[发明专利]电机器和其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于可选地作为用于交变电压运行的变压器或者作为用于直流运行的扼流圈系统来运行的电机器。本发明还涉及这种电机器的一种应用。

背景技术

欧洲铁路电网现在由四种不同的电压系统组成，即具有15kV和16.67Hz的交变电压的系统，具有25kV和50Hz的交变电压的系统、具有3kV的直流电压的系统和具有1.5kV的直流电压的系统。为了使列车能够在所有这四种电压系统中跨国界地行使，使用这样的车辆驱动装置，其具有用于15kV和25kV的交变电压运行的变压器有源部分和附加的用于3kV和1.5kV的直流电压运行的、具有特定电感的扼流圈。需要直流电压运行中的这种电感，以便遵守列车运营商的输入阻抗要求、电磁兼容性值和干扰电流边界值以及法定的和按标准的规定。以前在直流电压运行中未连接变压器有源部分，并且仅使用单独的扼流圈。而在交变电压运行中连接变压器有源部分并且不使用扼流圈。

发明内容

本发明基于如下任务，即，提出一种改进的、用于可选地作为用于交变电压运行的变压器或者作为用于直流运行的扼流圈系统来运行的电机器。此外，本发明基于如下任务，即，提出这种电机器在车辆中的一种应用，该车辆的车辆驱动这种可选地以外部的交变电压或者直流电压来供应电能。

根据本发明的、用于可选地作为用于交变电压运行的变压器或者作为用于直流电压运行的扼流圈系统来运行的电机器包括具有两个柱的变压器芯、高压绕组、两个牵引绕组和附加绕组。附加绕组包括绕制于变压器芯的第一柱的第一附加子绕组和绕制于变压器芯的第二柱并且与第一附加子绕组电连接的第二附加子绕组。高压绕组包括绕制于第一附加子绕组的第一高压子绕组和绕制于第二附加子绕组并且与第一高压子绕组电连接的第二高压子绕组。第一牵引绕组绕制于第一高压子绕组。第二牵引绕组绕制于第二高压子绕组。

为了作为变压器在交变电压运行中运行，仅需要高压绕组和牵引绕组。仅在直流电压运行中需要附加绕组。在直流电压运行中，可以将牵引绕组用作用于车辆驱动装置的直流电压驱动链的网络滤波器扼流圈。以该方式可以有利地省去用于直流电压运行的附加的扼流圈。在车辆中使用根据本发明的电机器的情况下，这能够相对于具有用于直流电压运行的附加扼流圈的电机器实现重量减小，并且可以将电机器设计得更小、更轻和更低成本。

本发明的一个扩展设有绕制于第一牵引绕组的第一直流电压绕组和绕制于第二牵引绕组的第二直流电压绕组。

直流电压绕组在直流电压运行中可以有利地与牵引绕组电串联，以便必要时相对于仅有牵引绕组提高电感。以该方式可以将电感在直流电压运行中有利地匹配于输入阻抗要求、电磁兼容性值和干扰电流边界值、法律规定和/或标准规定。

本发明的另一扩展设有，变压器芯由铁磁性或亚铁磁性材料制成。

铁磁性或亚铁磁性材料由于其磁性特性而特别有利地适于制造变压器芯。

本发明的另一扩展设有，将附加子绕组电串联。

由此有利地仅需要两个穿通部来接触附加子绕组。

本发明的另一扩展设有，将高压子绕组电并联。

由此有利地在交变电压运行中将牵引绕组磁退耦。

本发明的另一扩展设有至少两个沿着第一柱相继布置的和分别绕制于第一柱的第一子绕组，对于每个第一附加子绕组有一个绕制于该第一附加子绕组的第一高压子绕组，并且对于每个第一高压子绕组有一个绕制于该第一高压子绕组的第一牵引绕组，和/或，至少两个沿着第二柱相继布置并且分别绕制于所述第二柱的第二附加子绕组，对于每个第二附加子绕组有一个绕制于该第二附加子绕组的第二高压子绕组，并且对于每个第二高压子绕组有一个绕制于该第二高压子绕组的第二牵引绕组。

由此可以有利地将牵引绕组的数目匹配于相应的要求。

本发明还设有根据本发明的电机器在具有可选地以外部交变电压或直流电压供以电能的车辆驱动装置的车辆中的应用。在交变电压运行中，将外部的交变电压施加至高压绕组，将附加绕组单侧接地并且在其它侧保持未电连接，并且将牵引绕组分别与用于车辆驱动装置的变流器连接。在直流电压运行中，将高压绕组单侧接地并且在其它侧保持未电连接，将附加绕组短路并且单侧接地，并且将牵引绕组分别作为用于车辆驱动装置的直流电压驱动链的网络滤波器扼流圈接通。

根据本发明的电机器的该应用由于上面已经提及的对用于直流电压运行的附加扼流圈的省去而特别有利地适于可选地借助外部交变电压或直流电压驱动的车辆，其应该尽可能轻质和/或节省构造空间地构建。该应用尤其适于构建为动车或列车的电车头的车辆。