JP2008154401A - Railroad vehicle drive device, and railroad vehicle system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a railroad vehicle drive device and a railroad vehicle system with high reliability and reduced noise so that electric corrosion may not occur at a movable connection portion which connects a carriage with a vehicle body. <P>SOLUTION: This railroad vehicle drive device includes the vehicle body 13, the carriage 12 for supporting the carriage 13, a wheel 9 attached to the carriage 12, a motor 5 for rotating the wheel 9, and an inverter 3 for supplying power to the motor 5 for driving the railroad vehicle. With this constitution, the inverter 3 and the motor 5 are mounted on the carriage 12 with insulation treatment 15 applied to the carriage 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、鉄道車両を電気駆動する鉄道車両駆動装置及び鉄道車両システムに関するものである。   The present invention relates to a railway vehicle drive device and a railway vehicle system for electrically driving a railway vehicle, for example.

一般的に、鉄道車両は、機械的構造物と電気部品とから構成されている。すなわち、鉄道車両は、機械的構造物として、車体、車輪、台車などを備えている。また、電気部品として、車輪を回転駆動するためのモータやモータに電力を供給するためのインバータなどを備えている。   Generally, a railway vehicle is composed of a mechanical structure and an electrical component. That is, the railway vehicle includes a vehicle body, wheels, a carriage, and the like as a mechanical structure. Moreover, as an electrical component, the motor for rotating a wheel, the inverter for supplying electric power to a motor, etc. are provided.

インバータは、架線から供給される直流電力を、モータを動かすために必要な交流電力に変換するためのものである。このインバータは、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）やダイオードなどの複数のパワー半導体素子から構成されている。   The inverter is for converting DC power supplied from an overhead wire into AC power necessary for operating the motor. This inverter is composed of a plurality of power semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and diodes.

近年、鉄道車両に広く使われるようになってきた電圧型インバータは、複数のIGBTが順次、オン・オフすることにより出力に方形の電圧を発生させる。そして、電圧型インバータは、発生された電圧波形の幅を調整することで正弦波の電流を流す。すなわち、電圧型インバータは、いわゆるPWM（Pulse width modulation）制御を行っている。このようなインバータは、車体の床下に設置されており、数ｍから数十ｍ程度の配線を介して、台車に搭載されたモータに電力を送っている。   In recent years, voltage-type inverters that have been widely used in railway vehicles generate a square voltage at the output by sequentially turning on and off a plurality of IGBTs. The voltage-type inverter allows a sine wave current to flow by adjusting the width of the generated voltage waveform. That is, the voltage type inverter performs so-called PWM (Pulse width modulation) control. Such an inverter is installed under the floor of the vehicle body, and sends power to a motor mounted on the carriage via a wiring of about several meters to several tens of meters.

インバータの主回路を構成するスイッチング素子が動作する時には、インバータ出力電圧に対して大きな電圧変化が生じる。例えば、2レベルインバータの場合、出力電圧が、スイッチング素子の導通時の抵抗によって発生する数Ｖから、DCの入力電圧までの変化が生じる。鉄道車両の場合、DCの入力電圧は数kVあり、数kV の電圧変化がμ秒程度の間に急峻に変化する。   When the switching element constituting the main circuit of the inverter operates, a large voltage change occurs with respect to the inverter output voltage. For example, in the case of a two-level inverter, the output voltage changes from several V generated by the resistance when the switching element is turned on to the DC input voltage. In the case of a railway vehicle, the DC input voltage is several kV, and the voltage change of several kV changes steeply in about microseconds.

例えば、このような2レベルインバータの出力電圧は、実際には、IGBTの導通抵抗により発生する数Vから，架線電圧の数kVまで（一般に1500V程度），1〜2μS程度の時間に急峻に変化する。   For example, the output voltage of such a two-level inverter actually changes sharply from a few V generated by the IGBT conduction resistance to a few kV of overhead wire voltage (generally about 1500 V), in a time of about 1 to 2 μS. To do.

このように大きな電圧変化があると、インバータ動作時、インバータと車体の間にある浮遊容量を通して発生する寄生電流が車体に流れ出す。この寄生電流は車体から車体と台車間の可動接続部を介して、接地されている台車に流れ込む。   When such a large voltage change occurs, a parasitic current generated through a stray capacitance between the inverter and the vehicle body flows out to the vehicle body during the inverter operation. This parasitic current flows from the vehicle body to the grounded vehicle via the movable connection between the vehicle body and the vehicle.

可動接続部に寄生電流が流れると、可動接続部やその周辺部品に電蝕が発生し、部品の寿命の低下や破損を引き起こす。この寄生電流による部品の寿命の低下の対策として、車体と台車を配線で接続し、寄生電流を可動部に流さないように構成することが提案されている(特許文献１参照)。
特許第3536142号公報 When a parasitic current flows in the movable connection portion, electric corrosion occurs in the movable connection portion and its peripheral components, causing a decrease in the life and damage of the components. As a countermeasure against the reduction in the service life of parts due to the parasitic current, it has been proposed to connect the vehicle body and the carriage with a wiring so that the parasitic current does not flow through the movable part (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3531442

上述した特許文献１に記載の技術では、以下のような問題が発生する。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、台車と車体を接続する配線と直列に寄生電流を抑制する抵抗が挿入されている。ここで、寄生電流が大きくなると、車上の信号機器や通信機器の誤動作を引き起こしてしまう。 In the technique described in Patent Document 1 described above, the following problems occur.
That is, in the technique described in Patent Document 1, a resistor that suppresses the parasitic current is inserted in series with the wiring that connects the carriage and the vehicle body. Here, if the parasitic current increases, it causes malfunction of signal equipment and communication equipment on the vehicle.

