[发明专利]接地功能受监控的电机和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，该电机具有定子、转子、其上固定有转子的轴，以及用于使轴接地的接地装置。此外，本发明还涉及一种用于监控电机的接地功能的方法。

背景技术

电机能够具有接地电刷，以例如维持转子无电势地（例如对于风力发电装置）。此外，电机被用于例如轨道车辆，其中，工作电流通过接地电刷从转子排出。由于功能原因或者说防护原因，始终需要监控接地电刷的接地功能。

目前，只能通过机械系统，监控接地电刷是否低于剩余长度。其中，一旦电刷低于最低长度，就通过微型开关断开接触。目前不可能监控接地电刷的接地能力。

如之前所做的说明，在技术领域中，电刷通常用于将电能传输至整个系统的活动部件。其中，通过滑动接触建立连接，而滑动接触经受磨损。在许多应用（例如轨道驱动装置）中，必须通过轨道闭合通向变电站的电动机回路。因为轨道具有回线的功能，所以必须越过车轮轴承，将整个电动机电流传输至车轮轨道触点。为了避免通过滚动轴承传送电流以及为了避免该部件的快速毁坏，通过电刷滑动接触桥接轴承。在此，对于长使用寿命来讲，重要的是监控电刷火花的接地功能、接地电刷的功能以及接地系统中的非特定的高电流。

目前没有持续监控接地电刷。由于受限的使用寿命以及在特定的使用寿命前失灵，例如在电气过载和机械过载时，部分冗余地设计接地电刷并且定期对其进行检查。其中，例如通过专门的接触电刷从轴中减少供电，而非通过轴的轴承。通常，对于四轴机车，三个轴用于供电，第四个轴用于机车的接地。第四个轴的电刷与机车的壳体连接。三个接地电刷的电流的总量与牵引电流相比。如果牵引电流和三个轴的接地电流之间的差不为零（故障电流），则接地系统中一定有故障。以此方式，实现故障电流保护开关的功能，该故障电流保护开关即在对地短路（接地）的情况下触发机车的主开关。

在电机接地的情况下，如果过晚对损坏的接地电刷进行维修，则可能已经在电动机或者发电机轴上造成了后续损坏。此类例子是滚动轴承中不允许的过高的电流传输（轴承电流）。在此也可以指人身保护以及所连接的机器（例如传动装置或者测量装置）上的滚动轴承的保护。此外，接地系统中不期望的高的电流也会导致问题。该电流能够通过磁感应、电势中的差别或者轨道车辆的轨道中的外部电流引起，并且能够通过电磁效应产生轴承电流或者误操作。

发明内容

本发明的目的在于，更好地监控电机的接地装置的接地功能。

根据本发明，该目的通过一种电机得以实现，该电机具有定子、转子、其上固定有转子的轴，以及用于使轴接地的接地装置，此外还包括用于测量接地装置的接地电流以及用于提供相应的测量值的测量装置和用于根据测量值，监控接地装置的接地功能的监控装置。

此外，根据本发明，还提供一种用于监控电机的接地功能的方法，该电机具有定子、转子、其上固定有转子的轴，以及用于使轴接地的接地装置，该方法还用于测量接地装置的接地电流并且提供相应的测量值，以及用于根据测量值，监控接地装置的接地功能。

在有利的方式下，也检测电机的接地电流，该接地电流的类型和/或大小允许推断接地装置的接地功能。通过持续监控接地电流，能够以此保证持续监控接地功能。

优选地，能够通过测量装置，无接触地测量接地电流。特别地，能够通过测量装置，检测由接地电流引起的磁场或者电场。通过该无接触的测量方法，可以实现无磨损的测量。

替换方式为，测量装置能够具有电流探头。因此，可以实现不依赖于外部电场和磁场的无故障的测量。

对于一种优选的实施方式，通过测量装置，在10kHz至10MHz的频率范围内测量接地电流。在该范围内，大多产生足够高的耦合（Einkopplung），并且传播效应（Ausbreitungseffekte）尚未起到任何重要作用。

另外，接地装置能够具有接地电刷，该接地电刷的接地电流间接通过其上的压降由测量装置确定。以此方式，可以极精确地监控接地电刷的质量。此外，测量装置具有分流电阻，接地电流流过该分流电阻，并且由测量装置进行测量。此类测量电阻能够容易地集成于该系统内，并且同样能够容易地监控通过该测量电阻的压降。

在一个优选的应用中，轨道车辆装备有上述的电机；除此之外，轨道车辆还具有车轮轴承，该车轮轴承由接地装置电桥接(ueberbrueckt)，以便电机的接地电流预期地通过接地装置，而非通过车轮轴承流出。因此，能够有目的地避免轴承电流。

在一个特别的实施方式中，轨道车辆具有防止高电流的保护电阻，其中，接地电流流过保护电阻，并且测量装置测量或者说确定保护电阻中的接地电流。