JPS5914304A - 電気鉄道用集電体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気鉄道車両用集電体に関するものである。特
に高速で走行する電車等のパンタグラフの頂部に交換可
能に設けられる集電体に関する。

電車・電気機関車などの軌道用電動車両（以下「電車等
」という）は一般に、車両の上部に上下方向に伸縮自在
の架台により導電体をその頂部に支持した構造を有する
。パンタグラフと通常呼ばれる装置を設けて、トロリー
線と通常呼ばれる給電用懸垂線から走行に必要な電力を
取り入れている。伸縮自在の架台は単一の直線状又は弓
状の腕から成るものもあるが、近年用いられるものの大
部分は、頂角が変化しうる平行四辺形の各辺を構成する
複数の腕がその結合点において互に角度を変化しうるよ
うに回動自在に組み合わされた構造を基本構造とする、
いわゆる「パンタグラフＪ型のものであって、その頂部
がトロリー線に圧着されるように弾性的に付勢されてい
る。パンタグラフの高さは通常空気圧或いは油圧で駆動
される装置によって制限及び調節されるようになってい
る。

＜くンタグラフ集電装置の頂部には、トロＩＪ−線と機
械的に接触することによって電気的な接触を保ち、トロ
リー線から電流を電車内に取り入れるための、導電材料
から成る集電体を設けている。この集電体は集電装置本
体に対し走行中でも安定に固定されていなければならな
いことは言うまでもない。しかし、電車等の走行中この
集電体は弾性的付勢下においてトロリー線と高速での摩
擦接触を続けるためにかなりの割合で摩耗するから電車
等の長距離走行により摩耗がある限度に達したとき交換
することが必要となる。

従来は、パンタグラフの頂部に通常棒状あるいは細長い
板状の集電体が、トロリー線とその長さ方向がほぼ直交
する方向に、取り付けられていた。集電体の上にトロリ
ー線が接する場所は、電車等の動揺によりあるいは電車
等が曲線路を走行する際などに、トロリー線と電車との
相対位置（走行方向と直角の方向すなわち車体の巾方向
に関する）の変化に従って変化するが：走行中・停車中
を通じ主として集電体の中央付近（電車の巾方向に関し
て）に集中する。そのため棒状又は板状の細長い集電体
の中央付近の摩耗がそれ以外の部分に比して著しく、こ
の中央部の消耗が集電体の（交換までの）寿命を支配す
る。そして交換が必要となったとき、中央部分以外の消
耗は僅かであって、交換により中央付近以外の材料は無
駄になる。材料自体は回収することができても再使用す
るためには再加工を必要とする。

集電体の消耗は電車等の走行が高速になる程激しくなる
。それは、集電体とトロリー線との相対速度が高いから
である。さらに最近の高速電車は長距離の区間を電力効
率よく運行するだめに、以前の数百ボルト乃至２千ボル
ト程度（たとえば１５００Ｖ）に比べて格段に高い１万
ボルト以上（たとえば１５０００Ｖ）の電圧を用いてい
るため電車等の動揺などでトロリー線とパンタグラフの
接触が不完全になったとき大きなスパークを生じその熱
による集電体の消耗が低電圧の場合より大きい。そのた
め、東海道新幹線などの高速電車では、集電体の交換は
比較的短い期間（２〜５週間）で行なうことが必要とさ
れる。

本発明は、新幹線用電車等の高速電気鉄道車両のパンタ
グラフ集電装置の頂部に通常取り付けられる集電体の交
換の頻度を減小させることを目的とするものである。

本発明の集電体は、従来の電車の幅方向に沿って取り付
けられる棒状、板状等の集電体（集電スリ板と呼ばれる
）に代り、円環状としたものである。これを、従来の集
電体と同様に、ノクンタグラフ集電装置の頂部に平らに
、交換可能に、しかし、使用中は堅固に取付けて用いる
。

本発明の集電体の特徴は、円環状をしているためにこれ
を取付ける受容部も当然ながら内面（集電体の外周に接
する）又は外面（集電体の内面に接する）が円をなす又
は−りの円周上にあるものとすることができるから、受
容部の中でこの集電体は必要に応じ猿の円周に沿って回
動させるととができることである。

