(57)【要約】【課題】鉄道車両の主変圧器と高電圧機器箱の電気的な接続の作業性向上および振動による主変圧器と高電圧機器箱の相対位置変化への追従性向上、床下機器レイアウトの自由度向上を図る。【解決手段】高圧電力を供給する電力ケーブルに接続された回路遮断器と、前記回路遮断器を収納し、車両床下に設置された高電圧機器箱と、前記高圧電力の電圧を変圧し、車両床下に設置された主変圧器と、前記回路遮断器に電気的に接続され、前記高電圧機器箱の隔壁に設置された第１コネクタ装置と、前記主変圧器に電気的に接続され、前記主変圧器の隔壁に設置された第２コネクタ装置と、両端部にケーブルコネクタ部が装着され、絶縁被覆された高圧用ケーブルと、を備え、前記ケーブルコネクタ部が、前記第１コネクタ装置および前記第２コネクタ装置に嵌合接続されることにより、前記高圧用ケーブルが、前記第１コネクタ装置と前記第２コネクタ装置とを接続する接続構造。【選択図】図３
2014019208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両屋根上の集電装置により架線から集電された高圧電力を供給する電力ケーブルに接続された回路遮断器と、
前記回路遮断器を収納し、車両床下に設置された高電圧機器箱と、
前記高圧電力の電圧を変圧し、車両床下に設置された主変圧器と、
前記回路遮断器に電気的に接続され、前記高電圧機器箱の隔壁に設置された第１コネクタ装置と、
前記主変圧器に電気的に接続され、前記主変圧器の隔壁に設置された第２コネクタ装置と、
両端部にケーブルコネクタ部が装着され、絶縁被覆された高圧用ケーブルと、を備え、
前記ケーブルコネクタ部が、前記第１コネクタ装置および前記第２コネクタ装置に嵌合接続されることにより、前記高圧用ケーブルが、前記第１コネクタ装置と前記第２コネクタ装置とを接続する主変圧器と高電圧機器箱の接続構造。 
【請求項２】
前記第１コネクタ装置は、
前記回路遮断器に電気的に接続される第１ベース部と、
前記第１ベース部から突出する第１ジョイントコネクタ部と、
前記第１ベース部および前記第１ジョイントコネクタ部に埋設され、前記第１ジョイントコネクタ部から先端が露出した第１導体と、を有し、
前記第２コネクタ装置は、
前記主変圧器に電気的に接続される第２ベース部と、
前記第２ベース部から突出する第２ジョイントコネクタ部と、
前記第２ベース部および前記第２ジョイントコネクタ部に埋設され、前記第２ジョイントコネクタ部から先端が露出した第２導体と、を有し、
前記ケーブルコネクタ部は、ハウジング部を有し、
前記ハウジング部は、前記高圧用ケーブルの長手方向に対して略直交する方向を嵌合方向とする嵌合口が形成された嵌合筒部と、前記嵌合筒部に略直交するように連続して前記高圧用ケーブルの先端部が挿入されたベース筒部とを有し、
前記嵌合筒部が前記第１ジョイントコネクタ部および前記第２ジョイントコネクタ部に嵌合された状態で、前記高圧用ケーブルの両端部に設けられた接続端子に前記第１導体および第２導体が接続されている、請求項１に記載の主変圧器と高電圧機器箱の接続構造。
【請求項３】
前記ケーブルコネクタ部は、前記ベース筒部に対して略直交して配置される前記嵌合筒部と略同一直線上で反対方向に突出する作業用筒部を有し、
前記作業用筒部には、前記導体と前記接続端子との接続箇所と連通する作業用開口が形成されており、前記作業用開口には絶縁栓が取り付けられている、請求項２に記載の主変圧器と高電圧機器箱の接続構造。 
【請求項４】
前記高電圧機器箱と前記主変圧器と前記高圧用ケーブルの少なくとも一部を下方から覆う下面部材と、
前記下面部材を車両床構造部材または車両床下機器に固定する固定部材と、
を備え、
前記下面部材および前記固定部材の少なくとも一方が、前記集電装置が前記架線から集電可能な状態にあるときに施錠状態となる錠装置を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の主変圧器と高電圧機器箱の接続構造。 
