Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДСОЕДИНЕНИЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ, А ТАКЖЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, КОНСТРУКТИВНЫЙ УЗЕЛ, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Изобретение относится к соединительному устройству для подсоединения по меньшей мере двух электрических кабелей к электрической машине транспортного средства, с корпусом и по меньшей мере двумя контактными элементами, причем в стенке корпуса по меньшей мере два первых отверстия для проведения соответствующего одного из кабелей расположены таким образом, что все проведенные в первом направлении через первые отверстия в корпус и проходящие далее прямолинейно внутри корпуса в первом направлении кабели встречаются соответственно на точно одном из контактных элементов. Изобретение также относится к конструктивному узлу с таким соединительным устройством, электрической машине с таким соединительным устройством, транспортному средству с такой электрической машиной, а также способу для подсоединения по меньшей мере двух электрических кабелей.

Для сильноточных приборов, как правило, предусмотрены силовые выводы в специально для этого выполненных клеммных коробках. Форма и выполнение клеммных коробок должны при этом часто учитывать стесненные условия размещения. Такие стесненные условия размещения преобладают, в частности, в тяговых двигателях в области поворотных шасси рельсовых транспортных средств, а также в ступицах колес самосвалов с ковшовой платформой. Является обычным в этом случае всегда конструировать индивидуальные заказные решения, которые обеспечивают возможность вывода кабеля из сварной или литой клеммной коробки всегда только в одном направлении. Подобные применения хотя и допускают использование идентичных двигателей, однако относящиеся к двигателям клеммные коробки соответствующим образом модифицируются в соответствии с желаниями заказчика в отношении подсоединения. Также возможно выполнение с дополнительными клеммными коробками.

Задачей изобретения является обеспечить возможность подсоединения для кабелей, при котором допускаются различные вводы кабелей, не требуя необходимых для подсоединения конструктивно значительных вариаций. Также должны наилучшим образом учитываться стесненные условия размещения.

Эта задача решается соединительным устройством, которое имеет признаки п.1 формулы изобретения, конструктивным узлом, который имеет признаки п.8 формулы изобретения, электродвигателем с признаками п.10 формулы изобретения, транспортным средством с признаками п.11 формулы изобретения, а также способом, который имеет признаки п.12 формулы изобретения.

Соответствующее изобретению соединительное устройство служит для подсоединения по меньшей мере двух электрических кабелей к электрической машине транспортного средства. Оно содержит корпус и по меньшей мере два контактных элемента, причем в стенке корпуса по меньшей мере два первых отверстия для проведения соответствующего одного из кабелей расположены таким образом, что все проведенные в первом направлении через первые отверстия в корпус и проходящие далее прямолинейно внутри корпуса в первом направлении кабели встречаются соответственно на точно одном из контактных элементов. Корпус может, в частности, включать в себя несколько стенок корпуса, которые совместно окружают внутреннюю полость корпуса. Стенки корпуса могут, в частности, стоять по существу перпендикулярно друг другу. Однако возможны отклонения от кубической формы корпуса, так что стенки корпуса расположены по отношению друг к другу в форме трапеции. При этом стенки могут быть также размещены наклонно по отношению друг к другу. Корпус, в частности, может быть выполнен также многосекционным. Кабели могут, в частности, проводиться в корпус перпендикулярно стенке корпуса через соответствующие отверстия в этой стенке корпуса. Внутри корпуса кабели проходят, в частности, полностью прямолинейно, то есть ни один из кабелей не направляется изогнуто или под углом, чтобы попасть на свой соответствующий контактный элемент. В качестве альтернативы кабели могут внутри корпуса проводиться далее в основном прямолинейно, однако при этом иметь незначительные изгибы и сгибы, которые, однако, не имеют влияния на принципиальную тенденцию направления прохождения. В частности, прохождение кабеля может в пределах обычных допусков отклоняться от идеальной прямой.

