Тяговый двигатель и приводная система

Номер патента: 2726

Опубликовано: 29.08.2002

Авторы: Бьерклунд Андерс, Шютте Торстен, Леийон Матс, Вальфридссон Ларс

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Трехфазный тяговый двигатель, содержащий обмотку, отличающийся тем, что указанная обмотка включает изоляцию, состоящую, по меньшей мере, из двух полупроводящих слоев, причем каждый слой обеспечивает получение, по существу, эквипотенциальной поверхности, и сильной изоляции между указанными полупроводящими слоями.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он является асинхронным двигателем.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что является синхронным двигателем.

4. Приводная система для локомотива или автобуса, содержащая двигатель по п.1, 2 или 3 и подключенное к нему регулирующее устройство.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что указанным регулирующим устройством является полупроводниковый преобразователь переменного тока в переменный ток.

6. Приводная система для локомотива или автобуса, вагона, содержащая трансформатор, имеющий обмотку, преобразовательный мост на тиристорах, питаемый трансформатором, и преобразователь постоянного тока в переменный, питаемый преобразовательным мостом на тиристорах и приспособленный для подачи мощности на тяговый двигатель, отличающаяся тем, что указанная обмотка включает изоляцию, состоящую, по меньшей мере, из двух полупроводящих слоев, причем каждый слой обеспечивает получение, по существу, эквипотенциальной поверхности, и сильную изоляцию между полупроводящими слоями.

7. Приводная система для локомотива или автобуса, содержащая вращающийся преобразователь, имеющий обмотку и приспособленный для подачи мощности на тяговый двигатель, отличающаяся тем, что указанная обмотка включает изоляцию, состоящую, по меньшей мере, из двух полупроводящих слоев, причем каждый слой обеспечивает получение, по существу, эквипотенциальной поверхности, и сильную изоляцию между полупроводящими слоями.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь содержит единственную машину, имеющую функции и двигателя, и генератора.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь является фазовым преобразователем.

10. Система по пп.7, 8 или 9, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь питает регулирующее устройство.

11. Система по пп.7, 8 или 9, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь питает мостовую выпрямительную схему, которая питает преобразователь постоянного тока в переменный ток.

12. Система по пп.7, 8 или 9, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь питает преобразователь частоты переменного тока.

13. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что, по меньшей мере, один из указанных слоев имеет, по существу, такой же коэффициент теплового расширения, как и у сильной изоляции.

14. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что линии магнитного потока в сердечнике магнитной цепи в двигателе, трансформаторе или вращающемся преобразователе состоят из пластинчатой плиты и/или необработанного кованого железа, и/или чугуна, и/или железа на основе порошка.

15. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что самый внутренний полупроводящий слой (32), который окружает, по меньшей мере, один проводник (31), имеет, по существу, такой же потенциал, как и проводник (проводники) (31).

16. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что наружный полупроводящий слой (34) подключен к избранному потенциалу.

17. Двигатель или система по п.16, отличающиеся тем, что избранным потенциалом является потенциал заземления.

18. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что токонесущий проводник обмотки содержит множество жил и только немногие из жил не изолированы друг от друга.

19. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что указанная обмотка (обмотки) и также постоянно изолированные соединительные проводники для тока высокого напряжения между блоками системы выполнены с использованием провода (6) с сильной изоляцией для высокого напряжения и содержат, по меньшей мере, два полупроводящих слоя (32, 34) и также жилы (36), которые могут быть изолированными или не изолированными.

20. Двигатель или система по п.19, отличающиеся тем, что высоковольтные провода (6) имеют площадь сечения проводника от 10 до 3000 мм2 и имеют наружный диаметр провода от 6 до 250 нм.

21. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем, что указанная обмотка предназначена для несения номинального напряжения, составляющего, по меньшей мере, 10 кВ.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Область техники Настоящее изобретение относится к тяговому двигателю и приводной системе, например, для железнодорожных локомотивов и автобусов, в которых тяговый двигатель и/или другие электрические машины, включенные в систему, снабжены магнитной цепью, содержащей магнитный сердечник и, по меньшей мере, одну обмотку. Известный уровень техники Магнитная цепь в электрических машинах обычно содержит пластинчатый сердечник, например, из листовой стали, окруженный и закрепленный сварной конструкцией. Для обеспечения вентиляции и охлаждения сердечник часто бывает разделен на пакеты с радиальными и/или осевыми вентиляционными каналами. В случае с большими машинами пластины имеют пробитые отверстия в сегментах, которые прикреплены к станине машины, при этом пластинчатый сердечник удерживается как одно целое нажимными пальцами и нажимными кольцами. Обмотка магнитной цепи располагается в пазах сердечника, причем пазы, в целом, имеют поперечное сечение в форме прямоугольника или трапеции. В многофазных электрических машинах обмотки выполнены как либо однослойные, либо двухслойные обмотки. Когда применяют однослойные обмотки, существует только одна сторона катушки на паз, тогда как при применении двухслойных обмоток существуют по две стороны катушки на паз. Под стороной катушки подразумевается один или более проводников,скомбинированных вертикально или горизонтально и снабженных общей изоляцией катушки, т.е. изоляцией, которая должна выдерживать номинальное напряжение машины относительно земли. Двухслойные обмотки обычно выполняются как ромбические обмотки, тогда как однослойные обмотки в данном контексте могут выполняться как ромбические или плоские обмотки. В ромбических обмотках существует только одна (возможно две) ширина катушки, тогда как плоские обмотки выполняют как концентрические обмотки, т.е. с широко изменяемой шириной катушки. Под шириной катушки подразумевается расстояние, измеряемое по дуге, между двумя сторонами катушки, принадлежащими одной катушке. Обычно все большие машины выполнены с применением двухслойной обмотки и катушек одинакового размера. Каждая катушка помещена так, что ее одна сторона расположена в одном слое и другая сторона в другом слое. Это означает, что все катушки пересекаются друг с другом в лобовой части катушки. Если существует более двух слоев, эти пересечения усложняют работу по намотке, и лобовая часть катушки бывает менее удовлетворительной. 2 До того как стало возможным использовать нормальную частоту (50 или 60 Гц) для тяговых двигателей, первые системы с напряжением переменного тока электризовались напряжением низкой частоты (15-16 2/3 или 25 Гц). Тяговый двигатель, использовавшийся в течение длительного времени в таких системах, был однофазным последовательным коллекторным двигателем, также известным как однофазный тяговый двигатель. Он работает почти также как двигатель постоянного тока за исключением того, что оба поля и ток ротора реверсируются каждую половину периода, поскольку он питается переменным током. Для того чтобы коммутация происходила без образования вредного искрения в коллекторе, должны были выбираться низкая частота и двигатели с низкой скоростью. Главным преимуществом систем с переменным током над системами с постоянным током является то, что напряжение переменного тока может преобразовываться (хотя в настоящее время напряжение постоянного тока может преобразовываться при помощи так называемых прерывателей). Таким образом, можно поддерживать относительно высокое напряжение в контактном проводе относительно напряжения,с которым работает двигатель. Благодаря высокому напряжению в контактном проводе ток становится меньшим, таким образом давая возможность лучшей передачи энергии и получения меньших потерь в энергосистеме. Станции электроснабжения могут располагаться на большем удалении (30-120 км). Наиболее широко используемым в настоящее время тяговым двигателем является трехфазный асинхронный двигатель благодаря его простоте и надежности. Он питается трехфазным током с регулируемым напряжением и частотой, производимым силовыми полупроводниковыми схемами, от напряжения