(57)【要約】【課題】  直接駆動方式の主電動機回路において、車軸に発生する誘起電圧が直接レールに伝わることによる地上の信号・通信等の機器に与える誘導障害による影響を回避する。【解決手段】  駆動軸130の左右車輪16,16間を電気的に絶縁する。絶縁の方法は、車輪16と車軸13との間を絶縁物21で絶縁するか若しくは車軸130の一部に絶縁物131を挿入する。なお、車軸でレール17,17間を短絡し、列車検知を行なう信号システムを正常に動作させるために、駆動軸13,130の前後に両輪23,23間が電気的に導通しているトレーラ軸24を配置するのが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電動機の回転子が駆動軸に直結され、その固定子が軸受を介して車軸で支持されている主電動機を駆動するための電気車用主回路装置において、
前記主電動機が配備された前記駆動軸の一部もしくは全部を絶縁物で構成し、当該駆動軸に固定された左右の車輪間を電気的に絶縁したことを特徴とする電気車用主回路装置。
【請求項２】
主電動機の回転子が駆動軸に直結され、その固定子が軸受を介して車軸で支持されている主電動機を駆動するための電気車用主回路装置において、
前記主電動機が配備された前記駆動軸と車輪踏面との間に絶縁物を挿入し、当該駆動軸に固定された左右の車輪の車輪踏面間を電気的に絶縁したことを特徴とする電気車用主回路装置。
【請求項３】
前記駆動軸の前後に、左右の車輪が電気的に導通しているトレーラ軸を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気車用主回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その回転出力を、歯車減速装置を介さず直接左右の車輪に伝達する直接駆動方式の主電動機を駆動するための電気車用主回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、従来の電気車用主回路装置は、例えばカルダン方式のように主電動機１の回転を歯車減速装置２を介して車軸３に伝達し、この車軸３によって左右の車輪４に回転力を伝えている。この場合、主電動機１の回転軸５の両端にインバータ動作にかかわるスパイク状の電圧が誘起されるが、その電圧は一方が開放されているので、車軸３の両端に移行することはない。
【０００３】
むしろ、従来のカルダン方式の電気車用主回路装置では、図６に示すように、漂遊電流は主電動機１のフレーム６→軸受７→車軸３のルートで流れ、これが軸受７の電食につながっている。そこで従来、この対策として絶縁軸受等を使っている。
【０００４】
また誘導障害防止の観点から、図７に示すように主電動機フレーム６をインバータの接地部１０に戻すことで、漂遊電流が軸受７、車輪４を介してレール８に流れるｉ2の電流よりフレーム６から直接インバータの接地部１０へ流れる電流ｉ1の方を多くする対策が施されている。
【０００５】
このように、従来のカルダン方式等の電気車用主回路装置では、主電動機の回転軸端に発生する誘起電圧は直接に誘導障害となるレールに対しては作用しないため、この誘起電圧が問題にされることはなかった。
【０００６】
ところが、図８に示すような直接駆動方式の主電動機を駆動するための電気車用主回路装置の構造では、誘起電圧が問題となっていた。この直接駆動方式の電気車用主回路装置は、主電動機１１の回転子１２が車軸１３に直結されていて、固定子１４は軸受１５を介して車軸１３で支持されていて、回転子１２の回転が直接に車軸１３に伝達され、左右の車輪１６を回転駆動する構成である。
【０００７】
このような構成の直接駆動方式の電気車用主回路装置では、主電動機１１の回転子１２を通じて車軸１３の端部に誘起される電圧が直接、レール間電圧となり、レール間電圧又はレール１７に流れる電流と結合するループコイル１８で信号設備等の動作を行なっている機器に対して悪影響を与える問題点があった。
【０００８】
この点を説明する。主電動機１１の回転子１２の軸を中空軸として、車軸１３との接続をゴム継手等で接続していても、車軸１３を囲む形で主電動機１１内に高周波電流が流れるため、車軸１３への誘起電圧の寄与は同じである。特に同一台車内の２つの駆動軸１３の間には図９に示すようにレール１７を介して電流ループＩＬができ、これによって生じる磁束Φはレール１７，１７間の内側に敷設された信号用ループコイル１８に鎖交し、信号用ループコイル１８に起電力Ｖを生じさせる。特に、１０５ｋＨｚの速度照査用ＡＴＳ受信機は、レールを介する循環電流の周波数成分が数ミリアンペア流れるだけで誤動作する可能性があり、かかる信号設備を使用した線区への直接駆動方式の主回路装置への適用を困難にしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、車軸の両端に位置する車輪間を絶縁し、軸端間の誘起電圧の発生を原理的になくし、駆動軸〜車輪〜レール〜車輪〜駆動軸〜車輪〜レール〜車輪〜駆動軸の電流ループを断ち切ることで車軸の軸端間に発生する誘起電圧による誘導障害の発生を防止することができる直接駆動方式の電気車用主回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、主電動機の回転子が駆動軸に直結され、その固定子が軸受を介して車軸で支持されている主電動機を駆動するための電気車用主回路装置において、前記主電動機が配備された前記駆動軸の一部もしくは全部を絶縁物で構成し、当該駆動軸に固定された左右の車輪間を電気的に絶縁したものである。
【００１１】
請求項２の発明は、主電動機の回転子が駆動軸に直結され、その固定子が軸受を介して車軸で支持されている主電動機を駆動するための電気車用主回路装置において、前記主電動機が配備された前記駆動軸と車輪踏面との間に絶縁物を挿入し、当該駆動軸に固定された左右の車輪の車輪踏面間を電気的に絶縁したものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の電気車用主回路装置において、前記駆動軸の前後に、左右の車輪が電気的に導通しているトレーラ軸を配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、主電動機の回転軸に発生する誘起電圧を電源であるインバータ側で無くすのではなく、車軸もしくは車輪を絶縁することで、レール間に敷設されたコイルループに影響を与えるレールへの高周波電流の流出を根本から排除することができるため、誘導障害を防止することができる。
