JP6417214B2 - 鉄道車両の磁気遮蔽構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の床下に設置された電線から発生する漏洩磁束の車内への漏れを低減するための鉄道車両の磁気遮蔽構造に関する。

従来より、鉄道車両において、人体への影響等を考慮し、鉄道車両に搭載された機器等から発生した漏洩磁束が車内へ漏れるのを低減するための磁気遮蔽構造が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

例えば、特許文献１，２には、車両床下に設置されるリアクトルから発生する漏洩磁束が車内へ漏れるのを低減するために、リアクトルと床との間に、例えば板状の磁気遮蔽部材を配置する構成が開示されている。

また、特許文献３には、車両床下に設置される電線から発生する漏洩磁束が車内へ漏れるのを低減するために、断面がチャンネル状の２枚の鉄板の間に珪素鋼板を積層した構造からなる磁気遮蔽板を、平行な２本の電線管の上面及び両側面を覆うように配置する構成が開示されている。

特開平７−２０２４７０号公報 特開平７−２３５７９５号公報 特開２００５−２１２５７５号公報

ところで、車両床下に設置される電線管の場合、例えば、鉄道車両の台枠の梁（例えば枕梁）に電線管より若干大きい径の貫通穴が設けられ、この貫通穴に電線管を挿入させる場合もあり、このような貫通穴に、特許文献３の技術（断面がチャンネル状の磁気遮蔽板）を適用することはできない。例えば、貫通穴を大きくしようとすれば、台枠の強度に悪影響を及ぼすことになる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、磁気遮蔽のために必要なスペースが小さくてすみ、鉄道車両の床下の電線から発生する漏洩磁束の車内への漏れを低減することができる鉄道車両の磁気遮蔽構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造は、内部に電線が通されて鉄道車両の床下に配置された単一の電線管の外周面を覆い、かつ、前記電線管の下方において前記電線管の延在方向に延びるスリットを有する磁気遮蔽部材を備えている。

この構成によれば、電線から発生する漏洩磁束は、磁気遮蔽部材中を多く流れ、磁気遮蔽部材の上方の車内（鉄道車両の床面上）への漏洩磁束の漏れを低減することができる。また、磁気遮蔽部材が単一の電線管の外周面を覆うように配置されることにより、磁気遮蔽部材の配置に必要なスペースを小さくできる。そのため、大きな磁気遮蔽板などを設けることができない部分にも磁気遮蔽部材の取付けが可能となる。

前記磁気遮蔽部材の前記スリットの幅が前記電線管の外径よりも小さいことが、磁気遮蔽効果を得る上でより好ましい。

前記磁気遮蔽部材は、前記電線管の延在方向と直交する断面が多角形の辺をなし、前記多角形の下端の一辺が前記スリットによって形成されていてもよい。

この構成によれば、磁気遮蔽部材を、例えば電磁鋼板からなる平板状の部材を曲げ加工して形成する場合、折り曲げ部分において磁気遮蔽性能が劣化するが、電線管の延在方向と直交する断面が例えば円弧状（曲線状）となるように、平板状の部材を曲面状に加工した場合には全面において磁気遮蔽性能が劣化することになり、この場合よりも劣化の程度を小さくできる。なお、応力除去焼なましを実施することにより磁気遮蔽性能を回復させるようにしてもよいが、この場合、応力除去焼なましを実施するためのコスト及び時間が必要になる。

前記磁気遮蔽部材は、前記電線管の延在方向から見て２つに分割され、かつ、互いの一部が前記電線管の上方において重ね合わせられた２つの遮蔽部材を有して構成されていてもよい。

この構成によれば、磁気遮蔽部材が２つの遮蔽部材を有して構成されることにより、電線管への磁気遮蔽部材の取付けが容易になる。また、既存の鉄道車両の電線管に対しても磁気遮蔽部材の取付けが容易になる。また、電線管の上方において、２つの遮蔽部材が重ね合わせられることにより、車内への漏洩磁束の漏れをより低減することができる。

