本實用新型涉及一種電機車，尤其是一種永磁無刷直流電機架線式雙電機車。

背景技術：

永磁無刷直流電機是隨著電子技術的發展而發展起來的一種新型直流電機；永磁無刷直流電機具有類似于感應電機的經典的三相定子，其轉子表面裝有永磁體，換向在轉子磁極位置上以電子方式完成，因此永磁電機也可稱為電子換向電機；定子通常由硅鋼薄片制成，定子繞組插入凹槽中，做成分布式定子繞組；由于電機氣隙磁場是由轉子永磁體產生的，所以轉子磁場是恒定的；永磁體的磁化及其在轉子上分布是經過選擇的，可以使得反電動勢（定子繞組因轉子旋轉而感應的電壓）的波形是梯形的，這樣就可以采用具有矩形波（方波）的電流驅動電機，生成高轉矩的旋轉磁場。

由于永磁無刷直流電機施加的矩形波（方波）電壓相對其他控制方式容易產生，所以電機的控制和驅動也容易實現，但是必須知道轉子磁極位置在某個（電）角度，才能讓所施加的方波電壓與反電動勢對齊，實現對電機的驅動控制，從這一點來看永磁無刷直流電機叫永磁方波力矩電機更貼切一些。

反電動勢與換向動作的對齊是非常重要的，只有這樣，電機才能作為直流電機以最高的效率運行。

永磁無刷直流電機的基本結構：永磁無刷直流電機主要由電機本體、電機控制器（電壓型DC-AC逆變驅動運行控制電路組成的電子換相線路）和轉子位置傳感器等三部分組成。永磁無刷直流電機本體：主要由定子鐵芯、定子繞組、永磁轉子、轉軸及支承定子的電機外殼組成。電機控制器：電機控制器的作用是接受電機的驅動操作控制（啟動、調速、換向、停止、制動）信號，以驅動控制電機，并將轉子位置傳感器輸出的轉子磁極位置信號進行解調、預放大、功率放大，然后去觸發末級功率晶體管，使電樞繞組按一定的邏輯程序通電，保證電機的可靠運行。轉子位置傳感器：轉子位置傳感器是實現無接觸換相的重要部件、是無刷直流電機的一個關鍵部分。轉子位置傳感器在無刷直流電機中起著測定轉子磁極位置信號和轉速信號的作用，為邏輯開關電路提供正確的換相信息，即將轉子永磁磁極的位置信號轉換成為電信號，去控制定子繞組換相。

永磁無刷直流電機典型特點：（1）電機轉動慣量小、響應快，具有單位體積轉矩高、轉矩慣量比?。唬?）無需電勵磁，具有更高的效率和功率因數；（3）永磁轉子不發熱，發熱部分在定子上，散熱條件較好，可以相對取高一些的電磁負荷；（4）氣隙主磁通是由轉子永磁體產生的，定子繞組的電流與產生的轉矩可以設計成線性關系，控制性能更好；（5）沒有碳刷和機械換向機構，提高了電機的可靠性；（6）三相全控（逆變）運行控制電路將直流電轉換成交流電向電機供電，與一般逆變器不同，它的輸出頻率不是獨立調節的，而是受控于轉子磁極位置信號，相當于一個“自控式逆變器”，由于采用轉子磁極位置信號控制電機的轉速，使永磁無刷直流電機輸入電流的頻率和電機轉速始終保持同步，電機和逆變器不會產生振蕩和失步，這是無刷直流電動機的重要優點，造就了無刷直流電機優異的調速性能。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種永磁無刷直流電機架線式雙電機車，具有較高的節電效率，優異的調速性能和高可靠性。

本實用新型的技術方案為：一種永磁無刷直流電機架線式雙電機車，包括兩臺永磁無刷直流電機、車架、司機室、司機室頂棚、兩個走行裝置和司機控制器，所述車架與司機室及司機室頂棚整體焊接后固定安裝在走行裝置上，所述兩臺永磁無刷直流電機設于車架內并安裝在兩個走行裝置上，所述兩臺永磁無刷直流電機通過連接導線與司機控制器相連，所述司機控制器設于所述司機室的內壁上。

