JP2024064257A - ノイズ電流漏洩防止構造、ノイズ電流漏洩防止方法および電気鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置のスイッチング動作に起因したノイズの漏洩を抑制することができるノイズ電流漏洩防止構造、ノイズ電流漏洩防止方法および電気鉄道車両を提供することができる。【解決手段】電気的に車体２０側に接続する電力変換装置１６と電気的にレール２１側に接続する主電動機１８との間で送電を行う３相出力線１７と、３相出力線１７に施されるシールド２５と、シールド２５に電気的に接続するとともに、車体２０側とレール２１側とをコンデンサ３０を介して接続する接続線３１ａ、３１ｂと、を備えるノイズ電流漏洩防止構造。【選択図】図２

Description

本発明は、ノイズ電流漏洩防止構造、ノイズ電流漏洩防止方法、電気鉄道車両に関する。

例えば、電気鉄道車両には、変電所の電力変換器が発生する電磁ノイズや、鉄道車両の駆動用インバータが発生する電磁ノイズに加え、パンタグラフの架線からの離線に伴い発生する電磁ノイズや、車輪がレールと接触・離れることによるノイズなど、様々なノイズが重畳することがある。
このような電気鉄道において、問題となるノイズ要因の一つとして、電力変換装置のスイッチング動作に起因して発生するノイズが有る。電力変換装置は電動機に駆動電流を流して電動機を駆動させるときに、電動機の巻線部と電動機の金属筐体である電動機フレーム間に寄生容量が存在するため、この寄生容量を介して高周波ノイズ電流が漏洩する。
また、電力変換装置の小型・低損失化のため、近年、パワーデバイスにＳｉＣ（炭化ケイ素）といった新しい半導体材料が採用されつつある。この結果、電力変換装置はさらなる高速・高周波スイッチング動作可能となり、小型・低損失化を満たす一方で、スイッチング動作により生じる高周波ノイズ電流は、より高周波まで高調波成分を持つようになってきており、ＭＨｚ帯といった高周波信号を扱う装置にも影響を与えるようになってきた。
こういったノイズ伝播を抑制する方法として、磁性体コアやシールド材といった対策部品の適用の他に、車両内の配線など艤装による対策が用いられている。

特許文献１には、電気車の回路構成が開示されている。この回路構成では、主変換装置は、架線から供給される単相交流電力を三相交流電力に変換し、主電動機を駆動する。アース線は、接地ブラシを介して車輪に接続されると共に電動機のケースに接続される。接地抵抗器は、アース線と車体との間に接続される。主変換装置の中性点接地部と接地抵抗器は、共通の接続点で車体に接続されている。
特許文献２には、鉄道車両について開示されている。台車上に配置して車輪を回転駆動する電動機と、架線から供給される電力を電動機を駆動する三相交流電力に変換する主変換装置と、電動機と主変換装置間を繋いで三相交流電力を送電する三相電線と、少なくとも電動機と主変換装置間を連続して覆う導体である車体と、三相電線を車体側へ近接するように支持する電線支持構造とを具備する鉄道車両であって、主変換装置と車体とを電気的に接続する接地導体と、三相電線の可とう性が必要となる領域において電動機のフレームと車体を電気的に接続する帰還導体とを有し、帰還導体は、三相電線に近接して沿うように配置するものである。

特開２０１１－１６６９６８号公報 特開２０２１－３６７４２号公報

しかしながら、従来のシステムでは帰路のインピーダンスを十分に低減できず、また、電動機までに並走する配線への電磁結合まで抑制することができないため、ノイズ抑制効果を十分得ることができない。
本発明は、電力変換装置から発生するノイズ電流の漏洩を抑制することができるノイズ電流漏洩防止構造、ノイズ電流漏洩防止方法および電気鉄道車両を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明は、電気的に車体側に接続する電力変換装置と電気的にレール側に接続する電動機との間で送電を行う送電線と、送電線に施されるシールドと、シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側とをコンデンサを介して接続する接続線と、を備えるノイズ電流漏洩防止構造である。

