(57)【要約】【課題】コンパクトにして制動性能が向上する車両用渦電流ブレーキ装置を提供する。【解決手段】コイルとして、鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より軸方向に延出するコイルエンド部からなり、スロット挿入部及びコイルエンド部は、何れも断面長方形の角導体で構成され、前記スロット挿入部は、該角導体の断面長手寸法部が前記スロットの底面に平行となるように配置され、前記コイルエンド部は、前記スロットに近接部分に前記角導体の向きを９０度変換し前記角導体の断面長手寸法部が前記スロットの深さ方向と一致させる成形転位部及び互いに隣接する成形転位部の中間位置に高さ位置が上下にずれるように段落とし部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置。【選択図】      図１
2006074971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項２】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、複数列から単列方向において位置ずれが形成されるように配列された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項３】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、  前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、前記コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを平面上において所定角度だけ転位する成形転位部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項４】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、  前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、
前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット挿入部は、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線横長方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、前記コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを平面上において所定角度だけ転位する成形転位部及び該コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが生ずるように段落とし部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項５】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置した車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項６】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、かつ該コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが形成されるように配列された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項７】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、
前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット挿入部は、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを所定角度だけ変換する成形転位部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項８】
車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、
前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、
前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、  前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット挿入部は、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、前記コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを所定角度だけ変換する成形転位部及び該コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが生ずるように段落とし部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置。
【請求項９】
前記部分円環状鉄心の外周面にフレームを配設し、該フレームの側面に車両が走行する際に発生する走行風を前記フレームの外周側から前記コイル及び前記鉄心の外周側並びに前記ブレーキディスクの外周部に導くための冷却ダクトを設けた請求項１乃至８記載の車両用渦電流ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両として例えば電気車に適用されると共に、制動性能が向上した車両用渦電流ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車におけるブレーキ装置として、機械ブレーキと共に電気ブレーキが活用されている。この電気ブレーキ装置の一つに渦電流ブレーキ装置がある。
【０００３】
