DE69310822T2

DE69310822T2 - Vorrichtung zum Erkennen von Anomalien und Schutz für supraleitenden Magnet

Info

Publication number: DE69310822T2
Application number: DE69310822T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kobayashi; Naoki Maki; Toshio Saitoh; Masayuki Shibata; Tadasi Sonobe; Fumio Suzuki; Teruhiro Takizawa; Ken Yoshioka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2013-07-10
Also published as: JP3205062B2; US5502613A; EP0579133B1; EP0579133A1; JPH0636926A; DE69310822D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Supraleitmagnet- Anomalieerfassungsvorrichtung, die bei Ultrahochgeschwindigkeitszügen des elektromagnetischen Anhebungstyps od.dgl. verwendet wird, die bei hoher Geschwindigkeit unter Verwendung elektromagnetischer Anhebungskraft laufen.
Als Züge des elektromagnetischen Anhebungstyps mit der Verwendung supraleitender Magnete wurden verschiedene Systeme entworfen. Bei einem praktischen Schema werden Anhebungsbodenspulen zum Anheben der zugkörper und Vortriebsbodenspulen zum Vortrieb der Zugkörper auf der Trassenebene der Bodenseite angebracht, während supraleitende Magnete auf den Zügen montiert werden.
Die Fig. 2 und 3 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine Anordnung von Spulen auf bekannten Zügen des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigen. In jeder der Zeichnungen sind ein Fahrzeug 80 und ein unter dem Fahrzeug 80 montiertes Gestell 5 in einer U-förmigen Führung 81 angebracht, die das Fahrzeug 80 und das Gestell 5 am Boden und an beiden Seitenteilen umgibt. An beiden Seiten des Gestells 5 sind supraleitende Magnete 1 in festen Abständen so angeordnet, daß S-Pole und N-Pole abwechselnd in der Laufrichtung des Fahrzeugs 80 auftreten können. Typisch werden supraleitende Spulen 2 der supraleitenden Magnete 1 auf äußerst niedrige Temperatur abgekühlt und bei der niedrigen Temperatur gehalten. Daher ist jede supraleitende Spule 2 in einem Vakuumbehälter 3 (im folgenden als äußerer Behälter bezeichnet) installiert, der aus einem nichtmagnetischen Material besteht, und so gehalten, daß keine Wärme von außen darin eindringen kann. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind supraleitende Spulen 2, die in den äußeren Behältern 3 der supraleitenden Magnete 1 untergebracht sind und durch Lastaufnehmer 4 gehalten werden, so angeordnet, daß sie beiden Seitenflächen der Führung 81 gegenüberliegen. Was besonders die Bodenspulen zum Anheben des Fahrzeugs 80 betrifft, ist festzustellen, daß die Bodenspulen 92 in Fig. 3 auf der Horizontalebene der Führung 81 angeordnet sind, während die supraleitenden Spulen 2 und die Anhebungsbodenspulen 90 in Fig. 2 an Seitenflächen des Gestells 5 bzw. der Führung 81 einander gegenüber angeordnet sind. Jede dieser in Fig. 2 gezeigten Bodenspulen 90 nimmt eine solche Form an, daß eine obere rechteckige Spule und eine untere rechteckige Spule zur Bildung einer Ziffer "8" gekoppelt und kurzgeschlossen sind. Andererseits sind die Vortriebsbodenspulen 91 an den Seitenwänden der Führung 81 angebracht, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, und werden durch eine Dreiphasen-Wechselstromguelle, die nicht dargestellt ist, angeregt, um in den supraleitenden Spulen 2 eine Vortriebskraft zu erzeugen. Die supraleitenden Spulen 2 erzeugen Gleichstrommagnetfelder, deren jedes eine hohe Magnetflußdichte und eine Kopplung mit den Anhebungsbodenspulen 90 oder 92 hat. Wenn das Fahrzeug 80 läuft, bewegen sich die Gleichstrommagnetfelder. Daher ändert sich die Flußkopplung bezüglich der Bodenspulen 90 oder 92. In jeder der durch Kurzschlußspulen gebildeten Anhebungsbodenspulen 90 oder 92 wird ein Kurzschlußstrom induziert, so daß die Änderung in der Flußkopplung aufgehoben wird. Eine Induktionsanhebungskraft wird zwischen den Anhebungsbodenspulen 90 oder 92 und den supraleitenden Spulen 2 erzeugt. So wird das Fahrzeug 80 ohne Kontakt angehoben.
Wenn der Zug mit 500 km/h fährt, gibt es eine höhere harmonische pulsierende Komponente in einer Magnetfeldverteilung, die durch einen in jeder der Anhebungsspulen 90 oder 92 induzierten Strom erzeugt wird. Während der Fahrt wirkt daher stets ein pulsierender Magnetfluß auf jeden der supraleitenden Magnete 1 ein. Typisch besteht jeder der äußeren Behälter 3 aus einem leitenden Material wie Al. Durch den einwirkenden, höher-harmonischen, pulsierenden Magnetfluß fließt daher in jedem der äußeren Behälter 3 ein Streustrom. Zwischen dem durch jede der supraleitenden Spulen 2 erzeugten starken Gleichstrommagnetfeld und diesem Streustrom wird eine elektromagnetische Kraft erzeugt. Während der Zug fährt, läßt die elektromagnetische Kraft den supraleitenden Magnet 1 weiter schwingen. Was die Führung 81 betrifft, so macht man die Führungsfläche möglichst glatt. Die Führungsfläche ist jedoch nicht völlig glatt. Weiter weisen die an der Führung 81 angebrachten Spulen 90, 91 und 92 auch eine Unebenheit auf, die durch Montagefehler verursacht wird. Daher werden die supraleitenden Magnete 1 einer vertikalen, seitlichen und rotierenden Kraft ausgesetzt und schwingen. Insbesondere werden die Lastaufnehmer 4, die die supraleitenden Spulen 2 halten, während der Fahrt stets diesen Schwingungen ausgesetzt.
