БЕЗОПАСНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 2020 года по МПК H02K7/102 H02P29/32 H02P3/04 B60L15/20 

Электрическая машина, такая как синхронная электрическая машина или асинхронная электрическая машина, используется, к примеру, в качестве приводного двигателя в приводном механизме. Приводной механизм служит, к примеру, для приведения в действие транспортного средства, причём приводной механизм имеет, по меньшей мере, электрическую машину. Далее приводной механизм может иметь зубчатый механизм и/или муфту. Транспортное средство является, к примеру, дорожным транспортным средством или рельсовым транспортным средством, таким как трамвай, локомотив, моторный вагон, городская железная дорога и т.д. Посредством электрической машины рельсовое транспортное средство или дорожное транспортное средство может, таким образом, приводиться в действие.

В рельсовом транспортном средстве или в дорожном транспортном средстве находятся, к примеру, один, два или более приводных механизмов. Так, в частности, в одном рельсовом транспортном средстве может быть смонтировано большое количество преобразователей и приводных механизмов, к примеру, блоков двигателей со встроенным редуктором. При отказе одного привода или нескольких приводов остальные приводные механизмы, которые, к примеру, не вышли из строя из-за отказа, могут эксплуатироваться дальше. Частью приводного механизма может быть также выпрямитель тока, в частности, преобразователь, который также может выйти из строя. При выходе из строя отдельных преобразователей, зубчатых механизмов или электродвигателей транспортное средство может эксплуатироваться далее в резервном режиме или в аварийном режиме.

Для предотвращения в случае отказа повреждения приводного механизма, может быть предусмотрена, как в DE 10 2013 104 558 А1, муфта предельного момента, которая при блокировке в приводном механизме (к примеру, из-за повреждения опоры вала) отключает его от колёсной пары.

Из DE 1 118 339 известен электродвигатель с расположенным на валу двигателя с возможностью аксиального смещения тормозным диском, который соединён с валом двигателя посредством муфты с наклонными плоскостями набегания, и при включении двигателя используют пакет роторов. Тормозной диск находится под действием энергоаккумулятора, который в предпочтительном варианте располагается между тормозным диском и ротором, и при отключённом двигателе отжимает тормозной диск от ротора к предварительно упругонапряжённой тормозной колодке. За счёт обусловленного центробежной силой приводимой в движение массы дальнейшего вращения вала двигателя происходит его поворот относительно тормозного диска, который в сочетании с наклонной плоскостью набегания муфты повышает тормозное давление. Энергоаккумулятором является, к примеру, расположенная между тормозным диском и ротором вокруг вала двигателя винтовая пружина или, к примеру, центробежные рычаги, которые располагаются на тормозном диске.

Из EP 2 805 863 А1 известен приводной механизм для вагона рельсового транспортного средства, а также способ распознавания случая перегрузки в приводном механизме. Предлагается приводной механизм для вагона рельсового транспортного средства, включающий в себя вал колёсной пары и большое зубчатое колесо для передачи крутящего момента от приводного блока на вал колёсной пары. Муфта предельного момента с заданным моментом переключения без возможности вращения соединена с валом колёсной пары и соединяет без возможности вращения большое зубчатое колесо с валом колёсной пары. При превышении момента переключения муфта предельного момента отсоединяет больше зубчатое колесо от вала колёсной пары. За счёт использования в предпочтительном варианте автоматической муфты предельного момента, которая располагается на большом зубчатом колесе ведущей колёсной пары или в этом же колесе, может быть предотвращена блокировка приводного механизма при блокировке, к примеру, приводного блока. Приводной блок содержит устройство для генерирования крутящего момента, к примеру, электрический тяговый двигатель, и устройство для передачи крутящего момента, к примеру, зубчатый механизм. Муфта предельного момента отделяет приводной механизм из приводного блока и ведущей колёсной пары в зоне с приводной стороны, т.е. между валом колёсной пары и зубчатым механизмом. Если происходит блокировка в приводном механизме, к примеру, в зубчатом механизме, силовая передача прерывается посредством муфты предельного момента, которая деблокирует вал колёсной пары, так что никакие моменты реакции не могут быть переданы от ведущей колёсной пары на зубчатый механизм. Ведущая колёсная пара функционирует после деблокировки посредством муфты предельного момента как рабочая колёсная пара без подсоединения с передачей крутящего момента к вагону рельсового транспортного средства.

Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационной безопасности электрической машины или транспортного средства, в частности, рельсового транспортного средства.

Решение задачи возможно посредством электрической машины по п. 1, рельсового транспортного средства по п. 5 и, соответственно, способа торможения ротора по п. 8. Варианты осуществления изобретения выявляются, к примеру, в соответствии с пп. 1-4, 6, 7 и 9-15.

Электрическая машина, такая как синхронная электрическая машина или асинхронная электрическая машина, имеет тормозной элемент и деблокирующее устройство. Деблокирующее устройство служит для деблокировки тормозного элемента. Посредством тормозного элемента генерируется, к примеру, сила трения. Ротор электрической машины имеет тормозной элемент и деблокирующее устройство. Синхронной электрической машиной является, к примеру, возбуждаемая постоянными магнитами синхронная машина, ротор которой имеет постоянные магниты. Электрическая машина имеет, в частности, муфту предельного момента или соединена с ней. Посредством деблокировки тормозного элемента муфта предельного момента может быть разомкнута. Размыкание происходит, так как за счёт деблокировки тормозного элемента возникает момент, который приводит к размыканию муфты предельного момента. За счёт деблокировки тормозного элемента происходит выход из ротора. За счёт выхода из ротора тормозной элемент полностью или частично попадает в зазор между ротором и статором. После деблокировки тормозной элемент оказывается, таким образом, готов для выхода из ротора и выходит из него. Таким образом, тормозной элемент, за счёт трения и/или заклинивания относительно статора и/или ротора, способствует генерированию тормозного момента. В результате генерирования тормозного момента происходит размыкание муфты предельного момента, когда, за счёт тормозного момента, достигается момент перегрузки.

Если, к примеру, возбуждаемый постоянными магнитами двигатель или несколько возбуждаемых постоянными магнитами двигателей используются в транспортном средстве, к примеру, в рельсовом транспортном средстве или в другом приводном механизме, и такой двигатель в результате короткого замыкания на обмотке выходит из строя, то такой двигатель отделяется от преобразователя. После обнаружения короткого замыкания на обмотке на неисправный двигатель или на неисправные двигатели более не подаётся внешнее напряжение. Без дальнейших дополнительных мер ротор неисправного двигателя или двигателя, на который более не подаётся напряжение, однако, тем не менее продолжает вращаться дальше. В случае рельсового транспортного средства это осуществляется через контакт колесо – рельс, посредством которого соответствующий ротор и без подачи напряжения далее, за счёт движения транспортного средства, переводится во вращательное движение или может быть переведён во вращательное движение. Это может означать, что даже если двигатель отделён от преобразователя, который подаёт на него напряжение в нормальном режиме работы, или более не запитывается от него, то повреждённая обмотка статора (к примеру, имеет место короткое замыкание на обмотке) индуцируется посредством ротора с постоянными магнитами. Это обеспечивается посредством сцепления магнитного потока с явноплюсным ротором. Индуцированное напряжение проводит ток повреждения через место повреждения в статоре. Это может приводить к возникновению электрической дуги и/или к большим локальным потерям тепловой энергии, которые могут перегревать изоляцию обмотки статора. Это также может привести к тому, что изоляция обмотки статора может сгореть и/или могут утратиться, либо уменьшиться её электроизоляционные свойства. Кроме того, вследствие образования тепловой энергии, может иметь место расплавление обмотки проводника в статоре, причём обмотка проводника выполнена, к примеру, из меди или из медного сплава. Это может также приводить с внешней стороны двигателя, который является электрической машиной, к нагреванию, к образованию небольшого или усиленного задымления, и т.д.

В предпочтительном варианте осуществления электрическая машина имеет предохранительную муфту. Задачей предохранительной муфты является отделение двигателя, в случае его отказа, от вращающихся частей, т.е., к примеру, от колёсной пары рельсового транспортного средства, так чтобы ротор двигателя более не совершал вращательных движений. Таким образом, можно добиться прекращения дальнейшего индуцирования напряжения в обмотке статора. Таким образом, может быть предотвращено дальнейшее повреждение и/или разогрев двигателя, который должен быть остановлен, т.е., в частности, имеет короткое замыкание на обмотке в статоре. Таким образом, описанные выше реакции не смогут более иметь место.

