(57)【要約】【課題】永久磁石の磁界と電磁石の高周波の磁界を併用して磁路を切り換えて加え、低速時の性能を確保でき、加速（力行）時にも車輪踏面に高い粘着力を得ることができる非接触式車輪踏面増粘着活性子を提供する。【解決手段】非接触式車輪踏面増粘着活性子において、鉄車輪１の踏面に対向するように配置される永久磁石３と、この永久磁石３の磁界に対抗して作用するように配置される電磁石４と磁性のワイヤブラシ８とを具備し、前記永久磁石３の磁界と前記磁性のワイヤブラシ８に付着する磁性粉とで磁路を構成し、前記磁路に前記電磁石４の磁界を併用して磁路を切り換えて加え、前記鉄車輪１の踏面を電磁誘導加熱し、前記鉄車輪１の踏面の表面の水膜を間接的に加熱することで水膜の動粘度を低下させ、増粘着力を高めるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）鉄車輪の踏面に対向するように配置される永久磁石と、
（ｂ）該永久磁石の磁界に作用するように配置される電磁石とを具備し、
（ｃ）前記永久磁石の磁界と磁性粉とで磁路を構成し、前記磁路に前記電磁石の磁界を併用して加え、前記鉄車輪の踏面を電磁誘導加熱し、前記鉄車輪の踏面の表面の水膜を間接的に加熱することで水膜の動粘度を低下させ、増粘着力を高めることを特徴とする非接触式車輪踏面増粘着活性子。
【請求項２】
請求項１記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石に高周波の磁界を発生させて、鉄車輪の低速度回転状態乃至停止状態における増粘着力を高めることを特徴とする非接触式車輪踏面増粘着活性子。
【請求項３】
請求項１記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石に直流励磁磁界を発生させて、鉄車輪の高速回転状態における増粘着力を高めることを特徴とする非接触式車輪踏面増粘着活性子。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石および永久磁石を非磁性モールド部材でモールドし、前記非磁性モールド部材の上下面にバックメタルを固定し、鉄車輪側に磁性を有するワイヤブラシを有することを特徴とする非接触式車輪踏面増粘着活性子。
【請求項５】
請求項４記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石および永久磁石を横方向に複数個配置し、前記電磁石の励磁により、前記永久磁石の磁路を切り換えることを特徴とする非接触式車輪踏面増粘着活性子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触式車輪踏面増粘着活性子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車輪踏面増粘着方法としては、車輪踏面研磨子や車輪踏面清掃子と称する摩擦材を車輪踏面へ押し付ける方法や、セラミックス粒子を車輪踏面へ噴射して車輪踏面に粗さを得る方法が用いられている。
【０００３】
また、本願発明者らにより、鉄道車両の車輪踏面に対向して、隣合う磁石毎に磁極の方向を９０°回転させた磁石群の配列に構成した磁石ブロックを配置し、走行時に車輪踏面表面の温度を前記磁石ブロックからの電磁誘導により生じる車輪の鉄損によって上昇させ、その温度上昇により車輪とレールの間に介在する流体粘度を下げ、車輪踏面の粘着力を高める鉄道車輪踏面増粘着方法およびその装置が提案されている（下記特許文献１、下記非特許文献１参照）。
【０００４】
また、車輪踏面増粘着装置において、鉄道車両の車輪踏面に対向し、かつレールの近傍に電磁石装置を配置し、車両の走行時に前記電磁石装置からの電磁誘導を生成させ、これにより生じる車輪の鉄損によって車輪踏面表面の温度を上昇させ、その温度上昇により車輪とレールの間に介在する流体粘度を下げ、車輪踏面の粘着力を高めるように構成したものを、まだ公開されていないが提案している（下記特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−３３８６４８号公報
【特許文献２】特願２００５−１０１４３０号
【非特許文献１】Ｊ−ＲＡＩＬ２００４  第１１回鉄道技術連合シンポジウム，講演論文集，平成１６年１２月，電気学会  交通・電気鉄道技術委員会，ｐｐ．６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の車輪踏面増粘着方法では、車輪踏面に摩擦材による摩耗が生じたり、力行時の連続使用による加速性能の低下が大であり、また、過度の発熱により長時間連続使用ができない等の問題があった。
【０００６】
また、磁石ブロックを配置する場合には、常時吸引されることで作業性やその消磁方法が複雑になり、１００ｋｍ／ｈ以下の低速時には性能が低下するといった問題があった。
【０００７】