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の主変圧器と高電圧機器箱の接続構造を備えた、鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主変圧器と高電圧機器箱の接続構造およびそれを備えた鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両において、主電動機、主変圧器、回路遮断器、アレスタ（避雷器）、主変換装置および空気圧縮機等の様々な機器類が鉄道車両の床下に設置されている。
例えば、特許文献１に記載された鉄道車両では、パンタグラフは車両の屋根上に配置され、真空遮断器（回路遮断器）やアレスタ、主変圧器、主変換装置および主電動機等は、車両の床下に搭載される。パンタグラフにより集電された電力は、屋根上から床下に向けて配線される電力ケーブルを介して各機器に供給される。特に、比較的高速で走行する鉄道車両では、高速化に伴う低重心化や騒音の低減を図るために、上記の機器の他にも電源ユニット、補助機器、空調装置等の多くの機器やそれらの機器を接続するケーブルが床下に設置されている。
【０００３】
さらに、特許文献２によると、車両の床下に設置された主変圧器と高電圧機器箱との電気的接続は電線等で行われているが、その電線は、作業時の損傷を防ぐために簡易な被覆しかされていない。そのため、雨水や塵埃から電線等を保護し感電等の事故を防ぐ目的として、絶縁防護筒が設置されていた。図９は、絶縁防護筒を用いた高電圧機器箱と主変圧器間の接続構造を示す図である。符号１３は回路遮断器、符号１８は屋根上から配線される電力ケーブル２７０の碍子形ケーブルヘッド、符号１２は回路遮断器１３を収納する高電圧機器箱、符号２０は主変圧器、符号６は絶縁防護筒、符号１５は回路遮断器１３と碍子形ケーブルヘッド１８とを接続する接続電線である。
パンタグラフにより集電された電力は、電力ケーブル２７０から回路遮断器１３に流れ、その後、絶縁防護筒６に防護された接続電線１６と高電圧碍子（不図示）を介して主変圧器２０に供給される。絶縁防護筒６は、接続電線１６との絶縁距離をとって感電を防ぐものであり比較的寸法が大きく、さらに、金属製であるため質量も大きい。また、絶縁防護筒６は、複数のボルトやねじ等で高電圧機器箱１２および主変圧器２０に固定されており、雨水や塵埃の侵入を防止するためにパテを塗って密閉処理される。車両製造時およびメンテナンス時には、絶縁防護筒６の着脱作業は、車両の下にもぐり上向きで行われ、さらに、回路遮断器１３と接続電線１６との着脱作業は、高電圧機器箱１２に設けられた点検蓋（不図示）から工具等を用いて行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３６１４２号公報
【特許文献２】実公昭５９−２９３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載の接続構造では、寸法及び質量の大きな絶縁防護筒を用いているため、車両製造時およびメンテナンス時の絶縁防護筒６の着脱の作業性が悪く、回路遮断器１３と接続電線１６との着脱の作業性が悪いという問題がある。
【０００６】
また、主変圧器２０は車両の走行による振動とは別に電磁振動などで振動するため、高電圧機器箱１２と主変圧器２０との振動特性が異なることから、走行中常に車両長手方向、車両幅方向および鉛直方向の距離が変わり、高電圧機器箱１２と主変圧器２０との相対位置が変化する。特許文献２に記載の接続構造では、絶縁防護筒６は、車両幅方向に摺動可能ではあるがその幅は小さく、車両長手方向および鉛直方向の振動による相対位置の変化については追従できない構造である。そのため、密閉処理のためのパテが割れる恐れがある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の接続構造では、主変圧器２０と高電圧機器箱１２との相対位置関係は、絶縁防護筒６の寸法によりほぼ一定になり、特許文献１に記載の鉄道車両では、車両床下のスペースが狭いため高電圧機器箱１２や主変圧器２０等の床下機器のレイアウトがほぼ決まってしまい、床下機器を効率よくレイアウトすることが困難である。
