本发明涉及一种用于轨道交通工具的驱动系统，所述驱动系统具有至少一个驱动电动机和至少一个冷却装置。此外，本发明涉及一种具有驱动系统的轨道交通工具以及用于轨道交通工具行进的方法。
背景技术：
在用于轨道交通工具的牵引电动机运行时，必须保证充分的冷却。在此，冷却应尽可能可靠、与额外的组件无关并且能简单地实现。
特别重要的是在所谓的车厢机车情况下的冷却。在此是一种机车，其在电气方面完全断开并且在制动技术上像火车中的车厢一样移送。若在这些机车中使用不能从轮对脱耦的、永磁激励(pm)的牵引电动机，则在机车被用作车厢机车的情况下牵引电动机随同旋转并且引起电动机内部的损耗。这些损耗主要是在牵引电动机的定子铁心中的涡流损耗和磁滞损耗，它们由于转动的磁场而产生。
这些损耗必须可靠地从牵引电动机中排出，使得电动机不会过热。
同样重要的是确保例如出于结构空间的原因而不能利用在牵引电动机轴上的自有通风机进行空气冷却的牵引电动机的冷却。
在具有变流器的驱动底盘的情况下，还必须保证变流器和可能的其他电气组件的可靠的冷却。具有集成的变流器的这种驱动底盘例如记载在文献de10225913a1中。
已知的是，为了保证上述电动机的冷却例如使用自通风的电动机。此外，单独的组件可以借助行驶相对气流冷却(例如变流器)。
另外的已知解决方案是安装电通风机和利用相对于车厢固定的通风机对电动机的人工通风。同样已知的是电动机的具有相对于车厢固定的泵和循环冷却单元的水冷装置。
由文献de10040491a1已知在轨道交通工具的变速器上安装通风机。其中公开了一种具有通风机和空气通道的电驱动的交通运输工具，该通风机通过通风机齿轮与交通运输工具驱动装置的大齿轮耦连，该空气通道把由通风机产生的空气流导引至交通运输工具的至少一个牵引电动机。
此外，对于车厢机车的特殊情况可以把异步电机作为驱动装置使用，在运输车厢机车时异步电机不产生电磁损耗。然而，异步电机带有本身已知的内在缺点(例如在正常运行期间在转子中的损耗)，使得为机车单纯使用这种驱动系统不是令人满意的解决方案。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于轨道交通工具的驱动系统，其克服了前述缺点并且尤其能自给自足地工作。
所述技术问题按照本发明通过一种用于轨道交通工具的驱动系统解决，所述驱动系统具有至少一个驱动电动机和至少一个冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述至少一个驱动电动机和/或驱动系统的其他的组件、尤其变流器，其中规定，所述驱动系统构造和设计为，使用所述轨道交通工具的动能用于所述冷却装置的运行。
此外，所述技术问题按照本发明还通过一种轨道交通工具解决，所述轨道交通工具具有前述类型的驱动系统。
此外，所述技术问题按照本发明还通过一种用于第一轨道交通工具行进的方法解决，所述第一轨道交通工具是前述类型的轨道交通工具，其中，所述轨道交通工具的至少一个驱动电动机借助至少一个冷却装置冷却。
此外，所述技术问题按照本发明还通过一种用于第一轨道交通工具行进的方法解决，所述第一轨道交通工具是前述类型的轨道交通工具，所述方法包括：
-将所述轨道交通工具与具有驱动系统的至少一个第二轨道交通工具连接；
-相互连接的轨道交通工具借助第二轨道交通工具的驱动系统的牵引力行进；
-借助至少一个冷却装置冷却至少一个驱动电动机。
有利的改进设计方案由从属权利要求得出。
按照本发明的、用于轨道交通工具的驱动系统具有至少一个驱动电动机和至少一个冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述至少一个驱动电动机和/或驱动系统的其他的组件、尤其变流器，其特征在于，所述驱动系统构造和设计为，使用所述轨道交通工具的动能用于所述冷却装置的运行。
所述轨道交通工具例如可以是机车，该机车具有具备驱动电动机的驱动系统。尤其地，所述轨道交通工具可以是短途或者区域交通列车或者是客运列车机车或者货运列车机车。
按照本发明的驱动系统可以利用轨道交通工具的动能(运动能)实现驱动电动机的和/或驱动系统的其他组件的冷却，轨道交通工具由于(主动或者被动的)前进而具有所述动能。以此可以进行所述组件的特别简单的、可靠的和与其他能源无关的冷却。
所述驱动电动机有利地是永磁激励的电动机，其避免了异步电机的上述缺点。
优选的是，所述驱动系统构造和设计为，仅仅使用所述轨道交通工具的动能用于所述冷却装置的运行。
