(57)【要約】【課題】レールの内部に印加される磁界の強さが大きくなり、十分な電磁力を得ることができる電機子を提供することを目的とする。【解決手段】電機子は、磁心２１とコイルとを備え、磁心２１は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置されたコア部材２３ａ及び２３ｂと、コア部材２３ａとコア部材２３ｂとを連結する連結部材２４ａと、を有する。コア部材２３ａは、方向ＤＲ１と交差する方向ＤＲ２に沿ったコア部材２３ｃと、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも交差する方向ＤＲ３において、コア部材２３ｃよりも第１の側に配置されたコア部材２３ｄと、を含む。コア部材２３ｂは、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｃよりも第１の側と反対側に配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁心と、前記第１磁心に磁界を印加するコイルと、を備えた電機子において、
前記第１磁心は、
第１方向において、互いに異なる位置に配置された第１部材及び第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを連結する第１連結部材と、
を有し、
前記第１部材は、
前記第１方向と交差する第２方向に沿った第３部材と、
前記第１方向及び前記第２方向のいずれとも交差する第３方向において、前記第３部材よりも第１の側に配置され、且つ、前記第３部材と連結された第４部材と、
を含み、
前記第２部材は、前記第２方向に沿い、
前記第１連結部材は、前記第４部材と前記第２部材とを連結し、
前記第２部材は、前記第３方向において、前記第３部材よりも前記第１の側と反対側に配置されている、電機子。
【請求項２】
請求項１に記載の電機子において、
前記第２部材は、
前記第２方向に沿った第５部材と、
前記第３方向において、前記第５部材よりも前記第１の側と反対側に配置され、且つ、前記第５部材と連結された第６部材と、
を含み、
前記第１連結部材は、前記第４部材と前記第６部材とを連結し、
前記第５部材は、前記第３方向において、前記第３部材よりも前記第１の側と反対側に配置されている、電機子。
【請求項３】
請求項２に記載の電機子において、
前記第３部材は、第４方向に垂直な第１主面を有する第１板状部材を含み、
前記第４部材は、第５方向に垂直な第２主面を有する第２板状部材を含み、
前記第５部材は、前記第４方向に垂直な第３主面を有する第３板状部材を含み、
前記第６部材は、第６方向に垂直な第４主面を有する第４板状部材を含む、電機子。
【請求項４】
請求項３に記載の電機子において、
前記第１板状部材と、前記第２板状部材と、前記第１連結部材と、前記第４板状部材と、前記第３板状部材とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されている、電機子。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の電機子において、
前記第１部材は、前記第１板状部材と前記第２板状部材とを連結する第２連結部材を含み、
前記第２部材は、前記第３板状部材と前記第４板状部材とを連結する第３連結部材を含み、
前記第３方向において、前記第１板状部材の前記第１の側の第１側面は、前記第２板状部材の前記第１の側と反対側の第２側面よりも前記第１の側と反対側に配置され、
前記第３方向において、前記第３板状部材の前記第１の側と反対側の第３側面は、前記第４板状部材の前記第１の側の第４側面よりも前記第１の側に配置されている、電機子。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の電機子において、
前記第４方向は、前記第１方向と平行である、電機子。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の電機子において、
前記電機子は、前記第１方向において、互いに異なる位置に配置された２つの前記第１磁心を備え、
前記２つの第１磁心のうち一方の第１磁心が有する前記第３板状部材は、前記第３方向において、前記２つの第１磁心のうち他方の第１磁心が有する前記第１板状部材と隣り合っている、電機子。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか一項に記載の電機子において、
前記電機子は、第２磁心を備え、
前記第２磁心は、
前記第１方向において、互いに異なる位置に配置された第７部材及び第８部材と、
前記第７部材と前記第８部材とを連結する第４連結部材と、
を有し、
前記第７部材は、
前記第４方向に垂直な第５主面を有する第５板状部材と、
前記第３方向において、前記第５板状部材よりも前記第１の側に配置され、前記第５板状部材と連結され、且つ、第７方向に垂直な第６主面を有する第６板状部材と、
を含み、
前記第８部材は、
前記第４方向に垂直な第７主面を有する第７板状部材と、
前記第３方向において、前記第７板状部材よりも前記第１の側と反対側に配置され、前記第７板状部材と連結され、且つ、第８方向に垂直な第８主面を有する第８板状部材と、
を含み、
前記第１磁心が有する前記第１板状部材は、前記第３方向において、前記第２磁心が有する前記第７板状部材と隣り合い、
前記第１磁心が有する前記第３板状部材は、前記第３方向において、前記第２磁心が有する前記第５板状部材と隣り合い、
前記第２方向から視たときに、前記第４連結部材は前記第１連結部材と交差する、電機子。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電機子において、
前記電機子は、
前記第１方向において、互いに間隔を空けて配列された複数の前記第１磁心と、
前記複数の第１磁心に磁界を印加する複数のコイルと、
を備え、
前記複数のコイルの各々に交流電圧が印加され、
前記複数の第１磁心の各々がそれぞれ有する複数の前記第１部材の各々には、時間的に変化する極性を有する磁極が形成され、
互いに同一の時刻に前記複数の第１部材の各々にそれぞれ形成される複数の前記磁極の各々の極性は、前記第１方向に沿って第１周期で変化し、
前記第１周期の半分の長さは、互いに同一の前記第１磁心が有する前記第１部材と前記第２部材との間の前記第１方向における第１距離よりも短い、電機子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電機子を有するブレーキ装置において、
前記ブレーキ装置は、レール上を走行する鉄道車両に搭載され、
前記電機子は、前記レールと対向配置され、
前記レールは、前記第１方向に延在し、
前記第２方向は前記第１方向と直交し、
前記第３方向は、平面視において、前記第１方向と直交する、ブレーキ装置。
【請求項１１】
第１磁心と、前記第１磁心に磁界を印加する第１コイルと、を備えた電機子において、
前記第１磁心は、
第１主面を有する第１板状部材と、
第１方向において、前記第１板状部材と異なる位置に配置され、且つ、前記第１板状部材の前記第１主面と平行な第２主面を有する第２板状部材と、
前記第１板状部材と前記第２板状部材とを連結する第１連結部材と、
を有し、
前記第１板状部材と、前記第１連結部材と、前記第２板状部材とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されている、電機子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電機子において、
前記電機子は、前記第１方向において、前記第１磁心よりも第１の側に配置された第２磁心を備え、
前記第２磁心は、
前記第１板状部材の前記第１主面と平行な第３主面を有する第３板状部材と、
前記第１方向において、前記第３板状部材と異なる位置に配置され、且つ、前記第３板状部材の前記第３主面と平行な第４主面を有する第４板状部材と、
前記第３板状部材と前記第４板状部材とを連結する第２連結部材と、
を有し、
前記第３板状部材と、前記第２連結部材と、前記第４板状部材とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成され、
前記第１板状部材の前記第１主面は、前記第１方向と交差し、
前記第１方向において、前記第２板状部材は、前記第１板状部材よりも前記第１の側に配置され、
前記第４板状部材は、前記第１方向において、前記第３板状部材よりも前記第１の側と反対側に配置され、且つ、前記第１方向において、前記第２板状部材と隣り合っている、電機子。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の電機子において、
前記電機子は、前記第１磁心に磁界を印加する第２コイルを備え、
前記第１板状部材の前記第１主面は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第１コイルは、前記第２方向から視たときに、前記第１板状部材の周囲に巻回され、
前記第２コイルは、前記第２方向から視たときに、前記第２板状部材の周囲に巻回されている、電機子。
【請求項１４】
請求項１１又は１２に記載の電機子において、
前記第１連結部材は、前記第１板状部材の前記第１主面と交差する第３方向に沿い、
前記第１コイルは、前記第３方向から視たときに、前記第１連結部材の周囲に巻回されている、電機子。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の電機子において、
前記電機子は、前記第１方向において、互いに異なる位置に配置された３つの前記第１磁心を備え、
前記３つの第１磁心の各々がそれぞれ有する３つの前記第１コイルに、三相交流電圧が印加される、電機子。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の電機子を有するブレーキ装置において、
前記ブレーキ装置は、レール上を走行する鉄道車両に搭載され、
前記電機子は、前記レールと対向配置され、
前記レールは、前記第１方向に延在し、
前記第１板状部材の前記第１主面は、前記第１方向に垂直である、ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子及びブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用の非粘着方式のブレーキ装置として、渦電流を用いたブレーキ装置が用いられている。この渦電流を用いたブレーキ装置は、例えば鉄道車両の台車に取り付けられた電機子を有し、この電機子とレールとが接触していない状態で鉄道車両がレール上を走行する際に、レールの内部に印加される磁界の強さが変化し、レールの内部に渦電流が発生することにより、電磁力が発生し、発生した電磁力を利用して、電機子とレールとの間に、制動力、即ちブレーキ力を発生させるものである。
【０００３】
特開２００５−２７１７０４号公報（特許文献１）には、渦電流ブレーキ装置において、鉄道車両においてレールに対向する位置に配置され、供給される電流に従って発生する磁界によってレール内に渦電流を発生させると共に、レールに対する相対的な位置の変化に伴って起電力を生じる電磁変換部を具備する技術が開示されている。
【０００４】
特開２０１１−１４３８３０号公報（特許文献２）には、蓄電池を渦電流ブレーキ装置の電源回路として完全に独立して動作させる渦電流ブレーキ装置において、レールの長手方向に沿ってレールの上部に配置される電機子を具備する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７１７０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４３８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような渦電流を用いたブレーキ装置が有する電機子は、磁心と、磁心の周囲に配置されたコイルと、を備えている。そして、コイルに例えば交流電流が流れ、磁心のレール側の端部に形成される磁極の極性が周期的に変化することにより、電機子のレール側に交流磁界が発生する。この交流磁界が発生することにより、互いに逆極性を有する２つの磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束の向き及び本数が変化し、レールの内部に印加される磁界の強さが周期的に変化し、レールの内部に渦電流が発生する。このとき、鉄道車両の移動と共に交流磁界も移動するが、レールの内部に発生した渦電流は、交流磁界の移動を妨げようとするので、結果として、電機子とレールとの間に、電磁力としての制動力が発生する。
