JPH02133002A - 集電子 - Google Patents
集電子Info
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- JPH02133002A JPH02133002A JP28390388A JP28390388A JPH02133002A JP H02133002 A JPH02133002 A JP H02133002A JP 28390388 A JP28390388 A JP 28390388A JP 28390388 A JP28390388 A JP 28390388A JP H02133002 A JPH02133002 A JP H02133002A
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Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気車輌の集電子に関するものである。
実用に供されている電気車輌の集電子は、従来、炭素の
摺り板で形成されていたが、その後、電車の高速化や高
パワー化に伴って、焼結金属よりなる摺り板を摺動集電
子に使うことが定着してきている。上記焼結金属の摺り
板では，集電子の架線に対する集電動作が完全に摺動接
触であって回転接触ではないから、上記接触の仕方から
見て摩耗が多くなるのは避け難い。また，電気車輌が走
行中には架線が上下運動するので、上記架線と摺り板と
が接触と離間を繰返し絶えず電気アークを発生するが、
その度に大きな電気アークによる消耗がおこり，上記架
線および摺り板がともに短寿命になるのを避けることが
できず、その改善が望まれていた。しかしながら、上記
現象の対策として、架線と摺り板との離間を防ぐために
、上記架線の上下運動に対する敏感な対応を摺り板に与
えることは不可能に近く、上記摺り板を如何に改良して
も、満足できる対策は恐らく得られないものと考えられ
る。
摺り板で形成されていたが、その後、電車の高速化や高
パワー化に伴って、焼結金属よりなる摺り板を摺動集電
子に使うことが定着してきている。上記焼結金属の摺り
板では，集電子の架線に対する集電動作が完全に摺動接
触であって回転接触ではないから、上記接触の仕方から
見て摩耗が多くなるのは避け難い。また，電気車輌が走
行中には架線が上下運動するので、上記架線と摺り板と
が接触と離間を繰返し絶えず電気アークを発生するが、
その度に大きな電気アークによる消耗がおこり，上記架
線および摺り板がともに短寿命になるのを避けることが
できず、その改善が望まれていた。しかしながら、上記
現象の対策として、架線と摺り板との離間を防ぐために
、上記架線の上下運動に対する敏感な対応を摺り板に与
えることは不可能に近く、上記摺り板を如何に改良して
も、満足できる対策は恐らく得られないものと考えられ
る。
上記のように従来技術においては、集電子の摺り板が架
線に摺動接触するために、架線および摺り板の摩耗が大
きく、また，走行中に架線が上下して上記架線と摺り板
との間で接触と離間を繰返すため、電気アークによる消
耗によって、上記架線および摺り板ともに短寿命になる
という欠点があった。
線に摺動接触するために、架線および摺り板の摩耗が大
きく、また，走行中に架線が上下して上記架線と摺り板
との間で接触と離間を繰返すため、電気アークによる消
耗によって、上記架線および摺り板ともに短寿命になる
という欠点があった。
本発明は、架線および摺り板の摩耗が少なく、かつ、電
気アークの消耗が少ない電気車輌の集電子を得ることを
目的とする。
気アークの消耗が少ない電気車輌の集電子を得ることを
目的とする。
上記目的は、回転接触形の集電子を用い、上記集電子の
接触部を多点接触性を有する刷毛状とし、上記回転接触
形の集電子を形成する回転筒とこれを支持する固定軸と
の間隙には、導電性低融金属を充填し、Ｇａ系磁性流体
および非酸化性で耐熱性の磁性流体を用いたそれぞれの
磁性流体シールを上記固定軸の外側に向けて順次設け、
上記固定軸の両端を軸受で支持することによって達成で
きる。
接触部を多点接触性を有する刷毛状とし、上記回転接触
形の集電子を形成する回転筒とこれを支持する固定軸と
の間隙には、導電性低融金属を充填し、Ｇａ系磁性流体
および非酸化性で耐熱性の磁性流体を用いたそれぞれの
