CN104010916A - 用于电驱动车辆的开关设备和电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电驱动的车辆(10)、尤其是轨道车辆的开关设备，其具有：开关单元(28)，所述开关单元设置用于将车辆驱动单元(14)与引导高压的供电线(20)连接或与其分开；并且具有至少两个开关接触件(30，32)；驱动单元(36)，所述驱动单元设置用驱动开关接触件(30，32)彼此间的相对运动；和壳体单元(62)，以至少用于容纳开关单元(28)和驱动单元(36)，其中壳体单元(62)包括用于至少承载开关单元(28)的承载件(48)。为了提供能够实现紧凑的结构类型的这种开关设备而提出，开关单元(28)相对于承载件(48)以平放的位置设置在所述承载件上。

Description

用于电驱动车辆的开关设备和电动车
技术领域
本发明涉及一种用于电驱动车辆、尤其是轨道车辆的开关设备，其具有：开关单元，所述开关单元设置用于将车辆驱动单元与引导高压的供电线连接或与其分离；并且具有至少两个开关接触件；驱动单元，所述驱动单元设置用于驱动开关接触件的相对运动；和至少用于容纳开关单元和驱动单元的壳体单元，其中壳体单元包括用于至少承载开关单元的承载件。
背景技术
从DE102006043632A1中已知一种具有包括两个开关接触件的开关部件和具有移动开关接触件的开关杆的动力传动系统的用于铁路运行的开关设备。开关设备借助固定底板固定在轨道车辆的车顶上。在此)相对于在开关设备的固定状态下的竖直方向(动力传动系统设置在壳体中，所述壳体在固定底板下方伸入到从车顶中空出的车顶穿通部中。开关部件设置在固定底板之上并且与所述固定底板经由空气间隙隔开。
从EP1996427B1中还已知，能够将开关部件连同动力传动系统设置在壳体中。然而其中仅提出，将已知的开关系统安置在由封装件所包围的腔中，其中由开关系统所占用的结构容积没有变化。
发明内容
本发明基于下述目的：提供一种能够实现紧凑的结构类型的这种开关设备。在将开关设备设置在车辆车顶元件上时尤其应当(相对于竖直方向)实现尽可能平的结构型式。
为此提出，开关单元相对于承载件以平放位置设置在所述承载件上。由此能够实现尤其紧凑的结构形式。在承载件的(相对于底部)水平的定向的情况下，能够通过开关单元的平放的位置和其在承载件上的布置来实现尤其平的结构型式、尤其实现小的结构高度。有利地，开关单元具有封装件，所述封装件围成设置用于开关接触件的腔并且以平放的位置置于承载件上。
承载件适当地具有至少一个承载面，在所述承载面上设置有开关单元。开关单元尤其长形地构成并且具有限定的纵向方向。所述纵向方向尤其能够相应于运动方向，在开关过程中沿所述运动方向进行开关接触件彼此间的相对线性运动。将开关单元“以相对于承载件平放的位置”进行设置尤其应当理解为下述布置：在所述布置中开关单元的纵向方向平行于承载面定向。承载面能够由与开关单元形成部分接触的子面组成。然而，当承载件(例如以承载板的形式)形成连续的承载面时，能够实现简单的结构类型，其中开关单元优选完全地贴靠在承载面上。
开关设备适当地包括至少两个接触接口，通过所述接触接口能够建立到供电线或到车辆驱动单元的电连接，其中开关单元的开关接触件有利地用于建立或分开接触接口之间的电连接。两个接触接口优选都设置用于引导由供电线所引导的高压，其中借助于电压转换单元进行用于将高压转换成较低电压的电压转换，例如借助于为车辆驱动单元的组成部分的变压器或电压变换器来进行。
“高压”尤其应当理解为经由供电线由电网运营商所提供的电压。高压尤其具有至少500V的数值。如果电驱动车辆构成为轨道车辆，那么高压能够具有对于铁路运行典型的数值，例如1.5kV、3kV、15kV或25kV。高压在此能够是直流电压或交流电压。
壳体单元形成由其所围成的壳体腔，在所述壳体腔中至少设置有开关单元和驱动单元。壳体单元例如能够由多个壳体部件组成，所述壳体部件彼此凸缘连接，然而当壳体单元具有形成至少用于开关单元和驱动单元的连续的壳体腔的壳体时，能够实现结构上简单的实施方案。