【０００７】
ところが、互いに逆極性を有する磁極同士の間隔が短い場合、２つの磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束がレールの上面から内部にあまり広がらない。そのため、レールの内部に印加される磁界の強さが小さくなり、レールの内部で発生する渦電流が小さくなるため、電機子とレールとの間で十分な電磁力を得ることができない。
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、レールの内部に印加される磁界の強さが大きくなり、レールの内部で発生する渦電流が大きくなり、レールとの間で十分な電磁力を得ることができる電機子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】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１０】
本発明の一態様としての電機子は、第１磁心と、第１磁心に磁界を印加するコイルと、を備えている。第１磁心は、第１方向において、互いに異なる位置に配置された第１部材及び第２部材と、第１部材と第２部材とを連結する第１連結部材と、を有する。第１部材は、第１方向と交差する第２方向に沿った第３部材と、第１方向及び第２方向のいずれとも交差する第３方向において、第３部材よりも第１の側に配置され、且つ、第３部材と連結された第４部材と、を含む。第２部材は、第２方向に沿い、第１連結部材は、第４部材と第２部材とを連結し、第２部材は、第３方向において、第３部材よりも第１の側と反対側に配置されている。
【００１１】
また、他の一態様として、第２部材は、第２方向に沿った第５部材と、第３方向において、第５部材よりも第１の側と反対側に配置され、且つ、第５部材と連結された第６部材と、を含んでもよい。そして、第１連結部材は、第４部材と第６部材とを連結し、第５部材は、第３方向において、第３部材よりも第１の側と反対側に配置されていてもよい。
【００１２】
また、他の一態様として、第３部材は、第４方向に垂直な第１主面を有する第１板状部材を含み、第４部材は、第５方向に垂直な第２主面を有する第２板状部材を含み、第５部材は、第４方向に垂直な第３主面を有する第３板状部材を含み、第６部材は、第６方向に垂直な第４主面を有する第４板状部材を含んでもよい。
【００１３】
また、他の一態様として、第１板状部材と、第２板状部材と、第１連結部材と、第４板状部材と、第３板状部材とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されていてもよい。
【００１４】
また、他の一態様として、第１部材は、第１板状部材と第２板状部材とを連結する第２連結部材を含み、第２部材は、第３板状部材と第４板状部材とを連結する第３連結部材を含んでもよい。そして、第３方向において、第１板状部材の第１の側の第１側面は、第２板状部材の第１の側と反対側の第２側面よりも第１の側と反対側に配置され、第３方向において、第３板状部材の第１の側と反対側の第３側面は、第４板状部材の第１の側の第４側面よりも第１の側に配置されていてもよい。
【００１５】
また、他の一態様として、第４方向は、第１方向と平行であってもよい。
【００１６】
また、他の一態様として、電機子は、第１方向において、互いに異なる位置に配置された２つの第１磁心を備え、２つの第１磁心のうち一方の第１磁心が有する第３板状部材は、第３方向において、２つの第１磁心のうち他方の第１磁心が有する第１板状部材と隣り合っていてもよい。
【００１７】
また、他の一態様として、電機子は、第２磁心を備え、第２磁心は、第１方向において、互いに異なる位置に配置された第７部材及び第８部材と、第７部材と第８部材とを連結する第４連結部材と、を有してもよい。第７部材は、第４方向に垂直な第５主面を有する第５板状部材と、第３方向において、第５板状部材よりも第１の側に配置され、第５板状部材と連結され、且つ、第７方向に垂直な第６主面を有する第６板状部材と、を含んでもよい。第８部材は、第４方向に垂直な第７主面を有する第７板状部材と、第３方向において、第７板状部材よりも第１の側と反対側に配置され、第７板状部材と連結され、且つ、第８方向に垂直な第８主面を有する第８板状部材と、を含んでもよい。第１磁心が有する第１板状部材は、第３方向において、第２磁心が有する第７板状部材と隣り合い、第１磁心が有する第３板状部材は、第３方向において、第２磁心が有する第５板状部材と隣り合い、第２方向から視たときに、第４連結部材は第１連結部材と交差してもよい。
【００１８】
また、他の一態様として、電機子は、第１方向において、互いに間隔を空けて配列された複数の第１磁心と、複数の第１磁心に磁界を印加する複数のコイルと、を備えていてもよい。複数のコイルの各々に交流電圧が印加され、複数の第１磁心の各々がそれぞれ有する複数の第１部材の各々には、時間的に変化する極性を有する磁極が形成されてもよい。互いに同一の時刻に複数の第１部材の各々にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性は、第１方向に沿って第１周期で変化し、第１周期の半分の長さは、互いに同一の第１磁心が有する第１部材と第２部材との間の第１方向における第１距離よりも短くてもよい。
【００１９】
また、本発明の一態様としてのブレーキ装置は、当該電機子を備えたブレーキ装置であってもよい。そして、当該ブレーキ装置は、レール上を走行する鉄道車両に搭載され、電機子は、レールと対向配置され、レールは、第１方向に延在し、第２方向は第１方向と直交し、第３方向は、平面視において、第１方向と直交してもよい。
【００２０】
また、本発明の一態様としての電機子は、第１磁心と、第１磁心に磁界を印加する第１コイルと、を備えている。第１磁心は、第１主面を有する第１板状部材と、第１方向において、第１板状部材と異なる位置に配置され、且つ、第１板状部材の第１主面と平行な第２主面を有する第２板状部材と、第１板状部材と第２板状部材とを連結する第１連結部材と、を有する。そして、第１板状部材と、第１連結部材と、第２板状部材とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されている。
【００２１】
また、他の一態様として、電機子は、第１方向において、第１磁心よりも第１の側に配置された第２磁心を備えていてもよい。第２磁心は、第１板状部材の第１主面と平行な第３主面を有する第３板状部材と、第１方向において、第３板状部材と異なる位置に配置され、且つ、第３板状部材の第３主面と平行な第４主面を有する第４板状部材と、第３板状部材と第４板状部材とを連結する第２連結部材と、を有してもよい。第３板状部材と、第２連結部材と、第４板状部材とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されていてもよい。第１板状部材の第１主面は、第１方向と交差し、第１方向において、第２板状部材は、第１板状部材よりも第１の側に配置され、第４板状部材は、第１方向において、第３板状部材よりも第１の側と反対側に配置され、且つ、第１方向において、第２板状部材と隣り合っていてもよい。
【００２２】
また、他の一態様として、電機子は、第１磁心に磁界を印加する第２コイルを備え、第１板状部材の第１主面は、第１方向と交差する第２方向に沿い、第１コイルは、第２方向から視たときに、第１板状部材の周囲に巻回され、第２コイルは、第２方向から視たときに、第２板状部材の周囲に巻回されていてもよい。
【００２３】
また、他の一態様として、第１連結部材は、第１板状部材の第１主面と交差する第３方向に沿い、第１コイルは、第３方向から視たときに、第１連結部材の周囲に巻回されていてもよい。
【００２４】
また、他の一態様として、電機子は、第１方向において、互いに異なる位置に配置された３つの第１磁心を備え、３つの第１磁心の各々がそれぞれ有する３つの第１コイルに、三相交流電圧が印加されてもよい。
【００２５】
また、本発明の一態様としてのブレーキ装置は、当該電機子を備えたブレーキ装置であってもよい。そして、当該ブレーキ装置は、レール上を走行する鉄道車両に搭載され、電機子は、レールと対向配置され、レールは、第１方向に延在し、第１板状部材の第１主面は、第１方向に垂直であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一態様を適用することで、レールの内部に印加される磁界の強さが大きくなり、レールの内部で発生する渦電流が大きくなり、レールとの間で十分な電磁力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１のブレーキ装置及びその周辺を示す図である。
【図２】実施の形態１のブレーキ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１のブレーキ装置の電機子の斜視図である。
【図４】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【図５】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【図６】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【図７】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの上面図である。
【図８】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの正面図である。
【図９】比較例のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【図１０】比較例のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【図１１】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。
【図１２】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。
【図１３】実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。
【図１４】実施の形態１の第１変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【図１５】実施の形態１の第２変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【図１６】実施の形態１の第２変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【図１７】実施の形態２のブレーキ装置の電機子の斜視図である。
【図１８】実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【図１９】実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【図２０】実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの上面図である。
【図２１】実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの正面図である。
【図２２】実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。
【図２３】実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。
【図２４】実施の形態２の変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの上面図である。
【図２５】実施の形態２の変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００３０】
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００３１】
（実施の形態１）
＜ブレーキ装置＞
初めに、本発明の一実施形態である実施の形態１のブレーキ装置について説明する。図１は、実施の形態１のブレーキ装置及びその周辺を示す図である。図２は、実施の形態１のブレーキ装置の構成を示すブロック図である。
【００３２】