ここで、シールドは、車体側とレール側とで分割され、接続線は、コンデンサを介し、分割されたシールドのそれぞれに電気的に接続するようにできる。この場合、車体側とレール側とを電気的に絶縁しつつ、ノイズ電流は通過させることができる。
また、送電線は、中継コネクタを介して、車体側とレール側とが電気的に接続し、接続線は、中継コネクタに配されたコンデンサを介し、分割されたシールドのそれぞれに電気的に接続するようにできる。この場合、中継コネクタを利用してコンデンサを配することができる。
さらに、シールドの一端側は車体側に電気的に接続し、シールドの他端側とレール側とがコンデンサを介し接続線により接続するようにできる。この場合、電気的にレール側に接続する機器を利用してコンデンサを配することができる。
またさらに、コンデンサは、電動機のフレームに配され、シールドの他端側とレール側である電動機とがコンデンサを介し接続線により接続することができる。この場合、電動機のフレームを利用してコンデンサを配することができる。
また、コンデンサは、台車枠に配され、シールドの他端側とレール側である台車枠とがコンデンサを介し接続線により接続することができる。この場合、台車枠を利用してコンデンサを配することができる。
さらに、シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側および車体側同士の少なくとも一方を、誘電体を介してさらに接続することができる。この場合、車体とシールド間の電位差を抑制することができる。
またさらに、誘電体は、端子台に配されるようにできる。この場合、端子台を利用して誘電体を配することができる。
そして、誘電体は、複数の端子台のそれぞれに設けられ、車体側と接続することができる。この場合、車体とシールド間の電位差をさらに抑制することができる。
また、シールドは、電動機に寄生容量が存在することに起因して発生する漏洩電流の帰路とすることができる。この場合、送電線とシールドとの間の電磁結合を強くすることができると伴に、シールドが受ける外来ノイズの影響も防ぐことができる。

また、本発明は、電気的に車体側に接続する電力変換装置と電気的にレール側に接続する電動機との間で送電を行う送電線と、送電線に施されるシールドと、シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側および車体側同士の少なくとも一方を、誘電体を介して接続する接続線と、を備えるノイズ電流漏洩防止構造である。

またさらに、本発明は、シールドが施され、電気的に車体側に接続する電力変換装置と電気的にレール側に接続する電動機との間で送電を行う際に、シールドに電気的に接続するとともに車体側とレール側とをコンデンサを介して接続することで、ノイズ電流の漏洩を防止する、ノイズ電流漏洩防止方法である。

またさらに、本発明は、金属製の車体と、電気的に車体側に接続し、供給される電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電気的にレール側に接続し、変換された交流電力により車輪を回転駆動する電動機と、電力変換装置と電動機との間で送電を行う送電線と、送電線に施されるシールドと、シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側とをコンデンサを介して接続する接続線と、を備える電気鉄道車両である。

本発明によれば、電力変換装置から発生するノイズ電流の漏洩を抑制することができるノイズ電流漏洩防止構造、ノイズ電流漏洩防止方法および電気鉄道車両を提供することができる。

本発明を適用可能な車両（電気鉄道車両）の一例を示す概略図である。 本発明を適用可能な車両用駆動回路を示す実施例１の構成図であり、鉄道車両に搭載される電力変換装置周辺の構成例を示している。 実施例１の鉄道車両の車両床下の回路構成を示す図である。 実施例２における車両の回路構成図を示した図である。 実施例３における車両の回路構成図を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施例１～実施例３の効果について示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜車両の全体説明＞
図１は、本発明を適用可能な車両（電気鉄道車両）の一例を示す概略図である。図１では、左の駆動車両１と右の先頭車両２の２つの車両を示している。図１は説明のため２両の車両のみを示しているが、さらに車両を連結することが可能である。なお、図１の左右方向が車両の前後方向となる。

各車両は、客室を覆うように金属製の構体等で構成された車体２０を備えている。車体２０は、台車枠４０や車輪１９を備える前後２つの台車５０に支持され、車輪１９はレール２１上で転動する。また、駆動車両１の上部には、パンタグラフ１２を備え、架線１１と接触可能に構成されている。

＜車両用駆動回路の説明＞
次に、上記駆動車両１、先頭車両２を駆動するための車両用駆動回路について説明する。ここでは、車両用駆動回路を、実施例１～実施例３により説明する。
＜実施例１＞
図２は、本発明を適用可能な車両用駆動回路を示す実施例１の構成図であり、鉄道車両に搭載される電力変換装置周辺の構成例を示している。図２の構成は、主に図１の駆動車両１に備えることができる構成である。また、図３は、実施例１の鉄道車両の車両床下の回路構成を示す図である。

