專利名稱：電動驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電動驅(qū)動裝置，該裝置帶有一電動機(jī)和至少一個裝于電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪。
對于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電動機(jī)，如三相交流牽引電動機(jī)，為保證小的電機(jī)扭矩并因此減小電機(jī)重量及結(jié)構(gòu)尺寸，越來越多地以高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。按照DE-B-2514265，為使電機(jī)冷卻，在電機(jī)軸上固定設(shè)置了一個風(fēng)扇葉輪，該葉輪以電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，周圍的空氣或是通過電機(jī)或是通過專門的外部冷卻通道來吸入或壓縮。
為不受周圍空氣和電機(jī)空氣需求量的影響，也曾建議采用昂貴的外部冷卻系統(tǒng)，這種外冷卻系統(tǒng)或是以帶有通風(fēng)管道和自備鼓風(fēng)機(jī)的人工強(qiáng)制通風(fēng)為基礎(chǔ)，或是以水冷為基礎(chǔ)而工作。這種冷卻系統(tǒng)及其控制很昂貴。
為了降低由于電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高而加大的電機(jī)噪聲，由CH-A-664242公開了一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的冷卻風(fēng)扇，該風(fēng)扇帶有一個固定在磁軛上的定子和一個固定在由磁軛旋轉(zhuǎn)支承的旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子，其中冷卻風(fēng)扇借助一軸承可裝動地設(shè)置在電機(jī)軸上。在轉(zhuǎn)子或風(fēng)扇上固定有許多磁鐵對。一個不含鐵的圓盤固定在電風(fēng)扇或是轉(zhuǎn)子上，它具有一個環(huán)形的，設(shè)置在磁鐵對之間的法蘭盤。電風(fēng)扇通過磁鐵和在法蘭盤內(nèi)感應(yīng)的渦流的相互作用而轉(zhuǎn)動。由此產(chǎn)生一個作為速度函數(shù)的增大的滑差，這樣使電風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲電平降低。
人們發(fā)現(xiàn)，在本文前言部分所述冷卻電機(jī)的情況中，借助一個固定安裝在電機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪，冷卻空氣量在很大程度上與當(dāng)時的電機(jī)轉(zhuǎn)速成比例，這樣通常在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)會產(chǎn)生為冷卻所不需要的大量冷卻空氣，這些大量的冷卻空氣會造成高能耗并使干擾噪聲顯著提高。而高能耗本身又會造成對驅(qū)動電機(jī)不必要的加熱。
本發(fā)明的目的在于對本文前言所述類型電動驅(qū)動裝置的驅(qū)動電機(jī)的冷卻進(jìn)行改善。
本發(fā)明的目的是通過權(quán)利要求1所述特征來實(shí)現(xiàn)的。
這樣實(shí)現(xiàn)了在電機(jī)低轉(zhuǎn)速時保證提供足夠的冷卻空氣量，而在電機(jī)較高或高轉(zhuǎn)速時有待傳輸?shù)睦鋮s空氣量不再隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而成比例地增大。
本發(fā)明有利的改進(jìn)結(jié)構(gòu)在于，在旋轉(zhuǎn)安裝于電機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪和電機(jī)軸之間設(shè)置一個受電機(jī)轉(zhuǎn)速影響的電磁滑動離合器，滑動離合器的傳動作用隨電機(jī)轉(zhuǎn)速升高被削弱直至幾乎失效，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時又恢復(fù)到完全的傳動作用。
由此實(shí)現(xiàn)了與車輛運(yùn)行相適應(yīng)的電機(jī)冷卻，不必再采用外部冷卻系統(tǒng)或水冷卻系統(tǒng)，無需巨大的工程技術(shù)費(fèi)用，也不存在使用昂貴，特殊的開關(guān)設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備的必要性。此外，電動驅(qū)動裝置可以設(shè)計(jì)成具有比較簡單且牢靠的自身冷卻通風(fēng)系統(tǒng)。