前記電線管に、該電線管の延在方向と直交する断面がＣ字状となるように該電線管の延在方向に延びるスリットが設けられ、前記スリットが下部に位置するように前記電線管が配置されていてもよい。

この構成によれば、電線から発生する漏洩磁束は、磁性体からなる電線管に集中して流れ、電線管の下部のスリットの間に強い磁界が生じる。一方、電線管の上方への漏洩磁束が少なくなるため、車内への漏洩磁束の漏れを低減し、漏洩磁束による車内の磁界を低減することができる。さらに、磁気遮蔽部材による磁気遮蔽効果もあるので、車内への漏洩磁束の漏れをより低減し、漏洩磁束による車内の磁界をより低減することができる。

前記電線管及び前記磁気遮蔽部材は、前記鉄道車両の床下に設けられた所定の取付部分に、前記電線管と前記磁気遮蔽部材との間にスペーサを挟んで固定されていてもよい。

この構成によれば、スペーサによって鉄道車両の走行時における振動が吸収され、電線管及び磁気遮蔽部材の取付部分への固定を強固にできるとともに、電線管と磁気遮蔽部材との摩耗及び電気的接触を防止できる。なお、スペーサは弾力性を有するものであってもよい。

前記鉄道車両の台枠に前記電線管を挿入するための貫通穴が設けられ、この貫通穴に前記磁気遮蔽部材が前記電線管とともに挿入されていてもよい。

磁気遮蔽部材が単一の電線管の外周面を覆うように配置されることにより、磁気遮蔽部材の配置スペースを小さくできるので、磁気遮蔽部材を電線管とともに台枠に設けられた貫通穴に通すことができる。

また、本発明の別のある形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造は、内部に電線が通されて鉄道車両の床下に配置された電線管に、該電線管の延在方向と直交する断面がＣ字状となるように該電線管の延在方向に延びるスリットが設けられ、前記スリットが下部に位置するように前記電線管が配置されている。

この構成によれば、電線から発生する漏洩磁束は、磁性体からなる電線管に集中して流れ、電線管の下部のスリットの間に強い磁界が生じる。一方、電線管の上方への漏洩磁束が少なくなるため、車内への漏洩磁束の漏れを低減し、漏洩磁束による車内の磁界を低減することができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、鉄道車両の磁気遮蔽構造において、磁気遮蔽のために必要なスペースが小さくてすみ、鉄道車両の床下の電線から発生する漏洩磁束の車内への漏れを低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る鉄道車両の一例を示す概略側面図である。 図２（Ａ）は、実施形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造の一例を示す断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す鉄道車両の磁気遮蔽構造の側面図である。 図３（Ａ）は、磁気遮蔽部材を構成する遮蔽部材を一方向から見た図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す遮蔽部材を他方向から見た図である。 図４は、実施形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造の他の例を示す断面図である。 図５は、実施形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造の他の例を示す断面図である。

以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る鉄道車両の一例を示す概略側面図である。図１の紙面左右方向（矢印Ｘで示す方向）が鉄道車両１００の長手方向であり、紙面奥行き方向が、鉄道車両１００の幅方向である。以下では、鉄道車両１００の長手方向を「車両長手方向」と称し、鉄道車両１００の幅方向を「車幅方向」と称して説明する。

図１に示すように、鉄道車両１００は、車輪１０１が設けられた台車１０２と、台車１０２上に設けられた車体１０３とを備えている。車体１０３は、例えばステンレス製であり、妻面にあたる妻構体１０４と、側面にあたる側構体１０５と、屋根にあたる屋根構体１０６と、車体底部となる台枠１０７と、を有している。このうち台枠１０７は、台車１０２が取り付けられる枕梁２１を有している。また、台枠１０７の上面には波板（例えば、キーストンプレートやコルゲートプレート）等が固定される。