図２に示すように、電力は、変電所から架線１１、パンタグラフ１２、ＶＣＢ（Vacuum
Circuit Breaker：真空遮断器）１３を介してトランス（変圧器）１４の一次側に供給される。トランス１４の一次巻線の一端は、パンタグラフ１２を介して架線１１に接続され、他端は、車両接地線２２から車輪１９を介して接地されているレール２１に接続されている。車両接地線２２は、車両との間に接地抵抗器２３が接続され、この車両接地線２２から車輪軸を経由してレール２１に帰路電流が流れるようになっている。

架線１１から供給される電力は、パンタグラフ１２を介してトランス１４の一次巻線に入力されるとともに、トランス１４の２次巻線に生じた電力が電力変換装置１６に入力される。トランス１４の３次巻線に生じた電力は、換気空調装置等の補機類２４に入力される。
電力変換装置１６は、供給される電力を交流電力に変換する。電力変換装置１６は、コンバータとインバータから構成され、コンバータは入力された交流電圧を所望の直流電圧に変換する。インバータは、コンバータで変換された直流電圧を任意の電圧および周波数の交流電圧に変換し、送電線の一例である３相出力線１７を介して、主電動機１８へ出力する。
主電動機１８は、電動機の一例であり、変換された交流電力により車輪１９を回転駆動する。

図３に示すように、主電動機１８のフレームは、車体２０を支えている台車の台車枠４０に固定されており、図１に示すように、台車５０は１車両に２台配置されている。なお、車体２０は金属で構成され、車両接地線２２と車体２０の間には接地抵抗器２３が接続されている。これにより、レール電流が車体２０に吸い上がり、特定の接地ブラシ１５にレール電流が集中することを抑制する。本実施の形態では、「車体２０側」は、接地抵抗器２３を境界とし、電気的に車体２０側に属することを言い、「レール２１側」とは、接地抵抗器２３を境界とし、電気的にレール２１側（車両接地線２２側）に属することを言う。この場合、主電動機１８は、電気的にレール２１側に接続する。主電動機１８をレール２１側とすることで、モータ軸受けの電食を抑制することができる。一方、電力変換装置１６は、電気的に車体側に接続する。
台車５０は、鉄道車両の足まわり装置であり、台車枠４０に車輪１９やブレーキやＴＣ（路面清掃装置）、軸箱体等が取り付けられている。機械的な接続部分は全てゴム等の弾性部品をしているため、台車枠４０は車体２０と電気的に絶縁されている。

鉄道車両の場合、例えば車両駆動用の電力変換装置１６は、主電動機１８に駆動電流を流す。その際、主電動機１８内の巻線と主電動機フレーム間の寄生容量３２が存在するため、駆動電流の一部が、この寄生容量３２により高周波ノイズ電流として変換される。

この結果、高周波ノイズ電流の一部が漏洩電流として、寄生容量３２等から車体２０へ流れて隣接車両までノイズが伝播することになる。この漏洩電流により、車体２０の電位変動が生じたり、車体２０外へノイズ放射したりすることで、先頭又は最後尾車両に配置される信号装置等にノイズが混入し、誤動作・誤検知等を引き起こす恐れがある。また、先頭または最後尾車両の電位が変動すると、各電子機器のＧＮＤレベルが変動して、信号のＳ/Ｎが悪化することも考えられる。

また、電力変換装置１６の小型・低損失化のため、近年、パワーデバイスにＳｉＣ（炭化ケイ素）といった新しい半導体材料が採用されつつある。この結果、電力変換装置１６はさらなる高速・高周波スイッチング動作可能となり、小型・低損失化を満たす一方で、スイッチング動作により生じる高周波ノイズ電流は、より高周波まで高調波成分を持つようになる。そのため、より高周波まで効果が得られる高周波ノイズ電流の漏洩対策が求められる。
以下、実施例１における高周波ノイズ電流の漏洩対策について説明する。

