JP2015123954A - 電気鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも車内への漏洩磁界を低減する。【解決手段】屋根１と、床２と、屋根１と床２とを接続する壁３と、屋根１の上方に設けられた集電器４と、床２の下方に設けられた受電器５と、受電器５に接続された電動機６と、壁を通って集電器４と受電器５とを並列に接続し、水平方向に互いに離間するように配置された、複数の電源配線７とを備える、電気鉄道車両。【選択図】図１

Description

本発明は、電気鉄道車両に関する。より詳しくは、本発明は、漏洩磁界低減構造を備えた電気鉄道車両に関する。

特許文献１は、直流電気車両の車体の底部に配設される底部磁気シールド板と、この底部磁気シールド板に接合され、車体の両側部に配設される側部磁気シールド板とを備える直流電気車両を開示する。

特開２０１１−１１６２４７号公報

本発明は、従来よりも車内への漏洩磁界を低減しうる電気鉄道車両を提供することを課題とする。

本発明の電気鉄道車両の一態様は、屋根と、床と前記屋根と前記床とを接続する壁と、前記屋根の上方に設けられた集電器と、前記床の下方に設けられた受電器と、前記受電器に接続された電動機と、前記壁を通って前記集電器と前記受電器とを並列に接続し、水平方向に互いに離間するように配置された、複数の電源配線とを備える。

本発明の電気鉄道車両の別の態様は、屋根と、床と前記屋根と前記床とを接続する壁と、前記屋根の上方に設けられた集電器と、前記床の下方に設けられた受電器と、前記受電器に接続された電動機と、前記壁を通って前記集電器と前記受電器とを接続する板状の導体とを備える。

本発明の電気鉄道車両によれば、従来よりも車内への漏洩磁界を低減することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態の電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図２は、電源配線が単一である場合における、漏洩磁界強度のシミュレーション結果である。 図３は、電源配線が複数である場合における、漏洩磁界強度のシミュレーション結果である。 図４は、第２実施形態の電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図５は、集電器と受電器とを壁内に設けられた板状の導体で接続した場合における、漏洩磁界強度のシミュレーション結果である。 図６は、第１実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図７は、第２実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図８は、第３実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図９は、第４実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図１０は、第５実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。 図１１は、第６実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。

本発明者らは、電気鉄道車両において、車体に沿って配置された電源配線から漏洩する磁界が乗客や乗組員の健康等（人体そのものの他、ペースメーカー等の植え込み型医用機器の誤動作等を含む）に影響を与える可能性に気づいた。かかる影響を最小限とすべく鋭意検討を加えた結果、以下の知見を得た。

電気鉄道車両では、車内の空間に近接して、壁面内部や天井、床下等に大電流の流れる動力用配線などの電流経路となる導体を配置する必要がある。現在主流となっているステンレス鋼からなる車体やアルミニウムからなる車体は、直流電流により発生する静磁界および低周波電流により発生する低周波磁界に対する遮蔽能をもたないため、電流経路近傍の車内空間の磁界低減が課題となる。

磁界低減のために磁気遮蔽板を追加することも考えられる。しかしながら、そのためには配線付近に余分なスペースを必要とする。また、磁気遮蔽板の設置により車両重量が増えるという問題がある。

漏洩磁界の強度は、電源配線を通流する電流の大きさに比例する。従来の電気鉄道車両では集電器と受電器とを接続する電源配線が１本しかなく、当該電源配線に電流が集中するために、その周囲の漏洩磁界が大きくなりやすい。

一方、電源配線を複数に分割して離間させ、該複数の電源配線により集電器と受電器とを並列に接続すれば、１本あたりの電源配線の電流量を低減できる。その結果、それぞれの電源配線の周囲の漏洩磁界を小さくすることができる。

電流経路が複数に分割された場合、各電流経路に流れる電流は、１／（経路数）になる。各経路の電流により形成される磁界はそれぞれ１／（経路数）となる。経路を離間させ、空間の電流密度を減少させることで、電流経路近傍の車内の磁界強度を同程度の比率で低減することができる。

