专利名称：用于铁路机车车辆和轨道导行机车的电驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁道机车车辆和轨道导行机车的电驱动装置，它具有一个电动机和至少一个设置在该电动机轴上的风扇叶轮。
用于铁路机车车辆和轨道导行机车的电动机，如三相电流-铁路牵引电动机，越来越多地以高转速驱动，以减小电动机扭矩并由此使电动机重量及结构形式保持小巧。根据德国专利DE-B-2514265，为使电动机冷却而设有一个固定在电动机轴上的风扇叶轮，它可以不同的转速运行并借助电动机或借助专门的外部冷却通道吸入或压缩周围空气。
为了不依赖电动机周围的空气和输送气流量，已经有人建议采用昂贵的外部冷却系统，该外部冷却系统要么基于利用空气管道和自身的鼓风机进行强制通风来工作，要么基于水冷却工作。这种冷却系统及其控制装置很昂贵。
为了降低因通风机转速上升而增大的噪音，由CH-A-664242已公开了一种用于旋转电动机的冷却通风机，它具有一个固定在一磁轭上的定子和一个固定在一旋转支承于磁轭的轴上的转子，其中，该冷却通风机借助一个轴承可旋转地设置在该轴上。一些磁铁对被固定在转子上或通风机上。一个不含铁的圆盘固定在通风机上或转子上并具有一个环形的、设在磁铁对之间的凸缘。通风机通过磁铁之间的相互作用和在圆盘凸缘内感应的涡流被驱动。在这种情况下形成作为速度函数而增加的滑动，由鼓风机引起的噪声电平被降低。在电机高转速时，有希望达到足够的行车风冷却，以至离合器的传动作用可被减弱直至不产生作用。这采用已公开的磁性离合器无法达到。
已发现，在本文开头所述及的、借助一个固定在电动机轴上的风扇叶轮而进行电动机冷却时，冷却空气量在很大程度上与当时的转速成比例，由此，通常在高转速区产生冷却所不需要的大量冷却空气，这引起高能耗和强烈的干扰噪声。高能耗本身也导致驱动电机不必要的加热。
本发明的目的在于，对一种用于铁路机车车辆和轨道导行机车的电驱动装置就其电动机的冷却进行改进。
本发明目的是这样实现的，即在电动机轴和可自由旋转支承于该电动机轴上的风扇叶轮之间设有一个取决于电动机转速和离心力的摩擦-滑动离合器，其中，该摩擦-滑动离合器包含一个固定设置在电动机轴上的圆盘，风扇叶轮的至少一个传动件以摩擦连接形式可与该圆盘啮合，在这种情况下，摩擦-滑动离合器的传动作用从某一电动机转速开始依照离心力减弱并在电动机转速下降时自动地重新增强到无滑动的动力传递状态。由此达到，冷却空气量在较低的电动机转速时充分够用，而所需的冷却空气量在比较高或高的电动机转速下不再随电动机转速的增加成比例地增加，更确切地说，在高的电动机转速下和在足够的行车风冷却作用下由于传动作用的消除不再增加。
本发明的一种具有优点的结构方案在于，摩擦-滑动离合器在传动作用方面设置成可调节的。此外，风扇叶轮的一个或多个传动件借助承载元件挂在风扇叶轮上，这些承载元件在离心力作用下能够使传动件弹性升起和往电动机轴的圆盘外径方向复位。本发明以如下方式提供一种在作用上取决于电动机转速的摩擦-滑动离合器，即该离合器的传动作用可随着电动机轴的转速增加而减弱直至不起作用，而在电动机转速降低后重新自动增强到完全的传动作用。
这样就实现了一种适合于行驶驱动的电动机冷却，而不必采用已知的人工强制冷却或水冷却，也不需要高的工程造价，从而没有采用特殊的和昂贵的开关及监控仪表的必要性。此外，该电驱动装置以更简单和更强的自通风方式运行。
按照本发明，在具有优点的实施形式中，冷却空气量的转速比例关系只保持到一足够用于冷却的转速，而从该电动机转速起，风扇叶轮以较低的转速被驱动，由此，通风机的能耗及噪音明显降低。
