JP5432111B2 - 電気転てつ機 - Google Patents
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Description
前記クラッチ部は、マグネットクラッチ部と電磁クラッチ部とを有し、伝達トルクを分担して前記回転動力を前記減速機構部に伝達する構造をなす電気転てつ機である。
前記減速機構部に連繋する出力軸に固定されて当該出力軸と一体で回転し、マグネットクラッチ部を構成する第1部位(例えば、図2のヒステリシス磁化材35)及び電磁クラッチ部を構成する第2部位(例えば、図2のインダクター31)を有する第2回転子と、を備え、
前記第1部位同士が近接対向位置に配置構成されて前記マグネットクラッチ部を構成し、前記第2部位同士が近接対向位置に配置構成されるとともに、前記第2回転子の第2部位を挟んで、前記第1回転子の第2部位の反対側の固定部部分に励磁コイル部(例えば、図2の励磁コイル33)が設けられて前記電磁クラッチ部を構成してなる第1〜第3の何れかの形態の電気転てつ機を構成することができる。
前記第2回転子が前記第1回転子の内側に同軸上に内挿された筒状の形態と、前記第1回転子の前記蓋部外側に鍔部(例えば、図6のインダクタロータ225)とを有し、
前記マグネットクラッチ部を構成する前記第1回転子の第1部位及び前記第2回転子の第1部位は、対向する前記第1回転子の筒状側部と前記第2回転子の筒状側部とにそれぞれ設けられ、
前記電磁クラッチ部を構成する前記第1回転子の第2部位は前記蓋部の一部又は全部を構成してなり、前記第2回転子の第2部位は前記鍔部の一部又は全部を構成してなり、
前記励磁コイル部は当該クラッチ部ボディの前記鍔部の対向位置に設けられてなる
第4〜第6の何れかの形態の電気転てつ機を構成するとしても良い。
第1に、摩擦クラッチのようにばね圧を機械的に調整する機構と異なり、電磁クラッチは電磁コイルに流す電流を例えばボリューム調整することで微妙な伝達トルクの調整ができるので、お互いに相反する転換力性能と異物検知性能を確保できるトルクに調整が迅速かつ容易に行える。
第2に、マグネットクラッチと電磁クラッチの伝達トルクは摩擦クラッチに比べ外気温度の影響を受け難いので季節変化毎の調整は不要となる。
第3に、マグネットクラッチで電気転てつ機の転換力に見合う伝達トルクを得るには、できるだけ磁力の強力な希土類磁石を使用することになり、高価な上、更に磁力が均一なものを選択する必要があり、磁力が高いだけにクラッチに組み込むのも容易ではなかった。しかし、電気転てつ機の転換力に見合う伝達トルクを電磁クラッチに分担させるのでマグネットクラッチの伝達トルクを軽減することができ、磁力がより小さな磁石で済むので原価低減ができ、扱いが容易となるので組み込む時間が短縮できる。
第4に、電磁クラッチで電気転てつ機の転換力に見合う伝達力を得るには、電磁クラッチ用電源容量が大きいので電磁クラッチ付きの電気転てつ機に取り替えるには電気転てつ機に供給する電源ケーブルを電流容量の大きなケーブルに取り替えなければならなかったが、電気転てつ機の転換力に見合う伝達力を基本的にはマグネットクラッチに分担させ、転換力調整分の伝達トルクを電磁クラッチに分担させるので電磁クラッチの電流は小さくて済むのでモータ電源の余裕分を利用することで電気転てつ機に供給する電源ケーブルを取り替える必要が無くなる。
よって、基礎トルクを適当に設定することで、クラッチ部をマグネットクラッチ部或いは電磁クラッチ部の単独で構成する場合に必要となる強力な永久磁石や高性能な磁性材料ほどの部材を必要とせず、比較的安価で小型な仕様のマグネットクラッチ部と、消費電力を低減できるとともに比較的安価で小型な仕様の電磁クラッチ部とで構成できる。
図1は、本実施形態における電気転てつ機の使用形態を説明するための鉄道線路用ポイントの周辺を示す平面図である。本実施形態における電気転てつ機100は、鉄道用線路のポイント2の分岐器4に対して所定位置に固定され、分岐器4に接続して使用される。
