Электрическая машина для транспортного средства, в частности для автомобиля промышленного назначения, и способ для защиты от проникающей воды

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрической машине для транспортного средства. Технический результат – обеспечение защиты чувствительных элементов машины от проникающей воды. Транспортное средство содержит электрическую машину, включающую в себя расположенный на валу с возможностью вращения ротор и окружающий ротор статор. При этом по меньшей мере одно устройство электрической машины находится в по меньшей мере одной нагнетательной камере, которая выполнена с возможностью через подключение для сжатого воздуха нагружаться сжатым воздухом из пневматического аккумулятора или от компрессора, или от всасывающего тракта двигателя внутреннего сгорания. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электрической машине для транспортного средства, в частности для автомобиля промышленного назначения, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к способу для защиты от проникающей воды для электрической машины согласно пункту 9 формулы изобретения.

Электрические машины, которые установлены в транспортных средствах, в частности в автомобилях промышленного назначения, могут быть выполнены с защитой от брызг воды. В зависимости от области применения соответствующего транспортного средства генераторы или другие установленные в транспортных средствах электрические машины могут быть подвержены воздействию не только водяных брызг, но и могут быть частично или полностью окружены водой, так что в частности уязвимые электрические устройства соответствующей электрической машины могут повреждаться или и вовсе становиться неисправными. Например, если вода проникает в область скользящих контактов коллектора электрической машины, то электрический контакт между скользящими контактами и контактными кольцами может периодически или даже полностью прерываться, так что в этом случае работа больше не производится. Кроме того, проникающая вода может вызвать у соответствующих устройств повреждения коррозией.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать электрическую машину таким образом, что чувствительные к воде устройства электрической машины могут защищаться от проникающей воды по возможности хорошо и/или осуществлять свою функцию даже под водой.

Эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Наиболее предпочтительные усовершенствования соответствующей изобретению электрической машины раскрыты в зависимых пунктах со 2 по 8 формулы изобретения.

Согласно отличительной части пункта 1 формулы изобретения, по меньшей мере, одно находящееся в корпусе электрической машины устройство расположено в, по меньшей мере, одной нагнетательной камере, которая предпочтительно периодически через подключения для сжатого воздуха нагружается избыточным давлением, которое повышено по сравнению с окружающим давлением окружающей электрическую машину среды. Благодаря созданному в нагнетательной камере избыточному давлению достигается то, что находящееся в ней устройство защищается от проникающей воды. В подобной нагнетательной камере могут быть расположены электронные компоненты преобразователя частоты, коллектора или другие электронные компоненты. Наиболее предпочтительно располагать в подобной нагнетательной камере расположенные на валу ротора контактные кольца и прилегающие к контактным кольцам скользящие контакты, так как эта область с точки зрения проникающей воды является наиболее проблематичной.

Для нагружения давлением соответствующая нагнетательная камера может быть присоединена к уже имеющемуся в безрельсовом транспортном средстве пневматическому аккумулятору. Однако существует также возможность, присоединять нагнетательную камеру к компрессору или к стороне с повышенным давлением всасывающего тракта двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, обеспечение нагнетательной камеры сжатым воздухом не требует дополнительных устройств, так как для этого могут использоваться уже имеющиеся устройства безрельсового транспортного средства.

В предпочтительном исполнении электрической машины нагнетательная камера или нагнетательные камеры не должны постоянно находиться под давлением. Наоборот, может быть также предусмотрен блок управления, который регулирует подвод сжатого воздуха к соответствующей нагнетательной камере в зависимости от параметров окружающей среды или других параметров. Например, датчик воды может регистрировать погружение электрической машины в воду, так что вследствие этого блок управления включает нагружение давлением соответствующих нагнетательных камер. Благодаря регулировке нагружения давлением в зависимости от параметров окружающей среды или других параметров целенаправленно предотвращается проникновение воды в чувствительные к воде устройства электрической машины, без того чтобы была необходимость поддерживать постоянное избыточное давление в соответствующих нагнетательных камерах. Однако может также существовать возможность, включать нагружение давлением вручную.