【０００８】
さらに、特許文献２に記載の接続構造では、主変圧器２０（高電圧機器箱１２）に対する絶縁防護筒６の設置位置が下がった場合、高電圧機器箱１２（主変圧器２０）の下面位置も下がり、車両限界に関わる問題が生じる可能性がある。車両限界に関する問題が生じる場合は、主変圧器２０、高電圧機器箱１２および高電圧機器箱１２に収納している機器の設計をやり直し、主変圧器２０（高電圧機器箱１２）に対する絶縁防護筒６の設置位置を変更する必要がある。
【０００９】
そこで本発明は、鉄道車両の床下に設置される主変圧器と高電圧機器箱の接続構造について、取り付け・取り外し等の作業性の向上および振動による主変圧器と高電圧機器箱の相対位置変化への追従性の向上、床下機器レイアウトの自由度の向上、さらに、主変圧器と高電圧機器箱の設計の自由度の向上および共通化を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る主変圧器と高電圧機器箱の接続構造は、車両屋根上の集電装置により架線から集電された高圧電力を供給する電力ケーブルに接続された回路遮断器と、前記回路遮断器を収納し、車両床下に設置された高電圧機器箱と、前記高圧電力の電圧を変圧し、車両床下に設置された主変圧器と、前記回路遮断器に電気的に接続され、前記高電圧機器箱の隔壁に設置された第１コネクタ装置と、前記主変圧器に電気的に接続され、前記主変圧器の隔壁に設置された第２コネクタ装置と、両端部にケーブルコネクタ部が装着され、絶縁被覆された高圧用ケーブルと、を備え、前記ケーブルコネクタ部が、前記第１コネクタ装置および前記第２コネクタ装置に嵌合接続されることにより、前記高圧用ケーブルが、前記第１コネクタ装置と前記第２コネクタ装置とを接続する。
【００１１】
前記構成によれば、主変圧器と高電圧機器箱がコネクタ装置を介して高圧用ケーブルで接続されているため、高圧用ケーブルの取り付け・取り外し等の作業性の向上および振動による主変圧器と高電圧機器箱の相対位置変化への追従性の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、鉄道車両の床下に設置される主変圧器と高電圧機器箱の接続構造について、取り付け・取り外し等の作業性を向上させるとともに、振動による主変圧器と高電圧機器箱の相対位置変化への追従性を向上させることが可能となり、さらには、床下機器のレイアウトの自由度を高め、主変圧器と高電圧機器箱の設計の自由度を高め、ひいては共通化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る鉄道車両を概略的に示した側面図である。
【図２】図１に示す鉄道車両の電気系統を示した模式図である。
【図３】実施形態に係る高電圧機器箱と主変圧器の接続構造を車外側から見た平面図である。
【図４Ａ】実施形態に係る高電圧機器箱と高圧用ケーブルの接続部を示す平面図である。
【図４Ｂ】実施形態に係る高電圧機器箱と高圧用ケーブルの接続部を示す側面図である。
【図５】実施形態に係る主変圧器側ジョイントコネクタ部周辺を示す側面図である。
【図６】実施形態に係るジョイント装置の一部断面平面図である。
【図７】実施形態に係るジョイントコネクタ部及び、ケーブルコネクタ部周辺の分解図である。
【図８】実施形態に係る床下フサギ部材および錠装置を示す側面図である。