当承载件形成承载平面时，还能够实现结构上简单的结构形式，其中开关单元和驱动单元设置在承载平面之上。优选地，驱动单元具有平行于承载平面定向的纵向方向。术语“之上”表示承载平面的法线方向。
此外提出，驱动单元(在垂直于开关单元的纵向方向和平行于承载平面定向的方向上观察)至少部分地侧向设置在开关单元旁边，由此能够实现尤其平的结构，因为能够实现将驱动单元和开关单元设置在共同的平面中。将驱动单元设置在开关单元“旁边”尤其应当理解为下述布置，其中开关单元与驱动单元的组成部分相邻、优选直接相邻。
优选地，承载平面是连续的承载平面，所述承载平面设置用于承载开关单元和驱动单元，由此能够节省构件和安装耗费。
在本发明的一个优选的构造方案中提出，壳体单元具有承载板，所述承载板形成承载平面。承载板在此能够由壳体板的安装板形成，所述安装板在开关设备安装完成的状态下相对于盖板设置。
如果驱动单元长形地成形，那么当开关单元的纵向方向和驱动单元的纵向方向彼此平行地定向时，能够(垂直于开关单元的纵向方向)实现节约结构空间的布置。
当驱动单元和开关单元通过动力传动系连接时，还能够实现进一步节约结构空间，其中设有耦联装置以将驱动单元与开关单元耦联，所述耦联装置引起动力传动系的偏转、尤其偏转180°。耦联装置尤其有利地设置在壳体单元中。
优选地，开关单元、驱动单元和耦联装置设置在共同的平面中。这能够通过下述方式实现：承载件形成承载平面、尤其是连续的承载平面，所述承载平面承载开关单元、驱动单元和耦联装置。
在本发明的一个尤其优选的构造方案中，壳体单元围成壳体腔，在所述壳体腔中设置有开关单元和驱动单元，其中壳体腔的设置用于设置开关接触件和设置用于与其电连接的部件的部分通过电绝缘的屏蔽件与壳体腔的其余部分分开。由此能够实现开关单元和与开关单元相邻的构件之间的尤其小的间距，由此能够实现将开关设备的部件有利地紧凑地设置在壳体单元之内。如果开关单元具有围成设置用于开关接触件的腔的封装件，那么在一个有利的实施方案中提出：封装件包围电绝缘的屏蔽件。通过电绝缘的屏蔽件，向外指向的封装件表面有利地具有能够相应于壳体单元的电势的电势，其中能够省略在开关单元和直接围绕该开关单元的部件之间的空气间距。
有利地，开关单元具有真空开关。
根据本发明的另一设计方案，开关设备具有接地隔离器(Erdungstrenner)，所述接地隔离器设置在壳体单元中。尤其提出：开关单元(在垂直于开关单元的纵向方向和平行于承载平面定向的方向上观察)设置在驱动单元和接地隔离器之间。
此外，提出一种电动车，其具有集电器、车辆驱动单元和与集电器和车辆驱动单元电连接的根据本发明的开关设备。
特别地，开关设备固定在车辆车顶元件上，其中开关设备的驱动单元和开关单元平放地设置在承载件的共同的承载平面上，所述承载平面相对于底面水平地定向。通过能够借助于所提出的开关设备实现的平的结构型式能够在车辆车顶区域中的空气动力方面获得显著的优点。这能够实现在开关设备定位时的更高的灵活性，所述灵活性在常规的解决方案中限制于遵守特定的净空间限界规定(Lichtraumprofilvorgaben)。特别地，能够取消对开关设备的中央布置的限制。
这还能够实现将开关设备有利地设置在车辆车顶元件上，所述车辆车顶元件(在竖直方向上观察)设置在车辆内腔之上，其中至少将驱动单元设置在车辆内腔之外。由此能够有利地(相对于将驱动单元设置在从车辆车顶中空出的穿通部中的解决方案)降低、尤其避免在开关设备的开关过程中在车辆内腔中的不期望的声音传输。此外，能够节约空间耗费的声波隔离装置，所述声波隔离装置(为了避免车辆的顶盖区域中的其他的部件的、例如空调通道的不利影响)通常导致显著的安装耗费和/或重量和结构高度的提高。此外，能够取消对于常规的车顶穿通部所必需的密封。
通过将开关单元和驱动单元设置在共同的水平承载平面上能够将开关设备或其壳体单元尤其简单地平放地固定在车辆车顶元件上，其中壳体单元完全地贴靠于车辆车顶元件上。
附图说明
根据附图阐明本发明的一个实施例。附图示出：
图1示出轨道车辆的示意的侧视图，其具有集电器、车辆驱动单元和开关设备；
图2示出图1中的开关设备的立体细节图；
图3从上方示出图2的开关设备的视图；和
图4示出位于车辆车顶元件上的开关设备的前视图。
具体实施方式