かかる効果は、電源配線中の電流密度を下げることにより得られるものであるから、例えば、電源配線を板状の導体で構成することによっても、同様の効果を得ることができる。

具体的には例えば、平板形状に代表される、円筒、平板またはそれらの組合せといった板状の導体に電流を流し、空間の電流密度を減少させることで、電流経路近傍の磁界強度を低減することができる。

これらの方法では、電流経路となる導体の体積および断面積は従来と同程度でよく、電流経路と車内の空間の間に、追加的構造物（絶縁体や電線管等の従来用いられてきた構造物以外の構造物）を必要としない。このため、磁気遮蔽板を追加する場合に比べて狭小なスペースにも電流経路を設置することができる。重量も、磁気遮蔽板を設置する場合に比べて軽量とすることができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態の電気鉄道車両は、屋根と、床と、屋根と床とを接続する壁と、屋根の上方に設けられた集電器と、床の下方に設けられた受電器と、受電器に接続された電動機と、壁を通って集電器と受電器とを並列に接続し、水平方向に互いに離間するように配置された、複数の電源配線とを備える。

かかる構成では、電源配線が複数の並列配線に分離されているため、従来よりも車内への漏洩磁界を低減することができる。

上記電気鉄道車両において、受電器が、ＶＶＶＦインバータであってもよい。

上記電気鉄道車両において、受電器が、フィルタリアクトルであって、さらにＶＶＶＦインバータを備え、フィルタリアクトルがＶＶＶＦインバータを介して電動機に接続されていてもよい。

上記電気鉄道車両において、受電器が、ヒューズ箱であってもよい。

上記電気鉄道車両において、受電器が、変圧器であって、さらにＰＷＭコンバータおよびＶＶＶＦインバータを備え、フィルタリアクトルがＰＷＭコンバータおよびＶＶＶＦインバータを介して電動機に接続されていてもよい。

上記電気鉄道車両において、複数の電源配線が、壁の壁面と平行な平面をなすように、互いに離間して配置されていてもよい。

上記電気鉄道車両において、複数の電源配線が、壁により囲まれる車内空間を挟んで対向するように配置されていてもよい。

上記電気鉄道車両において、複数の電源配線が、板状の導体であってもよい。

図１は、第１実施形態の電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図１を参照しつつ、第１実施形態の電気鉄道車両１００について説明する。

電気鉄道車両１００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電装置４と、受電器５と、電動機６と、電源配線７とを備えている。

壁３は、屋根１と床２とを接続する。

集電器４は、屋根１の上方に設けられている。集電器４は、例えば、架線より電力を集電し、電源配線７および受電器５を介して電動機６へと電力を供給する。集電器４としては、例えば、パンタグラフ等とすることができる。集電器４は電気鉄道車両１００の屋根上の前方部分又は後方部分に位置していてもよい。すなわち、集電器４は、架線に対して相対的な位置の変化が最小となる台車中心上方に設置されてもよい。

受電器５は、床２の下方に設けられている。受電器５は、電源配線７を介して集電器４より電力を受け取り、電動機６へと電力を供給する。受電器５は、例えば、ＶＶＶＦインバータ（可変電圧可変周波数制御のためのインバータ）であってもよいし、フィルタリアクトルであってもよいし、ヒューズ箱であってもよいし、変圧器であってもよい。

電動機６は、受電器５に接続されている。電動機６（モータ）は、受電器５と電源配線７とを介して集電器４より電力を受け取り、電気鉄道車両１００を駆動する。

電源配線７は、１個の受電器５に対し複数設けられている。複数の電源配線７は、壁３を通って、集電器４と受電器５とを並列に接続する。複数の電源配線７は、水平方向に互いに離間するように配置されている。複数の電源配線７は、同一の壁を通っていてもよいし、それぞれが異なる壁を通っていてもよい。「壁を通る」とは、壁の内部に電源配線７が配設される場合と、車両の内部および外部の少なくともいずれか一方において壁の上に電源配線７が配設される場合とを含む。電源配線７の全部が壁３を通っていなくてもよい。

