JP7453048B2 - 電動機負荷試験装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用の駆動システム等に利用される電動機の負荷試験装置及びその方法に関する。

鉄道車両用駆動システムの電動機は、実車両（実システム）に搭載される前に、工場内で、実車両と等価な負荷試験設備に搭載されて性能評価が行われることが普通である。この試験の評価項目の一つに誘導障害試験がある。この誘導障害試験は、電動機から発生する電流や電磁波が地上の鉄道信号に影響を与えないことを確認するためのものであって、例えば、電車が電線から取り入れた電力を、レールを使用して変電所に帰す帰線電流を測定して、帰線電流に地上の信号設備の動作に影響する周波数成分が含まれていないことを評価するというものである。

負荷試験設備に関する先行特許文献として、例えば、特許文献１に記載された、回転機械の電磁波測定装置がある。当該装置は、試験対象の電動機と負荷発電機とを繋ぐ２つの軸受の間に、絶縁部材を設け、負荷発電機から発生する電磁波が電動機へ固体伝搬することを抑制している。さらに、文献１に記載の装置は、電動機を収納する第１電波遮蔽室と、負荷発電機を収容する第２電波遮蔽室とを備え、負荷発電機から発生した電磁波が空中伝搬を通して電動機に影響を与えないようにして、電動機から発生した電磁波の測定精度を高めようとしている。

特開２０１４－９９４１号公報

しかしながら、文献１の装置には、電動機の誘導障害試験の際、帰線電流を正しく測定できないという課題があった。本発明は、電動機を実システムに適用する前であっても、電動機の負荷試験をより正確に実現できる電動機負荷試験装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、電動機に負荷を与えて、電動機を試験する電動機負荷試験装置であって、電動機としての第１回転機と、負荷としての第２回転機と、第１回転機と第２回転機との架台と、第１回転機の軸と第２回転機の軸とを接続する軸接続装置と、第１回転機を架台から絶縁する第１絶縁部材と、第２回転機を架台に対して絶縁する第２絶縁部材と、を備え、軸接続装置は、第１回転機と第２回転機とを絶縁する第３絶縁部材を有する、電動機負荷試験装置である。

本発明によれば、電動機を実システムに適用する前であっても、電動機の負荷試験をより正確に実現できる電動機負荷試験装置を提供可能となる。

本発明の実施例１に係る電動機負荷試験装置の構成図である。 本発明の実施例２に係る電動機負荷試験装置の構成図であり、図１のものを大幅に簡略化している。 本発明の実施例３に係る電動機負荷試験装置の構成図であり、図１のものをある程度簡略化している。 本発明の実施例４に係る電動機負荷試験装置の構成図であり、図３のものを変形している。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。以下の記載及び図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされることもある。そして、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。本発明が実施の形態に制限されることはなく、本発明の思想に合致するあらゆる応用例が本発明の技術的範囲に含まれる。本発明は、当業者であれば本発明の範囲内で様々な追加や変更等を行うことができる。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は複数でも単数でも構わない。

以下の説明において、駆動システムとは、主変換装置と電動機による発動機能をいう。電車の駆動システムは、減速ギア等を介して車輪へ駆動力を提供可能にする。駆動システムは、動作可能に電源供給された電動機までを対象としており、その出力を伝達する減速ギア以降は含まないものとしてよい。減速ギア以降に相当する負荷の代用は、本発明の実施形態でいう負荷発電機であり、第２回転機ともいう。

鉄道車両用駆動システムの電動機（第１回転機）の誘導障害試験では、電動機は負荷試験装置の架台に搭載され、発電機、フライホイール等の第２回転機に同軸結合されて、電動機の負荷運転中に発生する電磁波が測定される。即ち、電動機には、実車両を模擬して、負荷（第２回転機）が適用される。電動機負荷試験装置には、電動機を車両に搭載した場合と等価にして、誘導障害試験を始めとする他の試験を、測定精度を向上でき、かつ速やかに結果を得て、電動機の適正評価が正しく得られるようにすることが求められる。

以下、図１～図４を参照して本発明の実施例１～４に係る電動機負荷試験装置について説明する。実施例１を図１に示し、実施例２を図２に示し、実施例３を図３に示し、実施例４を図４に示す。これらの実施例により、電動機負荷試験装置を使い勝手良くするための細やかな絶縁技術に関して詳細に説明する。

なお、各図において、同一の部位には同一符号を付している。ただし、同一符号で特定される部位であっても、その構成材料が導体か絶縁体かの違いによって、異なる効果を奏する場合がある。この点について、絶縁体である場合に限ってその旨を明示し、それ以外の場合は、一般的な金属材料か、あるいは材料不問とする。

