(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の直流電気回路に接続される空心リアクトルと、この空心リアクトルを鉄道車両の床下にリアクトルの軸方向を水平に取付ける取付手段と、車両の床面と前記リアクトルとの間に配置された磁気遮蔽板とを備えた車両用直流空心リアクトルにおいて、前記取付手段は、前記磁気遮蔽板から下方に伸びて前記リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ支持する支持具を備え、これらの支持具の材質を非磁性体としたことを特徴とする車両用直流空心リアクトル。
【請求項２】
鉄道車両の直流電気回路に接続される２つの空心リアクトルと、これら２つの空心リアクトルを鉄道車両の床下にリアクトルの軸方向を水平に取付ける取付手段と、車両の床面と前記各リアクトルとの間に配置された磁気遮蔽板とを備えた車両用直流空心リアクトルにおいて、前記２つの空心リアクトルをそれらの軸方向がほぼ一直線となり，かつ発生磁束の方向が同方向となるように配置し、前記取付手段は、前記磁気遮蔽板から下方に伸びて前記各リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ支持する４つの支持具を備え、これら４つの支持具のうち両端の２つの支持具の材質を非磁性体としたことを特徴とする車両用直流空心リアクトル。
【請求項３】
鉄道車両の直流電気回路に接続される２つの空心リアクトルと、これら２つの空心リアクトルを鉄道車両の床下にリアクトルの軸方向を水平に取付ける取付手段と、車両の床面と前記各リアクトルとの間に配置された磁気遮蔽板とを備えた車両用直流空心リアクトルにおいて、前記２つの空心リアクトルをそれらの軸方向がほぼ一直線となり，かつ発生磁束が互いに向合う方向となるように配置し、前記取付手段は、前記磁気遮蔽板から下方に伸びて前記各リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ支持する４つの支持具を備え、前記４つの支持具のうち中央の２つの支持具の材質を非磁性体としたことを特徴とする車両用直流空心リアクトル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記非磁性体の支持具の材質をステンレス、アルミニウム、強化木又はプラスチックとしたことを特徴とする車両用直流空心リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両の直流電気回路に接続される空心リアクトルを、鉄道車両の床下に取付ける車両用空心リアクトルの取付け構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のＩＧＢＴインバータを用いた鉄道車両においては、インバータへの入力直流回路に空心リアクトルが接続され、コンデンサとともにフイルタを構成している。この直流空心リアクトルは、車両の床下に取付けられるが、空心であるが故に、外部への漏れ磁束が大きく、車内への漏洩は極力抑えなければならない。
【０００３】
車内への磁束の漏洩を抑制するため、リアクトルと床下との間に磁性材料の磁気遮蔽板を配置している。このような鉄道車両用の磁気遮蔽板は、特開平４−１５８５０５号公報、特開平５−１３２５０号公報、特開平７−１６９６２３号公報及び実開平７−４２１１５号公報等に開示されている。
【０００４】
また、電力用の鉄心入り交流リアクトルにおいては、特開平７−２３０９２６号公報に、その鉄心のＢ−Ｈ特性に関連して、鉄損や騒音を低減するために、鉄心の支持枠に非磁性体を用いることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の車両用直流空心リアクトルでは、厚い磁気遮蔽板を必要とし、重量が増す欠点があった。一方、磁気遮蔽板が薄く、磁気遮蔽効果が十分でない場合には、車内へ磁束が漏洩し、車内の計測器等に悪影響を及ぼす惧れがあった。
【０００６】
本発明の目的は、鉄道車両用の直流空心リアクトルにおいて、車内への漏洩磁束を低減すると共に、軽量な車両用直流空心リアクトルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の主特徴とするところは、鉄道車両の直流電気回路に接続される空心リアクトルを鉄道車両の床下に取付け、車両床面とリアクトルとの間に磁気遮蔽板を備えた車両用空心リアクトルにおいて、リアクトルを車体の床下に取り付けるためにリアクトルの軸方向両端部を支持する支持具を備え、これらの支持具の材質を非磁性体としたことである。
【０００８】
本発明の第２の特徴とするところは、２つの空心リアクトルをそれらの軸方向がほぼ一直線となり，かつ発生磁束の方向が同方向となるように配置し、各リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ支持する４つの支持具を備え、これら４つの支持具のうち両端の２つの支持具の材質を非磁性体としたことである。
【０００９】
本発明の第３の特徴とするところは、２つの空心リアクトルをそれらの軸方向がほぼ一直線となり，かつ発生磁束が互いに向合う方向となるように配置し、各リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ連結する４つの支持具を備え、これら４つの支持具のうち中央の２つの支持具の材質を非磁性体としたことである。
【００１０】