連動装置から転換指令信号を受信すると、制御リレー112からモータ250に電力供給され、モータ250の回転力がクラッチ、減速歯車、転換機構と伝わり、転換機構によって電気転てつ機100の解錠、転換、鎖錠の一連動作が行われる。そして、転換終了付近で回路制御器110がモータ電源を遮断すると共に鎖錠機構部の鎖錠状態を確認し、転換完了信号を連動装置に送信する。
図2は、本実施形態における電気転てつ機100の駆動機構部200の構成例を説明するための部分断面を示した側面図である。図3は、図2のA−A断面図である。
これらの図に示すように、駆動機構部200は、出力軸202の軸に沿って、出力軸202の突出側から順にクラッチ部210、モータ250、ブレーキ部260が直状一体に連結されてなる。
モータ250の回転軸252の先端(クラッチ210側の先端)には、永久磁石取付円板37が固定される。この永久磁石取付円板37のクラッチ側を向いた面には、マグネットクラッチ230の一部を構成する複数の扇型の永久磁石36が固定されている。より具体的には、クラッチ側向きに現れる磁極が隣接するもの同士で対極となるように(S極,N極,S極,N極,・・・)、円板の中心の周りに周設されている。尚、永久磁石36の固定方法は、接着でも良いし、永久磁石取付円板37のクラッチ側を向いた側面に多数の空隙を設けて、この空隙部分に永久磁石36を埋め込んだ構成としても良い。
従って、ヒステリシス磁化材35と永久磁石36がマグネットカップリングを形成し、マグネットクラッチ230として機能する。
先ず、永久磁石取付円板37の外周部に、円筒状のアンカーリング32が固定されている。アンカーリング32は、開口部を出力軸202の突出方向(図2の右側向き)に向け、且つ円筒軸が出力軸202と同軸となるようにして固定されている。出力軸202は、モータ側がアンカーリング32の内側に入り込むようにして、クラッチケース204及び当該ケースに固定された電磁コイル取付台30に対してベアリング等で枢支されている。
ヒステリシス磁化材取付円板34の出力軸202の突出方向側の面(図2に向かって右側の面)には、円筒状のインダクター31が固定されている。インダクター31は、開口部を出力軸202の突出方向に向け、且つ円筒軸が出力軸202と同軸となるようにして固定されていて、その外周面とアンカーリング32の内周面との間には、僅かに隙間が出来るように設定されている。
励磁コイル33を励磁させることにより、励磁コイル33を含む電磁コイル取付台30と、インダクター31と、アンカーリング32とが、電磁クラッチ220としての機能を果たす。
同図に示すように、本実施形態では、電源部284から電力の供給を受けるモータ制御回路部282によって、モータ250への電力供給並びに駆動制御を行う。
マグネットクラッチ230に分担される伝達トルクは、電気転てつ機100に接続が予定される最も小型の分岐器4において、温度条件やメンテナンス条件を考慮した上で想定される最低限必要とされる転換力に基づいて設定される「基礎トルク」である。
尚、ヒステリシス材を用いたマグネットクラッチの場合は、モータが回転しない状態では伝達トルクはゼロであるが、磁石側の回転とヒステリシス材側の回転差でうず電流が発生し、前述したように磁石側の回転数が上がるに伴ってうず電流が増加し、やがて所定の回転数に達すると、うず電流が飽和状態となって所定の伝達トルクで安定する。図5のマグネットクラッチによる一定トルクは十分な回転差を得たときの所定の伝達トルクに達している状態で表している。
次に、本発明を適用した第2実施形態について説明する。本実施形態は、基本的に第1実施形態と同様の構成を有するが、クラッチ部の構成が異なる。ここでは、主に第1実施形態と異なる点について説明することとし、第1実施形態と同様の構成要素については同じ符合を付与して説明は省略するものとする。
すなわち、第1回転子232の永久磁石236Cと、第2回転子222Cのヒステリシス磁化材234Cとで、マグネットカップリングを形成し、マグネットクラッチ230Cとして機能する。
また、図6の例では、ヨーク盤223及びインダクタロータ225はそれぞれ全体が電磁クラッチとして機能する構成としたが、各々一部のみを軟磁性材料や硬磁性材料で構成し、一部のみ電磁クラッチとして機能する構成としても良いのは勿論である。