сети(система постоянного тока) или от вторичного напряжения трансформатора (система переменного тока). Машины указанного выше типа с обычной обмоткой статора не могут подключаться к высоковольтной сети, например, с напряжением 15 кВ без использования трансформатора для понижения напряжения. Использование двигателя,таким образом подключенного к высоковольтной сети через трансформатор, вызывает ряд недостатков в сравнении со случаем, если бы двигатель мог подключаться непосредственно к высоковольтной сети. Среди прочих можно отметить следующие недостатки:- трансформатор дорог, повышает транспортные расходы и требует площади;- трансформатор понижает коэффициент полезного действия системы;- трансформатор потребляет реактивную мощность;- обычный трансформатор содержит масло,вызывая связанные с этим риски. Описание изобретения Задачей настоящего изобретения является получение двигателя и приводной системы для него для работы на электрифицированной железной дороге или подобном, который решает часть проблем, присущих известным системам в этой области. Настоящее изобретение предлагает двигатель по п.1 и приводную систему по п.6 или 7 формулы изобретения. Таким образом, изобретение основано на особом способе конструирования электрических машин, двигателей, генераторов, трансформаторов и т.д., в котором электрические обмотки производятся с применением изоляции, которая отлична от масла и предпочтительно сухая и выполнена особым способом. Это позволяет или исключить применение трансформатора и/или конструировать трансформаторы без присущих обычным трансформаторам недостатков, которые были указаны выше. Изобретение, естественно, может также включать такие особые машины в комбинации с обычными машинами. Таким образом, машины типа, к которому относится изобретение, могут быть трансформатором или тяговым двигателем, который, в таком случае, не требует какого-либо трансформатора. Конечно, альтернативные варианты могут комбинироваться. Приводная система и компоненты, соответствующие изобретению, могут приспосабливаться к системам подачи электроэнергии различных железнодорожных систем и с пригодными модификациями предназначены для железнодорожных систем с внешним электроснабжением или с их собственной системой электроснабжения, для железных дорог с различными уровнями напряжения и различными частотами и как для систем переменного тока,так и для систем постоянного тока, а также как для синхронных двигателей, так и для асинхронных двигателей. В случаях, когда считается, что необходим трансформатор, задачей настоящего изобретения является то, что трансформатор будет производиться с использованием провода такого же типа и соответствующим способом, как для других электрических машин, включенных в приводную систему. Преимущество, получаемое при достижении указанных выше задач, состоит в исключении промежуточного наполненного маслом трансформатора, реактивное сопротивление которого, в противном случае, потребляло бы реактивную мощность. Для достижения этого результата, магнитная цепь и ее проводники, по меньшей мере, в одной из электрических машин, включенных в транспортное средство, выполнены так, что они 4 имеют витой постоянно изолированный провод,наружная поверхность которого соединена с избранным потенциалом, таким как земля. Главным и существенным различием между известной технологией и вариантом, соответствующим изобретению, таким образом, является то, что последний включает, по меньшей мере, в одной машине, которая благодаря природе ее магнитной цепи может непосредственно подключаться через прерыватели и изоляторы к высоковольтной сети с напряжением до 10-800 кВ. Магнитная цепь, таким образом, содержит один или более пластинчатых сердечников с обмоткой, состоящей из витого провода, имеющего один или более постоянно изолированных проводников, имеющих полупроводящий слой как на проводнике, так и снаружи изоляции,причем наружный полупроводящий слой соединен с потенциалом заземления. Для решения проблем, возникающих при непосредственном подключении электрических машин, как вращающихся, так и статических машин, ко всем типам высоковольтных электросетей, по меньшей мере, одна машина в приводной системе, соответствующей изобретению,имеет ряд указанных выше признаков, которые отчетливо отличаются от известной технологии. Дополнительные признаки и другие варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах и описаны далее. Указанные выше признаки и другие характеристики приводной системы и, по меньшей мере, одной из включенных в нее согласно изобретению электрических машин включают следующее:- обмотка для магнитной цепи выполнена из провода, имеющего один или более постоянно изолированных проводников с двумя полупроводящими слоями, один из которых окружает жилы и один формирует оболочку. Некоторые типичные проводники этого типа имеют изоляцию из сшитого полиэтилена или этиленпропиленового каучука. С указанной целью проводники могут также разрабатываться как в части, касающейся жил в проводнике, так и природы наружной оболочки;- провода с круглым поперечным сечением предпочтительны, но могут применяться провода с некоторыми другими поперечными сечениями для получения, например, большей плотности упаковки;- такой провод допускает разработку пластинчатого сердечника в части, касающейся пазов и зубьев, новым и оптимальным способом, соответствующим изобретению;- обмотка предпочтительно производится со ступенчатой изоляцией для лучшего использования пластинчатого сердечника;- обмотка предпочтительно производится как многослойная концентрическая обмотка из провода, что, таким образом, способствует 5 уменьшению количества пересечений на торцах катушек;- конструкция паза может соответствовать поперечному сечению провода обмотки таким образом, что пазы выполнены в форме ряда цилиндрических отверстий, проходящих в осевом направлении и/или радиально внутри друг от друга и имеют узкую часть, проходящую между слоями обмотки якоря;- конструкция паза может подгоняться под поперечное сечение соответствующего провода и ступенчатую изоляцию обмотки. Ступенчатая изоляция допускает то, что магнитный сердечник имеет зубья, по существу, с постоянной шириной независимо от радиальной протяженности;- отмеченное выше дальнейшее усовершенствование в части, касающейся наружной оболочки, привело к тому, что в соответствующих точках по длине проводника наружная оболочка срезана, и частичная длина каждого среза соединена непосредственно с потенциалом заземления. Использование провода описанного выше типа позволяет поддерживать всю длину наружной полупроводящей оболочки обмотки,также как и другие части приводной системы, с потенциалом заземления. Важным преимуществом является то, что электрическое поле близко к нулю в пределах района торца катушки снаружи внешнего полупроводящего слоя. При потенциале наружного слоя, равном потенциалу заземления, нет необходимости в контроле электрического поля. Это означает, что концентрации поля не будут возникать ни в сердечнике, в районах торцов катушек, ни в переходе между ними. Смесь изолированных и/или неизолированных плотно сжатых или транспонированных жил дает малые потери рассеяния. Провод для высокого напряжения, используемый в обмотке магнитной цепи, состоит из внутреннего сердечника/проводника с множеством жил, по меньшей мере, одного полупроводящего слоя, причем самый внутренний окружен изолирующим слоем, который, в свою очередь, окружен наружным полупроводящим слоем, имеющим наружный диаметр в пределах 6250 мм, при этом площадь сечения проводника лежит в пределах 10-3000 мм 2. Если, по меньшей мере, одна из машин установки, соответствующей изобретению, сконструирована указанным способом, пуск и управление двигателем (двигателями), используемым в локомотиве или моторном вагоне,могут осуществляться способами, которые сами по себе известны. Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, два из этих слоев, предпочтительно все три, имеют одинаковый коэффициент теплового расширения. Полученная таким образом 6 бесспорная выгода состоит в том, что при тепловом движении в обмотке исключается возникновение дефектов, трещин и т.п. Поскольку изолирующая система, которая соответственно постоянна, сконструирована так,что с точки зрения тепловых эффектов и электричества она рассчитана на напряжение свыше 10 кВ, система может подключаться к высоковольтным сетям без какого-либо промежуточного понижающего трансформатора, благодаря чему достигаются указанные выше преимущества. Указанные выше и другие преимущественные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Краткое описание чертежей Изобретение будет описано более подробно в нижеследующем описании предпочтительного варианта выполнения конструкции магнитной цепи электрической машины со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает схематический вид с торца сектора статора электрической машины в установке, соответствующей изобретению; фиг. 2 - вид со ступенчатыми изъятиями оконечной части провода, используемого в обмотке статора, соответствующего фиг. 1; и фиг. 3-5 - приводные системы с тяговыми двигателями, соответствующие разным вариантам осуществления изобретения. Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения На показанном на фиг. 1 схематическом виде с торца сектора статора 1 электрической машины вращающегося типа, включенной в установку, соответствующую изобретению, показан также ротор 2 машины. Статор 1 сформирован из пластинчатого сердечника. На фиг. 1 показан сектор машины, соответствующий одному полюсному делению. Ряд зубьев 4 отступает радиально внутрь от ярма 3 сердечника в направлении ротора 2, при этом зубья отделены пазами 5, в которых расположена обмотка статора. Провода 6, формирующие эту обмотку статора, являются высоковольтными проводами,которые могут быть, по существу, такого же типа, как и провода, используемые для распределения мощности, например провода с оболочкой из сшитого полиэтилена. Одним отличием является то, что наружная оболочка, обеспечивающая механическую защиту, и металлический экран, обычно окружающие такие провода для распределения мощности, исключены, при этом провод для представленного варианта применения содержит только проводник и, по меньшей мере, один полупроводящий слой на каждой стороне изолирующего слоя. Таким образом,полупроводящий слой лежит открытый на поверхности провода. Провода 6 схематически показаны на фиг. 1, при этом изображена только проводящая цен 7 тральная часть каждой части провода или стороны катушки. Как можно видеть, каждый паз 5 имеет изменяющееся поперечное сечение с чередующимися широкими частями 7 и суженными частями 8. Широкие части 7 имеют, по существу, круглую конфигурацию и окружают провод. Узкие части 8 служат для фиксации положения каждого провода в радиальном направлении. Поперечное сечение паза 5 также суживается по направлению радиально внутрь. Это происходит потому, что напряжение в частях провода тем ниже, чем ближе они расположены к радиально внутренней части статора 1. Таким образом, более тонкий провод может в этом случае использоваться по направлению внутрь,тогда как более толстый провод необходим по направлению наружу. В показанном примере используются провода трех разных размеров,которые располагаются в трех имеющих соответствующие размеры секциях 51, 52, 53 пазов 5. Приведенное выше описание магнитной цепи для вращающейся электрической машины,выполненной из провода 6, также применимо к статическим электрическим машинам, таким как трансформаторы, обмотки стабилизатора и т.п. Следующие важные преимущества получены как с точки зрения конструкции, так и с производственной точки зрения:- обмотки трансформатора могут создаваться без приема во внимание какого-либо распространения электрического поля, и проблематичная транспозиция деталей согласно известной технологии, таким образом, не является необходимой;- сердечник трансформатора может конструироваться без приема во внимание какоголибо распространения электрического поля;- масло не требуется для электрической изоляции провода и обмотки, и вместо этого провод и обмотка могут быть окружены воздухом или негорючей, или медленногорящей жидкостью;- во многих вариантах применения не требуется применения специальных втулок, как в случае с трансформаторами, заполненными маслом, для электрического сообщения между наружными соединениями трансформатора и катушками/обмотками, расположенными внутри;- отсутствие масла значительно уменьшает риск возникновения пожара и взрыва в трансформаторе, соответствующем изобретению;- трансформатор может быть более стойким, чем обычный трансформатор, что увеличивает его способность выдерживать короткие замыкания;- технология производства и испытания,требуемая для сухого трансформатора с описанной выше магнитной цепью, значительно про 002726 8 ще, чем требуемая для обычных трансформаторов/стабилизаторов. Фиг. 2 изображает вид со ступенчатыми изъятиями оконечной части высоковольтного провода для использования в электрической машине, включенной в установку, соответствующую настоящему