Accionamiento de tracción (1) para el accionamiento y para el frenado regenerativo de un vehículo sobre carriles o de un conjunto de vehículo sobre carriles,

con lo que, al menos, a un eje del vehículo sobre carriles o del conjunto de vehículo sobre carriles se encuentra asignado, al menos, un motor síncrono excitado de forma permanente (6) y un convertidor de tracción (4) y con lo que el convertidor de tracción (4) presenta, al menos, un convertidor de pulsos del lado de la máquina (22) y el motor síncrono excitado de forma permanente (6) se encuentra unido en sus bornes con un conmutador (30) de manera tal, que el motor síncrono excitado de forma permanente (6) puede ser conectado para accionar el convertidor de pulsos (22) o para el frenado regenerativo de un circuito de carga (32) que forma una carga, con lo que el circuito de carga (32) conectado con el motor síncrono excitado de forma permanente (6) para el frenado regenerativo se encuentra diseñado y/o controlado de manera tal, que las magnitudes del circuito de carga (32) se pueden modificar de acuerdo a la carga del vehículo sobre carriles o del conjunto de vehículo sobre carriles, con lo que el circuito de carga (32) presenta resistencias (28) e inductancias (60: 66) y/o capacitancias, caracterizado porque un actuador (40) contiene un dispositivo de conmutación (58, 62) que, de acuerdo a la carga, conecta o desconecta las inductancias (60) y/o capacitancias en relación con las resistencias (28)

Accionamiento de tracción de un vehículo sobre carriles para el accionamiento y para el frenado regenerativo con corrección de carga.

Estado actual del arte

La presente invención hace referencia a un accionamiento de tracción conforme al concepto genérico de la reivindicación 1, así como de un dispositivo para la corrección de carga durante el frenado regenerativo conforme al concepto genérico de la reivindicación 7.

El objeto del equipamiento de vehículos sobre carriles es implementar máquinas de accionamiento cada vez más efectivas y livianas. Como máquina de accionamiento estándar hoy en día se utiliza una máquina asíncrona alimentada mediante convertidor. Sin embargo, esta máquina ofrece poco potencial para el perfeccionamiento en relación con la disminución de la masa y de la densidad del par de fuerza y en su aplicación en vehículos sobre carriles requiere generalmente un engranaje. Por ello actualmente se pueden reconocer cada vez más esfuerzos por desarrollar e implementar máquinas síncronas excitadas de forma permanente como accionamientos de vehículos. A través de su alta densidad de par de fuerza, este tipo de máquina permite la realización de accionamientos directos y mediante la supresión del engranaje logra, especialmente, una gran reducción de la masa de la transmisión.

Debido a su excitación permanente, la máquina síncrona excitada de forma permanente presenta algunas particularidades en comparación con la técnica asíncrona. De esta manera es posible, por ejemplo, en una máquina rotativa lograr, adicionalmente al funcionamiento como generador regulado por convertidor, un efecto de freno únicamente con componentes pasivos. El efecto de frenado generado por una máquina síncrona excitada de forma permanente mediante una conmutación de resistencias de freno se conoce de la DE 101 60 612 A1.

Durante el enganche de la máquina síncrona rotativa excitada de forma permanente con resistencias de freno resulta, de acuerdo al número de revoluciones del motor sincrónico y con ello también de la velocidad del vehículo, una curva característica del momento o de la fuerza, que en lo sucesivo también es denominada como curva característica natural de frenado. En el desarrollo a lo largo del número de revoluciones/ la velocidad esta curva característica de frenado posee un máximo.

En el caso de la aplicación del efecto de frenado regenerativo de un motor síncrono excitado de forma permanente sería deseable un control de la fuerza de frenado o del momento de frenado de acuerdo a la carga.

La DE 10 2004 032 680 A1, que define al tipo, revela un freno del motor para un vehículo accionado eléctricamente con una máquina síncrona excitada de forma permanente, con lo que los bornes de la máquina síncrona se encuentran unidos con un dispositivo que genera un momento de frenado a través de conmutadores que contienen resistencias de frenado y condensadores conectados en paralelo a estos para aumentar el momento de frenado.

Es objeto de la presente invención, perfeccionar un accionamiento de tracción del tipo antes mencionado de manera tal que, de forma sencilla y económica, sea posible una adecuación de la fuerza de frenado de acuerdo a la carga. Además se debe poner a disposición un dispositivo correspondiente para la corrección de la carga.

Conforme a la invención este objetivo es resuelto por las características de las reivindicaciones 1 y 7.

Exposición de la invención

El circuito de carga conectado con el motor síncrono excitado de forma permanente para el frenado regenerativo se encuentra diseñado y/o controlado de manera tal, que las magnitudes del circuito de carga se puedan modificar de acuerdo a la carga del vehículo sobre carriles o del conjunto de vehículo sobre carriles, con lo que el circuito de carga presenta resistencias e inductancias y/o capacitancias.

La presente invención se encuentra basada en la idea, de que un actuador contiene un dispositivo de conmutación que, de acuerdo a la carga, conecta o desconecta las inductancias y/o capacitancias en relación con las resistencias.