本発明の望ましい実施態様においては、非磁性体の支持具の材質をステンレス、アルミニウム、強化木又はプラスチックとする。
【００１１】
これらの構成により、支持具を伝っての磁束の集中を防止し、車内への漏洩磁束を低減すると共に、軽量な磁気遮蔽板の採用を可能とし全体として軽量な車両用直流空心リアクトルを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による車両用直流空心リアクトルの要部構成を示す正面図である。図１において、鉄道車両の車内１の下方に車体の床面２があり、ここから取付金具３１、３２を介して磁気遮蔽板４が取付けられている。更に、この磁気遮蔽板４から支持具５１，５２が下方に伸び、空心のリアクトル６を支持している。リアクトル６は円筒状であり、その軸方向を車両の進行方向と直角方向に水平にして配置されている。磁気遮蔽板４は、前述した公報に開示されているように、床面２から見て、リアクトル６の全面を覆い隠す広さを持ち、笠のように端部を折り曲げた磁性鋼板である。
【００１３】
リアクトル６の軸方向の両端を、その直径と同程度の幅を持つ平板状の非磁性体の支持具５１，５２で支持している。支持具５１，５２は、平板状に限らず、少数あるいは多数の隙間があったり、あるいは細長い板や棒状体の組合せであっても構わない。なお、非磁性体の材質としてはリアクトル６を固定するための強度が十分に得られるステンレス、アルミニウム、強化木、プラスチック等が有効である。
【００１４】
このようにして空心リアクトル６は、車体の床面２から吊下げられた構成となっている。そして、車両の起動により、リアクトル６の巻線７に架線から直流が流れ込むと、図に矢印で示すように磁束８を発生する。空心リアクトルであるため、巻線７から磁束８が多量に漏れ、巻線７の端部より支持具５１へ侵入しようとする。しかし、磁束８が集中しないように支持具５１，５２の材質を非磁性体としており、漏洩磁束８は空間９へ分散する。
【００１５】
この実施例においては、鉄道車両の直流電気回路に接続される空心リアクトル６と、この空心リアクトル６を鉄道車両の床下に取付ける取付手段３１，３２、５１，５２と、車両の床面２と前記リアクトル６との間に配置された磁気遮蔽板４とを備えた車両用空心リアクトルにおいて、前記取付手段３１，３２、５１，５２は、前記リアクトル６の軸方向両端部を支持する支持具５１，５２を備え、これらの支持具の材質を非磁性体としたものである。このような本実施例の構成によれば、巻線７からの漏洩磁束８が矢印で示す如く支持具５１，５２へ侵入しようとしても、支持具５１，５２を非磁性体にしているため、支持具５１，５２に磁束８が集中することはない。したがって、漏洩磁束が集中して車内１へ向かう経路を絶たれ、車内１の漏洩磁束は減少する。
【００１６】
図２は図１の▲２▼−▲２▼断面における車内での漏洩磁束の解析結果を示している。破線１０は支持具５１，５２を磁性体とした場合であり、これらの支持具５１，５２に漏洩磁束が集中し、取付金具３１，３２、床面２を通って、取付金具の上方部分での車内１の漏洩磁束の増加が観測される。一方、実線１１は本実施例による場合であり、支持具５１，５２の材質を非磁性体にしたことにより、上記の漏洩磁束の集中が大きく抑制されている。これは、支持具５１、取付金具３１、車体床面２、取付金具３２、支持具５２を通る漏洩磁束８の閉ループ磁路が無くなったのが大きな要因であり、巻線７からの漏洩磁束８が支持具５１，５２を透過して周辺空間９に分散されることにより、磁気遮蔽板４、車内１への漏洩磁束を大幅に低減できる。しかも、車内１への漏洩磁束を低減するために配置する磁気遮蔽板４は、従来に比べ薄いもので十分であり、全体として軽量な車両用リアクトルを提供することができる。
【００１７】
なお、この車両用直流空心リアクトル６は、巻線７からの磁束８が非磁性体の支持具５１，５２を透過しても、直流リアクトルであるため発生損失は問題とはならない。
【００１８】
図３は本発明の第２の実施例による車両用直流空心リアクトルの要部構成を示す正面図である。図１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。図に示す如く、この実施例は、２つの空心リアクトル６１と６２を、それらの巻線７１と７２の軸方向が一直線状になるように、しかも、両者の発生磁束の方向が一致するように配置したものである。これら２つの直流空心リアクトルは、２つのインバータ回路の直流入力側にそれぞれ接続され、フイルタを構成するものである。
【００１９】
さて、これらのリアクトル６１，６２を車両の床面２に吊下げ固定するために、各リアクトル６１，６２の両端部を支持する支持具５３，５４及び５５，５６が必要である。これら４つの支持具をすべて非磁性体とすることができ、車内１への漏洩磁束を低減し、しかも軽量な車両用直流空心リアクトルを構成できることは、前述の実施例と同様に理解できる。
【００２０】
しかし、ステンレス、アルミ等の非磁性材料は高価であり、漏洩磁束を効果的に低減できれば、なるべく安価な鉄を用いることが望ましい。そこで、磁束の集中現象に着目し、４つの支持具のうち、両端の２つの支持具５３と５６のみを非磁性体、中央部の２つの支持具５４，５５を磁性体とすることが望ましい。これにより、個々のリアクトルによる磁束が車内１あるいは床面２を通る閉ループ磁路や、他方２つのリアクトルの和の磁束が車内１あるいは床面２を通る閉ループ磁路も成立せず、したがって、磁束は空中に拡散され、車内１への漏洩は少なくなる。
