JP4738531B2 - 鉄道車両用リアクトル装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両電機品として鉄道車両床下に配置される直流空心リアクトルと、それを支持するフレーム構造とを備えた鉄道車両用リアクトル装置に関するものである。

従来のフレーム構造においては、面板部と、この面板部の左右縁端部及び中間部に面板部の上下方向に連続してそれぞれ形成された縁端縦補強リブ及び中間縦補強リブと、縁端縦補強リブと中間縦補強リブとの間に面板部の上下方向に所定間隔おきに形成された複数本の横補強リブとを備えたものがある。このようなフレーム構造においては、左右縁端縦補強リブは面板部の左右縁端部をＬ字状に折り曲げることにより形成され、中間縦補強リブ及び横補強リブは鋼板を所定のＬ字状に折り曲げ、かつ、面板部、縁端縦補強リブ及び中間縦補強リブに溶接して形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２７９４１５号公報

しかしながら、上記のようなフレーム構造においては、特許文献１の図１に示される様に、中間縦補強リブや中間横補強リブを溶接にて固定する際に、発生した溶接スパッタがフレーム面や縁絶縦補強リブに付着することがあった。溶接スパッタが付着した場合には、溶接作業完了後にバフ研磨等により溶接スパッタを除去する作業が必要であり、これによって組立作業の時間が長くなるので課題とされていた。

また、特許文献１の図６に示される様に、隣接する鋼製壁型枠パネルを双方の縁絶縦補強リブに連結ボルトで止める構造のものにおいては、中間縦補強リブや中間横補強リブを溶接する際に発生した溶接スパッタが連結ボルトを差し込む穴に詰まることがあった。ボルト穴に溶接スパッタが詰まった場合、詰まった溶接スパッタを見つける作業や見つけた溶接スパッタを取り除く作業に多くの時間がかかるので改善が望まれていた。

一方、溶接をする部分、或いは溶接をしない部分を遮蔽物にて覆うことにより、溶接スパッタの付着を抑制することができる。しかしながら、溶接をする部分を遮蔽物にて覆う場合には、溶接作業の作業性が悪化するという問題があり、また、溶接をしない部分を遮蔽物にて覆う場合には、その部分の凹凸が複雑な場合に確実に覆うことが難しいという問題点があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、補強リブなどの溶接の取り付けにおいて、部材取り付け面への溶接スパッタの飛散及び付着を削減し、組立作業性の向上や装置外観の意匠向上を図ることのできる車両用直流空心リアクトルを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の鉄道車両用リアクトル装置は、リアクトルとして動作するコイル部と、コイル部の周囲を覆うカバーと、コイル部に挿入されたコイル部支持部材と、カバーに取り付けられたカバー支持部材と、断面Ｌ字型に折れ曲がる支持固定部を車両架台の下面に固定されてコイル部の両端に配置され、コイル部支持部材を支持するとともに、カバー支持部材を支持する一対のフレームと、フレームの支持固定部に設けられ断面Ｌ字型部分を補強する補強部材とを備え、補強部材は、断面Ｌ字型部分に密着する補強部材本体と、この補強部材本体から延びフレームを貫通する脚部とを有し、この脚部を挿入と反対側にてフレームに溶接されており、カバー支持部材は、カバーに固定されるカバー支持部材本体と、このカバー支持部材本体から延びフレームを貫通する脚部とを有し、この脚部を挿入と反対側にてフレームに溶接されていることを特徴とする。

この発明によれば、補強部材及びカバー支持部材は、脚部をフレームに貫通させて、この脚部を挿入側と反対側にてフレームに溶接されている。そのため、フレームの表面に飛散して付着するスパッタを削減することができるとともに、フレームのコイル支持部材やカバー支持部材の取り付け部へのスパッタが付着して取り付けがうまくできなくなることを防止する。これにより、意匠性を向上させるともに組立作業性を向上させることができる。

以下に、本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置が鉄道車両に搭載されている様子を示す模式図である。鉄道車両用リアクトル装置５０は、鉄道車両１００の車体枠床下に装備される。鉄道車両用リアクトル装置５０は、空芯リアクトルとして動作するコイル組立体（コイル部）１０と、これを車両架台から支持する一対のフレーム２０，２０とを備えている。

