電機(jī)，軌道車輛和軌道式車廂組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種電機(jī)（1），該電機(jī)具有基體（2），在該基體中布置有電機(jī)（1）的定子（3）。電機(jī)（1）具有轉(zhuǎn)子軸（5），轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸承（6）可旋轉(zhuǎn)地安裝在基體（2）中。電機(jī)（1）具有量取元件（8），該量取元件與基體（2）機(jī)械抗扭地相連接并且獲取轉(zhuǎn)子軸（5）中出現(xiàn)的電壓。量取元件（8）通過(guò)電容器（10）和/或歐姆電阻（11）與基體（2）電連接。電容器（10）的電容值（C）至少為1nF。歐姆電阻（11）的電阻值（R）在10mΩ和10Ω之間。
【專利說(shuō)明】電機(jī)，軌道車輛和軌道式車廂組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種電機(jī)，
[0002]-其中，該電機(jī)具有基體，在該基體中布置有電機(jī)的定子，
[0003]-其中，電機(jī)具有轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸承能旋轉(zhuǎn)地安裝在基體中，
[0004]-其中，該電機(jī)具有量取元件,該量取元件與基體機(jī)械抗扭地相連接并且獲取轉(zhuǎn)子軸中出現(xiàn)的電壓。
[0005]本發(fā)明還涉及一種軌道車輛，
[0006]其中，該軌道車輛具有至少一個(gè)輪軸和至少一個(gè)電機(jī)，
[0007]其中，至少一個(gè)輪軸與至少一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸直接地或通過(guò)傳動(dòng)裝置相連接。
[0008]本發(fā)明還涉及一種軌道式車廂組，其具有一系列彼此連接的軌道車輛。
【背景技術(shù)】
[0009]上述內(nèi)容是普遍公知的。在電機(jī)方面可以純粹示例性地參考DE102007019828B3和 US7193836B2。
[0010]在電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子軸中可能出現(xiàn)引起軸承電流的軸電壓。軸承電流基本上是不希望的，但并不是在所有情況下均真正地產(chǎn)生干擾。最嚴(yán)重的軸承電流類型是所謂的EDM軸承電流(EDM=electric discharge machining),其原因在于這種類型的軸承電流會(huì)非常迅速地導(dǎo)致軸承損傷。在這種類型的軸承電流情況下，在軸承的導(dǎo)軌和滑輪之間產(chǎn)生電弧。由此導(dǎo)致潤(rùn)滑脂燃燒并且在軸承套中產(chǎn)生凹口。
[0011]除了 EDM軸承電流以外還可能出現(xiàn)電容式的軸承電流、傳統(tǒng)的軸電壓、高頻循環(huán)電流和電容式的轉(zhuǎn)子接地電流。
[0012]為了去除和抑制軸承電流，在現(xiàn)有技術(shù)中公知的是:電機(jī)配有量取元件，該量取元件與基體機(jī)械抗扭地相連接并且獲取轉(zhuǎn)子軸中出現(xiàn)的電壓。開(kāi)頭所述的現(xiàn)有技術(shù)示出了這種類型的構(gòu)造方式。
[0013]然而，尤其是在軌道車輛中，這種構(gòu)造方式存在問(wèn)題。其原因在于，通過(guò)量取元件產(chǎn)生了從軌道經(jīng)過(guò)輪軸和在可能的情況下經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置到發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的導(dǎo)電連接。該連接可以是非常低歐姆的。由此可能出現(xiàn)的是，由另一輛軌道車輛(尤其是另一輛列車的一個(gè)軌道車輛)饋入的工作電流作為回流(Rueckstrom)在很大范圍內(nèi)流經(jīng)軌道車輛。由此可能干擾軌道車輛上的通信裝置或使得接地系統(tǒng)、尤其是數(shù)據(jù)線屏蔽出現(xiàn)過(guò)載。特別是在帶有鋁制車廂的長(zhǎng)車輛的情況下存在以上這種危險(xiǎn)，其原因在于車輛最終所提供使用的傳導(dǎo)的橫截面如此之大，從而使得每米車輛長(zhǎng)度的電阻率小于每米軌道的電阻率。出于這個(gè)原因，在大多數(shù)情況下軌道車輛中并不使用上述類型的量取裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種電機(jī)、一種軌道車輛以及一種軌道式車廂組，其至少在很大范圍內(nèi)避免了軸承電流和牽引回流。[0015]通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的電機(jī)并且通過(guò)具有權(quán)利要求3的電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的有利的構(gòu)造方式是從屬權(quán)利要求2以及4至6的內(nèi)容。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提出，由此設(shè)計(jì)開(kāi)頭所述類型的電機(jī)，即量取元件通過(guò)電容器與基體電連接，該電容器的電容值至少為InF。電容值優(yōu)選地甚至至少為5nF，尤其至少為10nF。