К нагнетательной камере непосредственно к подключению для сжатого воздуха может быть присоединена линия обеспечения сжатым воздухом. Однако в электрической машине могут быть также расположены каналы сжатого воздуха, которые могут проходить до одной или нескольких нагнетательных камер и при помощи одного общего подключения для сжатого воздуха могут соединяться с внешним пневматическим аккумулятором. Расположенные в электрической машине каналы сжатого воздуха делают возможным то, что подача сжатого воздуха независимо от локального положения соответствующей нагнетательной камеры может осуществляться через находящееся в отдалении от нагнетательной камеры подключение для сжатого воздуха.

Наиболее предпочтительным может быть располагать в каждой нагнетательной камере, по меньшей мере, одно выходное отверстие с незначительным поперечным сечением, причем поперечное сечение выбрано таким образом, что в нагнетательной камере подходящее избыточное давление может создаваться при помощи имеющегося аккумулятора давления или при помощи других имеющихся генераторов давления. Выходное отверстие предоставляет то преимущество, что нагнетательная камера имеет заданную подачу воздуха под давлением (продувку), вследствие чего возможно имеющаяся влага может выводиться из нагнетательной камеры. Если выходное отверстие находится в нижней сточной области нагнетательной камеры, то из выходного отверстия может также самостоятельно стекать вода.

Предпочтительно соответствующая изобретению электрическая машина расположена в пригодном для водного использования автомобиле промышленного назначения и имеет нагнетательную камеру или нагнетательные камеры, которые через блок управления присоединены к имеющемуся в автомобиле промышленного назначения пневматическому аккумулятору или воздушному компрессору. Автомобиль промышленного назначения может быть, например автомобилем-амфибией или спасательным транспортным средством, которое используется в районах наводнений.

В основе изобретения лежит дальнейшая задача по предоставлению способа для улучшения защиты от проникающей воды для устройств электрических машин.

Эта дальнейшая задача решается с помощью признаков пункта 9 формулы изобретения. Согласно пункту 9 формулы изобретения нагнетательная камера, в которой находятся защищаемые от воды устройства, по меньшей мере, периодически нагружается давлением. При этом нагружение давлением предпочтительно происходит в зависимости от параметров окружающей среды или других эксплуатационных параметров электрической машины и/или соответствующего транспортного средства, в котором расположена электрическая машина. В качестве параметров могут использоваться данные о влажности с датчиков или данные системы глобального позиционирования. Однако нагружение давлением может происходить, например, при каждом запуске и/или при каждой остановке транспортного средства, для того чтобы посредством связанной с нагружением давлением функции продувки достигать удаления влаги в нагнетательной камере. Равным образом альтернативно или при определенных условиях также дополнительно возможна активация вручную.

В качестве тормозного параметра для нагрузки сжатым воздухом может также использоваться приведение в действие тормозных систем транспортного средства, причем в этом случае нагружение давлением может сохраняться в течение определенного промежутка времени. Однако в качестве параметра может также использоваться скорость транспортного средства, для того чтобы прекращать нагружение давлением, например при более высоких скоростях движения. При этом исходят из того, что при более высоких скоростях движения не осуществляется использование на воде.

Далее изобретение разъясняется более подробно при помощи примеров осуществления, которые изображены на чертежах, на которых:

фиг. 1 показывает блок-схему устройств для нагружения предусмотренных в электрической машине нагнетательных камер, и

фиг. 2 показывает частичный вид электрической машины на продольном разрезе в области нагнетательной камеры, в которой находятся расположенные на валу ротора контактные кольца.

Блок-схема с фиг. 1 показывает на схематичном изображении электрическую машину 1 с расположенным на валу 2 с возможностью вращения ротором 3 и окружающим ротор 3 статором 4. В корпусе 5 электрической машины 1 выполнены две нагнетательные камеры 6, 7, в которых находятся изображенные лишь схематично устройства 8, 9.