図１は、本発明の実施例１に係る電動機負荷試験装置２１の構成図である。図１に示すように、供試電動機２は、回転子１０ａ及び固定子巻線１１ａと、これらを覆うケーシング２ａと、有する。回転子１０aはケーシング２ａに回転自在に軸支されて回転駆動力を発生する。負荷発電機３も供試電動機２と似た構造であり、回転子１０ｂがケーシング３ａに回転自在に軸支されている。負荷発電機３は、供試電動機２の発生した回転駆動力を電気エネルギーに変換するために、供試電動機２の回転負荷となる。

供試電動機２と負荷発電機３は、回転軸９ａ，９ｂ，９ｃにより同一回転可能に軸接続（以下、「同軸接続」ともいう）されている。架台１は、その上に、供試電動機２、負荷発電機３、ブレーキ装置４、軸受５ａ，５ｂ、接地ブラシ６ａ，６ｂ、及び絶縁継手７ａ，７ｂを一体にした装置を載置している。架台１は、これらの供試電動機２等を載置可能な大きさで形成され、地面に固定されている。

絶縁部材１４ａ，１４ｂは、供試電動機２及び負荷発電機３それぞれと、架台１と、の間に挟み込まれた状態で、固定されている。これにより、供試電動機２は架台１に対して絶縁される。同様に、負荷発電機３も、架台１に対して絶縁される。

回転軸９ｂは、供試電動機２と負荷発電機３とを繋ぐ共通軸の中央部を構成し、軸受５ａ，５ｂで架台１のアーチ部１９に支持されている。回転軸９ｂは一端に回転軸９a、他端に回転軸９ｃが同軸接続されている。回転軸９ｂと回転軸９ａとの間には絶縁継手７aが介在する。同様に、回転軸９ｂと回転軸９ｃとの間には絶縁継手７ｂが介在する。

絶縁継手７ａ，７ｂの介在により、供試電動機２と負荷発電機３との軸経由での導通が阻止され、相互絶縁される。回転軸９ａは、供試電動機２と負荷発電機３に絶縁軸受８ａ，８ｂを介して支承される。回転軸９ｃは、負荷発電機３に絶縁軸受８ｃ，８ｄを介して支承される。

供試電動機２は、固定子巻線１１ａの中性点にコモンモード電圧１３ａが発生する。同様に、負荷発電機３は、固定子巻線１１ｂの中性点にコモンモード電圧１３ｂが発生する。商用電源を使用する場合、固定子巻線１１ａ，１１ｂの各相の電圧の和は常に零である。したがって、固定子巻線１１ａ，１１ｂにおいて、巻線中性点電位は大地電位となるはずである。

なお、コモンモード電圧１３ａ，１３ｂは、これらの該当位置に電圧計が配設され、測定回路が構成されているものとみなす。説明の便宜上、このように単純化した測定回路構成により、供試駆動システムの帰線電流に含まれる高周波成分が測定されることを例示している。ただし、高周波成分は、各部に存在する浮遊容量と関連するほか、わずかながら空中伝搬する。そのため、測定回路構成が高周波と直流とで若干異なってよい。

しかし、ＰＷＭインバータの場合、巻線中性点電位は零でなく、有限の値となる。この巻線中性点に生ずる電圧がコモンモード電圧１３ａ，１３ｂである。コモンモード電圧１３ａ，１３ｂは固定子巻線１１ａ，１１ｂと回転軸９ａ，９ｃとの間に存在する静電容量を通して、回転軸９ａ，９ｃに電圧を与えるため、軸９ａ，９ｃと軸受８ａ～８ｄに電食作用の害を及ぼすことになる。

したがって、絶縁軸受８ａ～８ｄを使用することで、コモンモード電圧１３ａ，１３ｂにより発生する軸と軸受の電食問題を防止できる。また、絶縁軸受８ａ～８ｄを使用することで、供試電動機２と負荷発電機３は回転軸９ａ，９ｂ，９ｃに対して絶縁され、同じく供試電動機２と負荷発電機３の間を絶縁できる。

軸受５ａ，５ｂと絶縁継手７ａ，７ｂの間に接地ブラシ６ａ，６ｂを取付ける。これにより、回転軸９ｂがアース１２ａ，１２ｂに接続され、接地される。実際の鉄道車両（実システム）では、電動機の回転軸が継手やギアを介して車輪と繋がっているため、継手やギアに導電性があれば、回転軸の電位は車輪とレールと同じになり、電位は零になる。