[0017]可選地，可以由此設(shè)計(jì)開(kāi)頭所述類型的電機(jī)，即量取元件通過(guò)歐姆電阻與基體相連接，該歐姆電阻的電阻值在ΙΟπιΩ和10Ω之間。在這種情況下電阻值可以在例如20mΩ和1Ω之間，尤其是50m Ω和100 Ω之間。
[0018]上述所謂的電容值和電阻值涉及的是普通條件下的情況，也就是說(shuō)20° C的溫度和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1013厘巴)。
[0019]在一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，可以將歐姆電阻設(shè)計(jì)為正溫度系數(shù)電阻(Kaltleiter)。由此特別是小的是，在對(duì)電阻進(jìn)行加熱的高電流的情況下提高了其電阻值，從而使得該電阻以更大的電阻值對(duì)抗其他的電流。
[0020]可以將電容器和歐姆電阻彼此并聯(lián)。然而，可選地僅僅具有電阻或僅僅具有電容器便足夠了。
[0021]另外通過(guò)具有權(quán)利要求7的特征的軌道車輛來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明提出，即在開(kāi)頭所述類型的軌道車輛情況下，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造至少一個(gè)電機(jī)。
[0023]另外通過(guò)具有權(quán)利要求8的特征的軌道式車廂組來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0024]根據(jù)本發(fā)明提出，即根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造一系列彼此連接的軌道車輛的至少第一個(gè)和最后一個(gè)軌道車輛。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]下面在結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明中給出了其他優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。在原理圖中:
[0026]圖1示意性地示出了一個(gè)電機(jī)，
[0027]圖2示意性地示出了圖1在連接技術(shù)方面的細(xì)節(jié)，
[0028]圖3示意性地示出了圖1在結(jié)構(gòu)機(jī)械方面的細(xì)節(jié)，
[0029]圖4示意性地示出了一個(gè)軌道車輛，
[0030]圖5示意性地示出了圖4的軌道車輛的一部分，以及
[0031]圖6示意性地示出了 一個(gè)軌道式車廂組。
【具體實(shí)施方式】
[0032]根據(jù)圖1，電機(jī)I具有基體2。在基體2中布置有電機(jī)I的定子3。電極I另外具有轉(zhuǎn)子4。轉(zhuǎn)子4在電機(jī)I運(yùn)行中與定子3電動(dòng)地共同作用。轉(zhuǎn)子4布置在電機(jī)I的轉(zhuǎn)子軸5上，通過(guò)軸承6將該轉(zhuǎn)子軸可旋轉(zhuǎn)地布置在基體2中。
[0033]在電機(jī)I運(yùn)行中，在轉(zhuǎn)子軸5中可能出現(xiàn)軸電壓。在沒(méi)有進(jìn)一步采取措施的情況下，軸電壓可能導(dǎo)致產(chǎn)生電流，該電流將在電機(jī)I的軸承6上流動(dòng)。這種軸承電流可能相對(duì)迅速地導(dǎo)致出現(xiàn)軸承損傷。為了避免這種電流或至少減小這種電流，電機(jī)I由此具有(至少)一個(gè)保護(hù)電路7，下面將借助圖2詳細(xì)地闡述該保護(hù)電路。保護(hù)電路7和保護(hù)電路7的、下面與其一起闡述的元件均與基體2機(jī)械抗扭地相連接。[0034]根據(jù)圖2，保護(hù)電路7具有一個(gè)量取元件8。量取元件8獲取出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子軸5中的電壓。由此，電流從量取元件8出發(fā)流到基體2上。與電流相關(guān)地，量取元件8是那種直接獲取出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子軸5 (或抗扭地布置在轉(zhuǎn)子軸5上的中間元件，例如集電環(huán))中的電壓的元件。與從轉(zhuǎn)子軸5到基體2的電流相關(guān)地，量取元件8也就是保護(hù)電路7的“最靠前”的元件。
[0035]根據(jù)圖2，量取元件8并不直接與基體2電連接，而是通過(guò)阻抗9進(jìn)行電連接。阻抗9根據(jù)圖2具有電容器10和歐姆電阻11，其中，電容器10和歐姆電阻器11彼此并聯(lián)?？蛇x地，可以僅僅設(shè)置電容器10，也就是說(shuō)取消歐姆電阻11。同樣也可以可選地僅僅設(shè)置歐姆電阻11，也就是說(shuō)取消電容器10。
[0036]當(dāng)僅僅具有電容器10時(shí)，電容器的電容值C應(yīng)至少為InF。優(yōu)選地電容值甚至至少為5nF，尤其至少為10nF。
