JPH0687449A - リニア式電気転てつ機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】保守点検と部品交換の頻度を減らすことがで
き、また、故障が起こりにくく信頼性の高いリニア式電
気転てつ機を提供する。 【構成】トングレール２を駆動する電気転てつ機をリニ
ア同期モータ３０で構成すると、リニア同期モータ３０
の可動部６は直線運動をするので直接トングレール２を
駆動することができることから、歯車やカムなどの磨耗
の著しい部品がなくなるので保守点検や部品交換の頻度
を著しく減らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般の鉄道の分岐装
置に使用される転てつ機、特に電気的に駆動することに
よって離れた位置にある制御室からその駆動を制御する
ことのできる電気転てつ機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の分岐装置の平面図であり、
基本レール１１，１２からなる基本レール１に対して可
動のドングレール２１，２２からなるトングレール１が
配置されていて、このトングレール１は電気転てつ機３
によってシャフト３３を介して駆動される連結棒４によ
って図の上下方向に移動可能になっている。この図では
上のトングレール２１が基本レール１１に接し、下のト
ングレール２２は基本レール１２から離れているので、
図の左側から基本レール１の上を進入してきた車両は、
図の上側の車輪が基本レール１１からトングレール２１
に移り図の下の車輪は基本レール１２の上をそのまま通
過することになるので、結果的に車両は図の下側に分岐
することになる。一方、電気転てつ機３によってトング
レール２が下方に移動して、トングレール２２が基本レ
ール１２に接触しトングレール２１が基本レール１１か
ら離れた状態になると、図の左側から進入して来た車両
は基本レール１１とトングレール２１とに乗って図の上
に向かって分岐する。電気転てつ機３は電動機３１、そ
の回転速度を減速して最終的にシャフト３３を上下方向
に適当な速度と力で移動させるようにする３段の減速歯
車とカム機構が収納されている減速機３２（電気工学ハ
ンドブック 昭和６３年版 Ｐ．１５８６，電気学会）
及び前述のシャフト３３からなっていて、このシャフト
３３はトングレール２に連結された連結棒４を図の上下
方向に駆動して前述のような分岐方向の切替えが行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な電気転てつ機３では、減速機３２に歯車やカム機構が
採用されているために磨耗が激しく、そのため週に一回
程度の点検整備が必要になるという問題がある。また、
電気転てつ機３はトングレール２が基本レール１にぶつ
かることによって駆動を停止するので、そのときの衝撃
によって構造物の磨耗、劣化が促進されるという問題も
ある。

【０００４】この発明の目的は、このような問題を解決
し、保守点検の頻度を減らすことができ、また、故障が
起こりにくく信頼性の高い電気転てつ機を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、列車軌道の分岐装置の、固定の基
本レールに対して可動のトングレールを駆動する電気転
てつ機をリニア同期モータで構成してなるものしと、ま
た、リニア同期モータの可動部の位置を検出する位置検
出器を設けてなるものとし、また、位置検出器が、リニ
ア同期モータの可動部に固定したくし歯状の光遮断板と
リニア同期モータの固定部に固定した光センサとからな
り、前記可動部と共に移動する光遮断板部のくし歯部が
前記光センサが発する光を遮断することによって前記光
センサの受光部がパルス状の電気信号を出力し、このパ
ルスの数を数えることによって前記可動部の位置を検出
するものとする。

【０００６】

【作用】この発明の構成において、基本レールに対して
可動のトングレールをリニア同期モータで駆動する構成
にすると、リニア同期モータの可動部は直線運動をする
のでトングレールを歯車やカムなどを経ずに直接駆動す
ることができる。リニア同期モータは摩擦部がないので
保守点検の頻度は従来の電気転てつ機に比べて極端に少
なくすることができる。また、リニア同期モータに位置
検出器を設けることによって、トングレールの移動速度
の制御が可能になるので基本レールに接触するときの速
度を小さくすることによるぶつかる衝撃を緩和すること
ができる。また、この位置検出器を、リニア同期モータ
の可動部にくし歯状の光遮断板を取付け、固定部に光セ
ンサを取付け、同期モータの可動部の移動に伴って移動
する光遮断板のくし歯が前述の光センサが発する光を遮
断することによって受光部がパルス状の電気信号を出力
する構成とすることによって位置検出器をリニア同期モ
ータに内蔵することができる。