【００１４】
また、電気的に両輪間が絶縁された車両では、レール短絡により列車の存在を検出するタイプの信号機器で、列車の存在が検知できなくなるのに対して、本発明では、駆動軸の前後にトレーラ軸を配置することによって、従来の車両同様、列車の存在検知には影響を与えることをなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の第１の実施の形態の電気車用主回路装置を示している。本実施の形態の直接駆動方式の電気車用主回路装置は、主電動機１１の回転子１２が車軸１３０に直結されていて、固定子１４は軸受１５を介して車軸１３０で支持されている。この主電動機１１の固定子１４に対しては、インバータ２０からＵＶＷ三相の高周波電圧電流を供給するように電気回路が接続されている。これにより、インバータ２０からのＵＶＷ三相の高周波電圧電流にて固定子１４に誘導磁界を発生させ、その誘導磁界にて回転子１２を誘導回転し、これに直結されている車軸１３０を回転駆動し、最終的にその両端の車輪１６を回転駆動する構成である。
【００１６】
そして、本実施の形態の場合、従来例と同様に主電動機１１の回転子１２の軸を中空軸として、車軸１３０との接続をゴム継手等で接続すると共に、左右の車輪１６，１６間を絶縁するために、駆動軸である車軸１３０の一部に強度を有するセラミック等の絶縁物１３１を挿入している。
【００１７】
次に、上記構成の第１の実施の形態の電気車用主回路装置の動作について説明する。従来例では、図９に示すように、閉ループＩＬに電動機１１の磁束Φが鎖交しこれが変化すると、ループコイル１８に起電力Ｖが生じ、その起電力Ｖによってループコイル１８に電流が流れ、これが誘導障害を発生させていたが、本実施の形態では、このような閉ループＩＬの発生を防止することができる。
【００１８】
つまり、図２に示したように、車軸１３０の一部に絶縁物１３１を挿入することによって左右の車輪１６，１６間を絶縁することにより、図６のように閉ループＩＬが分断され、車軸１３０の一部に起電力が生じたとしても、この起電力による電流がレール１７に流れ出すことはない。そのため、閉ループＩＬに起因してループコイル１８に鎖交する磁束Φが発生せず、軸端間電圧Ｖの起電もなく、誘導障害の発生を防止できる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施の形態の電気車用主回路装置について、図３を用いて説明する。第２の実施の形態では、左右のレール１７，１７に対する左右の車輪踏面間を絶縁することを目的に、左右の車輪１６内において車軸１３との接合部と踏面との間にゴムのような絶縁緩衝材２１を挿入している。なお、図３において、図１に示した第１の実施の形態、図８に示した従来例と共通する要素については、同一の符号を付して示してある。
【００２０】
これにより、第２の実施の形態の電気車用主回路装置では、第１の実施の形態と同様に１つの車軸１３に取り付けられている左右の車輪１６，１６の踏面間を絶縁することができ、図９に示したような閉ループＩＬの形成を遮断でき、第１の実施の形態と同様に、その閉ループＩＬに起因してループコイル１８に鎖交する磁束Φが発生せず、軸端間電圧Ｖの起電もなく、誘導障害の発生を防止できる。
【００２１】
なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態において、図４に示すように、駆動軸１３又は１３０の前後に左右の両輪２３，２３間が電気的に導通しているトレーラ軸２４を配置することができる。これにより、左右の両輪２３，２３間が導通しているトレーラ軸２４が駆動軸１３又は１３０の前後にあっても、駆動軸１３又は１３０が電気的に分断されていれば、駆動軸の軸端間に発生する起電力による電流がレール１７に流出することがなく、かつ、信号系統に対しては従来の車両同様、トレーラ軸２４でレール１７，１７間を短絡することができる。
【００２２】
また、図１０に示すように主電動機１１の電源であるインバータ２０での対策の基本はインバータ出力電圧波形を正弦波に近づけることであり、そのためにはハードウェアとして電動機１台当たり数百ｋｇの対策用フィルター２５を必要とするが、本発明によればこのような対策用フィルターを必要とせず、経済性はもとより、重量、占有面積の点で増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電気車用主回路装置のブロック図。
【図２】第１の実施の形態の動作の説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の電気車用主回路装置のブロック図。
【図４】本発明の第１、第２の実施の形態の電気車用主回路装置の変形例の説明図。
【図５】従来例の電気車用主回路装置のブロック図。
【図６】従来例の動作の説明図。
【図７】従来例においてインバータを設置した場合の動作の説明図。
【図８】他の従来例のブロック図。
【図９】他の従来例の動作の説明図。
【図１０】他の従来例に用いるインバータのＡＣフィルターの回路図及び外観斜視図。
【符号の説明】
【００２４】
１１  主電動機
１２  回転子
１３  車軸
１３０  車軸
１３１  絶縁物
１４  固定子
１５  軸受
１６  車輪
１７  レール
２０  インバータ
２１  絶縁物
２３  車輪
２４  トレーラ軸
【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】
2006158093.tif 000010
【図９】
2006158093.tif 000011
【図１０】
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