本実施の形態１のブレーキ装置は、レール上を走行する鉄道車両に搭載され、渦電流を用いたブレーキ装置である。前述したように、渦電流を用いたブレーキ装置は、鉄道車両の台車に取り付けられ、レールと対向配置された電機子を有するものである。また、渦電流を用いたブレーキ装置は、この電機子とレールとが接触していない状態で鉄道車両がレール上を走行する際に、レールの内部に渦電流が発生することに伴って作用する電磁力を利用して、電機子とレールとの間に、制動力、即ちブレーキ力を発生させるものである。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態１のブレーキ装置は、２本のレールＲのうち一方のレールＲと対向配置された電機子１１と、２本のレールＲのうち他方のレールＲと対向配置された電機子１１と、を有する。電機子１１は、コアとも称される磁心に、巻線とも称されるコイルが巻回された電磁石である。電機子１１は、鉄道車両の台車１２に搭載されている。台車１２は、鉄道車両の車輪１３を回転可能に支持している。また、電機子１１は、レールＲと対向配置されている。レールＲとしては、従来の鉄道用の軌道をそのまま使用することができる。そのため、レールＲについては、何も変更する必要はない。
【００３４】
本実施の形態１においては、鉄道車両がレールＲ上を走行する速度を減少させたい場合、電機子１１の巻線に交流電流を流すことにより交流磁界を発生させる。このとき、電機子１１のある磁極から出てレールＲの内部を通り電機子１１の他の磁極に入る磁束で表される磁界の強さが変化し、レールＲの内部に渦電流が生じる。また、鉄道車両がレールＲ上を走行することに伴って、電機子が発生する交流磁界もレールＲの内部を移動するために、更にレールＲの内部の磁界が変化することになる。このレールＲの内部を流れる渦電流は、この更なる磁界の変化を打ち消す方向に流れるため、電機子１１とレールＲとの間に、電磁力としての制動力、即ちブレーキ力が発生する。
【００３５】
図２に示す例では、本実施の形態１のブレーキ装置は、電機子１１に加えて、インバータ１４を有する。インバータ１４は、車輪１３を介してレールＲに接地されている。また、インバータ１４には、トロリとも称される架線Ｔから、鉄道車両のパンタグラフ１５を介して、或いは蓄電池、或いはコンデンサーにより、直流電圧が印加される。インバータ１４は、インバータ１４に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を電機子１１に印加して電機子１１に交流電流を流すことにより、電機子１１とレールＲとの間に制動力を発生させる。また、制動力が発生する際に、電機子１１には起電力が発生するが、インバータ１４は、電機子１１で発生した起電力に基づいて、架線Ｔに電流を流すことにより、架線Ｔに電力を回生する。或いは接続された蓄電装置を、或いは接続されたコンデンサーを、充電する。
【００３６】
また、図２に示す例では、本実施の形態１のブレーキ装置は、電流検出部１７ａ〜１７ｃ及び制御部１８を有する。電流検出部１７ａ〜１７ｃは、インバータ１４と電機子１１との間に設けられている。電流検出部１７ａ〜１７ｃは、電機子１１の巻線に流れる電流を検出する。制御部１８は、電流検出部１７ａ〜１７ｃから出力される検出信号に基づいて、電機子１１の巻線に流れる電流を検出し、指令部から送られた指令信号Ｈ、及び、検出された電流に基づいて、電機子１１に印加する三相交流電圧の周波数及び振幅を制御する制御信号を算出してインバータ１４に出力する。
【００３７】
なお、本実施の形態１のブレーキ装置は、制御信号を算出する際に必要となる鉄道車両の速度を検出する速度センサ１９を有してもよい。
【００３８】
＜電機子＞
次に、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子について、比較例のブレーキ装置の電機子と比較しながら説明する。
【００３９】
図３は、実施の形態１のブレーキ装置の電機子の斜視図である。図３は、電機子を下側から視た斜視図である。なお、図３では、理解を簡単にするために、最も手前に位置する磁心の周囲に巻回されたコイルを除去した状態を示している。
【００４０】
図４及び図５は、実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。図４は、複数の磁心を上側から視た斜視図である。図５は、２つの磁心を上側から視た斜視図である。図６は、実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【００４１】
図７は、実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの上面図である。図８は、実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの正面図である。なお、本願明細書において、正面図とは、方向ＤＲ１から視たときの図を意味し、上面図とは、方向ＤＲ２から視たときの図を意味する。
【００４２】
図９は、比較例のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。図１０は、比較例のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【００４３】
本実施の形態１では、レールＲが延在する方向を方向ＤＲ１とし、方向ＤＲ１と直交する方向を方向ＤＲ２とし、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも直交する方向を方向ＤＲ３とする。また、本実施の形態１では、方向ＤＲ１を水平方向とし、方向ＤＲ２を鉛直方向とすることができ、好適には、方向ＤＲ３は、水平面内でレールＲと直交し、且つ、レールＲを支持する枕木が延在する方向である。即ち、方向ＤＲ３は、水平面に平行で、且つ、方向ＤＲ１と直交する方向である。
【００４４】
なお、方向ＤＲ２は、鉛直方向でなくてもよい。また、方向ＤＲ３は、水平面に平行でなくてもよい。また、方向ＤＲ２は、方向ＤＲ１と直交しなくてもよく、方向ＤＲ１と交差するだけでもよい。また、方向ＤＲ３は、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも直交しなくてもよく、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも交差するだけでもよい。また、方向ＤＲ３は、平面視において、方向ＤＲ１と直交してもよい。
【００４５】
まず、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子のうち、比較例のブレーキ装置の電機子と同様の部分について説明する。
【００４６】
図３〜図１０に示すように、本実施の形態１及び比較例のいずれにおいても、電機子１１は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された複数の磁心２１と、複数の磁心２１の各々の周囲にそれぞれ配置された複数のコイル２２と、を備えている。複数のコイル２２は、複数の磁心２１の各々にそれぞれ磁界を印加する。また、複数の磁心２１の各々は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置されたコア部材２３ａ及び２３ｂと、コア部材２３ａとコア部材２３ｂとを連結する連結部材２４ａと、を有する。
【００４７】
また、電機子１１は、コイル２２として、コイル２２ａ及び２２ｂを備えている。コイル２２ａは、コア部材２３ａの周囲に巻回され、コイル２２ｂは、コア部材２３ｂの周囲に巻回されている。コイル２２ａ及び２２ｂは、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、連結部材２４ａ及びコア部材２３ｂにより形成される磁気回路中を同一の方向に巡る磁束を発生させるように、巻回されている。
【００４８】
そのため、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されると、コア部材２３ａ及び２３ｂよりも下方には、例えばコア部材２３ａの下端から出てコア部材２３ｂの下端に入る磁束で表される磁界が発生する。例えば、ある瞬間には、磁心２１が、コア部材２３ａの下端に形成されたＮ極としての磁極と、コア部材２３ｂの下端に形成されたＮ極と逆極性のＳ極としての磁極と、を有するように、磁界が発生する。
【００４９】
次に、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子のうち、比較例のブレーキ装置の電機子と異なる部分について、比較例のブレーキ装置の電機子と比較しながら説明する。
【００５０】
図９及び図１０に示すように、比較例のブレーキ装置の電機子では、コア部材２３ａは、方向ＤＲ２に沿ったコア部材２３ｃを含むが、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｃよりも一方の側（図９中、方向ＤＲ３と逆方向の側）に配置され、且つ、コア部材２３ｃと連結されたコア部材を含まない。また、コア部材２３ｂは、方向ＤＲ２に沿ったコア部材２３ｅを含むが、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｅよりも一方の側と反対側（図９中、方向ＤＲ３と同方向の側）に配置され、且つ、コア部材２３ｅと連結されたコア部材を含まない。
【００５１】
鉄道車両用の非粘着方式のブレーキ装置、即ち非接触型レールブレーキ装置においては、レールと電機子との間隔が大きい。そのため、レールの長さ方向に沿って、互いに異なる位置に互いに異なる極性を有する磁極を配置する場合において、レールの長さ方向における、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔を短くすると、互いに異なる極性を有する２つの磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束のうち、レールに到達せず他方の磁極に入る磁束の割合が増大する。従って、レールの内部に印加される磁界の強さが小さくなってしまう。
【００５２】
また、レールの幅方向、即ちレールを支持する枕木方向における、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔が、レールの長さ方向における、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔よりも長くなるように、磁極を配置することも考えられる。このようなことが可能であれば、レールの内部に印加される磁界の強さを増加させることができる。しかし、レールの幅は限られているため、レールの幅方向における磁極同士の間隔を長くすることはできず、レールの内部に印加される磁界の強さを大きくすることは困難である。
【００５３】
比較例のブレーキ装置の電機子においても、磁心２１によりレールの内部に印加される磁界の強さを大きくし、ブレーキ装置の制動力を増加させるためには、コア部材２３ｃから出てコア部材２３ｅに入る磁束ＭＬ１のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることが必要である。
【００５４】
そのためには、１つの磁心２１が有するコア部材２３ｃとコア部材２３ｅとの間の、方向ＤＲ１における距離、即ち間隔を大きくすることが望ましい。そして、且つ、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと、隣り合うことが望ましい。
【００５５】
また、ブレーキ装置の制動力を増加させるためには、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと、隣り合うように、配置することが望ましい。そして、このように配置しつつ、それらの２つの磁心２１の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置することが望ましい。
【００５６】
これにより、レールの長さ方向における、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔を短くしつつ、同相で且つ互いに逆極性を有する磁極同士の間隔を長くすることができるため、同相で且つ互いに逆極性を有する２つの磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることができるからである。そして、レールの内部に印加される磁界の強さを大きくすることができるからである。
【００５７】