複数の電源配線７は、壁３の壁面と平行な平面をなすように、互いに離間して配置されていてもよい。

複数の電源配線７は、壁３により囲まれる車内空間を挟んで対向するように配置されていてもよい。

複数の電源配線７は、電気鉄道車両１００の前方および後方の壁の少なくともいずれか一方（妻壁）にのみ設けられていてもよい。複数の電源配線７は、電気鉄道車両１００の左右の壁には設けられていなくてもよい。複数の電源配線７は、電気鉄道車両１００の前方および後方の壁の少なくともいずれか一方において、該壁に設けられた貫通路の両側に１本ずつ設けられていてもよい。貫通路は、例えば、車両と車両との間を移動するための通路であってもよいし、運転席と車両外部との間を移動するための通路であってもよい。

電源配線７は、動力用配線であってもよい。１個の受電器５に対し複数設けられた電源配線７に流れる最大電流の合計は、１０Ａ以上２０００Ａ以下であってもよいし、２５０Ａ以上２０００Ａ以下であってもよいし、５００Ａ以上２０００Ａ以下であってもよい。１本の電源配線７あたりの最大電流は５Ａ以上７００Ａ以下であってもよいし、５Ａ以上５００Ａ以下であってもよいし、５Ａ以上３００Ａ以下であってもよい。例えば、電源配線７が２本設けられる場合は、１本の電源配線７あたりの最大電流が５Ａ以上７００Ａ以下であってもよいし、５Ａ以上５００Ａ以下であってもよいし、５Ａ以上３００Ａ以下であってもよい。電源配線７は動力用の主電源配線であるため、最大電流の合計が例えば２５０Ａ以上２０００Ａ以下の場合、補機用の補助電源配線（最大電流：５０Ａ以上２００Ａ以下程度）と異なりうる。

「集電器と受電器とを並列に接続し・・・複数の電源配線を備える」とは、互いに対応する受電器５と電源配線７との個数の比が、１個の受電器５に対して電源配線７が２本以上であることを意味する。すなわち、１台の電気鉄道車両１００が１個の受電器５を備えるときは、該１個の受電器５に複数の電源配線７が接続されていることを意味する。１台の電気鉄道車両１００が２個以上の受電器５を備えるときは、そのうちの１個の受電器５に複数の電源配線７が接続されていることを意味する。

複数の電源配線７を水平方向に互いに離間させる距離は、例えば、５０ｃｍ以上１０ｍ以下とすることができる。複数の電源配線７を離間させる距離は、例えば、１ｍ以上であって電気鉄道車両１００の全長以下とすることができる。

図２は、電源配線が単一である場合における、漏洩磁界強度のシミュレーション結果である。図３は、電源配線が複数である場合における、漏洩磁界強度のシミュレーション結果である。電流は８００Ａ（図３では１本あたり４００Ａ）とし、壁の厚みは２２ｃｍとし、その厚み方向中央部に電源配線が配置されているものとし、図３における電源配線間の距離は１．９ｍとして磁界強度を計算した。図２および図３において、図面左右方向が電気鉄道車両１００の長手方向（進行方向および後退方向）である。

図２に示すように、電源配線が単一である場合には、１ｍＴの強度の磁界が壁の外部にまで漏洩している。しかしながら、図３に示すように、電源配線を２本に分割し、それぞれの電源配線を水平方向に離間させることにより、１ｍＴの強度の磁界は壁の内部に止まっている。すなわち、図３のような構成とすることで、車内に漏洩する磁界の強度を飛躍的に低減することができることが分かった。磁気遮蔽板を追加する場合に比べて狭小なスペースにも電流経路を設置することができる。重量も、磁気遮蔽板を設置する場合に比べて軽量とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の電気鉄道車両は、屋根と、床と屋根と床とを接続する壁と、屋根の上方に設けられた集電器と、床の下方に設けられた受電器と、受電器に接続された電動機と、壁を通って集電器と受電器とを接続する板状の導体とを備える。

