(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機（８）と、電動機軸（３）上に配置された少なくとも一つの送風機ランナ（１）とを備え、電動機軸と電動機軸上に自由に回転可能に支持された送風機ランナとの間に、電動機の回転数に依存して作用する電磁式滑りクラッチが配置された電動駆動装置において、
電動機軸（３）と送風機ランナ（１）との間に、冷却空気搬送量を必要な空気量に制限する電磁式の回転数制限および調整装置（５〜７）が設けられ、
予め定められた電動機回転数からは送風機ランナ回転数が電動機の回転数に比べて、滑りクラッチの連動作用が電動機軸の回転数の増加に伴ってほとんど効かなくなるまで無くされ、電動機の回転数が低下した際に再び完全な連動作用が生ずるまで増加するように減少され、
送風機ランナ（１）がそのハブ（１１）にはめ込まれた軸受（２）を介して電動機軸（３）上に自由に回転可能に支持され、
送風機ランナのハブが電動機軸（３）に対する軸方向固定装置（９）を有し、
電動機軸（３）が永久磁石（５）を支持し、送風機ランナ（１）のハブ（１１）に短絡コイル（７）が設けられている、又は送風機ランナが永久磁石を備え、電動機軸が短絡コイルを備えている
ことを特徴とする電動駆動装置。
【請求項２】
短絡コイル（７）が磁気材料（６）内に埋設されていることを特徴とする請求項１記載の電動駆動装置。
【請求項３】
送風機ランナの軸受（２）と電磁部品（５〜７）との間に断熱スペーサ（１０）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動駆動装置。
【請求項４】
密封形あるいは通風形電動機（８）に対する送風機ランナ（１）が電動機軸（３）上に誘引あるいは押込み通風のために自由に支持および形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の電動駆動装置。
【請求項５】
永久軸受（５）及び／又は磁気材料（６）内に埋設された短絡コイルないしはかご形コイル（７）がリングあるいはリングセグメント状に送風機ランナ（１）のハブ（１１）あるいは電動機軸（３）の中にはめ込まれていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の電動駆動装置。
【請求項６】
電磁式滑りクラッチ（５〜７）の部品が、空力回路の圧力降下を克服するために十分である予め定められた電動機回転数において電動機軸と送風機ランナとの間に最大傾動トルクないしは最高の連動作用が得られるように設計され、その回転数が電動機の最大回転数の６０〜７０％であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の電動駆動装置。
【請求項７】
高い回転数で駆動される三相形電鉄用主電動機に対して用いられることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の電動駆動装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、電動機および電動機軸上に配置された少なくとも一つの送風機ランナを備えた軌条車両および軌道車両の電動駆動装置に関する。
三相形電鉄用主電動機のような軌条車両用および軌道車両用の電動機は、電動機の回転トルクを小さくし、従って電動機の重量を軽くし且つ構造形状を小さくするためにますます高速で駆動されるようになってきている。ドイツ特許第Ｂ−２５１４２６５号明細書によれば、電動機を冷却するために電動機軸上に送風機ランナが固定配置されている。この送風機ランナはその都度の電動機の回転数で駆動され、周囲の空気を電動機を通してあるいは特別な外側冷却通路を通して吸引するか押し込むように作用する。
周囲空気と電動機の空気搬送量とを無関係にするために、高価な外部冷却装置も既に提案されている。この装置は空気案内装置と固有の送風機用電動機とを備えた外部通風方式に基づいているか水冷方式に基づいている。このような冷却装置およびその制御には非常に高い経費がかかる。
通風機により回転速度の増大に伴って増加する電動機の騒音を減少するために、スイス特許第Ａ−６６４２４２号明細書から、回転電機に対する冷却空気用通風機が知られている。この冷却空気用通風機は継鉄に取り付けられた固定子および継鉄に回転可能に支持された軸上に取り付けられた回転子を備え、この冷却空気用通風機は軸受によって軸上に回転可能に配置されている。多数の磁石対が回転子あるいは通風機に取り付けられている。非鉄円板が通風機あるいは回転子に取り付けられ、磁石対の間に配置されたリング状フランジを有している。通風機は磁石と円板フランジ内に誘起された渦電流との相互作用によって駆動される。速度の関数として増大する滑りが生じ、その際通風機によって引き起こされる騒音レベルが減少される。