【図９】従来の高電圧機器箱と主変圧器の接続構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施形態）
図１は鉄道車両１００を概略的に示した側面図である。図１に示すように、鉄道車両１００は、複数の車両１０１〜１０８（７〜８両目は不図示）が互いに連結されている。両先頭車（第１両目及び第８両目）を除く各車両１０２〜１０７には、走行駆動用の主電動機２２（図２参照）や主変圧器２０、高電圧機器箱１２、主変換装置２１等が設けられている。また、第４車両１０４には、車両屋根上に集電装置１１（パンタグラフ）が設けられている。なお、一例として８両編成の鉄道車両を示しているが、両数や主電動機やパンタグラフ等の各機器の配置はこれに限られない。
【００１６】
集電装置１１により架線から得られた交流２５ｋＶの電力は、電力ケーブル２７０、回路遮断器１３および高圧用ケーブル７０等を介して主変圧器２０に供給され変圧等された後、第４車両１０４に搭載された主電動機２２に供給される。これにより、主電動機２２が駆動して駆動車輪を回転させ、鉄道車両１００全体が走行する。なお、架線から供給される電圧は交流２５ｋＶとしたが、これに限られず、各地域において採用されている電化方式のいずれにおいても適用可能である。
【００１７】
また、各車両１０１〜１０８は床下に車体を支える台車を備えている。図１では、簡略化して車輪のみを図示し、台車（台車枠）を図示していないが、実際には図示した車輪から理解できるように各車両１０１〜１０７の前方部分及び後方部分にそれぞれ前後２軸４輪からなる台車が配置されている。台車の構造は特に限定されないが、図１の台車は少なくともその中心で車体を支持するように構成されている。
【００１８】
図２は、図１に示す鉄道車両１００の電気系統を示した模式図、図３は実施形態に係る高電圧機器箱１２と主変圧器２０の接続構造を車外側（下方）から見た平面図である。図２および図３に示すように、鉄道車両１００の第４車両１０４は、屋根上に設置される集電装置１１と、床下に設置され、内部に回路遮断器１３及びアレスタ１４が収納された高電圧機器箱１２と主変圧器２０とを備えている。高電圧引き通し線２７１は、集電装置１１に接続され、第４車両１０４およびその他の車両１０２〜１０３，１０５〜１０７の屋根上に引き通されている。電力ケーブル２７０は、高電圧引き通し線２７１に接続され、集電された電力が、各車両１０２〜１０７の床下に設置されている機器に供給される。電力ケーブル２７０は、接続電線１５等を介して床下に設置され真空遮断器（ＶＣＢ）からなる回路遮断器１３（高電圧遮断器）に接続されている。回路遮断器１３およびアレスタ１４（避雷器）は、鉄道車両１００の床下に設置される高電圧機器箱１２に収納されている。回路遮断器１３は、集電装置１１と後述する主変圧器２０との間の回路に接続され、漏電・過電流など異常検知時に当該回路を遮断する。アレスタ１４は、電気部品に絶縁破壊が生じるのを防ぐためのものであり、落雷等による異常電流が生じたときのみ回路をアースに接続して放電する。なお、実施形態において、回路遮断器１３は、真空遮断器（ＶＣＢ）としているが、空気遮断器（ＡＢＢ）など種類等は特に限定されない。回路遮断器１３を通過した電流は、主変圧器２０を経て所定の電圧値にまで電圧が下げられた後、主変換装置２１で周波数が変換されて主電動機２２へと流れる。
【００１９】
電力ケーブル２７０の碍子形ケーブルヘッド１８は、車両の床下に配置した高電圧機器箱１２に挿入され、接続電線１５が、高電圧機器箱１２の内部で碍子形ケーブルヘッド１８と回路遮断器１３の一端とを接続している。回路遮断器１３の他端には、主変圧器２０へ導通する接続電線１６とアレスタ１４へ導通する接続電線１７が接続されている。接続電線１５〜１７には、取り付け作業時等における損傷等を防止するため、簡易な被覆が施されている。この接続電線１５〜１７の被覆は、前述の高圧電流が流れた場合、絶縁としての機能を有さない程度のものであり、主に作業性を考慮して可撓性を重視したものとなっている。接続電線１５〜１７には、通常、２５ｋＶと言う非常に高圧の単相交流が流れるため、高電圧機器箱１２を構成する隔壁と接続電線１５〜１７の間には十分な絶縁距離を確保する必要があり、高電圧機器箱１２は比較的大きなものとなる。