图1示出构成为轨道车辆的电驱动车辆10的极度示意的侧视图。在所观察的实施例中，车辆10构成为由多个车辆单元12组成的动车。至少一个车辆单元12设有车辆驱动单元14，所述车辆驱动单元用于驱动车辆10的至少一个驱动桥(Triebachse)16。车辆10中的至少一个驱动桥16和与其相关联的车辆驱动单元14的在附图中示出的布置以及多个车辆单元12是示例性的。车辆驱动单元14的视图同样是极度示意的，其中车辆驱动单元14的各个部件能够分布在车辆10中的不同的部位上。
在一个替选的实施方案中，车辆10能够构成为电车头。
为了对车辆驱动单元14供电，车辆10具有集电器18，所述集电器在车辆10的运行状态下与架空线电接触。架空线已知相应于引导高压的供电线20，所述供电线对车辆驱动单元14供电。替选地，供电线20能够构成为导电轨，所述导电轨沿着所行驶的路线延伸。高压能够构成为直流电压或交流电压并且能够具有对于铁路运行典型的1.5kV、3kV、15kV或25kV的数值。
车辆10还具有开关设备22，所述开关设备用于：将车辆驱动单元14(在建立集电器18与供电线20的电接触的情况下)以引导电压的方式与供电线20连接或者与该供电线20电分离。为此，开关设备22具有接触接口24、26，所述接触接口与集电器18或与车辆驱动单元14电连接。这两个接触接口24、26引导由供电线20所得到的高压。所述高压在车辆驱动单元14的没有详细示出的电压转换单元中转换成较低的电压。
开关设备22的结构借助图2和3详细阐明。图2示出开关设备22的示意立体图，而图3从上方示出图2中的布置的根据图2中的箭头III的视图。
开关设备22具有开关单元28，所述开关单元设置用于建立和分开在引导高压的接口24、26之间的电连接。为此，开关单元28具有两个开关接触件30、32，其中在分开位置和接触位置之间的开关接触件30、32彼此间的相对运动是可行的(图3)。在所观察的实施例中，开关接触件32能够被驱动以相对于开关接触件30运动，其中所述开关接触件32能够从图3中示出的分开位置起运动到接触位置中，在所述接触位置中所述开关接触件32贴靠开关接触件30。开关接触件30、32中的每个分别与不同的接口24、26电连接。开关接触件30、32设置在封闭的腔34中，在所述腔中形成真空。
为了驱动开关接触件30、32彼此间的相对运动(在该示例中尤其为了驱动开关接触件32)，开关设备22具有驱动单元36，所述驱动单元包括驱动部件38和至少一个传递机构40。传递机构40能够由驱动部件气动地和/或电动地操作。
开关设备22还具有耦联装置42，所述耦联装置用于将驱动单元36与开关单元28耦联，使得它们通过动力传动系彼此连接。耦联装置42尤其将驱动单元36的传递机构40与开关单元28的传递机构44机械地耦联，所述传递机构与开关接触件32刚性地连接，使得传递机构40的运动引起传递机构44的运动。借助于耦联装置42将动力传动系偏转180°，其中传递机构40和44的运动方向相反。
在图2中示出作为开关设备22的另外的部件的接地隔离器46，所述接地隔离器用于建立或分开开关设备22与接地电势的电连接。
在图4中示出在图2和3中示出的开关设备部件的布置的根据箭头IV的前视图。
在图4中可见驱动单元36、开关单元28和接口24。开关设备22具有承载件48，所述承载件用于承载开关单元28。如也能够从图2和3中得出，开关单元28具有封装件50，所述封装件围成腔52。其中至少设置有电接触件30、32的所述腔52相对于开关设备22的另外的部件(如尤其相对于驱动单元36、耦联装置42和承载件48)被电屏蔽。封装件50的向外指向的表面在开关设备22运行时具有相对于上述部件的电势，所述部件允许将封装件50安置在承载件48上。
如同样在图2和3中可见的是，开关单元28或其封装件50具有长形的形状，其中示出开关单元28的纵向方向54。在所观察的实施例中，纵向方向54相应于运动方向，开关接触件30、32彼此间以所述运动方向在分开位置和接触位置之间进行相对运动。相对于开关单元28的纵向方向54，将所述开关单元或其封装件50相对于承载件以平放的位置设置在所述承载件上。