そのため、この抵抗値が大きいほど寄生電流の抑制効果が大きいものとなる。しかし、抵抗値を大きくすると発熱で問題、また抵抗値を小さくすると寄生電流が台車の可動接続部分や周辺部品に流れ込んでしまい、電蝕や車上に流れる寄生電流を防止できなくなるという問題があった。   Therefore, the larger the resistance value, the greater the parasitic current suppression effect. However, if the resistance value is increased, there is a problem due to heat generation, and if the resistance value is decreased, the parasitic current flows into the movable connection part and peripheral parts of the carriage, and it becomes impossible to prevent electric corrosion and parasitic current flowing on the vehicle. It was.

そこで、本発明は、上記問題点を解決するものであって、台車と車体を接続する可動接続部分に電蝕が起きないようにすると共に、低ノイズで高信頼の鉄道車両駆動装置及び鉄道車両システムを提供するものである。   Accordingly, the present invention solves the above-described problems, and prevents electric corrosion from occurring at a movable connection portion connecting a carriage and a vehicle body, and a low-noise and high-reliability railway vehicle drive device and railway vehicle. A system is provided.

本発明は、上記目的を達成するために、車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転させるための電動機と、前記電動機に電力を供給する電力変換器とを有する鉄道車両の駆動を行う鉄道車両駆動装置であって、前記電力変換器と前記電動機を、前記台車に搭載したことを特徴とする鉄道車両駆動装置である。   To achieve the above object, the present invention provides a vehicle body, a carriage that supports the vehicle body, wheels attached to the carriage, an electric motor for rotating the wheels, and electric power that supplies electric power to the electric motor. A railway vehicle driving apparatus for driving a railway vehicle having a converter, wherein the power converter and the electric motor are mounted on the carriage.

また、本発明は、車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転させるために前記台車に搭載された電動機と、前記電動機に電力を供給し、前記台車に搭載された電力変換器と、前記車体内に設置された電気機器とを有する電動車両と、車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車体内に設置された電気機器とを有する付随車両とを備えた鉄道車両システムであって、前記電動車両の前記電動機及び前記電力変換器の接地配線が前記電動車両の前記台車を介して接地されており、前記電動車両及び前記付随車両の前記電気機器の接地配線が前記付随車両の台車を介して接地されていることを特徴とする鉄道車両システムである。   Also, the present invention provides a vehicle body, a carriage that supports the vehicle body, wheels attached to the carriage, an electric motor mounted on the carriage to rotate the wheels, and supplies electric power to the electric motor. An electric vehicle having a power converter mounted on the carriage, an electric device installed in the vehicle body, a vehicle body, a carriage supporting the vehicle body, a wheel attached to the carriage, and an interior of the vehicle body And an associated vehicle having an electric device installed in the electric vehicle, wherein the electric motor and the power converter of the electric vehicle are grounded via the carriage of the electric vehicle. The railway vehicle system is characterized in that a ground wiring of the electric device of the electric vehicle and the associated vehicle is grounded via a carriage of the associated vehicle.

また、本発明は、車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転させるための電動機と、前記電動機に電力を供給するために直流を交流に変換するインバータと、前記インバータに直流電力を供給するために交流を直流に変換するコンバータと、前記インバータと前記コンバータの間に接続された蓄電手段と、前記コンバータに交流電力を供給する交流電力供給手段とを有する鉄道車両の駆動を行う鉄道車両駆動装置であって、前記モータと前記インバータが、前記台車に搭載され、前記コンバータが前記車体に設置されていることを特徴とする鉄道車両駆動装置である。   The present invention also provides a vehicle body, a carriage supporting the vehicle body, wheels attached to the carriage, an electric motor for rotating the wheels, and converting direct current to alternating current to supply electric power to the electric motor. An inverter that converts AC to DC to supply DC power to the inverter, power storage means connected between the inverter and the converter, and AC power supply means that supplies AC power to the converter A railway vehicle drive apparatus for driving a railway vehicle, wherein the motor and the inverter are mounted on the carriage, and the converter is installed on the vehicle body. is there.

本発明によれば、電力変換器と電動機を、台車に搭載したので、寄生電流が車体に流れなくなり、台車と車体を接続する可動接続部分に電蝕が起きないようにすることができるという効果を奏する。   According to the present invention, since the power converter and the electric motor are mounted on the carriage, the parasitic current does not flow to the vehicle body, and it is possible to prevent the electric corrosion from occurring at the movable connection portion connecting the carriage and the vehicle body. Play.

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜５を参照して説明する。
[実施の形態例1]
本実施の形態に基づく、第１の実施形態における電気車両用の駆動システムについて図を参照しながら説明する。図１は、第一の本実施の形態例のシステム構成図を示している。図1において、１は集電器、２は直流配線、３インバータ、４は３相交流配線である。また、５はモータ、６はインバータ-台車間接地配線、７はモータ-台車間接地配線、８は台車接地である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[Embodiment 1]
A drive system for an electric vehicle in the first embodiment based on the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system configuration diagram of the first embodiment. In FIG. 1, 1 is a current collector, 2 is a DC wiring, 3 inverters, and 4 is a three-phase AC wiring. Further, 5 is a motor, 6 is an inverter-cart ground wiring, 7 is a motor-cart ground wiring, and 8 is a cart ground.

また、９は車輪、１０はレール、１１はパワーユニット筐体、１２は台車、１３は車体である。また、１４は台車-車体間絶縁処理、１５は台車-パワーユニット筐体間絶縁処理、１６はモータ浮遊容量、１７は接地抵抗である。また、１８は平滑用コンデンサ、１９は架線、３２は帰線、３３は台車接続部を表している。   Further, 9 is a wheel, 10 is a rail, 11 is a power unit housing, 12 is a carriage, and 13 is a vehicle body. Reference numeral 14 denotes a bogie-vehicle body insulation process, 15 a bogie-power unit housing insulation process, 16 a motor stray capacitance, and 17 a grounding resistance. Reference numeral 18 denotes a smoothing capacitor, 19 denotes an overhead line, 32 denotes a return line, and 33 denotes a carriage connection.

