专利名称：牵引马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在电力驱动或柴油机电力驱动的车辆中的牵引马达，其中，将该安置在一个外壳中的牵引马达接地。
在上述类型的车辆中，所述牵引马达要么直接由一个电源供电，要么通过一个带有大功率电子调节元件的变流器供电。所述牵引马达的外壳在此通过在该电驱动车辆中的一根地线接地。基于尤其由一个变流器原则上限定的在所述牵引马达中的共态电压(零电压)和在该牵引马达的接线端子上的跃变电压，并结合在所述牵引马达中的及其轴承中的寄生电容，在这些轴承中会出现电容电流和电弧放电。
此外，根据所选择的电动车辆的接地原理，会通过牵引电动机的轴承从自带电源的车辆中或者从由外电源供电的车辆中流出反向的工作电流。这些都同样会导致轴承和润滑剂受损并因此导致轴承提前失效。
为了避免这种轴承损坏，采用绝缘的轴承或绝缘的轴套。通过采用绝缘的轴承或绝缘的轴套，防止了传统的(电机)轴电压、低频或直流工作电流，尤其是减小了因变流器引起的电容性轴承电流和在轴承中的电弧放电。
但其缺点在于，所述绝缘的轴承具有一个非常高的购买价格并要求比较小心地将其装入驱动装置中，以免损坏轴承的绝缘。这一点可通过在轴承装入后的一次附加的绝缘检测来确认。
在日本专利文献JP 001309505中描述了一种被固定接地的牵引电动机。其中的一个电容仅仅用于减小电动车辆的干扰电流或故障电流。
在另一篇日本的专利文献JP 62114401中，牵引电动机同样被固定接地。通过一些电容，所述电动车辆的干扰电流以最短的路径返回电源。
因此，本发明的目的在于提供一种可简便地避免上述缺陷的用于牵引马达的接地方式。
上述目的按照本发明这样来实现，即，通过一个电容器使所述牵引马达的外壳接地。
由此能够完全或部分地用明显更廉价的不绝电的轴承来替代绝缘的轴承，并确保轴承不受寄生电流的破坏。
这样一来，所述自带电源的电动车辆或者由外电源供电的电动车辆的、往常会直接通过固定的接地线路返流回电动机的低频或直流的反向(工作)电流就被所述电容器阻挡。因此，这样的返回电流就不会或只能很少程度地流过牵引电动机的轴承。
对于由变流器引起的高频干扰电流来说，所述电容器近乎构成一个短路(XC＝1/jwC)，也就是说，该高频电流可以象在固定接地时那样借助接地线从电磁相容的角度出发以最短的路径返流回电源。由此避免电容性电流或接地电流流过轴承。
通过对电容器尺寸的相应设计，可明显减小在所述轴承上的电压，从而使得不会或很少超过所述轴承润滑膜的耐压强度。在此，一个电容分压器在所述附加的绕组外壳电容和所述位于牵引电动机的外壳和车辆接地件例如转向架之间的与空气电容和轴承电容并联的电容器电容之间工作。只要所述轴承上的电压，亦即在所述电容器上的电压不超过所述轴承的润滑膜层的静态耐压强度0.5V或动态耐压强度2至10V，则该润滑膜层就起到绝缘层的作用并因此阻止电容性轴承电流和电弧放电。
循环电流，亦即环流和基于加载在牵引电动机的轴承上的电机轴电压所引起的电流，可通过按照本发明对于牵引电动机的这种电容性接地而被阻止，为此仅仅需要将其中的一个轴承设计成电绝缘的。
比较有利的是，在所述牵引电动机的外壳和地面之间的电容性接地在所述变流器中进行。也就是说，因此在所述牵引电动机和变流器之间设置一根具有四根芯线的电缆，其中的三根芯线用于供电，剩下的一根则用于无电感地进行接地连接。
在另一有利的实施方式中，所述电容性接地连接在所述牵引电动机的外壳和所述牵引电动机的转速传感器之间进行，也就是说在该转速传感器中或之上，将所述电容器连接在该转速传感器的外壳和该传感器的发送导线的屏蔽防护件之间。所述转速传感器的外壳和牵引电动机的外壳在此相互导电连接。
特别有利的是，在上述各种实施方式中都监控所述轴承电压，也就是说将其作为判断电容器是否能有效工作的测量参数来测量。由此，当在故障情形下所述轴承电压增大时，就可因此发出一个明确表示一个电容器发生故障的信号。
下面借助附图所示实施方式对本发明及其如从属权利要求所述的其他有利的扩展设计作进一步详细说明，附图中
图1示出一个牵引电动机的外壳直接在该牵引电动机上进行电容性接地；图2示出一个牵引电动机的外壳通过变流器进行电容式接地；图3示出一个牵引电动机的外壳通过转速传感器进行电容式接地；图4示出一个牵引电动机的外壳通过供电电缆的屏蔽罩壳进行电容性接地。