承载件48构成为形成承载平面56的承载板。相对于承载平面56的法线方向，开关单元28和驱动单元36设置在承载平面56之上。驱动单元36沿着一定方向延伸或者具有(未详细示出的)部件，所述部件沿该方向依次设置，所述方向称作驱动单元36的纵向方向58。纵向方向58平行于开关单元28的纵向方向54和承载平面56定向。驱动单元36侧向地设置在开关单元28旁边。在此，形成驱动单元36的驱动部件尽可能地邻接于开关单元28或邻接于其封装件50。沿平行于承载平面56且垂直于开关单元28的纵向方向54定向的方向60观察，在驱动单元36和开关单元28之间存在重叠部。
由承载件48所形成的承载平面56是连续的平面或连续的承载面，所述平面或承载面用于安置开关单元28和驱动单元36。换而言之，开关单元28和其相关联的驱动单元36安装在共同的承载件48或共同的承载平面56上。附加地，承载件48或承载平面56用于安装耦联装置42和接地隔离器46。由此实现了下述布置：在所述布置中至少将驱动单元36和开关单元28设置在一个平面中。附加地，耦联装置42和接地隔离器46同样设置在该平面中，由此能够实现尤其简单的平的结构型式。
如还能够从图2和3中得出的是，开关设备22具有壳体单元62，所述壳体单元用于至少容纳开关单元28和驱动单元36。特别地，壳体单元62围成壳体腔64，开关单元28和驱动单元36设置在所述壳体腔中。在所观察的实施例中，壳体腔64是连续的。除了开关单元28和驱动单元36之外，耦联装置42和接地隔离器46设置在壳体腔64中。在图2和3中示出开关设备22，其中为了概览而没有示出壳体单元62的盖部件66(见图4)。
壳体单元62(相对于盖部件66设置)具有底部部件，所述底部部件以承载板68的形式构成并且相应于承载件48。承载板68因此形成承载平面56。承载板68形成壳体外面69，所述壳体外面平行于承载平面56定向。
(如上面所提及的)由封装件50所围成的腔52相应于壳体腔64的设置用于开关接触件30、32和设置用于与其电连接的部件的部分70。壳体腔64的部分70或腔52借助于电绝缘的屏蔽件72与壳体腔64的其余部分分开。所述部分70借助于电连接件74、76与接口24、26连接，所述电连接件同样相对于其直接的周围环境被电屏蔽。
开关单元28相对于方向60或壳体单元62的宽度居中设置在壳体腔64中。在此，所述开关单元沿方向60观察设置在驱动单元36和接地隔离器46之间。
在图4中还示出车辆车顶元件78，所述车辆车顶元件覆盖车辆内腔80(也见图1)。车辆车顶元件78相对于竖直方向79设置在车辆内腔80之上。车辆车顶元件78在此形成车辆10的向上指向的外面。开关设备22平放地固定在车辆车顶元件78上，更确切地说平放地固定在所述外面上。在此，开关设备22的纵向方向或壳体单元62的相应于开关单元28的纵向方向54的纵向方向平行于由车辆车顶元件78形成的车顶平面82定向。设置用于开关单元28和驱动单元36的承载件48的承载平面56在此平行于车顶平面82并且平行于底部84进而水平地定向。壳体外面69贴靠车顶平面82。开关设备22的开关单元28和驱动单元36均设置在车辆内腔80之外。
开关设备22与其壳体单元62和其设置在壳体腔64中的部件在安装在车辆10上或其中之前作为模块预制。在所述安装之后，从壳体腔64中伸出的接口24、26与集电器或与车辆驱动单元14连接。
能够借助于可机械操作的显示单元显示出接地隔离器46的开关位置，使得所述开关位置能够从外部看到。例如，能够使用下述杆，所述杆从内部挤压到波纹管上进而向外部显示出开关位置，而不必打开壳体单元。
借助于接地隔离器46尤其能够建立壳体单元62与接地电势的连接，使得为了必需的接触保护而能够省去常规的顶栏(Dachrelinge)或高压架。
开关设备22能够安装在车辆10中的另外的安装地点处，例如安装在车顶盖(Dachvouten)中、地板区域中或杂物间中。

Claims (15)