３相出力線１７は、シールドの一例である金属シールド２５ａ、２５ｂで覆われている。なお、以後、金属シールド２５ａ、２５ｂをそれぞれ区別しない場合は、単に「金属シールド２５」と言う場合がある。この金属シールド２５は車体２０に接続されるが、車体２０とレール２１間を電気的に接続してしまうため、金属シールド２５は、主電動機１８側と電気的に接続させることができない。また、車間や台車５０上は可動部のため、屈曲性が求められる。そのため、台車５０上部には中継コネクタ２６が設けられ、屈曲性を確保する。一方、金属シールド２５については、電力変換装置１６から主電動機１８まで一括したシールド施工が困難となる。そのため金属シールド２５は、車体側とレール２１側とで金属シールド２５ａおよび金属シールド２５ａに分割され施される。

３相出力線１７は、中継コネクタ２６を介して、車体２０側とレール２１側とが電気的に接続するとともに、中継コネクタ２６により屈曲性を確保する。一方、中継コネクタ２６の箇所で、金属シールド２５は、車体側とレール２１側とで金属シールド２５ａおよび金属シールド２５ａに分割され、そのため、主電動機１８で変換されて生じる高周波ノイズ電流は金属シールド２５を主な帰路とすることができず、例えば、主電動機１８、車両接地線２２、接地抵抗器２３、車体２０、電力変換装置１６の経路を主な帰路として流れる。接地抵抗器２３自体が高いインピーダンスを持つことや、車両接地線２２は車輪に接続する必要があるため、常に３相出力線１７と並走させることが難しく、３相出力線１７と帰路との経路が作るループ面積が広いため、帰路のインピーダンスを十分小さくすることができない。

そこで、実施例１では、この高周波ノイズ電流の漏洩を防ぐため、金属シールド２５との間の中継コネクタ２６にコンデンサ３０を配置し、このコンデンサ３０を介して電力変換装置１６側の金属シールド２５ａと主電動機１８側の金属シールド２５ｂが接続されるようにしている。さらに具体的には、コンデンサ３０とともに、接続線３１ａ、３１ｂを設け、接続線３１ａ、３１ｂを、コンデンサ３０を介し、分割された金属シールド２５ａ、２５ｂのそれぞれに電気的に接続する。また、実施例１では、コンデンサ３０は、中継コネクタ２６に設ける。よって、接続線３１ａ、３１ｂは、中継コネクタ２６に配されたコンデンサ３０を介し、分割された金属シールド２５ａ、２５ｂのそれぞれに電気的に接続する。これにより、中継コネクタ２６を利用してコンデンサ３０を配することができる。

この場合、中継コネクタ２６では、電力変換装置１６側の金属シールド２５ａと主電動機１８側の金属シールド２５ｂとは、コンデンサ３０を介しているため電気的には絶縁する。即ち、この箇所では、車体２０側とレール２１側とが電気的に絶縁している。一方、高周波ノイズ電流は、中継コネクタ２６に設けられたコンデンサ３０を通過することができる。これにより、車体２０とレール２１との間の短絡を防ぐことができるため、架線１１からレール２１を流れる主電流が車体２０に吸い上がり、先頭・最後尾車の接地ブラシ１５に電流が集中することを防ぐことができる。また、高周波ノイズ電流に対しては、インバータノイズの帰路経路の連続性を保つことができるため、高周波ノイズ電流は、金属シールド２５を主な帰路とでき、レール２１などへの漏洩を防ぐことができる。

特にコンデンサ３０は中継コネクタ２６に配置するため、３相出力線１７と金属シールド２５との間を常に並走させることができる。これにより、３相出力線１７と金属シールド２５との間の電磁結合を強くすることができると伴に、金属シールド２５が受ける外来ノイズの影響も防ぐことができる。

ここで、コンデンサ３０は、抵抗など含めたフィルタ回路としても良い。金属シールド２５に共振が生じる場合、フィルタ回路を構成することで共振の影響を抑制させることができる。
コンデンサ３０の値に関してはレール２１を流れる主電流に対しては十分高いインピーダンスを持ち、高周波ノイズ電流に対しては小さいインピーダンスとなる値とすることが望ましい。

実施例１では、電気的に車体２０側に接続する電力変換装置１６と電気的にレール２１側に接続する主電動機１８との間で送電を行う３相出力線１７と、３相出力線１７に施される金属シールド２５ａ、２５ｂと、金属シールド２５ａ、２５ｂに電気的に接続するとともに、車体２０側とレール２１側とをコンデンサ３０を介して接続する接続線３１ａ、３１ｂと、を備えるノイズ電流漏洩防止構造をなすと言うことができる。