かかる構成では、板状の導体が電源配線として機能し、電流が面的に分散されるため、従来よりも車内への漏洩磁界を低減することができる。

上記電気鉄道車両において、受電器が、ＶＶＶＦインバータであってもよい。

上記電気鉄道車両において、受電器が、フィルタリアクトルであって、さらにＶＶＶＦインバータを備え、フィルタリアクトルがＶＶＶＦインバータを介して電動機に接続されていてもよい。

上記電気鉄道車両において、受電器が、ヒューズ箱であってもよい。

上記電気鉄道車両において、受電器が、変圧器であって、さらにＰＷＭコンバータおよびＶＶＶＦインバータを備え、フィルタリアクトルがＰＷＭコンバータおよびＶＶＶＦインバータを介して電動機に接続されていてもよい。

上記電気鉄道車両において、板状の導体が、壁の壁面と平行な平面をなす、請求項１に記載の電気鉄道車両。

図４は、第２実施形態の電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図４を参照しつつ、第２実施形態の電気鉄道車両２００について説明する。

電気鉄道車両２００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、受電器５と、電動機６と、導体８とを備えている。

導体８は、板状の形状を有し、壁３を通って集電器４と受電器５とを接続する。

「壁を通る」とは、壁の内部に導体８が配設される場合と、車両の内部および外部の少なくともいずれか一方において壁の上に導体８が配設される場合とを含む。導体８の全部が壁３を通っていなくてもよい。さらに、導体８が壁３を構成していてもよい。すなわち、壁３そのものが導体８をなしていてもよい。「壁を通る」とは、かかる態様を含む。

「板状」とは、何らかの平面的な広がりを有する部分を含むことを言う。具体的には例えば、平板、円筒、Ｌ字状、Ｈ字状、およびそれらの部分、あるいはそれらの組合せ等が挙げられる。板状の導体８には、例えば、穴が開いていてもよい。

導体８の材料としては、例えば、銅、アルミニウム合金、鋼板等が挙げられる。

導体８は、一個であってもよいし、複数であってもよい。導体８が複数の場合、該複数の導体８は、壁３を通って、集電器４と受電器５とを並列に接続する。複数の導体８は、水平方向に互いに離間するように配置されている。複数の導体８は、同一の壁を通っていてもよいし、それぞれが異なる壁を通っていてもよい。

導体８は、電気鉄道車両１００の前方および後方の壁の少なくともいずれか一方にのみ設けられていてもよい。導体８は、電気鉄道車両１００の左右の壁には設けられていなくてもよい。導体８は、電気鉄道車両１００の前方および後方の壁の少なくともいずれか一方において、該壁に設けられた貫通路の片側に１個設けられていてもよいし、両側に１個ずつ設けられていてもよい。貫通路は、例えば、車両と車両との間を移動するための通路であってもよいし、運転席と車両外部との間を移動するための通路であってもよい。

板状の導体８が、壁の壁面と平行な平面をなしてもよい。

導体８は、動力用配線をなしていてもよい。導体８に流れる最大電流は、１０Ａ以上２０００Ａ以下であってもよいし、２５０Ａ以上２０００Ａ以下であってもよいし、５００Ａ以上２０００Ａ以下であってもよい。導体８は動力用の主電源配線であるため、最大電流の合計が例えば２５０Ａ以上２０００Ａ以下の場合、補機用の補助電源配線（最大電流：５０Ａ以上２００Ａ以下程度）と異なりうる。

導体８が複数設けられる場合、互いに対応する受電器５と電源配線７との個数の比が、１個の受電器５に対して電源配線７が２本以上であってもよい。すなわち、１台の電気鉄道車両１００が１個の受電器５を備えるときは、該１個の受電器５に複数の導体８が接続されていてもよい。１台の電気鉄道車両１００が２個以上の受電器５を備えるときは、そのうちの１個の受電器５に複数の導体８が接続されていてもよい。

複数の導体８を水平方向に互いに離間させる距離は、例えば、５０ｃｍ以上１０ｍ以下とすることができる。複数の導体８を離間させる距離は、例えば、１ｍ以上であって電気鉄道車両１００の全長以下とすることができる。

以上の点を除き、第２実施形態の電気鉄道車両２００およびその各構成要素は、第１実施形態の電気鉄道車両１００およびその各構成要素と同様の構成とすることができる。よって、図４と図１とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。