按照本发明，为使电动机冷却而设置的风扇叶轮借助一个摩擦-滑动离合器由固定在电动机轴上的圆盘，尤其是一金属圆盘传动。风扇叶轮的传动件最好具有一个与圆盘外径相配置的摩擦垫片，其中传动件设在至少一个与圆盘外径同圆心设置在风扇叶轮上的弓形承载元件上。该(或这些)承载元件如此弹性或铰接地固定或安装在风扇叶轮上，即在风扇叶轮的转速增加时，带有摩擦垫片的承载元件在离心力作用下可向外移动，因此，由于摩擦垫片对构成传动面的电动机轴的圆盘外径的接触压力变小，圆盘与风扇叶轮之间的摩擦连接作用及由此对风扇叶轮的传动作用被减弱，甚至可被完全消除。在此，与简单进行的动力传递相比，具有优点的是，当电动机转速下降时重新自动开始传动作用并重新不断加强。
对于所设摩擦-滑动离合器，承载元件设置成铰接地设置在风扇叶轮上的闸瓦等类似物，它作为传动件在面向圆盘外径一侧上带有一摩擦垫片。
按照本发明的另一实施形式，承载元件的一端借助一个轴可旋转地支承在风扇叶轮上，而其自由端通过弹簧体克服离心力作用朝圆盘外径方向保持在可调的预受力状态。
下面借助附图所示实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1为本发明的带有一个为至少一个风扇叶轮而设的摩擦-滑动离合器的驱动装置的部分截面，该驱动装置尤其适用于可以高转速运行的铁路牵引电动机等等；图2为本发明电驱动装置的带有一个风扇叶轮和一个摩擦-滑动离合器的驱动轴的俯视图。
为对一已公开的电动机1进行空气冷却，在该电动机轴2上设置一个风扇叶轮3，该叶轮借助一个轴承4可自由旋转地支承在电动机轴上。在图1所示实施例中，在风扇叶轮3和电动机1之间设有一个固定在电动机轴2上的圆盘5，尤其是一个金属圆盘。
对于用于铁道机车车辆的电驱动装置而言，为了通过摩擦连接对风扇的转速进行限定和控制，按照本发明的第一实施形式(图1)，承载元件8利用固定支座9被固定在风扇叶轮3上。这些承载元件8设计成具有弹性，即承载元件和设在其上面的传动件7，尤其是摩擦垫片或刹车摩擦片，在取决于电动机转速的离心力作用下使得传动件7及承载元件8能弹性地抬起和朝电动机轴的圆盘5外径10方向复位。以这种方式，通过改变圆盘5与传动件7之间的摩擦连接6可使摩擦-滑动离合器的动力传递改变。摩擦垫片或刹车摩擦片7在低转速时以所希望的方式完全位于随电动机轴2旋转的圆盘5的传动面上，而在转速不断提高时，摩擦或刹车垫片7与承载元件8一起或多或少地抬起，因此，离合器的动力传递可被降低。承载元件或其预应力的设置及调整将对摩擦-滑动离合的传动作用产生一般影响。摩擦垫片的选择也将产生不同的影响。
为使电动机冷却，因此在电动机轴2和风扇叶轮3之间设置一个摩擦-滑动离合器，在用于铁道机车车辆的电驱动装置中，它构成对冷却通风机的机械转速的限定和控制。在本实施例中设计成摩擦-滑动离合器的装置以如下方式起作用，即随着电动机转速增加，尤其从某一转速范围开始，作用于风扇叶轮的驱动作用借助该离合器减弱。另一方面，该离合器在电动机转速降到某一转速范围以下时起作用，以使作用于风扇叶轮上的离合驱动作用自动地重新增强。
在图2所示的实施例中，以俯视图形式示出了电动机轴2、固定安置在其上的金属圆盘5和在其后面的风扇叶轮3，其中，风扇叶轮3同样可自由旋转地安置在电动机轴上，从该示意图中可以看出，至少一个逐段地呈圆环形、闸瓦形成或弓形的承载元件11可旋转地、与固定安置在电动机轴2的金属圆盘5的外径10大致同圆心地安置在风扇叶轮3上。该所示承载元件11借助一个轴12或一个接头固定在风扇叶轮3上，其中承载元件的自由端13在电动机低转速时借助拉力弹簧14克服离心力而朝向圆盘5固定。此外，还可设置一个风扇叶轮的焊接挡销15。用16表示一个为拉力弹簧14而设的风扇叶轮固定销。