Обе нагнетательные камеры 6, 7 присоединены при помощи напорных линий 10, 11 к пневматическому аккумулятору 12. Между напорными линиями 10 и 11 находится блок 13 управления с исполнительным элементом 14 и процессор 15, который управляет исполнительным элементом 14 в зависимости от данных датчика 16 воды и в зависимости от дальнейших параметров устройства 17 управления двигателем. Устройство 17 управления двигателем может передавать процессору 15, например данные о скорости транспортного средства, в котором расположено все изображенное на фиг. 1 оборудование совместно с электрической машиной 1. Устройство 17 управления двигателем может передавать процессору 15 также GPS-данные (данные позиционирования) в качестве эксплуатационного параметра транспортного средства. При помощи всех полученных эксплуатационных параметров и параметров окружающей среды процессор 15 вызывает приведение в действие исполнительного элемента 14, для того чтобы периодически нагружать нагнетательные камеры 6, 7 давлением из пневматического аккумулятора 12. При этом нагнетательные камеры 6, 7 нагружаются таким избыточным давлением, что в нагнетательных камерах 6, 7 преобладает более высокое давление, чем давление окружающей среды. В частности это важно в том случае, если электрическая машина 1 полностью погружается в воду, для того чтобы обеспечивать при этом то, что в нагнетательные камеры 6, 7 не может проникать вода.

Нагнетательная камера 6 вмещает в себе защищаемое от воды устройство 8, которое по существу включает в себя контактные кольца и скользящие контакты, которые детально изображены на фиг. 2. В нагнетательной камере 7 в качестве защищаемого от воды устройства 9 может быть расположен, например преобразователь частоты с его электронными компонентами, например, могут быть предусмотрены диодные выпрямители в сочетании с генераторами.

Обе нагнетательные камеры 6, 7 имеют подключение 18 для сжатого воздуха, к которому в каждом случае присоединена напорная линия 10. Кроме того, обе нагнетательные камеры 6, 7 имеют предусмотренные в нижней области выходные отверстия 19, из которых согласно отмеченным там, направленным вниз стрелкам может выводиться сжатый воздух, а также вода.

На увеличенном частичном виде с фиг. 2 детально представлена изображенная на фиг. 1 лишь схематично нагнетательная камера 6. В нагнетательную камеру 6 выступает один конец вала 2 ротора 3, на котором расположены контактные кольца 20. Вал 2 при помощи шарикового подшипника 21 установлен с возможностью вращения в корпусе 5 электрической машины 1. В области нагнетательной камеры 6 корпус 5 выполнен в виде колпака 22, который герметичен по отношению к остальному корпусу 5 за счет размещения уплотнительного кольца 23. Кроме того, на колпаке 22 выполнено подключение 18 для сжатого воздуха в виде присоединительного штуцера.

В верхней области нагнетательной камеры 6 находятся скользящие контакты 24, которые при помощи нажимных пружин 25 прижимаются к контактным кольцам 20. От скользящих контактов 24 выведены электрические провода 26 из проходящего вверх корпусного элемента 27 колпака 22. На направленном вверх элементе 27 корпуса также расположено подключение 18 для сжатого воздуха, через который согласно указанному там направлению стрелки сжатый воздух может подаваться в нагнетательную камеру 6. Через выступающее направо от колпака 22 подключение 18 для сжатого воздуха сжатый воздух также подается в нагнетательную камеру 6 согласно изображенной там указательной стрелке 28, так что в нагнетательной камере 6 создается соответствующее избыточное давление.

В нижней области нагнетательной камеры 6 расположено изображенное также на фиг. 1 выходное отверстие 19, поперечное сечение которого выбрано таким образом, что при помощи подачи сжатого воздуха через подключения 18 для сжатого воздуха может создаваться избыточное давление в нагнетательной камере 6. Выходное отверстие 19 выполняет функцию вентилирования, а также функцию отвода воды, если, например, в неработающем режиме вода должна была бы проникать в нагнетательную камеру 6.

Следует отметить, что видимые на представленном примере осуществления с фиг. 2 скользящие контакты 24 выполнены в виде стержнеобразных угольных щеток. Вместо контактных колец 20 на валу 2 ротора может быть также расположен коллектор, который взаимодействует с другими скользящими контактными элементами, чем изображенные здесь скользящие контакты 24, для того чтобы устанавливать необходимое электрическое соединение с обмоткой ротора.