本発明を用いたパンタグラフ集電装置は、本発明の集電
体の有するこのような特徴を利用（２、環状の集電体の
一部が、摩耗して使用限度に達したとき環の円周に沿っ
て回動せしめ、使用によって摩耗した部分をトロリー線
と主に接する領域外に待避させ、それまでトロリー線に
接することがほとんどなくて未だ摩耗していない部分を
、トロリー線に主に接する領域内に持ち来たすことがで
きる。

そのように構成することが当業者には容易にできる。

本発明の集電体は実際的には中心部の欠けた回転体であ
ればよく、従って、円周と垂直な面による円環の断面の
形状は特に問わない。たとえばこの断面は円、長円、半
円、正方形、長方形、平行四辺形、三角形、九角形、六
角形、九角形９台形などいろいろの形状とすることが可
能である。しかし本発明の集電体は使用中パンタグラフ
装置の頂部に確実に固定される必要があり、そのために
は円環状の集電体の外周又は内周が円環の頂面より低い
固鹸具で少くとも下向きに圧着する如く固定される必要
があるから、断面の形状は下に向かって拡がる部分をも
つ円、五角形、六角形、台形、あるいは椅子形（Ｌ形）
が好適である。■型や逆Ｙ型でもよい。とれらの断面形
状のものは逆り型、Ｃ型、く字型等の固定具を用いて固
定することができる。円環の断面形状と用いる固定具の
組合せの例を、第１図ａ　”−’　ｅに示す。

本発、明の集電体を構成する材料は、従来の棒状あるい
は板状の集電体に用いられるのと同じものを用いること
ができる。即ち鉄、鉄系合金、銅、銅合金、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、炭素、導電性ゴム等を用いるこ
とができる。

車両内の電動機電源回路へ電流を導く饋電線と本発明の
集電体を電気的に接続するためには、従来の棒状あるい
は板状の集電体と同様の方法を用いることができる。

本発明の集電体はトロリー線との接触面（接触可能な而
）が円であり、トロリー線と接触する場所は円周上の相
対する２ケ所である。本発明の集電体をパンタグラフ上
に取付けて使用すると、主としてトロリー線と接触する
のは集電体の円の車両進行方向に沿った直径の両端付近
であり（以下この部分を有用領域とよぶ−）、この細部
が摩耗する。摩耗が限度に達したときには電車区・機関
区等の整備場において、集電体の固定を緩めて集電体を
その支承部の上で回動可能の状態にし、環の円周に沿っ
て適当な角度だけ集電体を回転した後、新たな位置で再
び支承部上に固定する。こうして集電体の摩耗した部分
は有用領域から排除され、未た摩耗していない部分が有
用領域に位置する。集電体を回転させる角度は１８０°
未満で適宜の角度をえらぶことができるが、三直角を整
数等分した角度■０が好都合であり、例えば、９０’、
６０°、４５°。

３０°　などにする。ｎに従って、集電体全体を交換ｊ
るまでの位置更新回数が決まる。しかし毎回どれだけの
角度回転させるかは、むしろ摩耗がどれだけの範囲に及
んでいるかによって決定される。

新たな位置での使用により再び摩耗が著しくなれば、再
び集電環の位置を変更して更に新しい位置での使用をく
り返す。環上の全ての領域での使用が終ると、限度に達
した摩耗が、集電体全体に及ぶから、集電体全体の交換
が必要となる。かくして集電体の交換までの期間は同じ
材質・同じ厚さの集電体を用いた在来の板状集電体のｎ
倍（ｎは前記の集電体を回転させる角度坦「に関する数
値を意味する）となる。すなわち集電体の寿命は少くと
も２倍に、場合により４〜６倍に延びる。

集電体の交換は、固定具を外し支承部から集電体を取り
外し、新しい集電体を支承部に取りつけ固定具で緊締し
て固定すれば終了する。この交換作業に要する手間は在
来の棒状又は板状の集電体の交換作業と変らない。

本発明の集電体を用いて構成したパンタグラフフ型集電
装置の例を第２図に示す。図中１は集電体、２は集電体
の回転を許す支承部、３は固定具、４はパンタグラフ架
台、Ａはトロリー線を示す。

本発明の集電体はその円環（又は円環部）を円周に沿っ
て幾つかに分割して構成してもよい。

各区画は段差なく密接していることが好ましい。

特に各区画は同じ形状であることがさらに好ましい。そ
れは集電体の製造上も、流通に関しても、保管に関して
も好都合である。分割は２以上いくつでもよいが、２な
いし４等分くらいが実際的である。余り多数に分割する
と交換に手間がかかるだけでなく、摩耗が隣接の分画に
及んで分割の意味がない。