＜実施例２＞
次に、実施例１の応用例として、実施例２について説明する。
図４は、実施例２における車両の回路構成図を示した図である。
実施例１では、コンデンサ３０を中継コネクタ２６に配置したが、確実に固定され、振動耐性が十分であれば、主電動機１８のフレームや台車枠４０上に配置しても良い。図４では、台車枠４０にコンデンサ３０を配置し、金属シールド２５とコンデンサ３０とを接続線３１ｃにより接続する。この場合、金属シールド２５と台車枠４０とは、コンデンサ３０を介しているため電気的には絶縁する。即ち、この箇所を境界に車体２０側とレール２１側とが電気的に絶縁する。対して、高周波ノイズ電流は、台車枠４０に設けられたコンデンサ３０を通過することができる。一方、中継コネクタ２６上は、実施例１のようにコンデンサ３０を設けず、金属シールド２５を電気的に接続する構成とする。この構成でも、高周波ノイズ電流に対して、インバータノイズの帰路経路の連続性を保つことができるため、高周波ノイズ電流はシールド材を主な帰路とでき、レール２１などへの漏洩を防ぐことができる。

実施例２では、電気的に車体２０側に接続する電力変換装置１６と電気的にレール２１側に接続する主電動機１８との間で送電を行う３相出力線１７と、３相出力線１７に施される金属シールド２５と、金属シールド２５に電気的に接続するとともに、車体２０側とレール２１側とをコンデンサ３０を介して接続する接続線３１ｃと、を備えるノイズ電流漏洩防止構造をなすと言うことができる。
このとき実施例２では、金属シールド２５の一端側（電力変換装置１６側）は車体２０側に電気的に接続し、金属シールド２５の他端側（主電動機１８側）とレール２１側とがコンデンサ３０を介し接続線３１ｃにより接続する。この場合、電気的にレール２１側に接続する機器を利用してコンデンサ３０を配することができる。
また、コンデンサ３０は、台車枠４０に配され、金属シールド２５の他端側とレール２１側である台車枠４０とがコンデンサ３０を介し接続線３１ｃにより接続する。なお、コンデンサ３０は、主電動機１８のフレームに配され、金属シールド２５の他端側とレール２１側である主電動機１８とがコンデンサ３０を介し接続線３１ｃにより接続するようにしてもよい。この場合、台車枠４０や主電動機１８のフレームを利用してコンデンサ３０を配することができる。

＜実施例３＞
次に、実施例１の応用例として、実施例３について説明する。
図５は、実施例３における車両の回路構成図を示した図である。
３相出力線１７は、金属シールド２５で覆われている。鉄道車両において、一般的に１点で金属シールド２５と車体２０間を電気的に接続する場合が多い。この理由として、車上装置は基本的には車体２０を基準グラウンドとしているため、車体２０にノイズ電流を極力流さないようにすることや、数１０ｍの長さにもなる車体２０の前後では電位差が生じてしまうため、金属シールド２５上にノイズ電流が流れることを防ぐことなどが挙げられる。しかしながら、車体２０に１点のみで電気的に接続された金属シールド２５に高周波ノイズ電流が流れると、金属シールド２５と車体２０との間に電位差が生じる。そして、金属シールド２５は、その長さからモノポールアンテナとして新たなノイズ放射源として働き、信号機器などに容量結合することでノイズを混入させる恐れがある。

そこで実施例３では、この車体２０と金属シールド２５間の電位差を抑制するため、車体２０と金属シールド２５との間に、端子台３３上に配置する高誘電材料３４を設ける。その結果、高誘電材料３４を介して電気的に絶縁された状態で、高周波のみ接続する分岐点を配置する。これにより、車体２０にノイズ電流が流れることを抑制しつつ、車体２０と電気的に１点接続される金属シールド２５において、電位差を抑制することができる。