Wenn irgendeiner der Lastaufnehmer 4 zusammenbricht, verliert die zugehörige supraleitende Spule 2 ihren Halt, und es wird eine starke Schwingung verursacht. In einigen Fällen können die Anhebungskraft und die Vortriebskraft nicht zum Gestell 5 übertragen werden, was zu einem Risiko eines Fahrversagens führt. Daher wurde in Betracht gezogen, die Schwingung und die Beanspruchung durch Anbringen von Beschleunigungssensoren oder Beanspruchungsmessern an die supraleitenden Magnete 1 zu messen und die Schwingung sowie die Beanspruchung während der Fahrt zu überwachen.
Weiter ist es möglich, daß die supraleitenden Magnete 1 unter dem Einfluß der oben beschriebenen Schwingung und des pulsierenden Magnetflusses vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand übergehen. Wenn einer der auf einer Seite des Gestells 5 angeordneten supraleitenden Magnete in den normalleitenden Zustand übergeht, unterscheidet sich die Zahl der normal supraleitenden Magnete 1, die auf einer Seite des Gestells 5 montiert sind, von der Zahl der normal supraleitenden Magnete 1, die auf der anderen Seite des Gestells montiert sind. Daher unterscheiden sich die Anhebungskraft und die Vortriebskraft, die auf das Gestell 5 auf einer Seite einwirken, von denen auf der anderen Seite. Wenn das Gestell in einem Ungleichgewichtszustand weiterfährt, wirkt auf das Gestell 5 eine anomale Kraft ein. Im schlimmsten Fall besteht eine Gefahr der Berührung eines Magneten 1 mit der Seitenwand der Führung 81. Daher wurde in Betracht gezogen, Meßleitungen zur Spannungserfassung an den supraleitenden Spulen 2 anzubringen und die dann erzeugte Spannung zu erfassen, wenn ein Magnet 1 in den normalleitenden Zustand übergegangen ist.
Um einen Riß oder ein Versagen, der bzw. das in den Lastaufnehmern 4 verursacht wurde, frühzeitig zu erfassen, werden nach dem Stand der Technik eine große Zahl von Beschleunigungssensoren oder Beanspruchungsmessern an den supraleitenden Magneten 1 angebracht. Die Beschleunigungssensoren und Beanspruchungsmesser messen Beschleunigung und Beanspruchung, die an Punkten hervorgerufen werden, wo sie angebracht sind. Zur Überwachung der Schwingung der ganzen supraleitenden Spule ist es daher erforderlich, vorab eine große Zahl von Sensoren an Stellen anzuordnen, wo vermutlich eine Anomalie auftreten könnte.
Falls eine große Zahl von Sensoren montiert werden, muß jedoch die Verläßlichkeit der Sensoren ausreichend hoch sein. Weiter müssen die Sensoren zum genauen Messen der Schwingung der supraleitenden Spulen 2 und der zur Zeit eines Übergangs in den normalleitenden Zustand erzeugten Spannung direkt an den Spulen 2 angebracht werden. Wärme wird von außerhalb über die Meßleitung oder Stromzuführungsleitung geleitet. Dadurch erhöhte sich die Verbrauchsmenge flüssigen Heliums zum Kühlen der supraleitenden Spulen 2.
Weiter gibt es im Fall, wo eine supraleitende Spule 2 vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand übergegangen ist, eine Möglichkeit des Auftretens einer hohen Spannung auf einer Meßleitung zur Spannungserfassung. Daher ergibt sich ein Risiko eines möglichen dielektrischen Durchschlags der Meßleitung oder eines Fehlers einer Überwachungseinrichtung.