さらに、電磁石を単独で用いる場合には、消費電力が増加するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、永久磁石の磁界と電磁石の高周波の磁界を併用して加え、低速時の性能を確保でき、加速（力行）時にも車輪踏面に高い粘着力を得ることができ、電磁石の励磁の有無により永久磁石の磁路を切り換えて、現場の検査修繕作業を容易にすることができる非接触式車輪踏面増粘着活性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】
〔１〕非接触式車輪踏面増粘着活性子において、鉄車輪の踏面に対向するように配置される永久磁石と、この永久磁石の磁界に作用するように配置される電磁石とを具備し、前記永久磁石の磁界と磁性粉とで磁路を構成し、前記磁路に前記電磁石の磁界を併用して加え、前記鉄車輪の踏面を電磁誘導加熱し、前記鉄車輪の踏面の表面の水膜を間接的に加熱することで水膜の動粘度を低下させ、増粘着力を高めるようにしたものである。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石に高周波の磁界を発生させて、鉄車輪の低速度回転状態乃至停止状態における増粘着力を高めることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石に直流励磁磁界を発生させて、鉄車輪の高速回転状態における増粘着力を高めることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石および永久磁石を非磁性モールド部材でモールドし、前記非磁性モールド部材の上下面にバックメタルを固定し、鉄車輪側に磁性を有するワイヤブラシを有することを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔４〕記載の非接触式車輪踏面増粘着活性子において、前記電磁石および永久磁石を横方向に複数個配置し、前記電磁石の励磁により、前記永久磁石の磁路を切り換えるすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、永久磁石の磁界と電磁石の高周波の磁界を併用して加えることにより、低速時の性能を確保でき、加速（力行）時にも車輪踏面に高い粘着力を得ることができ、電磁石の励磁の有無により永久磁石の磁路を切り換えて、現場の検査修繕作業を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の非接触式車輪踏面増粘着活性子は、鉄車輪の踏面に対向するように配置される永久磁石と、この永久磁石の磁界に作用するように配置される電磁石とを具備し、前記永久磁石の磁界と磁性粉とで磁路を構成し、前記磁路に前記電磁石の磁界を併用して加え、前記鉄車輪の踏面を電磁誘導加熱し、前記鉄車輪の踏面の表面の水膜を間接的に加熱することで水膜の動粘度を低下させ、増粘着力を高めることを特徴とする。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子の上面模式図、図２は図１のＡ−Ａ線断面模式図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面模式図である。
【００１８】
これらの図において、１は鉄車輪、２は鉄車輪１の踏面に対向するように配置される非接触式車輪踏面増粘着活性子、３はその車輪踏面増粘着活性子２に実装され、鉄車輪１の踏面に対向するように配置される永久磁石、４は永久磁石３の磁界に併用されるような磁界を作用させるコイル５を有する電磁石、６は磁路の一部を構成するバックメタル（鉄部材）、７は永久磁石３とコイル５をモールドする非磁性モールド部材、８は磁性を有するワイヤブラシである。
【００１９】
このように、永久磁石３の磁界とワイヤブラシ８を有する磁性粉とで磁路を構成し、この磁路にコイル５を有する電磁石４の高周波の磁界を併用して、図２に点線で示すように、永久磁石３の磁界が電磁石４の高周波の磁界に対抗して作用し、鉄車輪１側の磁路は大きく膨らんで鉄車輪１に十分に磁界が作用するように加えられることにより、鉄車輪１の踏面を十分電磁誘導加熱し、鉄車輪１の踏面の表面の水膜を間接的に加熱することで水膜の動粘度を低下させ、増粘着力を高めることができる。なお、電磁石４の高周波の磁界をオフにした場合は、図２に実線で示すように、磁路は永久磁石３のみによるため装置内部で閉回路を形成し、鉄車輪１へは作用しない。特に、点検作業時には、電磁石４の高周波の磁界をオフにすることにより、容易に作業を進めることができる。
【００２０】
図４は本発明の第２の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子の上面図、図５は図４のＣ−Ｃ線断面図、図６は図４の側面図、図７はコイルおよび永久磁石の配置図、図８はその非接触式車輪踏面増粘着活性子の外形を示す上面図、図９はその非接触式車輪踏面増粘着活性子の外形を示す正面図である。
【００２１】