渦電流ブレーキ装置の一例としては、特許文献１に開示されたものがあり、これについて図１４〜図１７を参照して説明する。例えば鉄道車両の車軸１２には、車輪１４が固定されると共にブレーキディスク５が固定され、ブレーキディスク５を挟むと共にブレーキディスク５に近接するように一対の渦電流ブレーキ本体１Ａが配設されている。渦電流ブレーキ本体１Ａは、長尺状であって円周方向に複数のスロットが等間隔に形成された固定子鉄心３Ａと、この固定子鉄心３Ａのスロットに挿入された断面丸導体例えば断面丸線からなるコイル４Ａが挿入されたものである。
【０００４】
このような構成の渦電流ブレーキ装置を動作させる回路２０は、単相交流（ＡＣ４４０Ｖ）を直流に変換するコンバータ１６と、このコンバータ１６の直流を交流に変換するインバータ１７と、インバータ１７で変換された交流を供給する固定子巻線１８と、ブレーキディスク５の回転速度を測定する回転速度センサ２１と、この回転速度センサ２１から速度信号を入力し、この速度信号に基づいてインバータ１７の制御を行う制御回路１９から構成されている。この制御回路１９で算出したブレーキディスク５の回転速度よりも遅い速度で、同じ方向に移動する移動磁界を発生させる制御を行っている。この結果、ブレーキディスク５に渦電流が発生し、フレーミングの左手の法則により回転方向とは逆方向に力がかかり、この力が制動力となってブレーキディスク５が制動される。
【特許文献１】特許第３３６６８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べた渦電流ブレーキ装置は、従来の電気ブレーキ装置に比べて制動性能が向上するが、現実にはコイルとして使用している導体は、断面丸線を使用していることから、占積率が低いので、これを何等かの手法で改善し、制動性能が更に向上する装置の開発が望まれている。
【０００６】
このようなことから本発明がなされたもので、その目的はコンパクトにして制動性能が向上する車両用渦電流ブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、複数列から単列方向において位置ずれが形成されるように配列された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、  前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、前記コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを平面上において所定角度だけ転位する成形転位部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、  前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット挿入部は、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線横長方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、前記コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを平面上において所定角度だけ転位する成形転位部及び該コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが生ずるように段落とし部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置した車両用渦電流ブレーキ装置である。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、かつ該コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが形成されるように配列された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット挿入部は、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを所定角度だけ変換する成形転位部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項８に対応する発明は、車両の車軸に取付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの盤面に対向する位置に固定設置され、円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロットが等間隔に形成された部分円環状鉄心と、前記鉄心の各スロットに挿入され、前記ブレーキディスクの回転方向と同じ方向に前記ブレーキディスクの回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることにより前記ブレーキディスクに渦電流を発生させるコイルとを備え、前記コイルは、前記鉄心のスロットに挿入されるスロット挿入部と、このスロット挿入部以外の鉄心端面より鉄心スロット方向に延出すると共にループ状に形成されたコイルエンド部からなり、  前記スロット挿入部及び前記コイルエンド部の素線は、何れも断面長方形の連続する角導体で構成され、前記スロット挿入部は、前記スロット内のコイル素線配列はスロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線厚み方向とし、コイルエンド部のコイル素線配列は素線厚み方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置し、前記コイルエンド部の前記スロットに近接する位置において、該角導体の向きを所定角度だけ変換する成形転位部及び該コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが生ずるように段落とし部が形成された車両用渦電流ブレーキ装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コンパクトにして制動性能が向上する車両用渦電流ブレーキ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、車体１０を載置する台車１１に軸受１３を設け、この軸受１３に車軸１２を回転可能に支持し、車軸１２に地面に設置されたレール１５上を転動する車輪１４及びブレーキディスク５が取付けられている。台車１１に固定され、ブレーキディスク５の盤面に近接するように渦電流ブレーキ(ＥＣＢ)本体１が固定設置されている、渦電流ブレーキ本体１は、次に述べる部分円環状鉄心３と、コイル４から構成されている。