优选地，所述驱动系统包括能量转换装置，所述能量转换装置与所述冷却装置连接。在此，所述能量转换装置构造和设计为，将所述轨道交通工具的动能转化为适于和规定用于运行所述冷却装置的能量形式。通过使用能量转换装置，动能可以以近似任意方式转化为特别适合于冷却装置运行的形式。
有利的是，所述能量转换装置是用于产生电能的发电机。通过电能的产生，能量转换装置和冷却装置可以近似相互独立地布置在轨道交通工具内不同的安装位置上。
能量转换装置的另外的设计可行方案是设计为液压泵，所述液压泵构造和规定用于产生液压回路。
特别优选的是，能量转换装置(发电机、液压泵或者类似装置)布置在驱动系统的驱动轴和/或传动轴上。相对于此备选地或者额外地，能量转换装置也可以布置在轨道交通工具的轮组轴上。
冷却装置可以包括通风装置和/或流体冷却装置。所述通风装置可以是本身已知的通风机。流体冷却装置可以包括用于产生用于从驱动系统排出热的水循环的水泵。
所述技术问题也由具有前述驱动系统的轨道交通工具解决。所述轨道交通工具优选是机车，其中，冷却装置优选布置在该轨道交通工具的底盘和/或车厢上。由于使用前述驱动系统，所以冷却装置在轨道交通工具内的安装位置可以近似任意地选择。此外，冷却装置可以与驱动电动机的和/或轨道交通工具的轮组的转速无关地运行。
在按照本发明的用于前述(第一)轨道交通工具行进的方法中，轨道交通工具的至少一个驱动电动机借助至少一个冷却装置冷却。
在另外的按照本发明的方法中，第一轨道交通工具与具有驱动系统的至少一个第二轨道交通工具连接。两个相互连接的轨道交通工具接着借助第二轨道交通工具的驱动系统的牵引力行进。在此，至少一个驱动电动机借助至少一个冷却装置冷却。
附图说明
本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现本发明的上述特性、特征和优点的方法和方式将结合下面对实施例的联系附图更进一步阐述的说明更清楚明白。在附图中：
图1示出按照本发明的轨道交通工具的驱动系统连同通风装置；
图2示出按照本发明的轨道交通工具的驱动系统连同流体冷却装置；
图3示出把机车作为车厢机车的布局。
具体实施方式
图1示出按照本发明的轨道交通工具2的驱动系统1。轨道交通工具2在此附图中是机车。它的底盘借助两个纵梁3a、3b、中间支架8和两个车轮4a、4b示意性示出。图1示出轨道交通工具2的驱动系统1的俯视图。通常，轨道交通工具2具有多个(同类的或者不同类的)驱动系统1，然而如图1出于清楚的原因并未示出。
在图1中示出的驱动系统1包括轮组轴5、传动装置6和电动机7。电动机7以已知的方式借助传动装置6驱动轮组轴5，轮组轴又使车轮4a、4b运动。
按照本发明的轨道交通工具2还包括液压泵9、液压马达10、通风机11和变流器12。液压泵9与轮组轴5这样地机械连接，使得轮组轴5的转动被用于实现液压回路13。借助该液压回路13驱动液压马达10，液压马达10又与通风机11这样地机械连接，从而液压马达10使通风机11转动。
通风机11布置在中间支架8内部，中间支架8构成具有在内部中空空间的壳体8。在壳体8内还布置有变流器12。中间支架8具有第一开口14，空气可以通过第一开口14从壳体内部流到电动机7上或者流到电动机7中。此外，中间支架8具有第二开口16，空气可以通过第二开口16从周围环境被抽吸到壳体8的内部。
通过通风机11的强制运动，在中间支架内产生空气流15。在此，空气通过第二开口16被吸入壳体8内并且通过通风机11首先转向变流器12，并且然后通过第一开口14转向到电动机7。本发明也包括，空气也可以在分开的流动通道中转向至变流器12和电动机7。
总体而言，轨道交通工具2的驱动系统1把由轨道交通工具2的行进产生的运动能(动能)先转化为液压能量，接着转化为通风机11的转动能量，通风机11被用作用于冷却(驱动)电动机7的冷却装置。此外，作为驱动系统1的或者说轨道交通工具2的另外的组件的变流器12可以借助通风机11被冷却。
在此，在本实施例中仅把轨道交通工具2的动能用于冷却。
图2示出按照本发明的轨道交通工具2的另外的驱动系统1。轨道交通工具2是机车，并且在图2中示出底盘纵梁3和上层结构17(机车厢体)以及两个车轮4a、4b。
驱动系统1借助尤其可以是永磁激励电动机7的驱动电动机7和未示出的传动装置驱动轮组轴5。驱动电动机7与流体冷却装置或者说流体冷却系统18连接。
流体冷却系统18包括流体泵19，流体泵借助马达20运行。流体泵19使流体导引通过驱动电动机7，在此以已知的方式进行驱动电动机7的废热对流体的加热。被加热后的流体被输送至热交换器或者说中间冷却器21。在那里，流体放出的热量在借助通风机11的情况下排出。接着，被冷却后的流体又输送至驱动电动机7。