図２は本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態１を示す図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図３は同じく鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態１を示す図２の矢印Ｂ視側面図である。図４はリブ（補強部材）の拡大図である。図５はリブがフレームに溶接される様子を示す図３のＣ−Ｃ線に沿う部分的な矢視断面図である。

図２において、リアクトルとして動作するコイル組立体１０は、概略円筒状を成している。リアクトルとは、交流回路にリアクタンスを生じさせる装置である。このコイル組立体１０には、円筒の軸線方向に延びる複数本の通しボルト（コイル部支持部材）１２が貫通して設けられている。

一対のフレーム２０，２０が、車両架台４１の下面に固定されてコイル組立体１０の両端に配置されている。一対のフレーム２０，２０は、断面Ｌ字型に折れ曲がる支持固定部２０ｂを車両架台４１の下面に固定されて、平板状の本体部２０ａを車両架台４１の下方に延ばしている。通しボルト１２は、コイル組立体１０を貫通して一対のフレーム２０，２０に架け渡されている。フレーム２０，２０は、通しボルト１２を支持することにより、車両架台４１からコイル組立体１０を支持する。

鉄道車両用リアクトル装置５０は、さらに、フレーム２０の支持固定部２０ｂと本体部２０ａとの内側の角部に設けられて、フレーム２０の断面Ｌ字型部分を補強するリブ（補強部材）１５を有している。リブ１５は、フレーム２０の第一面側（コイル組立体１０の反対側）にて断面Ｌ字型部分に密着するリブ本体（補強部材本体）１５ａと、このリブ本体１５ａから延びフレーム２０を貫通する脚部１５ｂとを有している（図４）。そして、フレーム２０の第一面と反対の第二面側（コイル組立体１０側）の穴２０ｃ内にて、脚部１５ｂはフレーム２０に溶接されている（図５中溶接箇所Ｗ１）。この構成を実現するため、フレーム２０には、リブ１５の脚部１５ｂを貫通させる貫通穴２０ｃが形成されている。また、リブ１５は、図５中溶接箇所Ｗ２にて示す支持固定部２０ｂとの当接面においてもフレーム２０と溶接されている。

なお、フレーム２０は、所定の厚さの板材が断面Ｌ字型に折り曲げられて作製される。そのため、リブ１５がフレーム２０に当接する支持固定部２０ｂと本体部２０ａとの間の角部は、図３では矩形に示しているが、実際には断面が所定の曲率を有する円弧状を成している。そのため、リブ１５が支持固定部２０ｂと本体部２０ａの両面に密着するように、リブ１５の角部は、所定の形状に削られている。一方、フレーム２０に形成され、脚部１５ｂを貫通させる貫通穴２０ｃは、脚部１５ｂの外形形状より若干大きく形成され、内周面にて脚部１５ｂを規制することにより、フレーム２０の大面積面に平行な平面内で脚部１５ｂを位置決めする大きさとされている。

具体的な寸法に関して説明する。フレーム２０の厚さ（貫通穴２０ｃの長さ）が１２ｍｍのとき、リブ１５の脚部１５ｂの長さを約１０ｍｍ（貫通穴２０ｃの長さの８割程度の長さ）とすると、溶接箇所Ｗ１が貫通穴２０ｃの内部となり良好である。また、脚部１５ｂの外径が９ｍｍのときには、貫通穴２０ｃの内径の大きさをこれより若干大きい９．４ｍｍ（約１．０５倍）とすると、脚部１５ｂが良好に位置決め固定される。なお、脚部１５ｂの形状が矩形の場合は、貫通穴２０ｃの開口の大きさを縦横ともに約１．０５倍の大きさとなるように形成すると良好である。

以上のように、支持固定部２０ｂと本体部２０ａとの間の角部にリブ１５を固定する事により、フレーム２０を倒すように作用する応力に対して、支持固定部２０ｂの機械的強度を強めることができる。なお、リブ１５の全てをフレーム２０に差し込んで、フレーム２０の第二面側にて溶接することも考えられるが、フレーム２０の裏面にて溶接スパッタの付着が多くなることになり好ましくない。

なお、支持固定部２０ｂの機械的強度をさらに強めたい場合は、上記のようにフレーム２０の第二面側の溶接に加えて、第一面側にてリブ１５を溶接しても良い。この際、溶接スパッタの付着を少なくするために、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接法にて溶接を行うと良い。また、ＴＩＧ溶接法に替えて、リブ１５の側面をＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接法にて溶接しても溶接スパッタを少なくすることができる。