詳細は図示しないが、台枠１０７には、その車幅方向の両端部にて車両長手方向に延びる一対の側梁と、台枠１０７の車両長手方向の端部にて車幅方向に延びて車幅方向両側の側梁の間に架け渡された端梁と、この端梁よりも車両長手方向内側に位置し、車幅方向両側の側梁の間に架け渡されて台車１０２に載置される枕梁２１と、車両長手方向の前後の枕梁２１の間において、車幅方向に延びて車幅方向両側の側梁の間に架け渡された複数の横梁などを備えている。

また、台枠１０７には、電線が設置されている。本実施形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造は、台枠１０７に設置された電線（すなわち鉄道車両１００の床下の電線）から発生する漏洩磁束の車内への漏れを低減するための構造である。

図２（Ａ）は、実施形態に係る鉄道車両の磁気遮蔽構造の一例を示す断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す鉄道車両の磁気遮蔽構造の側面図である。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）では、２本の電線（被覆電線）１が車両長手方向（矢印Ｘで示す方向）に延在する部分を図示している。電線１は、集電子（図示せず）に接続され、鉄道車両１００に搭載された各機器、電動機の電源用であり、電線管２内に挿入されて収納されている。電線管２は鉄製の電線管（鋼製電線管）である。図２（Ａ）の矢印Ｙで示す方向は車幅方向を示す。

本実施形態では、電線管２の全長に亘ってスリット２ｓが設けられ、そのスリット２ｓが下部に位置するように電線管２が配置されており、スリット２ｓが設けられていることによって、電線管２は、その延在方向と直交する断面がＣ字状になっている。

そして、下部のスリット３ｓ部分を除いて電線管２の外周面を覆うように、磁気遮蔽部材３が設けられている。すなわち、磁気遮蔽部材３は、電線管２の外周面に沿って電線管２の延在方向に延びて設けられ、電線管２の下方において電線管２の延在方向に延びるスリット３ｓを有している。ここでは、磁気遮蔽部材３は、電線管２の延在方向から見て２つの遮蔽部材３ｐに分割され、かつ、２つの遮蔽部材３ｐの互いの一部が電線管２の上方において重ね合わせられることにより構成されている。各遮蔽部材３ｐは、電線管２の延在方向と直交する断面が略半円状である。

これらの電線管２及び磁気遮蔽部材３は、各々のスリット２ｓ、３ｓが鉄道車両１００の床面から最も遠くなるようにして配置されている。

そして、電線管２と磁気遮蔽部材３との間には、例えば合成ゴムからなる弾力性を有するスペーサ４が挟持されており、電線管２と磁気遮蔽部材３とは直接接触していない。電線管２と磁気遮蔽部材３とは、それらの間にスペーサ４を挟んだ状態で、電線管取付用のブラケット１２に押さえ部材１３等を用いて固定されている。ブラケット１２は、例えば、台枠１０７の横梁１１に固設されている。このブラケット１２にはボルト１４の挿入穴が設けられており、この挿入穴に、予めボルト１４が挿入された状態で、ブラケット１２が横梁１１に溶接等によって固定されている。また、押さえ部材１３には、ボルト１４が挿入されるボルト挿入穴が設けられている。

電線管２及び磁気遮蔽部材３をブラケット１２に取り付ける際には、スリット２ｓを下に向けた電線管２にスペーサ４を被せて、２つの遮蔽部材３ｐを、互いの上部部分が重なり、かつ下方に磁気遮蔽部材３のスリット３ｓができるようにして、２つの遮蔽部材３ｐで電線管２を囲んだ状態とする。そして、この状態のものを、押さえ部材１３で下から受けるようにして、押さえ部材１３のボルト挿入穴にボルト１４を通して、ボルト１４にナット１５を締め付けることによって、電線管２及び磁気遮蔽部材３がブラケット１２に固定される。

