(57)【要約】【課題】給電システムの充分な保護ならびに給電システムの単純な動作を保証しながら、アークに対するより優れた抵抗能力を有する保護用装置および給電システムを提供すること。【解決手段】少なくとも２本の電気ケーブルのアークに対するこの保護用装置（２０）は、各電気ケーブルが少なくとも１つの電気端子を有する保護用装置であって、−＋各電気ケーブルの電気端子を各々収容するよう意図されたオリフィス（４７）が中に設けられる前方面（４５）、ならびに＋前方面（４５）の両側に配置された第１および第２の面（４０、４２）、を有する本体（３０）と、−少なくとも１つの磁気要素（３２）であって、各磁気要素は、第１の面（４０）または第２の面上に固定され、共に１つの磁場を生成する磁気要素（３２）と、−第１の面（４０）に固定された磁場（Ｂ）の第１の誘導要素（３４ａ）および第２の誘導要素（３４ｂ）と、を有する。【選択図】図２
2020137409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本の電気ケーブルのアークに対する保護用装置（２０）において、各電気ケーブル（１６）が少なくとも１つの電気端子（２８、２８Ａ、２８Ｂ）を有する保護用装置であって、
−＋  前記各電気ケーブル（１６）の前記電気端子（２８、２８Ａ、２８Ｂ）を各々収容するよう意図されたオリフィス（４７）が中に設けられる前方面（４５）、ならびに
＋  前記前方面（４５）の両側に配置された第１の面および第２の面（４０、４２）、を有する本体（３０）と、
−  少なくとも１つの磁気要素（３２）であって、各磁気要素は、前記第１の面（４０）または前記第２の面上に固定され、共に１つの磁場（Ｂ）を生成する前記少なくとも１つの磁気要素（３２）と、
−  前記第１の面（４０）に固定された前記磁場（Ｂ）の第１の誘導要素（３４ａ）および前記第２の面（４２）に固定された前記磁場（Ｂ）の第２の誘導要素（３４ｂ）であって、互いの間に前記磁場（Ｂ）を通すように構成される第１の誘導要素および第２の誘導要素（３４ａ、３４ｂ）と、を有することを特徴とする、保護用装置（２０）。
【請求項２】
前記誘導要素（３４ａ、３４ｂ）は、前記電気端子（２８、２８Ａ、２８Ｂ）が前記オリフィス（４７）内に収容されたとき前記誘導要素（３４ａ、３４ｂ）の間に挟置されるように、前記本体（３０）を超えて延在する、請求項１に記載の保護用装置（２０）。
【請求項３】
前記本体は、前記第１の面（４０）上に固定された少なくとも１つの第１の磁気要素（３２）と前記第２の面（４２）上に固定された少なくとも１つの第２の磁気要素（３２）とを有する複数の磁気要素を有し、
前記第１の磁気要素および前記第２の磁気要素（３２）は、共に前記磁場（Ｂ）を生成する、請求項１または２に記載の保護用装置（２０）。
【請求項４】
各オリフィス（４７）は、オリフィス軸（４８）に沿って延在し、
前記本体（３０）は、さらに、前記前方面（４５）上に、アークを分裂させるように構成されたフィン（５０）であって、各オリフィス軸（４８）に対して平行な方向に沿って延在するフィン（５０）を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の保護用装置（２０）。
【請求項５】
前記本体（３０）は、少なくとも１つのオリフィス対（４７）を有し、
前記本体（４０）は、各オリフィス対のオリフィス（４７）の間に配設された少なくとも２個のフィン（５０）から成る群を有する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の保護用装置（２０）。
【請求項６】
各フィン（５０）は、ステンレスを有するライニング（５４）によって少なくとも部分的に被覆される、請求項４または５に記載の保護用装置（２０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの磁気要素（３２）は、前記第１の面および前記第２の面（４０、４２）に対して垂直な方向に沿って前記磁場（Ｂ）を生成するように配向される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の保護用装置（２０）。
【請求項８】
各オリフィス（４７）は、オリフィス軸（４８）に沿って延在し、