しかし、比較例のブレーキ装置の電機子では、連結部材２４ａが延在する方向は、方向ＤＲ１と平行である。そのため、コア部材２３ｃとコア部材２３ｅとが方向ＤＲ３において互いに隣り合う２つの磁心２１の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置する場合には、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数の連結部材２４ａが互いに干渉する。その結果、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと、互いに隣り合うように、配置することができず、ブレーキ装置の制動力を増加させることができない。
【００５８】
即ち、比較例のブレーキ装置の電機子では、連結部材２４ａが延在する方向は、方向ＤＲ１と平行である。
【００５９】
そのため、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合うように、配置することはできる。しかし、このように配置しつつ、それらの２つの磁心２１の各々が有するコア部材２３ｃ同士の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、配置することはできない。
【００６０】
一方、図３〜図８に示すように、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子では、コア部材２３ａは、方向ＤＲ２に沿ったコア部材２３ｃと、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｃよりも一方の側（図５中、方向ＤＲ３と逆方向の側）に配置され、且つ、コア部材２３ｃと連結されたコア部材２３ｄと、を含む。また、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子では、コア部材２３ｂは、方向ＤＲ２に沿ったコア部材２３ｅと、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｅよりも一方の側と反対側（図５中、方向ＤＲ３と同方向の側）に配置され、且つ、コア部材２３ｅと連結されたコア部材２３ｆと、を含む。
【００６１】
本実施の形態１のブレーキ装置の電機子では、連結部材２４ａは、コア部材２３ｄとコア部材２３ｆとを連結する。また、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ｅは、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｃよりも一方の側と反対側（図５中、方向ＤＲ３と同方向の側）に配置され、且つ、方向ＤＲ１において、コア部材２３ｃよりも一方の側（図５中、方向ＤＲ１と同方向の側）に配置されている。言い換えれば、ある磁心２１が有するコア部材２３ｅは、方向ＤＲ１から視たときに、その磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合っている。
【００６２】
そのため、同一の磁心２１が有するコア部材２３ｃとコア部材２３ｅとの間の、方向ＤＲ１における距離、即ち間隔を大きくすることができる。そして、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合うように、配置することができる。
【００６３】
従って、同一の磁心２１が有するコア部材２３ｃとコア部材２３ｅのうち一方の下端から出て他方の下端に入る磁束ＭＬ１のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることができる。よって、方向ＤＲ３における電機子１１（図３参照）の幅を狭くしつつ、コア部材２３ａ及び２３ｂの下方に配置されたレールの内部に印加される磁界の強さを強くすることができ、レールにより大きな渦電流を発生させることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。
【００６４】
これに加えて、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子では、比較例のブレーキ装置の電機子と異なり、連結部材２４ａが延在する方向は、方向ＤＲ１と平行にならないように、即ち方向ＤＲ１と交差させることができる。即ち、方向ＤＲ２から視たときに、連結部材２４ａは、方向ＤＲ１及びＤＲ３のいずれとも交差する方向に沿っている。
【００６５】
そのため、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合うように、配置することができる。そして、このように配置しつつ、それらの２つの磁心２１の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置する場合でも、複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数の連結部材２４ａが互いに干渉しない。
【００６６】
その結果、まず、方向ＤＲ１において互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合うように、配置することができる。そして、このように配置しつつ、それらの２つの磁心２１の各々が有するコア部材２３ｃ同士の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、配置することができる。
【００６７】
これにより、レールの長さ方向における、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔を短くしつつ、レールの長さ方向における、同相で且つ互いに逆極性を有する磁極同士の間隔を長くすることができる。そのため、同相で且つ互いに逆極性を有する２つの磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることができる。従って、レールの内部に印加される磁界の強さを大きくすることができる。そのため、レールにより大きな渦電流を発生させることができ、ブレーキ装置の制動力をより増加させることができる。言い換えれば、レールの内部に印加される磁界の強さが大きくなり、レールの内部で発生する渦電流が大きくなり、レールとの間で十分な電磁力を得ることができる。
【００６８】
即ち、本実施の形態１のブレーキ装置によれば、各磁極の磁気回路を分離した鉄心構造を有し、長い磁路長を確保することができる。このとき、各相の磁気回路が長手方向（レールの延在方向）に螺旋状に構成される。そのため、電機子が幅の狭いレールの頭部に対向し、且つ、レールと電機子との間隔が大きい場合でも、レールの内部に印加される磁界の強さを大きくすることができる。
【００６９】
本実施の形態１のブレーキ装置の電機子によれば、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔を短くしても、レールの内部に印加される磁界の強さが小さくならないので、ブレーキ装置の制動力が減少しにくい。
【００７０】
また、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子によれば、各磁心が３次元的に輻輳しないので、電機子の体積を抑制することができる。
【００７１】
好適には、コア部材２３ｃは、方向ＤＲ２と直交する方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ１を有する板状部材ＰＭ１を含み、コア部材２３ｄは、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ２を有する板状部材ＰＭ２を含む。また、コア部材２３ｅは、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ３を有する板状部材ＰＭ３を含み、コア部材２３ｆは、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ４を有する板状部材ＰＭ４を含む。即ち、主面ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３及びＰＳ４は、互いに平行である。
【００７２】
図５の斜視図に示す２つの磁心２１の各々は、図６の平面図に示す１枚の電磁鋼板よりなる部材２５を折り曲げて一体的に形成した部材２５ａを積層することにより、形成することができる。そのため、磁心２１を、例えば圧延加工により形成され、磁化が容易な方向が主面に平行な一定の方向である電磁鋼板により容易に形成することができる。
【００７３】
なお、図５では、磁心２１の一部であって、二点鎖線で囲まれた領域ＲＧ１を拡大して、磁心２１のコア部材２３ｃが部材２５ａを積層することにより形成されたことを示している（図９及び後述する図１５においても同様）。また、図６では、部材２５のうち、部材２５ａを積層して磁心２１（図５参照）を形成したときに、コア部材２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ及び２３ｆ、並びに、連結部材２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの各々を構成する部分に、便宜上それらのコア部材及び連結部材の符号を付して対応関係を示している（図１０及び後述する図１６においても同様）。
【００７４】
即ち、好適には、板状部材ＰＭ１と、板状部材ＰＭ２と、連結部材２４ａと、板状部材ＰＭ４と、板状部材ＰＭ３とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材２５ａを積層することにより、形成されている。
【００７５】
本実施の形態１のブレーキ装置の電機子においては、隣接する磁心は大きな対向面積を有するため、隣接する磁心間を短絡する磁束を容易に生じる恐れがあるが、上記のような積層構造とすることにより、対向面の法線方向への磁束が抑制される。
【００７６】
一方で、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子の磁心の構成材料として、例えば磁性鉄粉などの強磁性体粉末を圧縮成形した、磁気特性に優れた圧粉鉄心を用いることも考えられる。この圧粉鉄心を用いた場合、自由な３次元形状を構成可能である一方で、価格が高く、一般に用いられる純鉄（Ｆｅ）に重量比で２〜６％のケイ素（Ｓｉ）を含有させた電磁鋼板と比較して、磁気特性が低下する。
【００７７】
なお、方向ＤＲ４は、方向ＤＲ２と交差すればよく、方向ＤＲ２と直交しなくてもよい。また、板状部材ＰＭ２の主面ＰＳ２は、方向ＤＲ４とは異なる方向に垂直であってもよく、板状部材ＰＭ４の主面ＰＳ４は、方向ＤＲ４とは異なる方向に垂直であってもよい。このとき、主面ＰＳ１及びＰＳ３は、互いに平行であるが、主面ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３及びＰＳ４は、互いに平行ではない。
【００７８】
また、図３に示すように、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子１１は、フレーム２６を有する。フレーム２６は、磁心２１の上側の部分を覆う。
【００７９】
図５及び図６に示すように、好適には、コア部材２３ａは、板状部材ＰＭ１と板状部材ＰＭ２とを連結する連結部材２４ｂを含み、コア部材２３ｂは、板状部材ＰＭ３と板状部材ＰＭ４とを連結する連結部材２４ｃを含む。また、方向ＤＲ３において、板状部材ＰＭ１の一方の側（図５中、方向ＤＲ３と逆方向の側）の側面ＳＳ１は、板状部材ＰＭ２の一方の側と反対側（図５中、方向ＤＲ３と同方向の側）の側面ＳＳ２よりも、一方の側と反対側（図５中、方向ＤＲ３と同方向の側）に配置されている。そして、方向ＤＲ３において、板状部材ＰＭ３の一方の側と反対側（図５中、方向ＤＲ３と同方向の側）の側面ＳＳ３は、板状部材ＰＭ４の一方の側（図５中、方向ＤＲ３と逆方向の側）の側面ＳＳ４よりも、一方の側（図５中、方向ＤＲ３と逆方向の側）に配置されている。これにより、連結部材２４ａの長さを長くすることができる。
【００８０】
ここで、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合うように、配置する場合を考える。そして、このように配置しつつ、それらの２つの磁心２１の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、配置する場合を考える。このような場合、連結部材２４ａの長さを長くすることにより、複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数の連結部材２４ａが更に干渉しにくくなる。その結果、方向ＤＲ１における磁心２１の長さを長くした場合でも、複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ａが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置することができ、ブレーキ装置の制動力を更に増加させることができる。