そのため、供試電動機２及び負荷発電機３と電気的絶縁している回転軸９ｂの部分に接地ブラシ６ａ，６ｂを取付け接地させることで、回転軸９ｂの電位が零になり、実際に駆動システムを車両（実システム）に搭載した場合と等価な状態を電動機負荷試験装置２１で模擬できる。

一方、継手やギアが電気的に絶縁されている場合、回転軸の電位は車輪と異なる。その場合には接地ブラシ６ａ，６ｂを接地させず、回転軸９ｂの電位を電気的に浮かすことができる。このように回転軸の電位を実際の車両（実システム）に合わせ、零と浮かす場合のどちらにも対応できる。

ブレーキ装置４は絶縁継手７ａ，７ｂの間に設置する。ブレーキ装置４が動作する時、ブレーキ片１５とブレーキ輪１６が接触するため、ブレーキ装置４と回転軸９ｂの電位は零になり、接地される。絶縁軸受８ａ～８ｄを使用してない場合、ブレーキ装置４は絶縁継手７ａ，７ｂ間に設置すればよい。

絶縁軸受８ａ～８ｄや絶縁継手７ａ，７ｂによる絶縁対策もなく、ブレーキ装置４の回転軸９ｂを回転軸９ａ，９ｃに直結した場合、ブレーキ装置４の動作時は回転軸９ｂが接地される。その構成の電動機負荷試験機により、誘導障害試験を行った場合、供試駆動システムの帰線電流に含まれる高周波成分はブレーキ装置４を通してアース１２ａ，１２ｂに流れる。その結果、測定した帰線電流の電流成分は実車試験に対して差が生じる。つまり、過小評価される。

図１に示す実施例１の電動機負荷試験機２１の効果は、つぎのとおりである。すなわち、電動機負荷試験機２１は、供試電動機２及び負荷発電機３を絶縁して架台１に取付ける構成である。これにより、供試電動機２を含む供試駆動システムから発生する電流は、架台１を通して流れ出すことを防止できる。その結果、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

また、供試電動機２の回転軸９ａと、負荷発電機３の回転軸９ｃと、を同軸接続するために、絶縁継手７ａ，７ｂと絶縁軸受８ａ～８ｄが使用されている。これにより、供試駆動システムより発生した高周波成分は、負荷発電機３に流出しない。同様に、その逆方向について、負荷発電機３の駆動システムから発生する高周波成分も、供試駆動システムに流れ込むことが無い。その結果、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

図１に示す実施例１の電動機負荷試験装置２１によれば、高周波成分が、供試電動機２及び架台１を通してアース１２ａ，１２ｂに流れ出すことを防止できる。その結果、誘導障害試験の測定精度を向上させることができる。高周波成分は、供試電動機２及びその供試電動機２を駆動する主変換装置（不図示）から形成される供試駆動システムの帰線電流に含まれており、少ないほど良い。これに対し、誘導障害試験の測定結果で高周波成分が実際よりも過小評価されると甘い判定になるので、模擬試験の意味が薄れてしまう。

また、実施例１の電動機負荷試験装置２１は、供試電動機２と負荷発電機３を繋ぐ共通回転軸２１ａを通して、供試駆動システムより発生した電流成分が負荷発電機３側に流れ出す現象を阻止する。同様に、実施例１の電動機負荷試験装置２１は、負荷発電機３側の駆動システムから発生する電流は供試駆動システムに流れ込む現象も阻止する。このような作用により、誘導障害試験の測定精度が低下する不具合を防止できる電動機負荷試験装置２１を実現する。

さらに、供試電動機２及び負荷発電機３との間において、回転軸９ａ，９ｃの先端側で電気的絶縁された部分を選択的に接地可能な機能を備えた。この機能により、回転軸９ａ，９ｃの先端側の電位を零にしたり、電位的に浮かしたりすることで、実際に駆動システムを車両（実システム）に搭載した場合と等価な電動機負荷試験装置を実現する。

図２は、本発明の実施例２に係る電動機負荷試験装置２２の構成図であり、図１のものを大幅に簡略化している。図２において、図１と同一符号の部位は、説明を省略する。実施例２は、本発明の最もシンプルな構成になる。実施例２において、供試電動機２は、絶縁性能の無い軸受１７ａ，１７ｂにより、回転軸９ａを支承している。同様に、負荷発電機３は、絶縁性能の無い軸受１７ｃ，１７ｄにより、回転軸９ｃを支承している。