在电动机低转速时，摩擦-滑动离合器的动力传递作用大，因为此时承载元件11的摩擦垫片7全面积或近似全面积地且必要时借助弹簧体14的弹力紧贴在圆盘5的传动面10上。由箭头代表的承载元件11的自由端13的旋转运动由挡销15’和圆盘5外径10限制。例如借助不同的弹簧14或通过改变定位销16的设置可改变摩擦-滑动离合器的传动作用。如果部件16设置成偏心轮的形式，也可以这种方式改变其预应力。
权利要求
1.一种用于铁道机车车辆和轨道导行机车的电驱动装置，它具有一个电动机(1)和至少一个设置在该电动机轴(2)上的风扇叶轮(3)，其特征在于一个取决于电动机转速和离心力的、设在电动机轴(2)和自由旋转支承于电动机轴上的风扇叶轮(3)之间的摩擦-滑动离合器(4-11)，其中该摩擦-滑动离合器包含一个固定安置在电动机轴上的圆盘(5)，风扇叶轮的至少一个传动件(7)以摩擦连接(6)形式可与该圆盘啮合，在此，摩擦-滑动离合器的传动作用从某一电动机转速开始依照离心力减弱并在电动机转速降低时重新自动增强到无滑动的动力传递状态。
2.按照权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，所述摩擦-滑动离合器(4-11)在传动作用方面设计成可调节的。
3.按照权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，风扇叶轮(3)的传动件(7)借助承载元件(8)挂在风扇叶轮上，这些承载元件使得传动件(7)在离心力作用下能弹性地抬起和朝电动机轴(2)的圆盘(5)的外径(10)方向复位。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的电驱动装置，其特征在于，安置在电动机轴(2)上的圆盘(5)由一金属圆盘组成。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的电驱动装置，其特征在于，风扇叶轮(3)的传动件(7)具有一个与圆盘(5)的外直径(10)相匹配的摩擦垫片，并且，传动件(7)设在至少一个与圆盘(5)的外径(10)同心地设置在风扇叶轮(3)上的弓形承载元件(11)上。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的电驱动装置，其特征在于，承载元件(11)设计成铰接在风扇叶轮(3)上的闸瓦等类似物，作为传动件(7)，朝向圆盘(5)外径(10)的一侧带有一个摩擦垫片。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的电驱动装置，其特征在于，承载元件(11)一端借助一轴(12)可偏转地安置在风扇叶轮(3)上，而它的自由端(13)借助弹簧(14)克服离心力作用朝圆盘(5)的外径(10)方向以一个可调节的预紧力被紧固。
8.按照权利要求7所述的电驱动装置，其特征在于，承载元件(11)的在离心力作用下可克服拉力弹簧(14)的作用而从圆盘(5)外径(10)抬起的自由端(13)配设有一个风扇叶轮(3)的挡销(15′)。
全文摘要
一种用于铁路机车车辆和轨道导行机车的电驱动装置,其中为改善对驱动电动机(1)的冷却,在电动机轴(2)和可自由旋转地设置在电动机轴上的风扇叶轮(3)之间设有一个取决于电动机转速和离心力的摩擦－滑动离合器(4—11),其中,该摩擦－滑动离合器包含一个固定安置在电动机轴上的圆盘(5),风扇叶轮的至少一个传动件(7)可与该圆盘以摩擦连接方式(6)耦合,而其中摩擦－滑动离合器的传动作用从某一电动机转速开始依照离心力减弱并在电动机转速下降时重新自动增强到一种无滑动的动力传递状态。
文档编号F16D43/21GK1184567SQ96193897
公开日1998年6月10日 申请日期1996年5月2日 优先权日1995年5月16日
发明者伯恩德·普凡施密特 申请人:西门子公司