В соответствии с изобретением в стенке корпуса по меньшей мере два вторых отверстия для проведения соответственно одного из кабелей размещены таким образом, что среди проведенных во втором направлении через вторые отверстия в корпус и далее проходящих во втором направлении прямолинейно внутри корпуса кабелей исключительно один прямо попадает точно на один из контактных элементов. Этот кабель тогда может электрически соединяться с соответствующим контактным элементом. Все остальные кабели могут электрически соединяться, соответственно, с одним из остальных контактных элементов посредством электропроводной шины. В частности, остальные контактные элементы не попадают непосредственно на соответствующий им контактный элемент. Второе направление проходит по существу перпендикулярно первому направлению. Тогда, в частности, первые и вторые отверстия могут лежать в плоскостях, перпендикулярных друг другу.

Таким образом, в одно и то же соединительное устройство кабели могут вводиться в двух различных, по существу перпендикулярных друг другу направлениях. Электрическое подсоединение всех кабелей для обоих вариантов введения возможно без каких-либо проблем. Тем самым предоставляются возможности весьма варьируемого подсоединения для кабелей. Если желательно вместо первого варианта подсоединения с первым направлением ввода кабелей реализовать второй вариант подсоединения с по существу перпендикулярным ему направлением ввода кабелей, то не нужно предоставлять никакого нового соединительного устройства, а может применяться соответствующее изобретению соединительное устройство. Таким образом создается стандартизованное и универсально используемое соединительное устройство и предоставляется экономичным образом реализуемое заказное решение. Кабельный ввод может быть просчитан и является прозрачным, так что ошибок соединения можно избежать и гарантировать высокую степень надежности монтажа. К тому же соединительное устройство является чрезвычайно компактным.

Предпочтительным образом соединительное устройство включает в себя позиционирующий элемент, который ассоциирован с одним из контактных элементов. Позиционирующий элемент задает пространственное расположение для опорного элемента, который выполнен с возможностью опирания одной из проводящих шин. Опорный элемент может закрепляться на позиционирующем элементе. Тем самым соединительное устройство оптимальным образом подготовлено для по меньшей мере двух вариантов подсоединения. Для того чтобы контактные элементы через проводящие шины соединить с вводимыми во втором направлении кабелями, нужно только подходящие опорные элементы поместить на предусмотренные для этого позиционирующие элементы и там закрепить, чтобы гарантировать очень хорошее опирание для соответствующей проводящей шины. В частности, проводящая шина может также закрепляться на опорном элементе. Позиционирующий элемент может, в частности, представлять собой предусмотренную выемку для опорного элемента. Позиционирующие элементы предоставляют интуитивно определяемые номинальные положения для опорных элементов, так что ошибочное присоединение кабелей к контактным элементам надежным образом предотвращается.

Предпочтительным образом по меньшей мере два контактных элемента размещены вдоль прямой, которая проходит во втором направлении. Получается простое и легко воспроизводимое, по существу под прямым углом, геометрическое расположение, которое облегчает присоединение кабелей и способствует стандартизации соединительного устройства.

Предпочтительным образом по меньшей мере два контактных элемента заделаны в цокольном элементе. Тогда они являются доступными исключительно с одной стороны контактного элемента, которая лежит в плоскости, проходящей через первое и второе направления. В частности, контактные элементы могут быть таким образом заделаны в цокольный элемент, что они не могут электрически контактировать ни с какой из сторон, которые ориентированы по существу перпендикулярно первому и/или второму направлению. Единственная имеющая возможность электрического контакта сторона каждого контактного элемента имеет тем самым нормаль, которая перпендикулярна векторам направления, соответствующим первому и второму направлениям. Этот тип подсоединения является надежным и рациональным. Нежелательных коротких замыканий можно надежным образом избегать. Кабели могут закрепляться на контактных элементах надежно и просто.

Предпочтительным образом на цокольном элементе выполнена по меньшей мере одна изолирующая перемычка, которая между двумя смежными среди по меньшей мере двух контактных элементов проходит таким образом, что предотвращается одновременное электрическое контактирование двух смежных контактных элементов за счет кабеля, проходящего прямолинейно вдоль второго направления. Таким способом можно надежным образом избежать нежелательного короткого замыкания между двумя смежными контактными элементами. Исключаются ошибочные подсоединения кабелей, проходящих во втором направлении. Также снижается вероятность коротких замыканий из-за металлических опилок, влажности, загрязнения и т.п.