Andererseits offenbart der japanische Patentauszug Bd. 13, Nr. 201 (E-757), 12.05.89 eine Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung, die ein Magnetflußerfassungsmittel, das innerhalb eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten angeordnet ist, Entscheidungsmittel zur Bestimmung, ob eine Anomalie in einer Ausgangsspannung der am supraleitenden Magnet angebrachten Einrichtungen vorliegt, und Alarmmittel zur Information eines anomalen Zustands auf der Basis eines Ausgangssignals des Entscheidungsmittels und ein Schutzmittel zum Schutz des supraleitenden Magneten auf der Basis des Ausgangssignals aufweist. Es wird jedoch nicht erwähnt, diese Vorrichtung für einen Zug des elektromagnetischen Anhebungstyps zu verwenden. Das Erfassungsmittel scheint an der Wand des äußeren Behälters montiert zu sein.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Ünter Berücksichtigung der oben beschriebenen Punkte wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung, die für einen Zug des elektromagnetischen Anhebungstyps verwendet wird, zum frühzeitigen Erfassen einer Anomalie in supraleitenden Spulen durch Erfassen der Größen der Schwingung und Verlagerung der Spulen und dauernden Überwachen dieser Signale vorzusehen, ohne daß sie im Kontakt mit den supraleitenden Spulen ist, um ein Wärmeeindringen von außen zu vermeiden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine solche Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung zum frühzeitigen Erfassen einer Anomalie der Spulen und zum Angeben der Stelle des Auftretens der Anomalie vorzusehen, ohne daß sie im Kontakt mit den supraleitenden Spulen ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine solche Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung zum frühzeitigen und sicheren Erfassen einer Anomalie des Übergangs von Spulen vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand vorzusehen, ohne daß sie im Kontakt mit den supraleitenden Spulen ist, um so ein Wärmeeindringen von außerhalb zu vermeiden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine solche Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung vorzusehen, die auf die Erfassung einer Anomalie in einem supraleitenden Magnet anspricht, um den Strom der anomalen supraleitenden Spule sicher zu unterbrechen und dadurch die Entwicklung der Anomalie zu vermeiden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine solche Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung vorzusehen, die auf die Erfassung einer Anomalie in einem supraleitenden Magnet anspricht, um sowohl den Strom der anomalen supraleitenden Spule als auch den Strom einer supraleitenden Spule, die auf dem Gestell so angeordnet ist, daß sie der anomalen supraleitenden Spule gegenüberliegt, sicher zu unterbrechen und dadurch eine anomale Bewegung des Fahrzeugs und die Entwicklung der Anomalie zu vermeiden.
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine für einen Zug des elektromagnetischen Anhebungstyps verwendete Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung vorgesehen, der wenigstens eine supraleitende Spule, unter Abstand angeordnete Lastaufnehmer zum Halten der supraleitenden Spule, ein Fahrzeug zur Aufnahme einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten, das aus einem äußeren Behälter zur Aufnahme der supraleitenden Spule und der Lastaufnehmer auf deren beiden Seiten bezüglich der Fahrzeuglaufrichtung gebildet ist, und Spulen gegenüber den supraleitenden Magneten zum Anheben vom Boden und zum Vortrieb enthält, welche Vorrichtung aufweist: Magnetflußerfassungsmittel, die innerhalb des äußeren Behälters des wenigstens einen supraleitenden Magneten angeordnet sind, Entscheidungsmittel zur Bestimmung, ob eine Anomalie in einer Ausgangsspannung des am supraleitenden Magnet angebrachten Magnetflußerfassungsmittels vorliegt, und Mittel, das bzw. die unter einem Alarmmittel zur Information eines anomalen Zustands im Ansprechen auf ein Ausgangssignal vom Entscheidungsmittel und/oder einem Schutzmittel zum Schutz des supraleitenden Magneten im Ansprechen auf das Ausgangssignal vom Entscheidungsmittel gewählt ist bzw. sind.
Ein Magnetflußerfassungsgerät ist innerhalb eines äußeren Behälters angebracht, der ein Vakuumbehälter eines supraleitenden Magneten ist, so daß es einer supraleitenden Spule gegenüber ist, und es wird erfaßt, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht vorliegt, indem man die im Gerät induzierte Spannung erfaßt und die Änderung der Spannung mit der Zeit überwacht, wodurch der Magnet geschutzt wird.
Oder es werden Magnetflußerfassungsgeräte innerhalb äußerer Behälter einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten so angebracht, daß sie den supraleitenden Spulen gegenüber sind, und es wird erfaßt, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht vorliegt, indem man in an diesen supraleitenden Magneten angebrachten Geräten induzierte Spannungen vergleicht und die Größe eines Unterschieds zwischen den Spannungen überwacht, wodurch die Magnete geschützt werden.
Magnetflußerfassungsgeräte werden innerhalb äußerer Behälter einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten so angebracht, daß sie supraleitenden Spulen gegenüber sind, und in an diesen supraleitenden Magneten angebrachten Geräten induzierte Spannungen werden miteinander verglichen, oder die Spannung zur Zeit eines normalen Laufs wird mit der Stromgerätspannung verglichen, um die Größe eines Unterschieds zwischen den Spannungen zu überwachen. Wenn eine Anomalie aufgetreten ist, wird ein supraleitender Magnet mit der gleichen Schwingungsrichtung einer Entmagnetisierung unterworfen und geschützt.
Als ein Magnetflußerfassungsgerät gibt es eine Prüfspule, die durch Wickeln von Leitern, wie z.B. eines emaillierten Drahts, hergestellt wird. Die Größe der in dieser Prüfspule induzierten Spannung ist der Größe einer Relativbewegung oder Verlagerung zwischen dem äußeren Behälter des Magneten, an dem die Prüfspule angebracht wird, und der supraleitenden Spule proportional. Wenn der eine supraleitende Spule haltende Lastaufnehmer zerbricht, tritt eine große Relativverschiebung zwischen dem äußeren Behälter und der supraleitenden Spule auf, und daher wird in der Prüfspule eine hohe Spannung induziert. Weiter wird, auch wenn die supraleitende Spule vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand übergeht, eine der Dämpfung des Stroms der supraleitenden Spule proportionale Spannung in der Prüfspule induziert. Durch deren Verwendung wird die Spannung der Prüfspule weiter ständig überwacht. Wenn erfaßt wurde, daß die Spannung plötzlich hoch geworden ist oder das Signal ständig mit der Zeit weiter ansteigt, kann bestimmt werden, daß eine Anomalie in der supraleitenden Spule aufgetreten ist.
