JP5030749B2 - Vehicle cart - Google Patents
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Description
本発明は、車両用台車内の二台の同期電動機を一台の電力変換装置で駆動するための技術である。 The present invention is a technique for driving two synchronous motors in a vehicle carriage with a single power converter.
図7に一例として従来の技術による車両用台車の構成図を示し、この図に基づいて従来の技術を説明する。 FIG. 7 shows a configuration diagram of a vehicle carriage according to the prior art as an example, and the prior art will be described based on this figure.
走行車輪を有する第一車軸1及び第二車軸2は、台車枠3に軸受け及びばねを介して支持される。
The
第一車軸1に第一車軸歯車4が第二車軸2に第二車軸歯車5が結合されている。
A
第一電動機6の回転部には第一電動機歯車8が結合され、第一車軸歯車4と第一電動機歯車8は歯車がかみ合って動力伝達が可能となっている。同様に第二電動機7の回転部には第二電動機歯車9が結合され、第二車軸歯車5と第二電動機歯車9は歯車がかみ合って動力伝達が可能となっている。
A
上記構成により、第一車軸1は第一電動機6によって、第二車軸2は第二電動機7によって駆動される。
[特許文献1]特開平6−64537号公報
With the above configuration, the
[Patent Document 1] JP Rights 6-64537 JP
第一電動機6及び第二電動機7に同期電動機を用い両者を一台の電力変換装置で駆動した場合、回転速度や回転角に差が出ると第一電動機6と第二電動機7を同時に制御することができなくなる。
When synchronous motors are used for the
第一電動機6及び第二電動機7に同期電動機を用いた場合、図8のように第一電動機6と第二電動機7を異なる電力変換装置によって駆動することにより両者を制御可能となるが、電力変換装置が二台になるため車体重量の増加やコスト増加へとつながる。
When a synchronous motor is used for the
本発明は第一電動機6及び第二電動機7に同期電動機を用いた場合でも両者を一台の電力変換装置で駆動し制御可能にするためのものである。
In the present invention, even when a synchronous motor is used for the
請求項1の発明によれば、走行車輪を有する二つの車軸を有し、該二つの車軸が各々個別の電動機及び個別の駆動歯車装置によって駆動される車両用台車において、前記二つ電動機の間に中間軸及び中間歯車を設け、該二つの電動機は同一の電力変換装置で制御され該中間軸及び該中間歯車を介して機械的に結合されることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a vehicular carriage having two axles having traveling wheels, each of which is driven by an individual electric motor and an individual drive gear device, between the two electric motors. An intermediate shaft and an intermediate gear are provided, and the two electric motors are controlled by the same power converter and mechanically coupled via the intermediate shaft and the intermediate gear.
請求項2の発明によれば、前記二つの電動機の軸は進行方向に対し直交方向であり一方の電動機ともう一方の電動機が逆方向に回転出力軸を有することを特徴とする請求項1記載の車両用台車。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、前記中間軸が車軸に対して斜めに設置されたことを特徴とする請求項2記載の車両用台車。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、前記電動機と前記駆動歯車装置の間に各々継手と電動機中間歯車を有し、前記電動機中間歯車と前記中間歯車がかみあわされており、前記二つの電動機、前記二つの電動機中間歯車、前記中間軸及び前記中間歯車が台車に装荷されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか記載の車両用台車。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、走行車輪を有する二つの車軸を有し、該二つの車軸に各々直結された二つの直結電動機によって駆動される車両用台車において、前記二つの車軸の間に中間軸及び中間歯車を設け、該二つの直結電動機は同一の電力変換装置で制御され、前記二つの車軸は該中間軸と該中間歯車を介して機械的に結合されることを特徴とする車両用台車。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、前記二つの電動機のうち一方の電動機ともう一方の電動機のトルク特性が異なることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか記載の車両用台車もしくは、前記二つの直結電動機のうち一方の直結電動機ともう一方の直結電動機のトルク特性が異なることを特徴とする請求項5に記載の車両用台車。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、前記二つの電動機もしくは前記二つの直結電動機のうち一方の電動機もしくは直結電動機ともう一方の電動機もしくは直結電動機の電動機の電流を流さない際に発生するトルクが異なることを特徴とする請求項6記載の車両用台車。
According to the invention of
すなわち、走行車輪を有する二つの車軸を有し、前記二つの車軸が各々個別の電動機及び個別の駆動歯車装置によって駆動される車両用台車において、前記二つ電動機の間に中間軸及び中間歯車を設け、前記二つの電動機は同一の電力変換装置で制御され前記中間軸を及び前記中間歯車を介して機械的に結合することを特徴とする車両用台車により上記課題を解決する。 That is, in a vehicle carriage having two axles having traveling wheels, each of which is driven by an individual electric motor and an individual drive gear device, an intermediate shaft and an intermediate gear are provided between the two electric motors. The vehicle is characterized in that the two electric motors are controlled by the same power conversion device and mechanically couple the intermediate shaft and the intermediate gear through the intermediate gear.