В варианте осуществления электрической машины предохранительная муфта активируется посредством тормозного элемента, причём тормозным элементом является, к примеру, постоянный магнит или магнитомягкий элемент. Если под предохранительной муфтой понимается муфта, которая, начиная с определённого значения крутящего момента размыкает соединение, то за счёт использования тормозного элемента можно добиться того, что будет достигнут или превышен необходимый крутящий момент для размыкания предохранительной муфты и отделения ротора электрической машины от вращающихся далее частей, к примеру, колёсной пары рельсового транспортного средства. Посредством деблокирующего устройства в случае отказа необходимо деблокировать тормозной элемент, для обеспечения возможности торможения ротора электрической машины и, тем самым, образования крутящего момента, благодаря которому предохранительная муфта будет разомкнута, для отсоединения ротора от приводного механизма.

В варианте осуществления электрической машины тормозной элемент имеет многогранное поперечное сечение, к примеру, треугольное поперечное сечение или четырёхугольное, либо пятиугольное поперечное сечение. За счёт наличия углов эффект торможения может быть улучшен.

В варианте осуществления электрической машины тормозной элемент имеет круглое, полукруглое или овальное поперечное сечение. Так можно добиться того, чтобы эффект торможения или кривая моментов при торможении были более плавными.

В варианте осуществления электрической машины деблокирующее устройство имеет бандаж. На соответствующих концах ротора электрической машины тормозной элемент или несколько тормозных элементов удерживаются, к примеру, во впадинах между полюсами ротора с утопленными постоянными магнитами посредством бандажа или бандажей. В качестве материала бандажей подходит, к примеру, стекловолокно и/или углеродное волокно. В варианте осуществления тормозной элемент выполнен или тормозные элементы выполнены из одинакового или аналогичного материала, к примеру, из электротехнической листовой стали. Тормозной элемент может быть осуществлён, к примеру, в виде листа, причём для этого используется, к примеру, электротехническая листовая сталь. Тормозной элемент может содержать также магнитомягкий композитный материла или может состоять из него. Таким образом, электромагнитные свойства остаются в аксиальном направлении по всей длине ротора, по меньшей мере, примерно одинаковыми.

Возможным материалом для бандажа является пропитанный упрочняющим материалом мат из стекловолокна или из углеродного волокна. Значение температуры плавления упрочняющего материала лежит, к примеру, в пределах примерно от 200°С до примерно 300°С, в частности, в пределах примерно от 250°С до примерно 280°С. Значение температуры стеклования упрочняющего материала также может располагаться в этом диапазоне. Для этого подходят, в частности, термопласты. Для оказания воздействия на деблокировку тормозного элемента, в зависимости от мощности, и/или от частоты вращения, и/или от температуры статора в случае отказа могут использоваться упрочняющие материалы различной температуры плавления для различных машин. Толщина волокна и/или плотность волокна используемых матов также может быть выбрана в зависимости от машины, чтобы можно было добиться надёжного размыкания. Мат может иметь тканевую структуру, волокнистую структуру и/или матричную структуру. Мат может быть выполнен также в виде ленты.

Бандаж может быть в отношении использованного для этого материала, в плане переходных температур у матрицы и волокна бандажа, согласован с определённым температурным режимом. К примеру, при превышении температуры стеклования (зона с напряжением на сдвиг) может быть полезно значительное механическое снижение свойств матрицы. Также изменения свойств волокон в бандаже могут быть использованы выше характерного температурного диапазона. Характерный температурный диапазон задаётся, к примеру, посредством температуры, которая ожидается в случае короткого замыкания. Выше этой температуры размыкания прочность волокон в бандаже может уменьшиться таким образом, что тормозной элемент в режиме вращения машины более не сможет удерживаться и выйдет, к примеру, в воздушный зазор. Волокна могут содержать, к примеру, полимерный материал, такой как ПЭТ, или же стекло, которое при более высоких температурах изменяет свои свойства и, к примеру, снижает свой предел прочности на растяжение.

Бандаж может быть также согласован в плане конструктивного решения. Так в бандаже могут быть предусмотрены поля сдвига для поддержания преобладающих в матрице механических изменений свойств. В сочетании с выбранным для бандажа материалом может быть согласовано термическое расширение бандажа, так что, к примеру, начиная приблизительно с 200°С, более не будет иметь место короткое замыкание. На это может быть оказано воздействие также посредством конструктивного решения.