Beispielsweise werden eine Mehrzahl von supraleitenden Magneten an einem Gestell eines Anhebungstypzugs angebracht. Daher kann bestimmt werden, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht vorliegt, indem man die in einer an einem bestimmten supraleitenden Magnet angebrachten Prüfspule induzierte Spannung mit der in einer Prüfspule einer anderen supraleitenden Spule induzierten Spannung vergleicht.
Im Fall, wo der Lastaufnehmer einer supraleitenden Spule örtlich zerbrochen ist, tritt teilweise eine hohe Schwingung auf, oder es zeigt sich eine besondere Art von Schwingung. Im Fall, wo eine Mehrzahl von Prüfspulen an einer supraleitenden Spule angebracht werden, wird eine hohe Spannung in den Prüfspulen derart erzeugt, daß sie der Art der Schwingung der supraleitenden Spule entspricht. Als Ergebnis kann die Lage des Bruchs ermittelt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine erfindungsgemäße Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung für einen Zug des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigt, die auf der Basis eines vergangenen Gerätsignals und eines gegenwärtigen Signals bestimmt, ob eine Anomalie vorliegt;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung, die eine bekannte Anordnung verschiedener Spulen eines Zuges des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigt, wofür Bodenspulen an Seitenwänden einer Führung angelegt sind;
Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung, die eine bekannte Anordnung verschiedener Spulen eines Zuges des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigt, wofür Bodenspulen an Seitenwänden und Boden einer Führung angelegt sind;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Supraleitmagnet- Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung für einen Zug des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigt, die auf der Basis von Signalen einer Mehrzahl von Geräten, die in verschiedenen Lagen in der Laufrichtung angeordnet sind, bestimmt, ob eine Anomalie vorliegt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Supraleitmagnet- Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung für einen Zug des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigt, die auf der Basis von Signalen von Geräten, die an gegenüberliegenden Magneten des Gestells angebracht sind, die in der gleichen Lage in der Laufrichtung angeordnet sind, bestimmt, ob eine Anomalie vorliegt;
Fig. 6 ist eine Perspektivdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem rechtekkige Geräte an der Gesteliseite des Inneren eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten montiert sind;
Fig. 7 ist eine Perspektivdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem eine große Zahl rechteckiger Geräte an der Gestellseite des Inneren eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten montiert sind;
Fig. 8 ist eine Perspektivdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem Geräte zur Erfassung einer Rollbewegung und einer Gierbewegung an der Gestellseite des Inneren eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten montiert sind;
Fig. 9 ist eine Perspektivdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem Geräte zum Erfassen einer Drehbewegung an der Gestellseite des Inneren eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten montiert sind;
Fig. 10 ist eine Perspektivdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem Geräte auf der Oberseite und der Unterseite des Inneren eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten montiert sind;
Fig. 11 ist eine Perspektivdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem Geräte auf der Vorderseite und der Rückseite des Inneren eines äußeren Behälters eines supraleitenden Magneten in der Laufrichtung montiert sind;
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Supraleitmagnet- Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung für einen Zug des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps zeigt, die auf der Basis von Signalen der Geräte zur Zeit eines Normallaufs bestimmt, ob eine Anomalie in gegenüberliegenden Magneten des Gestells vorliegt, die in der gleichen Lage in der Laufrichtung angeordnet sind, und so Schutz gibt;
Fig. 13 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das eine Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung für einen Zug des Supraleitelektromagnet-Anhebungstyps gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die auf der Basis eines vergangenen Gerätsignals und eines gegenwärtigen Signals bestimmt, ob eine Anomalie vorliegt;
Fig. 14 ist eine Schnittdarstellung, die Signalleitungen voh Geräten- und einem Dauerstromschalter zeigt, die Vom Inneren eines supraleitenden Magneten nach außen herausgeführt werden; und
Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung, die zeigt, wie Magnetflußerfassungsgeräte an Halterungen angebracht sind, die ihrerseits an einem äußeren Behälter eines supraleitenden Magneten befestigt sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSBEISPIELE

Auf der Basis der dargestellten Ausführungsbeispiele wird die vorliegende Erfindung im folgenden beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem supraleitenden Magnet 1, der auf einem Gestell 5 eines Fahrzeugs 80 installiert ist, fließt ein Strom, der durch eine von Lastaufnehmern 4 gehaltene supraleitende Spule 2 fließt, durch einen Dauerstromschalter 7 über supraleitende Leitungen 21 und 22. Der Strom der supraleitenden Spule wird durch den Dauerstromschalter 7 durchgelassen oder unterbrochen. In einem äußeren Behälter 3 des supraleitenden Magneten 1 sind vier durch Aufwickeln von Leitern hergestellte Prüfspulen CA1, CA2, CA3 und CA4 als Magnetflußerfassungsgeräte angeordnet. Wie dargestellt, sind die Prüfspulen CA1 bis CA4 an der Seite des Gestells 5 angeordnet. In den Prüfspulen induzierte Spannungssignale werden zu einer Entscheidungseinrichtung 10 über Signalleitungen 31, 32, 33 und 34 geleitet, um zu bestimmen, ob eine Anomalie vorliegt. Fig. 13 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm, wie der supraleitende Magnet, die Prüfspulen und die Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung elektrisch geschaltet sind.