以上のように、本実施の形態の鉄道車両用リアクトル装置５０は、リアクトルとして動作するコイル組立体１０と、コイル組立体１０に挿入された通しボルト１２と、断面Ｌ字型に折れ曲がる支持固定部２０ｂを車両架台４１の下面に固定されてコイル組立体１０の両端に配置され、通しボルト１２を支持する一対のフレーム２０，２０と、フレーム２０の支持固定部２０ｂに設けられ断面Ｌ字型部分を補強するリブ１５とを備えている。そして、リブ１５は、第一面側にて断面Ｌ字型部分に密着する補強部材本体１５ａと、この補強部材本体１５ａから延びフレーム２０を貫通する脚部１５ｂとを有し、この脚部１５ｂを第一面と反対の第二面側にてフレーム２０に溶接されている。

このように、リブ１５は、脚部１５ｂをフレーム２０に貫通させて、この脚部１５ｂを挿入側と反対側にてフレーム２０に溶接されている。そのため、フレーム２０の表面に飛散して付着するスパッタを削減することができるとともに、フレーム２０の通しボルト１２の取り付け部へのスパッタが付着して取り付けがうまくできなくなることを防止する。これにより、意匠性を向上させるともに組立作業性を向上させることができる。

実施の形態２．
図６は本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態２を示す図７の矢印Ｄ視側面図である。図７は同じく鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態２を示す図６の矢印Ｅ視側面図である。図８はカバー支持部材がフレームに溶接される様子を示す図７のＦ−Ｆ線に沿う部分的な矢視断面図である。本実施の形態の鉄道車両用リアクトル装置６０においては、コイル組立体１０の側面を覆う側面カバー（カバー）１１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

側面カバー１１は、板材が折り曲げられてなり、コイル組立体１０の両側面及び下面を覆うように配置されている。側面カバー１１は、カバー支持部材１４を介して一対のフレーム２０，２０に支持されている。フレーム２０，２０は、側面カバー１１に締着ボルト１６により締着されたカバー支持部材１４を支持することにより、側面カバー１１を車両架台４１から支持している。

フレーム２０，２０には、それぞれカバー支持部材１４に対応した四隅に貫通穴２０ｄが形成されている。カバー支持部材１４は、この貫通穴２０ｄに脚部１４ｂを挿入してフレーム２０に固定されている。カバー支持部材１４は、第二面側（コイル組立体１０側）にて、カバー１１に締着されるカバー支持部材本体１４ａと、このカバー支持部材本体１４ａから延びフレーム２０を貫通する脚部１４ｂとを有している。

そして、カバー支持部材１４は、フレーム２０の第一面側の貫通穴２０ｄ内にて、脚部１４ｂをフレーム２０に上記ＴＩＧ溶接法により溶接されている（図８中溶接箇所Ｗ３）。このＴＩＧ溶接法は、非消耗のタングステンを電極として用いた溶接法であり、溶接部をシールドガス（アルゴンやヘリウムなどの不活性ガス）で保護しながら溶接する。ＴＩＧ溶接法は、一般的な溶接に比べてコスト高であるが、フレーム２０の第一面側にて、スパッタの飛散及び付着を削減することができる。また、本実施の形態のように溶接箇所を脚部１４ｂに絞ることにより、このコスト高を解消することができる。なお、カバー支持部材１４は、さらに図８中溶接箇所Ｗ４にて示す本体部２０ａとの当接面において、一般的な溶接法にてフレーム２０と溶接されてもよい。

カバー支持部材１４の脚部１４ｂを貫通させる貫通穴２０ｄは、内周面にて脚部１４ｂを規制することにより、フレーム２０に平行な平面内で脚部１４ｂ（すなわち、カバー支持部材１４）を位置決めする。

具体的な寸法に関して説明する。フレーム２０の厚さ（貫通穴２０ｄの長さ）が１２ｍｍのとき、カバー支持部材１４の脚部１４ｂの長さを約１０ｍｍ（貫通穴２０ｄの長さの８割程度の長さ）とすると、溶接箇所Ｗ３が貫通穴２０ｃの内部となり良好である。また、脚部１４ｂの幅（厚さ）が１２ｍｍのときには、貫通穴２０ｄの大きさをこれより若干大きい１２．６ｍｍ（約１．０５倍）とすると、脚部１４ｂが良好に位置決め固定される。なお、脚部１５ｂの形状が矩形の場合は、貫通穴２０ｄの開口の大きさを縦横ともに約１．０５倍の大きさとなるように形成すると良好である。