В следующем варианте осуществления бандажа для него может быть предусмотрена сэндвич-конструкция. При этом отсоединение механических элементов от, к примеру, двух композитных слоёв может осуществляться посредством размягчающегося сэндвич-ядра (термопластичные структуры).

Чем выше разность температур между режимом непрерывной работы и режимом перегрузки электрической машины со статором и ротором, тем точнее может быть отрегулировано деблокирующее устройство, то есть, в частности, бандаж. В варианте осуществления электрической машины разность температур между режимом непрерывной работы и режимом перегрузки составляет, по меньшей мере, 20К.

В варианте осуществления электрической машины бандаж в зоне тормозного элемента ослаблен. Средняя прочность бандажа в зоне удерживаемых постоянных магнитов выше, чем средняя прочность бандажа в зоне, по меньшей мере, одного тормозного элемента. Таким образом, может быть отрегулирована чувствительность при деблокировке тормозного элемента, без оказания воздействия на способность удержания постоянных магнитов.

Если ротор вращается, то на тормозной элемент действуют центробежные силы. Если происходит короткое замыкание на обмотке в статоре, то он нагревается, а, следовательно, нагревается и ротор. Вследствие нагрева ослабляется бандаж ротора, который удерживает тормозной элемент. На бандаж оказывает воздействие центростремительная сила. Если бандаж ослабляется настолько, что более не может воспринимать центростремительное усилие, то тормозной элемент, по меньшей мере, частично отсоединяется от ротора и выходит, к примеру, в воздушный зазор и, соответственно, вступает во фрикционное взаимодействие с внешним в радиальном направлении элементом, к примеру, со статором. Таким образом, бандаж служит в данном случае также в качестве деблокирующего устройства для тормозного элемента. За счёт трения между тормозным элементом и расположенным в радиальном направлении внешним элементом возникает тормозной момент.

В варианте осуществления электрической машины она имеет муфту предельного момента, причём муфта предельного момента размыкается за счёт деблокировки тормозного элемента. Это осуществляется за счёт возникающего тормозного момента. Если значение генерированного выступающим радиально вовне тормозным элементом тормозного момента превышает заданный порог, то муфта предельного момента размыкается и ротор электрической машины отделяется от других вращающихся частей, к примеру, от колёсной пары. Муфта предельного момента служит, таким образом, в качестве предохранительной муфты.

Деблокирующее устройство служит в качестве размыкающего механизма для предохранительной муфты, которая реализована в виде муфты предельного момента. Эта муфта предельного момента переключается за счёт превышающего момент начала работы и момент внезапного короткого замыкания размыкающего момента и, таким образом, отделяется (к примеру, двигатель от колёсной пары). Это высокое значение блокирующего/тормозного момента возникает вследствие наличия, по меньшей мере, одного выходящего, в случае короткого замыкания на обмотке, из ротора в воздушный зазор машины тормозного элемента. Так предохранительные муфты для отсоединения от двигателей приводного механизма в случае отказа (и у транспортных средств) внутри сами отсоединяются от двигателя. Во внешнем размыкании, к примеру, посредством цифрового сигнала, нет необходимости. В варианте осуществления электрической машины размыкание может индуцироваться посредством тепловой энергии и касается, в частности, короткого замыкания на обмотке.

Рельсовое транспортное средство может быть оснащено электрической машиной и колёсной парой, которая выполнена с возможностью приведения в действие посредством электрической машины, причём электрическая машина выполнена с возможностью отделения от колёсной пары в случае отказа электрической машины. Колёсная пара выполнена при этом с возможностью приведения в действие через зубчатый механизм посредством электрической машины. Чтобы в случае отказа иметь возможность и далее обеспечивать работу рельсового транспортного средства, предусмотрена предохранительная муфта для отделения электрической машины. Размыкание может осуществляться посредством тормозного элемента описанного типа или посредством других механизмов. Для случая отказа, таким образом, предусмотрен, в частности, тормозной элемент, который выходит из ротора электрической машины в воздушный зазор электрической машины.

Дорожное транспортное средство может быть оснащено электрической машиной и, по меньшей мере, одним выполненным с возможностью приведения в действие от электродвигателя колесом, причём электрическая машина выполнена с возможностью отделения от колеса в случае отказа электрической машины. Колесо может быть выполнено при этом с возможностью приведения в действие через зубчатый механизм или непосредственно от электрической машины. Чтобы в случае отказа иметь возможность и далее обеспечивать работу дорожного транспортного средства, предусмотрена предохранительная муфта для отделения электрической машины. Размыкание может осуществляться посредством тормозного элемента описанного типа или посредством других механизмов.