本発明により、小型化高効率化に有利な電動機を用いて一台の電力変換装置で制御可能となるため、小型で低コストの車両用台車が構築できる。 According to the present invention, since it is possible to control with a single power conversion device using an electric motor advantageous for downsizing and high efficiency, a small and low-cost vehicle carriage can be constructed.
図1は請求項1の発明の一実施例である。図1に従い請求項1の車両用台車について説明するが、従来例と同一部分は省略する
FIG. 1 shows an embodiment of the invention of
中間軸10は車軸と平行に設置される。中間軸10には中間歯車11が結合される。中間歯車11は、第一電動機歯車8及び第二電動機歯車9と歯車がかみあった状態となる。
The
上記構成により、第一電動機6と第二電動機7の回転速度と回転角が一致するため、第一電動機6と第二電動機7に同期電動機を用いても図9のように一台の電力変換装置で第一電動機6と第二電動機7の両方の制御が可能となる。
With the above configuration, since the rotation speed and rotation angle of the
図2は請求項2の発明の一実施例である。図2に従い請求項2の車両用台車について説明するが、実施例1と同一部分は省略する
FIG. 2 shows an embodiment of the second aspect of the present invention. The vehicle carriage according to
第一電動機6と第二電動機7の出力軸は反対方向とする。
The output shafts of the
中間軸10の一端に第一中間歯車12、もう一端に第二中間歯車13が結合される。第一中間歯車12は第一電動機歯車8とかみ合った状態、第二中間歯車13は第二電動機歯車9と歯車がかみあった状態とする。
A first
上記構成により、実施例1と同様に第一電動機と第二電動機の回転速度及び回転角度を一致させることが可能であるため、第一電動機6と第二電動機7に同期電動機を用いても図9のように一台の電力変換装置で第一電動機6と第二電動機7の両方の制御が可能となり、なおかつ台車が前後左右ともに重量配分が対称となり、安定した特性の車両用台車を実現できる。
With the above configuration, since the rotation speed and rotation angle of the first motor and the second motor can be matched in the same manner as in the first embodiment, a synchronous motor can be used for the
図3は請求項3の発明の一実施例である。図3に従い請求項3の車両用台車について説明するが、実施例2と同一部分は省略する
FIG. 3 shows an embodiment of the invention of
中間軸は車軸に対し斜めに設置する。 The intermediate shaft is installed at an angle to the axle.
上記構成により、台車構造上台車中央部に車軸に平行な中間軸の設置が困難な台車においても、実施例2と同様な効果が得られる。 With the above configuration, the same effect as that of the second embodiment can be obtained even in a cart in which it is difficult to install an intermediate shaft parallel to the axle at the center of the cart in the cart structure.