図２に示す本発明の実施例２に係る電動機負荷試験装置２２は、供試電動機２の回転軸９ａと、負荷発電機３の回転軸９ｃと、の軸接続に絶縁軸受を使用してないため、絶縁部材１８は必須である。実施例２の場合でも、供試駆動システムを電動機負荷試験装置２２から絶縁することができるので、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

図３は、本発明の実施例３に係る電動機負荷試験装置２３の構成図であり、図１のものをある程度簡略化している。図３において、図１と同一符号の部位は、説明を省略する。図３の実施例３でも、図２の実施例２と同様に、供試電動機２は、絶縁性能の無い軸受１７ａ，１７ｂにより、回転軸９ａを支承している。同様に、負荷発電機３は、絶縁性能の無い軸受１７ｃ，１７ｄにより、回転軸９ｃを支承している。回転軸９ａ，９ｃは供試電動機２と負荷発電機３の軸接続に絶縁軸受を使用してないため、絶縁継手７ａは必須である。

また、ブレーキ装置４の配置が、回転軸９ｂ，９ｃの中間位置であるならば、接地ブラシ６ａは、回転軸９ｂ，９ｃを摺接する相手として、接地することが必須である。このような実施例３においても、供試駆動システムを電動機負荷試験装置２３から絶縁できるため、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

図４は、発明の実施例４に係る電動機負荷試験装置２４の構成図であり、図３のものを変形している。図４において、図１と同一符号の部位は、説明を省略する。実施例４において、供試電動機２は、絶縁軸受８ａ，８ｂにより、回転軸９aを支承している。同様に、負荷発電機３は、絶縁軸受８ｃ，８ｄにより、回転軸９ｃを支承している。そのため、回転軸９ａ，９ｂ，９ｃの途中に絶縁部材を介在させる必要がない。

絶縁軸受８ａ～８ｄを使用することで、供試電動機２と負荷発電機３を回転軸９ａ，９ｂ，９ｃから絶縁できる。したがって、実施例４においても、供試駆動システムを電動機負荷試験装置２４から絶縁することができ、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

以上、説明したように、本発明は、鉄道車両用主変換装置と電動機から構成する駆動システムの性能を評価する電動機負荷試験装置２０に関し、評価項目の一つである誘導障害試験の測定精度を向上できる電動機負荷試験装置２０の絶縁技術に関する。なお、図１～図４に示す発明の実施例１～４に係る電動機負荷試験装置２１～２４をまとめて電動機負荷試験装置２０とする。

最も簡素な図２に示す実施例２の特徴を簡単に説明する。誘導障害試験で測定する帰線電流の測定精度を向上するため、供試電動機２、負荷発電機３と架台１の間に、絶縁部材１４ａ，１４ｂを挟み込み接続固定する。また、供試電動機２と負荷発電機３の軸９ａ，９ｃを接続する際、間に絶縁部材１８を設けて接続する。供試電動機２及び負荷発電機３を絶縁して架台１に取付けることで、供試駆動システムから発生する電流は架台１を通して流れ出すことを防止でき、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

また、供試電動機と負荷発電機の軸の接続において、絶縁部材を間に挿入することで、供試駆動システムより発生した電流成分が負荷発電機側に流れ出し、又は負荷発電機側の駆動システムから発生する電流が供試駆動システムに流れ込むことが無くなり、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。

図１、図３、及び図４に示す実施例１，３，４の特徴は、接地ブラシを備えた点である。これらは、図２に示す実施例２の特徴に加え、供試電動機２と負荷発電機３との間で絶縁維持して同軸接続する回転軸９ａ，９ｂ，９ｃのうち、例えば回転軸９ａの適切な部分に、少なくとも接地ブラシ６ａを取付け、接地することを可能にした構造である。なお、図１に示す実施例１では、接地ブラシ６ｂも併用している。

図１及び図３に示す実施例１，３の特徴は、共通回転軸に絶縁部材を介在させた点である。供試電動機２と負荷発電機３それぞれの軸９ａ，９ｃを接続する際、少なくとも絶縁部材７ａを間に設置することで、供試駆動システムより発生した電流成分が負荷発電機側に流れ出し、又は負荷発電機側の駆動システムから発生する電流は供試駆動システムに流れ込むことが無くなり、誘導障害試験で測定する帰線電流の精度を向上できる。なお、図１に示す実施例１では、絶縁部材７ｂも併用している。