【００２０】
図４Ａは、実施形態に係る高電圧機器箱１２と高圧用ケーブル７０の接続部を示す平面図、図４Ｂは、実施形態に係る高電圧機器箱１２と高圧用ケーブル７０の接続部を示す側面図である。高電圧機器箱１２側の第１コネクタ装置５１ａは、エポキシ樹脂等の硬質な絶縁体により形成されたベース部５４と、ベース部５４に連設されエポキシ樹脂等の硬質な絶縁体により形成されたジョイントコネクタ部５５ａと、ベース部５４およびジョイントコネクタ部５５ａ内部に埋め込まれた内部導体５６ａによって主に構成されている。このうちジョイントコネクタ部５５ａは、円柱を先細りに形成した凸形状を有しており、後述のケーブルコネクタ部７２が嵌め込まれるように構成されている。ベース部５４は、取付板５８ａの貫通口５９ａを貫通しており、ベース部５４の外面と貫通口５９ａが密着している。さらに、ベース部５４は、碍子１９に嵌めこまれる。取付板５８ａはボルト等で高電圧機器箱隔壁１２ａに固定され、ベース部５４は高電圧機器箱１２の外側に固定され、碍子１９は高電圧機器箱１２の内側に固定される。ジョイントコネクタ部５５ａは、ベース部５４から下方に向かって突出している。また、内部導体５６ａは、各ジョイントコネクタ部５５ａの先端で露出しており、内部導体５６ａの露出した先端部分には雌ねじ５７が形成されている。内部導体５６ａはベース部５４内で略直角に曲げられ、碍子１９内に挿通される。なお、実施形態の第１コネクタ装置５１ａは、ジョイントコネクタ部５５ａがベース部５４から下方に向かって突出しているが、突出の方向は特に限定されない。機器のレイアウトに合わせて、ジョイントコネクタ部５５ａがベース部５４から上方に突出するように構成してもよく、水平方向に突出するように構成してもよい。また、碍子１９は、高電圧機器箱１２の内側に固定されるとしているが、高電圧機器箱１２の外側に固定されていてもよい。
【００２１】
図５は、実施形態に係る主変圧器側ジョイントコネクタ部周辺を示す側面図である。主変圧器２０側の第２コネクタ装置５１ｂは、エポキシ樹脂等の硬質な絶縁体により形成されたブッシング部６０と、ブッシング部６０と一体に形成された凸状のジョイントコネクタ部５５ｂと、ブッシング部６０とジョイントコネクタ部５５ｂの内部に埋め込まれた内部導体５６ｂによって主に構成されている。このうちジョイントコネクタ部５５ｂは、ジョイントコネクタ部５５ａと同じ構成である。ブッシング部６０は、取付板５８ｂの貫通口５９ｂを貫通しており、ブッシング部６０の外面と貫通口５９ｂが、密着している。取付板５８ｂをボルト等で主変圧器隔壁２０ａに固定することにより、ジョイントコネクタ部５５ｂは主変圧器２０の外側に固定され、ブッシング部６０は主変圧器２０の内側に固定される。ジョイントコネクタ部５５ｂは、主変圧器隔壁２０ａから下方に向かって突出している。また、内部導体５６ｂは、各ジョイントコネクタ部５５ｂの先端で露出しており、内部導体５６ｂの露出した先端部分には雌ねじ５７が形成されている。内部導体５６ｂはジョイントコネクタ部５５ｂおよびブッシング部６０に挿通され、主変圧器２０内部に接続される。なお、実施形態の第２コネクタ装置５１ｂは、ジョイントコネクタ部５５ｂが下方に向かって突出するように主変圧器隔壁２０ａに固定されているが、突出の方向が特に限定されないことは、ジョイントコネクタ部５５ａと同様である。
【００２２】