優選地，所述走形裝置是由兩套車輪和兩套機械變速機構組成，所述兩臺永磁無刷直流電機設于車架內并安裝在兩個走行裝置的兩套機械變速機構的機座上。

優選地，所述司機室內還包括座椅和手閘制動裝置，所述座椅固定設于司機室內相對于司機控制器的另一側內壁上，所述座椅的右側位置安裝有手閘制動裝置。

優選地，所述司機控制器包括箱體、箱門、提手、直流斷路器操作手柄、風扇防塵罩、調速操縱桿、換向操縱桿、直流電源、直流斷路器、防反二極管D1、濾波電容C1、數顯電壓表V1、直流變換器Z1、控制回路接線端子、降溫風扇F1和兩個電機控制器KZQ1、KZQ2；所述箱體的一側壁設有提手、直流斷路器操作手柄和風扇防塵罩，所述箱體的上壁上設有調速操縱桿和換向操縱桿，所述箱體內設有直流電源、直流斷路器、防反二極管D1、濾波電容C1、數顯電壓表V1、直流變換器Z1、控制回路接線端子、降溫風扇F1和兩個電機控制器KZQ1、KZQ2，其中所述直流斷路器包括直流斷路器K1、直流斷路器K2和直流斷路器K3，所述調速操縱桿連接調速操縱桿霍爾傳感器H1，所述換向操縱桿連接換向操縱桿正轉開關K4和換向操縱桿反轉開關K5。

優選地，所述直流電源、直流斷路器K1、直流斷路器K2、直流斷路器K3、防反二極管D1、濾波電容C1和數顯電壓表V1組成直流電源輸入運行控制電路（1）；所述電機控制器KZQ1、電機控制器KZQ2、直流變換器Z1、調速操縱桿霍爾傳感器H1、換向操縱桿正轉開關K4、換向操縱桿反轉開關K5、降溫風扇F1、永磁無刷直流電機M1和永磁無刷直流電機M2組成電機運行驅動控制電路（2）；所述直流電源輸入運行控制電路（1）和電機運行驅動控制電路（2）通過互相聯結組成整體運行控制電路。

優選地，所述直流電源輸入運行控制電路（1）的連接為所述直流電源的正極端依次與直流斷路器K1、防反二極管D1串聯連接，所述防反二極管D1的負極分別與直流斷路器K2的一端、直流斷路器K3的一端、濾波電容C1的正極和數顯電壓表V1的正極連接，所述直流斷路器K2、直流斷路器K3的共接點與D1的陰極、濾波電容C1的正極、數顯電壓表V1的正極共接成電源正極共接點，所述直流電源的負極端與濾波電容C1負極、數顯電壓表V1負極、電機控制器KZQ1的直流電源地電位端GND1和電機控制器KZQ2的直流電源地電位端GND2共接成電源輸入側地電位點。

優選地，所述電機運行驅動控制電路（2）的連接為所述直流變換器Z1的+5VDC與調速操縱桿霍爾傳感器H1的VCC端相連，所述調速操縱桿霍爾傳感器H1的霍爾信號輸出端OUT分別與電機控制器KZQ1的TS1端、電機控制器KZQ2的TS2端共接，所述直流變換器Z1的+12VDC端與降溫風扇F1的正極端連接，所述電機控制器KZQ1的ZX1端、電機控制器KZQ2的ZX2端與換向操縱桿正轉開關K4的上端共接，所述電機控制器KZQ1的反轉控制信號FX1、電機控制器KZQ2的反轉控制信號FX2與換向操縱桿反轉開關K5的上端共接，所述電機控制器KZQ1的控制電源公共地電位端COM1、電機控制器KZQ2的控制電源公共地電位端COM2，與直流變換器Z1的公共地電位端COM、調速操縱桿霍爾傳感器H1的公共地電位端COM、降溫風扇F1的負極端、換向操縱桿正轉開關K4的下端、換向操縱桿反轉開關K5的下端共接端共接成控制電源公共地電位點，所述電機控制器KZQ1的三個電機電壓輸出端U1、V1、W1分別與永磁無刷直流電機M1的三個電機繞組連接，所述電機控制器KZQ1的轉子位置傳感器的五個連接端VCC1、UM1、VM1、WM1、COM2與永磁無刷直流電機M1的轉子位置傳感器連接，所述電機控制器KZQ2的三個電機電壓輸出端U2、V2、W2分別與永磁無刷直流電機M2的三個電機繞組連接，所述電機控制器KZQ2的轉子位置傳感器的五個連接端VCC2、UM2、VM2、WM2、COM2與永磁無刷直流電機M2的轉子位置傳感器連接。