本実施の形態例の動作を図１を用いて説明する。
図1において、架線１９から集電器1により取り入れられた直流電力は、直流配線２を介してインバータ３に入力される。インバータ３は、図示してはいないが、複数のスイッチング素子（例えばIGBT）が順次スイッチングするように構成されている。これにより、インバータ３は、直流電力を交流電力に変換する。変換された交流電力がモータ５に入力される。このようにして、モータ５は、台車１２が接続される車体１３を複数接続した列車を駆動する。 The operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, the DC power taken from the overhead wire 19 by the current collector 1 is input to the inverter 3 through the DC wiring 2. Although not shown, the inverter 3 is configured such that a plurality of switching elements (for example, IGBT) are sequentially switched. Thereby, the inverter 3 converts DC power into AC power. The converted AC power is input to the motor 5. In this way, the motor 5 drives a train in which a plurality of vehicle bodies 13 to which the carriage 12 is connected are connected.

ここで、本実施の形態例の特徴は、インバータ３とモータ５を同一パワーユニット筐体１１に搭載する。そして、パワーユニット筐体１１と台車１２とを台車-パワーユニット間絶縁処理１５すると共に、台車１２と車体１３を台車-車体間絶縁処理１４した上で、インバータ３とモータ５を共に台車１２に搭載した点にある。従来は、車体１３にインバータ３を搭載していたために、インバータ３と車体１３の間の浮遊容量を通して寄生電流が車体１３に流れたが、本実施の形態のようにインバータ３を台車１２に載せることにより、この電流経路がなくなり、寄生電流が車体１３を流れなくなる。   Here, the feature of this embodiment is that the inverter 3 and the motor 5 are mounted in the same power unit housing 11. Then, the power unit casing 11 and the carriage 12 are insulated 15 between the carriage and the power unit, and the carriage 12 and the vehicle body 13 are insulated 14 between the carriage and the vehicle body, and the inverter 3 and the motor 5 are both mounted on the carriage 12. In the point. Conventionally, since the inverter 3 is mounted on the vehicle body 13, a parasitic current flows to the vehicle body 13 through the stray capacitance between the inverter 3 and the vehicle body 13, but the inverter 3 is mounted on the carriage 12 as in the present embodiment. As a result, this current path is eliminated, and the parasitic current does not flow through the vehicle body 13.

インバータ３と台車１２の間にはインバータ-台車間浮遊容量１０１があるために、インバータ動作時の寄生電流がインバータ３から台車１２に流れ込む。しかし、この寄生電流は台車１２から台車接地８を介して、インバータ-台車間接地配線６を通ってインバータ３に戻る。このため、台車接続部３３や周辺部品に電蝕が起きることがなく、また、車体１３上の信号通信機器に対してノイズ障害などの問題が起きることがない。   Since there is an inverter-dolly stray capacitance 101 between the inverter 3 and the carriage 12, a parasitic current during the inverter operation flows from the inverter 3 into the carriage 12. However, this parasitic current returns from the carriage 12 to the inverter 3 via the carriage ground 8 through the inverter-to-cart ground wiring 6. For this reason, no electric corrosion occurs in the carriage connecting portion 33 and peripheral parts, and no problem such as noise disturbance occurs in the signal communication device on the vehicle body 13.

また、本実施の形態例の場合、モータ５とインバータ３の間には、３相交流配線４とモータインバータ間帰線３２により閉回路が構成されている。このため、モータ５の浮遊容量１６を通して流れる寄生電流の大部分はこの閉回路を流れてインバータ３に戻る。一部の寄生電流がモータ-台車間接地配線７を通って台車１２に流れる。しかし、この一部の寄生電流は、インバータ−台車間接地配線６を通してインバータ３に戻る。このため、寄生電流が台車１２や車体１３の中を流れることは無い。   In the case of the present embodiment, a closed circuit is constituted between the motor 5 and the inverter 3 by the three-phase AC wiring 4 and the return line 32 between the motor inverters. For this reason, most of the parasitic current flowing through the stray capacitance 16 of the motor 5 flows through this closed circuit and returns to the inverter 3. Part of the parasitic current flows to the carriage 12 through the motor-to-cart ground wiring 7. However, this part of the parasitic current returns to the inverter 3 through the inverter-cart ground wiring 6. For this reason, the parasitic current does not flow through the carriage 12 or the vehicle body 13.

以上、本実施の形態例によれば、インバータ動作時の寄生電流が、車体１３を通れない。このため、台車１２と車体１３間の台車接続部３３や周辺部品の電蝕が生ずることがないので、部品の寿命が長くなる。従って、部品寿命による故障の防止や、その予防のための保守・点検作業が省力化できるといった効果がある。また、車体１３に電流が流れないためにノイズが発生せず、地上や車両上に設けられた信号機器の誤動作を防止できるという効果もある。   As described above, according to the present embodiment, the parasitic current during the inverter operation cannot pass through the vehicle body 13. For this reason, there is no electric corrosion of the carriage connecting portion 33 between the carriage 12 and the vehicle body 13 and the peripheral parts, so that the life of the parts is extended. Therefore, there is an effect that the failure due to the life of the parts can be prevented and the maintenance / inspection work for the prevention can be saved. In addition, since no current flows through the vehicle body 13, noise is not generated, and it is possible to prevent malfunction of signal equipment provided on the ground or on the vehicle.