磁性流体シールを上記固定軸の外側に向けて順次設け、
上記固定軸の両端を軸受で支持することによって達成で
きる。
摺動接触による摩耗を少なくし、架線と集電子との間に
生じる電気アークによる消耗を低減するためには、集電
方式を基本から変更し摺動接触形から回転接触形に変え
、滑り摩耗と転がり摩耗との摩耗量の差を利用するとと
もに、集電子を多点接触性の刷毛状にする。しかも、上
記刷毛を形成する素線には、適当な撓み弾性を有し、な
るへく高い導電性と耐アーク性をもつように、例えば中
空の細管を使用する。−Ｆ記のようにすることにより、
パンタグラフの押上げ力に上記集電子の刷毛を形成する
素線の弾力が加わり、集電子の架線に対する接触が著し
く改博される。なお、上記リ１１毛は架線と接触して集
電するときに熔着するおそれがあるが、上記熔着傾向を
防止するために、刷毛の素裸の表面には、黒２｛）を含
有した耐熱樹脂をコーティングし熔着を防止し荀滑を保
つようにする。
生じる電気アークによる消耗を低減するためには、集電
方式を基本から変更し摺動接触形から回転接触形に変え
、滑り摩耗と転がり摩耗との摩耗量の差を利用するとと
もに、集電子を多点接触性の刷毛状にする。しかも、上
記刷毛を形成する素線には、適当な撓み弾性を有し、な
るへく高い導電性と耐アーク性をもつように、例えば中
空の細管を使用する。−Ｆ記のようにすることにより、
パンタグラフの押上げ力に上記集電子の刷毛を形成する
素線の弾力が加わり、集電子の架線に対する接触が著し
く改博される。なお、上記リ１１毛は架線と接触して集
電するときに熔着するおそれがあるが、上記熔着傾向を
防止するために、刷毛の素裸の表面には、黒２｛）を含
有した耐熱樹脂をコーティングし熔着を防止し荀滑を保
つようにする。
上記刷毛からなる集電子の回転筒は固定軸に嵌挿される
が、これら両者の間には七分な導電性と回転性とが必要
とされるため、中央部の間隙には導電性低融金属を充填
し，その両側に上記金属と同類の分散媒系の磁性流体を
用いた磁性流体シールを設け、さらに上記流体の酸化を
防止するために耐熱耐酸化性の磁性流体を用いた磁性流
体シールを両外側に設けて、回転筒の最外側には高速回
転に耐えるラジアルおよびスラスト軸受を設置し、上記
回転軸の両端にそれぞれ電流端子を設けている。
が、これら両者の間には七分な導電性と回転性とが必要
とされるため、中央部の間隙には導電性低融金属を充填
し，その両側に上記金属と同類の分散媒系の磁性流体を
用いた磁性流体シールを設け、さらに上記流体の酸化を
防止するために耐熱耐酸化性の磁性流体を用いた磁性流
体シールを両外側に設けて、回転筒の最外側には高速回
転に耐えるラジアルおよびスラスト軸受を設置し、上記
回転軸の両端にそれぞれ電流端子を設けている。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図は本発明による集電子の一実施例を示す断面図、
第２図は磁性流体シールの説明図で、（ａ）は軸内を磁
力線が通る場合、（ｂ）は軸内に磁力線が通らない場合
をそれぞれ示す図である，第１図において、８はパンタ
グラフの頂部に設けた固定軸であって回転筒６を嵌挿し
、上記回転筒６には着脱自在に刷毛７からなる集電子を
装着し、上記集電子７の一部を架線１２に圧着させなが
ら、上記回転筒６とともに固定軸８の周囲を回転する。
第２図は磁性流体シールの説明図で、（ａ）は軸内を磁
力線が通る場合、（ｂ）は軸内に磁力線が通らない場合
をそれぞれ示す図である，第１図において、８はパンタ
グラフの頂部に設けた固定軸であって回転筒６を嵌挿し
、上記回転筒６には着脱自在に刷毛７からなる集電子を
装着し、上記集電子７の一部を架線１２に圧着させなが
ら、上記回転筒６とともに固定軸８の周囲を回転する。
上記回転筒６と固定軸８との間隙の中央部分には低融金
属の導電流体９、例えばＧａ （６９．８） − Ｉｎ
（１７．６） Ｓｎ （１２．５）を充填し，」二
記低融金，属と同類の分散媒系のＧａ＃Ｎ磁性流体１０
（本発明行による特開昭６１ − ２４４００４号）を
用いた磁性流木シール５でシールしている。
属の導電流体９、例えばＧａ （６９．８） − Ｉｎ
（１７．６） Ｓｎ （１２．５）を充填し，」二
記低融金，属と同類の分散媒系のＧａ＃Ｎ磁性流体１０
（本発明行による特開昭６１ − ２４４００４号）を