流体泵19的马达20和通风机11借助(未示出)的发电机供应电能。该发电机又利用轮组轴5的转动能量以产生电能。同样可行的是，使用上文已阐述过的液压循环13用于驱动马达20和通风机11。
图3示出针对按照本发明的驱动系统1的应用情况。在图3中示出机车2，机车2作为所谓的车厢机车2。在此是一种机车2，其在电气上完全断开(意味着不与高压线23连接)并且在制动技术上与在列车24中的车厢一样移送。机车2与第一车厢22a和第二车厢22b连接，第一车厢22a和第二车厢22b又可以是更大的车厢串的一部分。
若在机车2中使用一个或者多个不能与机车2的轮对脱耦的、永磁激励(pm)的牵引电动机，则在机车2被用作车厢机车的情况下所述牵引电动机随同旋转并且引起电动机内部的损耗。这些损耗主要是在牵引电动机的定子铁心中的涡流损耗和磁滞损耗，它们由于转动的磁场而产生。
特别有利的是在此情况下可以使用按照本发明的驱动系统1，从而保证对牵引电动机的简单和高效的冷却。
尽管通过优选实施例详细示出并阐述了本发明的细节，但是本发明不受公开实施例的限制，并且只要不脱离本发明的保护范围，技术人员由此可以推导出其它变型方案。
技术特征：
1.一种用于轨道交通工具(2)的驱动系统(1)，所述驱动系统(1)具有至少一个驱动电动机(7)和至少一个冷却装置(11、18)，所述冷却装置用于冷却所述至少一个驱动电动机(7)和/或驱动系统(1)的其他的组件、尤其变流器(12)，其特征在于，所述驱动系统(1)构造和设计为，使用所述轨道交通工具(2)的动能用于所述冷却装置(11、18)的运行。
2.按照权利要求1所述的驱动系统(1)，其中，所述驱动系统(1)构造和设计为，仅仅使用所述轨道交通工具(2)的动能用于所述冷却装置(11、18)的运行。
3.按照权利要求1或2所述的驱动系统(1)，其中，所述驱动系统(1)包括能量转换装置(9、10)，所述能量转换装置与所述冷却装置(11、18)连接，其中，所述能量转换装置(9、10)构造和设计为，将所述轨道交通工具(2)的动能转化为适于和规定用于运行所述冷却装置(11、18)的能量形式。
4.按照权利要求3所述的驱动系统(1)，其中，所述能量转换装置(11、18)是用于产生电能的发电机。
5.按照权利要求3所述的驱动系统(1)，其中，所述能量转换装置(11、18)是用于产生液压回路(13)的液压泵(9)。
6.按照权利要求3至5之一所述的驱动系统(1)，其中，所述能量转换装置(11、18)布置在所述驱动系统(1)的驱动轴(5)和/或传动轴和/或轮组轴上。
7.按照上述权利要求之一所述的驱动系统(1)，其中，所述冷却装置(11、18)包括通风装置(11)和/或流体冷却装置(18)。
8.按照上述权利要求之一所述的驱动系统(1)，其中，所述驱动电动机(7)是永磁激励的电动机。
9.一种轨道交通工具(2)，具有按照上述权利要求之一所述的驱动系统(1)。
10.按照权利要求9所述的轨道交通工具(2)，其中，冷却装置(11、18)布置在所述轨道交通工具(2)的底盘(3a、3b、3)和/或车厢上。
11.按照权利要求9或10所述的轨道交通工具(2)，其中，所述轨道交通工具(2)是机车。
12.一种用于第一轨道交通工具(2)行进的方法，所述第一轨道交通工具是按照权利要求9至11之一所述的轨道交通工具，其中，所述轨道交通工具(2)的至少一个驱动电动机(1)借助至少一个冷却装置(11、18)冷却。
13.一种用于第一轨道交通工具(2)行进的方法，所述第一轨道交通工具是按照权利要求9至11之一所述的轨道交通工具，所述方法包括：
-将所述轨道交通工具(2)与具有驱动系统(1)的至少一个第二轨道交通工具(2)连接；
-相互连接的轨道交通工具(2)借助第二轨道交通工具(2)的驱动系统(1)的牵引力行进；
-借助至少一个冷却装置(11、18)冷却至少一个驱动电动机(7)。
技术总结
建议一种用于轨道交通工具(2)的驱动系统(1)，所述驱动系统(1)具有至少一个驱动电动机(7)和至少一个冷却装置(11、18)，所述冷却装置用于冷却所述至少一个驱动电动机(7)和/或驱动系统(1)的其他的组件、尤其变流器(12)。驱动系统(1)的特征在于，所述驱动系统(1)构造和设计为，使用所述轨道交通工具(2)的动能用于所述冷却装置(11、18)的运行。
技术研发人员：O.科纳
受保护的技术使用者：西门子交通有限公司
技术研发日：.07.09
技术公布日：.01.17