Der Grund, weshälb die Prüfspulen CA1 bis CA4 innerhalb des äußeren Behälters 3 montiert sind, wird hiernach beschrieben. Wenn die pulsierende Frequenz des Magnetflusses auf Basis der Relativverlagerung zwischen der supraleitenden Spule und dem äußeren Behälter wenigstens 100 Hz ist, konzentrieren sich Streuströme, die in dem aus einem leitenden Material hergestellten äußeren Behälter fließen, hauptsächlich in der Innenoberfläche. Der durch die Streuströme gebildete pulsierende Magnetfluß und der auf der Relativverschiebung basierende pulsierende Magnetfluß heben sich gegenseitig auf, und der nach außerhalb des äußeren Behälters durchsickernde pulsierende Magnetfluß wird sehr gering. Im Fall, wo Prüfspulen außerhalb des äußeren Behälters angeordnet werden, wird es daher schwierig, eine Änderung im Magnetfluß auf Basis einer Relativverschiebung zwischen der supraleitenden Spule und dem äußeren Behälter zu erfassen.
Wenn die Prüfspulen außerhalb des äußeren Behälters angeordnet werden, unterliegen die Prüfspulen einem Einfluß von Störungen, und es ist sehr schwierig, ein auf dem pulsierenden Magnetfluß basierendes Signal genau zu erfassen. Innerhalb des äußeren Behälters werden dagegen Störungen durch den äußeren Behälter aus einem leitenden Material abgeschirmt. Signale von im Inneren angeordneten Prüfspulen enthalten wenig Störungen.
Weiter wird der Grund, weshalb die Prüfspulen CA1 bis CA4 an der Seite des Gestells 5 montiert werden, im folgenden beschrieben. Ein pulsierender Magnetfluß, der durch Bodenspulen 90, 91 und 92, die an der Führung 81 anliegen, wie vorher beschrieben wurde, erzeugt wird, trifft auf die Seite der Bodenspule des supraleitenden Magneten 1. Dieser Magnetfluß wird durch den aus A1 bestehenden äußeren Behälter 3 abgeschirmt. Ein Teil des Magnetflusses dringt jedoch in das Innere des Magheten 1 ein. Falls die Prüfspulen CA1 bis CA4 an der Erdungsspulenseite des Inneren des äußeren Behälters 3 montiert werden, wird eine Spannung in den Prüfspulen durch einen in das Innere des Magneten 1 eindringenden pulsierenden Magnetfluß induziert, und daher ist es schwierig, eine auf einer Relativschwingung zwischen dem äußeren Behälter 3 und der supraleitenden Spule 2 basierende Spannung genau zu erfassen. Andererseits wird, falls die Prüfspulen CA1 bis CA4 an der Gestellseite des Inneren des äußeren Behälters 3 montiert sind, der durch die Bodenspulen 90, 91 und 92 erzeugte pulsierende Magnetfluß an den Montagestellen ausreichend klein, und daher kann eine Schwingung der supraleitenden Spule 2 genau erfaßt werden.
Die Fläche jeder der Prüfspulen CA1, CA2, CA3 und CA4 ist angenähert einem Viertel derjenigen der supraleitenden Spule 2 äquivalent. Der durch die supraleitende Spule 2 erzeugte Gleichstrommagnetfluß hat eine Kopplung mit den Prüfspulen. Falls ein Lastaufnehmer 4a1 zum Halten der supraleitenden Spule 2 zerbrochen ist, schwingt ein Teil der supraleitenden Spule, der vom Lastaufnehmer 4a1 gehalten wird, und daher ändert sich die Flußkopplung gegenüber der Prüfspule CA1 entgegengesetzt zum Lastaufnehmer 4a1 sehr. Wenn der Lastaufnehmer 4a1 zerbrochen ist, wird daher die in dieser Prüfspule CA1 induzierte Spannung im Vergleich mit den in den anderen Prüfspulen CA2, CA3 und CA4 induzierten Spannungen besonders hoch.
