国鉄時代のベアリングに関する思い出。

　日本のベアリングメーカーの製品がフランスの高速鉄道のＴＧＶの車軸用軸受けに採用されることになりました。実に喜ばしいことであり、これを機にフランス国鉄の多くの車輌でも採用されることを願っています。

　これは日本精工株式会社のプレスリリースです。
http://www.nsk.com/jp/company/news/2017/0823a.html

プレスリリース
2017年08月23日
日本精工株式会社　CSR本部　広報部

ＮＳＫがフランスの高速列車TGVの車軸用軸受を受注

日本精工株式会社(本社：東京都品川区、代表者：取締役 代表執行役社長・CEO 内山 俊弘、以下ＮＳＫ)は、フランスの国有鉄道、SNCFより高速列車TGVの車軸用軸受を正式受注しました。
ＮＳＫはこの度、SNCFのTGVの車軸用軸受を正式に受注しました。時速320KMで走るTGVの車軸用軸受は、安全走行に直接影響する重要保安部品であり、塵埃、降雨、降雪などの過酷な状況下での信頼性、ならびに長期耐久性が要求されます。
ＮＳＫでは、プロジェクトとして5年にわたる評価を重ね、SNCFによる数々の審査や100万キロを超える現車走行試験に合格。SNCFの認定サプライヤー(qualified supplier)として登録(2016年11月)されました。
ＮＳＫは、1964年に走行を開始した初代新幹線0系以降、軸受メーカーとしては唯一、全種類の国内新幹線に軸受を提供し、日本の鉄道事業の発展を支えてきました。近年では、韓国、中国など世界の多くの鉄道車両にも軸受を提供しています。その実績や技術力を評価いただき、この度の受注に至りました。

TGVに使用される車軸用軸受
車軸用軸受には、線路の継ぎ目やポイントでの衝撃による垂直荷重、カーブや傾斜による横方向荷重など、多様な荷重が掛かります。
本軸受では、これらに対応可能するための最適な材料選定と内部設計、専用シールなどの採用により、高い信頼性と長期に渡る耐久性を実現しています。



　この日本精工のホームページを見ますと、ベアリングがどんなものか、またどんな用途で使用されているかが良くわかります。
　中国や韓国の高速鉄道も日本精工のベアリングを採用していますが、それをこれらの国は公表していませんので、日本精工さんの方でもっと宣伝しても良いと思いますね。中国みたいに革新的な技術は全て国産だと言い張っていますが、ベアリングのような精度と耐久性を求められる製品を中国が設計製造できるとは思えません。

　実は車両そのものは、英国の日立製作所の車両が有名ですが、部品レベルでは結構日本メーカーが頑張っているのです。
　例えば、ドイツの貨物用電気機関車の制御器の半導体素子は東芝の製品を採用しています。
　もっとそれらのことを日本人自身が知っておく必要があると思います。


　さて、このベアリングですが、私も国鉄時代に関わりを持っていた時期がありました。昭和61年の国鉄最後の年に四国総局から吹田工場に転勤となり、電機職場に配属されて電車の主電動機の分解、検査、組立を担当することになったのです。
　この頃、東海道山陽緩行線には103系、201系、205系電車が活躍していました。その同じ時期に東京の中央快速線で電車が起動できなくなる車両故障が続発していたのですが、なぜか201系だけに故障が発生していたのです。そして続いて中央総武緩行線の201系にもその故障が波及したのです。次に同じような故障が発生するのは、関西の201系と松戸区の203系ではないかと言う事で、関西の201系のお守りをしていた明石電車区と吹田工場でも調査が行われたのです。
　故障した車両を車両基地に運び調査をしたら、制御回路やブレーキ機器には何の異常もないのです。主電動機に電流はきちんと流れているのですが、その主電動機内の電機子が回転しないのです。そこで主電動機を分解したら、なんと主電動機内のベアリングが電食を起こして固着していたのです。そのために電機子が回転できなかったのです。故障内容が判明しましたが、その故障原因の究明が大変だったのです。
　その内容は各現場に伝えられ、明石電車区でも主電動機の調査を実施しましたら、一部の主電動機に電食の一歩手前というのが何台か有ったのです。ちょうどその頃、明石電車区の201系は吹田工場に最初の要部検査のため初入場を迎えていた時期でもあり、吹田工場でも試運転線や本線に於いて徹底的に調査を行いました。
　そこで判明したことは、現象が常時現れるわけではなく、偶然何らかの条件が揃ったときだけに現れるようなのです。それは回生ブレーキ時に、一部の微弱な電流が所定の回路を流れず、ベアリングを経て台車の方に流れていたようなのです。電気は水の流れと同じで通りやすい部分を通ります。ところがベアリングというのは電流が流れやすいところではないのです。潤滑のためのグリースがべったりですので、流れやすくはないのですが、他に電気の通り道がないから無理にここを通るわけです。その時に徐々に金属内のイオンが反応して電食になっていたようなのです。しかしどのような条件でベアリングに流れる電流が発生するのかはどうしても解明できませんでしたが、対処法は見つかりました。
　発生した異常電流をベアリングに流さないようにしてやればいいのです。
　それは回生ブレーキ時に主電動機から発生する電流の一部がベアリングに行くのですから、主電動機の枠にアース線を設けてそれを台車枠に繋いでやれば発生した異常電流は流れにくいベアリングには向かわず流れやすいアース線に向かい、台車枠を通して車輪からレールを経て変電所に戻ります。これなら電食は発生しません。
　そして緊急的な処置としてまずは明石電車区で応急のアース線取付工事を行い、吹田工場に要部検査で入場したときに本格的なアース線取付工事となりました。同時に主電動機内にありますベアリング2個は全て新品と取替となりました。これは念のためという意味がありました。
　応急的なアース線は細い電線を使用していましたが、吹田工場での本格的な工事では、主電動機から出ている4本の電線と同じ太さの線に取替です。これは回生ブレーキ時、もしも高電圧の大電流が何らかの理由でアース線に流れた場合、細い電線では対処できませんから太い電線に替えたのです。そのため201系電車のＭＴ６０、ＭＴ６０Ａ形主電動機だけは主電動機本体から5本の電線が出ています。
　このアース線の対策を行ってからは電食による起動不能は発生していません。
　201系はこのベアリングの電食という問題がありましたが、205系では同様の問題は発生していなかったようです。

　他にあまり知られていませんが、201系だけの問題としてもう一件主電動機に関わる問題もありましたが、それはまた別の機会に書きましょう。

　この故障を機にベアリングという精密な部品の凄さを実感しました。主電動機のベアリングは車軸のベアリングよりも高速で回転するため、摩耗していないか、傷はないかと検査項目は結構多かったようです。近年の電車の主電動機は分解せずに内部の気吹きとグリスの注油だけで良くなっていますが、この主電動機の技術の進歩にはベアリングの進歩も関わっていることも知っておいてほしいものです。これぞ日本の技術の底力と言っても良いでしょう。

　1番良いのは、ベアリングを実際に触ってみることでしょうね。触ったことのある人は・・・結構少ないのでは？　触って見ますと楽しいですよ。ホンマ。