また、上記のようにして固定された電線管２及び磁気遮蔽部材３は、枕梁２１に電線管２を通すために設けられた円形の貫通穴２２に挿入されている。

なお、横梁１１の上には、波板（例えばキーストーンプレート）等の床下材及び床上材からなる床部材２３（詳細な構造は図示せず）が設けられる。この床部材２３の上面すなわち車内の床面の高さ位置（床表面のレベル）をＦＬで示している。

図３（Ａ）は、磁気遮蔽部材３を構成する遮蔽部材３ｐを一方向から見た図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す遮蔽部材３ｐを他方向から見た図である。

この遮蔽部材３ｐは、例えば、２枚の電磁鋼板３ａ、３ｂを重ねて形成されている。より具体的には、遮蔽部材３ｐは、その断面形状が正八角形の連続する４辺をなすように、平板状の２枚の電磁鋼板３ａ、３ｂを３箇所ａ、ｂ、ｃで折り曲げて、これらを重ねて形成されている。この遮蔽部材３ｐの断面形状のように、正八角形の連続する４辺をなす形状も、前述のように略半円状（略半円をなす形状）に含めるものとする。

そして、同じ構成の２つの遮蔽部材３ｐを、上記４辺のうちの互いの１辺部分が電線管２の上方において重なるようにして向かい合わせることにより、磁気遮蔽部材３の断面形状である八角形の下端の１辺がスリット３ｓからなるようにして、磁気遮蔽部材３を構成している。

本例では、各遮蔽部材３ｐが、２枚の電磁鋼板３ａ、３ｂで形成されているが、１枚の電磁鋼板で形成されていてもよいし、３枚以上の電磁鋼板で形成されていてもよい。また、電磁鋼板に代えて、他の磁性体（強磁性体）で形成されていてもよい。

以上のように構成される鉄道車両の磁気遮蔽構造において、電線管２及び磁気遮蔽部材３は磁性体（強磁性体）で形成され、スペーサ４、ブラケット１２、押さえ部材１３、ボルト１４及びナット１５は非磁性体で形成されている。

本実施形態の磁気遮蔽構造によれば、電線管２にスリット２ｓを設け、このスリット２ｓが電線管２の下部に位置するように電線管２が配置されている。よって、電線１に流れる電流によって電線１の周囲に発生する漏洩磁束は、磁性体からなる電線管２に集中して流れ、電線管２の下部のスリット２ｓの間に強い磁界が生じる。一方、電線管２の上方への漏洩磁束が少なくなるため、車内（床面上）への漏洩磁束の漏れを低減し、漏洩磁束による車内の磁界を低減することができる。

さらに、磁気遮蔽部材３が、下部のスリット３ｓ部分を除いて電線管２の外周面を覆うように配置されているので、車内への漏洩磁束の漏れをより低減し、漏洩磁束による車内の磁界をより低減することができる。

また、本実施形態では、各々の電線管２に対して、磁気遮蔽部材３を電線管２の外周面を覆うように配置しているため、磁気遮蔽部材３の配置スペースが小さくてすみ、枕梁２１に設けられた小さな貫通穴２２にも電線管２とともに磁気遮蔽部材３を通すことができる。

また、本実施形態において、電線管２にスリット２ｓを設けていない場合にも、磁気遮蔽部材３による磁気遮蔽効果が得られる。この場合の一例を図４に示す。

すなわち、図４の場合、上記のようなスリット２ｓが無い円筒状の電線管２Ａを用いている他は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示された前述の例と同様である。

この場合、電線１に流れる電流によって発生する磁界によって、電線管２Ａ自体が１つの電線のようになって電線管２Ａの周囲に磁界が発生する。この磁界による磁束は、磁性体からなる磁気遮蔽部材３に集中して流れ、磁気遮蔽部材３の下部のスリット３ｓの間に強い磁界が生じる。一方、磁気遮蔽部材３の上方への漏洩磁束が少なくなるため、車内への漏洩磁束の漏れを低減し、漏洩磁束による車内の磁界を低減することができる。