図１に示す実施例１の特徴は、回転軸の電位を実車に合わせて選択できる点である。実車では、電動機の回転軸が継手やギアを介して車輪と繋がっているため、継手やギアに導電性があれば、回転軸の電位は車輪とレールと同じになり、電位は零になる。その状態を模擬するため、供試電動機２及び負荷発電機３に対して電気的絶縁している回転軸９ａ，９ｂそれぞれの先端部分に接地ブラシ６ａ，６ｂを取付けた。このように接地させることで、回転軸９ａ，９ｂの電位が零になり、実車試験と等価な電動機負荷試験装置２１を実現できる。

一方、継手やギアが電気的に絶縁されている実車もあり、その電動機は、回転軸の電位が車輪と異なる。その場合には接地ブラシ６ａ，６ｂを接地させず、回転軸９ａ，９ｂそれぞれの先端部分の電位を電気的に浮かすことができる。このように図１に示す実施例１の電動機負荷試験装置２１は、回転軸の電位を実際の車両（実システム）に合わせ、零の場合と、浮かす場合と、何れにも選択的に対応できる。

本発明の実施形態に係る電動機負荷試験装置２０は、以下のように総括できる。
［１］図１～図４に示す電動機負荷試験装置２０は、電動機２に負荷を与えて、電動機２を試験するものである。この電動機負荷試験装置２０は、電動機としての第１回転機２と、負荷としての第２回転機３と、第１回転機２と第２回転機３との架台１と、第１回転機２の軸９ａと第２回転機３の軸９ｃとを接続する軸接続装置と、第１回転機２を架台１から絶縁する第１絶縁部材１４ａと、第２回転機３を架台１に対して絶縁する第２絶縁部材１４ｂと、を備える。

この電動機負荷試験装置２０において、軸接続装置は、第１回転機２と第２回転機３とを絶縁する第３絶縁部材７ａ，７ｂを有する。第１回転機２は供試電動機である。第２回転機３は、第１回転機２の対向方向に配設された負荷発電機である。軸接続装置は、第１回転機２と第２回転機３と双方の軸９ａ，９ｃをそれぞれの外部で共通回転軸２１ａ～２４ａに繋ぐ構成である。

なお、図１に示す電動機負荷試験装置２１の共通回転軸２１ａと、図２に示す電動機負荷試験装置２２の共通回転軸２２ａと、図３に示す電動機負荷試験装置２３の共通回転軸２３ａと、図４に示す電動機負荷試験装置２４の共通回転軸２４ａと、をまとめて共通回転軸２０ａとする。

第１絶縁部材１４ａは、第１回転機２を架台１に対して絶縁する。第２絶縁部材１４ｂは、第２回転機３を架台に対して絶縁する。軸接続装置は、第１回転機２と第２回転機３との間を絶縁する第３絶縁部材１８（図２の実施例２）を有して構成される。

本発明に係る電動機負荷試験装置２０は、供試電動機（第１回転機）２と負荷発電機（第２回転機）３が、架台１に対してそれぞれ絶縁されている。したがって、供試駆動システムの帰線電流に含まれる高周波成分は、供試電動機２及び架台１を通して電気的に接地（アース）されず、大地へ吸収されない。

さらに、第１回転機２と第２回転機３と双方の軸９ａ，９ｃを繋ぐ軸接続装置は、第３絶縁部材１８を介在させて両者間を絶縁されているので、高周波の発生源は、より完全に対地絶縁されて大地から浮いた状態を維持できる。具体的には、第１回転機２の軸９ａから軸接続装置を経由する接地経路も絶縁されている。

また、第１回転機２の軸９ａから軸接続装置、及び第２回転機３を経由しての接地経路も絶縁されている。その結果、大地から浮いた状態の高周波発生源と大地との間は、測定器を通る経路のみに限定される。このような測定回路構成によれば、測定器で高周波成分のほとんどを漏らさず捕捉できるので、誘導障害の程度を過小評価することなく適切に評価できる。

これにより、電車用の駆動システムを実際の車両（実システム）に搭載した場合と等価な誘導障害試験の模擬試験を工場内で実施可能であるとともに、誘導障害試験の測定精度を高めるようにした電動機負荷試験装置２０を提供できる。

［２］図１に示す電動機負荷試験装置２１の軸接続装置は、外部絶縁軸受５ａ，５ｂと、絶縁継手７ａ，７ｂと、の少なくとも何れかを備えた。外部絶縁軸受５ａ，５ｂは、絶縁体を有して構成される。絶縁継手７ａ，７ｂは、絶縁体を有して構成される。これにより、第１回転機２と第２回転機３とは、双方の軸同士の経路に対しても、相互絶縁の状態が維持される。その結果、大地から浮いた状態の高周波発生源と大地との間は、測定器を通る経路のみに限定できる。