図５は、集電器と受電器とを壁内に設けられた板状の導体で接続した場合における、漏洩磁界強度のシミュレーション結果である。電流は８００Ａとし、壁の厚みは２２ｃｍとし、その厚み方向中央部に導体が配置されているものとし、導体の幅は６０ｃｍとして磁界強度を計算した。図４において、図面左右方向が電気鉄道車両１００の長手方向（進行方向および後退方向）である。

図５に示すように、集電器と受電器とを壁内に設けられた板状の導体で接続した場合には、１ｍＴの強度の磁界は壁の内部に止まっている。かかる結果は、図２において、電源配線が単一である場合に、１ｍＴの強度の磁界が壁の外部にまで漏洩しているのと対照的である。すなわち、図５のような構成とすることで、車内に漏洩する磁界の強度を飛躍的に低減することができることが分かった。磁気遮蔽板を追加する場合に比べて狭小なスペースにも電流経路を設置することができる。重量も、磁気遮蔽板を設置する場合に比べて軽量とすることができる。

（第１実施例）
第１実施例は、電気鉄道車両が直流電気車であって、ＶＶＶＦインバータ筐体内にフィルタリアクトルが一体化されている場合である。本実施例では、集電器（例えば、パンタグラフ）からＶＶＶＦインバータまでの電流経路が分割されている。

図６は、第１実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図６を参照しつつ、第１実施例の電気鉄道車両３００について説明する。

電気鉄道車両３００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、電動機６と、電源配線７と、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３と、ＶＶＶＦインバータ１４と、端子台１５と、モータ三相線１７と、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１とを備えている。

図６に示す例において、集電器４はパンタグラフであり、架線１６と接することで、架線１６から電力を集電する。

電動機６は、それぞれの出力軸が動力変換手段（ギヤボックス等）を介して車軸２０に接続されている。電動機６は、ＶＶＶＦインバータ１４から供給される電力を用いて車軸２０を回転させ、電気鉄道車両３００を駆動する。

電源配線７は、１個のＶＶＶＦインバータ１４に対し２本設けられている。２本の電源配線７は、壁３を通って、集電器４とＶＶＶＦインバータ１４とを並列に接続する。複数の電源配線７は、水平方向に互いに離間するように配置されている。それぞれの電源配線７において、集電器４の側からＶＶＶＦインバータ１４の側に向けて、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３とが、この順に設けられている。

ヒューズ箱１１は、電源配線７の過電流を防止するヒューズを内蔵した機器箱である。

断路器箱１２は、電源配線７の開放用スイッチを内蔵した機器箱である。

断流器箱１３は、短絡等の事故電流を遮断する高速度遮断器、および、電源配線を開閉する接触器を内蔵した機器箱である。

ＶＶＶＦインバータ１４は、可変電圧可変周波数制御のためのインバータとフィルタリアクトルとが一体化された装置である。インバータは、電動機６に印加される電圧および周波数を制御することで、電動機６の出力するトルクや回転数を制御する。フィルタリアクトルは、インバータから架線１６に高周波成分（高調波）が流入したり、架線１６からインバータに高周波成分（高調波）が流入したりするのを阻止するフィルタとして機能する。本実施例においては、例えば、ＶＶＶＦインバータ１４が受電器に相当する。

端子台１５は、ＶＶＶＦインバータ１４の接地端子と、それぞれの接地線１８とを接続する。端子台１５は、ＶＶＶＦインバータ１４の接地端子を、それぞれの車軸２０に対応する接地ブラシ１９に接続された接地線１８に振り分けて入力する。

架線１６には、図示されない電源より、直流電力が供給されている。

モータ三相線１７は、ＶＶＶＦインバータ１４とそれぞれの電動機６とを接続し、ＶＶＶＦインバータ１４の出力を電動機６に入力する。

接地線１８は、端子台１５（ＶＶＶＦインバータ１４の接地端子）とそれぞれの接地ブラシ１９とを電気的に接続する。ＶＶＶＦインバータ１４の接地端子は、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１とを介してレール２２に電気的に接続されることで、設置される。