用いた磁性流木シール５でシールしている。
上記例示の４電流体９は溶融温度がＩＣ．８℃で、不活
性ガス中では耐熱性が高く、水銀に比較して蒸気圧も小
さく毒性がないので、１０．８゜Ｃ以−Ｆにおける導電
流体としては有用である。さらに、−１ユ記導電流体の
合金中に感磁物、例えばＦｅ，０４の敗粉を内割容積５
。ド】７％含有した分散体はチタン［〜ロビー流体を示
し、磁化の強さ工が約３４０ｅｍｕ／ｃイであり磁性流
体として作用し、導電性と耐熱性が高い。したがって、
磁性流体シールのシーラン１〜として用いれば、内部の
導′１′ヒ低融金スＴｈ（の回匹軸封を行うことができ
る。またあるいは、上記導電低融金．ｔ’＋Ｃとして二
１ンの磁性流体を供することも可能である。
性ガス中では耐熱性が高く、水銀に比較して蒸気圧も小
さく毒性がないので、１０．８゜Ｃ以−Ｆにおける導電
流体としては有用である。さらに、−１ユ記導電流体の
合金中に感磁物、例えばＦｅ，０４の敗粉を内割容積５
。ド】７％含有した分散体はチタン［〜ロビー流体を示
し、磁化の強さ工が約３４０ｅｍｕ／ｃイであり磁性流
体として作用し、導電性と耐熱性が高い。したがって、
磁性流体シールのシーラン１〜として用いれば、内部の
導′１′ヒ低融金スＴｈ（の回匹軸封を行うことができ
る。またあるいは、上記導電低融金．ｔ’＋Ｃとして二
１ンの磁性流体を供することも可能である。
しかしながら、流体金属は一般に空気や水などの接触に
より酸化するので、上記磁性流体シール５の外側に空気
や水から遮断するための第２の磁気シールが必要になる
。この第２の磁気シールの要件としては、導電性を問わ
ないが，２００℃の耐熱性で耐酸化性を有し，分散安定
度が高い性質が要求される。このような磁性流体として
既に研究済のシリコンＦｅ３０，系の磁性グリースを用
いた。
より酸化するので、上記磁性流体シール５の外側に空気
や水から遮断するための第２の磁気シールが必要になる
。この第２の磁気シールの要件としては、導電性を問わ
ないが，２００℃の耐熱性で耐酸化性を有し，分散安定
度が高い性質が要求される。このような磁性流体として
既に研究済のシリコンＦｅ３０，系の磁性グリースを用
いた。
すなわち、メチルシリコン（重合度ｎ約５５０、粘度約
３０００ｃｓ ）にＦｅ３０４微粉を内割容積比約２０
％の分散体で，グリース状をした磁化の強さ丁が約４０
０ｅｍｕ／ｃｎ（の磁性流体であり、耐熱性および耐水
性にすぐれている。上記シリコン系の磁性流体１１を用
いた第２の磁性流体シール４を、Ｃｕ系リング３を介し
て上記磁性流体シール５の外側にそれぞれ設け、さらに
Ｃｕ系リング３を介して回転筒６の両端部に軸受２を設
けて，上記回転筒６を固定軸８に支持している。なお、
電流端子１は上記固定軸８の両端部に設けている。上記
固定軸８に鉄系の材質を用いた場合に、上記磁性流体シ
ール４あるいは５によって形成される磁気ループ１６は
第２図（ａ）に示すようになり，上記固定軸８が非感磁
性材質である場合の磁気ループ１６は第２図（ｂ）に示
すようになる。図における１３は磁石、１４はヨーク、
１５は磁性流体をそれぞれ示している。
３０００ｃｓ ）にＦｅ３０４微粉を内割容積比約２０
％の分散体で，グリース状をした磁化の強さ丁が約４０
０ｅｍｕ／ｃｎ（の磁性流体であり、耐熱性および耐水
性にすぐれている。上記シリコン系の磁性流体１１を用
いた第２の磁性流体シール４を、Ｃｕ系リング３を介し
て上記磁性流体シール５の外側にそれぞれ設け、さらに
Ｃｕ系リング３を介して回転筒６の両端部に軸受２を設
けて，上記回転筒６を固定軸８に支持している。なお、
電流端子１は上記固定軸８の両端部に設けている。上記
固定軸８に鉄系の材質を用いた場合に、上記磁性流体シ
ール４あるいは５によって形成される磁気ループ１６は
第２図（ａ）に示すようになり，上記固定軸８が非感磁
性材質である場合の磁気ループ１６は第２図（ｂ）に示
すようになる。図における１３は磁石、１４はヨーク、
１５は磁性流体をそれぞれ示している。
電気車輌の現在における速度は最高２７０ｋｍ／ｈであ
り、これは４５００ ｍ ／ ｍｉｎ ＝ ７５ ｍ
／ ｓに相当する。したがって、架線から受ける集電子
の回転運動は、軸心から接点までの半径を１０ａｎとす
ると、１００％回転運動に転換したとして、上記集電子
にかかる回転速度はおよそ７２００ｒｐｍになる。しか