【００８１】
好適には、方向ＤＲ４は、方向ＤＲ１と平行である。これにより、方向ＤＲ３の方向を、水平面内で方向ＤＲ１と直交する方向、即ち平面視においてレールＲと直交する枕木の方向と平行にすることができ、板状部材ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３及びＰＭ４の主面ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３及びＰＳ４の各々を方向ＤＲ１に垂直にすることができる。
【００８２】
図７及び図８に示すように、コイル２２ａは、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ａが有するコア部材２３ｃ、即ち板状部材ＰＭ１の周囲に、巻回されている。また、コイル２２ｂは、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ｂが有するコア部材２３ｅ、即ち板状部材ＰＭ３の周囲に、巻回されている。
【００８３】
このような場合、コイル２２ａ及び２２ｂは、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、連結部材２４ａ及びコア部材２３ｂにより形成される磁気回路中を同一の方向に巡る磁束を発生させることができる。このとき、磁心２１は、コア部材２３ｃの下端に形成された磁極と、コア部材２３ｅの下端に形成され、コア部材２３ｃの下端に形成された磁極の極性と逆極性を有する磁極と、を有する。
【００８４】
また、方向ＤＲ１において互いに隣り合う２つの磁心２１の各々がそれぞれ有する２つの連結部材２４ａは、互いに同一の高さ、即ち１段に配置されているので、このような構造は、１段構造と称される。
【００８５】
なお、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子が有する磁心２１を形成するための部材２５は、図６に示す左右対称な形状と異なり、左右非対称な形状を有してもよい。また、磁心２１は、方向ＤＲ３に垂直な平面に対して、左右非対称な形状を有してもよい。
【００８６】
また、実施の形態２において、後述する図２４及び図２５を用いて説明するように、コイル２２は、連結部材２４ａの周囲に巻回されていてもよい。
【００８７】
＜三相交流電圧の印加方法＞
次に、図１１〜図１３を参照し、本実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加方法について説明する。図１１〜図１３は、実施の形態１のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。図１１は、ブレーキ装置の図示を省略し、レールと、磁心に印加される三相交流電圧と、を図示している。図１２及び図１３は、磁心と、磁心に印加される三相交流電圧と、を図示している。図１１及び図１２は、コイルの極性の配列の周期の半分の長さが磁心１個の長さと等しい例を示す。図１３は、コイルの極性の配列の周期の半分の長さが磁心１個の長さよりも短い例を示す。
【００８８】
図１１及び図１２に示す例では、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１の各々を、磁心２１ａとする。このとき、２つの磁心２１ａの各々がそれぞれ有する２つのコア部材２３ａの間に、８つの磁心２１としての磁心２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ及び２１ｉが、それらの８つの磁心２１の各々がそれぞれ有する８つのコア部材２３ａが、互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置されている。その結果、図１２に示す例では、電機子は、方向ＤＲ１において、互いに間隔を空けて配列された複数の磁心２１と、複数の磁心２１に磁界を印加する複数のコイル（図示は省略）と、を備えることになる。
【００８９】
また、９つの磁心２１の各々にそれぞれ巻き回されたコイル（図示は省略）には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を含む三相交流電圧が印加される。なお、以下の説明も含め、図１１〜図１３を用いた三相交流電圧の印加方法の説明では、理解を簡単にするために、磁心にコイルが巻き回された、との表現を用いている。しかし、各磁心に磁界を印加するという本質的な観点からは、隣り合う２つの磁心２１の間に挿入配置されている導線に、三相交流電圧のどの相の交流電圧が印加されているのかが重要なのであって、各磁心２１の方向ＤＲ３での端部における導線の巻き回し形状は重要ではない。２つの磁心２１の間では、隣り合う２つの磁心２１の間に、例えば＋Ｕ、＋Ｗの２相が印加されており、当該２相の和として結果的に三相中残りの１相（Ｕ＋Ｗ＝−Ｖ）と等価な交流電圧が印加されている、とみなすことができる。このような２つの磁心２１の間の交流電圧の印加がされるのであればよいので、そのような条件を満たすのであれば、磁心２１の方向ＤＲ３での端部においては、導線は、いかなる形状で巻き回されていてもよく、例えば、平面視（方向ＤＲ２から視たとき）において、ループを形成せず、波形形状を有するように巻き回されていてもよい。
【００９０】
図１１及び図１２に示す例では、複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ａの各々の下端には、時間的に変化する極性を有する磁極が形成され、複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｂの各々の下端には、時間的に変化する極性を有する磁極が形成される。互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ａの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性は、空間的には、方向ＤＲ１に沿ってある周期で周期的に変化する。また、互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ｂの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性は、空間的には、方向ＤＲ１に沿ってある周期で周期的に変化する。
【００９１】
図１１及び図１２に示す例では、３つの磁心２１ａ、２１ｂ及び２１ｃの各々にそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）には、Ｕ相の交流電圧が印加される。また、３つの磁心２１ｄ、２１ｅ及び２１ｆの各々にそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）には、Ｗ相の交流電圧が印加される。そして、３つの磁心２１ｇ、２１ｈ、２１ｉの各々にそれぞれ巻回されたコイル（図示は省略）には、Ｖ相の交流電圧が印加される。
【００９２】
なお、図１１及び図１２では、Ｕ相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ及び２３ｂの各々の下端に形成される、互いに逆極性を有する磁極を、＋Ｕ及び−Ｕのいずれかにより示す。また、Ｖ相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ及び２３ｂの各々の下端に形成される、互いに逆極性を有する磁極を、＋Ｖ及び−Ｖのいずれかにより示す。また、Ｗ相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ及び２３ｂの各々の下端に形成される、互いに逆極性を有する磁極を、＋Ｗ及び−Ｗのいずれかにより示す。
【００９３】
図１１及び図１２に示す例では、９つの磁心２１ａ〜２１ｉの各々がそれぞれ有する９つのコア部材２３ａの各々の下端に形成される磁極は、図１２の左側から右側に向かって、例えば−Ｕ、−Ｕ、−Ｕ、＋Ｗ、＋Ｗ、＋Ｗ、−Ｖ、−Ｖ、−Ｖ、＋Ｕ、＋Ｕ、＋Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、−Ｗ、＋Ｖ、＋Ｖ、＋Ｖの順になるように、配列される。また、９つの磁心２１ａ〜２１ｉの各々がそれぞれ有する９つのコア部材２３ｂの下端に形成される磁極も同様である。
【００９４】
そのため、方向ＤＲ１における磁極の極性の配列の周期の半分の長さを長さＬＰ１とすると、長さＬＰ１は、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における距離、即ち方向ＤＲ１における１個の磁心２１の長さＬＣ１と等しい。即ち、互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ａの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性が方向ＤＲ１に沿って周期的に変化するときの周期の半分の長さＬＰ１は、互いに同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における中心間距離としての距離（長さＬＣ１に等しい。）と等しい。また、互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ｂの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性が方向ＤＲ１に沿って周期的に変化するときの周期の半分の長さＬＰ１は、互いに同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における中心間距離としての距離（長さＬＣ１に等しい。）と等しい。
【００９５】
このような場合、方向ＤＲ１において、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間隔を大きくすることができる。即ち、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａ及び２３ｂの各々の下端に形成され、互いに逆極性を有する一対の磁極、例えば＋Ｕ及び−Ｕ、＋Ｖ及び−Ｖ、又は、＋Ｗ及び−Ｗの間の距離を大きくすることができる。
【００９６】
同一の磁心２１とレールを経由する磁気回路（磁気回路Ａと称する）は空隙を２度通過するが、レールの代わりに隣接する磁心を通過する磁気回路（磁気回路Ｂと称する）も同様に空隙を２度通過する。したがって、磁気回路Ａと磁気回路Ｂの磁気抵抗の大きさには大差が生じず、磁気回路Ｂの存在は磁気回路Ａを通過する磁束を大幅に減少させる原因となる。
【００９７】
しかしながら、磁気回路Ｂの経路に囲まれるコイル辺の通電電流の総和は、その相配置よりゼロとなるため、磁気回路Ｂを経由する磁束は存在できない。
【００９８】
従って、図１１において磁束ＭＬ１で模式的に示されているように、一対の磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束ＭＬ１のうち、レールＲに到達する磁束の割合を増加させることができる。よって、方向ＤＲ３における電機子１１の幅を狭くしつつ、レールＲの内部に印加される磁界の強さを、大きくすることができる。そして、レールＲにより大きな渦電流を発生させることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。なお、図１１では、レールＲの外部、即ち磁心の内部に印加される磁界を、模式的に磁束ＭＬ２で示している。
【００９９】
図１３に示す例でも、図１１及び図１２に示す例と同様に、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１の各々を、磁心２１ａとする。また、２つの磁心２１ａの各々がそれぞれ有する２つのコア部材２３ａの間に、８つの磁心２１としての磁心２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ及び２１ｉが、それらの８つの磁心２１がそれぞれ有する８つのコア部材２３ａが、互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置されている。その結果、図１３に示す例でも、図１１及び図１２に示す例と同様に、電機子は、方向ＤＲ１において、互いに間隔を空けて配列された複数の磁心２１と、複数の磁心２１に磁界を印加する複数のコイル（図示は省略）と、を備えることになる。
【０１００】
