地铁车辆门控无刷直流电机浅谈.docx

    地铁车辆门控无刷直流电机浅谈    蔡敦洁 高坤 杨吉波Summary：地铁车辆作为一种安全、快速、绿色的交通方式，能很大程度改善日益拥堵的城市交通运输环境，满足经济社会的可持续发展战略本课题以我国地铁车辆自动门控系统为研究载体，主要介绍地铁车辆车门控无刷直流电机的结构，以期能够对相关从业者提供一定的帮助Key：地铁车辆;无刷直流电机;结构1.引言随着地铁车辆线网不断扩张，城市居民出行对地铁的依赖程度日益加深地铁车辆作为一种安全、快速、綠色的交通方式，能很大程度改善日益拥堵的城市交通运输环境，满足经济社会的可持续发展战略地铁车辆自动门是其运营中使用最多的车辆设备之一，城市轨道列车运行站点密度较大，需要频繁对自动门系统进行操作，再加上人为干扰因素，使得自动门系统经常发生故障，甚至发生夹人事件，对乘客人身财产安全带来巨大的隐患，对地铁运营效率造成较为恶劣的影响随着科技的进步，电控电动自动门作为一种新型的自动门系统，自然受到了国内外厂商的青睐，也分别研制出具有自己知识产权的电控电动自动门系统，其驱动方式主要以有刷直流电机为主不同电机驱动方式的自动门控制系统，其控制方法和驱动方式也不尽相同，自动门系统的性能亦有不小差异。

因此，针对地铁车辆自动门控无刷直流电机进行深入地研究，对地铁车辆装备制造业的发展具有非常重大的意义2.无刷直流电机地铁车辆自动门系统作为一种经常使用的车辆设备，需要一种运行可靠、结构简单、维护性好的驱动电机，选用更为先进的无刷直流电机作为驱动电机能一定程度上减小自动门控制系统的故障率和维护时间，提高列车运行效率无刷直流电机利用电子换相器取代了有刷直流电机的机械电刷和机械换相器随着科技的不断进步和发展，无刷直流电机的发展程度已日趋成熟，其高效率、长寿命、低噪声以及较好的转速-转矩特性的优点使得无刷直流电机得到了广泛的应用，尤其是在电动汽车、医疗设备、航空航天、数控机床及精密电子仪器设备等对电机的运行性能和控制精度要求较高的场合3.门控无刷直流电机结构无刷直流电机主要由电机本体、位置传感器、功率驱动电路三部分组成，为典型的机电一体化产品安装在无刷直流电机上的转子位置传感器和电子换相电路一起替代了有刷直流电机的机械换相装置，其采用的方波励磁形式很大程度上提高了永磁体的利用效率和缩小了电机体积，并且促进了无刷直流电机在整体效率和可靠性方面的提高这些优点在提高自动门系统品质、延长寿命方面具有重要的意义。

对于门控无刷直流电机，除了选用合适的额定电压和额定功率的电机外，还需要选用加装减速装置的特殊电机以满足门体运行速度的需要4.电机本体无刷直流电机本体结构包含定子和转子其铁芯中嵌有电枢绕组，电枢绕组的形式有多种，如整距分步式、短距分布式和整距集中式等整距集中式的无刷直流电机每极下同相绕组的导体处在同一槽内，气隙磁通密度相同，得到的反电动势波形与气隙磁通密度相似，因此能够得到较好的梯形反电动势波形电枢绕组一般为单相和多相，目前较为常用的为三相绕组电枢绕组的连接方式可以分为星形或三角形，目前应用较多的是三相对称星形连接的无刷直流电机无刷直流电机的转子是由镶嵌在铁芯上的一定极对数的永磁体5.位置传感器位置传感器在无刷直流电机运转中扮演着非常重要的角色，负责检测转子磁极位置和为电子开关电路提供正确换相信息在本文中，采用三路霍尔位置传感器输出实现转子位置检测和换相操作无刷直流电机无位置传感器控制技术近年来发展迅速，主要包括反电动势法、磁链法、电感法和人工智能法等，它需要额外检测手段和相应的控制算法相结合虽然无位置传感器控制方式下的无刷直流电机具有很多优点，但是无形中增加无刷直流电机检测手段和控制算法的复杂程度，对无刷直流电机控制系统的开发成本和可靠性造成一定影响。

除非检测手段和控制算法是安全可靠的，才不会对城市轨道车辆自动门控制的可靠性造成影响目前，采用位置传感器实现转子位置和换相操作是比较常用的较为可靠的方法无刷直流电机位置传感器的种类很多，工作原理也不尽相同，主要有电磁式、光电式、磁敏式等霍尔位置传感器是一种常用的磁敏式位置传感器，其具有体积小、使用方便和价格低廉等优点6.功率驱动电路功率驱动电路是无刷直流电机控制部分的核心，是保持无刷直流电机产生源源不断转动力矩的重要保证无刷直流电机驱动方式分为半桥式、全桥式、H桥以及介于半桥和全桥驱动方式的驱动电路等对于半桥式驱动电路而言，无刷直流电机电枢绕组在一个通电周期内，三分之一处于导通状态，利用率较低两两导通方式和三三导通方式是无刷直流电机全桥驱动电路常见的导通方式两两导通方式是每隔六分之一周期换相一次，而三三导通方式与两两导通方式的开关器件的导通次序不一样H桥驱动电路可以随时改变绕组电流的大小和方向，一般用于单相和两相无刷直流电机中7.结束语安全、稳定、可靠、快速、准时的自动门系统是衡量城市轨道车辆自动门系统好坏和保障人生安全与列车运行效率的重要因素，而门控无刷直流电机调速性能、固有换相转矩脉动抑制和自动门防挤压功能的控制性能又与这些因素息息相关。

主要介绍地铁车辆车门控制系统驱动电机的结构，能够对相关从业者提供一定的帮助Reference：[1]李宝泉，周强，唐立国，曹春伟，王洋.城市轨道交通车辆的车门智能诊断技术[J].城市轨道交通研究，2020，23（06）：151-154.[2]米清浩，崔虎山.福州地铁1号线客室车门开关门控制逻辑研究[J].智能城市，2016，2（05）：109-110.   -全文完-。