本実施例では、電動機６および接地ブラシ１９、車軸２０は、それぞれ、１台の電気鉄道車両３００につき４個ずつ設けられている。車輪２１は、１本の車軸に２個ずつ設けられてもよく、１台の電気鉄道車両３００につきそれぞれ８個ずつが設けられていてもよい。

複数の電源配線７に代えて、第２実施形態のように、受電器４とＶＶＶＦインバータ１４とを板状の導体で接続してもよい。

本実施例においては、例えば、ＶＶＶＦインバータ１４が受電器に相当する。

以上の点を除き、本実施例においても、第１実施形態および第２実施形態と同様の構成とすることができる。よって、図６と図１ないし図２とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。

（第２実施例）
第２実施例は、電気鉄道車両が直流電気車であって、ＶＶＶＦインバータとフィルタリアクトルとが別箇の筐体内に構成され、フィルタリアクトルがＶＶＶＦインバータよりも上流側に設けられている場合である。本実施例では、集電器（例えば、パンタグラフ）からフィルタリアクトルまでの電流経路が分割されている。

図７は、第２実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図７を参照しつつ、第２実施例の電気鉄道車両４００について説明する。

電気鉄道車両４００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、電動機６と、電源配線７と、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３と、端子台１５と、モータ三相線１７と、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１と、フィルタリアクトル２４と、ＶＶＶＦインバータ２５とを備えている。

フィルタリアクトル２４は、電源配線７を介して集電器４と接続されている。すなわち、フィルタリアクトル２４は、複数の電源配線７を介して集電器４と並列に接続されている。フィルタリアクトル２４は、ＶＶＶＦインバータ２５にも接続されている。すなわち、フィルタリアクトル２４は、集電器４とＶＶＶＦインバータ２５とを結ぶ配線上に設けられている。フィルタリアクトル２４は、それぞれの電源配線７とＶＶＶＦインバータ２５とを接続する。

なお、それぞれの電源配線７が端子台（図示せず）に接続されている場合には、フィルタリアクトル２４は該端子台を含む。すなわち、電源配線７は、端子台を含むフィルタリアクトル２４に接続される。

フィルタリアクトル２４は、ＶＶＶＦインバータ２５から架線１６に高周波成分（高調波）が流入したり、架線１６からＶＶＶＦインバータ２５に高周波成分（高調波）が流入したりするのを阻止するフィルタとして機能する。

ＶＶＶＦインバータ２５は、可変電圧可変周波数制御のためのインバータである。ＶＶＶＦインバータ２５により電動機６に印加される電圧および周波数を制御することで、電動機６の出力するトルクや回転数を制御する。

本実施例においては、例えば、フィルタリアクトル２４が受電器に相当する。

以上の点を除き、本実施例においても、第１実施例と同様の構成とすることができる。よって、図７と図６とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。

（第３実施例）
第３実施例は、電気鉄道車両が直流電気車であって、ＶＶＶＦインバータとフィルタリアクトルとが別箇の筐体内に構成され、ＶＶＶＦインバータを介してフィルタリアクトルに電流が流れる場合である。本実施例では、集電器（例えば、パンタグラフ）からＶＶＶＦインバータまでの電流経路が分割されている。

図８は、第３実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図８を参照しつつ、第３実施例の電気鉄道車両５００について説明する。

電気鉄道車両５００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、電動機６と、電源配線７と、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３と、端子台１５と、モータ三相線１７と、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１と、フィルタリアクトル２４と、ＶＶＶＦインバータ２５とを備えている。

フィルタリアクトル２４は、ＶＶＶＦインバータ２５から架線１６に高周波成分（高調波）が流入したり、架線１６からＶＶＶＦインバータ２５に高周波成分（高調波）が流入したりするのを阻止するフィルタとして機能する。本実施例において、フィルタリアクトル２４は、集電器４とＶＶＶＦインバータ２５とを接続する配線には接続されておらず、別箇の配線を通じてＶＶＶＦインバータ２５と接続されている。