図１３に示す例でも、図１１及び図１２に示す例と同様に、複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ａの各々の下端には、時間的に変化する極性を有する磁極が形成され、複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｂの各々の下端には、時間的に変化する極性を有する磁極が形成される。互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ａの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性は、空間的には、方向ＤＲ１に沿ってある周期で周期的に変化する。また、互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ｂの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性は、空間的には、方向ＤＲ１に沿ってある周期で周期的に変化する。
【０１０１】
一方、図１３に示す例では、図１１及び図１２に示す例と異なり、３つの磁心２１ａ、２１ｄ及び２１ｇの各々にそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）には、Ｕ相の交流電圧が印加される。また、３つの磁心２１ｂ、２１ｅ及び２１ｈの各々にそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）には、Ｗ相の交流電圧が印加される。そして、３つの磁心２１ｃ、２１ｆ、２１ｉの各々にそれぞれ巻回されたコイル（図示は省略）には、Ｖ相の交流電圧が印加される。
【０１０２】
図１３に示す例では、９つの磁心２１ａ〜２１ｉの各々がそれぞれ有する９つのコア部材２３ａの各々の下端に形成される磁極は、図１３の左側から右側に向かって示すように、例えば−Ｕ、＋Ｗ、−Ｖ、＋Ｕ、−Ｗ、＋Ｖ、−Ｕ、＋Ｗ、−Ｖ、＋Ｕ、−Ｗ、＋Ｖ、−Ｕ、＋Ｗ、−Ｖ、＋Ｕ、−Ｗ、＋Ｖの順になるように、配列される。また、９つの磁心２１ａ〜２１ｉの各々がそれぞれ有する９つのコア部材２３ｂの下端に形成される磁極も同様である。
【０１０３】
そのため、方向ＤＲ１における磁極の極性の配列の周期の半分の長さを長さＬＰ１とすると、長さＬＰ１は、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における距離、即ち方向ＤＲ１における１個の磁心２１の長さＬＣ１よりも短い。即ち、互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ａの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性が方向ＤＲ１に沿って周期的に変化するときの周期の半分の長さＬＰ１は、互いに同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における中心間距離としての距離（長さＬＣ１に等しい。）よりも短い。また、互いに同一の時刻に複数のコア部材２３ｂの各々の下端にそれぞれ形成される複数の磁極の各々の極性が方向ＤＲ１に沿って周期的に変化するときの周期の半分の長さＬＰ１は、互いに同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における中心間距離としての距離（長さＬＣ１に等しい。）よりも短い。図１３に示す例では、長さＬＰ１は、長さＬＣ１の３分の１に等しい。
【０１０４】
図１３に示す場合でも、図１１及び図１２に示す場合と同様に、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間隔を大きくし、且つ、レールではなく隣接する磁心を経由する磁束の存在が許されない。そのため、図１１において磁束ＭＬ１で模式的に示されている、レールＲの内部に印加される磁界の強さを、大きくすることができる。
【０１０５】
一方、図１３に示す場合、図１１及び図１２に示す場合に比べ、方向ＤＲ１における磁極の極性の配列の周期を短くすることができる。
【０１０６】
このように、図１３に示す例では、磁心１個の長さ、即ち１つの磁気回路の長さを、コイルの極性の配列の周期の半分の長さよりも長くすることができる。
【０１０７】
なお、本実施の形態１の電機子を用いると、鉄道車両が減速する際の制動力を増加させることができるが、鉄道車両が加速する際の加速力を増加させることもできる。従って、本実施の形態１の電機子を、制動用のブレーキ装置のみならず、例えば駆動用のリニア誘導モータに適用することができる（以下の各変形例及び各実施の形態においても同様）。
【０１０８】
＜実施の形態１の第１変形例＞
次に、実施の形態１のブレーキ装置の第１変形例について説明する。本第１変形例のブレーキ装置は、連結部材２９ａ（後述する図１４参照）と連結部材２４ａ（後述する図１４参照）とが上下２段に配置されている点で、実施の形態１のブレーキ装置と異なる。
【０１０９】
図１４は、実施の形態１の第１変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。
【０１１０】
本第１変形例のブレーキ装置のうち、電機子以外の部分は、実施の形態１のブレーキ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１１１】
図１４に示すように、本第１変形例では、電機子１１は、磁心２１及びコイル２２（図３参照）に加えて、磁心２７を備えている。磁心２１は、実施の形態１の磁心２１と同様にすることができる。一方、磁心２７は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置されたコア部材２８ａ及び２８ｂと、コア部材２８ａとコア部材２８ｂとを連結する連結部材２９ａと、を有する。
【０１１２】
コア部材２８ａは、方向ＤＲ２と直交する方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ５を有する板状部材ＰＭ５（コア部材２８ｃ）を含む。また、コア部材２８ａは、方向ＤＲ３において、板状部材ＰＭ５よりも一方の側（図１４中、方向ＤＲ３と逆方向の側）に配置され、板状部材ＰＭ５と連結され、且つ、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ６を有する板状部材ＰＭ６（コア部材２８ｄ）を含む。
【０１１３】
一方、コア部材２８ｂは、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ７を有する板状部材ＰＭ７（コア部材２８ｅ）を含む。また、コア部材２８ｂは、方向ＤＲ３において、板状部材ＰＭ７よりも一方の側と反対側（図１４中、方向ＤＲ３と同方向の側）に配置され、板状部材ＰＭ７と連結され、且つ、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ８を有する板状部材ＰＭ８（コア部材２８ｆ）と、を含む。
【０１１４】
磁心２１が有する板状部材ＰＭ１は、方向ＤＲ３において、磁心２７が有する板状部材ＰＭ７と隣り合い、磁心２１が有する板状部材ＰＭ３は、方向ＤＲ３において、磁心２７が有する板状部材ＰＭ５と隣り合っている。方向ＤＲ２から視たときに、連結部材２９ａは連結部材２４ａと交差する。連結部材２９ａと連結部材２４ａとは、互いに異なる高さ、即ち上下２段に配置されている。
【０１１５】
このような場合、コイル２２ａ（図３参照）は、板状部材ＰＭ１及びＰＭ７の周囲に巻回され、コイル２２ｂ（図３参照）は、板状部材ＰＭ３及びＰＭ５の周囲に巻回されている。コイル２２ａ及び２２ｂは、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２８ａ、連結部材２９ａ及びコア部材２８ｂにより形成される磁気回路中を同一の方向に巡る磁束を発生させることができる。このとき、磁心２７は、板状部材ＰＭ５の下端に形成された磁極と、板状部材ＰＭ７の下端に形成され、板状部材ＰＭ５の下端に形成された磁極の極性と逆極性を有する磁極と、を有する。
【０１１６】
そのため、コイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されると、コア部材２３ａ及び２３ｂよりも下方には、例えばコア部材２３ａの下端から出てコア部材２３ｂの下端に入る磁束ＭＬ１で表される磁界が発生する。また、コイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されると、コア部材２８ａ及び２８ｂよりも下方には、例えばコア部材２８ｂの下端から出てコア部材２８ａの下端に入る磁束ＭＬ３で表される磁界が発生する。
【０１１７】
即ち、コア部材２３ａ及び２３ｂの各々は、コア部材２３ａ及び２３ｂの各々の下端に、互いに逆極性の磁極を有し、コア部材２８ａ及び２８ｂの各々は、コア部材２８ａ及び２８ｂの各々の下端に、互いに逆極性の磁極を有する。また、コア部材２３ａ及び２８ｂの各々は、コア部材２３ａ及び２８ｂの各々の下端に、互いに同極性の磁極を有し、コア部材２３ｂ及び２８ａの各々は、コア部材２３ｂ及び２８ａの各々の下端に、互いに同極性の磁極を有する。
【０１１８】
これにより、コア部材２３ａ、２３ｂ、２８ａ及び２８ｂによりレールの内部に印加される磁界の大きさを、コア部材２３ａ及び２３ｂのみによりレールの内部に印加される磁界の大きさよりも増加させることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。
【０１１９】
なお、方向ＤＲ４は、方向ＤＲ２と交差すればよく、方向ＤＲ２と直交しなくてもよい。また、板状部材ＰＭ６の主面ＰＳ６は、方向ＤＲ４とは異なる方向に垂直であってもよく、板状部材ＰＭ８の主面ＰＳ８は、方向ＤＲ４とは異なる方向に垂直であってもよい。また、このとき、主面ＰＳ５及びＰＳ７は、互いに平行であるが、主面ＰＳ５、ＰＳ６、ＰＳ７及びＰＳ８は、互いに平行ではない。
【０１２０】
また、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された２つの磁心２７のうち、一方の磁心２７が有する板状部材ＰＭ５は、方向ＤＲ３において、他方の磁心２７が有する板状部材ＰＭ７と隣り合っている。また、方向ＤＲ１において、互いに同じ位置に配置された磁心２１及び２７のうち、磁心２１が有する板状部材ＰＭ１は、方向ＤＲ３において、磁心２７が有する板状部材ＰＭ７と隣り合っている。
【０１２１】
また、連結部材２９ａと連結部材２４ａとは上下２段に配置されているので、このような構造を、２段構造と称することができる。２段構造にすることにより、コア部材２３ａ及び２３ｂによりレールの内部に印加される磁界を、コア部材２８ａ及び２８ｂによりレールの内部に印加される磁界と重畳させることができるので、レールの内部に印加される磁界の強さを更に強くすることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。
【０１２２】
なお、コア部材２８ａは、板状部材ＰＭ５と板状部材ＰＭ６とを連結する連結部材２９ｂを含み、コア部材２８ｂは、板状部材ＰＭ７と板状部材ＰＭ８とを連結する連結部材２９ｃを含んでもよい。また、磁心２７の各部分を、磁心２１の各部分と同様にしてもよい。
【０１２３】
＜実施の形態１の第２変形例＞
次に、実施の形態１の第２変形例のブレーキ装置について説明する。本第２変形例のブレーキ装置は、コア部材２３ｂ（後述する図１５参照）がコア部材２３ｆ（図５参照）を有しない点で、実施の形態１のブレーキ装置と異なる。
【０１２４】
図１５は、実施の形態１の第２変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。図１５は、２つの磁心を上側から視た斜視図である。図１６は、実施の形態１の第２変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【０１２５】
本第２変形例のブレーキ装置のうち、電機子以外の部分は、実施の形態１のブレーキ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１２６】
本第２変形例でも、実施の形態１と同様に、磁心２１は、コア部材２３ａ及び２３ｂを有する。また、コア部材２３ａは、コア部材２３ｃ及び２３ｄを有する。
【０１２７】