У роторов с поверхностными магнитами, которые удерживаются по всей поверхности ротора посредством бандажа, этот бандаж, при соответствующем его осуществлении, может работать также как деблокирующий элемент, а поверхностные магниты могут работать как тормозные элементы, если бандаж, вследствие воздействия тепловой энергии при коротком замыкании на обмотке, расслаивается.

В способе торможения ротора электрической машины для приведения в действие рельсового транспортного средства в случае отказа в приводном механизме рельсового транспортного средства электрической машиной генерируется момент перегрузки. За счёт этого момента перегрузки, к примеру, предохранительное устройство размыкается как предохранительная муфта. Предохранительная муфта является, в частности, муфтой предельного момента. За счёт генерирования момента перегрузки, в частности, ротор электрической машины переходится в режим останова. Для генерирования момента перегрузки, в частности, тормозной элемент ротора в радиальном направлении выходит из ротора.

Если посредством момента перегрузки размыкается муфта предельного момента, то размыкание осуществляется посредством самой электрической машины. Муфта предельного момента рассчитана таким образом, что она ни в случае регулярного режима работы, ни в случае внезапного короткого замыкания, не размыкается. Если же значение момента превышает, однако, эти значения и достигается размыкающий момент, то муфта предельного момента активируется и механически отделяет электрическую машину. Так, к примеру, ротор двигателя с постоянными магнитами выполнен с возможностью отделения от колёсной пары рельсового транспортного средства. Размыкающий момент выбран таким образом, что муфта размыкается при моментах блокировки и/или моментах торможения, которые возникают, в частности, за счёт выступающих в случае короткого замыкания на обмотке из ротора в воздушный зазор машины элементов.

В варианте осуществления способа для генерирования момента перегрузки тормозной элемент ротора в радиальном направлении выходит из ротора и заклинивается, к примеру, в воздушном зазоре. Тормозной элемент выходит, к примеру, тогда, когда в случае короткого замыкания на обмотке, место отказа в обмотке статора электрической машины нагревает расположенный поблизости бандаж настолько сильно, что он расслаивается и самостоятельно отделяется и/или разрушается. Элементы во впадинах между полюсами, вследствие центробежной нагрузки (они более не удерживаются бандажом) выходят в воздушный зазор и приводят к блокировке ротора, так как элементы заклиниваются между ротором и статором.

В варианте осуществления способа отказом в приводном механизме является, таким образом, короткое замыкание на обмотке в статоре. При этом в следующем варианте осуществления для генерирования момента перегрузки в случае отказа бандаж расслаивается, причём бандаж удерживает тормозной элемент в исправном рабочем режиме. Возникающий высокий тормозной момент размыкает в этом случае муфту предельного момента. Ротор после этого более не вращается, и повреждённый вследствие короткого замыкания на обмотке двигатель переходит в безопасное состояние (состояние останова). Для распознавания короткого замыкания на обмотке в статоре и для размыкания муфты предельного момента может быть использован термический и/или механический контур управления.

Далее изобретение поясняется более детально на основании вариантов осуществления, со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - полуподрессоренный тяговый привод для высокоскоростного поезда;

фиг. 2 - рельсовое транспортное средство;

фиг. 3 - колёсная пара с муфтой предельного момента и электрической машиной;

фиг. 4 - продольный разрез электрической машины;

фиг. 5 - поперечное сечение ротора электрической машины;

фиг. 6 - тормозной элемент; и

фиг. 7 - комбинация ZBG-муфты (зубчатая муфта – направляющая – зубчатый механизм) с AKR-муфтой (комбинация из цельностальной муфты и зубчатой муфты с размыкающимися тарельчатыми пружинами).

Изображение в соответствии с фиг. 1 демонстрирует колёсную пару 1 с тяговым приводом 2 для высокоскоростного поезда. Тяговый привод 2 является электрической машиной. Электрическая машина 2 имеет статор 3 и ротор 4. Ротор 4 жёстко соединён с валом 5 двигателя. Вал 5 двигателя посредством муфты 6 механически соединён с зубчатым механизмом 7. Зубчатый механизм 7 имеет первое зубчатое колесо 8 и второе зубчатое колесо 9. Второе зубчатое колесо 9 жёстко соединено с валом 20 колёсной пары. Если в электрической машине 2 в обмотке статора имеет место короткое замыкание, то электрическая машина должна быть простым способом остановлена и отделена от вала колёсной пары. Другие колёсные пары 1 рельсового транспортного средства 10 представлены на фиг. 2.