【００１７】
部分円環状鉄心３は、図２及び図３に示すように円環状の鉄心の一部が切り欠かれ、半径方向に複数のスロット３ａが等間隔に形成されたものである。コイル４は、鉄心３の各スロット３ａに挿入され、ブレーキディスク５の回転方向と同じ方向にブレーキディスク５の回転速度より遅い速度の移動磁界を発生させることによりブレーキディスク５に渦電流を発生させる。
【００１８】
コイル４は、図４〜図６に示すように、鉄心３のスロット３ａに挿入されるスロット挿入部４Ｓと、このスロット挿入部４Ｓ以外の鉄心端面より鉄心スロット方向(軸方向)に延出すると共に、ループ状に形成されたコイルエンド部（スロット非挿入部）４Ｔからなり、スロット挿入部４Ｓびコイルエンド部４Ｔの素線は、何れも断面長方形の連続する角導体例えば亀甲形の単位コイル８個が電気的に接続され、最終的に８回巻のコイル４が構成されている。 
ここで、スロット挿入部４Ｓつまりスロット内と、コイルエンド部４Ｔにおける素線配列について説明する。スロット内のコイル素線配列は、スロット幅方向と同一方向に素線を横長とし、スロット縦方向には素線の厚み方向とし、またコイルエンド部４Ｔのコイル素線配列は素線横長方向に成形位置させスロットを出た近傍からコイルエンドの近傍間で複列から単列に成形し、終点素線形状を単列条で配置されている。
【００１９】
具体的には、次のようになっている。スロット挿入部４Ｓは、角導体の断面長手寸法部がスロット３ａの深さ方向に対して交差例えばスロット３ａの底面に平行となるように配置され、コイルエンド部４Ｔの素線は、スロット３ａに近接部分において角導体の向きを所定角度例えば９０度変換し角導体の断面長手寸法部がスロット３ａの深さ方向と一致させる成形転位部（９０度変換部）４ａ及び互いに隣接する成形転位部４ａの中間位置に高さ位置が上下にずれるように段落とし部（位置ずれ部）４ｂが形成されている。
【００２０】
図７及び図８は、いずれも実際に鉄心３のスロット３ａにコイル４が収納される状態を説明するための図である。図７は、コイルエンド部４Ｔでは例えば８個の亀甲形の単位コイル素線１，２，３，４，５，６，７，８を、各単位コイルの角導体が横長(角導体の断面長手寸法部がスロットの深さ方向に対して同一方向又は直交するように配置されていること)であって、これらを上下方向に配列し、スロット３ａの挿入直前で平面上において所定角度だけ広げる成形変換部４ａにより、スロット３ａ内では左及び右側にそれぞれ４個の単位コイル素線１，３，５，７、２，４，６，８を、各単位コイルの各角導体が横長であって、これらを上下方向に配列したものを、電気的に接続して８回巻のコイル４を構成したものである。
【００２１】
このようにして、上コイル（スロット３ａの上側に配設するもの）を得る。以上の説明では、説明を解り易くするため、上コイルのみを説明したが、実際のスロット３ａ内では、上コイルと同様な構成の下コイル（スロット３ａの上側に配設するもの）が配設される。
【００２２】
図８は、上コイル４Ｏと下コイル４Ｕがそれぞれ例えば４個の単位コイル１，２，３，４で構成される場合であり、この場合も図７と同様に単位コイルを構成する素線角導体は、いずれもスロット３ａ内及びコイルエンド部４Ｔにおいて、横長となるように配列したものである。
【００２３】
ここで、スロット挿入部４Ｓの素線角導体の断面形状は、図４における４１−４１線、４４−４４線に沿って切断し矢印方向に見た線４１断面、線４４断面に示すように、角導体の断面長手寸法部がスロット３ａの深さ方向に対して交差するように配列され、コイルエンド部４Ｔのスロット３ａに近接する位置において、該角導体の向きを所定角度例えば９０度だけ変換する成形転位部４ａが形成されたようになっている。コイルエンド部４Ｔの素線角導体の断面形状は、４２−４２線、４３−４３線、４５−４５線、４６−４６線に沿って切断し矢印方向に見た線４２断面、線４３断面、線４５断面、線４６断面に示すように、コイルエンド部４Ｔの素線は、該角導体の断面長手寸法部がスロット３ａの深さ方向と一致するように配列されるようになっている。
【００２４】
図１２及び図１３は、本発明の実施形態において、得られる車両が走行時に発生する走行風により渦電流ブレーキ装置が冷却される作用効果を説明するための図である。図１２は、渦電流ブレーキ本体１の正断面図であり、図１３はその側面図である。部分円環状鉄心３の外周面にフレーム２を配設し、該フレーム２の側面に車両が走行する際に発生する走行風をフレーム２２の外周側からコイル４及び鉄心３の外周側並びにブレーキディスク５の外周部に導くために、フレーム２の外側面及び渦電流ブレーキ本体１の内周側を包囲するように、冷却ダクト２３を設けたものである。
【００２５】
このように構成することで、車両の走行に伴う走行風が冷却ダクト２３内に導かれ、渦電流ブレーキ本体１の発熱体であるコイル４、鉄心３、ブレーキディスク５が冷却される。冷却ダクト２３を設けたことにより、渦電流ブレーキ本体１を飛散物から保護する上でも有利となる。
【００２６】
このように車両用渦電流ブレーキ装置は構成されているので、次のようの作用効果が得られる。
【００２７】
１）コイル４を断面長方形の角導体からなる単位コイルで構成しているので、従来の断面円形の丸導体に比べて占積率が約３割向上し、これに伴って制動性能が向上する。図１６は従来のコイルを丸導体で構成した場合であり、図１７は、本発明のコイルを角導体で構成した場合であり、両者を比較すると占積率の違いが明らかである。この結果、コンパクトにして大きなブレーキ力が得られる。
【００２８】
２）コイル４のコイルエンド部４Ｔにおいて、成形転位部４ａが形成されているので、スロット３ａに角導体からなるコイル４の挿入作業が容易に行える。
【００２９】