［３］図１、図３、又は図４に示す電動機負荷試験装置２１，２３，２４において、軸接続装置は、少なくとも軸受５ａ，５ｂ，８ａ～８ｄ又は継手７ａ，７ｂの何れかを導電性材料により構成しても良い。ただし、つぎの制約条件の範囲に限られる。まず、第１回転機２及び第２回転機３は、架台１との間にそれぞれ介在する第１絶縁部材１４ａ及び第２絶縁部材１４ｂにより対地絶縁されていることが条件である。

また、軸接続装置は、全体的に第３絶縁部材により第１回転機２と第２回転機３との間を相互絶縁されることも条件である。これらの制約条件の範囲で軸受５ａ～８ｄや継手７ａ，７ｂを導電性材料、例えば金属製品だけで構成できる。それらは一般的部品であるため調達容易である。そればかりか、金属材料ならば、絶縁材料よりも加工性、強度、及び耐久性といった点で格段に有利である。

［４］図１又は図４に示す電動機負荷試験装置２１，２４は、内部絶縁軸受８ａ～８ｄを備えることが好ましい。この内部絶縁軸受８ａ～８ｄは、第１回転機２と第２回転機３の少なくとも何れか一方の内部で固定子１１ａ，１１ｂに対して絶縁維持しながら回転子１０ａ，１０ｂを回転自在に支承する。

したがって、第１回転機２と第２回転機３とは、双方の軸９ａと軸９ｃ同士が導電性の軸接続装置で繋がれていても、相互絶縁の状態が維持される。その結果、大地から浮いた状態の高周波発生源と大地との間は測定器を通る経路のみに限定できる。

［５］図１及び図３に示す電動機負荷試験装置２１，２３は、第１回転機２と第２回転機３を相互絶縁するため、双方の軸９ａ，９ｃをそれぞれの外部で共通回転軸２１ａ，２３ａにして繋ぐ絶縁継手７ａ，７ｂを介在させることが好ましい。また、共通回転軸２１ａ，２３ａの一端には第１回転機２の回転軸９ａが軸接続され、他端には２回転機３の回転軸９ｃが軸接続されている。絶縁継手７ａ，７ｂは、共通回転軸２１ａ，２３ａの一部に介在すれば、第１回転機と第２回転機との間を相互絶縁させるために効果的である。

［６］図１に示す電動機負荷試験装置２１は、上記［４］の内部絶縁軸受８ａ～８ｄと、上記［５］の絶縁継手７ａ，７ｂと、両方共に備えており、測定回路に有害な短絡接地経路があれば、そこを確実に遮断できるので、なお好ましい。

［７］図１に示す電動機負荷試験装置２１において、共通回転軸２１ａは、ブレーキ装置４と、接地ブラシ６ａ，６ｂと、を備えている点が好ましい。ブレーキ装置４は、ブレーキ輪１６とブレーキ片１５とを備える。ブレーキ輪１６は、共通回転軸２１ａに同軸結合されている。ブレーキ片１５は、架台１に立設されたＵ字状アームの先端内側で１対が対面する構成である。

これら１対のブレーキ片１５は、ブレーキ輪１６との組み合わせにより、ディスクブレーキを構成する。１対のブレーキ片１５は、ブレーキ輪１６の半径中程を厚さ方向（軸方向）に液圧等で挟持することにより制動作用を発揮する。ほとんどが良導体の金属製であるブレーキ装置４は、ブレーキ片が１５ブレーキ輪１６に密着する制動時にこれらが導通し、非制動時にこれらが非導通となることがある。また、ブレーキ片１５は、常に接地状態である。このため、ブレーキ輪１６と一体結合した回転軸９ｂに繋がる導体部分と、大地との間の導通性が、制動時と非制動時で変化する不具合もある。

ブレーキ装置４は、架台１からブレーキ片１５でブレーキ輪１６を拘束することによって、共通回転軸２１ａに繋がる全体の回転を抑制又は停止する。なお、ディスクブレーキは一例に過ぎず、その他のドラムブレーキ等でも構わない。また、ブレーキ装置４は、適切な制御機能を併用することにより、負荷発電機である第２回転機３の代用も可能である。