1.一种用于电驱动车辆(10)、尤其是轨道车辆的开关设备，具有：开关单元(28)，所述开关单元设置用于将车辆驱动单元(14)与引导高压的供电线(20)连接或与其分开；并且具有至少两个开关接触件(30，32)；驱动单元(36)，所述驱动单元设置用于驱动所述开关接触件(30，32)彼此间的相对运动；和至少用于容纳所述开关单元(28)和所述驱动单元(36)的壳体单元(62)，其中所述壳体单元(62)包括用于至少承载所述开关单元(28)的承载件(48)，
其特征在于，所述开关单元(28)相对于所述承载件(48)以平放的位置设置在所述承载件上。
2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述承载件(48)形成承载平面(56)，其中所述开关单元(28)和所述驱动单元(36)设置在所述承载平面(56)之上。
3.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，在垂直于所述开关单元(28)的纵向方向(54)和平行于所述承载平面(56)定向的方向(60)上观察，所述驱动单元(36)至少部分地侧向设置在所述开关单元(28)的旁边。
4.根据权利要求2或3所述的开关设备，其特征在于，所述承载平面(56)是连续的承载平面，所述承载平面设置用于承载所述开关单元(28)和所述驱动单元(36)。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述壳体单元(62)具有承载板(68)，所述承载板形成所述承载平面(56)。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述驱动单元(36)长形地成形，其中所述开关单元(28)的纵向方向(54)和所述驱动单元(36)的纵向方向(58)彼此平行地定向。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述驱动单元(36)和所述开关单元(28)通过动力传动系连接，其中设有耦联装置(42)以将所述驱动单元(36)与所述开关单元(28)耦联，所述耦联装置引起所述动力传动系的偏转、尤其偏转180°。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述壳体单元(62)围成壳体腔(64)，在所述壳体腔中设置有所述开关单元(28)和所述驱动单元(64)，其中所述壳体腔(64)的设置用于设置所述开关接触件(30，32)和设置用于设置与其电连接的部件的部分(70)通过电绝缘的屏蔽件(72)与所述壳体腔(64)的其余部分分开。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述开关单元(28)具有真空开关。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的开关设备，其特征在于，设有接地隔离器(46)，所述接地隔离器设置在所述壳体单元(62)中。
11.根据权利要求3和10所述的开关设备，其特征在于，在垂直于所述开关单元(28)的纵向方向(54)和平行于承载平面(56)定向的方向(60)上观察，所述开关单元(28)设置在所述驱动单元(36)和所述接地隔离器(46)之间。
12.一种电动车，尤其是电驱动的轨道车辆，具有：集电器(18)；车辆驱动单元(14)；以及与所述集电器(18)和所述车辆驱动单元(14)电连接的、根据上述权利要求中的任一项所述的开关设备(22)。
13.根据权利要12所述的电动车，其特征在于，所述开关设备(22)固定在车辆车顶元件(78)上，其中所述开关设备(22)的所述驱动单元(36)和所述开关单元(28)平放地设置在所述承载件(48)的共同的承载平面(56)上，所述承载平面相对于底面(84)水平地定向。
14.根据权利要13所述的电动车，其特征在于，所述车辆车顶元件(78)设置在车辆内腔(80)之上，并且所述开关设备(22)固定在所述车辆车顶元件(78)上，使得至少将所述驱动单元(36)设置在所述车辆内腔(80)之外。
15.根据权利要14所述的电动车，其特征在于，所述开关设备(22)平放地固定在所述车辆车顶元件(78)上。
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