しながら，集電子の回転筒６と固定軸８との間には、約
５０ａｎにおよぶ導電低融金属層９と４個の磁性流体シ
ール４と５、および２個の軸受２が設けられているので
，その回転抵抗は無視できず、その結果、本発明の集電
子では、回転接触の構成としたにもかかわらず、上記回
転抵抗分がブレーキとして働き、滑走と回転とが混成さ
れた動き方をすることになる。この滑走の割合はおよそ
１／３位と推定され、そのために約４８０Ｏｒｐｍ程度
の回転をするものと考えられる。上記滑走は従来の摺り
板と架線との摺動に較べると格段に小さく、しかもこの
滑走によって生じる摩耗は、刷毛７の素裸に付着してい
る固体濶滑剤の黒鉛による焼付防止と摩擦係数の減少に
影響されて低下する。さらに、滑り摩擦による消耗は電
気アークによる消耗に比較してかなり小さいので、集電
子のノＩ命は上記刷毛に対する接触によってどの程度防
止できるかということになる。もちろん、上記刷毛の消
耗は、刷毛素線の材質とその断面形状と長さとの組合わ
せに関係して変化するが、少なくとも現在実施されてい
る摺り板と架線とによる接触に比較すれば、はるかにま
さっていることは明らかである。
り、これは４５００ ｍ ／ ｍｉｎ ＝ ７５ ｍ
／ ｓに相当する。したがって、架線から受ける集電子
の回転運動は、軸心から接点までの半径を１０ａｎとす
ると、１００％回転運動に転換したとして、上記集電子
にかかる回転速度はおよそ７２００ｒｐｍになる。しか
しながら，集電子の回転筒６と固定軸８との間には、約
５０ａｎにおよぶ導電低融金属層９と４個の磁性流体シ
ール４と５、および２個の軸受２が設けられているので
，その回転抵抗は無視できず、その結果、本発明の集電
子では、回転接触の構成としたにもかかわらず、上記回
転抵抗分がブレーキとして働き、滑走と回転とが混成さ
れた動き方をすることになる。この滑走の割合はおよそ
１／３位と推定され、そのために約４８０Ｏｒｐｍ程度
の回転をするものと考えられる。上記滑走は従来の摺り
板と架線との摺動に較べると格段に小さく、しかもこの
滑走によって生じる摩耗は、刷毛７の素裸に付着してい
る固体濶滑剤の黒鉛による焼付防止と摩擦係数の減少に
影響されて低下する。さらに、滑り摩擦による消耗は電
気アークによる消耗に比較してかなり小さいので、集電
子のノＩ命は上記刷毛に対する接触によってどの程度防
止できるかということになる。もちろん、上記刷毛の消
耗は、刷毛素線の材質とその断面形状と長さとの組合わ
せに関係して変化するが、少なくとも現在実施されてい
る摺り板と架線とによる接触に比較すれば、はるかにま
さっていることは明らかである。
上記のように本発明による集電子は、交換可能な導電性
刷毛を全面に設けた導電性回転筒を、該回転筒両端に設
けた軸受を介し，両端に電流端子を備えた固定軸に装着
し、上記固定軸を軸として固定軸の周囲を回転させ、上
記回転筒と上記固定軸との間隙に導電性低融金属を充填
し、該充填部の両端をＧａ系磁性流体を用いた磁性流体
シールで塞ぎ、さらに上記シールの外側に、非酸化性で
耐熱性の磁気流体を用いた磁性流体シールをそれぞれ設
けたことにより、従来用いていた架線と摺り板とによる
摺動接触を回転接触に変え、架線と集′市子との接触抵
抗を大幅に低下させ、また、電気車輌の走行中に架線が
上下することにより生しる電気アークによる損傷を、隻
電子の導電性刷毛により防止するため、架線とともに集
電子の損耗を低下させることができる。
刷毛を全面に設けた導電性回転筒を、該回転筒両端に設
けた軸受を介し，両端に電流端子を備えた固定軸に装着
し、上記固定軸を軸として固定軸の周囲を回転させ、上
記回転筒と上記固定軸との間隙に導電性低融金属を充填
し、該充填部の両端をＧａ系磁性流体を用いた磁性流体
シールで塞ぎ、さらに上記シールの外側に、非酸化性で
耐熱性の磁気流体を用いた磁性流体シールをそれぞれ設
けたことにより、従来用いていた架線と摺り板とによる
摺動接触を回転接触に変え、架線と集′市子との接触抵
抗を大幅に低下させ、また、電気車輌の走行中に架線が
上下することにより生しる電気アークによる損傷を、隻
電子の導電性刷毛により防止するため、架線とともに集
電子の損耗を低下させることができる。
また、本発明では、導電性刷毛が架線から得た電流を導
電性低融金流を介して固定軸に導いているが、上記導電
性低融金属はＧａ系の磁性流体シールで封じている。し