本実施の形態例の場合、同一のパワーユニット筐体１１内にモータ５とインバータ３と、平滑コンデンサ１８を収めている。そして、台車−車体間絶縁処理１４、台車−パワーユニット筐体間絶縁処理１５といった絶縁処理を行っている。ここで、モータ５やインバータ３や平滑コンデンサ１８といった、パワーユニット筐体１１を構成するそれぞれの部品を台車１２内に搭載した上で、個別に車体１３との絶縁処理を行っても同様の効果が得られる。
本実施の形態例は、同一筐体１１にモータ５、インバータ３を実装するものであったが、モータ５、インバータ３をそれぞれ別筐体にて、実装することでも同様の効果を実現できる。 In the case of this embodiment, the motor 5, the inverter 3, and the smoothing capacitor 18 are housed in the same power unit housing 11. Insulation treatments such as a bogie-vehicle insulation process 14 and a bogie-power unit housing insulation process 15 are performed. Here, the same effect can be obtained even if the parts constituting the power unit housing 11 such as the motor 5, the inverter 3, and the smoothing capacitor 18 are mounted in the carriage 12 and then individually insulated from the vehicle body 13. can get.
In the present embodiment, the motor 5 and the inverter 3 are mounted in the same casing 11, but the same effect can be realized by mounting the motor 5 and the inverter 3 in separate casings.

インバータ３とモータ５を台車１２に搭載することで、寄生電流が車体１３に流れなくなり、台車接続部３３などの可動部や周辺部品の電蝕を防止することができる。
これにより、台車１２と車体１３の台車接続部３３の寿命が延び、保守作業の軽減やランニングコスト低減の効果がある。 By mounting the inverter 3 and the motor 5 on the carriage 12, the parasitic current does not flow to the vehicle body 13, and it is possible to prevent electric corrosion of movable parts such as the carriage connection part 33 and peripheral parts.
Thereby, the lifetime of the cart connection part 33 of the cart 12 and the vehicle body 13 is extended, and there is an effect of reducing maintenance work and reducing running costs.

[実施の形態例２]
図２に第２の実施の形態例のシステム構成図を示す。図２においては図１と同じ構成要素には同一の符号を付してある。図２において、３８は第２の平滑用コンデンサである。
本実施例の特徴は、コンデンサを、台車１２のパワーユニット筐体１１内の平滑用コンデンサ1８と、台車１２外の第２の平滑コンデンサ３８とに分割し、平滑用コンデンサ１８をインバータ３と同様に台車１２に搭載したことにある。 [Embodiment 2]
FIG. 2 shows a system configuration diagram of the second embodiment. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 2, reference numeral 38 denotes a second smoothing capacitor.
The feature of this embodiment is that the capacitor is divided into a smoothing capacitor 18 in the power unit housing 11 of the carriage 12 and a second smoothing capacitor 38 outside the carriage 12, and the smoothing capacitor 18 is the same as the inverter 3. It is mounted on the carriage 12.

以下図2におけるそれぞれの部品の機能を説明する。
平滑用コンデンサ１８は、インバータ３を構成する半導体素子のスイッチング時の瞬間的な電流を供給する。また第２の平滑コンデンサ３８は、集電器１が離線した際や、列車が変電所の切り替えなどの無電区間を通り抜けるとき発生する電圧変動を抑制する。インバータ３の動作におけるIGBTのスイッチング時に瞬間的に流れる電流は急峻な電流変化を伴う。 The function of each component in FIG. 2 will be described below.
The smoothing capacitor 18 supplies an instantaneous current at the time of switching of the semiconductor elements constituting the inverter 3. Further, the second smoothing capacitor 38 suppresses voltage fluctuations that occur when the current collector 1 is disconnected or when a train passes through a non-electric section such as switching of a substation. The current that flows instantaneously during IGBT switching in the operation of the inverter 3 is accompanied by a steep current change.

このため、できるだけ平滑用コンデンサ１８とインバータ３の間の配線が短くなるよう配置しなくてはならない。すなわち、配線が長いとインダクタンスＬが大きくなる。これにより、インバータ３の動作におけるIGBTスイッチング時の急速な主回路の電流変化di/dtによって生じる電圧Vが数１のように大きくなり、IGBTの耐圧を超えてしまうためである。このため，平滑コンデンサ１８をインバータに近接して台車上に配置している。   For this reason, the wiring between the smoothing capacitor 18 and the inverter 3 must be arranged as short as possible. That is, when the wiring is long, the inductance L increases. This is because the voltage V generated by the rapid current change di / dt of the main circuit at the time of IGBT switching in the operation of the inverter 3 increases as shown in Equation 1 and exceeds the breakdown voltage of the IGBT. For this reason, the smoothing capacitor 18 is disposed on the carriage close to the inverter.

［数１］
V=L×di/dt [Equation 1]
V = L × di / dt

一方、第２の平滑コンデンサ３８は、上述したように直流電圧を安定化させることを目的としている。このため、インバータ３の動作におけるIGBTスイッチングの際の瞬間的な電流はほとんど流れない。従って、第２の平滑コンデンサ３８は、インバータ３に近接して配置する必要がない。一般に、台車１２の重量が増加すると、乗り心地や走行性能に影響を及ぼす。このため、台車はできるだけ軽くすることが好ましい。従って、第２の平滑コンデンサ３８は、車体１３に取り付けるようにして、台車１２の重量の増加を抑制する構成とする。   On the other hand, the second smoothing capacitor 38 is intended to stabilize the DC voltage as described above. For this reason, almost no instantaneous current flows during the IGBT switching in the operation of the inverter 3. Therefore, the second smoothing capacitor 38 does not need to be disposed close to the inverter 3. In general, when the weight of the carriage 12 increases, the ride comfort and running performance are affected. For this reason, it is preferable to make the carriage as light as possible. Therefore, the second smoothing capacitor 38 is attached to the vehicle body 13 to suppress an increase in the weight of the carriage 12.

このように平滑用コンデンサを台車１２の内外に分割して配置することにより、台車１２の重量増加を最小限に抑制することができる。さらに、寄生電流によるノイズの発生防止を行うことができるという効果がある。   By thus arranging the smoothing capacitor separately on the inside and outside of the carriage 12, an increase in the weight of the carriage 12 can be minimized. Furthermore, there is an effect that it is possible to prevent generation of noise due to parasitic current.