Im Blockdiagramm der Fig. 1 sind ein Entscheidungsgerät zur dauernden automatischen Überwachung, ob eine Anomalie vorliegt, ein Alarmanzeiger 15 zur Information eines anomalen Zustands auf der Basis eines Ausgangssignals des Entscheidungsgeräts 10 und eine Schutzeinrichtung 16 zum Schutz des supraleitenden Magneten 1 gezeigt. In den Prüfspulen CA1 bis CA4 induzierte Spannungssignale werden einem Verstärker 13 über Signalleitungen 31, 32, 33 und 34 zugeführt und darin verstärkt. Das verstärkte Signal wird einer Vergleichsentscheidungseinrichtung 12, die in der Entscheidungseinrichtung 10 enthalten ist, über eine Signalleitung 35 zugeführt. In den Prüfspulen induzierte und durch den Verstärker 13 verstärkte Spannungen v1 werden nacheinander in die Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 eingegeben. In den Prüfspulen zur Zeit des vergangenen normalen Laufs induzierte und vorab in einem Speicher 14 gespeicherte Spannungen v2 werden nacheinander über eine Signalleitung 36 der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 zugeführt. Die Spannung v1 wird mit der Spannung v2 verglichen. Wenn die Differenz O1 - v2 ein voreingestelltes Spannungsniveau V0 überschritten hat, wird entschieden, daß eine Anomalie vorliegt. Wenn entschieden wird, daß eine Anomalie vorliegt, wird die Differenzspannung O1 - v2 mit einem Spannungsniveau V1 verglichen, das eingestellt wurde, um einen höheren Wert als den des Spannungsniveaus V0 zu haben, um zu bestimmen, daß O1 - v2 größer als V1 ist. Dieses Spannungsniveau V1 ist ein zulässiger Grenzwert fur eine Schwingung der supraleitenden Spule 2. Wenn die Differenzspannung O1 - v2 V1 überstiegen hat, ist die supraleitende Spule 2 sehr gefährlich, und der supraleitende Magnet 1 kann einen Zusammenbruch erleiden. Wenn die Differenzspannung V1 überschritten hat, wird daher eine solche Schutzmaßnahme, wie Entmagnetisierung des supraleitenden Magneten 1 mit einer erfaßten Anomalie und Unterdrückung der Schwingung des supraleitenden Magneten 1, durchgeführt. Wenn die Differenzspannung V1 überschritten hat, wird ein das Auftreten einer ernstlichen Anomalie anzeigendes Signal über eine Signalleitung 38 zur Schutzeinrichtung 16 geleitet. Auf der Basis des Signals auf der Signalleitung 38 gibt die Schutzeinrichtung 16 ein Signal zur Entmagnetisierung des supraleitenden Magheten 1 än den Dauerstromschalter 7, der im supraleitenden Magnet 1 installiert ist, über eine Signalleitung 20 ab. Auf der Basis dieses Signals unterbricht der Dauerstromschaiter 7 den durch die supraleitenden Leitungen 21 und 22 fließenden Strom: Wenn die Differenzspannung zwischen V0 und V1 ist, wird eine Entscheidung getroffen, welche Prüfspulenspannung anomal geworden ist, und ein Alarmsignal, das das Auftreten einer Anomalie anzeigt, sowie ein Signal, das die Lage des Auftretens der Anomalie anzeigt, werden dem Alarmanzeiger 15 über eine Signalleitung 37 zugeführt. Der Alarmanzeiger 15 gibt die Information einer Anomaheerfassung mittels einer Lampe, eines Summers, eines CRT od. dgl. und zeigt die Steile des Auftretens der Anomalie und den Grad der Anomalie an.
Die Signalleitung 20 zum Senden eines Signais zur Entmagnetisierung des supraleitenden Magneten 1 zum Dauerstromschalter 7 und die Signalleitungen 31, 32, 33 und 34 der jeweils zugehörigen Magnetflußerfassungs-Prüfspuien CA1, CA2, CA3 und CA4 werden aus dem Inneren des Magneten über eine Vakuumabdichtung 100 nach außen herausgeführt, die im supraleitenden Magnet 1 angeordnet ist, wie in Fig. 14 gezeigt ist.
Anstelle einer Installation im Inneren des äußeren Behälters 3 des supraleitenden Magneten, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist, können die Prüfspulen auf Halterungen 110 und 111 montiert sein, die ihrerseits am äußeren Behälter 3 festgelegt sind, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn solche Halterungen verwendet werden, kann die Relativverschiebung zwischen dem Magnet und dem äußeren Behälter mit der höchsten Empfindlichkeit erfaßt werden, indem man den Zwischenraum zwischen dem supraleitenden Magnet und dem äußeren Behälter geeignet wählt.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Signale der Prüfspulen, die an einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten angebracht sind, verarbeitet, um zu bestimmen, ob eine Anomalie vorliegt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind vier Prüfspulen an jedem der zwei supraleitenden Magnete 1a und 1b mit verschiedenen Lagen in der Laufrichtung angebracht. In Prüfspulen, die als die gleichen nach dem elektromagnetischen Zustand betrachtet werden können, induzierte Spannungen, wie z.B. die Spannung in einer Prüfspule CA1 und die Spannung in einer Prüfspule CB1, werden verglichen. Falls ein nahe der Prüfspule CA1 befindlicher Lastaufnehmer 4a1 gebrochen ist, wird die in der Prüfspule CA1 induzierte Spannung viel höher als die in der Prüfspule CB1 induzierte, und daher kann die Anomalie schnell erfaßt werden. Daher hat eine Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung die folgende Ausbildung. In den am supraleitenden Magnet 1a angebrachten Prüfspulen CA1 bis CA4 induzierte Spannungen werden einem Verstärker 13a über Signalleitungen 31a, 32a, 33a und 34a zugeführt und dort verstärkt. Spannungssignale werden über Signalleitungen 35a1, 35a2, 35a3 und 35a4 in eine Nacheinander-Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 eingeleitet. In der gleichen Weise werden auch die in den am supraleitenden Magnet 1b angebrachten Prüfspulen CB1 bis CB4 induzierten Spannungen über Signalleitungen 31b, 32b, 33b und 34b einem Verstärker 13b zugeführt und dort verstärkt. Spannungssignale werden der nacheinander vergleichenden Entscheidungseinrichtung 12 über Signalleitungen 35b1, 35b2, 35b3 und 35b4 zugeführt. Durch CA1 und CB1 erfaßte und weitergeleitete Spannungssignale werden durch ein Gerät 121, das Teil der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 ist, verglichen, um zu bestimmen, öb die Größe derdifferenz zwischen den Spannungen ein Spannungsniveau V0 oder V1 überschritten hat. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen V0 und V1 ist, werden ein die Stelle des Auftretens der Anomalie zeigendes Signal und ein Alarmsignal über eine Signalleitung 37 einem Alarmanzeiger 15 zugeführt. Wenn die Spannungsdifferenz V1 überschritten hat, wird ein Schutzprozeß zur Entmagnetisierung eines supraleitenden Magneten mit einer anomal erhöhten Prüfspulenspannung durchgeführt. Und zwar wird ein Schutzsignal über eine Signalleitung 38a4 oder 38b4 einer Schutzeinrichtung 16 zugeführt. Ein Schutzgerät 161 oder 162 sendet ein Unterbrechungssignal zu einem Dauerstromschalter 7b oder 7a über eine Signalleitung 20b oder 20a, um den Strom des supraleitenden Magneten 1b oder 1a zu unterbrechen, in dem eine Anomalie aufgetreten ist. In gleicher Weise werden Spannungssignale der Prüfspulen CA2 bzw. CA3 bzw. CA4 in den Vergleichsentscheidungseinrichtungen 122, 123 und 124 mit Spannungssignalen der Prüfspulen CB2, CB3 und CB4 verglichen. Es wird eine Verarbeitungsabfolge, wie z.B. Entscheidung, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht, die mit der Verarbeitungsabfolge für CA1 und CB1 identisch ist, durchgeführt.
Die Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung mit dieser Ausgestaltung kann ohne das Erfordernis des Speichers 14 einfach aufgebaut werden.
Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Prüfspulen an einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten angebracht, die auf beiden Seiten des Gestells angeordnet sind, und Signale dieser Prüfspulen werden verarbeitet, um zu bestimmen, ob eine Anomalie vorliegt.
Unter den auf beiden Seiten eines Gestells montierten supraleitenden Magneten werden, wie in Fig. 5 gezeigt, zwei supraleitende Magnete mit elektromagnetischen Zuständen, die als identisch betrachtet werden können, wie 1a und 1b mit der gleichen Lage in der Laufrichtung des Gestells, paarweise eingeteilt. In an zugehörigen Magneten angebrachten Prüfspulen induzierte Spannungen werden nacheinander verglichen, um zu bestimmen, ob eine Anomalie vorliegt.
Eine Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung hat die folgende Ausgestaltung. Induktionsspannungen, die durch Magnetflußerfassungs-Prüfspulen CA1 bis CA4, CB1 bis CB4, CC1 bis CC4 und CD1 bis CD4, die jeweils an den zugehörigen supraleitenden Magneten 1a, 1b, 1c und 1d angebracht sind, erfaßt wurden, werden durch zugehörige Verstärker 13a, 13b, 13c und 13d verstärkt und über Signalleitungen 35a bzw. 35b bzw. 35c bzw. 35d zu einer Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 geleitet. Ein Gerät 126 in der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 vergleicht in den Prüfspulen CA1 und CC1, die an den supraleitenden Magneten 1a bzw. 1c angebracht sind, induzierte Spannungen, um zu bestimmen, ob die Größe der Differenz zwischen beiden Spannungen ein Spannungsniveau V0 oder V1 übersteigt. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen V0 und V1 ist, werden ein Signal, das die Stelle des Auftretens der Anomalie anzeigt, und ein Alarmsignal einem Alarmanzeiger 15 über eine Signalleitung 37 zugeführt. Wenn die Spannungsdifferenz V1 überschritten hat, wird ein Schutzsignal zu einem in einer Schutzeinrichtung 16 enthaltenen Schutzgerät 164 über eine Signalleitung 386 geleitet, um beide supraleitenden Magnete zu entmagnetisieren. Das Schutzgerät 164 sendet Unterbrechungssignale zu Dauerstromschaltern 7c bzw. 7a über Signalleitungen 20c und 20a, um die Ströme der supraleitenden Magnete 1c und 1a zu unterbrechen. In der gleichen Weise werden Spannungssignale der Prüfspulen CA2, CA3 und CA4 im Vergleichsentscheidungsgerät 126 mit Spannungssignalen der Prüfspulen CC2 bzw. CC3 bzw. CC4 verglichen. Es wird eine Verarbeitungsabfolge, wie z.B. Entscheidung, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht, die mit der Verarbeitungsabfolge für CA1 und CC1 identisch ist, durchgeführt.
Wenn einer der supraleitenden Magnete 1a und 1c vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand übergegangen ist, werden hohe Spannungen in an dem übergegangenen supraleitenden Magnet angebrachten Prüfspulen induziert. Wenn beispielsweise der supraleitende Magnet 1a übergegangen ist, werden Spannungen in den Prüfspulen CA1, CA2, CA3 und CA4 induziert. Das in der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 enthaltene Gerät 126 vergleicht in an den supraleitenden Magneten 1a und 1c angebrachten Prüfspuien induzierte Spannungen, um zu bestimmen, ob Größen von Spannungen der vier Spulen gleichmäßig hoch werden und jede Differenzspannung das Spannungsniveau V2 übersteigt. Wenn die Differenzspannung V2 überschritten hat, wird ein Schutzsignal zu dem in der Schutzeinrichtung 16 enthaltenen Schutzgerät 164 über die Signalleitung 386 geleitet, um beide supraleitenden Magnete zu entmagnetisieren. Das Schutzgerät 164 gibt Unterbrechungssignale an die Dauerstromschalter 7c bzw. 7a über Signaileitungen 20c und 20a ab, um Ströme der supraleitenden Magnete 1c und 1a zu unterbrechen.