Изображение в соответствии с фиг. 3 демонстрирует колёсную пару 1, которая также имеет зубчатый механизм 7. Электрическая машина 2 соединена с зубчатым механизмом 7 посредством муфты 11 с круговыми зубьями и муфты 12 предельного момента. Муфта 11 с круговыми зубьями служит для компенсации перемещений, в частности, в режиме движения. Муфта 12 предельного момента служит для отделения от зубчатого механизма 7 и электрической машины 2 при перегрузке. Перегрузка в случае отказа может быть вызвана самой электрической машиной 2.

Изображение в соответствии с фиг. 4 демонстрирует электрическую машину 2 в продольном разрезе со статором 3, ротором 4 и воздушным зазором 15 между ними. На этом продольном разрезе показаны также лобовые части 13 обмотки статора 3. Ротор 4 имеет бандаж 14. Он располагается на торцевых сторонах ротора 4, который является ротором с постоянными магнитами 17, представленными на фиг. 5.

Изображение в соответствии с фиг. 5 демонстрирует в поперечном сечении ротор 4 электрической машины с распределёнными постоянными магнитами 17 и тормозными элементами 16. Тормозные элементы 16 позиционированы в направлении периферии между постоянными магнитами 17.

Изображение в соответствии с фиг. 6 демонстрирует тормозной элемент 16 в перспективном изображении. Тормозные элементы 16 удерживаются, как представлено на фиг. 5, посредством бандажа 14. Если, к примеру, на соответствующих концах ротора 4 тормозные элементы 16 удерживаются во впадинах между полюсами ротора 4 с утопленными постоянными магнитами 17 посредством бандажей 14 (к примеру, бандажа из стекловолокна или углеродного волокна), то эти бандажи 14 могут служить в качестве деблокирующего устройства для тормозных элементов 16. Тормозные элементы 16, с точки зрения поведения материала, аналогичны, по меньшей мере, электротехнической листовой стали и, к примеру, имеют форму листа или выполнены из магнитомягкого композитного материала. Таким образом, электромагнитные реакции в аксиальном направлении по длине ротора остаются примерно одинаковыми. В случае короткого замыкания на обмотке в статоре 3 место повреждения в обмотке статора нагревает расположенный вблизи него бандаж 14 настолько сильно, что тот расслаивается и отделяется или распадается. Тормозные элементы 16 во впадинах между полюсами, за счёт центробежной нагрузки, выходят в воздушный зазор 15 и приводят к блокировке ротора 4, так как тормозные элементы 16 между ротором 4 и статором 3 заклиниваются. Образующийся высокий тормозной момент размыкает в этом случае муфту 12 предельного момента (см. фиг. 3). Ротор 4 более не вращается и повреждённый, вследствие короткого замыкания на обмотке, двигатель 2 переводится в безопасное состояние, а именно в состояние останова. В предпочтительном варианте в данном случае при этом также может иметь место ситуация, когда при других блокировках двигателя, к примеру, вследствие повреждения опоры (опорой является, к примеру, опора для ротора 4 электрической машины 2, которая, однако, не представлена), муфта 12 предельного момента также срабатывает и система может быть переведена в безопасное состояние. Для роторов с поверхностными магнитами, которые не изображены, и которые удерживаются посредством бандажа, данное решение также может быть использовано. В варианте с утопленными магнитами у синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов также возможно, для улучшенного отведения тепла в машине, разместить в воздушном зазоре несколько радиальных воздушных каналов в роторе и в статоре, для подведения бóльшего количества охлаждающего воздуха в воздушный зазор, что, однако, на фигуре не отображено. Бандажи на концах ротора, однако, частично ограничивают поток охлаждающего воздуха в воздушном зазоре. Посредством простого и надёжного отделения электрической машины 2 с возбуждением от постоянных магнитов в качестве тягового двигателя от колёсной пары в случае короткого замыкания на обмотке посредством муфты 11 предельного момента, за счёт создания блокирующего момента без необходимости использования дополнительных датчиков и исполнительных элементов для размыкания муфты, повышается надёжность всей системы, а также возможность использования рельсового транспортного средства. Это обеспечивается, в частности, за счёт использования муфты 12 предельного момента в приводном механизме, тормозных элементов 16, которые также могут осуществлять блокировку, и расслаивания бандажа 14, который удерживает тормозные элементы 16, при тепловом воздействии вследствие короткого замыкания на обмотке. Тормозные элементы 16 предусмотрены, в частности, в активной части электрической машины, вблизи лобовых частей 13 обмотки.

