JP2015228407A - 車両用リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】縦置式で鉄道車両の床下や天井裏に設置される場合でも、鉄道車両内への磁束の漏洩を効果的に低減することができるように構成した車両用リアクトルを提供する。【解決手段】車両用リアクトル１は、コイル２を軸線２１回りに囲う第１磁気遮蔽板３を備え、第１磁気遮蔽板の鉄道車両の床Ｆまたは天井側の互い向かい合う端面に、軸線に向けて傾斜して夫々延びるフラップ部３２を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用リアクトルに関し、特に、軸線回りに巻回されるコイルを有するリアクトル本体を有し、軸線が鉄道車両の床面または天井面に直交する姿勢で鉄道車両の床下または天井裏に固定されるものに関する。

電動式鉄道車両には、半導体素子を利用した制御装置から発生する高調波等の電気的ノイズを架線に流さないために、インバーターへの直流入力回路に電気的に接続され、コンデンサと共に平滑回路を構成する車両用リアクトルが設けられている。この種の車両用リアクトルは、一般に、軸線回りに巻回されるコイルを有するリアクトル本体を有し、鉄道車両の床下や天井裏に支持部材により固定される。

ここで、力行または回生制動時に車両用リアクトルに電流が流れると、磁束が発生する。そして、このリアクトルで発生した磁束が車両内へと漏洩すると、磁気カードや電子機器等の乗客の所持品に悪影響を及ぼす虞がある。そこで、鉄道車両内への磁束の漏洩量を可及的に低減するため、車両の床または天井とリアクトル本体との間に磁気遮蔽板を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、車両用リアクトルを鉄道車両の床下や天井裏に設置する場合、上記特許文献１記載のように、軸線が鉄道車両の床面または天井面に平行な姿勢にして固定されるもの（所謂横置式）の他、軸線が鉄道車両の床面または天井面に直交する姿勢で車両用リアクトルが固定されるもの（所謂縦置式）がある。そして、所謂縦置式の場合には、磁気遮蔽板を設けても、その板厚に関係なく、鉄道車両内への磁束の漏洩量を効果的に低減できないことが判明した。

特許第２７４８３０１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、車両用リアクトルが縦置式で鉄道車両の床下や天井裏に設置される場合でも、鉄道車両内への磁束の漏洩を効果的に低減することができる車両用リアクトルを提供することをその課題とするものである。

上記の課題を解決するために、軸線回りに巻回されるコイルを有するリアクトル本体を有し、軸線が鉄道車両の床面または天井面に直交する姿勢で鉄道車両の床下または天井裏に固定される本発明の車両用リアクトルは、コイルを軸線回りに囲う第１磁気遮蔽板を備え、第１磁気遮蔽板の鉄道車両の床または天井側の互い向かい合う端面に、軸線に向けて傾斜して夫々延びるフラップ部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１磁気遮蔽板を備えるため、車両用リアクトルに電流が流れることで磁束が発生したとき、第１磁気遮蔽板中を通って閉じる磁束の量が増加すると共に、軸線側の磁束が第１磁気遮蔽板側へと引き寄せられ、鉄道車両の床面または天井面に向かう磁束の漏洩量が低減され、それに加えて、フラップ部を備えるため、上記床面または天井面に向かう磁束が当該床面または天井面に対して横方向に拡散され、床面または天井面に向かう磁束が更に低減される。従って、車両用リアクトルが縦置式で鉄道車両の床下や天井裏に設置される場合でも、鉄道車両内への磁束の漏洩を効果的に低減することができる。

本発明においては、前記床または天井とフラップ部との間に軸線方向に間隔を存して配置される少なくとも２枚の第２磁気遮蔽板を更に備えることが好ましい。これによれば、床面または天井面に向かう磁束をより一層低減することができる。

本発明の実施形態の車両用リアクトルの構成を説明する斜視図。 図１に示す車両用リアクトルを車両の床下に取り付けた状態で示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の効果を示す実験結果を示す図。

以下、図面を参照して、インバーターへの直流入力回路に電気的に接続され、コンデンサと共に平滑回路を構成する車両用リアクトルを鉄道車両の床下に取り付ける場合を例にその実施形態を説明する。

図１及び図２を参照して、１は、車両用リアクトルのリアクトル本体である。リアクトル本体１は、軸線２１回りに巻回されるコイル２と、このコイル２を包含して支持する保護カバー３とを備え、保護カバー３に連結される支持金具４を介して鉄道車両の床Ｆに吊設されている。なお、保護カバー３の鉄道車両への固定方法はこれに限定されるものではない。そして、コイル２が、その軸線２１が鉄道車両の床Ｆに直交する姿勢、即ち、鉛直方向に軸線２１がのびるように保護カバー３内に保持されている。

保護カバー３は、上面が開口した箱状のものであり、磁性材料で形成されている。磁性材料としては、鉄よりも高透磁率で飽和磁束密度の高いものが望ましく、例えば、ＳＳ４００、ＳＰＨＣまたはＳＰＣＣを用いることができる。そして、本実施形態では、保護カバー３の各側壁部３１がコイル２を軸線２１回りに囲う第１磁気遮蔽板として役割を果たす。また、互いに向かい合う各側壁部３１の上端には、その上辺全長に亘って、軸線２１に向けて傾斜して夫々延びるようにフラップ部３２が形成されている。両フラップ部３２の水平面に対する角度や長さは、鉄道車両内への磁束の漏洩量に応じて適宜設定することができる。