前記オリフィス軸（４８）は、前記第１の面および前記第２の面（４０、４２）に対して平行に延在する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の保護用装置（２０）。
【請求項９】
前記本体（３０）は、前記第１の面（４０）上の第１のキャビティ（４９）および前記第２の面（４２）上の第２のキャビティを有し、
前記第１の磁気要素（３２）は、前記第１のキャビティ（４９）内に収容され、
前記第２の磁気要素（３２）は、前記第２のキャビティ内に収容される、請求項３に記載の保護用装置（２０）。
【請求項１０】
−  少なくとも１つの電気トラクションモータ（１２）と、
−  前記電気モータ（１２）に給電するように構成された電気結線（１４）であって、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの保護用装置（２０）を有する電気結線（１４）と、を有する、鉄道車両用給電システム（１）。
【請求項１１】
前記電気モータ（１２）は、永久磁石モータである、請求項１０に記載の給電システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２本の電気ケーブルのアークに対する保護用装置に関する。本発明は、同様に、給電システムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
より詳細には、本発明は、鉄道車両の給電、より厳密には、電気設備の保護の分野に関する。
【０００３】
すでに、技術的現状において、給電ユニットと、電気モータ、例えばトラクションモータと、を接続する電気結線（Connextion e’lectrique）を含む鉄道車両給電システムは、周知である。例えば、給電ユニットは、鉄道車両のルーフ上に固定され、電気モータは、鉄道車両の台車内に配置される。
【０００４】
電気結線は、電気端子およびスイッチを含む給電ケーブルを含む。
【０００５】
給電ケーブル内の電圧の生成に際して、ケーブルの間にはアークが発生する可能性がある。複数のアーク発生源が周知である。
【０００６】
例えば、電気モータは、永久磁石を含むモータであり得る。永久磁石は、一瞬毎に磁場を生成する。電気モータの固定子が回転中である場合、モータの電気端子内に電圧が誘導される。この電圧は、給電システム内、特にケーブルの間にアークを誘発させる可能性がある。
【０００７】
このようなアークは、給電システム、特にこれらのシステムの給電ケーブルにとって極めて破壊的である。
【０００８】
給電システム内のこのようなアークの伝播に対して給電システムを保護する目的で、保護用装置が公知である。典型的には、ケーブル間ならびにケーブルと環境との間に保護材料が間置される（interpose’s）。
【０００９】
しかしながら、保護材料が長時間にわたりアークに曝露された（expose’s）場合、これらの材料は、劣化して、もはや給電システムを保護しない。その結果、アークの拡大を回避するために保護材料を頻繁に交換しなければならない。
【００１０】
したがって、このような保護用装置は、完全に満足のいくものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、給電システムの充分な保護ならびに給電システムの単純な動作を保証しながら、アークに対するより優れた抵抗能力（capacite’ de re’sistance）を有する保護用装置および給電システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明は、少なくとも２本の電気ケーブルのアークに対する保護用装置であって、各電気ケーブルが少なくとも１つの電気端子を有する保護用装置を目的とする。該保護用装置は、
−・  各電気ケーブルの電気端子を各々収容するよう意図されたオリフィスが中に設けられる前方面、ならびに
・  前方面の両側に配置された第１の面および第２の面、を有する本体と、
−  少なくとも１つの磁気要素であって、各磁気要素は、第１の面または第２の面上に固定され、共に１つの磁場を生成する少なくとも１つの磁気要素と、
−  第１の面に固定された磁場の第１の誘導要素および第２の面に固定された磁場の第２の誘導要素であって、互いの間に磁場を通す（canaliser）ように構成され、好ましくは、電気端子がオリフィス内に収容されたとき誘導要素の間に挟置される（intercale’es）ように、本体を超えて延在する第１の誘導要素および第２の誘導要素を有する。