【０００７】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す電気転てつ機としてのリ
ニア同期モータ３０の断面図、図２はそのＡ−Ａ断面図
であり、図１は図２のＢ−Ｂ断面図でもある。これらの
図において、リニア同期モータ３０は固定部５と可動部
６とからなっていて、固定部５は継鉄を兼ねるケース５
１、ケース５の上下内壁面に図の左右方向に並べて取付
けられた複数個の突極形の鉄心５２及びこの鉄心５２の
それぞれに設けられた巻線５３とからなっている。可動
部６は継鉄６１とその両側に取付けられた複数の永久磁
石６２及び可動部６の図の左右方向の移動を外部に伝達
するシャフト６３からなっている。

【０００８】鉄心５２と巻線５３とは３個が１組になっ
て１つの極を形成する。可動部６の永久磁石６２は界磁
極になっていて、２個が１組になって１つの極を形成し
ていて互いに反対方向の磁束を発生する。したがって、
鉄心５２の３つの図１の左右方向の寸法と永久磁石６２
の２つの寸法とが一致していて極間距離になっている。
周知のように、リニア同期モータは同期電動機と同じ原
理のものであるから、巻線５３に３相交流電流を流すと
図１の左右の方向に移動する移動磁界が発生し、この磁
界と界磁極である永久磁石６２との間に磁気力が働き同
期すれば移動磁界と同じ速度で永久磁石６２、すなわ
ち、可動部６が移動する。移動磁界の速度を変えれば可
動部６の速度も変わり移動磁界を停止させれば可動部６
も停止する。シャフト６３にかかっている力がリニア同
期モータ３０が耐えることができる程度を越えない限り
このような同期は維持される。リニア同期モータ３０が
耐えることのできる力は、概略永久磁石６２の鉄心５２
に対向する面の面積の総和に比例するとしてよい。した
がって、図１の上下８個の永久磁石６２の左右方向の長
さの和と図２の永久磁石６２の左右方向の長さとの積と
して得られる面積を所要の力が発生するだけの値に設定
すればよい。前述の極間距離は、後述するように位置制
御する場合に、その値が大きいと制御の精度が悪くな
り、小さいと鉄心５２と巻線５３や永久磁石６２の数が
多くなってコストが高くなるので、適切な値に設定する
必要がある。

【０００９】図２の右下に位置検出器７を図示してあ
る。ケース５１に取付け台７３を介してコの字形の光セ
ンサ７１を、紙面に対して垂直方向に移動する可動部６
の継鉄６１に取付け具７４を介して位置センサ７の光遮
断板７２をそれぞれ取付けてある。光センサ７１は市販
品であり、コの字状の一方の辺から発光して他方の辺で
受光し光信号の強度に応じた電気信号に変換して出力す
るもので、発光部と受光部との間に光を遮断するものが
あると受光されないのでこれを検出するものであり、光
遮断板７２は後述するようにくしの歯状のもので光を透
過する部分と遮断する部分とが一定間隔で設けられてい
て、光遮断板７２が移動することによって光センサ７１
が断続する光を受光するのでその出力信号を図示しない
制御装置に入力し光の断続によって生じたパルスの数を
数えることによって可動部６が移動した距離を求めるこ
とができ、その時間変化によって速度が求められる。

【００１０】図３は図２のＰ矢視図であり、すぐ前のケ
ース５１の壁はないものとしてあり、鉄心５２，巻線５
３及び永久磁石６２の記載も省略してある。この図にお
いて、光センサ７１はケース５１のほぼ中央に取付け台
７３を介してケース５１に取付けられており、光遮断板
７４は可動部６の移動距離以上の長さを持っていて、可
動部６の全移動範囲に対して光遮断板７が光センサ７１
から外れないようになっている。

【００１１】図４は図２及び図３のＱ矢視図であり、継
鉄６２はないものとして図示してある。図示のように光
遮断板７２は光センサ７１の隙間を通過する部分がくし
の歯状になっていて一定間隔で光を遮断、透過するよう
になっている。したがって、光遮断板７２が移動する
と、光センサ７１が受光しこれが電気信号に変換されて
得られた電気信号はその移動速度に反比例したパルス幅
とパルス間の間隔を持ったパルス列になる。そのパルス
の数を数えその数とくしの歯の間隔の積に相当する距離
を最初に設定した位置から可動部６が移動したことにな
る。