優選地，所述直流電源輸入運行控制電路（1）與所述電機運行驅動控制電路（2）的聯接為：所述電機運行驅動控制電路（2）的直流變換器Z1的+110VDC端與直流電源輸入運行控制電路（1）的電源正極共接點連接，所述電機運行驅動控制電路（2）的直流變換器Z1的負極端、電機控制器KZQ1的直流電源地電位端GND1、電機控制器KZQ2的直流電源地電位端GND2與直流電源輸入運行控制電路（1）的電源輸入側地電位點連接，所述電機運行驅動控制電路（2）的電機控制器KZQ1的直流電源輸入端+B1與直流電源輸入運行控制電路（1）的直流斷路器K2另一端連接，所述電機運行驅動控制電路（2）的電機控制器KZQ2的直流電源輸入端+B2與直流電源輸入運行控制電路（1）的直流斷路器K3另一端連接，所述直流斷路器K2、直流斷路器K3并聯連接且將電機控制器KZQ1、電機控制器KZQ2并聯接入直流電源。

優選地，所述直流電源為110V直流電源。

與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：本實用新型的1.5噸永磁無刷直流電機架線式雙電機車應用了永磁無刷直流電機和電機控制技術等先進科技，具有較高的節電效率，優異的調速性能和高可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體左視圖。

圖2為本實用新型的整體俯視圖。

圖3為本實用新型的司機控制器左視圖。

圖4為本實用新型的司機控制器主視圖。

圖5為本實用新型的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式，對本實用新型做進一步說明。

如圖1至圖5所示，一種永磁無刷直流電機架線式雙電機車，包括兩臺永磁無刷直流電機10、車架2、司機室8、司機室頂棚1、兩個走行裝置7和司機控制器6。其中車架2與司機室8及司機室頂棚1整體焊接后固定安裝在走行裝置7上，走形裝置7是由兩套車輪和兩套機械變速機構組成，兩臺永磁無刷直流電機10設于車架2內并安裝在兩個走行裝置7的兩套機械變速機構的機座上，兩臺永磁無刷直流電機10通過連接導線11與司機控制器6相連，司機控制器6設于司機室8的內壁上。

在司機室8內還包括座椅9和手閘制動裝置3。其中座椅9固定設于司機室8內相對于司機控制器6的另一側內壁上，座椅9的右側位置安裝有手閘制動裝置3。

司機控制器6包括箱體12、箱門13、提手14、直流斷路器操作手柄15、風扇防塵罩16、調速操縱桿5、換向操縱桿4、直流電源、直流斷路器17、防反二極管18（D1）、濾波電容19（C1）、數顯電壓表20（V1）、直流變換器21（Z1）、控制回路接線端子24、降溫風扇22（F1）和兩個電機控制器23（KZQ1、KZQ2）。其中箱體12的一側壁設有提手14、直流斷路器操作手柄15和風扇防塵罩16；箱體12的上壁上設有調速操縱桿5和換向操縱桿4；箱體12內設有直流電源、直流斷路器17、防反二極管18（D1）、濾波電容19（C1）、數顯電壓表20（V1）、直流變換器21（Z1）、控制回路接線端子、降溫風扇22（F1）和兩個電機控制器23（KZQ1、KZQ2）；其中直流斷路器17包括直流斷路器K1、直流斷路器K2和直流斷路器K3，調速操縱桿5連接調速操縱桿霍爾傳感器H1，換向操縱桿4連接換向操縱桿正轉開關K4和換向操縱桿反轉開關K5。

上述直流電源為110V直流電源，110V直流電源的正極端、直流電源的負極端、直流斷路器K1、直流斷路器K2、直流斷路器K3、防反二極管D1、濾波電容C1和數顯電壓表V1組成直流電源輸入運行控制電路（1）。而電機控制器KZQ1、電機控制器KZQ2、直流變換器Z1、調速操縱桿霍爾傳感器H1、換向操縱桿正轉開關K4、換向操縱桿反轉開關K5、降溫風扇F1、永磁無刷直流電機M1和永磁無刷直流電機M2組成電機運行驅動控制電路（2）。直流電源輸入運行控制電路（1）和電機運行驅動控制電路（2）通過互相聯接組成整體運行控制電路。