高圧用ケーブル７０は、高電圧機器箱１２内の回路遮断器１３と主変圧器２０をつないで高電圧の電流を送電する部材である。図６〜７に示すように、高圧用ケーブル７０は、ケーブル本体７１とその先端部分に設けられたケーブルコネクタ部７２によって主に構成されている。鉄道車両１００に用いられる高圧用ケーブル７０および電力ケーブル２７０は、ケーブル本体７１の外径が５０〜６０ｍｍ程度で、高圧電流が流れた場合にも絶縁されるよう被覆されている。また、ケーブルコネクタ部７２は、ジョイントコネクタ部５５を収容できるように凹状の収容部７３を有している。
【００２３】
ケーブルコネクタ部７２についてより詳しく説明すると、ケーブルコネクタ部７２は、ハウジング部７４と、接続端子７５と、キャップ部７６と、絶縁栓８４とから主に構成されている。このうちハウジング部７４は、円筒状の嵌合筒部７７ａと、嵌合筒部７７ａの側面から直交するように、かつ、内部が通じるように連結された円筒状のベース筒部７８と、ベース筒部７８に略直交して嵌合筒部７７ａと略同一線上で反対方向に突出する作業用筒部７７ｂを有しており、全体としてＴ字状の形状を呈している。嵌合筒部７７ａの一端はジョイントコネクタ部５５が挿入されるコネクタ開口部７９であり、このコネクタ開口部７９及びその周辺によって凹状の収容部７３が形成されている。また作業用筒部７７ｂには、コネクタ開口部７９と反対側に開口する作業用開口部８０が形成されている。さらに、ベース筒部７８からはハウジング部７４の内部に向かって予め先端部分が段剥ぎされたケーブル本体７１が挿入されており、その先端に接続端子７５が取り付けられている。ハウジング部７４はエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）又はシリコーンゴムなどの弾性を有する絶縁材料によって形成される。図示しないがハウジング部７４の中央部内周側には、接続端子７５近傍を覆うように、かつ、内周側が露出するように内部半導電層が形成され、ハウジング部７４の外周には、外部半導電層が形成されている。内部半導電層と外部半導電層はハウジング部７４に一体に形成されている。内部半導電層は半導電性のエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）又は半導電性のシリコーンゴムで形成され、外部半導電層は半導電性もしくは導電性の塗料、または半導電性のエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）もしくはシリコーンゴムで形成される。接続端子７５は、ケーブル本体７１のケーブル導体８１に圧縮して結合されているとともに、ハウジング部７４（嵌合筒部７７ａ）の内部に位置し、圧縮部分は環状に形成され、先端部分は板状に形成されている。絶縁栓８４は、エポキシ樹脂等の硬質の絶縁体からなる絶縁栓本体８４ａと、絶縁栓本体８４ａの先端側に、先端面が露出するように絶縁栓本体８４ａ内に理設される金属製の固定用埋込金具８４ｂと、絶縁栓本体８４ａの後端側（キャップ部７６が取り付けられる側）に、後端部分が露出するように絶縁栓本体８４ａ内に埋設される金属製の作業用埋込金具８４ｃを備える。固定用埋込金具８４ｂの先端部分は、ナット部材８３を収容する溝と雄ねじ部材８２を固定するための雌ねじ５７が形成されている。キャップ部７６は、作業用筒部７７ｂの作業用開口部８０に絶縁栓８４を嵌め込んだ後に取り付けられ、作業用開口部８０を塞いでいる。ただし、キャップ部７６も絶縁栓８４も取り外しが可能である。なお、ハウジング部７４とキャップ部７６は、いずれも弾性を有する絶縁材料によって形成されている。接続端子７５の先端の板状の部分は、嵌合筒部７７ａの収容部７３に露出した状態でケーブル本体７１とケーブルコネクタ部７２とが一体となるように固定されている。
なお、実施形態では、ケーブルコネクタ部７２を雌コネクタとし、ジョイントコネクタ部５５を雄コネクタとしているが、その雌雄を逆にしてもよい。また、実施形態では、ケーブルコネクタ部７２として、Ｔ形状のハウジング部７４について説明しているが、作業用開口部８０を設けていない、つまり絶縁栓８４を必要としないＬ形状のハウジングでもよい。