【００１２】このように、位置検出器７によって可動部
６の位置を精度良く検出することができるので、検出さ
れた位置に基づいて巻線５３に流す電流を制御すること
によって、位置に応じた加速、制動及び停止などの位置
制御を行うことができる。直線運動を得るためのリニア
モータとしては種々のものがあるが、精度のよい位置制
御が行なえしかも速度には余り関係せずに大きな力を発
生するのに適したリニアモータとしては前述のリニア同
期モータが最適である。また、位置検出器７の光遮断板
７２として、くしの歯状にする代わりに長板に光が通過
する貫通孔を等間隔に設ける構成でもよく、透明板に不
透明塗料を塗って光遮断部を設けるとか不透明フィルム
を透明板に貼付するなどの構成を採用することもでき
る。

【００１３】図５はリニア同期モータ３０を取付ける位
置を、図７と同様にレールの横に設けた場合の分岐装置
の平面図であり、図５の電気転てつ機も図７のリニア同
期モータ３０もシャフト３３及び６３の図の上下方向の
直線運動によってトングレール２が移動する点は同じで
ある。図６は図５とは異なりリニア同期モータ３０を２
本のトングレール２１，２２の間に設けたもので、シャ
フト６３の移動方向がトングレールの移動方向とは９０
度違うのでリンク腕４２によって移動方向を９０度変化
させて連結棒４１と接続する構造が採用されている。リ
ニア同期モータ３０の位置を図５の位置にするかと図６
の位置にするかを特にこだわるものではないが、図５の
位置にするとリニア同期モータ３０が他の構造物に対し
て邪魔になるような場合には図６の位置の採用が必須と
なる。そのようなことがない場合には、図５の方が構成
が単純であるという利点がある。

【００１４】

【発明の効果】この発明は前述のように、トングレール
を駆動する電気転てつ機をリニア同期モータで構成する
と、リニア同期モータの可動部は直線運動をするので直
接トングレールを駆動することができることから、歯車
やカムなどの磨耗の著しい部品がなくなるので保守点検
や部品交換の頻度を著しく減らすことができるという効
果が得られる。また、リニア同期モータに位置検出器を
設けることによって、トングレールが基本レールに接触
する際の速度を小さくするように制御することによって
衝撃を緩和することができ、衝撃による部材の劣化をな
くし、この点からも保守点検及び部品交換の頻度を低減
することができる。この位置検出器を、リニア同期モー
タの可動部にくし歯状部を固定し、固定部に光検出部固
定を設け、同期モータの可動部の移動に伴って移動する
くし歯状部の歯が前述光検出部が発する光を遮断するこ
とによって受光部がパルス状の電気信号を発しこのパル
スを数えることによって位置を検出するように構成する
ことによって、光検出器をリニア同期モータの内部に設
けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例を示すリニア同期モータの
断面図

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図

【図３】 図２のＰ矢視図

【図４】 図２、図３のＱ矢視図

【図５】 この発明によるリニア式電気転てつ機を設け
た分岐装置の平面図

【図６】 この発明によるリニア式電気転てつ機の位置
が図５とは異なる分岐装置の平面図

【図７】 従来の電気転てつ機を備えた分岐装置の平面
図

【符号の説明】

１ 基本レール １１ 基本レール １２ 基本レール ２ トングレール ２１ トングレール ２２ トングレール ３ 電気転てつ機 ４ 連結棒 ４１ 連結棒 ４２ リンク腕 ３０ リニア同期モータ（電気転てつ機） ５ 固定部 ５１ ケース ５２ 鉄心 ５３ 巻線 ６ 可動部 ６１ 継鉄 ６２ 永久磁石（界磁極） ６３ シャフト ７ 位置検出器 ７１ 光センサ ７２ 光遮断板

フロントページの続き (72)発明者 溝上 良一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】列車軌道の分岐装置の、固定の基本レール
   に対して可動のトングレールを駆動する電気転てつ機を
   リニア同期モータで構成してなることを特徴とするリニ
   ア式電気転てつ機。
2. 【請求項２】リニア同期モータの可動部の位置を検出す
   る位置検出器を設けてなることを特徴とする請求項１記
   載のリニア式電気転てつ機。
3. 【請求項３】位置検出器が、リニア同期モータの可動部
   に固定したくし歯状の光遮断板とリニア同期モータの固
   定部に固定した光センサとからなり、前記可動部と共に
   移動する光遮断板部のくし歯部が前記光センサが発する
   光を遮断することによって前記光センサの受光部がパル
   ス状の電気信号を出力し、このパルスの数を数えること
   によって前記可動部の位置を検出することを特徴とする
   請求項２記載のリニア式電気転てつ機。