接地ブラシ６ａ，６ｂは、金属製の共通回転軸２１ａが摺動接触することにより導通して接地させる。この接地ブラシ６ａ，６ｂは、共通回転軸２１ａにおける第１回転機とブレーキ輪１６との間に位置する何れかの箇所に配設される。また、ブレーキ輪１６に繋がる導電部が電磁波等を拾って帯電していることがある。導電部の管理されない帯電は、たとえ検知すべき誘導障害には無関係であっても、評価結果を狂わせる原因となる。

これに対し、接地ブラシ６ａ，６ｂを経由して接地することにより電圧零に維持する。ブレーキ輪１６は計測に無関係な帯電であるならば、これを接地することにより、誘導障害試験の測定器に対するオフセット電圧を解消する効果がある。また、上述したブレーキ輪１６と一体結合した回転軸９ｂに繋がる導体部分と、大地との間の導通性が、制動時と非制動時で変化する不具合を解消する効果もある。

実際の鉄道車両（実システム）では、電動機の回転軸が継手やギアを介して車輪と繋がっているため、継手やギアに導電性があれば、回転軸の電位は車輪とレールと同じになり、電位は零になる。これらの理由から、現車試験により近づけた模擬試験を実現できる。

［８］図１に示す電動機負荷試験装置２１の共通回転軸２１ａは、２つ以上の外部絶縁軸受５ａ，５ｂと、２つ以上の絶縁継手７ａ，７ｂと、を備える構成であることが好ましい。この場合、例えば、第１回転機２に最も近い外部絶縁軸受５ａと、第２回転機３に最も近い外部絶縁軸受５ｂと、これらにそれぞれ支承された絶縁継手７ａ，７ｂの導電部に摺動接触可能な接地ブラシ６ａ，６ｂと、を備える構成であると良い。

これにより、測定回路構成における各部位に対して、絶縁するか導通させるかを適宜に設定できる。実際の鉄道車両（実システム）では、絶縁継手、絶縁軸受、又はギアは、絶縁と導通と何れの場合もあるので、各部位の絶縁と導通とを適宜選択して設定することで、現車試験により近づけた模擬試験を実現できる。

１…架台、２…供試電動機（第１回転機）、２ａ，３ａ…ケーシング、３…負荷発電機（第２回転機）、４…ブレーキ装置、５ａ，５ｂ…軸受、６ａ，６ｂ…接地ブラシ、７ａ，７ｂ…絶縁継手（第３絶縁部材）、８ａ～８ｄ…絶縁軸受、９ａ，９ｂ，９ｃ…回転軸、１０ａ，１０ｂ…回転子、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…固定子巻線、１２ａ，１２ｂ…アース、１３ａ，１３ｂ…コモンモード電圧、１４ａ，１４ｂ…絶縁部材、１５…ブレーキ片、１６…ブレーキ輪、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…絶縁性能の無い軸受、１８…絶縁部材（第３絶縁部材）、１９… アーチ部、２０（２１～２４）…電動機負荷試験装置、２０ａ（２１ａ～２４ａ）…共通回転軸

Claims (12)