ＶＶＶＦインバータ２５は、電源配線７を介して集電器４と接続されている。すなわち、ＶＶＶＦインバータ２５は、複数の電源配線７を介して集電器４と並列に接続されている。ＶＶＶＦインバータ２５はフィルタリアクトル２４にも接続されている。

ＶＶＶＦインバータ２５は、可変電圧可変周波数制御のためのインバータである。ＶＶＶＦインバータ２５により電動機６に印加される電圧および周波数を制御することで、電動機６の出力するトルクや回転数を制御する。

本実施例においては、例えば、ＶＶＶＦインバータ２５が受電器に相当する。

以上の点を除き、本実施例においても、第２実施例と同様の構成とすることができる。よって、図８と図７とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。

（第４実施例）
第４実施例は、電気鉄道車両が直流電気車であって、ＶＶＶＦインバータ筐体内にフィルタリアクトルが一体化されている場合である。本実施例では、集電器（例えば、パンタグラフ）からヒューズ箱までの電流経路が分割されている。

図９は、第４実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図９を参照しつつ、第４実施例の電気鉄道車両６００について説明する。

電気鉄道車両６００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、電動機６と、電源配線７と、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３と、ＶＶＶＦインバータ１４と、端子台１５と、モータ三相線１７と、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１とを備えている。

電源配線７は、１個のヒューズ箱１１に対し２本設けられている。２本の電源配線７は、壁３を通って、集電器４とヒューズ箱１１とを並列に接続する。複数の電源配線７は、水平方向に互いに離間するように配置されている。

ヒューズ箱１１からＶＶＶＦインバータ１４に至る配線上には、ヒューズ箱１１からＶＶＶＦインバータ１４に向かって、断路器箱１２と、断流器箱１３とが、この順に設けられている。

なお、それぞれの電源配線７が端子台（図示せず）に接続されている場合には、ヒューズ箱１１は該端子台を含む。すなわち、電源配線７は、端子台を含むヒューズ箱１１に接続される。

本実施例においては、例えば、ヒューズ箱１１が受電器に相当する。

以上の点を除き、本実施例においても、第１実施例と同様の構成とすることができる。よって、図９と図６とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。

（第５実施例）
第５実施例は、電気鉄道車両が交流電気車であって、受電器（例えば、パンタグラフ）から変圧器までの電流経路が分割されている。

図１０は、第５実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図１０を参照しつつ、第５実施例の電気鉄道車両７００について説明する。

電気鉄道車両７００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、電動機６と、電源配線７と、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３と、モータ三相線１７と、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１と、ＰＷＭコンバータ２９と、ＶＶＶＦインバータ３０とを備えている。

変圧器２８は、電源配線７を介して集電器４と接続されている。すなわち、変圧器２８は、複数の電源配線７を介して集電器４と並列に接続されている。変圧器２８はＰＷＭコンバータ２９にも接続されている。すなわち、変圧器２８は、集電器４とＰＷＭコンバータ２９とを結ぶ配線上に設けられている。変圧器２８は、それぞれの電源配線７とＰＷＭコンバータ２９とを接続する。

なお、それぞれの電源配線７が端子台（図示せず）に接続されている場合には、変圧器２８は該端子台を含む。すなわち、電源配線７は、端子台を含む変圧器２８に接続される。

ＰＷＭコンバータ２９は、入力された電圧をパルス状の電圧に変換し、そのパルスの数、間隔、幅などを制御し、目的とする周波数の交流を得る。

ＶＶＶＦインバータ３０は、可変電圧可変周波数制御のためのインバータである。ＶＶＶＦインバータ３０により電動機６に印加される電圧および周波数を制御することで、電動機６の出力するトルクや回転数を制御する。

本実施例においては、例えば、変圧器２８が受電器に相当する。

以上の点を除き、本実施例においても、第１実施例と同様の構成とすることができる。よって、図１０と図６とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。

（第６実施例）
第６実施例は、電気鉄道車両が交流電気車であって、各車両を接続する特高引通線が設けられ、集電器（例えば、パンタグラフ）から変圧器までの電流経路が分割されている場合である。本実施例は例えば、新幹線型の鉄道車両にも用いることができる。