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明の適用形態はこれらに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない限りにおいて適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。
4 分岐器
16 転てつ棒
20 接続桿
30 電磁コイル取付台
31 インダクター
32 アンカーリング
34 ヒステリシス磁化材取付円板
35 ヒステリシス磁化材
36 永久磁石
37 永久磁石取付円板
100 電気転てつ機
102 動作桿
104 鎖錠桿
110 回路制御器
112 制御リレー
116 電磁クラッチ制御器
118 電流調節器
120 減速機構部
140 転換機構部
150 鎖錠機構部
200 駆動機構部
210 クラッチ部
220 電磁クラッチ
222C 第2回転子
224 ステータヨーク
226 クローポール
228 励磁コイル
230 マグネットクラッチ
232 第1回転子
234C ヒステリシス磁化材
236C 永久磁石
280 クラッチ制御部
281 電圧調整部
282 モータ制御回路部
283 整流部
284 電源部
285 電流調整部
Claims (7)
- クラッチ部を介してモータの回転動力を減速機構部に伝達して分岐器を転換・鎖錠する電気転てつ機であって、
前記クラッチ部は、マグネットクラッチ部と電磁クラッチ部とを有し、伝達トルクを分担して前記回転動力を前記減速機構部に伝達する構造をなす、
電気転てつ機。 - 前記マグネットクラッチ部は、前記モータから前記減速機構部への動力伝達に要するトルクのうちの基礎トルクを分担して伝達し、
前記電磁クラッチ部は、前記基礎トルクに上乗せするトルクを分担し、前記モータから前記減速機構部への動力伝達の上限を制限して当該動力を伝達する、
請求項1に記載の電気転てつ機。 - 前記電磁クラッチ部のトルクを設定変更可能に構成した、
請求項2に記載の電気転てつ機。 - 前記クラッチ部は、
前記モータに連繋する駆動軸に固定されて当該駆動軸と一体で回転し、マグネットクラッチ部を構成する第1部位及び電磁クラッチ部を構成する第2部位を有する第1回転子と、
前記減速機構部に連繋する出力軸に固定されて当該出力軸と一体で回転し、マグネットクラッチ部を構成する第1部位及び電磁クラッチ部を構成する第2部位を有する第2回転子と、
を備え、
前記第1部位同士が近接対向位置に配置構成されて前記マグネットクラッチ部を構成し、
前記第2部位同士が近接対向位置に配置構成されるとともに、前記第2回転子の第2部位を挟んで、前記第1回転子の第2部位の反対側の固定部部分に励磁コイル部が設けられて前記電磁クラッチ部を構成してなる
請求項1〜3の何れか一項に記載の電気転てつ機。 - 前記マグネットクラッチ部は、前記第1回転子の第1部位及び前記第2回転子の第1部位のうちの一方を永久磁石、他方を磁化材料で構成してる
請求項4に記載の電気転てつ機。 - 前記励磁コイル部への供給電流を調整する調整部を更に備え、
前記電磁クラッチ部は、前記調整部の調整によって、前記モータから前記減速機構部への動力伝達の上限を制限するトルクに調整可能に構成されてなる
請求項4又は5に記載の電気転てつ機。 - 前記第1回転子は中央に開口部を設けた蓋部を有する断面C字状の有底筒状の形態を有し、
前記第2回転子は前記第1回転子の内側に同軸上に内挿された筒状の形態と、前記第1回転子の前記蓋部外側に鍔部とを有し、
前記マグネットクラッチ部を構成する前記第1回転子の第1部位及び前記第2回転子の第1部位は、対向する前記第1回転子の筒状側部と前記第2回転子の筒状側部とにそれぞれ設けられ、
前記電磁クラッチ部を構成する前記第1回転子の第2部位は前記蓋部の一部又は全部を構成してなり、前記第2回転子の第2部位は前記鍔部の一部又は全部を構成してなり、
前記励磁コイル部は当該クラッチ部ボディの前記鍔部の対向位置に設けられてなる
請求項4〜6の何れか一項に記載の電気転てつ機。
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