Esta se basa en el conocimiento de que la curva característica de frenado de un motor síncrono excitado de forma permanente puede ser modificada en relación con la posición y la altura del momento máximo de frenado a través de la variación del circuito de carga. Por ejemplo, el momento máximo de frenado con valores de resistencia de frenado bajos se desplaza en dirección a números de revoluciones menores, sin que se modifique el valor del momento máximo de frenado. De manera inversa, el momento máximo de frenado con valores de resistencia de frenado más altos se desplaza en dirección a números de revoluciones mayores. Con la conexión en paralelo de capacitancias a las resistencias de frenado se puede aumentar el momento máximo de frenado. Por el contrario, inductancias conectadas en serie a las resistencias de frenado provocan una reducción del momento máximo de frenado. A través de una conexión correspondiente de los elementos de carga mencionados se puede adaptar, en consecuencia, la curva característica natural de frenado de acuerdo a las exigencias respectivas, que resultan de las modificaciones de la carga. Generalmente esto significa que en el caso de una carga mayor se requiere una mayor fuerza de frenado o un mayor momento de frenado y en el caso de una carga menor, una menor fuerza de frenado o un menor momento de frenado.

Una variación tal de acuerdo a la carga del circuito de carga no necesita de una regulación costosa y puede ser diseñada de manera económica como un sistema de control sencillo.

A través de las medidas mencionadas en las reivindicaciones secundarias son posibles perfeccionamientos y mejoras de la invención indicada en las reivindicaciones independientes.

Un dispositivo para la corrección de la carga durante el frenado regenerativo de vehículos sobre carriles o conjuntos de vehículos sobre carriles mediante un accionamiento de tracción puede contener, en general, los siguientes módulos:

El dispositivo de determinación de carga puede comprender dispositivos mecánicos, neumáticos y también eléctricos:

El tipo del dispositivo de transmisión o control se orienta, preferentemente, en el tipo del dispositivo de determinación de carga y puede estar conformado:

El actuador para la conmutación o el ajuste de los elementos de carga puede:

1. Accionamiento de tracción (1) para el accionamiento y para el frenado regenerativo de un vehículo sobre carriles o de un conjunto de vehículo sobre carriles, con lo que, al menos, a un eje del vehículo sobre carriles o del conjunto de vehículo sobre carriles se encuentra asignado, al menos, un motor síncrono excitado de forma permanente (6) y un convertidor de tracción (4) y con lo que el convertidor de tracción (4) presenta, al menos, un convertidor de pulsos del lado de la máquina (22) y el motor síncrono excitado de forma permanente (6) se encuentra unido en sus bornes con un conmutador (30) de manera tal, que el motor síncrono excitado de forma permanente (6) puede ser conectado para accionar el convertidor de pulsos (22) o para el frenado regenerativo de un circuito de carga (32) que forma una carga, con lo que el circuito de carga (32) conectado con el motor síncrono excitado de forma permanente (6) para el frenado regenerativo se encuentra diseñado y/o controlado de manera tal, que las magnitudes del circuito de carga (32) se pueden modificar de acuerdo a la carga del vehículo sobre carriles o del conjunto de vehículo sobre carriles, con lo que el circuito de carga (32) presenta resistencias (28) e inductancias (60: 66) y/o capacitancias, caracterizado porque un actuador (40) contiene un dispositivo de conmutación (58, 62) que, de acuerdo a la carga, conecta o desconecta las inductancias (60) y/o capacitancias en relación con las resistencias (28).

2. Accionamiento de tracción conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la modificación de resistencia, inductancia o capacitancia se realiza de forma incremental o continua.

3. Accionamiento de tracción conforme a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el circuito de carga (32) presenta inductancias (60; 66) dispuestas en serie en relación con las resistencias (28), con lo que un dispositivo de transmisión o control (38, 56) controla al actuador (58; 64) de acuerdo a la carga de manera tal, que reduce la inductancia del circuito de carga (32) cuando la carga aumenta y la aumenta cuando la carga disminuye.

4. Accionamiento de tracción conforme a la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de conmutación (58, 62) presenta medios para el puenteado de las inductancias (60).

5. Accionamiento de tracción conforme a la reivindicación 4, caracterizado porque las inductancias (66) contienen bobinas magnéticas y porque mediante la modificación del circuito magnético el actuador (64) ajusta las inductancias (66) de forma continua de acuerdo a la carga.

6. Accionamiento de tracción conforme a, al menos, una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el freno regenerativo basado en el motor síncrono excitado de forma permanente (6) conforma un freno de seguridad o de emergencia que se encuentra subordinado a un freno de servicio como nivel de protección.

7. Dispositivo (34) para la corrección de la carga durante el frenado regenerativo de vehículos sobre carriles o conjuntos de vehículos sobre carriles que contienen un dispositivo de suspensión neumática (44) con, al menos, un muelle neumático (46) mediante un accionamiento de tracción (1) conforma a, al menos, una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el actuador (58; 64) se encuentra formado por un actuador neumático controlado directamente por la presión (p) en el, al menos, un muelle neumático (46) y que de acuerdo a esta presión (p) y de acuerdo a la carga conecta o desconecta o ajusta de forma continua las inductancias (60; 66) y/o las capacitancias en relación con las resistencias (28).

8. Dispositivo para la corrección de la carga conforme a la reivindicación 7, caracterizado porque el actuador neumático está conformado por un conmutador de presión (58) controlado por la presión (p) en el, al menos, un muelle neumático (46).

9. Dispositivo para la corrección de la carga conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque de acuerdo a la carga el actuador neumático (64) ajusta de forma continua el circuito magnético de las inductancias (66).

10. Dispositivo para la corrección de la carga conforme a la reivindicación 9, caracterizado porque de acuerdo a la carga el actuador neumático (64) ajusta de forma continua el tamaño de un espacio entre las piezas de los núcleos de las bobinas de los núcleos de bobinas de inductancias (66).