【００１３】
保護用装置は、アークを磁場に曝露し、こうしてアークの伝播方向を修正することによって、ケーブルのより優れたアークに対する保護を得ることを可能にする。詳細には、誘導要素は、アークを偏向させるように磁場を通すことを可能にする。その結果、ケーブルは、アークに曝露されることがより少なくなる。
【００１４】
保護用装置の本体に向かってアークを偏向させた場合、フィンは、２本のケーブル間に延在するアークを複数の分裂アークへと分裂させる（fragmenter）ことができる。例えば、これらの分裂アークは、フィンの間で消滅する。こうしてフィンは、保護用装置の抵抗能力に貢献する。
【００１５】
本発明に係る保護用装置は、個別に取上げるかまたは技術的に可能なあらゆる組合せに従って、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有することができる。
−  本体は、第１の面上に固定された少なくとも１つの第１の磁気要素と第２の面上に固定された少なくとも１つの第２の磁気要素とを有する複数の磁気要素を有し、第１の磁気要素および第２の磁気要素は、共に磁場を生成する。
−  各オリフィスは、オリフィス軸に沿って延在し、本体は、さらにその前方面上に、アークを分裂させるように構成されたフィンであって、各オリフィス軸に対して平行な方向に沿って延在するフィンを有する。
−  本体は、少なくとも１つのオリフィス対を有し、本体は、各オリフィス対のオリフィスの間に配設された少なくとも２個のフィンから成る群を有する。
−  各フィンは、ステンレス（me’tal inoxydable）を有するライニング（reve^tement）によって少なくとも部分的に被覆される。
−  磁気要素は、第１の面および第２の面に対して垂直な方向に沿って磁場を生成するように配向される。
−  各オリフィスは、オリフィス軸に沿って延在し、オリフィス軸は、第１の面および第２の面に対して平行に延在する。
−  保護用装置は、第１の面および第２の面に対して平行な方向に整列した少なくとも３つのオリフィスを有する。
−  本体は、第１の面上の第１のキャビティおよび第２の面上の第２のキャビティを有し、第１の磁気要素は、第１のキャビティ内に収容され、第２の磁気要素は、第２のキャビティ内に収容される。
【００１６】
本発明は、同様に、少なくとも１つの電気トラクションモータと、電気モータに給電するように構成された電気結線と、を有する、鉄道車両用給電システムをも目的とする。電気結線は、上述の通りの少なくとも１つの保護用装置を有する。
【００１７】
任意には、電気モータは、永久磁石モータである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る給電システムの概略図である。
【図２】図１の給電システムの保護用装置の概略斜視図である。
【図３】アークの偏向を示す図２の保護用装置の概略斜視図である。
【図４】アークの偏向を示す図２の保護用装置の概略斜視図である。
【図５】図４の保護用装置の一部分の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、単なる一例として提供され添付図面を参照する以下の説明を読むことにより、さらに良く理解されるものである。
【００２０】
図１には、鉄道車両用の給電システム１が表現されている。この給電システム１は、給電ユニット１０、２つの電気モータ１２および各々の給電ユニット１０をそれぞれのモータ１２に接続する２つの電気結線１４を含む。
【００２１】
図示されない一変形形態において、給電システムは、唯一の電気結線と唯一の電気モータとを含む。
【００２２】
さらに、図示されない一変形形態では、給電システムは、少なくとも３つのモータと、各々の給電ユニットをそれぞれの電気モータに接続する３つの電気結線と、を含む。
【００２３】
給電ユニット１０は、例えば、鉄道車両（図示せず）のルーフ上に配置される。例えば、給電ユニット１０は、一方ではカテナリ（図示せず）に、そして他方では電気結線１４に、接続される。
【００２４】
給電ユニット１０は、カテナリから電気結線１４に向かって電力を移送するように構成される。
【００２５】