[0037]當(dāng)僅僅具有歐姆電阻11時(shí)，歐姆電阻11的電阻值R應(yīng)該在IOm Ω和10 Ω之間。電阻值R優(yōu)選地可以在20m Ω和1Ω之間。尤其可以在50m Ω和100 Ω之間。
[0038]關(guān)于電容值C和電阻值R的結(jié)論均與標(biāo)準(zhǔn)條件(20° C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)相關(guān)聯(lián)。
[0039]無(wú)論存在電容器10還是歐姆電阻11，當(dāng)滿足上述條件時(shí)，也就是說(shuō)當(dāng)電容值C為至少InF或電阻值R在ΙΟπιΩ和10 Ω之間時(shí)就足夠了。允許違背各個(gè)其他條件。然而，不允許電阻值R過(guò)小。也就是說(shuō)不允許電阻值在ΙΟπιΩ以下。然而優(yōu)選的是，兩個(gè)條件均得到滿足，也就是說(shuō)，電容值C至少為InF且電阻值R在IOm Ω和10 Ω之間。
[0040]歐姆電阻器11的電阻值R (基本上)可能與溫度無(wú)關(guān)。然而優(yōu)選的是，將歐姆電阻11構(gòu)造為PTC電阻，也就是說(shuō)，正溫度系數(shù)電阻。
[0041]為了實(shí)現(xiàn)上述電容值C和電阻值R，可以例如根據(jù)圖3使用所謂的SGR(軸接地環(huán))(=shaft grounding ring)作為量取元件8，其例如US7193836B2中所公知。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如，借助導(dǎo)電良好的環(huán)氧樹(shù)脂將軸接地環(huán)固定在基體2上。與此相反地在本發(fā)明中，為此可以例如根據(jù)圖3借助適合的粘合劑12來(lái)實(shí)現(xiàn)固定，該粘合劑可替代地僅僅具有受限的導(dǎo)電性能，或是電絕緣地發(fā)揮作用。電絕緣的粘合劑通常已知。
[0042]在可能的情況下可以通過(guò)有針對(duì)性地計(jì)量在粘合劑12中的有傳導(dǎo)性的顆粒的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)粘合劑12的導(dǎo)電性能和介電常數(shù)的設(shè)定。也可以如下方式實(shí)現(xiàn)電絕緣，例如，在軸接地環(huán)和基體2之間布置電絕緣元件，例如，相應(yīng)的膜。還可以在與基體2的接觸區(qū)域中電絕緣地對(duì)該軸接地環(huán)進(jìn)行涂覆，例如陽(yáng)極氧化。其他設(shè)計(jì)也是可能的。
[0043]在使用導(dǎo)電性能受限的粘合劑12的情況下，電容器10和歐姆電阻被實(shí)現(xiàn)成分散的元件。可替代地，也可以使用分立的部件，尤其是在SMD技術(shù)(SMD=surface mounteddevice)中。
[0044]基于根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)I的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是，迅速地減小在電機(jī)I的運(yùn)行中所出現(xiàn)的短暫的軸電壓。在量取元件8和基體2之間的阻抗9對(duì)此是沒(méi)有危害的。
[0045]根據(jù)圖4和圖5例如，可以將根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)1-同時(shí)包括以上所描述的保護(hù)電路7-用作為軌道車輛13的驅(qū)動(dòng)電機(jī)M (或在可能的情況下作為多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M之一)。軌道車輛13在此情況下根據(jù)圖4和圖5除了電機(jī)I以外還具有輪軸14。輪軸14可以是單個(gè)輪軸。但它常常是輪對(duì)軸14。
[0046]在軌道車輛13中進(jìn)行使用的情況下，輪軸14與根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)I的轉(zhuǎn)子軸5相連接?？赡艿氖牵苯訉?shí)現(xiàn)該連接?？商娲兀梢酝ㄟ^(guò)中間連接的傳動(dòng)裝置15形成間接的連接。由于傳動(dòng)裝置15因此僅僅是可選地存在的，所以在圖5中僅僅用虛線將其示出。
[0047]根據(jù)圖6，軌道車輛13可以是軌道式車廂組的組成部分。軌道式車廂組16根據(jù)圖6具有一系列彼此連接的軌道車輛13，17。根據(jù)本發(fā)明，至少該系列彼此連接的軌道車輛13，17的第一個(gè)和最后一個(gè)軌道車輛是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的。