一方、本第２変形例では、実施の形態１と異なり、コア部材２３ｂは、コア部材２３ｅを有するものの、コア部材２３ｆ（図５参照）を有しない。そのため、連結部材２４ａは、コア部材２３ｄとコア部材２３ｅとを、連結する。また、コア部材２３ｅは、方向ＤＲ２に沿っている。また、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ｅは、方向ＤＲ３において、コア部材２３ｃよりも一方の側と反対側（図１５中、方向ＤＲ３と同方向の側）に配置され、且つ、方向ＤＲ１において、コア部材２３ｃよりも一方の側（図１５中、方向ＤＲ１と同方向の側）に配置されている。
【０１２８】
本第２変形例でも、実施の形態１のブレーキ装置の電機子と同様に、連結部材２４ａが延在する方向は、方向ＤＲ１と平行にならないように、即ち方向ＤＲ１と交差させることができる。
【０１２９】
そのため、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された２つの磁心２１を、それらの２つの磁心２１のうち一方の磁心２１が有するコア部材２３ｅが、方向ＤＲ３において、他方の磁心２１が有するコア部材２３ｃと隣り合うように、配置することができる。そして、このように配置しつつ、それらの２つの磁心２１の各々が有するコア部材２３ｃ同士の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、配置することができる。そのため、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。ただし、コア部材２３ｂが、コア部材２３ｆ（図５参照）を有しないため、ブレーキ装置の制動力を増加させる効果は、本第２変形例よりも、実施の形態１の方が大きい。
【０１３０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２のブレーキ装置について説明する。本実施の形態２のブレーキ装置は、磁心２１（後述する図１８参照）が、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されている点では、実施の形態１のブレーキ装置と同様であるが、磁心２１の形状が異なる点で、実施の形態１のブレーキ装置と異なる。
【０１３１】
本実施の形態２のうち、電機子以外の部分は、実施の形態１のブレーキ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１３２】
＜電機子＞
次に、本実施の形態２のブレーキ装置の電機子について説明する。図１７は、実施の形態２のブレーキ装置の電機子の斜視図である。図１７は、電機子を下側から視た斜視図である。図１８は、実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の斜視図である。図１８は、２つの磁心を上側から視た斜視図である。図１９は、実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心を形成するための部材の平面図である。
【０１３３】
図２０は、実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの上面図である。図２１は、実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの正面図である。
【０１３４】
本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、レールが延在する方向を方向ＤＲ１とし、方向ＤＲ１と直交する方向を方向ＤＲ２とし、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも直交する方向を方向ＤＲ３とする。また、本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、方向ＤＲ１を水平方向とし、方向ＤＲ２を鉛直方向とすることができ、好適には、方向ＤＲ３は、水平面内でレールと直交し、且つ、レールを支持する枕木が延在する方向である。即ち、方向ＤＲ３は、水平面に平行で、且つ、方向ＤＲ１と直交する方向である。
【０１３５】
なお、方向ＤＲ２は、鉛直方向でなくてもよい。また、方向ＤＲ３は、水平面に平行でなくてもよい。また、方向ＤＲ２は、方向ＤＲ１と直交しなくてもよく、方向ＤＲ１と交差するだけでもよい。また、方向ＤＲ３は、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも直交しなくてもよく、方向ＤＲ１及びＤＲ２のいずれとも交差するだけでもよい。また、方向ＤＲ３は、平面視において、方向ＤＲ１と直交してもよい。
【０１３６】
図１７〜図２１に示すように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、電機子１１は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された複数の磁心２１と、複数の磁心２１の各々の周囲にそれぞれ配置された複数のコイル２２と、を備えている。複数のコイル２２は、複数の磁心２１の各々にそれぞれ磁界を印加する。また、複数の磁心２１の各々は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置されたコア部材２３ａ及び２３ｂと、コア部材２３ａとコア部材２３ｂとを連結する連結部材２４ａと、を有する。
【０１３７】
また、電機子１１は、コイル２２ａ及び２２ｂを備えている。コイル２２ａは、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ａの周囲に巻回され、コイル２２ｂは、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ｂの周囲に巻回されている。コイル２２ａ及び２２ｂは、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、連結部材２４ａ及びコア部材２３ｂにより形成される磁気回路中を同一の方向に巡る磁束を発生させるように、巻回されている。
【０１３８】
そのため、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されると、コア部材２３ａ及び２３ｂよりも下方には、例えばコア部材２３ａの下端から出てコア部材２３ｂの下端に入る磁束ＭＬ１で表される磁界が発生する。例えば、ある瞬間、磁心２１が、コア部材２３ａの下端に形成されたＮ極としての磁極と、コア部材２３ｂの下端に形成されたＮ極と逆極性のＳ極としての磁極と、を有するように、磁界が発生する。
【０１３９】
コア部材２３ａは、方向ＤＲ２と直交する方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ１を有する板状部材ＰＭ１（コア部材２３ｃ）を含む。また、コア部材２３ｂは、方向ＤＲ１において、板状部材ＰＭ１と異なる位置に、即ち板状部材ＰＭ１と間隔を空けて配置され、且つ、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ３を有する板状部材ＰＭ３（コア部材２３ｅ）を含む。即ち、主面ＰＳ１及びＰＳ３は、互いに平行である。板状部材ＰＭ１の主面ＰＳ１は、方向ＤＲ２に沿い、板状部材ＰＭ３の主面ＰＳ３は、方向ＤＲ２に沿っている。
【０１４０】
図１８の斜視図に示す２つの磁心２１の各々は、図１９の平面図に示す１枚の電磁鋼板よりなる部材２５を折り曲げて一体的に形成した部材２５ａを積層することにより、形成することができる。そのため、磁心２１を、例えば圧延加工により形成され、磁化が容易な方向が主面に平行な一定の方向である電磁鋼板により容易に形成することができる。なお、図１８では、磁心２１の一部であって、二点鎖線で囲まれた領域ＲＧ１を拡大して、磁心２１のコア部材２３ｃが部材２５ａを積層することにより形成されたことを示している。また、図１９では、部材２５のうち、部材２５ａを積層して磁心２１（図１８参照）を形成したときに、コア部材２３ｃ及び２３ｅ、並びに、連結部材２４ａの各々を構成する部分に、便宜上それらのコア部材及び連結部材の符号を付して対応関係を示している。
【０１４１】
即ち、好適には、板状部材ＰＭ１と、連結部材２４ａと、板状部材ＰＭ３とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材２５ａを積層することにより、形成されている。
【０１４２】
本実施の形態２のブレーキ装置の電機子においても、実施の形態１と同様に、隣接する磁心は大きな対向面積を有するため、隣接する磁心間を短絡する磁束を容易に生じる恐れがあるが、上記のような積層構造とすることにより、対向面の法線方向への磁束が抑制される。
【０１４３】
一方、本実施の形態２のブレーキ装置の電機子の磁心の構成材料として、実施の形態１と同様に、例えば磁性鉄粉などの強磁性体粉末を圧縮成形した、磁気特性に優れた圧粉鉄心を用いることも考えられる。この圧粉鉄心を用いた場合、自由な３次元形状を構成可能である一方で、価格が高く、一般に用いられる純鉄（Ｆｅ）に重量比で２〜６％のケイ素（Ｓｉ）を含有させた電磁鋼板と比較して、磁気特性が低下する。
【０１４４】
なお、方向ＤＲ４は、方向ＤＲ２と交差すればよく、方向ＤＲ２と直交しなくてもよい。
【０１４５】
好適には、方向ＤＲ４は、方向ＤＲ１と平行である。これにより、方向ＤＲ３の方向を、水平面内で方向ＤＲ１と直交する方向、即ち平面視においてレールと直交する枕木の方向と平行にすることができ、板状部材ＰＭ１及びＰＭ３の主面ＰＳ１及びＰＳ３の各々を方向ＤＲ１に垂直にすることができる。
【０１４６】
図２０及び図２１に示すように、コイル２２ａは、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ａが有するコア部材２３ｃ、即ち板状部材ＰＭ１の周囲に、巻回されている。また、コイル２２ｂは、方向ＤＲ２から視たときに、コア部材２３ｂが有するコア部材２３ｅ、即ち板状部材ＰＭ３の周囲に、巻回されている。
【０１４７】
このような場合、コイル２２ａ及び２２ｂは、例えばコイル２２ａ及び２２ｂに同位相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、連結部材２４ａ及びコア部材２３ｂにより形成される磁気回路中を同一の方向に巡る磁束を発生させることができる。このとき、磁心２１は、コア部材２３ｃの下端に形成された磁極と、コア部材２３ｅの下端に形成され、コア部材２３ｃの下端に形成された磁極の極性と逆極性を有する磁極と、を有する。
【０１４８】
本実施の形態２のブレーキ装置の電機子でも、実施の形態１のブレーキ装置の電機子と同様に、連結部材２４ａが延在する方向は、方向ＤＲ１と平行にならないように、即ち方向ＤＲ１と交差させることができる。そして、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとを、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置することができる。
【０１４９】
そのため、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における距離、即ち間隔を大きくすることができる。従って、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａ及び２３ｂのうち一方の下端から出て他方の下端に入る磁束のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることができる。よって、方向ＤＲ３における電機子の幅を狭くしつつ、レールの内部に印加される磁界の強さを強くすることができる。
【０１５０】
これにより、レールの長さ方向における、互いに異なる極性を有する磁極同士の間隔を短くしつつ、レールの長さ方向における、同相で且つ互いに逆極性を有する磁極同士の間隔を長くすることができる。そのため、同相で且つ互いに逆極性を有する２つの磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることができる。従って、レールの内部に印加される磁界の強さを大きくすることができる。そのため、レールに大きな渦電流を発生させることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。
【０１５１】
また、電機子１１は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された複数の磁心２７を備えている。また、複数の磁心２７の各々は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置されたコア部材２８ａ及び２８ｂと、コア部材２８ａとコア部材２８ｂとを連結する連結部材２９ａと、を有する。そして、複数の磁心２１と、複数の磁心２７とは、方向ＤＲ１において、交互に配置されている。即ち、磁心２７は、方向ＤＲ１において、磁心２１よりも一方の側（図１８中、方向ＤＲ１と同方向の側）に配置されている。