図５では、金属シールド２５に電気的に接続する接続線３１ｄを３つ設けている。接続線３１ｄは、一端が金属シールド２５に電気的に接続し、３つのうち図中最も左側の接続線３１ｄは、電気的にレール２１側となる金属シールド２５ｂに接続する。一方、他の２つは、電気的に車体２０側となる金属シールド２５ａに接続する。即ち、接続線３１ｄが金属シールド２５に接続する側は、電気的に車体２０側でもレール２１側でも何れであってもよい。また、接続線３１ｄは、他端は、端子台３３に接続し、高誘電材料３４を介して車体２０側に接続される。ただし、接続線３１ｄの他端側は、高誘電材料３４により、車体２０側と絶縁する。

ここで、車体２０と金属シールド２５との間の接続に用いた高誘電材料３４は、基板などに実装されたコンデンサなどの電子部品だけでなく、車体２０より面状導体と絶縁体から構成される寄生容量を介して接続しても良い。これにより電子部品の使用と比べて高寿命化を図ることができる。

実施例３では、実施例１や実施例２の形態に加え、さらに、金属シールド２５に電気的に接続するとともに、車体２０側とレール２１側および車体２０側同士の少なくとも一方を、誘電体の一例である高誘電材料３４を介して接続する。高誘電材料３４は、例えば、端子台３３に配される。この場合、端子台３３を利用して高誘電材料３４を配することができる。
また図示するように、高誘電材料３４は、複数の端子台３３のそれぞれに設けられ、車体２０側と接続することが好ましい。この場合、車体２０と金属シールド２５間の電位差をさらに抑制することができる。
なお、上述した説明では、実施例１や実施例２の形態に加え、さらに車体２０側とレール２１側とを高誘電材料３４を介して接続する場合について説明したが、実施例１や実施例２の形態を用いず、単に車体２０側とレール２１側とを高誘電材料３４を介して接続してもよい。

＜実施例１～実施例３の効果の説明＞
図６（ａ）～（ｃ）は、実施例１～実施例３の効果について示した図である。
ここで、（０ａ）は、金属シールド２５を設けなかった場合である。また、（０ｂ）は、金属シールド２５は設けるが、実施例１～３のような形態としなかった場合である。即ち、（０ａ）、（０ｂ）は、従来の車両用駆動回路について図示している。
対して、（１）は、実施例１で示した車両用駆動回路を採用した結果である。また、（１＋２）は、実施例１および実施例２で示した車両用駆動回路を採用した結果である。さらに、（３）は、実施例３で示した車両用駆動回路を採用した結果である。ただし、（３）は、実施例１～２の車両用駆動回路は採用していない場合を示す。

図６（ａ）は、（０ａ）、（０ｂ）、（１）、（１＋２）について、車体２０とレール２１との間の電圧を示した図である。図６（ａ）で、横軸は、周波数を表し、縦軸は、電圧を表す。
図６（ａ）に示すように、（０ａ）、（０ｂ）に対し、（１）、（１＋２）の方が、車体２０とレール２１との間の電圧が低減することがわかる。

図６（ｂ）は、（０ａ）、（０ｂ）、（１）、（１＋２）について、レール電流を示した図である。図６（ｂ）で、横軸は、周波数を表し、縦軸は、電流を表す。
図６（ｂ）に示すように、（０ａ）、（０ｂ）に対し、（１）、（１＋２）の方が、レール電流が低減することがわかる。

図６（ｃ）は、（０ｂ）、（３）について、車体２０とレール２１との間の電圧を示した図である。図６（ｃ）で、横軸は、周波数を表し、縦軸は、電圧を表す。
図６（ｃ）に示すように、（０ｂ）に対し、（３）の方が、車体２０とレール２１との間の電圧が低減することがわかる。

以上のことから、本実施例に示す構成によれば、電力変換装置１６は、主電動機１８に駆動電流を流して主電動機１８を駆動させるときに、主電動機１８の巻線部と主電動機ケース間の寄生容量３２を介して発生する高周波ノイズ電流の漏洩を抑制する回路構成を提供することができる。そして、電力変換装置１６から発生する高周波ノイズ電流の漏洩を抑制することができるノイズ電流漏洩防止構造を提供することができる。

