JP2009132289A - 車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】第一電動機６及び第二電動機７に同期電動機を用い両者を一台の電力変換装置で駆動した場合、回転速度や回転角に差が出ると第一電動機６と第二電動機７を同時に制御することができなくなる。本発明は二台の電動機を有する台車において同期電動機を用いた場合でも、二台の電動機を一台の電力変換装置で駆動し制御可能にするためのものである。
【解決手段】走行車輪を有する二つの車軸を有し、前記二つの車軸が各々個別の電動機及び個別の駆動歯車装置によって駆動される車両用台車において、前記二つ電動機の間に中間軸及び中間歯車を設け、前記二つの電動機は同一の電力変換装置で制御され前記中間軸を及び前記中間歯車を介して機械的に結合することを特徴とする車両用台車による解決する。小型化高効率化に有利な電動機を用いて一台の電力変換装置で制御可能となるため、小型で低コストの車両用台車が構築できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用台車内の二台の同期電動機を一台の電力変換装置で駆動するための技術である。

図７に一例として従来の技術による車両用台車の構成図を示し、この図に基づいて従来の技術を説明する。

走行車輪を有する第一車軸１及び第二車軸２は、台車枠３に軸受け及びばねを介して支持される。

第一車軸１に第一車軸歯車４が第二車軸２に第二車軸歯車５が結合されている。

第一電動機６の回転部には第一電動機歯車８が結合され、第一車軸歯車４と第一電動機歯車８は歯車がかみ合って動力伝達が可能となっている。同様に第二電動機７の回転部には第二電動機歯車９が結合され、第二車軸歯車５と第二電動機歯車９は歯車がかみ合って動力伝達が可能となっている。

上記構成により、第一車軸１は第一電動機６によって、第二車軸２は第二電動機７によって駆動される。
特開Ｈ６−６４５３７号公報

第一電動機６及び第二電動機７に同期電動機を用い両者を一台の電力変換装置で駆動した場合、回転速度や回転角に差が出ると第一電動機６と第二電動機７を同時に制御することができなくなる。

第一電動機６及び第二電動機７に同期電動機を用いた場合、図８のように第一電動機６と第二電動機７を異なる電力変換装置によって駆動することにより両者を制御可能となるが、電力変換装置が二台になるため車体重量の増加やコスト増加へとつながる。

本発明は第一電動機６及び第二電動機７に同期電動機を用いた場合でも両者を一台の電力変換装置で駆動し制御可能にするためのものである。

請求項１の発明によれば、走行車輪を有する二つの車軸を有し、該二つの車軸が各々個別の電動機及び個別の駆動歯車装置によって駆動される車両用台車において、前記二つ電動機の間に中間軸及び中間歯車を設け、該二つの電動機は同一の電力変換装置で制御され該中間軸及び該中間歯車を介して機械的に結合されることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、請求項１記載の車両用台車において、前記二つの電動機の軸は進行方向に対し直交方向であり一方の電動機ともう一方の電動機が逆方向に回転出力軸を有することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、請求項２記載の車両用台車において、前記中間軸が車軸に対して斜めに設置されたことを特徴とする。

請求項４の発明によれば、請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３記載の車両用台車において、継手を有し前記二つの電動機及び前記中間軸及び前記二つの電動機と前記中間軸と前記中間歯車が台車に装荷さることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、走行車輪を有する二つの車軸を有し、該二つの車軸に直結された二つの直結電動機によって駆動される車両用台車において、前記二つの車軸の間に中間軸及び中間歯車を設け、該二つの直結電動機は同一の電力変換装置で制御され、前記二つの車軸は該中間軸と該中間歯車を介して機械的に結合されることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、前記請求項１から請求項５のいずれか記載の車両用台車において、前記二つの電動機もしくは直結電動機のうち一方の電動機もしくは直結電動機ともう一方の電動機もしくは直結電動機のトルク特性が異なることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、請求項６記載の車両用台車において、前記二つの電動機もしくは直結電動機のうち一方の電動機もしくは直結電動機ともう一方の電動機もしくは直結電動機の電動機の電流を流さない際に発生するトルクが異なることを特徴とする。

すなわち、走行車輪を有する二つの車軸を有し、前記二つの車軸が各々個別の電動機及び個別の駆動歯車装置によって駆動される車両用台車において、前記二つ電動機の間に中間軸及び中間歯車を設け、前記二つの電動機は同一の電力変換装置で制御され前記中間軸を及び前記中間歯車を介して機械的に結合することを特徴とする車両用台車により上記課題を解決する。

