鉄道車両用検出装置

【課題】本発明は、簡易な構成で回転数と回転角を検出可能な鉄道車両用検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】鉄道車両の運転に伴い回転する円形の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、前記磁性鋼板の凸又は凹の一部の高さを、他の凸又は凹の高さより低くし、前記速度検出器により検出される電圧に基づき、前記他の凸又は凹の高さよりも低い凸又は凹の位置を検出することを特徴とする鉄道車両用検出装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の速度検出器の構成を図１０に示し、Ａ相センサ２及びＢ相センサ３によりけちされるＡ相出力電圧及びＢ相出力電圧の波形図を図１１に示す。
【０００３】
従来の速度検出器は、均一に歯５が設けられたセンサ歯車４と、速度センサ１から構成され、速度センサ１は、Ａ相出力電圧とＢ相出力電圧の周期をカウントし、電動機の回転数を検出していた。
【０００４】
従来、永久磁石式電動機を搭載した鉄道車両には、上述した永久磁石式電動機の回転数を検出する速度検出器と、永久磁石式電動機の回転角を検出可能なレゾルバの両方を一般的に搭載し、インバータは、この速度検出器とレゾルバにより検出された永久磁石式電動機の回転数と回転角に基づき、電動機に供給する電力の制御を行っていた。
【特許文献１】特開2001−298932号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年は、鉄道車両に搭載される装置の小型化への要求や低コスト化への要求があり、価格が高いレゾルバを用いずに、回転角を検出可能な検出装置が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で回転数と回転角を検出可能な鉄道車両用検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、鉄道車両の運転に伴い回転する円形の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、前記磁性鋼板の凸又は凹の一部の高さを、他の凸又は凹の高さより低くし、前記速度検出器により検出される電圧に基づき、前記他の凸又は凹の高さよりも低い凸又は凹の位置を検出することによって達成することが出来る。
【０００８】
上記課題は、鉄道車両の運転に伴い回転する円形の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、前記磁性鋼板の凸の一部の高さを、他の凸の高さより高くし、前記速度検出器により検出される電圧に基づき、前記他の凸の高さよりも高い凸の位置を検出することによって達成することが出来る。
【０００９】
上記課題は、鉄道車両の運転に伴い回転する楕円形状の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、前記速度検出器により検出される電圧に基づき、回転位置を検出することによって達成することが出来る。
【００１０】
上記課題は、鉄道車両の運転に伴い回転する楕円形状の板と、この板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、前記板の外周側且つ前記板と接触しない位置に設けられた光学センサーとを有し、前記光学センサーにより、回転位置を検出することによって達成することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、簡易な構成で回転数と回転角を検出可能な鉄道車両用検出装置を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置の正面図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置により検出されるＡ相及びＢ相の出力電圧の波形図である。
【００１３】
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置は、永久磁石式同期電動機（図示しない）のロータシャフト（図示しない）に接続され、永久磁石式同期電動機の回転に伴い回転する円形の磁性鋼板であるセンサ歯車４と、このセンサ歯車４の外周に設けられた複数の凸凹を形成するセンサ歯車の歯５と、センサ歯車４及びセンサ歯車４の歯５の外周側でセンサ歯車４及び歯５と接触しない位置に設けられた速度検出器１とから構成されている。
【００１４】
このように構成された鉄道車両用検出装置において、センサ歯車４の外周に形成された歯５は、等間隔で複数設けられ、ひとつの歯５ａの高さだけ、他の歯５の高さよりも低く構成されている。速度検出器１は、磁石を内蔵し、センサ歯５に対向するように設けられたＡ相センサ２と、Ａ相センサ２と所定の間隔で設置され、同じく磁石を内蔵しセンサ歯５と対向するように設けられたＢ相センサ３とから構成されている。
【００１５】
このように構成された鉄道車両用検出装置において、電動機の回転に伴い、磁性鋼板であるセンサ歯車４が回転した場合電力が発生し、Ａ相センサ２及びＢ相センサ３により、図２に示すＡ相出力電圧１０とＢ相出力電圧を検知することが出来る。
【００１６】
本実施の形態の鉄道車両用検出装置は、歯５ａの高さを他の歯５の高さよりも低くしているので、センサ１及び２が歯５ａと対向している際に検出される電圧は、センサが他の歯と対向している際に検出される電圧よりも、低い電圧が検出される。そのため、低い電圧が検出された際には、歯５ａの位置を検出することが出来る。また歯５ａの位置を基準として、他の歯の位置（回転角）も、Ａ相電圧１０及びＢ相電圧１１をカウントすることにより検出することが出来る。また、Ａ相電圧１０及びＢ層電圧１１により、電動機の回転方向も検出することができる。
【００１７】
このように構成された鉄道車両用検出装置は、レゾルバを用いずに、簡単な構成で鉄道車両駆動時の回転数と回転角を検出することが出来るので、鉄道車両用機器の小型化にも貢献することが出来る。
【００１８】
尚、図１において、一例として歯５ａは無いものとして記載をしたが、歯５ａは他の歯５よりも低ければ同様の効果を得られるので、本発明は、歯５ａがない鉄道車両用検出装置のみに限定するものではない。
【００１９】
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用検出装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用検出装置の正面図である。図４は、本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置により検出されるＡ相及びＢ相の出力電圧の波形図である。尚、図１及び図２に記載したものと構造上同一の物については、同符号を付して説明を省略する。
【００２０】
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用検出装置は、ひとつの歯５ｂの高さを他の歯５の高さよりも高くした点で、第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置と異なる。
【００２１】
本実施の形態鉄道車両用検出装置は、歯５ｂの高さを他の歯５の高さよりも高くしているので、歯５ｂがセンサ１及び２と対向している際に検出される電圧は、センサ１及び２が他の歯５と対向している際に検出される電圧よりも、高い電圧が検出される。そのため、高い電圧が検出された際には、歯５ｂの位置を検出することが出来る。また歯５ｂの位置を基準として、他の歯の位置も、Ａ相電圧１０及びＢ相電圧１１をカウントすることにより検出することが出来る。また、Ａ相電圧１０及びＢ層電圧１１により、電動機の回転方向も検出することができる。
【００２２】
このように構成された鉄道車両用検出装置は、レゾルバを用いずに、簡単な構成で鉄道車両駆動時の回転数と回転角を検出することが出来るので、鉄道車両用機器の小型化にも貢献することが出来る。
【００２３】
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置について、図を参照し詳細に説明する。図５は、本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の正面図である。図６は、本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の歯車の正面図である。図７は、本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置により検出されるＡ相及びＢ相の出力電圧の波形図である。図８は、本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置のＡ相センサにより検出されるＡ相出力電圧の波形図である。図９は、図７の拡大図である。尚、図１乃至図４に記載したものと構造上同一の物については、同符号を付して説明を省略する。
【００２４】
本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置は、センサ歯車４を楕円形状とした点が、他の実施の形態の鉄道車両用検出装置と異なる。
【００２５】
このように構成された鉄道車両用検出装置は、センサ歯車４が楕円形状をしているため、Ａ相出力電圧及びＢ相出力電圧は、図７乃至図９に示すように、電圧の値が検出する歯のによって異なる値となる。
【００２６】
そのため、本実施の形態の鉄道車両用電圧検出装置では、Ａ相出力電圧１０とＢ相出力電圧により歯５の位置と回転方向を検出することが出来る。
【００２７】
第１乃至第３実施の形態の変形例としては、速度センサ１の代わりに、光センサをセンサ歯車の外周側に非接触で設置し、歯車４の歯５に光を照射し、帰ってくる時間を検知して、歯の位置を検出する方法が考えられる。光センサを用いる場合には、センサ歯車を磁性鋼板とする必要がないので、簡単に製造が出来るというメリットがある。
【００２８】
このように構成された鉄道車両用検出装置は、レゾルバを用いずに、簡単な構成で鉄道車両駆動時の回転数と回転角を検出することが出来るので、鉄道車両用機器の小型化にも貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置の正面図である。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置により検出されるＡ相及びＢ相の出力電圧の波形図である。
【図３】本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用検出装置の正面図である。
【図４】本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置により検出されるＡ相及びＢ相の出力電圧の波形図である。
【図５】本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の正面図である。
【図６】本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の歯車の正面図である。
【図７】本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置により検出されるＡ相及びＢ相の出力電圧の波形図である。
【図８】本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用検出装置の速度検出装置のＡ相センサにより検出されるＡ相出力電圧の波形図である。
【図９】図７の拡大図である。
【図１０】従来の速度検出器の構成図。
【図１１】従来の速度検出器により検出される電圧波形である。
【符号の説明】
【００３０】
１速度センサ
２Ａ相センサ
３Ｂ相センサ
４センサ歯車
５センサ歯車の歯