在本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)中，冷卻空氣量與轉(zhuǎn)速成比例的關(guān)系只保持到滿足冷卻要求的轉(zhuǎn)速為止，大于這一電機(jī)轉(zhuǎn)速時風(fēng)機(jī)葉輪將以較低轉(zhuǎn)速被驅(qū)動，使得能耗和風(fēng)機(jī)噪聲明顯降低。
本發(fā)明有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案由其它權(quán)利要求給出。
下面借助附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明電動驅(qū)動裝置的局部剖示圖，該電動驅(qū)動裝置尤其適合于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的三相交流-牽引電動機(jī)。
圖中所示一公知的電動機(jī)8具有一個電機(jī)軸承4和一根電機(jī)軸3。在電機(jī)軸3上裝有用于對電機(jī)8進(jìn)行空氣冷卻的一風(fēng)扇葉輪1，其中風(fēng)扇葉輪輪轂11通過軸承2的中間布置可以自由旋轉(zhuǎn)地支承于電機(jī)軸3上，使得該不帶直接驅(qū)動裝置的風(fēng)扇葉輪與電動機(jī)8相耦合。
在自由旋轉(zhuǎn)地安裝在電機(jī)軸3上的風(fēng)扇葉輪1和電機(jī)軸之間有一個對于冷卻鼓風(fēng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)速限制和控制裝置。在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)作為電磁滑動離合器5-7的裝置這樣起作用，即隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，尤其是大于一確定的轉(zhuǎn)速范圍時，通過滑動離合器對風(fēng)扇葉輪的驅(qū)動作用開始減弱。而當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降到一確定的轉(zhuǎn)速范圍以下時，滑動離合器將起作用，其對風(fēng)扇葉輪的驅(qū)動作用又重新增強(qiáng)。
在圖示實(shí)施例中，電機(jī)軸3上的環(huán)狀凹槽13中裝有永久磁鐵5，而風(fēng)扇葉輪1，更確切地說風(fēng)扇輪轂11上配置有一個或多個短路或鼠籠式繞組7，該繞組最好嵌入磁性材料6中。在本實(shí)施例中是這樣布置的，即在風(fēng)扇葉輪軸承2與電磁部件6，7之間布置有一隔熱墊圈，在部件6，7面朝電動機(jī)8的一側(cè)設(shè)置有一軸向定位器9。附圖標(biāo)記12表示風(fēng)扇葉輪葉片。
依據(jù)一未示出的實(shí)施例，永久磁鐵也可以裝在風(fēng)扇葉輪上，而電磁部件6，7則裝在電動機(jī)軸上。通過永久磁鐵以及基于電動機(jī)軸3或風(fēng)扇葉輪1的旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生滑動離合器的磁激勵。傳動風(fēng)扇葉輪所需的扭矩通過在短路繞組7上的電壓感應(yīng)來產(chǎn)生，其原理與帶有鼠籠轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)是相同的。鼠籠繞組或是裝在風(fēng)扇葉輪里或是裝在電動機(jī)軸上，這取決于永久磁鐵的安裝位置，鼠籠繞組還嵌入磁性材料6中。撇開可能的反應(yīng)力矩不談，該結(jié)構(gòu)的最大力矩(傾覆力矩)應(yīng)該在給定的轉(zhuǎn)速時達(dá)到，并在給定轉(zhuǎn)速下正好足以克服空氣動力范圍內(nèi)的壓力降。這一轉(zhuǎn)速通常應(yīng)在電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的60％-70％之間。如果電動機(jī)轉(zhuǎn)速超過了這一值，則根據(jù)風(fēng)扇葉輪離合器的轉(zhuǎn)矩-滑動特性曲線出現(xiàn)一個較低轉(zhuǎn)速，從而減少冷卻空氣量，能耗和風(fēng)機(jī)噪聲。
權(quán)利要求
1.一種尤其用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電動驅(qū)動裝置，該裝置帶有一電動機(jī)(8)和至少一個安裝在電動機(jī)軸(3)上的風(fēng)扇葉輪(1)，其特征在于，在電動機(jī)軸(3)和風(fēng)扇葉輪(1)之間設(shè)有一個電磁的轉(zhuǎn)速限制與控制裝置(5-7)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過風(fēng)扇葉輪的轉(zhuǎn)速時，該裝置限制輸送的冷卻空氣為所需冷卻空氣量，其中從一個可預(yù)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速開始，風(fēng)扇葉輪的轉(zhuǎn)速相對于電動機(jī)轉(zhuǎn)速可降低。