Соответствующее изобретению нагружение давлением в области устройств, которые должны защищаться от проникающей воды, может также использоваться в бесщеточных (без скользящих контактов) электрических машинах, а также в принципе в других электрических блоках или в других защищаемых от воды устройствах.

Список ссылочных позиций

1 электрическая машина

2 вал

3 ротор

4 статор

5 корпус

6, 7 нагнетательная камера

8, 9 устройство

10, 11 напорные линии

12 пневматический аккумулятор

13 блок управления

14 исполнительный элемент

15 процессор

16 датчик воды

17 устройство управления двигателем

18 подключение для сжатого воздуха

19 выходное отверстие

20 контактные кольца

21 шариковый подшипник

22 колпак

23 уплотнительное кольцо

24 скользящие контакты.

1. Транспортное средство, содержащее электрическую машину, включающую в себя расположенный на валу (2) с возможностью вращения ротор (3) и окружающий ротор (3) статор (4), отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно устройство (8, 9) электрической машины (1) находится в, по меньшей мере, одной нагнетательной камере (6, 7), которая выполнена с возможностью через подключение (18) для сжатого воздуха нагружаться сжатым воздухом из пневматического аккумулятора (12) или от компрессора, или от всасывающего тракта двигателя внутреннего сгорания.

2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что расположенные на валу (2) контактные кольца (20) и прилегающие к контактным кольцам (20) скользящие контакты (24) находятся в нагнетательной камере (6).

3. Транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что предусмотрен блок (13) управления, который регулирует подвод сжатого воздуха к нагнетательной камере (6, 7) в зависимости от параметров окружающей среды и/или других параметров.

4. Транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в электрической машине (1) расположен, по меньшей мере, один канал сжатого воздуха, который проходит от подключения (18) для сжатого воздуха до, по меньшей мере, одной нагнетательной камеры (6, 7).

5. Транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что нагнетательная камера (6, 7) имеет, по меньшей мере, одно выходное отверстие (19).

6. Транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что выходное отверстие (19) служит в качестве сливного отверстия для воды и выпускного отверстия для воздуха.

7. Транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что электрическая машина (1) расположена в пригодном для водного использования автомобиле промышленного назначения и имеет нагнетательную камеру (6, 7), которая через блок (13) управления присоединена к имеющемуся в автомобиле промышленного назначения пневматическому аккумулятору (12) или воздушному компрессору.

8. Транспортное средство по п.3, отличающееся тем, что электрическая машина (1) расположена в пригодном для водного использования автомобиле промышленного назначения и имеет нагнетательную камеру (6, 7), которая через блок (13) управления присоединена к имеющемуся в автомобиле промышленного назначения пневматическому аккумулятору (12) или воздушному компрессору.

9. Способ для улучшения защиты от проникающей воды для устройств (8, 9) электрической машины (1) для транспортного средства по п.1, причем электрическая машина (1) имеет расположенный на валу (2) с возможностью вращения ротор (3) и окружающий ротор (3) статор (4), отличающийся тем, что нагнетательную камеру (6, 7) электрической машины (1), в которой находится защищаемое от воды устройство (8, 9) электрической машины (1), по меньшей мере, периодически нагружают сжатым воздухом, причем нагнетательную камеру (6, 7) через подключение (18) для сжатого воздуха нагружают сжатым воздухом из пневматического аккумулятора (12) или от компрессора, или от всасывающего тракта двигателя внутреннего сгорания.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что нагрузка сжатым воздухом нагнетательной камеры (6, 7) происходит в зависимости от параметров окружающей среды и/или других параметров электрической машины, и/или транспортного средства.

11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что при остановке приводного двигателя транспортного средства происходит нагрузка сжатым воздухом нагнетательной камеры (6, 7).

12. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что при приведении в действие тормозной системы транспортного средства происходит нагрузка сжатым воздухом нагнетательной камеры (6, 7).

13. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что при помощи приводимого в действие вручную элемента управления нагрузка сжатым воздухом нагнетательной камеры (6, 7) включается на заданный промежуток времени.

14. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что данные датчика (16) воды и/или данные позиционирования, и/или другие параметры анализируются для включения нагрузки сжатым воздухом нагнетательной камеры (6, 7).