Предпочтительным образом в стенке корпуса по меньшей мере два третьих отверстия для проведения соответствующего одного из кабелей расположены таким образом, что среди проводимых в третьем направлении через третьи отверстия в корпусе и проходящих далее прямолинейно в третьем направлении внутри корпуса кабелей исключительно один попадает прямо на точно один из контактных элементов и может электрически соединяться с ним, а все остальные могут электрически соединяться с соответствующим одним из остальных контактных элементов посредством соответствующей проводящей шины, причем третье направление по существу антипараллельно второму направлению. При этом термин «по существу антипараллельно» следует понимать таким образом, что второе и третье направления, таким образом, ориентированы по отношению друг к другу, что варианты подсоединения через вторые и третьи отверстия могут быть без проблем реализованы в рамках обычных допусков. При этом третьи отверстия обеспечивают возможность подсоединения кабеля, эквивалентную подсоединению через вторые отверстия. Создается очень большое количество вариантов подсоединения. Одновременно подсоединение кабелей для всех вариантов реализуется чрезвычайно просто и удобно для пользователя.

Предпочтительным образом в стенке корпуса по меньшей мере два четвертых отверстия для проведения соответствующего одного из кабелей расположены таким образом, что все проводимые в четвертом направлении через четвертые отверстия в корпусе и проходящие далее прямолинейно в четвертом направлении внутри корпуса кабели попадают, соответственно, точно на один из контактных элементов, причем четвертое направление по существу антипараллельно первому направлению. При этом термин «по существу антипараллельно» следует понимать таким образом, что первое и четвертое направления таким образом ориентированы по отношению друг к другу, что варианты подсоединения через первые и четвертые отверстия могут быть без проблем реализованы в рамках обычных допусков. В частности, кабели могут непосредственно попадать на соответствующий один из контактных элементов и с ним непосредственно электрически соединяться. Тем самым создается четвертый вариант соединения и улучшенная возможность использования соединительного устройства. Подсоединение кабеля может осуществляться с множества различных направлений.

Соответствующий изобретению конструктивный узел включает в себя соединительное устройство с позиционирующим элементом, а также по меньшей мере одну проводящую шину, которая может электрически соединяться с одним из по меньшей мере двух контактных элементов, с одной стороны, и с одним из кабелей, с другой стороны. Наконец, конструктивный узел включает в себя также по меньшей мере один опорный элемент, который выполнен с возможностью опирания по меньшей мере одной проводящей шины. Конструктивный узел включает в себя, таким образом, очень немного элементов, с помощью которых, однако, может быть реализовано весьма разнообразное подсоединение кабелей. Если желательно перейти от подсоединения кабелей с вводом в первом направлении к подсоединению кабелей с вводом во втором направлении, то нужно только некоторые проводящие шины электрически соединить с контактными элементами и при этом создать опору опорными элементами. Для опорных элементов уже предоставлены в распоряжение подходящие позиционирующие элементы в соединительном устройстве, которые задают их пространственное расположение. Если переходят от одного варианта подсоединения к другому варианту подсоединения, то нужно только проводящие шины и опорные элементы пространственно расположить по-новому, не требуя значительных конструктивных изменений соединительного устройства.

Предпочтительным образом по меньшей мере один опорный элемент выполнен из электрически изолирующего материала. Тогда надежным образом исключается нежелательный электрический контакт между проводящей шиной или кабелем и позиционирующим элементом.

Соответствующая изобретению электрическая машина содержит соответствующее изобретению соединительное устройство. Электрическая машина может представлять собой, в частности, электродвигатель, который служит для привода транспортного средства. Электродвигатель может представлять собой тяговый двигатель. В качестве альтернативы также генератор может быть предусмотрен в качестве электрической машины.