[0048]在鐵路系統(tǒng)中，常常通過(guò)軌道18來(lái)實(shí)現(xiàn)從架空導(dǎo)線19中引出的工作電流的回流。工作電流可能達(dá)到很大的值，有時(shí)超過(guò)100安培。軌道18的電阻率典型地在大約30 μ Ω每米的范圍內(nèi)。在軌道式車廂組16的總長(zhǎng)度L約為300米-可實(shí)現(xiàn)的值-的情況下，沿著軌道18在總長(zhǎng)度所出現(xiàn)的總電阻大約為9mΩ。但當(dāng)軌道式車廂組16的第一個(gè)和最后一個(gè)軌道車輛13具有量取裝置8時(shí)，但該量取裝置8在沒(méi)有阻抗9的中間連接的情況下直接連接在基體2上，從軌道式車廂組16的第一個(gè)軌道車輛到最后一個(gè)軌道車輛進(jìn)行測(cè)量(更確切地說(shuō):從第一個(gè)軌道車輛13的第一輪軸14到最后一個(gè)軌道車輛的最后的輪軸14進(jìn)行測(cè)量)，軌道式車廂組16的典型的電阻值可能在ΙΟπιΩ的范圍以下，例如，大約在5πιΩ左右。在這種情況下，如圖6中通過(guò)相應(yīng)的箭頭所示的那樣，工作回流的很大部分將流經(jīng)軌道式車廂組16。與此相反，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)軌道式車廂組16的第一個(gè)和最后一個(gè)軌道車輛時(shí)，僅僅還有小部分工作回流、例如低于10%的工作回流流經(jīng)軌道式車廂組16。當(dāng)僅僅存在電容式連接(也就是說(shuō)取消歐姆電阻11或其足夠大)時(shí)，幾乎沒(méi)有任何部分的工作回流流經(jīng)軌道式車廂組16。由此迅速并可靠地減小了電機(jī)內(nèi)部的軸電壓。
[0049]以上說(shuō)明僅僅用于闡述本發(fā)明。于此相反地，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅僅通過(guò)所附的權(quán)利要求來(lái)確定。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)， -其中，所述電機(jī)具有基體(2 )，在所述基體中布置有所述電機(jī)的定子(3 )， -其中，所述電機(jī)具有轉(zhuǎn)子軸(5)，所述轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸承(6)能旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基體(2)中， -其中，所述電機(jī)具有量取元件(8 ),所述量取元件與所述基體(2 )機(jī)械抗扭地相連接并且獲取所述轉(zhuǎn)子軸(5)中出現(xiàn)的電壓， -其中，所述量取元件(8 )通過(guò)電容器(10 )與所述基體(2 )電連接， -其中，所述電容器(10)的電容值(C)至少為InF。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述電容值(C)至少為5nF，尤其至少為IOnF0
3.—種電機(jī)， -其中，所述電機(jī)具有基體(2 )，在所述基體中布置有所述電機(jī)的定子(3 )， -其中，所述電機(jī)具有轉(zhuǎn)子軸(5)，所述轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸承(6)能旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基體(2)中， -其中，所述電機(jī)具有量取元件(8 ),所述量取元件與所述基體(2 )機(jī)械抗扭地相連接并且獲取所述轉(zhuǎn)子軸(5)中出現(xiàn)的電壓， -其中，所述量取元件(8 )通過(guò)歐姆電阻(11)與所述基體(2 )電連接， -其中，所述歐姆電阻(11)的電阻值(R)在ΙΟπιΩ和10Ω之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其特征在于，所述電阻值(R)在20πιΩ和1Ω之間，尤其是在50mΩ和IOOmΩ之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電機(jī)，其特征在于，所述歐姆電阻器(11)設(shè)計(jì)為正溫度系數(shù)電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述結(jié)合權(quán)利要求3，4或5的電機(jī)，其特征在于，所述電容器(10)和所述歐姆電阻(11)彼此并聯(lián)。
7.—種軌道車輛， -其中，所述軌道車輛具有至少一個(gè)輪軸(14)和至少一個(gè)電機(jī)(I )， -其中，所述至少一個(gè)輪軸(14)與所述至少一個(gè)電機(jī)(I)的轉(zhuǎn)子軸(15)直接地或通過(guò)傳動(dòng)裝置(15)相連接， -其中，根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)設(shè)計(jì)所述至少一個(gè)電機(jī)(I )。
8.一種軌道式車廂組， -其中，所述軌道式車廂組具有一系列彼此連接的軌道車輛(13，17)， -其中，根據(jù)權(quán)利要求7設(shè)計(jì)所述一系列彼此連接的軌道車輛(13，17)的至少第一個(gè)和最后一個(gè)所述軌道車輛(13)。
【文檔編號(hào)】B61C9/38GK103609004SQ201180062199
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月23日
【發(fā)明者】米夏埃爾·布勞爾, 卡斯滕·普羅博爾 申請(qǐng)人:西門子公司