以上のように、本実施の形態の鉄道車両用リアクトル装置６０は、リアクトルとして動作するコイル組立体１０と、コイル組立体１０の周囲を覆う側面カバー１１とを有している。さらにこれらの支持構造として、コイル組立体１０に挿入された通しボルト１２と、側面カバー１１に取り付けられたカバー支持部材１４と、断面Ｌ字型に折れ曲がる支持固定部２０ｂを車両架台４１の下面に固定されてコイル組立体１０の両端に配置され、通しボルト１２を支持するとともに、カバー支持部材１４を支持する一対のフレーム２０，２０と、フレーム２０の支持固定部２０ｂに設けられ断面Ｌ字型部分を補強するリブ１５とを有している。

そして、リブ１５は、第一面側にて断面Ｌ字型部分に密着する補強部材本体１５ａと、この補強部材本体１５ａから延びフレーム２０を貫通する脚部１５ｂとを有し、この脚部１５ｂを第一面と反対の第二面側にてフレーム２０に溶接されており、カバー支持部材１４は、第二面側にて側面カバー１１に固定されるカバー支持部材本体１４ａと、このカバー支持部材本体１４ａから延びフレーム２０を貫通する脚部１４ｂとを有し、この脚部１４ｂを第一面側にてフレーム２０に溶接されている。

本実施の形態によれば、リブ１５及びカバー支持部材１４は、脚部１５ｂ及び脚部１４ｂをフレーム２０に貫通させて、この脚部１５ｂ及び脚部１４ｂを挿入側と反対側にてフレーム２０に溶接されている。そのため、フレーム２０の表面に飛散して付着するスパッタを削減することができるとともに、フレーム２０の通しボルト１２やカバー支持部材１４の取り付け部へのスパッタが付着して取り付けがうまくできなくなることを防止する。これにより、意匠性を向上させるともに組立作業性を向上させることができる。

実施の形態３．
図９は本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態３を示す電線保持部材がフレームに溶接される様子を示す断面図である。本実施の形態においては、実施の形態２の構成に加えて、電線保持部材１８をさらに備えている。電線保持部材１８は、フレーム２０に取り付けられて、外部に延びる電線を保持する。この電線保持部材１８は、例えば、棒状の材料をコ字形或いはＵ字形に折り曲げることにより作製される。そして、電線保持部材１８は、第一面側にて電線を保持する電線保持部材本体１８ａと、この電線保持部材本体１８ａから延びフレーム２０を貫通する脚部１８ｂとを有し、この脚部１８ｂを第二面側の貫通穴２０ｅ内にてフレーム２０に溶接されている（図９中溶接箇所Ｗ５）。電線保持部材１８の脚部１８ｂを貫通させる貫通穴２０ｅは、内周面にて脚部１８ｂを規制することにより、フレーム２０に平行な平面内で脚部１８ｂ（すなわち、電線保持部材１８）を位置決めする。

本実施の形態においても、電線保持部材１８は、脚部１８ｂをフレーム２０に貫通させて、この脚部１８ｂを挿入側と反対側にてフレーム２０に溶接されている。そのため、フレーム２０の表面に飛散して付着するスパッタを削減することができるとともに、フレーム２０の通しボルト１２やカバー支持部材１４の取り付け部へのスパッタが付着して取り付けがうまくできなくなることを防止する。これにより、意匠性を向上させるともに組立作業性を向上させることができる。

なお、フレーム２０に貫通させた脚部を挿入側と反対側にてフレーム２０に溶接する方法は、上記リブ１５、カバー支持部材１４、及び電線保持部材１８に限らず、フレーム２０に取り付けられる部材であれば適用することができる。

以上のように、本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置は、補強部材で補強されたフレームにてリアクトルを支持する構造のリアクトル装置に適用されて有用なものであり、特に鉄道車両に搭載される鉄道車両用リアクトル装置に適用されて好適なものである。