【０１５２】
また、コア部材２７ａは、方向ＤＲ２と直交する方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ５を有する板状部材ＰＭ５（コア部材２８ｃ）を含んでもよい。また、コア部材２７ｂは、方向ＤＲ１において、板状部材ＰＭ５と異なる位置に、即ち板状部材ＰＭ５と間隔を空けて配置され、且つ、方向ＤＲ４に垂直な主面ＰＳ７を有する板状部材ＰＭ７（コア部材２８ｅ）を含んでもよい。このとき、主面ＰＳ５及びＰＳ７は、互いに平行であってもよい。
【０１５３】
また、図１８では図示を省略するが、磁心２７においても、磁心２１と同様に、板状部材ＰＭ５と、連結部材２９ａと、板状部材ＰＭ６とは、１枚の電磁鋼板を折り曲げて一体的に形成した部材を積層することにより、形成されていてもよい。
【０１５４】
また、板状部材ＰＭ１の主面ＰＳ１は、方向ＤＲ１と交差してもよい。また、板状部材ＰＭ７は、方向ＤＲ１において、板状部材ＰＭ５よりも一方の側と反対側（図１８中、方向ＤＲ１と逆方向の側）に配置され、且つ、方向ＤＲ１において、板状部材ＰＭ３と隣り合っていてもよい。
【０１５５】
なお、図１８では、コア部材２８ａ及び２８ｂよりも下方に発生する磁界が、例えばコア部材２８ａの下端から出てコア部材２８ｂの下端に入る磁束ＭＬ３で表されている。
【０１５６】
＜三相交流電圧の印加方法＞
次に、図２２及び図２３を参照し、本実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加方法について説明する。図２２及び図２３は、実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた複数の磁心の各々への三相交流電圧の印加状態を示す図である。図２２は、ブレーキ装置の図示を省略し、レールと、磁心に印加される三相交流電圧と、を図示している。図２３は、磁心と、磁心に印加される三相交流電圧と、を図示している。
【０１５７】
図２３に示す例において、磁心２１のコア部材２３ｂと磁心２７のコア部材２８ｂとが方向ＤＲ１において互いに隣り合う２つの磁心２１及び２７からなる群を、磁心群ＭＧと称することにする。このとき、方向ＤＲ１において互いに隣り合う３つの磁心群ＭＧは、それらの３つの磁心群ＭＧのうち１つの磁心群ＭＧが有するコア部材２３ａとコア部材２８ａとの間に、その１つの磁心群ＭＧ以外の２つの磁心群ＭＧの各々がそれぞれ有する２つのコア部材２３ａが等間隔に配置されるように、方向ＤＲ１に互いに等間隔に配列されている。また、それらの３つの磁心群ＭＧの各々が有するコア部材２３ａ及び２８ａにそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）、並びに、それらの３つの磁心群ＭＧの各々が有するコア部材２３ｂ及び２８ｂにそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を含む三相交流電圧が印加される。
【０１５８】
即ち、電機子は、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に配置された３つの磁心２１を備え、３つの磁心２１の各々がそれぞれ有する３つのコイルに、三相交流電圧が印加される。
【０１５９】
なお、図２２及び図２３に示す例では、Ｕ相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、２３ｂ、２８ａ及び２８ｂの各々の下端に形成される、互いに逆極性を有する磁極を、＋Ｕ及び−Ｕのいずれかにより示す。また、Ｗ相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、２３ｂ、２８ａ及び２８ｂの各々の下端に形成される、互いに逆極性を有する磁極を、＋Ｗ及び−Ｗのいずれかにより示す。また、Ｖ相の交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、２３ｂ、２８ａ及び２８ｂの各々の下端に形成される、互いに逆極性を有する磁極を、＋Ｖ及び−Ｖのいずれかにより示す。
【０１６０】
図２２及び図２３に示す例では、３つの磁心群ＭＧの各々がそれぞれ有するコア部材２３ａ及び２８ａの下端に形成される磁極は、図２３の左側から右側に向かって、例えば＋Ｕ、＋Ｖ、＋Ｗの順になるように、配列されている。また、３つの磁心群ＭＧの各々がそれぞれ有するコア部材２３ｂ及び２８ｂの下端に形成される磁極は、図２３の左側から右側に向かって、例えば−Ｗ、−Ｕ、−Ｖの順になるように、配列されている。
【０１６１】
このとき、連結部材２４ａにより連結されたコア部材２３ａ及び２３ｂは、方向ＤＲ１及びＤＲ３のいずれの方向にも、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置されることができる。また、連結部材２９ａにより連結されたコア部材２８ａ及び２８ｂは、方向ＤＲ１及びＤＲ３のいずれの方向にも、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置されることができる。
【０１６２】
このような場合、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａ及び２３ｂの各々の下端に形成され、互いに逆極性を有する一対の磁極、例えば＋Ｕ及び−Ｕ、＋Ｖ及び−Ｖ、又は、＋Ｗ及び−Ｗの間の距離を大きくすることができる。また、同一の磁心２７が有するコア部材２８ａ及び２８ｂの各々の下端に形成される一対の磁極、例えば＋Ｕ及び−Ｕ、＋Ｖ及び−Ｖ、又は、＋Ｗ及び−Ｗの間の距離を大きくすることができる。
【０１６３】
従って、図２２において磁束ＭＬ１で模式的に示されているように、一対の磁極のうち一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁束ＭＬ１のうち、レールに到達する磁束の割合を増加させることができる。よって、方向ＤＲ３における電機子の幅を狭くしつつ、レールＲの内部に印加される磁界の強さを、大きくすることができる。そして、レールＲにより大きな渦電流を発生させることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。なお、図２２では、レールＲの外部、即ち磁心の内部における磁界を、模式的に磁束ＭＬ２で示している。
【０１６４】
また、３つの磁心群ＭＧが、３つの磁心群ＭＧのうち１つの磁心群ＭＧが有するコア部材２３ａとコア部材２８ａとの間に、その１つの磁心群ＭＧ以外の２つの磁心群ＭＧの各々がそれぞれ有する２つのコア部材２３ａが等間隔に配置されるように、方向ＤＲ１に沿って配列されることにより、レールＲの単位長さ当たりの磁極の数を増加させることができる。そのため、ブレーキ装置の制動力を更に増加させることができる。
【０１６５】
また、本実施の形態２では、３つの磁心群ＭＧの各々が有するコア部材２３ａ及び２８ａにそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）、並びに、３つの磁心群ＭＧの各々が有するコア部材２３ｂ及び２８ｂにそれぞれ巻回された複数のコイル（図示は省略）に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を含む三相交流電圧が印加される。これにより、方向ＤＲ１における磁界の強さの変化率を大きくすることができるので、ブレーキ装置の制動力を更に増加させることができる。
【０１６６】
なお、本実施の形態２のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心２１は、板状部材ＰＭ２及びＰＭ４（図５参照）を有しない点で、図９を用いて説明した比較例のブレーキ装置の電機子に備えられた磁心２１と同様である。しかし、本実施の形態２の磁心２１は、磁心２１の板状部材ＰＭ３が、方向ＤＲ３において、磁心２１の板状部材ＰＭ１と間隔を空けて配置されている点で、比較例の磁心２１と異なる。そのため、本実施の形態２の磁心２１は、比較例の磁心２１と異なり、２つの磁心２１の間に、別の複数の磁心２１を、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数のコア部材２３ｃが、方向ＤＲ１において互いに隣り合うように、間隔を詰めて配置することができる。そして、そのように配置した場合でも、それらの複数の磁心２１の各々がそれぞれ有する複数の連結部材２４ａが互いに干渉しない。また、磁心２１のみならず、磁心２７についても同様である。
【０１６７】
＜実施の形態２の変形例＞
次に、実施の形態２のブレーキ装置の変形例について説明する。本変形例のブレーキ装置は、コイル２２が連結部材２４ａの周囲に巻回されている点で、実施の形態２のブレーキ装置と異なる。
【０１６８】
図２４は、実施の形態２の変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの上面図である。図２５は、実施の形態２の変形例のブレーキ装置の電機子に備えられた１つの磁心とその磁心の周囲に配置されたコイルとの正面図である。
【０１６９】
本変形例のブレーキ装置のうち、電機子以外の部分は、実施の形態２のブレーキ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。また、本変形例のブレーキ装置の電機子のうち、コイル以外の部分は、実施の形態２のブレーキ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１７０】
図２４及び図２５に示すように、本変形例では、実施の形態２と異なり、電機子は、コイル２２として、コイル２２ａ及び２２ｂ（図２０参照）に代え、コイル２２ｃを有する。連結部材２４ａは、板状部材ＰＭ３の主面ＰＳ１と交差する方向ＤＲ５に沿っている。コイル２２ｃは、連結部材２４ａが延在する方向ＤＲ５から視たときに、連結部材２４ａの周囲に、巻回されている。
【０１７１】
このような場合、コイル２２ｃは、例えばコイル２２ｃに交流電圧が印加されたときに、コア部材２３ａ、連結部材２４ａ及びコア部材２３ｂにより形成される磁気回路中を一定の方向に巡る磁束を発生させることができる。このとき、磁心２１は、コア部材２３ｃの下端に形成された磁極と、コア部材２３ｅの下端に形成され、コア部材２３ｃの下端に形成された磁極の極性と逆極性を有する磁極と、を有する。
【０１７２】
本変形例のブレーキ装置の電機子でも、実施の形態２のブレーキ装置の電機子と同様に、連結部材２４ａが延在する方向は、方向ＤＲ１と平行にならないように、方向ＤＲ１と交差させることができる。
【０１７３】
そのため、本変形例のブレーキ装置の電機子でも、実施の形態２のブレーキ装置の電機子と同様に、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとを、方向ＤＲ１において、互いに異なる位置に、即ち互いに間隔を空けて配置することができる。
【０１７４】
従って、同一の磁心２１が有するコア部材２３ａとコア部材２３ｂとの間の、方向ＤＲ１における距離、即ち間隔を大きくすることができる。よって、方向ＤＲ３における電機子の幅を狭くしつつ、レールに印加される磁界の強さを強くすることができるので、レールＲにより大きな渦電流を発生させることができ、ブレーキ装置の制動力を増加させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明は、電機子及び電機子を有するブレーキ装置に適用して有効である。
【符号の説明】
【０１７６】
１１  電機子
１２  台車
１３  車輪
１４  インバータ
１５  パンタグラフ
１７ａ〜１７ｃ  電流検出部
１８  制御部
１９  速度センサ
２１、２１ａ〜２１ｉ  磁心
２２、２２ａ〜２２ｃ  コイル
２３ａ〜２３ｆ  コア部材
２４ａ〜２４ｃ  連結部材
２５、２５ａ  部材
２６  フレーム
２７  磁心
２７ａ、２７ｂ、２８ａ〜２８ｆ  コア部材
２９ａ〜２９ｃ  連結部材
ＤＲ１〜ＤＲ５  方向
Ｈ  指令信号
ＬＣ１、ＬＰ１  長さ
ＭＧ  磁心群
ＭＬ１〜ＭＬ３  磁束
ＰＭ１〜ＰＭ８  板状部材
ＰＳ１〜ＰＳ８  主面
Ｒ  レール
ＲＧ１  領域
ＳＳ１〜ＳＳ４  側面
Ｔ  架線
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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