2.按照權(quán)利要求1所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，在自由旋轉(zhuǎn)地支承于電動機(jī)軸(3)上的風(fēng)扇葉輪(1)和電動機(jī)軸(3)之間設(shè)有一個受電動機(jī)轉(zhuǎn)速影響的電磁滑動離合器(5-7)，該滑動離合器的傳動作用隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高被減弱直至幾乎失效，在電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低時又重新恢復(fù)至完全的傳動作用。
3.按照權(quán)利要求2所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，該電動機(jī)軸(3)上帶有永久磁鐵(5)，在風(fēng)扇葉輪(1)的輪轂(11)中設(shè)有一短路繞組(7)。
4.按照權(quán)利要求2所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，在風(fēng)扇葉輪上安裝有永久磁鐵，而在電動機(jī)軸上安裝有短路繞組。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，所述短路繞組(7)嵌入磁性材料(6)中。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，所述風(fēng)扇葉輪(1)設(shè)計(jì)用于封裝的或連續(xù)通風(fēng)的電動機(jī)(8)，它自由旋轉(zhuǎn)地安裝在電動機(jī)軸(3)上，用于抽風(fēng)或壓力通風(fēng)。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，所述風(fēng)扇葉輪(1)通過一個裝在風(fēng)扇葉輪輪轂(11)內(nèi)的軸承(2)自由旋轉(zhuǎn)地安裝在電動機(jī)軸(3)上，在風(fēng)扇葉輪輪轂(11)上有一個對于電動機(jī)軸(3)的軸向定位銷，在風(fēng)扇葉輪輪轂(11)或電動機(jī)軸(3)上裝有永久磁鐵(5)，或是在風(fēng)扇葉輪及電動機(jī)軸的磁性材料(6)中嵌入一鼠籠式繞組或短路繞組(7)，以使其以異步電機(jī)方式感應(yīng)出一電壓，在風(fēng)扇葉輪軸承(2)與電磁部件(5-7)之間布置有一隔熱墊圈(10)。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，所述永久磁鐵(5)和/或嵌入磁性材料(6)中的一個或多個短路繞組(7)呈環(huán)狀或是逐段呈環(huán)狀地裝在風(fēng)扇葉輪(1)的輪轂(11)或電動機(jī)軸(3)中。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電磁滑動離合器(5-7)的部件被設(shè)計(jì)成這樣，使得最大的傾覆力矩或者在電動機(jī)軸與風(fēng)扇葉輪之間的最大傳動作用在一預(yù)定的電動機(jī)轉(zhuǎn)速時達(dá)到，在該預(yù)定轉(zhuǎn)速時，正好足以克服空氣動力范圍內(nèi)的壓力降，其中該轉(zhuǎn)速大約在電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的60％-70％范圍之間。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電動驅(qū)動裝置，其特征在于，該裝置用于帶有高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的三相交流牽引電動機(jī)的情況。
全文摘要
一種用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電動驅(qū)動裝置,其中為改善對電動機(jī)(8)的冷卻,按照本發(fā)明,在電動機(jī)軸(3)和風(fēng)扇葉輪(1)之間設(shè)有一個電磁的轉(zhuǎn)速限制與控制裝置(5—7),當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過風(fēng)扇葉輪的轉(zhuǎn)速時,該裝置限制輸送的冷卻空氣為所需的冷卻空氣量,其中從一個可預(yù)先給定的電動機(jī)轉(zhuǎn)速開始,風(fēng)扇葉輪的轉(zhuǎn)速相對于電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低。
文檔編號F04D25/02GK1184568SQ96193952
公開日1998年6月10日 申請日期1996年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月16日
發(fā)明者沃爾夫?qū)だ麅?nèi)特 申請人:西門子公司