本実施形態では、磁気遮蔽部材３を２つの遮蔽部材３ｐで構成しているため、電線管２、２Ａにその両側から２つの遮蔽部材３ｐで挟むようにして、磁気遮蔽部材３を取り付けることができるので、磁気遮蔽部材３の取付けを容易に行うことができる。また、既存の鉄道車両においても、例えば図４に示すような円筒状の電線管２Ａの両側から２つの遮蔽部材３ｐで挟むようにして取り付けることができるので、既存の鉄道車両においても磁気遮蔽部材３の取付けが容易になる。

また、本実施形態では、磁気遮蔽部材３の上部部分において２つの遮蔽部材３ｐを重ねているので、その上方部分の漏洩磁束をより低減することができる。

また、磁気遮蔽部材３を、平板状の部材（例えば電磁鋼板）を曲げ加工して形成する場合、折り曲げ部分において歪みが生じて磁気遮蔽性能が劣化するが、磁気遮蔽部材３の電線管２，２Ａの延在方向と直交する断面形状（以下、「磁気遮蔽部材３の断面形状」とも言う）が例えば円弧のような曲線状となるように、平板状の部材（例えば電磁鋼板）を曲面状に加工した場合には全面に歪みが生じて磁気遮蔽性能が大幅に劣化することとなり、この場合よりも劣化の程度を小さくできる。なお、応力除去焼なましを実施することにより磁気遮蔽性能を回復させるようにしてもよいが、この場合、応力除去焼なましを実施するためのコスト及び時間が必要になる。そのため、本実施形態のように、磁気遮蔽部材３の断面形状を１辺がスリット３ｓからなる多角形（本例では八角形としているが六角形等でもよい）として、歪みが生じる部分を少なくすることにより、応力除去焼なましを実施しなくても、磁気遮蔽性能の劣化を抑え、有効な効果を得ることができる。

なお、応力除去焼なましを実施する場合には、磁気遮蔽部材３の電線管２，２Ａの延在方向と直交する断面形状が例えば円弧のような曲線状となるようにしてもよい。この場合も、磁気遮蔽部材３を２つの遮蔽部材で構成することにより、その取付け等が容易になる。また、磁気遮蔽部材３の断面形状が、２つの遮蔽部材（３ｐに相当）の上部の重なり部分のみを線状とし、他の部分を例えば円弧のような曲線状となるようにしてもよい。

また、２つの遮蔽部材の重なり部分において、当該遮蔽部材に沿う形状の別の遮蔽部材を１つ以上さらに重ねて磁気遮蔽部材３を構成するようにしてもよい。例えば、前述の２つの遮蔽部材３ｐの上部の重なり部分の間に、平板状の遮蔽部材（例えば電磁鋼板）を挿入して、磁気遮蔽部材３としてもよい。

すなわち、磁気遮蔽部材３は、上述した例に限らず種々変更することができ、下部のスリット３ｓ部分を除いて各電線管２，２Ａの外周面を覆うように設けられ、上述した例を含めてその断面形状が略Ｃ字状となるように構成することができる。このような磁気遮蔽部材３は、電線管２，２Ａの延在方向から見て（言い換えれば、電線管２，２Ａの延在方向と直交する断面において）スリット３ｓを挟んで対向する２つの端部が、電線管２，２Ａの直下領域内に位置するように設けられる。よって、スリット３ｓの幅は電線管２，２Ａの外径よりも小さく、スリット３ｓが電線管２，２Ａの直下領域内に位置している。ここで、電線管２，２Ａの延在方向から見て、スリット３ｓが、電線管２，２Ａの直下領域内の一部の領域であって、かつ電線管２，２Ａの中心の直下を含む領域に位置するように、磁気遮蔽部材３が設けられることが好ましい。