なお、以上説明した金属シールド２５は、３相出力線１７を覆うように施される場合を示したが、これに限られるものではなく、一部を覆う形態であってもよい。例えば、樋形状の金属シールド２５に、３相出力線１７をはめ込むような形態であってもよい。なお、樋形状は、金属シールド２５が延びる方向に対し交差する方向に開口部を有する形状である。または、金属シールド２５が延びる方向に対し交差する方向の断面形状が凹形状になる、と言うこともできる。
また、以上説明した形態では、高周波ノイズ電流の漏洩を抑制する回路構成について説明したが、ノイズ電流の周波数について限定されるものではなく、低周波ノイズ電流についても適用ができる。
さらに、以上説明した形態では、シールドとして金属シールド２５を使用していたが、これに限られるものではない。シールドは、導電性を有し電磁波を遮蔽する機能を有すれば、金属製でなくても、例えば、導電性の粒子を分散させた樹脂フィルムなどであってもよい。

＜ノイズ電流漏洩防止方法の説明＞
以上説明を行ったノイズ電流漏洩防止構造によりノイズ電流の漏洩を防止する方法は、金属シールド２５が施され、電気的に車体側に接続する電力変換装置１６と電気的にレール２１側に接続する主電動機１８との間で送電を行う際に、金属シールド２５に電気的に接続するとともに車体側とレール２１側とをコンデンサ３０を介して接続することで、ノイズ電流の漏洩を防止する、ノイズ電流漏洩防止方法と捉えることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…駆動車両、２…先頭車両、１６…電力変換装置、１７…３相出力線、１８…主電動機、１９…車輪、２１…レール、２５、２５ａ、２５ｂ…金属シールド、２６…中継コネクタ、３０…コンデンサ、３１ａ～３１ｄ…接続線、３２…寄生容量、３３…端子台、３４…高誘電材料、４０…台車枠

Claims (13)

1. 電気的に車体側に接続する電力変換装置と電気的にレール側に接続する電動機との間で送電を行う送電線と、
   前記送電線に施されるシールドと、
   前記シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側とをコンデンサを介して接続する接続線と、
   を備えるノイズ電流漏洩防止構造。
2. 前記シールドは、車体側とレール側とで分割され、
   前記接続線は、前記コンデンサを介し、分割された前記シールドのそれぞれに電気的に接続する請求項１に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
3. 前記送電線は、中継コネクタを介して、車体側とレール側とが電気的に接続し、
   前記接続線は、前記中継コネクタに配された前記コンデンサを介し、分割された前記シールドのそれぞれに電気的に接続する請求項２に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
4. 前記シールドの一端側は車体側に電気的に接続し、前記シールドの他端側とレール側とが前記コンデンサを介し前記接続線により接続する請求項１乃至３の何れか１項に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
5. 前記コンデンサは、前記電動機のフレームに配され、前記シールドの他端側とレール側である前記電動機とが前記コンデンサを介し前記接続線により接続する請求項４に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
6. 前記コンデンサは、台車枠に配され、前記シールドの他端側とレール側である前記台車枠とが前記コンデンサを介し前記接続線により接続する請求項４に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
7. 前記シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側および車体側同士の少なくとも一方を、誘電体を介してさらに接続する請求項１乃至３の何れか１項に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
8. 前記誘電体は、端子台に配される請求項７に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
9. 前記誘電体は、複数の前記端子台のそれぞれに設けられ、車体側と接続する請求項８に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
10. 前記シールドは、前記電動機に寄生容量が存在することに起因して発生する漏洩電流の帰路となる請求項１に記載のノイズ電流漏洩防止構造。
11. 電気的に車体側に接続する電力変換装置と電気的にレール側に接続する電動機との間で送電を行う送電線と、
    前記送電線に施されるシールドと、
    前記シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側および車体側同士の少なくとも一方を、誘電体を介して接続する接続線と、
    を備えるノイズ電流漏洩防止構造。
12. シールドが施され、電気的に車体側に接続する電力変換装置と電気的にレール側に接続する電動機との間で送電を行う際に、
    前記シールドに電気的に接続するとともに車体側とレール側とをコンデンサを介して接続することで、ノイズ電流の漏洩を防止する、
    ノイズ電流漏洩防止方法。
13. 金属製の車体と、
    電気的に車体側に接続し、供給される電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
    電気的にレール側に接続し、変換された交流電力により車輪を回転駆動する電動機と、
    前記電力変換装置と前記電動機との間で送電を行う送電線と、
    前記送電線に施されるシールドと、
    前記シールドに電気的に接続するとともに、車体側とレール側とをコンデンサを介して接続する接続線と、
    を備える電気鉄道車両。
    

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