1. 電動機に負荷を与えて、当該電動機を試験する電動機負荷試験装置であって、
   前記電動機としての第１回転機と、
   前記負荷としての第２回転機と、
   前記第１回転機と第２回転機との架台と、
   前記第１回転機の軸と前記第２回転機の軸とを接続する軸接続装置と、
   前記第１回転機を前記架台から絶縁する第１絶縁部材と、
   前記第２回転機を前記架台に対して絶縁する第２絶縁部材と、
   を備え、
   前記軸接続装置は、前記第１回転機と前記第２回転機とを絶縁する第３絶縁部材を有する、
   電動機負荷試験装置。
2. 前記軸接続装置は、
   前記第１回転機の軸と前記第２回転機の軸とを同軸接続する複数の回転軸と、
   絶縁体を有して構成され、複数の前記回転軸の中で前記第１回転機の軸に設けられる回転軸を支承するとともに前記第１回転機から絶縁する絶縁軸受および複数の前記回転軸の中で前記第２回転機の軸に設けられる回転軸を支承するとともに前記第２回転機から絶縁する絶縁軸受と、を備えた、
   請求項１に記載の電動機負荷試験装置。
3. 前記第１回転機の軸と前記第２回転機の軸とを同軸接続する複数の回転軸と、
   複数の前記回転軸の中で前記第１回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受および複数の前記回転軸の中で前記第２回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受と、
   を備え、
   前記第１回転機及び前記第２回転機は、前記架台との間にそれぞれ介在する前記第１絶縁部材及び第２絶縁部材により対地絶縁された条件と、
   前記軸接続装置は、前記第３絶縁部材により前記第１回転機と前記第２回転機との間を相互絶縁される条件と、
   を備えた範囲で、前記第１回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受および前記第２回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受を導電性材料により構成することで導電性とした、
   請求項１に記載の電動機負荷試験装置。
4. 前記第３絶縁部材の代わりに、前記第１回転機と前記第２回転機を前記相互絶縁するため、少なくとも何れか一方の内部で固定子に対して絶縁維持しながら回転子を回転自在に支承する内部絶縁軸受を備えた、
   請求項１に記載の電動機負荷試験装置。
5. 複数の前記回転軸の中で前記第１回転機と絶縁された回転軸に軸接続されたブレーキ輪を前記架台からブレーキ片で拘束することにより前記第１回転機と絶縁された回転軸に繋がる全体の回転を抑制又は停止させるブレーキ装置と、
   前記ブレーキ輪が軸接続される回転軸に配設され、前記ブレーキ輪が軸接続される回転軸に導通して接地可能な接地ブラシと、
   を備え、
   請求項２に記載の電動機負荷試験装置。
6. 複数の前記回転軸を接続し、絶縁体を有して構成された前記第３絶縁部材として絶縁継手が、複数備えられ、
   複数の前記回転軸の中で、複数の前記絶縁継手の間に位置する回転軸に、前記ブレーキ輪および前記接地ブラシを配設した、
   請求項５に記載の電動機負荷試験装置。
7. 電動機に負荷を与えて、当該電動機を試験する電動機負荷試験方法であって、
   前記電動機を第１回転機とし、
   前記負荷を第２回転機とし、
   前記電動機としての第１回転機と前記負荷としての第２回転機とを架台に載置し、
   第１絶縁部材により前記第１回転機を前記架台から絶縁し、
   第２絶縁部材により前記第２回転機を前記架台から絶縁し、
   前記第１回転機の軸と前記第２回転機の軸とを軸接続装置で接続し、
   前記軸接続装置は、前記第１回転機と前記第２回転機とを第３絶縁部材を用いて絶縁する、
   電動機負荷試験方法。
8. 前記軸接続装置として、
   前記第１回転機の軸と前記第２回転機の軸とを同軸接続する複数の回転軸と、
   絶縁体を有して構成され、複数の前記回転軸の中で前記第１回転機の軸に設けられる回転軸を支承するとともに前記第１回転機から絶縁する絶縁軸受および複数の前記回転軸の中で前記第２回転機の軸に設けられる回転軸を支承するとともに前記第２回転機から絶縁する絶縁軸受と、を用いた、
   請求項７に記載の電動機負荷試験方法。
9. 前記軸接続装置として、
   前記第１回転機の軸と前記第２回転機の軸とを同軸接続する複数の回転軸と、
   複数の前記回転軸の中で、前記第１回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受および複数の前記回転軸の中で前記第２回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受と、
   を備え、
   前記第１回転機及び前記第２回転機は、前記架台との間にそれぞれ介在する前記第１絶縁部材及び第２絶縁部材により対地絶縁された条件と、
   前記軸接続装置は、前記第３絶縁部材により前記第１回転機と前記第２回転機との間を相互絶縁される条件と、
   を満足する範囲で、前記第１回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受および前記第２回転機の軸に設けられる回転軸を支承する軸受を導電性材料を用いることで導電性とした、
   請求項７に記載の電動機負荷試験方法。
10. 前記第３絶縁部材の代わりに、前記第１回転機と前記第２回転機を前記相互絶縁するため、少なくとも何れか一方の内部で固定子に対して絶縁維持しながら回転子を回転自在に支承する内部絶縁軸受を用いた、
    請求項７に記載の電動機負荷試験方法。
11. 複数の前記回転軸の中で前記第１回転機と絶縁された回転軸に軸接続されたブレーキ輪を前記架台からブレーキ片で拘束することにより前記第１回転機と絶縁された回転軸に繋がる全体の回転を抑制又は停止を可能とし、
    前記ブレーキ輪が軸接続される回転軸に配設される接地ブラシにより前記ブレーキ輪が軸接続される回転軸に導通して接地可能である、
    請求項８に記載の電動機負荷試験方法。
12. 複数の前記回転軸を接続し、絶縁体を有して構成された前記第３絶縁部材として絶縁継手を、複数用い、
    複数の前記回転軸の中で、複数の前記絶縁継手の間に位置する回転軸に、前記ブレーキ輪および前記接地ブラシを配設した、
    請求項１１に記載の電動機負荷試験方法。