図１は、本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置が鉄道車両に搭載されている様子を示す模式図である。 図２は、本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態１を示す図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。 図３は、同じく鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態１を示す図２の矢印Ｂ視側面図である。 図４は、リブ（補強部材）の拡大図である。 図５は、リブがフレームに溶接される様子を示す図３のＣ−Ｃ線に沿う部分的な矢視断面図である。 図６は、本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態２を示す図７の矢印Ｄ視側面図である。 図７は、同じく鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態２を示す図６の矢印Ｅ視側面図である。 図８は、カバー支持部材がフレームに溶接される様子を示す図７のＦ−Ｆ線に沿う部分的な矢視断面図である。 図９は、本発明にかかる鉄道車両用リアクトル装置の実施の形態３を示す電線保持部材がフレームに溶接される様子を示す断面図である。

１０ コイル組立体（コイル部）
１１ 側面カバー（カバー）
１２ 通しボルト（コイル部支持部材）
１４ カバー支持部材
１４ａ カバー支持部材本体
１４ｂ 脚部
１５ リブ（補強部材）
１５ａ リブ本体（補強部材本体）
１５ｂ 脚部
１６ 締着ボルト
１８ 電線保持部材
１８ａ 電線保持部材本体
１８ｂ 脚部
２０ フレーム
２０ａ フレームの本体部
２０ｂ フレームの支持固定部
２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ 貫通穴
４１ 車両架台
５０，６０ 鉄道車両用リアクトル装置
１００ 鉄道車両

Claims (6)

1. リアクトルとして動作するコイル部と、
   前記コイル部の周囲を覆うカバーと、
   前記コイル部に挿入されたコイル部支持部材と、
   前記カバーに取り付けられたカバー支持部材と、
   断面Ｌ字型に折れ曲がる支持固定部を車両架台の下面に固定されて前記コイル部の両端に配置され、前記コイル部支持部材を支持するとともに、前記カバー支持部材を支持する一対のフレームと、
   前記フレームの前記支持固定部に設けられ前記断面Ｌ字型部分を補強する補強部材とを備え、
   前記補強部材は、前記断面Ｌ字型部分に密着する補強部材本体と、当該補強部材本体から延び前記フレームを貫通する脚部とを有し、該脚部を挿入と反対の側にて前記フレームに溶接されており、
   前記カバー支持部材は、前記カバーに固定されるカバー支持部材本体と、当該カバー支持部材本体から延び前記フレームを貫通する脚部とを有し、該脚部を挿入と反対の側にて前記フレームに溶接されている
   ことを特徴とする鉄道車両用リアクトル装置。
2. リアクトルとして動作するコイル部と、
   前記コイル部の周囲を覆うカバーと、
   前記コイル部に挿入されたコイル部支持部材と、
   前記カバーに取り付けられたカバー支持部材と、
   断面Ｌ字型に折れ曲がる支持固定部を車両架台の下面に固定されて前記コイル部の両端に配置され、前記コイル部支持部材を支持するとともに、前記カバー支持部材を支持する一対のフレームと、
   前記フレームの前記支持固定部に設けられ前記断面Ｌ字型部分を補強する補強部材とを備え、
   前記補強部材は、第一面側にて前記断面Ｌ字型部分に密着する補強部材本体と、当該補強部材本体から延び前記フレームを貫通する脚部とを有し、該脚部を前記第一面と反対の第二面側にて前記フレームに溶接されており、
   前記カバー支持部材は、前記第二面側にて前記カバーに固定されるカバー支持部材本体と、当該カバー支持部材本体から延び前記フレームを貫通する脚部とを有し、該脚部を前記第一面側にて前記フレームに溶接されている
   ことを特徴とする鉄道車両用リアクトル装置。
3. 前記コイル部支持部材は、前記コイル部を貫通して前記一対のフレームに架け渡された通しボルトである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用リアクトル装置。
4. 前記フレームに設けられて外部に延びる電線を保持する電線保持部材をさらに備え、
   前記電線保持部材は、第一面側にて前記電線を保持する電線保持部材本体と、当該電線保持部材本体から延び前記フレームを貫通する脚部とを有し、該脚部を前記第一面と反対の第二面側にて前記フレームに溶接されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用リアクトル装置。
5. 前記フレームに形成され、前記脚部を貫通させる貫通穴は、内周面にて前記脚部を規制することにより、前記フレームに平行な平面内で前記脚部を位置決めする大きさとされている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用リアクトル装置。
6. 前記カバー支持部材の前記脚部がＴＩＧ溶接法により溶接されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用リアクトル装置。

Images