图1为一个电动车辆的一局部的原理性示意图。该车辆通过一个牵引电动机1和一个变流器8并经由一个轮对轴6来电驱动。该牵引电动机1通过一个图中没有示出的转向架用中心销固定在一个车体上。该牵引电动机1驱动一根电机轴3，后者又通过一个小齿轮4和一个大齿轮5使所述轮对轴6转动。在所述牵引电动机1的外壳11和车体或转向架7之间现在设有按照本发明的电容器作为电容性接地CErdung。所述转向架7和/或车体构成所述车辆的接地件，它们必要时按保护接地的方式设计。所述车辆接地件通过一根电连接线21，例如通过一个轮对刷与所述轮对轴6，并进而与图中未示出的驱动轮的真正的接地线电连接。
基于这样的接地电容CErdung可明显减小在所述轴承10上的电压，由此使其不会超过或很少超过所述轴承的润滑膜层的耐压强度。所述接地电容器的电容在大型牵引电动机中为100-900微法(μF)。在相应较小的牵引电动机1中则可将所述接地电容设计得更小些。
在此，如图1所示，电容式分压器在附加的绕组2、外壳电容CWG和所述位于牵引电动机1的外壳11和车体或转向架7之间的与空气电容CLuft和轴承电容CLager并联的电容器电容CErdung之间工作。只要所述轴承上的电压，亦即在所述接地电容器CErdung上的电压不超过所述轴承的润滑膜层的静态耐压强度0.5V或动态耐压强度2至10V，则该润滑膜层就起到绝缘层的作用并因此阻止电容性轴承电流和电弧放电。
在按照图2所示的一个有利的扩展设计中，用所述电容器CErdung的接地优选无感应地在所述变流器8中实施。由此可显著简化在所述牵引电动机1上的安装，因为所述变流器8本来就有某种接地装置。所述接地电容CErdung可与其连接。所述用于供电的电力电缆9在此情形下具有另一根芯线或一个屏蔽防护件。借助该另一根芯线或一个屏蔽防护件可将接地电位从所述牵引电动机1引入所述变流器8中。
在按照图3所示的另一有利的扩展设计中，所述牵引电动机1通过在所述转速传感器12中或上的一个接地电容器CErdung实现电容性接地。该转速传感器12的外壳在此与所述牵引电动机1的外壳11导电连接。所述接地电容器CErdung连接在所述转速传感器12的外壳和所述转速传感器电缆20的屏蔽防护件14之间。
在按照图4所示的又一有利的扩展设计中，所述牵引电动机1通过在所述牵引电动机1的外壳11与所述供电电缆9的屏蔽防护件15之间的一个接地电容器CErdung实现电容性接地。
权利要求
1.一种用在电力驱动或柴油机电力驱动的车辆中的牵引马达(1)，其中，将该支承在一个外壳(11)中的牵引马达(1)接地，其特征在于，所述牵引马达(1)通过至少一个接地电容器(CErdung)接地。
2.按照权利要求1所述的牵引马达(1)，其特征在于，所述牵引马达(1)可通过大功率电子调节机构被供电。
3.按照权利要求1或2所述的牵引马达(1)，其特征在于，在所述牵引马达(1)的外壳(11)和车辆接地件之间的接地连接在一个转速传感器(12)中或之上进行。
4.按照权利要求1或2所述的牵引马达(1)，其特征在于，在所述牵引马达(1)的外壳(11)和车辆接地件之间的接地连接通过电力电缆的屏蔽防护件(15)进行。
5.按照权利要求2所述的牵引马达(1)，其特征在于，在所述牵引马达(1)的外壳(11)和车辆接地件之间的接地连接在变流器中进行。
6.按照权利要求5所述的牵引马达(1)，其特征在于，所述接地连接通过在所述供电电缆(9)中的一根单独的导线或通过该供电电缆(9)的电缆屏蔽防护件进行。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的牵引马达(1)，其特征在于，作为有效接地连接的测量参数，由所述接地电容器(CErdung)监控在至少一个轴承(10)上的电压。
全文摘要
为了避免轴承电流，尤其在变流器供电的牵引电动机(1)中，该电动机的外壳(11)通过一个接地电容器(C
文档编号H02K11/00GK1774352SQ200480010397
公开日2006年5月17日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年3月19日
发明者迈克尔·布劳尔 申请人:西门子公司