３）コイル４のコイルエンド部４Ｔにおいて、成形転位部４ａ以外に、次に述べる段落とし部４ｂが形成されている。この段落とし部４ｂは、コイルエンド部の略中央位置において該スロットの深さ方向に位置ずれが生ずるように形成されている。このため、コイルを鉄心のスロットに挿入することが容易になると共に、コイルエンド部においても冷却風が通るように隙間が形成されている。このように、段落とし部４ｂを形成することにより、鉄心３の内径側におけるコイル間のせりが少なくなる。
【００３０】
図９と図１０は、これを説明するための図である。図９は本発明のコイルとスロットの関係を示す図であり、図１０は成形転位部４ａ及び段落とし部４ｂが存在しない場合の通常コイルとスロットの関係を示す図である。図９の場合は、コイルエンド部において例えば導体♯１、♯２の間に形成されている隙間Ｓが、図１０に比べて非常に大きいので、冷却風がスムーズに通る。この結果、冷却性能が向上する。また、図９の場合は、１点鎖線で示す位置においてコイルせり、干渉が存在しないが、図１０の場合は、１点鎖線で示す位置においてコイルせり、干渉が存在するので、コイルをスロットに挿入する際の作業性がよいこともわかる。さらに、図９のコイルエンド部の長さｌが、図１０のコイルエンド部の長さｌに比べて短いことがわかり、この結果全体をコンパクトにすることができる。
【００３１】
図１１は、本発明の渦電流ブレーキ装置に使用するコイル４と、通常の誘導電動機の固定子コイル３０の違いを示す図である。（ａ）はコイル４，３０を重ねた状態を示す平面図であり、（ｂ）はコイル３０の正面図であり、（ｃ）はコイル４の正面図である。
【００３２】
４）スロット挿入部４Ｓは、該角導体の断面長手寸法部がスロット３ａの幅方向と一致する方向、具体的にはスロット３ａの底面に平行となるように配置されているので、コイル挿入時に上コイルと下コイルのずれが少なくなる。
【００３３】
（変形例）
本発明は、以上述べた実施形態に限定されず種々変形して実施できる。例えば、前述した実施形態のコイル４に形成されている成形転位部４ａと段落とし部４ｂは、場合によっては両方を同時設けなくてもよく、成形転位部４ａのみでもよい。
【００３４】
また、前述した実施形態では、８回巻のコイル、例えば亀甲形の単位コイル１，２，３，４，５，６，７，８を８個電気的に接続したものを説明したが、コイルの巻回数は８に限らず、任意の値でもよく、しかも、その単位コイルは１本の断面長方形の角導線，あるいは複数の角導線のいずれで構成してもよい。
【００３５】
さらに、前述の実施形態では、説明を解り易くするため、鉄心３のスロット３ａにコイル４が１個収納された例を説明したが、実際にはスロット３ａに上コイル(上部に配設するもの)と、下コイル(下部に配設するもの)を収納する。具体的には、図１８は、単位コイルがスロット３ａの以外の部分、つまりコイルエンド部４Ｔではコイル素線１，２，３，４，５，６，７，８を上下１列に配列したものを、スロット３ａ内では左側の上下に４個の単位コイル１，３，５，７を配設し、右側の上下に４個の単位コイル２，４，６，８を配設し、このようにして構成されたコイルを上コイルとすれば、この上コイルの下側に、上コイル４Ｏと同様な下コイル７Ｕを配置する。
【００３６】
図１９は、図１８ではスロット３ａの外部のコイルエンド部に上下方向に１列に配列されている８個の単位コイルを、左側及び右側の上下方向にそれぞれ配列されている４個の単位コイルを１個のスロット３ａに収納し、上コイル４Ｏと下コイル４Ｕを構成したものである。
【００３７】
図１８及び図１９において、スロット挿入部に、単位コイルを構成する角導体の断面長手寸法部が、スロットの幅方向と一致するように配置され、またコイルエンド部７Ｔが角導体の断面長手寸法部がスロットの深さ方向と一致するように配列されている。
【００３８】
これに対して前述した図７及び図８は、何れも単位コイルは、コイルエンド部４Ｔでは角導体が左右に長く配列されているものを、スロット３ａに入る直前にそれぞれ変換部４３を介してスロット３ａにおいても左右に長くなるように収納したものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る車両用渦電流ブレーキ装置を備えた鉄道車両の概略構成を示す図。
【図２】図１の車両用渦電流ブレーキ装置の概略構成を示す斜視図。
【図３】図２の鉄心を説明するための正面図。
【図４】図２のコイルを説明するための斜視図。
【図５】図２のコイルを鉄心のスロットに挿入した状態を説明するための斜視図。
【図６】図２のコイルを鉄心のスロットに挿入した状態を説明するための斜視図。
【図７】図２のコイルを鉄心のスロットに挿入した状態を説明するための斜視図。
【図８】図７とは異なる図２のコイルを鉄心のスロットに挿入した状態を説明するための斜視図。
【図９】図２のコイルの冷却効果を説明するための図。
【図１０】図９の作用効果を補足するための図。
【図１１】図２のコイルと通常の電動機のコイルとの比較を説明するための図。
【図１２】図２のコイルの冷却効果を説明するための正断面図。
【図１３】図２のコイルの冷却効果を説明するための側面図。
【図１４】特許文献１に記載されている従来の渦電流ブレーキ装置を説明するための斜視図。
【図１５】図１４の渦電流ブレーキ装置を動作させるための制御回路を示すブロック図。
【図１６】図１４の渦電流ブレーキ装置のコイルと鉄心のスロットの関係を説明するための図。
【図１７】本発明の渦電流ブレーキ装置のコイルと鉄心のスロットの関係を説明するための図。
【図１８】図７とは個なる、コイルを鉄心のスロットに挿入した状態を説明するための斜視図。
【図１９】図８とは異なる、コイルを鉄心のスロットに挿入した状態を説明するための斜視図。
【符号の説明】
【００４０】
Ｓ…隙間、１Ａ…渦電流ブレーキ本体、１…渦電流ブレーキ本体、３Ａ…固定子鉄心、３…部分円環状鉄心、３ａ…スロット、４Ａ…コイル、４…コイル、４Ｓ…スロット挿入部、４Ｔ…コイルエンド部、４Ｏ…上コイル、４Ｕ…下コイル、４ａ…成形転位部、５…ブレーキディスク、１０…車体、１１…台車、１２…車軸、１３…軸受、１４…車輪、１５…レール、１６…コンバータ、１７…インバータ、１８…固定子巻線、１９…制御回路、２０…回路、２１…回転速度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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