本発明の集電体は、全体が円環状でなくてもよく、その
主要部が円環状であるものも含む。

主要部とはトロリー線に接することの多い部分を意味し
、通常は車体の巾方向に関して中央付近である。この部
分が少くとも円環状であれば本発明の目的に適合する。

すなわち円環状のある区域が摩耗したならば、集電体の
項状部の固定を一度ゆるめて、ある角度支承部材上で回
転させ、新しい区域を有用領域に持ち来すことによって
、同じ集電部材を直ちに交換せずに円周上の使用位置の
変更のみにより何回かの使用に供することができる。車
両の巾方向の中心付近に円環状の部分をおいた場合に、
それ以外の部分には、たとえば車両のｒｆＪ方向の両側
に従来のような板状の集電板（集電すり板）を補助集電
材として設けるのがよい。このようにすることによって
集電体の円環部すなわち可動部を小さく′シて位置更新
をやり易くシ、シかも車両の横ゆれや曲線部走行時にお
ける集＝７ｉｆ体の離線を防ぐことができる。集成体の
中央部に項状部をもつ場合の例を第３図に示す。

本発明の集電体は、従来のパンタグラフにおけると同様
パンタグラフ架台上に支持された集電舟の上に載置して
用いても差支えない。この場合、集成体を集電舟の上に
固定し、集電舟が必要に応じて架台上で旋回できるよう
にしてもよく、そのためには集電舟の形状は円環状又は
円板状が好適である。そうでなく集電体を集電舟の上で
必要に応じ旋回できるようにしてもよく、そのためには
集電舟も円環状であることが好都合である。

本発明の円環状集電体の円周に沿う移動は、摩耗の進行
に応じて不連続に行われるばかりでなく、連続的に徐々
に勧かしてもよい。このよ時はぼ平面を保つことができ
るから、集電体の寿命が飛躍的に延びる。摩耗が局所に
集中せず。

接触面全体にわたって平均化されるからである。

円環状の集電体を連続的に回転するためには、集電体自
体を単独で回転させてもよいが、集電体の拐質は電導性
、耐摩耗性を重視して選ばれるので加工性のよいことは
期待しにくく回転のだめの歯列やネジ山をもうけるのに
適しないこともあるから、集電体を固定した支持部材を
回転させるのが好都合である。

本発明の集電体の特に円環部の大きさは特に制限がない
が、車体の大きさで支配され直径２０Ｇないし１ｍ程度
が実際的な大きさである。これより小さくても、大きく
てもかまわない。

パンタグラフ架台には、従来のパンタグラフにおけると
同様の構造をもつものを用いることができる。すなわち
従来のパンタグラフ同様、弾性、振動防止、最大高さ制
動について配慮された構造をもつものを用いることがで
きる。その詳細については当業者によく知られているの
で、ここには述べないが、多くの特許明細書等が、参照
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の集電体の猿の断面の例を示す図である
。 第２図は、本発明の実施例として、環状の集電体を用い
て構成したパンタグラフ型集電装置の一例を示す立面図
である。 第３図は集電体の中央部を円環状とした本発明の集電体
の例を示す平面図である。 特許出願人　末　吉　　　徹 第２図 ィ卯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ＋　　懸垂線に接触して電流を県費し車両駆動用電
   動機に電力を供給する電気鉄道車両用集電体であって、
   円環状をなす導電材料から成ることを特徴とするもの。 （２）　　集電体の全体が円環状である特許請求の範囲
   （ＩＩの集電体。 （３）　　集電体の一部が円環状である特許請求の範囲
   ｆｌｌの集電体。 （４）車両の走行方向に垂直な方向に関して集電体の中
   央部分が円環状である特許請求の範囲（１）の集電体。 （５）・集電体の少くとも環状の部分が集電装置上で環
   の円周に沿って集電装置から離脱することなく回動しう
   る断面形状をもっことを特徴とする特許請求の範囲ｆｉ
   ｌＯ集電体。 （６）環が円周に関して二つ以上に分割されている特許
   請求の範囲＋１１又は（６）の集電体。 （７）環が円周に関して二つ以上に等分されている特許
   請求の範囲＋６１０集電体。