Изображение в соответствии с фиг. 7 демонстрирует комбинацию ZBG-муфты (зубчатая муфта – направляющая – зубчатый механизм) с AKR-муфтой (комбинация из цельностальной муфты и зубчатой муфты с размыкающимися тарельчатыми пружинами). Показано соединение вала 5 двигателя посредством муфты 11 в сочетании с тарельчатой пружиной 18 и муфтой 19 с кольцевым фланцем (к примеру, ARPEX Lamellen, AKR). Настройка (регулировка крутящего момента) тарельчатой пружины 18 может осуществляться при монтаже.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение эксплуатационной безопасности. Электрическая машина (2) включает ротор (4) электрической машины (2), содержащий тормозной элемент (16) и деблокирующее устройство (14). При этом муфта (12) предельного момента выполнена с возможностью размыкания посредством деблокировки тормозного элемента (16). Тормозной элемент (16) после деблокировки выводится из ротора (4). Деблокирующее устройство содержит бандаж, который в случае отказа ослабляет тормозной элемент, отсоединяющийся от ротора и обеспечивающий тормозной момент, который воспринимается муфтой предельного момента, отсоединяющей неисправную электрическую машину. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Электрическая машина (2) с тормозным элементом (16) и деблокирующим устройством (14), причём ротор (4) электрической машины (2) содержит тормозной элемент (16) и деблокирующее устройство (14), отличающаяся тем, что муфта (12) предельного момента выполнена с возможностью размыкания посредством деблокировки тормозного элемента (16), причём тормозной элемент (16) после деблокировки выводится из ротора (4), причем деблокирующее устройство содержит бандаж, который в случае отказа ослабляет тормозной элемент, отсоединяющийся от ротора и обеспечивающий тормозной момент, который воспринимается муфтой предельного момента, отсоединяющей неисправную электрическую машину.

2. Электрическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что тормозной элемент является постоянным магнитом или магнитомягким элементом.

3. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что размыкание индуцируется термически, в частности, при коротком замыкании на обмотке.

4. Рельсовое транспортное средство (10) с электрической машиной (2) по любому из пп. 1-3 и колёсной парой (1), которое выполнено с возможностью приведения в действие посредством электрической машины (2), причём электрическая машина (2) выполнена с возможностью отсоединения от колёсной пары (1) в случае отказа электрической машины (2), отличающееся тем, что в случае отказа тормозной элемент (16) выводится из ротора (4) электрической машины (2) в воздушный зазор электрической машины (2).

5. Рельсовое транспортное средство по п. 4, отличающееся тем, что колёсная пара (1) выполнена с возможностью приведения в действие через зубчатый механизм (7) посредством электрической машины (2).

6. Способ торможения ротора (4) электрической машины (2) по любому из пп. 1-3 для приведения в действие транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства (10) или дорожного транспортного средства, причём в случае отказа в приводном механизме транспортного средства (10) электрической машиной (2) генерируют момент перегрузки, отличающийся тем, что для генерирования момента перегрузки тормозной элемент (16) ротора (4) в радиальном направлении выводят из ротора (4).

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что ротор (4) остановлен.

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что при возникновении момента перегрузки муфта (12) предельного момента размыкается.

9. Способ по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что отказом в приводном механизме является короткое замыкание на обмотке в статоре (3).

10. Способ по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что для генерирования момента перегрузки в случае отказа бандаж расслаивается, причём бандаж удерживает тормозной элемент (16) в исправном рабочем режиме.

11. Способ по любому из пп. 6-10, отличающийся тем, что для распознавания короткого замыкания на обмотке в статоре (3) и размыкания муфты предельного момента используют механический контур управления.

12. Способ по любому из пп. 6-11, отличающийся тем, что осуществляют указанный способ на рельсовом транспортном средстве (10), в частности, по п. 4 или 5, или на дорожном транспортном средстве.