱供暖装置。过去热风机电机使用的是风扇型直流有刷电动机。该型电机在使用过程中存在着诸多弊端：①因该电机内部通风性能不良，碳刷产生的粉末无法排除到外面，全部吸附在电机内，很容易造成电机接地故障。刚装车不久就出现接地故障的情况也时有发生。②因该电机使用的是滑动轴承(铜套)，使用中极易发生因铜套磨损后转子出现跳动、造成电机震动，并伴随巨大的轰鸣声，不但影响乘务人员的身心健康，而且有可能发生因转子轴向窜动，导致风扇叶片将散热器打坏、漏水，造成机破。③由于热风机电机安装位置极其隐蔽，即便是最熟练的职工，更换1个热风机电机也需要半个小时以上时间。因此，检修职工最头疼的事就是冬季更换热风机电机。机车检修、整备的时间是有限的，冬季里由于作业时间大部分花在了更换热风机电机上，因而缩短了重要部位、部件的检查时间，容易造成重点质量问题的漏检、漏修。尤其是机车整备中这种情况更为严重。同时由于频繁更换电机也带来了相关质量问题和成本问题。

　　为此，研制、生产热风机用直流无刷电机替代原有刷电机成为攻关课题，2005年首批100台WDJ-110F₂型直流无刷电机交付使用。

　　WDJ-1lOF₂型直流无刷电机是我公司在多年开发风扇用直流无刷电机基础上研制的。它是用晶体管开关电路和位置传感器来代替电刷和换向器。它具有如下优点：①直流供电，电子换向，无碳刷和整流子，避免了碳刷磨损而产生的碳粉带来的危害；②控制简便，维护简单，使用方便；③起动性能好，堵转转距大、运行效率高；④采用软铁机构的转子取代极易损坏的绕线式转子，无环境污染，使用寿命长。

　　WDJ-110F2型电动机的结构示意图如图1所示。它采用稀土永磁直流电动机结构，成功地应用了电子技术、磁电转化、磁控形变等技术。由电动机、转子位置传感器和电子开关电路3部分组成。其电枢放在定子上，永磁极位于转子上。电枢绕组为一多相绕组，各绕组分别与电子开关电路中的功率开关元件连接。其中，A相与M1、B相与M2、C相与M3相连接。通过转子位置传感器，使晶体管的导通和截止完全由转子的位置所决定，电枢绕组的电流也随着转子位置的改变按一定的顺序进行换流，实现了无触点式的电子换向。

 

 

　　该电机的电气控制总过程如图2所示。

　　传感器是一种物理量向另一种物理量转化的特殊器件。磁场转化电信号的元件称为磁控传感器件(霍尔元件)。WDJ—110F₂型电动机的传感器的原理如图3所示。

 

 

　　每一个传感器接通电源时，输出端为高电平，当受磁时输出端变为低电平(下拉翻转)，即受磁时为下拉钳位。实质是3个相同类型的传感器组成1个完整的传感器组，其作用是联接磁钢与电子线路系统的纽带，是该电机关键组件之一。WDJ-110F₂型电机转子上有4个磁极NSNS均布于四周，3个传感器HA、HB、HC处于定子线圈槽中，相互夹角为60^。。传感器只有在N极磁钢正对它时，才能由正常状况下的高电平变成低电平，这种空间位置能保证转子转到任何位置均能有一个S极正对某一传感器。也就是说，在任何时刻，转子转到任何位置，至少有一个传感器处在未翻转的高电平状态，从而实现了磁钢变位→传感变电平→电子开关换向→电机转子旋转。电动机就如图2所示的那样连续地旋转工作。

 

 

　　电子线路板的作用如下：

　　(1)识别传感器输出端的电平，并将其进行电流变换，推动大功率电子开关，使定子3组线圈中某一绕组接通。

　　(2)电路互锁，保证传感器输出端Va、VB、Vc在任何时刻都只有一个为高电平，即任何时刻为一高两低的电平。

　　(3)提供传感器系统的工作电源。