図１１は、第６実施例にかかる電気鉄道車両の概略構成を模式的に示した図である。以下、図１１を参照しつつ、第６実施例の電気鉄道車両８００について説明する。

電気鉄道車両８００は、屋根１と、床２と、壁３と、集電器４と、電動機６と、電源配線７と、ヒューズ箱１１と、断路器箱１２と、断流器箱１３と、モータ三相線１７と、接地線１８と、接地ブラシ１９と、車軸２０と、車輪２１と、変圧器２８と、ＰＷＭコンバータ２９と、ＶＶＶＦインバータ３０と、特高引通線３１（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｂｕｓ）とを備えている。

特高引通線３１は、前後に隣接する車両間で相互に接続されている。特高引通線３１は、編成中の複数車両に設けられた集電器の間を接続し、編成中の受電器に電力を分配するとともに、集電器離線時の電磁ノイズを低減するための電源母線である。

本実施例においては、例えば、変圧器２８が受電器に相当する。

以上の点を除き、本実施例においても、第５実施例と同様の構成とすることができる。よって、図１１と図１０とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して、詳細な説明を省略する。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の電気鉄道車両は、従来よりも車内への漏洩磁界を低減することができる電気鉄道車両として有用である。

１ 屋根
２ 床
３ 壁
４ 集電器
５ 受電器
６ 電動機
７ 電源配線
８ 導体
１１ ヒューズ箱
１２ 断路器箱
１３ 断流器箱
１４ ＶＶＶＦインバータ
１５ 端子台
１６ 架線
１７ モータ三相線
１８ 接地線
１９ 接地ブラシ
２０ 車軸
２１ 車輪
２２ レール
２４ フィルタリアクトル
２５ ＶＶＶＦインバータ
２８ 変圧器
２９ ＰＷＭコンバータ
３０ ＶＶＶＦインバータ
３１ 特高引通線
１００ 電気鉄道車両
２００ 電気鉄道車両
３００ 電気鉄道車両
４００ 電気鉄道車両
５００ 電気鉄道車両
６００ 電気鉄道車両
７００ 電気鉄道車両
８００ 電気鉄道車両

Claims (9)

1. 屋根と、
   床と、
   前記屋根と前記床とを接続する壁と、
   前記屋根の上方に設けられた集電器と、
   前記床の下方に設けられた受電器と、
   前記受電器に接続された電動機と、
   前記壁を通って前記集電器と前記受電器とを並列に接続し、水平方向に互いに離間するように配置された、複数の電源配線とを備える、
   電気鉄道車両。
2. 屋根と、
   床と、
   前記屋根と前記床とを接続する壁と、
   前記屋根の上方に設けられた集電器と、
   前記床の下方に設けられた受電器と、
   前記受電器に接続された電動機と、
   前記壁を通って前記集電器と前記受電器とを接続する板状の導体とを備える、
   電気鉄道車両。
3. 前記受電器が、ＶＶＶＦインバータである、請求項１または２に記載の電気鉄道車両。
4. 前記受電器が、フィルタリアクトルであって、
   さらにＶＶＶＦインバータを備え、
   前記フィルタリアクトルが前記ＶＶＶＦインバータを介して前記電動機に接続されている、請求項１または２に記載の電気鉄道車両。
5. 前記受電器が、ヒューズ箱である、請求項１または２に記載の電気鉄道車両。
6. 前記受電器が、変圧器であって、
   さらにＰＷＭコンバータおよびＶＶＶＦインバータを備え、
   前記フィルタリアクトルが前記ＰＷＭコンバータおよび前記ＶＶＶＦインバータを介して前記電動機に接続されている、請求項１または２に記載の電気鉄道車両。
7. 前記複数の電源配線が、前記壁の壁面と平行な平面をなすように、互いに離間して配置されている、請求項１に記載の電気鉄道車両。
8. 前記複数の電源配線が、前記壁により囲まれる車内空間を挟んで対向するように配置されている、請求項１に記載の電気鉄道車両。
9. 前記板状の導体が、前記壁の壁面と平行な平面をなす、請求項１に記載の電気鉄道車両。