床Ｆとフラップ部３２との間には、第２磁気遮蔽板としての２枚の遮蔽板５ａ，５ｂが上下方向に間隔を存して設けられている。各遮蔽板５ａ，５ｂは、保護カバー３上面の開口面積より大きな面積を有する平面視矩形で磁性材料製の板材で夫々構成され、その主面５１が上下方向に直交する姿勢で支持金具４により支持されている。この場合、各遮蔽板５ａ，５ｂの面積は、鉄道車両内への磁束の漏洩量に応じて適宜設定することができる。本実施形態では、床Ｆに向かう磁束をより一層低減するために、鉛直方向上側に位置する遮蔽板５ｂの面積を下側の遮蔽板５ａより大きくしている（例えば、遮蔽板５ｂが遮蔽板５ａの１．２倍の面積を有する）。また、互いに向かい合うフラップ部３２側の遮蔽板５ａ，５ｂの端面を下方に折り曲げて機械的強度を増加させるように構成することが好ましく、磁性材料としては、上記第１磁気遮蔽板と同一のものが用いられる。フラップ部３２の上端と鉛直方向下側の遮蔽板５ａの主面５１との間の間隔Ｄ１と、各遮蔽板５ａ，５ｂの主面５１間の間隔Ｄ２とは、鉄道車両内への磁束の漏洩量に応じて適宜設定される（例えば、７０ｍｍ）。

以上の実施形態によれば、磁性材料の保護カバー３でコイル２の周囲を囲うようにしたため、車両用リアクトルに電流が流れることで磁束が発生したとき、保護カバー３の各側壁部３１を通って閉じる磁束の量が増加すると共に、軸線２１側の磁束が各側壁部３１へと引き寄せられ、床Ｆに向かう磁束の漏洩量が低減され、それに加えて、フラップ部３２を備えるため、床Ｆに向かう磁束が当該床Ｆの下面に対して横方向に拡散され、床Ｆに向かう磁束が更に低減される。従って、車両用リアクトルが縦置式で鉄道車両の床下に設置した場合でも、鉄道車両内への磁束の漏洩を効果的に低減することができる。更に、所定間隔を存して少なくとも２枚の遮蔽板５ａ，５ｂを設けることで、床Ｆに向かう磁束をより一層低減することができる。

以上の効果を確認するために、図１，２に示す車両用リアクトルを用いて次の実験（シュミレーション）を行った。本実験では、コイル２の上面と床Ｆの下面との間の間隔を５００ｍｍ、コイル２の通電電流を８００Ａ、保護カバー３及び磁気遮蔽板５ａ、５ｂをＳＳ４００製のものとし、そのときの磁束密度を図３（ａ）〜（ｄ）に示すコンター図及びベクトル図として得た。

この場合、試料１は、コイル２を第１磁気遮蔽板としての上面を開口した磁性材料製の保護カバー３内に格納せず、床面Ｆから２７０ｍｍの位置に１枚の第２磁気遮蔽板のみを配置したものとした（従来例に相当）。試料２は、試料１に加えて、コイル２を第１磁気遮蔽板としての上面を開口した磁性材料製の保護カバー３（但し、フラップ部を設けていない）内に格納したものとした、試料３は、試料２に加えて、フラップ部３２を一体に形成したものとした。試料４は、試料３に加えて、床面から１９０ｍｍの位置に他の第２磁気遮蔽板を配置したものとした（上記実施形態のものに相当）。

以上によれば、試料１では、１枚の磁気遮蔽板を設けても、磁束の漏洩量が多いことが判る（図３（ａ）参照）。試料２では、コイル２の周囲を第１磁気遮蔽板としての保護カバー３で囲うことで、側壁部３１中を通って閉じる磁束の量が増加すると共に、軸線側の磁束が側壁部３１側へと引き寄せられ、床Ｆに向かう磁束の漏洩量が低減されることが判る（図３（ｂ）参照）。そして、試料３では、フラップ部３２が存することで、床Ｆに向かう磁束が当該床Ｆの下面に対して横方向に拡散され、床Ｆに向かう磁束が更に低減され（図３（ｃ）参照）、試料４では、二枚の磁気遮蔽板５ａ，５ｂを設けることで、効果的に床Ｆを貫通するものが低減されることが判る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、保護カバー３が第１磁気遮蔽板を兼用するものを例に説明したが、コイルを格納するものと別体で設けることもできる。また、第２磁気遮蔽板を２枚としたものを例に説明したが、３枚以上設置することも可能である。

１…リアクトル本体（鉄道車両用リアクトル）、２…リアクトルのコイル、２１…軸線、３…保護カバー、３１…側壁部（第１磁気遮蔽板）、３２…フラップ部、５ａ，５ｂ…遮蔽板（第２磁気遮蔽板）、Ｆ…鉄道車両の床。

Claims (2)

1. 軸線回りに巻回されるコイルを有するリアクトル本体を有し、軸線が鉄道車両の床面または天井面に直交する姿勢で鉄道車両の床下または天井裏に固定される車両用リアクトルにおいて、
   コイルを軸線回りに囲う第１磁気遮蔽板を備え、第１磁気遮蔽板の鉄道車両の床または天井側の互い向かい合う端面に、軸線に向けて傾斜して夫々延びるフラップ部を備えることを特徴とする車両用リアクトル。
2. 前記床または天井とフラップ部との間に軸線方向に間隔を存して配置される少なくとも２枚の第２磁気遮蔽板を更に備えることを特徴とする請求項１記載の車両用リアクトル。