各電気モータ１２は、対応する電気結線により給電されるよう意図される。各電気モータ１２は、例えば、交流モータである。より詳細には、図示された実施例において、各電気モータ１２は、三相モータである。このモータは、３本の電気ケーブル１６内を流れる電流により給電されるように構成される。
【００２６】
各々の電気モータ１２は、例えば鉄道車両のトラクションモータである。
【００２７】
各々の電気モータ１２は、例えば永久磁石を含む。モータ１２の給電が無い状態で列車が移動する場合、永久磁石は、電気結線１４内で電圧を生成する。このような電圧は、アークを誘発する可能性がある。
【００２８】
各々の電気結線１４は、図１の実施例において、電気ケーブル１６によって直列接続されたコネクタ１８、スイッチ２２および保護用装置２０を含む。
【００２９】
以下では、電気結線１４の１つについて、より詳細に説明するが、他の電気結線１４も同一である。
【００３０】
図１の実施例では、電気結線１４は、給電ユニット１０と対応するモータ１２とを接続する３本のケーブル１６を含む。３本のケーブル１６は、対応する電気モータ１２に給電するように構成される。
【００３１】
各ケーブル１６は、導電性心線（ame conductrice）２４とケーブル外装（gai^ne de cable）２６とを含み、電気端子２８（これらのうちの各ケーブルの１つの端子が、図３および４中で特に見える）を形成する端部を有する。
【００３２】
コネクタ１８は、例えば雄接点である。コネクタ１８は、給電ユニット１０を電気ケーブル１６に接続するためのものである。
【００３３】
スイッチ２２は、給電ユニット１０と対応するモータ１２との間の電気的結合を中断できるようにするためのものである。このようなスイッチ２２は、当業者にとって公知である。スイッチ２２内または電気端子２８間にアークが形成され得るという点を指摘しておかなければならない。
【００３４】
保護用装置２０は、特に、ケーブル１６に沿ったアークの伝播を止めるためのものである。
【００３５】
図２により詳細に表現される保護用装置２０は、本体３０、磁気要素３２ならびに第１および第２の誘導要素３４ａ、３４ｂを含む。
【００３６】
図示されない一実施例によると、保護用装置２０は、唯一の磁気要素３２を含む。
【００３７】
本体３０は、電気ケーブル１６を互いに分離する絶縁材料を含む。
【００３８】
本体３０は、例えば上部面４０と呼ばれる第１の面、および上部面４０とは反対側の例えば下部面４２と呼ばれる第２の面を含む平行六面体の全体的形状を有する。上部面４０および下部面４２は、前方面４５の両側に配置される。
【００３９】
上部面４０と下部面４２とは、特に、互いに平行である。本体３０は、さらに側方面４３、４４および前方面（例えば図２中に見えるもの）４５および後方面４６を含む。側方面４３、４４および前方面４５および後方面４６は、上部面４０および下部面４２に対して垂直である。側方面４３、４４は、さらに、前方面４５および後方面４６に対して垂直である。
【００４０】
「上部」、「下部」、「側方」、「前方」および「後方」なる呼称は、恣意的に図２に基づくものであり、給電システム内の何らかの配向を推定するものではない。
【００４１】
図１の実施例において、前方面４５は、給電ユニット１０に向かって配向され、後方面は電気モータ１２に向かって配向される。
【００４２】
図示された実施例において、本体３０は、それぞれの電気ケーブル１６を収容するように構成されたオリフィス４７を有し、これらのオリフィス４７は、前方面４５内に設けられる。
【００４３】
本体３０は、少なくとも一対のオリフィス４７を含む。図示される実施例において、本体３０は、上部面４０および下部面４２に平行に整列した３つのオリフィス４７を有する。
【００４４】
各オリフィス４７は、オリフィス軸４８に沿って延在する。例えば、各オリフィス軸４８は、本体３０の上部面４０および下部面４２に対して平行に、かつ前方面４５に対して垂直に延在する。オリフィス軸４８全体は、例えば軸平面内に含まれる。軸平面は、例えば第１および第２の面４０、４２に平行である。
【００４５】
本体３０は、さらに、例えば上部面４０上の第１のキャビティ４９および下部面４２上の第２のキャビティを有する。図の実施例上では、第１のキャビティ４９のみが見える。
【００４６】