電動機軸上に固定配置された送風機ランナによる上述の電動機冷却方式の場合、冷却空気流がその都度の電動機の回転数に大幅に比例し、これによって一般に高い回転数の範囲において冷却にとって不要な多量の冷却空気流が生じ、これは大きなエネルギー消費および大きな騒音を引き起こす。高いエネルギー消費は一方では駆動電動機を不必要に加熱するのに寄与する。
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電動駆動装置を、駆動電動機の冷却に関して改善することにある。
この課題は本発明によれば請求項１記載の手段によって解決される。これによって、電動機の回転数が低い場合に冷却空気流量が十分の量で用意され、もっと高い又は高い電動機回転数の場合、搬送すべき冷却空気流量は、増大する電動機の回転数にもはや比例的に増加しなくなる。
本発明の有利な実施態様は、電動機軸上に自由に回転可能に支持された送風機ランナと電動機軸との間に電動機の回転数に依存して作用する電磁式滑りクラッチが設けられ、そのクラッチの連動作用が電動機軸の回転数増加に伴ってほとんど効かなくなるまで無くされ、電動機の回転数が低下した際に再び完全な連動作用が生ずるまで増加するようにされている。
その場合、公知の外部通風方式あるいは水冷方式に立ち戻る必要なしに、および高い技術的な構造費用なしに、ないしは高価な特殊な切換・監視装置を採用する必要なしに、電動機を走行運転に合わせて冷却することができる。更に簡単で頑丈な自己通風装置を備えた電動駆動装置が作られる。
本発明による有利な実施態様においては、冷却空気流量と電動機の回転数との比例関係は冷却要求を満足する回転数までしか維持されず、この電動機回転数からは送風機ランナは低い回転数で駆動され、これによって送風機のエネルギー消費量および騒音が著しく減少される。
本発明の有利な実施態様は他の請求項に記載されている。
以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。図面は、高速で駆動される電鉄用主電動機などに特に適しているような本発明に基づく電動駆動装置の部分断面図である。
それ自体は公知の電動機８のうち電動機軸受４および電動機軸３が示されている。電動機８を空冷するために電動機軸３上に送風機ランナ１が設けられている。この送風機ランナのハブ１１は軸受２を介在して電動機軸３上に自由に回転可能に支持されているので、送風機ランナが電動機８に直接駆動されることなしに連結されている。
電動機軸３上に自由に回転可能に支持されている送風機ランナ１と電動機軸との間に、冷却空気用送風機に対する電磁式回転数制限および調整装置が設けられている。この実施例において電磁式滑りクラッチ５〜７として設計されているこの装置は、電動機の回転数が増加した場合に特に所定の回転数範囲からは、滑りクラッチによって送風機ランナへの駆動作用が低下するように作用する。他方ではこの滑りクラッチは、電動機回転数が所定の回転数範囲以下に低下した際に送風機ランナへのクラッチの駆動作用を自動的に再び増大させるように作用する。
図示の実施例において電動機軸３は例えば環状凹所１３の中に永久磁石５を支持し、送風機ランナ１ないしそのハブ１１は特に磁気材料６の中に埋設されている一つあるいは複数個の短絡コイルあるいはかご形コイル７を装備している。このような配置はこの実施例の場合、送風機ランナ軸受２と電磁部品６、７との間に断熱スペーサ１０が設けられ、電磁部品６、７の電動機８の側に軸方向固定装置９が設けられるように配慮されている。図において１２は送風機ランナの羽根である。
図示していない実施例においては、永久磁石を送風機ランナに配置し、電気部品６、７を電動機軸に配置することもできる。滑りクラッチの励磁は永久磁石によって電動機軸３ないし送風機ランナ１の回転に基づいて行われる。送風機ランナの連動にとって必要な回転トルクは、かご形回転子付きの非同期機と同じ原理で短絡コイル７における電圧の誘起によって生ずる。かご形コイルは（永久磁石の設置位置に関係して）送風機ランナに配置されるか電動機軸上に配置され、磁気材料６の中に埋設される。このような配置構造は特に、場合によって生ずる反動トルクを除いて空力回路の圧力降下を克服するのに正に十分である所定の回転数において最大トルク（傾動トルク）が得られるように寸法づけられている。この回転数は一般に電動機の最大回転数の６０〜７０％である。いま電動機の回転数がこの値を超過すると、送風機ランナに対するクラッチの回転トルク・滑り特性に基づいて低い回転数が生じ、これによって送風機の冷却空気量、エネルギー消費および騒音が低下される。
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