[実施の形態例３]
図３に第３の実施の形態例のシステム構成図を示す。図３においては図１と同一の構成要素には同じ符号を付してある。図３において、２０は遮蔽用平板、８は接地ブラシなどの接地手段、２２はシールド用接地抵抗である。ここで、遮蔽用平板２０は、少なくともパワーユニット筐体１１を含む台車１２の上面を覆う面積を有していればよい。 [Embodiment 3]
FIG. 3 shows a system configuration diagram of the third embodiment. In FIG. 3, the same components as those in FIG. In FIG. 3, 20 is a shielding flat plate, 8 is a grounding means such as a grounding brush, and 22 is a grounding resistance for shielding. Here, the shielding flat plate 20 may have an area covering at least the upper surface of the carriage 12 including the power unit housing 11.

本実施の形態例の特徴は、台車１２と車体１３の間に、インバータ３とモータ５、インバータ３とモータ５との間の３相接続配線４及び帰線３２から発生する電磁ノイズを遮蔽するシールド部材を設けた点にある。このシールド部材は、遮蔽用平板２０と、車体１３と遮蔽用平板２０との間の車体−平板間絶縁処理２１と、遮蔽用平板２０と台車接地８との間のシールド用接地抵抗２２から構成されている。   The feature of the present embodiment is that electromagnetic noise generated from the inverter 3 and the motor 5, the three-phase connection wiring 4 between the inverter 3 and the motor 5 and the return line 32 is shielded between the carriage 12 and the vehicle body 13. The shield member is provided. The shield member includes a shielding flat plate 20, a vehicle body-plate insulation treatment 21 between the vehicle body 13 and the shielding flat plate 20, and a shielding ground resistance 22 between the shielding flat plate 20 and the carriage ground 8. Has been.

モータ５やインバータ３が動作中は、大きな電流・電圧の変化により電磁波が放射されている。この電磁波が車体１３に到達すると、車体１３に寄生電流を誘導し、誘導電流や放射電流により車上機器の誤動作が発生する。また、乗客のラジオの雑音の原因にもなる。   While the motor 5 and the inverter 3 are operating, electromagnetic waves are radiated due to large changes in current and voltage. When this electromagnetic wave reaches the vehicle body 13, a parasitic current is induced in the vehicle body 13, and a malfunction of the on-vehicle equipment occurs due to the induced current or the radiated current. It also causes passenger radio noise.

本実施の形態例では、遮蔽用平板２０によりこの電磁波が車体１３に到達するのを防止する。このため、前述のような信号機器の誤動作やラジオノイズを防止できる。このとき、遮蔽された電磁波は、遮断用平板２０からシールド用接地抵抗２２を通ってグランドに電流として流れる。   In the present embodiment, the shielding plate 20 prevents the electromagnetic wave from reaching the vehicle body 13. For this reason, the malfunction and radio noise of the above-mentioned signal apparatus can be prevented. At this time, the shielded electromagnetic wave flows as a current from the blocking flat plate 20 through the shielding grounding resistor 22 to the ground.

なお、遮蔽用平板２０は、インバータ３、モータ５が放出する電磁ノイズを効果的に遮蔽する特性が得られる材料が好ましい。例えば、アルミニウムや鉄といった導体やその他の合金、さらに透磁率が高い材料などをコーティングすることが考えられる。   The shielding plate 20 is preferably made of a material capable of effectively shielding electromagnetic noise emitted from the inverter 3 and the motor 5. For example, it is conceivable to coat a conductor such as aluminum or iron, another alloy, or a material having a higher magnetic permeability.

［実施の形態例４］
次に、図４は、第４の実施の形態例のシステム構成図であり、付随車１両、電動車1両の２両編成の列車の付随車及び電動車の車体と台車との接地配線構成例を示したものである。図４においては図１と同じ構成要素には同一の符号を付してある。図４において、２３は付随車台車接地、２４は付随車台車、２５は電動車台車、２９は車体接地線、５２は付随車車体、５４は電動車車体、６２は付随車機器、６４は電動車機器、７２は付随車機器接地、７３は電動車車体接地、７４は電動車機器接地である。 [Embodiment 4]
Next, FIG. 4 is a system configuration diagram of the fourth embodiment, in which an accompanying vehicle of a two-car train of one accompanying vehicle and one electric vehicle, and a ground wiring between a vehicle body and a bogie of the electric vehicle. A configuration example is shown. In FIG. 4, the same components as those in FIG. In FIG. 4, reference numeral 23 is an associated vehicle ground, 24 is an associated vehicle cart, 25 is an electric vehicle cart, 29 is a vehicle body ground line, 52 is an associated vehicle body, 54 is an electric vehicle body, 62 is an associated vehicle device, and 64 is electrically driven. The vehicle equipment, 72 is an accompanying vehicle equipment ground, 73 is an electric vehicle body ground, and 74 is an electric vehicle equipment ground.

付随車車体５２及び電動車車体５４には、信号機器や通信機器の他、空調機器などを含めた機器が、それぞれ、付随車機器６２及び電動車機器６４として搭載されている。付随車機器６２及び電動車機器６４は、車体の共通アースである車体接地線２９にそれぞれの車体上で接続されている。   In the associated vehicle body 52 and the electric vehicle body 54, devices including an air conditioner and the like are mounted as an associated vehicle device 62 and an electric vehicle device 64, respectively, in addition to signal devices and communication devices. The associated vehicle device 62 and the electric vehicle device 64 are connected to the vehicle body ground line 29 that is a common ground of the vehicle body on each vehicle body.