第１および第２のキャビティ４９は、特に１つまたは複数の磁気要素３２を収容するように構成される。より厳密には、第１のキャビティ４９は、第１の磁気要素３２を収容するように構成され、第２のキャビティは、第２の磁気要素３２を収容するように構成される。
【００４７】
好ましくは、第１の磁気要素３２は、第２の磁気要素３２と同一である。
【００４８】
磁気要素３２は、例えば永久磁石である。磁気要素３２は、図示された実施例において、オリフィス軸４８に対して垂直でかつ上部面４０および下部面４２に対して垂直である方向に沿って磁場を生成するように配向される。
【００４９】
好ましくは、第１の誘導要素３４ａは、第２の誘導要素３４ｂと同一である。各々の第１および第２の誘導要素３４ａ、３４ｂは、さらに、図において全体的参照番号３４で呼称される。
【００５０】
誘導要素３４は、図示される実施例において、薄板である。例えば、誘導要素３４は金属薄板である。
【００５１】
磁場の第１の誘導要素３４ａは、例えば上部面４０上に固定され、磁場の第２の誘導要素３４ｂは、下部面４２上に固定される。各々の誘導要素３４は、例えばそれが固定される上部面４０または下部面４２にそれぞれ平行な平面内で延在する。各々の誘導要素３４は、好ましくは本体３０を超えて、特に前方面４５を超えて延在する。より詳細には、各々の誘導要素３４は、電気端子２８がオリフィス４７内に収容されたとき誘導要素の間に電気端子を挟置するように、本体３０を超えて延在する。
【００５２】
誘導要素３４は、磁気要素３２によって生成される磁場を、磁場がほぼ第１の誘導要素３４ａと第２の誘導要素３４ｂとの間に維持されるように誘導する。
【００５３】
換言すると、第１および第２の誘導要素３４ａ、３４ｂは、互いの間に磁場Ｂを通すように構成される。
【００５４】
本体３０は、さらに、アークを分裂させるように構成されたフィン５０を含む。フィン５０は、前方面４５から突出し、オリフィス軸４８に平行でかつこの前方面４５に対して垂直である方向に沿って延在する。
【００５５】
フィン５０は、互いに平行な側方面５２を含む。フィン５０の側方面５２は、例えば、隣接するフィン５０の側方面５２に向かって配向される。
【００５６】
フィン５０は、例えば、約５ｍｍに等しい距離だけ互いに間隔が空けられる。
【００５７】
より詳細には、本体３０は、各オリフィス対のオリフィス４７間に配設された少なくとも２個のフィン５０から成る群を含む。
【００５８】
図に表される実施例において、３個のフィン５０が、各オリフィス対のオリフィス４７の間で前方面４５上に固定される。別の実施例において、各オリフィス対のオリフィス４７の間で前方面４５上に４個のフィン５０が固定される。
【００５９】
フィン５０には、例えば、アークの電流の通過に有利に作用するように構成された図５中に見える導電性Ｕリンク（cavalier conducteur）が備わる。導電性Ｕリンクは、フィン５０のそれぞれの側方面５２を少なくとも部分的に覆うことのできる互いに対面した２つの側壁と、これらの２つの側壁を連結する結合用要素と、を含む導電性要素である。
【００６０】
図５に表された実施例によると、各々のフィン５０は、導電性ライニング５４によって被覆される。
【００６１】
ライニング５４は、例えばＵリンクによって形成される。
【００６２】
ライニング５４は、例えば、アークに対する高い耐性を有する材料を含む。この材料は、例えばステンレスである。
【００６３】
ライニング５４は、例えば、フィン５０の一端部ならびに各々の側方面５２の少なくとも半分を被覆する。図５の実施例では、各ライニング５４は、側方面５２の約３分の２を被覆する。
【００６４】
フィン５０は、例えば図５に示されるように、２つの電気端子２８間に発生する可能性のあるアークを分裂させるように構成される。
【００６５】
図３〜５を参照しながら、ここで給電システム、特に保護用装置２０の作動について説明する。
【００６６】
アークが形成された場合、このアークは、給電システム１内を伝播する。例えば、アークがスイッチ２２内で形成された場合、このアークは、スイッチ２２とモータ１２との間に配置された保護用装置２０に向かって電気ケーブル１６内を伝播する。
【００６７】
磁気要素３２は、上部面４０および下部面４２に対して垂直な方向に沿って磁場を生成する。
【００６８】