本発明により、小型化高効率化に有利な電動機を用いて一台の電力変換装置で制御可能となるため、小型で低コストの車両用台車が構築できる。

図１は請求項１の発明の一実施例である。図１に従い請求項１の車両用台車について説明するが、従来例と同一部分は省略する

中間軸１０は車軸と平行に設置される。中間軸１０には中間歯車１１が結合される。中間歯車１１は、第一電動機歯車８及び第二電動機歯車９と歯車がかみあった状態となる。

上記構成により、第一電動機６と第二電動機７の回転速度と回転角が一致するため、第一電動機６と第二電動機７に同期電動機を用いても図９のように一台の電力変換装置で第一電動機６と第二電動機７の両方の制御が可能となる。

図２は請求項２の発明の一実施例である。図２に従い請求項２の車両用台車について説明するが、実施例１と同一部分は省略する

第一電動機６と第二電動機７の出力軸は反対方向とする。

中間軸１０の一端に第一中間歯車１２、もう一端に第二中間歯車１３が結合される。第一中間歯車１２は第一電動機歯車８とかみ合った状態、第二中間歯車１３は第二電動機歯車９と歯車がかみあった状態とする。

上記構成により、実施例１と同様に第一電動機と第二電動機の回転速度及び回転角度を一致させることが可能であるため、第一電動機６と第二電動機７に同期電動機を用いても図９のように一台の電力変換装置で第一電動機６と第二電動機７の両方の制御が可能となり、なおかつ台車が前後左右ともに重量配分が対称となり、安定した特性の車両用台車を実現できる。

図３は請求項３の発明の一実施例である。図３に従い請求項３の車両用台車について説明するが、実施例２と同一部分は省略する

中間軸は車軸に対し斜めに設置する。

上記構成により、台車構造上台車中央部に車軸に平行な中間軸の設置が困難な台車においても、実施例２と同様な効果が得られる。

図４及び図５は請求項４の発明の一実施例である。以下に図４及び図５に従い請求項４の車両用台車について説明するが、実施例１もしくは実施例２と同一部分は省略する

第一電動機６と第一電動機歯車８の間に、第一継手１４と第一電動機中間歯車１６をはさみ、第二電動機７と第二電動機歯車９の間に第二継手１５と第二電動機中間歯車１７を挟む。図４の例では中間歯車１１と第一電動機中間歯車１６及び第二電動機中間歯車１７の歯車がかみあわされている。図５の例では第一中間歯車１２と第一電動機中間歯車１６の歯車がかみあわされ第二中間歯車１３と第二電動機中間歯車１５の歯車がかみあわされている。

実施例３と同様に中間軸１０が車軸１及び車軸２に対して平行でなくてもよい。

図４及び図５では省略しているが第一電動機６と第一電動機中間歯車１６と第二電動機７と第二電動機中間歯車１７と中間軸１０と中間歯車１１もしくは第一中間歯車１２及び第二中間歯車１３の荷重は台車枠に直接かかるようにする。

第一継手１４と第二継手１５は回転伝達を行うが相対変位を許容するものとする。

上記構成により、第一電動機６と第一電動機中間歯車１６と第二電動機７と第二電動機中間歯車１７と中間軸１０と中間歯車１１もしくは第一中間歯車１２及び第二中間歯車１３の荷重が車軸に直接かかることがないため、振動により軌道の悪化や乗り心地の悪化を防ぎ、なおかつ第一電動機６と第二電動機７の回転速度及び回転角度が一致可能であるため、第一電動機６と第二電動機７に同期電動機を用いても図９のように一台の電力変換装置で第一電動機６と第二電動機７の両方の制御が可能となる。

図６は請求項５の発明の一実施例である。以下に請求項５の車両用台車について説明するが、実施例１と同一部分は省略する

第一直結電動機１８は第一車軸１に第二直結電動機１９は第二車軸２に直接結合される。

中間歯車１１は第一車軸歯車４および第二車軸歯車５と歯車がかみあった状態とする。実施例２のように第一中間歯車１２と第二中間歯車１３を具備し、実施例３のように中間軸１０を斜めにしても良い。

上記構成より、直接駆動の台車においても、第一直結電動機１８と第二直結電動機１９の回転速度及び回転角度を一致可能であり、同期電動機を用いても一台の電力変換装置で制御可能である。