図４の左側には、モータ５やインバータ３を搭載していない付随車車体５２と付随車台車２４とが示されている。そして、付随車車体５２内の付随車機器６２は、車体内接地線２９への付随車機器接地７２が施される。また、付随車台車２４を通して付随車機器接地７２が施された車体内接地線２９の付随車車体接地２３が施される。   On the left side of FIG. 4, an accompanying vehicle body 52 and an accompanying vehicle carriage 24 that are not equipped with the motor 5 and the inverter 3 are shown. The accompanying vehicle device 62 in the accompanying vehicle body 52 is subjected to the accompanying vehicle device grounding 72 to the in-vehicle body ground line 29. Further, the accompanying vehicle body grounding 23 of the in-vehicle body ground line 29 to which the accompanying vehicle equipment grounding 72 is applied through the accompanying vehicle carriage 24 is performed.

また、図４の右側には、モータ５やインバータ３を搭載している電動車車体５４と電動車台車２５とが示されている。そして、電動車車体５４内の電動車機器６４は、車体接地線２９への電動車機器接地７４が施されている。
そして、付随車台車２４を通して付随車機器接地７２及び電動車機器接地７４が施された車体内接地線２９の付随車車体接地２３が施される。
また、電動車台車２５を通して電動車台車２５のモータ５及びインバータ３の電動車車体接地７３が施されている。 Further, on the right side of FIG. 4, an electric vehicle body 54 and an electric vehicle carriage 25 on which the motor 5 and the inverter 3 are mounted are shown. The electric vehicle apparatus 64 in the electric vehicle body 54 is provided with an electric vehicle apparatus grounding 74 to the vehicle body grounding line 29.
Then, the accompanying vehicle body grounding 23 of the in-vehicle body ground line 29 to which the accompanying vehicle equipment grounding 72 and the electric vehicle equipment grounding 74 are applied is applied through the accompanying vehicle carriage 24.
Further, a motor 5 of the electric vehicle carriage 25 and an electric vehicle body grounding 73 of the inverter 3 are provided through the electric vehicle carriage 25.

上述した実施の形態例１乃至３では、モータ５やインバータ３が取り付けられた電動車についての実施の形態例を示した。しかし実際の鉄道では、編成列車として、複数の車両を連結させて運行する場合が多い。この場合、モータ５やインバータ３を搭載する車両である電動車車体５４と、モータ５やインバータ３を搭載していない付随車車体５２が編成の中に混在して走行している。   In the above-described first to third embodiments, the embodiments of the electric vehicle to which the motor 5 and the inverter 3 are attached are shown. However, in an actual railway, there are many cases where a plurality of vehicles are connected and operated as a train. In this case, the electric vehicle body 54, which is a vehicle on which the motor 5 and the inverter 3 are mounted, and the accompanying vehicle body 52 on which the motor 5 and the inverter 3 are not mounted are running in a mixed manner.

車体には、車上の制御機器や空調機器などが取り付けられている。編成列車の車体の電位は保安上、地上に接地する必要がある。本実施の形態例では、編成車両の車体を接地する構成を示している。   On the vehicle body, on-vehicle control equipment, air conditioning equipment, and the like are attached. The electric potential of the train body of trains must be grounded for safety reasons. In the present embodiment, a configuration in which the vehicle body of the trained vehicle is grounded is shown.

本実施の形態例の特徴は、この付随車車体５２と電動車車体５４の共通のグラウンド線である車体接地線２９の地上との接点を、付随車台車２４を通した付随車車体接地２３としたことである。そして、電動車車体５４に搭載されるモータ５とインバータ３の接地を、前記実施の形態例に示した方法を用いて、電動車台車２５を通した電動車車体接地７３とした点にある。   The feature of the present embodiment is that the contact point between the ground of the vehicle body ground line 29 which is a common ground line of the associated vehicle body 52 and the electric vehicle body 54 is connected to the ground of the associated vehicle body 23 through the associated vehicle carriage 24. It is that. The ground of the motor 5 and the inverter 3 mounted on the electric vehicle body 54 is the electric vehicle body grounding 73 through the electric vehicle carriage 25 using the method shown in the embodiment.

付随車機器６２及び電動車機器６４の接地を電動車台車２５を通じてとった場合には、モータ５やインバータ３のノイズが接地を通して付随車機器６２及び電動車機器６４に伝わる。このため、機器の誤動作を引き起こすおそれがある。
本実施の形態例のように、それぞれの接地配線を分離し、異なる箇所で接地する構成とすることで、このようなノイズの伝達を防止でき、機器の誤動作を防止することができる。 When the accompanying vehicle device 62 and the electric vehicle device 64 are grounded through the electric vehicle carriage 25, the noise of the motor 5 and the inverter 3 is transmitted to the accompanying vehicle device 62 and the electric vehicle device 64 through the grounding. This may cause malfunction of the device.
By separating each ground wiring and grounding at different places as in the present embodiment, such noise transmission can be prevented and malfunction of the device can be prevented.

なお本実施の形態例では、付随車１両、電動車1両の構成における例を示したが、これに限らず、電動車、付随車の数や比率に関係なく、電動車の接地系とは別に車体の接地系を形成すれば、本実施の形態例と同様な効果が得られることは明白である。   In the present embodiment, an example of the configuration of one accompanying vehicle and one electric vehicle has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the grounding system of the electric vehicle is independent of the number and ratio of electric vehicles and accompanying vehicles. If the grounding system of the vehicle body is formed separately, it is obvious that the same effect as the present embodiment can be obtained.

また、モータ５とインバータ３と接地系の間で流れる寄生電流が車体に流れなくなるので、寄生電流によるノイズの防止に効果がある。これにより、地上や車両上に設けられた各種信号機器や通信機器などの誤動作がなくなり、信頼性の高い鉄道車両駆動システムを実現することができる。さらに従来は、ノイズ対策のために設けられていた各種フィルタが必要なくなる。このため、インバータ３を小型化することができるため、乗車スペースを増やすことが可能であり、乗客の乗車環境における快適性が向上する。   In addition, since the parasitic current flowing between the motor 5, the inverter 3, and the grounding system does not flow to the vehicle body, it is effective in preventing noise due to the parasitic current. Thereby, malfunctions of various signal devices and communication devices provided on the ground or on the vehicle are eliminated, and a highly reliable railway vehicle drive system can be realized. Further, conventionally, various filters provided for noise suppression are not necessary. For this reason, since the inverter 3 can be reduced in size, it is possible to increase a boarding space, and the comfort in a passenger's boarding environment improves.