Соответствующее изобретению транспортное средство содержит соответствующую изобретению электрическую машину. Электрическая машина может предпочтительно быть выполнена как электродвигатель, и тогда, в частности, как мотор-колесо. Транспортное средство может представлять собой транспортное средство промышленного назначения, предпочтительно самосвал с ковшовой платформой или рудничный самосвал.

Соответствующий изобретению способ служит для подсоединения по меньшей мере двух электрических кабелей к соответствующему изобретению соединительному устройству.

Он содержит следующие этапы:

а) выбор одного из по меньшей мере двух вторых отверстий, так что кабель, введенный в корпус во втором направлении через выбранное отверстие и далее проходящий во втором направлении прямолинейно внутри корпуса, прямо попадает на точно один из контактных элементов;

b) проведение первого из по меньшей мере двух кабелей во втором направлении через выбранное на этапе а) отверстие и прямолинейное проведение этого кабеля далее во втором направлении внутри корпуса, пока он не встретится с одним из контактных элементов;

с) непосредственное электрическое соединение введенного на этапе b) кабеля с встреченным на этапе b) контактным элементом;

d) выбор одного из по меньшей мере двух вторых отверстий, которое не соответствует выбранному на этапе а) отверстию;

е) проведение второго из по меньшей мере двух кабелей во втором направлении через выбранное на этапе d) отверстие и прямолинейное последующее направление этого кабеля во втором направлении внутри корпуса; и

f) электрическое соединение введенного на этапе е) кабеля с одним из контактных элементов, который не соответствует выбранному на этапе b) контактному элементу, через проводящую шину.

Представленные в отношении соответствующего изобретению соединительного устройства предпочтительные формы выполнения и их преимущества справедливы соответствующим образом для соответствующего изобретению конструктивного узла, соответствующей изобретению электрической машины, соответствующего изобретению транспортного средства, а также соответствующего изобретению способа.

Другие признаки изобретения следуют из пунктов формулы изобретения, чертежей и описания со ссылками на чертежи. Вышеназванные в описании признаки и комбинации признаков, а также приведенные в описании со ссылками на чертежи признаки и комбинации признаков и/или показанные только на чертежах признаки и комбинации признаков применимы не только в соответствующей приведенной комбинации, но и в других комбинациях и в отдельности, без отклонения от объема изобретения.

Далее изобретение описывается более подробно со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

фиг.1 - клеммная коробка, в которую кабели введены в первом направлении; и

фиг.2 - клеммная коробка, в которую кабели введены во втором направлении.

На чертежах одинаковые или функционально подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг.1 показано соединительное устройство, которое выполнено как клеммная коробка. Клеммная коробка 1 размещена на электродвигателе 2. Электродвигатель 2 представляет собой тяговый двигатель рудничного самосвала, который заключен в литой корпус. Клеммная коробка 1 выполнена как часть этого литого корпуса. Клеммная коробка 1 включает в себя корпус 3 с четырьмя перпендикулярными друг другу сторонами 6а, 6b, 6с и 6d стенок корпуса.

В стороне 6а стенки корпуса выполнены три первых отверстия 7а, 7b и 7с, которые обеспечивают возможность доступа во внутреннюю полость клеммной коробки 1. Кабель 5а введен перпендикулярно через первое отверстие 7а через сторону 6а стенки корпуса во внутреннюю полость корпуса 3. Внутри корпуса 3 кабель 5а проходит дальше в том же направлении, в котором он был проведен через первое отверстие 7а, а именно прямолинейно в первом направлении R1. По отношению к оси вращения электродвигателя 2 направление R1 может также обозначаться как осевое направление. Полностью идентичным образом кабели 5b и 5с проводятся через первые отверстия 7b и 7с в клеммную коробку 1. При этом кабели 5а, 5b и 5с проходят параллельно друг другу. Все они фиксируются в первых отверстиях 7а, 7b и 7с непоказанными кабельными болтовыми соединениями. Первые отверстия 7а, 7b и 7с представляют собой отверстия в стороне 6а стенки корпуса.