【００２４】
次に、図４Ａ〜図７を参照しながら、ケーブルコネクタ部７２と第１コネクタ装置５１ａおよび第２コネクタ装置５１ｂとの接続構造について説明する。上述のとおり、第１コネクタ装置５１ａと第２コネクタ装置５１ｂは、同じ構成のジョイントコネクタ部５５を有しており、高電圧機器箱１２はジョイントコネクタ部５５とベース部５４に内部導体５６が挿通され電気的に接続されているのに対し、主変圧器２０はジョイントコネクタ部５５とブッシング部（第２ベース部）６０に内部導体５６が挿通され電気的に接続されていることを除いて、同じ構造で高圧用ケーブル７０が接続される。そのため、以下では高圧用ケーブル７０と高電圧機器箱１２との取付方法について説明する。図７は、実施形態に係るジョイントコネクタ部５５ａ及びケーブルコネクタ部７２ａ周辺の分解図である。
【００２５】
はじめに、雄ねじ部材８２がジョイントコネクタ部５５ａに取り付けられる。具体的には、ジョイントコネクタ部５５ａの内部導体５６の先端部分に形成された雌ねじ５７に金属製の雄ねじ部材８２が螺合される。雄ねじ部材８２の長さ寸法は、内部導体５６に形成された雌ねじ５７の深さ寸法よりも大きい。そのため、雄ねじ部材８２の一端が雌ねじ５７に螺合されると、雄ねじ部材８２の他端側の一部がジョイントコネクタ部５５ａから突出した状態となる。
【００２６】
続いて、ケーブルコネクタ部７２ａがジョイントコネクタ部５５ａに嵌め込まれる。ケーブルコネクタ部７２ａのハウジング部７４をジョイントコネクタ部５５ａに嵌め込む方向は、高圧用ケーブル７０の長手方向ではなく、高圧用ケーブル７０の長手方向に略直交する方向である（図４Ｂ参照）。より具体的には、ハウジング部７４をジョイントコネクタ部５５ａの先端からかぶせるようにして、ジョイントコネクタ部５５ａが嵌合筒部７７ａの収容部７３に収容される。その際、ジョイントコネクタ部５５ａから突出した雄ねじ部材８２が、予め嵌合筒部７７ａの収容部７３の内側に露出した状態で固定された接続端子７５の貫通孔７５ａを貫通する。
【００２７】
続いて、金属製のナット部材８３がハウジング部７４の作業用筒部７７ｂに形成された作業用開口部８０から挿入され、接続端子７５を内部導体５６に固定するために、接続端子７５を貫通した雄ねじ部材８２にナット部材８３が締め付けられる。その後、絶縁栓８４が作業用筒部７７ｂに取り付けられる。かかる作業は、作業用開口部８０を介して行うことができるため、非常に作業性がよい。
【００２８】
最後に、キャップ部７６が作業用開口部８０に嵌め込まれ、作業用開口部８０が塞がれる。これにより高圧用ケーブル７０とジョイントコネクタ部５５ａとの接続が終了する。以上のように、実施形態に係る高電圧機器箱１２と主変圧器２０との接続構造は、ケーブルコネクタ部７２が高圧用ケーブル７０の長手方向に略直交する方向に向かってジョイントコネクタ部５５に嵌め込まれることにより、高圧用ケーブル７０がコネクタ装置５１に取り付けられるように構成されている。
以上に説明した構成によれば、高電圧機器箱１２と主変圧器２０の距離を小さくすることができ、平面視での機器占有面積を小さくすることができる。高電圧機器箱１２と主変圧器２０との相対位置のズレが大きくなっても容易に電気的に接続ができるようになり、高電圧機器箱１２および主変圧器２０の設計自由度を向上させることができる。主変換装置２１や主電動機２２等の床下機器の配置を考慮して、高電圧機器箱１２と主変圧器２０を離して配置することが可能であり、床下機器のレイアウトの自由度が向上し、重量バランスを考慮した機器の配置が可能となる。ケーブルコネクタ部７２のハウジング部７４は同一形状であるので、部品の共通化が可能である。さらに、従来構造で必要であった絶縁防護筒６の複数のボルト等の固定やパテ等での密閉処理および接続電線１６と回路遮断器１３との着脱作業が不要になり、車両製造時およびメンテナンス時における高圧用ケーブル７０の着脱作業および防塵・防水作業が容易になる。