［実施の形態例５］
図５は、第５の実施例のシステム構成図を示す。図１乃至４と同じ構成要素には同一の符号を付してある。図５において、２６は変圧器、２７はコンバータ、２８はコンバータ−平滑コンデンサ間配線である。 [Embodiment 5]
FIG. 5 shows a system configuration diagram of the fifth embodiment. The same components as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, 26 is a transformer, 27 is a converter, and 28 is a wiring between a converter and a smoothing capacitor.

鉄道車両の電力供給の方式には、直流方式と交流方式がある。実施の形態例１乃至４では、直流方式の例を説明したが、交流車両においてもコンバータ２７と変圧器２８を追加することで、前記実施の形態例と同様な効果を実現することができる。   There are a DC system and an AC system as a power supply system for railway vehicles. In the first to fourth embodiments, the example of the direct current method has been described. However, the same effect as that of the above-described embodiment can be realized by adding the converter 27 and the transformer 28 even in an AC vehicle.

本実施の形態例では、交流の電力を集電器１９から取り入れ、変圧器２６によって適当な電圧に降圧した後、コンバータ２７に入力している。コンバータ2７では入力された交流を整流して直流に変換している。コンバータ２７もインバータ３と同様にパワー半導体などから構成される変換機などから構成されている。   In the present embodiment, AC power is taken from the current collector 19, stepped down to an appropriate voltage by the transformer 26, and then input to the converter 27. In the converter 27, the input alternating current is rectified and converted into direct current. Similarly to the inverter 3, the converter 27 is also composed of a converter composed of a power semiconductor or the like.

しかし、コンバータ２７の出力は直流のため、殆どノイズを発生しない。従って、コンバータ２７は従来通り車体１３側に設置しても問題ない。台車１２に搭載できる機器の大きさには制限があるため、コンバータ２７を車体１３側に設置する構成とすることで、交流車両にも本実施の形態を適用することができる。   However, since the output of the converter 27 is direct current, little noise is generated. Therefore, there is no problem even if the converter 27 is installed on the vehicle body 13 side as usual. Since there is a limit to the size of equipment that can be mounted on the carriage 12, this embodiment can also be applied to an AC vehicle by adopting a configuration in which the converter 27 is installed on the vehicle body 13 side.

その他、インバータ３を軽量化することができるので、車両１３の高速化や、省エネ化を実現できるという効果も有する。
以上に示すように本実施の形態例では、コンバータ２７を台車１２に搭載していないが、台車１２にコンバータ２７を搭載するスペースがある場合には、コンバータ２７を台車１２に搭載しても同様の効果を得ることができる。 In addition, since the inverter 3 can be reduced in weight, the vehicle 13 can be speeded up and energy saving can be realized.
As described above, in the present embodiment, the converter 27 is not mounted on the carriage 12, but if the carriage 12 has a space for mounting the converter 27, the same applies even if the converter 27 is mounted on the carriage 12. The effect of can be obtained.

また、本実施の形態例では交流から直流への変換回路としてコンバータ２７を例に説明したが、もちろんこれに限定されるものではなく、ダイオード整流器など交流を直流に変換する回路であれば同様の効果を得られることは明らかである。   In the present embodiment, the converter 27 is described as an example of an AC to DC conversion circuit. However, the present invention is not limited to this, and any circuit that converts AC to DC, such as a diode rectifier, may be used. It is clear that the effect can be obtained.

また、上述した本実施の形態例は、上述した一般の鉄道に限らず、例えば、鉄道（路面電車）、新交通システム（タイヤ式のトラム）、モノレールにも適用することが可能である。
なお、上述した本実施の形態例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り、適宜変更しうることは言うまでもない。 In addition, the above-described embodiment can be applied not only to the above-described general railway but also to a railway (tram), a new transportation system (tired tram), and a monorail, for example.
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

本発明の一実施の形態による電気車両用の駆動システムの構成図である。It is a block diagram of the drive system for electric vehicles by one embodiment of this invention. 第２の電気車両用の駆動システムの構成図である。It is a block diagram of the drive system for 2nd electric vehicles. 第３の電気車両用の駆動システムの構成図である。It is a block diagram of the drive system for 3rd electric vehicles. 第４の電気車両用の駆動システムの構成図である。It is a block diagram of the drive system for 4th electric vehicles. 第５の電気車両用の駆動システムの構成図である。It is a block diagram of the drive system for 5th electric vehicles.

符号の説明Explanation of symbols

１…集電器、２…直流配線、３…インバータ、４…３相交流配線、５…モータ、６…インバータ-台車間接地配線、７…モータ−台車間接地配線、８…台車接地、９…車輪、１０…レール、１１…パワーユニット筐体、１２…台車、１３…車体、１４…台車-車体間絶縁処理、１５…台車-パワーユニット筐体間絶縁処理、１６…モータ浮遊容量、１７…接地抵抗、１８…平滑用コンデンサ、１９…架線、３２…帰線、３３…台車接続部、３８…第２の平滑用コンデンサ、２０…遮蔽用平板、２１…平板-車体間絶縁処理、２２…シールド用接地抵抗、２３…付随車車体接地、２４…付随車台車、２５…電動車台車、２６…変圧器、２７…コンバータ、２８…コンバータ-平滑コンデンサ間配線、２９…車体接地線、５２…付随車車体、５４…電動車車体、６２…付随車機器、６４電動車機器、７２…付随車機器接地、７３…電動車車体接地、７４…電動車機器接地 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current collector, 2 ... DC wiring, 3 ... Inverter, 4 ... Three-phase AC wiring, 5 ... Motor, 6 ... Inverter-cart ground wiring, 7 ... Motor-cart ground wiring, 8 ... Dolly ground, 9 ... Wheels, 10 ... rails, 11 ... power unit housings, 12 ... carts, 13 ... vehicle bodies, 14 ... insulation treatment between carriages and vehicle bodies, 15 ... insulation treatment between carriages and power unit housings, 16 ... motor stray capacitance, 17 ... ground resistance , 18 ... smoothing capacitor, 19 ... overhead wire, 32 ... return wire, 33 ... bogie connection, 38 ... second smoothing capacitor, 20 ... shielding plate, 21 ... flat plate-vehicle insulation, 22 ... shielding Grounding resistance, 23 ... Accompanied vehicle body ground, 24 ... Accompanied vehicle cart, 25 ... Electric vehicle cart, 26 ... Transformer, 27 ... Converter, 28 ... Converter-smoothing capacitor wiring, 29 ... Car body grounding wire, 52 ... Accompanying vehicle Body, 54 ... Electric Body, 62 ... trailer equipment, 64 electric vehicle equipment, 72 ... trailer equipment ground, 73 ... electric vehicle body ground, 74 ... electric car equipment ground