第１のアーク発生例が図３に示される。電流が第１の方向に沿って導電性心線２４内を流れる場合、電気端子２８Ａから電気端子２８Ｂに向かってアークが発生する。アークは、電流Ｉ１の方向を呈する。
【００６９】
アークは、アークの電流に直交する磁場Ｂによって、合力Ｆ１により偏向させられる。合力Ｆ１の方向は、磁場Ｂおよび電流Ｉ１によって形成される平面に垂直である。合力Ｆ１は、以下の通りに計算される：
Ｆ＝Ｂ・Ｉ・Ｌ
なお、式中、
Ｂ：磁場の値、
Ｉ：アークの電流値、
Ｌ：磁場に付されるアークの長さ。
【００７０】
合力Ｆ１のベクトルは、磁場と電流ベクトル値とのベクトル積に、磁場に付されるアークの長さを乗じたものである。
【００７１】
合力Ｆ１によって偏向されたアークは、図３を見れば分かるように、曲線Ｃ１をたどる。アークは、本体３０から離隔される。アークの偏向は、「吹出（soufflage）」とも呼ばれる。
【００７２】
曲線Ｃ１は、電気端子２８Ａおよび２８Ｂの間の最短距離よりも大きい長さを有する。アーク電圧は、未偏向アークに比べて増大する。アーク電流は、減少する。
【００７３】
例えば、電流が交流である場合、導電性心線２４内において電流がゼロで通過する際に（lors du passage par ze’ro du courant dans les a^mes conductrices 24）、アークは消滅する。
【００７４】
「電流がゼロで通過する」とは、導電性心線２４内の電流の方向が変化することを意味する。
【００７５】
第２のアーク発生例が、図４に示される。
【００７６】
電流が導電性心線２４内を、第１の方向とは反対の第２の方向に沿って流れる場合、アークは、アークの電流Ｉ２の方向に沿って、電気端子２８Ａから電気端子２８Ｂに向かって（図４参照）発生する。アークの発生に際して、アークは、磁場Ｂによって、そしてより厳密には曲線Ｃ２に沿った電気的合力Ｆ２によって偏向させられる。アークは、フィン５０に向かって偏向させられる。
【００７７】
合力Ｆ２は、例えば、オリフィス軸４８に対して平行である。合力Ｆ２は、磁場Ｂおよびアーク電流Ｉ２によって形成される平面に対して垂直である。合力Ｆ２の計算は、合力Ｆ１の計算に対応する。
【００７８】
フィン５０に向かうアークの偏向は、「吸引（aspiration）」とも呼ばれる。
【００７９】
アークがフィン５０と接触した場合、アークは、強さが削減された複数のアークへと分裂する。アークが分裂される事実は、図５で、サイズが縮小されたフラッシュ（flashs）によって示される。
【００８０】
その後、アークは、１つのフィン５０から別のフィンへと伝達される。伝達の際に、アークは、フィン５０およびライニング５４上での放電によって減衰させられる。図５の実施例において、アークは、次に電気端子２８Ａに伝達される。
【００８１】
例えば、電流が交流である場合、フィン５０間で分裂したアークは、導電性心線２４内において電流がゼロで通過する際に消滅する。
【００８２】
給電システム１および保護用装置２０は、複数の利点を有する。
【００８３】
永久磁石モータを使用することにより、モータの質量およびモータの体積を削減することができる。モータが永久磁石モータである場合、モータは、鉄道車両の移動の際に電気ケーブル１６内に電圧を誘導する可能性があり、これによりアークが形成され得る。
【００８４】
保護用装置２０は、特に、給電システム１内のアークに対して、保護用装置２０の下流側に配置された要素すなわち、保護用装置２０と電気モータ１２との間に配置される給電システム１の要素を保護できるようにする。
【００８５】
保護用装置２０は、さらに、電気端子２８間のアークを延長させることができ、これにより、アークの電流は削減される。延長には複数の利点がある。
【００８６】
アーク電流を削減することで、アークの破壊能力は削減される。電気ケーブル１６は、より良く保護される。保護用装置２０は、アークの再発を回避することができる。
【００８７】
さらに、フラッシュの離隔は、さらに、アークの熱効果に対して本体３０の材料をより良く保護することに貢献する。
【図１】
2020137409.tif 000003
【図２】
2020137409.tif 000004
【図３】
2020137409.tif 000005
【図４】
2020137409.tif 000006
【図５】
2020137409.tif 000007
【外国語明細書】
2020137409000001.pdf