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の運転に伴い回転する円形の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、
前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、
前記磁性鋼板の凸又は凹の一部の高さを、他の凸又は凹の高さより低くし、
前記速度検出器により検出される電圧に基づき、前記他の凸又は凹の高さよりも低い凸又は凹の位置を検出することを特徴とする鉄道車両用検出装置。
【請求項２】
鉄道車両の運転に伴い回転する円形の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、
前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、
前記磁性鋼板の凸の一部の高さを、他の凸の高さより高くし、
前記速度検出器により検出される電圧に基づき、前記他の凸の高さよりも高い凸の位置を検出することを特徴とする鉄道車両用検出装置。
【請求項３】
鉄道車両の運転に伴い回転する楕円形状の磁性鋼板と、この磁性鋼板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、
前記磁性鋼板の外周側且つ前記磁性鋼板と接触しない位置に設けられた速度検出器とを有し、
前記速度検出器により検出される電圧に基づき、回転位置を検出することを特徴とする鉄道車両用検出装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至前記請求項３に記載の鉄道車両用検出装置において、
前記速度検出装置は、所定の間隔を置いて配置されたＡ相電圧センサーとＢ相電圧センサーとからなることを特徴とする鉄道車両用検出装置。
【請求項５】
鉄道車両の運転に伴い回転する楕円形状の板と、この板の外周に同じ間隔で設けられた複数の凸凹と、
前記板の外周側且つ前記板と接触しない位置に設けられた光学センサーとを有し、
前記光学センサーにより、回転位置を検出することを特徴とする鉄道車両用検出装置。

【図１】