以下に請求項６の一実施例車両用台車について説明するが、実施例１から実施例５と同一部分は省略する

第一電動機６と第二電動機７もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９のトルク特性が異なるようにする。

第一電動機６と第二電動機７の間もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９の間の回転を同一にするための各歯車のかみ合いにバックラッシが存在する場合、歯車装置にかかるトルクの方向が変化すると騒音や振動の原因となる。

第一電動機６と第二電動機７もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９は同一回転数で同一電力変換装置により駆動されるため、ほぼ同一のトルクが発生するため、中間軸１０を介して働くトルクは微小である。そのため、僅かなトルク変化や振動によって、トルクの方向が変化しバックラッシの影響により騒音や振動が発生する。

第一電動機６と第二電動機７もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９のトルク特性が異なるようにすることにより、力行もしくは回生を継続している間は歯車装置に常に同一方向のトルクが発生するため、バックラッシがあっても騒音や振動の原因とはならない。

以下に請求項７の車両用台車について説明するが、実施例６と同一部分は省略する

第一電動機６と第二電動機７もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９に電流を流さない場合、第一電動機６と第二電動機７もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９は殆どトルクを発生しないが、損失により僅かにトルクを発生する。本実施例では、このトルクの特性が第一電動機６と第二電動機７もしくは第一直結電動機１８と第二直結電動機１９において異なるようにする。

以上より、電動機に電流を流さない、すなわち力行も回生も行わない場合においても、同一方向のトルクが発生するため、バックラッシがあっても騒音や振動の原因とはならない。

請求項１の一実施例を表した構成図である。 請求項２の一実施例を表した構成図である。 請求項３の一実施例を表した構成図である。 請求項４の一実施例を表した構成図である。 請求項４の他の実施例を表した構成図である。 請求項５の一実施例を表した構成図である。 従来の技術による車両用台車の構成図である。 二台の電動機を異なる電力変換装置で駆動する例である。 二台の電動機を一台の電力変換装置で駆動する例である。

符号の説明

１ 第一車軸
２ 第二車軸
３ 台車
４ 第一車軸歯車
５ 第二車軸歯車
６ 第一電動機
７ 第二電動機
８ 第一電動機歯車
９ 第二電動機歯車
１０ 中間軸
１１ 中間歯車
１２ 第一中間歯車
１３ 第二中間歯車
１４ 第一継手
１５ 第二継手
１６ 第一電動機中間歯車
１７ 第二電動機中間歯車
１８ 第一直結電動機
１９ 第二直結電動機
２０ 第一電力変換装置
２１ 第二電力変換装置

Claims (7)

1. 走行車輪を有する二つの車軸を有し、該二つの車軸が各々個別の電動機及び個別の駆動歯車装置によって駆動される車両用台車において、前記二つ電動機の間に中間軸及び中間歯車を設け、該二つの電動機は同一の電力変換装置で制御され該中間軸及び該中間歯車を介して機械的に結合されることを特徴とする車両用台車。
2. 請求項１の車両用台車において、前記二つの電動機の軸は進行方向に対し直交方向であり一方の電動機ともう一方の電動機が逆方向に回転出力軸を有することを特徴とする請求項１記載の車両用台車。
3. 請求項２の車両用台車において、前記中間軸が車軸に対して斜めに設置されたことを特徴とする請求項２記載の車両用台車。
4. 請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３の台車において、継手を有し前記二つの電動機及び前記中間軸及び前記二つの電動機と前記中間軸と前記中間歯車が台車に装荷さることを特徴とする請求項１もしくは請求項２もしくは請求項３記載の車両用台車。
5. 走行車輪を有する二つの車軸を有し、該二つの車軸に直結された二つの直結電動機によって駆動される車両用台車において、前記二つの車軸の間に中間軸及び中間歯車を設け、該二つの直結電動機は同一の電力変換装置で制御され、前記二つの車軸は該中間軸と該中間歯車を介して機械的に結合されることを特徴とする車両用台車。
6. 前記請求項１から請求項５のいずれかの車両用台車において、前記二つの電動機もしくは直結電動機のうち一方の電動機もしくは直結電動機ともう一方の電動機もしくは直結電動機のトルク特性が異なることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載の車両用台車。
7. 請求項６の車両用台車において、前記二つの電動機もしくは直結電動機のうち一方の電動機もしくは直結電動機ともう一方の電動機もしくは直結電動機の電動機の電流を流さない際に発生するトルクが異なることを特徴とする請求項６記載の車両用台車。
   

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