изобретению. Высоковольтный провод 6 содержит один или более проводников 31, каждый из которых содержит определенное количество жил 36, которые совместно образуют круглое поперечное сечение,например, из меди (Сu). Эти проводники 31 расположены в центре высоковольтного провода 6 и окружены, в показанном варианте осуществления изобретения, раздельной изоляцией 35. Однако, что касается раздельной изоляции 35,возможно ее исключение на одном из проводников 31. В настоящем варианте осуществления изобретения проводники 31 совместно окружены первым полупроводящим слоем 32. Вокруг этого первого полупроводящего слоя 32 расположен изолирующий слой 33, например, изоляция из сшитого полиэтилена, которая, в свою очередь, окружена вторым полупроводящим слоем 34. Таким образом, высоковольтный провод не требует включения какого-либо металлического экрана или наружной оболочки типа,который обычно окружает такой провод для распределения мощности. Поскольку тяговое оборудование часто становится очень теплым,изолирующий слой 33 может содержать теплостойкие полимеры, например, кремнийорганический каучук или полимеры на основе органических соединений фтора. Полупроводящие слои 32, 34 могут содержать материал, подобный материалу изолирующего слоя, но с проводящими частицами, такими как частицы черного углерода, сажи или металлические частицы,заделанными в него. В целом, было обнаружено,что конкретный изолирующий материал имеет подобные механические качества, когда он не содержит или содержит немного частиц углерода. Использование электрических машин,снабженных магнитными цепями описанного выше типа, дает возможность значительного упрощения и повышения эффективности как электроснабжения тяговых двигателей, так и самих тяговых двигателей. При работе железной дороги с напряжением переменного тока, используемые в настоящее время напряжения питания обычно составляют 15 кВ, 16 2/3 Гц, 11 кВ,25 Гц или 25 кВ, 50/60 Гц в линии питания 104,из которой токосниматель 112 локомотива питает один или более тяговых двигателей 114, как показано на фиг. 3-5. Известные тяговые двигатели для напряжения переменного тока обычно приводятся в действие напряжениями до 1 кВ, и локомотив должен, таким образом, оснащаться трансформатором и оборудованием управления скоро 9 стью, которое составляют тиристоры в современных локомотивах. Трансформаторы, используемые в известных локомотивах, заполнены маслом и имеют ряд механических и электрических недостатков,а также вызывают проблемы, касающиеся загрязнения окружающей среды. Вращающимся машинам и средствам, используемым для преобразования и работы в известных локомотивах,присущи различные проблемы, как механического, так и электрического свойства, которые могут иметь более или менее удовлетворительный масштаб. Указанные выше проблемы могут быть устранены или сведены к минимуму путем конструирования магнитных цепей, по меньшей мере, в одной из электрических машин системы согласно настоящему изобретению. Фиг. 3-5 изображают трехфазный асинхронный двигатель 114, обеспечивающий получение механической мощности для локомотива и имеющий обмотку, сформированную из высоковольтного кабеля, показанного на фиг. 2. Обмотка двигателя 114 имеет преимущества, которые были описаны выше. Фиг. 3 изображает приводную систему для двигателя, содержащую трансформатор 122 и преобразовательный мост на тиристорах 123,соединенный через схему сглаживания и фильтрующий контур 124 с преобразователем 125 постоянного тока в трехфазный переменный ток, который питает трехфазный двигатель 114. Трансформатор 122 имеет обмотку, сформированную из провода, показанного на фиг. 2. Таким образом, этот трансформатор имеет перечисленные выше преимущества, а также он легче и менее громоздкий, чем известный трансформатор, заполненный маслом. Фиг.4 а изображает приводную систему,включающую вращающийся преобразователь 130, содержащий двигатель М, питаемый непосредственно от токоснимателя 112, и генераторG, который питает трехфазный двигатель 114 через регулирующее устройство 131. Ответвленные соединения 132 а, 132b могут использоваться для регулирования напряжения, подаваемого на двигатель 114 и ряд полюсов, подключенных для грубого регулирования скорости. Фиг. 4b демонстрирует альтернативный вариант системы, в которой вращающийся преобразователь 130, который предпочтительно генерирует