【００２１】
この実施例においては、鉄道車両の直流電気回路に接続される２つの空心リアクトル６１及び６２と、これら２つの空心リアクトルを鉄道車両の床下に取付ける取付手段３１，３２，５３，５４，５５，５６と、車両の床面２と前記各リアクトルとの間に配置された磁気遮蔽板４とを備えた車両用空心リアクトルにおいて、前記２つの空心リアクトルをそれらの軸方向がほぼ一直線となり，かつ発生磁束の方向が同方向となるように配置し、前記取付手段３１，３２，５３，５４，５５，５６は前記各リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ支持する４つの支持具５３，５４，５５，５６を備え、これら４つの支持具のうち両端の２つの支持具５３，５６の材質を非磁性体としている。
【００２２】
図４は図３の▲４▼−▲４▼断面における車内での漏洩磁束の解析結果を示している。破線１２は支持具５３〜５６のすべてを磁性体とした場合であり、これらの支持具５３〜５６に漏洩磁束が集中し、取付金具３１，３２、床面２を通って、取付金具の上方部分での車内１の漏洩磁束の増加が観測される。一方、実線１３は本実施例による場合であり、両端の支持具５３，５６の材質を非磁性体にしたことにより、車内１への漏洩磁束を大幅に低減できている。すなわち、上記したように床面２を通る各漏洩磁路の閉ループが抑制され、巻線７からの漏洩磁束８は、支持具５３，５６を透過して周辺空間９に分散される。したがって、半分の支持具を非磁性体とするだけで、十分に車内１への漏洩磁束を低減でき、全体としても軽量な車両用リアクトルを提供することができる。
【００２３】
図５は本発明の第３の実施例による車両用直流空心リアクトルの要部構成を示す正面図である。図１、３と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。図に示す如く、この実施例は、２つの空心リアクトル６３と６４を、それらの巻線７３と７４の軸方向が一直線状になるように、しかも、両者の発生磁束の方向が逆方向で、向合う方向に配置したものである。これらのリアクトル６３，６４を車両の床面２に吊下げ固定するために、各リアクトル６３，６４の両端部を支持する支持具５０１，５０２及び５０３，５０４がある。前述同様に、磁束の集中現象に着目し、４つの支持具のうち、中央部の２つの支持具５０２と５０３のみを非磁性体としている。これにより、個々のリアクトルによる磁束が車内１あるいは床面２を通る閉ループ磁路は成立せず、他方、２つのリアクトルの磁束は逆向きであるため問題は無い。したがって、漏洩磁束は空中に拡散され、車内１への漏洩は少なくなる。
【００２４】
この実施例においては、鉄道車両の直流電気回路に接続される２つの空心リアクトル６３，６４と、これら２つの空心リアクトルを鉄道車両の床下に取付ける取付手段３１，３２，５０１，５０２，５０３，５０４と、車両の床面２と前記各リアクトルとの間に配置された磁気遮蔽板４とを備えた車両用空心リアクトルにおいて、前記２つの空心リアクトルをそれらの軸方向がほぼ一直線となり，かつ発生磁束が互いに向合う方向となるように配置し、前記取付手段３１，３２，５０１，５０２，５０３，５０４は前記各リアクトルの軸方向両端部をそれぞれ支持する４つの支持具５０１，５０２，５０３，５０４を備え、前記４つの支持具のうち中央の２つの支持具５０２，５０３の材質を非磁性体としたものである。
【００２５】
図６は図５の▲６▼−▲６▼断面における車内での漏洩磁束の解析結果を示している。破線１４は支持具５０１〜５０４のすべてを磁性体とした場合であり、これらの支持具５０１〜５０４に漏洩磁束が集中し、取付金具３１，３２、床面２を通って、取付金具の上方部分での車内１の漏洩磁束の増加が観測される。一方、実線１５は本実施例による場合であり、中央部の支持具５０２，５０３の材質を非磁性体にしたことにより、車内１への漏洩磁束を大幅に低減できている。すなわち、上記したように床面２を通る各漏洩磁路の閉ループが抑制され、巻線７からの漏洩磁束８は、支持具５０２，５０３を透過して周辺空間９に分散される。したがって、第２の実施例と同様に半分の支持具を非磁性体とするだけで、十分に車内１への漏洩磁束を低減でき、全体としても軽量な車両用リアクトルを提供することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、漏洩磁束は支持金具を透過して周辺に分散されるために、車内への漏洩磁束を低減すると共に、全体として軽量な車両用直流空心リアクトルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による車両用直流空心リアクトルの正面図である。
【図２】図１の▲２▼−▲２▼線に沿う車内の漏洩磁束分布を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例による車両用直流空心リアクトルの正面図である。
【図４】図３の▲４▼−▲４▼線に沿う車内の漏洩磁束分布を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例による車両用直流空心リアクトルの正面図である。
【図６】図５の▲６▼−▲６▼線に沿う車内の漏洩磁束分布を示す図である。
【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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