Кабели 5а, 5b и 5с имеют на своих концах кабельные наконечники 15а, 15b и 15с, которые имеют центральное отверстие, с помощью которого кабели 5а, 5b и 5с могут закрепляться на соответствующих контактных элементах 4а, 4b и 4с. Контактные элементы 4а, 4b и 4с заделаны в выполненный из изолирующего материала цокольный элемент 12. Они доступны только с одной стороны, которая лежит в плоскости, которая проходит через направление R1 и перпендикулярное ему направление R2. Нормаль к этим сторонам контактных элементов образована направлением R3. Направления R1, R2 и R3 ориентированы, таким образом, ортогонально друг другу. Контактные элементы 4а, 4b и 4с имеют отверстие, так что совместно с отверстиями в кабельных наконечниках 15а, 15b и 15с кабели 5а, 5b и 5с могут закрепляться с помощью непоказанных винтов на контактных элементах 4а, 4b и 4с. Кабели 5а, 5b и 5с попадают непосредственно на контактные элементы 4а, 4b и 4с и могут непосредственно электрически соединяться с ними.

Между соответственно смежными контактными элементами 4а и 4b или 4b и 4с выполнена соответствующая изолирующая перемычка 13ab или 13bc. Она, в числе прочего, препятствует тому, чтобы помещаемая в направлении -R3 на цокольный элемент 12 металлическая деталь могла бы вызвать нежелательное короткое замыкание между смежными контактными элементами 4а, 4b и 4с. К тому же они образуют опору для не показанной на фиг.1 крышки клеммной коробки 1, которая последнюю закрывает сверху и продолжается перпендикулярно направлению R3.

В клеммной коробке 1 на второй стороне 6b стенки корпуса выполнены три вторых отверстия 8а, 8b и 8с. Они обеспечивают дополнительный доступ во внутреннюю полость корпуса 3. Это предоставляет второй вариант подсоединения для кабелей 5а, 5b и 5с, как показано на фиг.2. При этом кабель 5с проведен через второе отверстие 8с в направлении R2 в клеммную коробку 1 и проходит внутри клеммной коробки 1 далее прямолинейно в направлении R2. Кабельный наконечник 15с кабеля 5с попадает непосредственно на контактный элемент 4с и может непосредственно электрически соединяться с ним. Однако это не имеет места для кабелей 5а и 5b, которые введены параллельно кабелю 5с через вторые отверстия 8а и 8b в корпус 3. Они также проходят внутри корпуса 3 прямолинейно в направлении R2, и поэтому не могут непосредственно попадать на контактные элементы 4а и 4b. Поэтому предоставляется электрическая мостовая схема.

Как можно видеть из фиг.1, клеммная коробка 1 выполнена соответствующим образом, чтобы обеспечить возможность простой реализации второго варианта подсоединения, представленного на фиг.2. А именно предусмотрена установочная резьба 10а и 10b опорных изоляторов, которая задает номинальные положения для опорных изоляторов 11а и 11b. Поэтому кабель 5а может электрически соединяться с контактным элементом 4а следующим образом: на установочную резьбу 10а опорного изолятора устанавливается опорный изолятор 11а и фиксируется с помощью винта. Затем проводящая шина 9а, которая имеет внутреннее и внешнее отверстия для винтов, таким образом устанавливается на опорный изолятор 11а и контактный элемент 4а, что, соответственно, внешнее винтовое отверстие приводится в положение выше винтовых отверстий, предусмотренных в контактном элементе 4а и в опорном изоляторе 11а. Затем проводящая шина 9а через эти винтовые отверстия соединяется с контактным элементом 4а, с одной стороны, и при обстоятельствах с опорным изолятором 11а, с другой стороны. Введенный через второе отверстие 8а во внутреннюю полость клеммной коробки 1 кабель 5а может через кабельный наконечник 15а закрепляться на проводящей шине 9а. Устанавливается электрический контакт между контактным элементом 4а и кабелем 5а через проводящую шину 9а.

Так же, как установочная резьба 10а опорного изолятора ассоциирована с контактным элементом 4а, установочная резьба 10b опорного изолятора ассоциирована с контактным элементом 4b. Электрическое соединение между кабелем 5b и контактным элементом 4b осуществляется полностью аналогичным образом, как между кабелем 5а и контактным элементом 4а. В данном примере выполнения применяются, однако, соответственно внутренние винтовые отверстия проводящей шины 9b.