本永磁無刷直流電機架線式電機車的運行控制電路聯接原理如圖5所示。

圖5中，直流電源輸入運行控制電路（1）的連接為：直流電源的正極端+BV依次與直流斷路器K1、防反二極管D1串聯連接，防反二極管D1的負極分別與直流斷路器K2的一端、直流斷路器K3的一端、濾波電容C1的正極和數顯電壓表V1的正極連接；直流斷路器K2、直流斷路器K3的共接點與D1的陰極、濾波電容C1的正極、數顯電壓表V1的正極共接成電源正極共接點；直流電源的負極端-BV與濾波電容C1負極、數顯電壓表V1負極、電機控制器KZQ1的直流電源地電位端GND1和電機控制器KZQ2的直流電源地電位端GND2共接成電源輸入側地電位點。

電機運行驅動控制電路（2）的連接為：直流變換器Z1的+5VDC與調速操縱桿霍爾傳感器H1的VCC端相連，使整個電路得電、降溫風扇運行，電路處于待機狀態；調速操縱桿霍爾傳感器H1的霍爾信號輸出端OUT分別與電機控制器KZQ1的TS1端、電機控制器KZQ2的TS2端共接，直流變換器Z1的+12VDC端與降溫風扇F1的正極端連接，也由于電機控制器KZQ1、KZQ2同時使用一個調速操縱桿、一個換向操縱桿，電機控制器KZQ1的ZX1端、電機控制器KZQ2的ZX2端與換向操縱桿正轉開關K4的上端共接，同時向K4輸出正轉控制信號，電機控制器KZQ1的反轉控制信號的FX1端、電機控制器KZQ2的反轉控制信號的FX2端與換向操縱桿正轉開關K5的上端共接，同時向K5輸出反轉控制信號；電機控制器KZQ1的控制電源公共地電位端COM1、電機控制器KZQ2的控制電源公共地電位端COM2，與直流變換器Z1的公共地電位端COM、調速操縱桿霍爾傳感器H1的公共地電位端COM、降溫風扇F1的負極端、換向操縱桿正轉開關K4的下端、換向操縱桿反轉開關K5的下端共接端共接成控制電源公共地電位點；電機控制器KZQ1的三個電機電壓輸出端U1、V1、W1分別與永磁無刷直流電機M1的三個電機繞組連接，電機控制器KZQ1的轉子位置傳感器的五個連接端VCC1、UM1、VM1、WM1、COM2與永磁無刷直流電機M1的轉子位置傳感器連接，電機控制器KZQ2的三個電機電壓輸出端U2、V2、W2分別與永磁無刷直流電機M2的三個電機繞組連接，電機控制器KZQ2的轉子位置傳感器的五個連接端VCC2、UM2、VM2、WM2、COM2與永磁無刷直流電機M2的轉子位置傳感器連接。

上述直流電源輸入運行控制電路（1）與電機運行驅動控制電路（2）的聯結為：電機運行驅動控制電路（2）的直流變換器Z1的+110VDC端與直流電源輸入運行控制電路（1）的電源正極共接點連接；電機運行驅動控制電路（2）的直流變換器Z1的負極端、電機控制器KZQ1的直流電源地電位端GND1、電機控制器KZQ2的直流電源地電位端直流電源地電位端GND2與直流電源輸入運行控制電路（1）的電源輸入側地電位點連接；電機運行驅動控制電路（2）的電機控制器KZQ1的直流電源輸入端+B1與直流電源輸入運行控制電路（1）的直流斷路器K2另一端連接，所述電機運行驅動控制電路（2）的電機控制器KZQ2的直流電源輸入端+B2與直流電源輸入運行控制電路（1）的直流斷路器K3另一端連接，直流斷路器K2、直流斷路器K3并聯連接且將電機控制器KZQ1、電機控制器KZQ2并聯接入直流電源。