なお、実施形態では、屋根上からの電力ケーブル２７０と高電圧機器箱１２の接続は、電力ケーブル２７０の碍子形ケーブルヘッド１８を高電圧機器箱１２に挿入し、接続電線１５で回路遮断器１３と電気的に接続する構造としているが、実施形態と同じ構造のジョイント装置としてもよい。
【００２９】
図８は、床下フサギ部材および錠装置を示す側面図である。高電圧機器箱１２と主変圧器２０が重なるため、図８では高電圧機器箱１２の表示を省略している。図８の符号９０は、高電圧機器箱１２、主変圧器２０および高圧用ケーブル７０の下面を覆う床下フサギ部材であり、床下フサギ部材９０を外さなければ、高電圧機器箱１２および主変圧器２０から高圧用ケーブル７０が着脱できないようになっている。床下フサギ部材９０には錠装置９９が設置されており、集電装置１１が架線から集電可能な状態にある場合は、錠装置９９は施錠状態になっている。錠装置９９は、集電装置１１が降下している場合のみに所定の位置から取り出すことができる工具等で解錠できるようになっている。実施形態では、床下フサギ部材９０は、高電圧機器箱１２、主変圧器２０、高圧用ケーブル７０の下面全体を覆う下面部材９１と側方を覆う側面部材（固定部材）９２で構成され、側面部材９２が車両床構造部材１（横梁や側梁、横桁等）に取り付けられているが、この構成に限定されない。錠装置９９が解錠されて床下フサギ部材９０が取り外された場合に、高電圧機器箱１２および主変圧器２０から高圧用ケーブル７０が着脱可能となる構造にできればよいので、側面部材９２が高電圧機器箱１２および主変圧器２０に取り付けられてもよいし、下面部材９１が高電圧機器箱１２および主変圧器２０に直接取り付けられてもよい。下面部材９１や側面部材９２は、板状部材の他に、網状部材やアングル材等で構成してもよい。
以上に説明した構成によれば、高圧用ケーブル７０の着脱を行う際の感電事故を防止することができる。また、車両走行時の飛び石等による高圧用ケーブル７０の破損を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る鉄道車両の主変圧器と高電圧機器箱の接続構造は、新幹線（登録商標）等の高速車両に限られず、主変圧器と高電圧機器箱を備えた種々の鉄道車両に好適である。鉄道車両の床下という限られたスペースで効率よく高電圧機器箱と主変圧器を接続できるため、各床下機器のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる鉄道車両に広く適用すると有益である。
【符号の説明】
【００３１】
６    絶縁防護筒
１１    集電装置
１２    高電圧機器箱
１３    回路遮断器
１４    アレスタ（避雷器）
２０    主変圧器
５１ａ    第１コネクタ装置
５１ｂ    第２コネクタ装置
５４    ベース部（第１ベース部）
５５，５５ａ，５５ｂ    ジョイントコネクタ部
５６ａ，ｂ    内部導体
６０    ブッシング部（第２ベース部）
７０    高圧用ケーブル
７２，７２ａ    ケーブルコネクタ部
７３    収容部
７４    ハウジング部
７５    接続端子
７６    キャップ部
７７ａ    嵌合筒部
７７ｂ    作業用筒部
７８    ベース筒部
８０    作業用開口部
８１    ケーブル導体
８４    絶縁栓
９０    床下フサギ部材
９１    下面部材
９２    側面部材（固定部材）
９９    錠装置
１００    鉄道車両
１０１〜１０６    車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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