многофазный, например шестифазный, переменный ток, соединен с мостовой выпрямительной схемой 133, которая питает двигатель 114 через преобразователь 125 постоянного тока в трехфазный переменный ток. Фиг. 4 с демонстрирует другой альтернативный вариант системы, в которой питание от вращающегося преобразователя 130 подается к двигателю 114 через преобразователь 134 частоты переменного тока. 10 В системах, показанных на фиг. 4 а, 4b и 4 с,либо двигатель М, либо генератор G, либо они оба имеют обмотку с использованием провода,показанного на фиг. 2. Двигатель и генератор могут быть отдельными машинами, имеющими общий вал, или, в альтернативном варианте,вращающийся преобразователь может содержать единый блок, как описано, например, в патентах ФРГ 372390, 386561 и 406371. Вращающийся преобразователь может также быть преобразователем фазы, как описано вTechnik", стр. 395. Фиг. 5 изображает систему, в которой двигатель 114 является двигателем высокого напряжения, который питается от регулирующего устройства 135, подключенного к токоснимателю 112. Регулирующее устройство предпочтительно является прямым полупроводниковым преобразователем переменного тока в переменный ток. Поскольку двигатель 114 питается током высокого напряжения, трансформатор или другое средство изменения напряжения не требуется, и приводная система имеет преимущество, заключающееся в компактности и легкости. Хотя выше были упомянуты определенные значения напряжения, их следует рассматривать лишь как примеры. Подобным образом, возможны различные комбинации электрических машин обычной конструкции и электрических машин, снабженных магнитной цепью, соответствующей изобретению. Таким образом, изобретение не должно рассматриваться как ограничивающееся системами, описанными со ссылками на чертежи, напротив, оно охватывает все возможные системы, определенные прилагаемой формулой изобретения. Хотя предпочтительно, чтобы электрическая изоляция выполнялась прессованием, можно выполнять систему электрической изоляции,состоящую из плотно намотанных, перекрывающих друг друга слоев пленки или листового материала. Как полупроводящие слои, так и слой электрической изоляции могут формироваться таким способом. Изоляционная система может выполняться из чисто синтетической пленки с внутренним и наружным полупроводящими слоями или частями, выполненными из тонкой полимерной пленки, например, из полипропилена, полиэтилентерефталата, полиэтилена низкой плотности или полиэтилена высокой плотности с заделанными проводящими частицами, такими как частицы сажи или металлические частицы, и с изолирующим слоем или частью между полупроводящими слоями или частями. Для концепции наложения изоляции, достаточно тонкая пленка будет иметь стыковые зазоры, которые меньше так называемого ми 11 нимума Пашена и, таким образом, жидкая пропитка становится ненужной. Сухая намотанная многослойная изоляция из тонкой пленки имеет также хорошие тепловые характеристики. Другой пример системы электрической изоляции подобен обычной изоляции провода,основанной на целлюлозе, где бумага на основе целлюлозы или синтетическая бумага или нетканый материал намотаны с наложением вокруг проводника. В этом случае полупроводящие слои на обеих сторонах изолирующего слоя могут выполняться из целлюлозной бумаги или нетканого материала, изготовленного из волокон изолирующего материала, и с заделанными проводящими частицами. Изолирующий слой может изготовляться из такого же базового материала или может использоваться другой материал. Другой пример изолирующей системы получают комбинированием пленки и волокнистого изолирующего материала либо в форме слоев, либо с взаимным наложением. Примером такой изолирующей системы является коммерчески доступный так называемый ламинат из бумаги и полипропилена, но возможны и несколько других комбинаций частей из пленки и волокна. В этих системах могут использоваться различные пропитки, такие как минеральное масло. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Трехфазный тяговый двигатель, содержащий обмотку, отличающийся тем, что указанная обмотка включает изоляцию, состоящую,по меньшей мере, из двух полупроводящих слоев, причем каждый слой обеспечивает получение, по существу, эквипотенциальной поверхности, и сильной изоляции между указанными полупроводящими слоями. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем,что он является асинхронным двигателем. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем,что является синхронным двигателем. 4. Приводная система для локомотива или автобуса, содержащая двигатель по пп.1, 2 или 3 и подключенное к нему регулирующее устройство. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что указанным регулирующим устройством является полупроводниковый преобразователь переменного тока в переменный ток. 6. Приводная система для локомотива или автобуса, вагона, содержащая трансформатор,имеющий обмотку, преобразовательный мост на тиристорах, питаемый трансформатором, и преобразователь постоянного тока в переменный,питаемый преобразовательным мостом на тиристорах и приспособленный для подачи мощности на тяговый двигатель, отличающаяся тем,что указанная обмотка включает изоляцию, состоящую, по меньшей мере, из двух полупрово 002726 12 дящих слоев, причем каждый слой обеспечивает получение, по существу, эквипотенциальной поверхности, и сильную изоляцию между полупроводящими слоями. 7. Приводная система для локомотива или автобуса, содержащая вращающийся преобразователь, имеющий обмотку и приспособленный для подачи мощности на тяговый двигатель,отличающаяся тем, что указанная обмотка включает изоляцию, состоящую, по меньшей мере, из двух полупроводящих слоев, причем каждый слой обеспечивает получение, по существу, эквипотенциальной поверхности, и сильную изоляцию между полупроводящими слоями. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь содержит единственную машину, имеющую функции и двигателя, и генератора. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь является фазовым преобразователем. 10. Система по пп.7, 8 или 9, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь питает регулирующее устройство. 11. Система по пп.7, 8 или 9, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь питает мостовую выпрямительную схему, которая питает преобразователь постоянного тока в переменный ток. 12. Система по пп.7, 8 или 9, отличающаяся тем, что вращающийся преобразователь питает преобразователь частоты переменного тока. 13. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что, по меньшей мере, один из указанных слоев имеет, по существу, такой же коэффициент теплового расширения, как и у сильной изоляции. 14. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что линии магнитного потока в сердечнике магнитной цепи в двигателе, трансформаторе или вращающемся преобразователе состоят из пластинчатой плиты и/или необработанного кованого железа, и/или чугуна, и/или железа на основе порошка. 15. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что самый внутренний полупроводящий слой(32), который окружает, по меньшей мере, один проводник (31), имеет, по существу, такой же потенциал, как и проводник (проводники) (31). 16. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что наружный полупроводящий слой (34) подключен к избранному потенциалу. 17. Двигатель или система по п.16, отличающиеся тем, что избранным потенциалом является потенциал заземления. 18. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что токонесущий проводник обмотки содержит множество жил и только немногие из жил не изолированы друг от друга. 19. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что указанная обмотка (обмотки) и также постоянно изолированные соединительные проводники для тока высокого напряжения между блоками системы выполнены с использованием провода (6) с сильной изоляцией для высокого напряжения и содержат, по меньшей мере, два полупроводящих слоя (32, 34) и также жилы(36), которые могут быть изолированными или не изолированными. 14 20. Двигатель или система по п.19, отличающиеся тем, что высоковольтные провода (6) имеют площадь сечения проводника от 10 до 3000 мм 2 и имеют наружный диаметр провода от 6 до 250 нм. 21. Двигатель или система по любому из предшествующих пунктов, отличающиеся тем,что указанная обмотка предназначена для несения номинального напряжения, составляющего,по меньшей мере, 10 кВ.

МПК / Метки

МПК: H02K 3/40, H01F 27/32, B60L 9/28

Метки: тяговый, система, приводная, двигатель

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-2726-tyagovyjj-dvigatel-i-privodnaya-sistema.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Тяговый двигатель и приводная система</a>

Похожие патенты