これらの図において、１１は鉄車輪、１１Ａは鉄車輪の踏面（図６参照）、１２は鉄車輪１１の踏面に対向するように配置される非接触式車輪踏面増粘着活性子、１３はその車輪踏面増粘着活性子１２に実装され、鉄車輪１１の踏面に対向するように配置される永久磁石、１４は永久磁石１３の磁界に併用されるような磁界を作用させるコイル１５を有する電磁石、１６は磁路の一部を構成するバックメタル（鉄部材）、１７は永久磁石１３とコイル１５をモールドする非磁性モールド部材、１８はコイル１５の端部を接続するためのボックス、１９はボックス１８で接続されたコイル１５へ給電を行う直流電源へと接続される防水ケーブル、２０は鉄車輪１１と増粘着活性子１２との間に配置され、鉄粉を生成させる鉄製のワイヤブラシ、２１はブラシ２０を固定するボルト、２２はバックメタル１６の取り付けボルト、２３は樹脂製の非磁性ケーシング、２４はその非磁性ケーシング２３の取り付けボルト、２５は増粘着活性子１２の連結部、２６はその連結部２５に形成される角穴である。
【００２２】
ここで、図５においても、上記した図２で示したように、永久磁石１３の磁界とワイヤブラシ２０を有する磁性粉とで磁路を構成し、この磁路にコイル１５を有する電磁石１４の高周波の磁界を併用して、永久磁石１３の磁界が電磁石１４の高周波の磁界に対抗して作用し、鉄車輪１１側の磁路は大きく膨らんで鉄車輪１１に十分に磁界が作用するように加えられることにより、鉄車輪１１の踏面を十分電磁誘導加熱し、鉄車輪１１の踏面の表面の水膜を間接的に加熱することで水膜の動粘度を低下させ、増粘着力を高めることができる。なお、電磁石１４の高周波の磁界をオフにした場合は、図５に実線で示すように、磁路は電磁石１４のみによるため装置内部で閉回路を形成し、鉄車輪１１へは作用しない。
【００２３】
また、コイル１５および永久磁石１３の配置は、図７に示すように、コイル１５の巻線は直列に接続し、隣合うコイル１５の巻き方向は、逆になるように配置し、これに対応して、永久磁石１３を図７に示すように配置する。
【００２４】
また、上記した電磁石は、直流励磁電磁石としたものを示したが、高周波電磁磁石とすることができる。この直流励磁電磁石の場合は、低価格であり、高速用として利点がある。また、取り外しが容易である。一方、高周波電磁磁石の場合は、低速用、停止状態でも加熱が可能である。
【００２５】
したがって、鉄道車両の速度に応じて、永久磁石による磁界と電磁石による磁界とを作用させることができる。例えば、直流励磁電磁石の場合、直流磁場の方向により、鉄車輪への磁束量を増減調整できるので、修繕時の取付け、取外しが容易である。
【００２６】
上記実施例では、永久磁石とコイルを有する電磁石とが一体化された非接触式車輪踏面増粘着活性子がコンパクトに構成されている。
【００２７】
そして、鉄道車両の力行時にも常時、使用可能であり、摩擦磨耗による交換部品をなくすことができた。
【００２８】
さらに、鉄道車両の適用速度の拡大と車輪踏面増粘着活性子の小型化との両立ができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の非接触式車輪踏面増粘着活性子は、ディスクブレーキ方式の次世代高速新幹線などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子の上面模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面模式図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面模式図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子の上面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図４の側面図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子のコイルおよび永久磁石の配置図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子の外形を示す上面図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示す非接触式車輪踏面増粘着活性子の外形を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１１    鉄車輪
２，１２    非接触式車輪踏面増粘着活性子
３，１３    永久磁石
４，１４    コイルを有する電磁石
５，１５    コイル
６，１６    磁路の一部を構成するバックパネル（鉄部材）
７，１７    非磁性モールド部材
１１Ａ    鉄車輪の踏面
１８    ボックス
１９    防水ケーブル
８，２０    ブラシ
２１，２２，２４    ボルト
２３    非磁性ケーシング
２５    増粘着活性子の連結部
２６    連結部に形成される角穴
【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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