かし上記の流体金属が空気や水により酸化されやすいの
で、上記Ｇａ系磁性流体シールをさらにシリコン系の磁
性流体シールで蔽っているため、導電性の劣化が生じに
くいという効果を有している。
電性低融金流を介して固定軸に導いているが、上記導電
性低融金属はＧａ系の磁性流体シールで封じている。し
かし上記の流体金属が空気や水により酸化されやすいの
で、上記Ｇａ系磁性流体シールをさらにシリコン系の磁
性流体シールで蔽っているため、導電性の劣化が生じに
くいという効果を有している。
第１図は本発明による集電子の一実施例を示す部分断面
図、第２図は磁性流体シールの説明図で、（ａ）は軸内
を磁力線が通る場合を示す図、（ｂ）は軸内に磁力線が
通らない場合をそれぞれ示す図である。 １・・・電流端子 ２・・・軸受４、５・・・
磁性流体シール ６ ・回転筒 ７・・・導電性刷毛８・・・
固定軸 ９・・導電性抵触金属（導電流体）
図、第２図は磁性流体シールの説明図で、（ａ）は軸内
を磁力線が通る場合を示す図、（ｂ）は軸内に磁力線が
通らない場合をそれぞれ示す図である。 １・・・電流端子 ２・・・軸受４、５・・・
磁性流体シール ６ ・回転筒 ７・・・導電性刷毛８・・・
固定軸 ９・・導電性抵触金属（導電流体）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、交換可能な導電性刷毛を全面に設けた導電性回転筒
を、該回転筒両端に設けた軸受を介し、両端に電流端子
を備えた固定軸に装着し、上記固定軸を軸として固定軸
の周囲を回転させ、上記回転筒と上記固定軸との間隙に
導電性抵触金属を充填し、該充填部の両端をＧａ系磁性
流体を用いた磁性流体シールで塞ぎ、さらに上記シール
の外側に、非酸化性で耐熱性の磁性流体を用いた磁性流
体シールをそれぞれ設けてなる集電子。 ２、上記導電性刷毛は、黒鉛を含有する耐熱塗料で被覆
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載した集電子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28390388A JPH02133002A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 集電子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28390388A JPH02133002A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 集電子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133002A true JPH02133002A (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=17671678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28390388A Pending JPH02133002A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 集電子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02133002A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032404A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 同調器の共振周波数を設定する方法 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28390388A patent/JPH02133002A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032404A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 同調器の共振周波数を設定する方法 |
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