本永磁無刷直流電機架線式電機車運行驅動控制（啟動、調速、換向、停止）由司機控制器與永磁無刷直流電機共同完成。

本整體運行控制電路的工作原理為：軌道架空線110V直流電源經正極端+BV、負極端-BV接入電路，合上直流斷路器K1，脈動直流電流經防反二極管D1整流、濾波電容C1濾波后，得到一個比較平滑的直流電流；此時直流變換器Z1得電，其+5VDC端輸出5V電壓給調速操縱桿霍爾傳感器H1的VCC端使調速操縱桿霍爾傳感器H1得電，其+12VDC端輸出12V電壓給降溫風扇F1使F1得電運行；合上直流斷路器K2、直流斷路器K3，電機控制器KZQ1、電機控制器KZQ2得電，電機控制器KZQ1、電機控制器KZQ2內部電路運行，在調速操縱桿霍爾傳感器H1、直流斷路器K4、直流斷路器K5沒有任何操作時，整個電路處于待機狀態；當換向操縱桿推向“前進”位置時，直流斷路器K4閉合，電機控制器KZQ1的ZX1端、電機控制器KZQ2的ZX2端呈低電平，調整調速操縱桿使調速操縱桿霍爾傳感器H1的OUT端輸出的電位漸漸升高，電機控制器KZQ1的TS1端、電機控制器KZQ2的TS2端電位也逐漸升高，在電機控制器KZQ1、KZQ2的驅動控制下，由U1、V1、W1，U2、V2、W2給M1、M2三相繞組輸入三相交流電流，使M1、M2啟動運行，此時電機車在永磁無刷直流電機的拖動下徐徐運行；由于轉子位置傳感器的存在，轉子位置傳感器不斷地將電機轉子位置、轉速信息饋送給電機控制器KZQ1、KZQ2，使M1、M2獲得了穩定的運行轉速和良好的調速性能。

本實用新型的永磁無刷直流電機架線式雙電機車應用了永磁無刷直流電機和電機控制技術等先進科技，首先具有較高的節電效率，采用兩臺3KW永磁無刷直流電機比采用兩臺3.5KW串勵直流電機制造的電機車節省電機使用功率1KW。

可對比試驗證明其節能效率：以相同的試驗條件即牽引5臺雙電機車+上坡+彎道并以約2.5km/h左右的速度運行。

兩種架線式雙電機車對比試驗電氣參數測試表如下。

試驗說明：1、試驗環境為公司環形架空線軌道試驗場2、牽引負載為5臺粘重為2.0噸的架線式雙電機車3、最小牽引起動功率：為逐漸調速/調壓到機車啟動并運行一段距離后的測試值；4、最小牽引功率：為最小牽引起動功率使機車啟動后逐漸調小牽引電壓至機車能穩定運行時的測試值；5、彎道牽引運行功率：約以1.5km/h左右的速度運行；6、連續彎道牽引運行功率：約以1.0km/h左右的速度運行；7、上坡彎道牽引運行功率：約以2.5km/h左右的速度運行；8、溫升測試：溫升記錄以兩種電機車連續運行3.0小時以后測試值。

其中永磁直流電機車的牽引運行功率：113VDC×27A=3.051KVA。串勵直流電機車的牽引運行功率：101VDC×44.5A=4.495KVA。

節電率：(4.495-3.051)/4.495×100%=32%。

其次本永磁無刷直流電機架線式雙電機車具有優異的調速性能。

采用轉子磁極位置信號控制電機的轉速，使永磁無刷直流電機輸入電流的頻率和電機轉速始終保持同步，電機和逆變器不會產生振蕩和失步，這是無刷直流電動機的重要優點，造就了無刷直流電機優異的調速性能。

再次本永磁無刷直流電機架線式雙電機車具有高可靠性。

永磁無刷直流電機沒有普通直流電機的機械換向裝置（換向器與電刷）；也就沒有機械換向裝置所有的故障現象，提高了永磁無刷直流電機架線式雙電機車的可靠性。

最后本永磁無刷直流電機架線式雙電機車基本技術參數為：

（1）公稱粘重：1.5t；

（2）額定電壓：110VDC；

（3）額定功率：2×3KW；

（4）額定牽引力：2.55KN/h；

（5）額定車速：4.54KM/h；

（6）固定軸距：650mm；

（7）最小曲線半徑：5M；

（8）總傳動比：18.4；

（9）傳動方式：兩級傳動；

（10）調速控制方式：霍爾傳感器+轉子磁極霍爾信號；

（11）制動方式：機械制動。

上述的實施例僅為本實用新型的優選實施例，不能以此來限定本實用新型的權利范圍，因此，依本實用新型申請專利范圍所作的修改、等同變化、改進等，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。