なお、本実施形態において、スペーサ４を設けない構成としてもよいが、スペーサ４によって鉄道車両の走行時における振動が吸収され、電線管２、２Ａ及び磁気遮蔽部材３のブラケット１２への固定を強固にできるとともに、電線管２、２Ａと磁気遮蔽部材３との摩耗及び電気的接触を防止できる。

また、本実施形態において、磁気遮蔽部材３を設けていない場合にも、電線管２の下部にスリット２ｓを設けることにより前述したように磁気遮蔽効果が得られる。この場合の一例を図５に示す。この場合、押さえ部材１３が電線管２の表面に沿うように、押さえ部材１３の形状を図２（Ａ）の場合とは変えている。

例えば、車内床面と電線管２との距離を大きくとれる箇所などにおいては、磁気遮蔽部材３を設けなくても、電線管２にスリット２ｓを設けることにより、車内（床面上）への漏洩磁束の漏れを低減し、漏洩磁束による車内の磁界を低減することができる。この場合、磁気遮蔽のために必要となるスペースを無くすることができる。

なお、前述したように、スリット２ｓは、電線管２の延在方向（長手方向）全長に亘って設けられており、スリット２ｓが下部に位置するように電線管２が配置されている。ここで、スリット２ｓが鉄道車両１００の床面から最も遠くなるように電線管２が配置されることが好ましい。よって、電線管２の中心の直下にスリット２ｓが位置するように電線管２が配置されることが好ましい。このことは、図５の場合に限らず、図２（Ａ）の場合も同様である。

本発明は、磁気遮蔽のために必要なスペースが小さくてすみ、車両床下の電線から発生する漏洩磁束の車内への漏れを低減することができる鉄道車両の磁気遮蔽構造等として有用である。

１ 電線
２，２Ａ 電線管
２ｓ スリット
３ 磁気遮蔽部材
３ｐ 遮蔽部材
３ｓ スリット
４ スペーサ
１２ ブラケット
２２ 貫通穴
１００ 鉄道車両
１０７ 台枠

Claims (7)

1. 内部に電線が通されて鉄道車両の床下に配置された単一の電線管の外周面を覆い、かつ、前記電線管の下方において前記電線管の延在方向に延びるスリットを有する磁気遮蔽部材を備えた、
   鉄道車両の磁気遮蔽構造。
2. 前記磁気遮蔽部材の前記スリットの幅が前記電線管の外径よりも小さい、
   請求項１に記載の鉄道車両の磁気遮蔽構造。
3. 前記磁気遮蔽部材は、前記電線管の延在方向と直交する断面が多角形の辺をなし、前記多角形の下端の一辺が前記スリットによって形成された、
   請求項１または２に記載の鉄道車両の磁気遮蔽構造。
4. 前記磁気遮蔽部材は、前記電線管の延在方向から見て２つに分割され、かつ、互いの一部が前記電線管の上方において重ね合わせられた２つの遮蔽部材を有して構成された、
   請求項１〜３のいずれかに記載の鉄道車両の磁気遮蔽構造。
5. 前記電線管に、該電線管の延在方向と直交する断面がＣ字状となるように該電線管の延在方向に延びるスリットが設けられ、前記スリットが下部に位置するように前記電線管が配置された、
   請求項１〜４のいずれかに記載の鉄道車両の磁気遮蔽構造。
6. 前記電線管及び前記磁気遮蔽部材は、前記鉄道車両の床下に設けられた所定の取付部分に、前記電線管と前記磁気遮蔽部材との間にスペーサを挟んで固定された、
   請求項１〜５のいずれかに記載の鉄道車両の磁気遮蔽構造。
7. 前記鉄道車両の台枠に前記電線管を挿入するための貫通穴が設けられ、この貫通穴に前記磁気遮蔽部材が前記電線管とともに挿入された、
   請求項１〜６のいずれかに記載の鉄道車両の磁気遮蔽構造。
   

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