図4及び図5は請求項4の発明の一実施例である。以下に図4及び図5に従い請求項4の車両用台車について説明するが、実施例1もしくは実施例2と同一部分は省略する
4 and 5 show an embodiment of the fourth aspect of the present invention. The vehicle carriage according to
第一電動機6と第一電動機歯車8の間に、第一継手14と第一電動機中間歯車16をはさみ、第二電動機7と第二電動機歯車9の間に第二継手15と第二電動機中間歯車17を挟む。図4の例では中間歯車11と第一電動機中間歯車16及び第二電動機中間歯車17の歯車がかみあわされている。図5の例では第一中間歯車12と第一電動機中間歯車16の歯車がかみあわされ第二中間歯車13と第二電動機中間歯車15の歯車がかみあわされている。
The
実施例3と同様に中間軸10が車軸1及び車軸2に対して平行でなくてもよい。
Similar to the third embodiment, the
図4及び図5では省略しているが第一電動機6と第一電動機中間歯車16と第二電動機7と第二電動機中間歯車17と中間軸10と中間歯車11もしくは第一中間歯車12及び第二中間歯車13の荷重は台車枠に直接かかるようにする。
Although omitted in FIGS. 4 and 5, the
第一継手14と第二継手15は回転伝達を行うが相対変位を許容するものとする。
The
上記構成により、第一電動機6と第一電動機中間歯車16と第二電動機7と第二電動機中間歯車17と中間軸10と中間歯車11もしくは第一中間歯車12及び第二中間歯車13の荷重が車軸に直接かかることがないため、振動により軌道の悪化や乗り心地の悪化を防ぎ、なおかつ第一電動機6と第二電動機7の回転速度及び回転角度が一致可能であるため、第一電動機6と第二電動機7に同期電動機を用いても図9のように一台の電力変換装置で第一電動機6と第二電動機7の両方の制御が可能となる。
With the above configuration, the load of the
図6は請求項5の発明の一実施例である。以下に請求項5の車両用台車について説明するが、実施例1と同一部分は省略する
FIG. 6 shows an embodiment of the invention of
第一直結電動機18は第一車軸1に第二直結電動機19は第二車軸2に直接結合される。
The first
中間歯車11は第一車軸歯車4および第二車軸歯車5と歯車がかみあった状態とする。実施例2のように第一中間歯車12と第二中間歯車13を具備し、実施例3のように中間軸10を斜めにしても良い。
The
上記構成より、直接駆動の台車においても、第一直結電動機18と第二直結電動機19の回転速度及び回転角度を一致可能であり、同期電動機を用いても一台の電力変換装置で制御可能である。
With the above configuration, even in a direct drive cart, the rotation speed and rotation angle of the first direct-coupled
以下に請求項6の一実施例車両用台車について説明するが、実施例1から実施例5と同一部分は省略する In the following, a vehicle carriage according to one embodiment of the present invention will be described, but the same parts as those in the first to fifth embodiments will be omitted.
第一電動機6と第二電動機7もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19のトルク特性が異なるようにする。
The torque characteristics of the
第一電動機6と第二電動機7の間もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19の間の回転を同一にするための各歯車のかみ合いにバックラッシが存在する場合、歯車装置にかかるトルクの方向が変化すると騒音や振動の原因となる。
When there is a backlash in the meshing of each gear for making the rotation between the
第一電動機6と第二電動機7もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19は同一回転数で同一電力変換装置により駆動されるため、ほぼ同一のトルクが発生するため、中間軸10を介して働くトルクは微小である。そのため、僅かなトルク変化や振動によって、トルクの方向が変化しバックラッシの影響により騒音や振動が発生する。
Since the
第一電動機6と第二電動機7もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19のトルク特性が異なるようにすることにより、力行もしくは回生を継続している間は歯車装置に常に同一方向のトルクが発生するため、バックラッシがあっても騒音や振動の原因とはならない。
By making the torque characteristics of the
以下に請求項7の車両用台車について説明するが、実施例6と同一部分は省略する
The vehicle carriage of
第一電動機6と第二電動機7もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19に電流を流さない場合、第一電動機6と第二電動機7もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19は殆どトルクを発生しないが、損失により僅かにトルクを発生する。本実施例では、このトルクの特性が第一電動機6と第二電動機7もしくは第一直結電動機18と第二直結電動機19において異なるようにする。
When no current is passed through the
以上より、電動機に電流を流さない、すなわち力行も回生も行わない場合においても、同一方向のトルクが発生するため、バックラッシがあっても騒音や振動の原因とはならない。 As described above, even when no current is supplied to the electric motor, that is, when neither power running nor regeneration is performed, torque in the same direction is generated, so even if there is backlash, it does not cause noise or vibration.
1 第一車軸
2 第二車軸
3 台車
4 第一車軸歯車
5 第二車軸歯車
6 第一電動機
7 第二電動機
8 第一電動機歯車
9 第二電動機歯車
10 中間軸
11 中間歯車
12 第一中間歯車
13 第二中間歯車
14 第一継手
15 第二継手
16 第一電動機中間歯車
17 第二電動機中間歯車
18 第一直結電動機
19 第二直結電動機
20 第一電力変換装置
21 第二電力変換装置
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