Также кабели 5а, 5b и 5с фиксируются в отверстиях 8а, 8b и 8с через непоказанные кабельные винтовые соединения. В отношении оси вращения электродвигателя 2 направление R2 также может обозначаться как тангенциальное направление.

В данном примере выполнения также выполнены третьи отверстия 14а, 14b и 14с в стороне 6d стенки корпуса, которые для кабелей 5а, 5b и 5с обеспечивают доступ в клеммную коробку 1 в направлении -R2. Если выбирают этот вариант подсоединения и в качестве исходной точки принимают реализованный на фиг.2 вариант подсоединения, то нужно только опорный изолятор 11а переставить в установочную резьбу 10с опорного изолятора, и теперь проводящая шина 9а соединяется с контактным элементом 4с. Чтобы реализовать подобное электрическое контактирование, кабель 5с вводится в направлении -R2 через третье отверстие 14с в клеммную коробку 1 и через переставленную проводящую шину 9а электрически соединяется с контактным элементом 4с. Электрическое контактирование кабеля 5b с контактным элементом 4b сохраняется, но теперь с кабелем 5b, введенным через третье отверстие 14b. В третьем варианте подсоединения кабель 5а вводится через третье отверстие 14а и попадает непосредственно на контактный элемент 4а, не требуя для этого проводящей шины.

В данном примере выполнения монтажный фланец находится на стороне 6с стенки корпуса клеммной коробки 1. Поэтому здесь не предусмотрены отверстия в стороне 6с стенки корпуса. При альтернативном выполнении без монтажного фланца кабели 5а, 5b и 5с могли бы проводиться также через четвертые отверстия, которые выполнены в стороне 6с стенки корпуса. Это дало бы вариант подсоединения, эквивалентный показанному на фиг.1.

Соответствующие неиспользованные отверстия для вывода кабеля могут закрываться заглушками, а вся клеммная коробка 1 - непоказанной крышкой. Например, в показанном на фиг.1 варианте подсоединения вторые отверстия 8а, 8b и 8с, а также третьи отверстия 14а, 14b и 14с могут быть закрыты заглушками.

Изобретение обеспечивает возможность силового подсоединения сильноточных приборов и в стесненных условиях размещения. Тем самым создается стандартизованная клеммная коробка 1 с множеством различных вариантов подсоединения. Вместо индивидуальных заказных решений могут все два, три или четыре типа подсоединения быть реализованы с одной литой деталью, одной обработкой и одним номером заказа. Заказчик может сам решить, какой вариант подсоединения ему подходит лучше всего и при обстоятельствах только после поставки электродвигателя 2 с клеммной коробкой принять решение относительно варианта подсоединения. При обстоятельствах могут быть испытаны также несколько вариантов. При этом всегда максимум только два конструктивных элемента (проводящая шина 9а, 9b и опорный изолятор 11а, 11b) должны переставляться. Для различных применений или заказчиков могут предлагаться и продаваться идентичные продукты. Посредством сокращения количества экземпляров и снижения затрат энергии обеспечиваются экономия энергии и коммерческий успех.

В данном примере выполнения стороны 6а, 6b, 6с и 6d стенки корпуса расположены перпендикулярно друг другу и выполнены в виде литой детали за одно целое. Здесь возможно множество различных альтернативных форм выполнения. Например, стороны 6а, 6b, 6с и 6d стенки корпуса при наблюдении с направления -R3 могут располагаться в форме трапеции относительно друг друга. Также возможна скругленная, по существу овальная форма выполнения. В частности, корпус 3 не требуется выполнять монолитным. Например, первые отверстия 7а, 7b и 7с могут быть выполнены в плате переходника, которая установлена и зафиксирована на вытянутом в направлении R2 отверстии в стороне 6а стенки корпуса. Плату переходника тогда следует рассматривать как составную часть корпуса 3, который тогда выполнен секционированным. Плата переходника тогда является частью стенки корпуса.