Claims (8)

車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転させるための電動機と、前記電動機に電力を供給する電力変換器とを有する鉄道車両の駆動を行う鉄道車両駆動装置であって、
前記電力変換器と前記電動機を、前記台車に搭載したことを特徴とする鉄道車両駆動装置。 A railway that drives a railway vehicle that includes a vehicle body, a carriage that supports the vehicle body, wheels attached to the carriage, an electric motor for rotating the wheels, and a power converter that supplies electric power to the electric motor. A vehicle drive device comprising:
A railway vehicle drive device, wherein the power converter and the electric motor are mounted on the carriage. 請求項１に記載の鉄道車両駆動装置において、
前記電動機と前記電力変換器の接地配線が、いずれも前記台車に接続されたことを特徴とする鉄道車両駆動装置。 In the railway vehicle drive device according to claim 1,
A railway vehicle driving apparatus characterized in that grounding wires of the electric motor and the power converter are both connected to the carriage. 請求項１に記載の鉄道車両駆動装置において、
前記電動機と前記電力変換器の各々の筐体が配線により接続されていることを特徴とする鉄道車両駆動装置。 In the railway vehicle drive device according to claim 1,
A railway vehicle drive device, wherein the casings of the electric motor and the power converter are connected by wiring. 請求項１に記載の鉄道車両駆動装置において、
前記電動機と前記電力変換器の各々の筐体が少なくとも抵抗で接続し接地されていることを特徴とする鉄道車両駆動装置。 In the railway vehicle drive device according to claim 1,
A railway vehicle drive device, wherein the casings of the electric motor and the power converter are connected to each other by at least a resistor and are grounded. 請求項１に記載の鉄道車両駆動装置において、
前記電力変換器に入力される直流電力を安定化させるための蓄電手段を有し、前記蓄電手段が前記台車に搭載されていることを特徴とする鉄道車両駆動装置。 In the railway vehicle drive device according to claim 1,
A railway vehicle drive device comprising: a power storage means for stabilizing DC power input to the power converter, wherein the power storage means is mounted on the carriage. 請求項５に記載の鉄道車両駆動装置において、
前記蓄電手段と並列に接続され、前記車体に接地された第２の蓄電手段を有することを特徴とする鉄道車両駆動装置。 In the railway vehicle drive device according to claim 5,
A railway vehicle driving apparatus comprising: second power storage means connected in parallel to the power storage means and grounded to the vehicle body. 車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転させるために前記台車に搭載された電動機と、前記電動機に電力を供給し、前記台車に搭載された電力変換器と、前記車体内に設置された電気機器とを有する電動車両と、
車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車体内に設置された電気機器とを有する付随車両とを備えた鉄道車両システムであって、
前記電動車両の前記電動機及び前記電力変換器の接地配線が前記電動車両の前記台車を介して接地されており、
前記電動車両及び前記付随車両の前記電気機器の接地配線が前記付随車両の台車を介して接地されていることを特徴とする鉄道車両システム。 A vehicle body, a carriage supporting the vehicle body, wheels attached to the carriage, an electric motor mounted on the carriage for rotating the wheels, and supplying electric power to the electric motor, and mounted on the carriage An electric vehicle having a power converter and an electric device installed in the vehicle body;
A railway vehicle system comprising a vehicle body, a carriage supporting the vehicle body, wheels attached to the carriage, and an associated vehicle having an electrical device installed in the vehicle body,
The electric wires of the electric vehicle and the ground wiring of the power converter are grounded via the carriage of the electric vehicle,
A railway vehicle system, wherein a ground wiring of the electric device of the electric vehicle and the associated vehicle is grounded via a carriage of the associated vehicle. 車体と、前記車体を支持する台車と、前記台車に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転させるための電動機と、前記電動機に電力を供給するために直流を交流に変換するインバータと、前記インバータに直流電力を供給するために交流を直流に変換するコンバータと、前記インバータと前記コンバータの間に接続された蓄電手段と、前記コンバータに交流電力を供給する交流電力供給手段とを有する鉄道車両の駆動を行う鉄道車両駆動装置であって、
前記モータと前記インバータが、前記台車に搭載され、前記コンバータが前記車体に設置されていることを特徴とする鉄道車両駆動装置。 A vehicle body; a carriage supporting the vehicle body; a wheel attached to the carriage; an electric motor for rotating the wheel; an inverter for converting direct current to alternating current to supply electric power to the electric motor; and the inverter A railway vehicle comprising: a converter for converting alternating current to direct current to supply direct current power to the power supply; storage means connected between the inverter and the converter; and alternating current power supply means for supplying alternating current power to the converter A railway vehicle drive device for driving,
The railway vehicle drive device, wherein the motor and the inverter are mounted on the carriage, and the converter is installed on the vehicle body.

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