Auch für die supraleitenden Magnete 1b und 1d wird eine der für die supraleitenden Magnete 1a und 1c gleichartige Verarbeitungsabfolge durchgeführt. In an den supraleitenden Magneten 1b und 1d angebrachten Prüfspuien induzierte Spannungen werden durch ein in der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 enthaltenes Gerät 125 verglichen, um über die Größe der Differenz zwischen beiden Spannungen zu entscheiden. Wenn die Spannungsdifferenz V1 überschritten hat, wird ein Schutzsignal über eine Signalleitung 385 zu einem Schutzgerät 163 geleitet. Das Schutzgerät 163 sendet Unterbrechungssignale zu Dauerstromschaltern 7d bzw. 7b über Signalleitungen 20d und 20b, um die Ströme der supraleitenden Magnete 1d und 1b zu unterbrechen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, ob eine Anomalie vorliegt, auf der Basis von in Prüfspulen induzierten Spannungen bestimmt, die in Lagen mit dem gleichen elektromagnetischen Zustand angebracht sind. Daher wird die Entscheidung sicher, und es wird möglich, eine hochgradig verläßliche Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung zu fertigen, die frei von einer falschen Entscheidung ist.
Fig. 12 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden Signale von an einer Mehrzahl von auf beiden Seiten des Gestells angeordneten supraleitenden Magneten angebrachten Prüfspulen aufgenommen und verarbeitet, um in der gleichen Weise wie nach Fig. 5 zu bestimmen, ob eine Anomalie vorliegt.
Eine Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Fig. 12 unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 5 in der Ausgestaltung der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12. Induktionsspannungen, die von Magnetflußerfassungs- Prüfspulen CA1 bis CA4, CB1 bis CB4, CC1 bis CC4 und CD1 bis CD4 erfaßt werden, die an supraleitenden Magneten 1a bzw. 1b bzw. 1c bzw. 1d angebracht sind, werden durch Verstärker 13a bzw. 13b bzw. 13c bzw. 13d verstärkt und über Signalleitungen 35a bzw. 35b bzw. 35c bzw. 35d einer Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 zugeführt. Beispielsweise werden in den Prüfspulen CA1 bis CA4 induzierte Spannungen nacheinander in ein in der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 enthaltenes Gerät 125 eingegeben und mit Induktionsspannungen der Prüfspulen zur Zeit des normalen Ablaufs, die in einem Speicher 141 gespeichert sind, verglichen. Es wird so bestimmt, ob die Größe der Differenz zwischen beiden Spannungen ein Spannungsniveau V0 oder V1 übersteigt. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen V0 und V1 ist, werden ein die Stelle des Auftretens der Anomalie anzeigendes Signal und ein Alarmsignal über eine Signalleitung 37 einem Alarmanzeiger 15 zugeführt. Wenn die Spannungsdifferenz V1 überstiegen hat, wird ein Schutzsignal über eine Signalleitung 385 einem in einer Schutzeinrichtung 16 enthaltenen Schutzgerät 164 zugeführt, um beide supraleitenden Magnete zu entmagnetisieren. Das Schutzgerät 164 sendet Unterbrechungssignale zu Dauerstromschaltern 7c bzw. 7a über Signalleitungen 20C bzw. 20a, um die Ströme der supraleitenden Magnete 1c und 1a zu unterbrechen. In der gleichen Weise werden Spannungssignale der Prüfspulen CB1 bis CB4, CC1 bzw. CC4 und CD1 bis CD4 einer Entscheidung unterworfen, ob eine Anomalie vorliegt, indem Vergleichsentscheidungsgeräte 126, 127 und 128 sowie Speicher 142, 143 und 144 verwendet werden.
Wenn ein supraleitender Magnet vom supraleitenden Zustand in den normalleitenden Zustand übergegangen ist, werden hohe Spannungen in allen an dem übergegangenen supraleitenden Magnet angebrachten Prüfspulen in der gleichen Weise wie nach Fig. 5 induziert. Die in der Vergleichsentscheidungseinrichtung 12 enthaltenen Geräte 125, 126, 127 und 128 vergleichen Spannungen, die in an den supraleitenden Magneten angebrachten Prüfspulen induziert werden, mit Induktionsspannungen zur Zeit des normalen Ablaufs, die in den Speichern 141, 142, 143 und 144 gespeichert sind, um zu bestimmen, ob Höhen von Spannungen der vier an einem bestimmten supraleitenden Magnet angebrachten Spulen gleichmäßig groß werden und jede Differenzspannung das Spannungsniveau V2 übersteigt. Wenn die Differenzspannung V2 überstiegen hat, sendet das Vergleichsentscheidungsgerät ein Schutzsigual über eine Signalleitung 385, 386, 387 oder 388 zu dem in der Schutzeinrichtung 16 enthaltenen Schutzgerät 163 oder 164, um beide, symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten des Gestells angeordneten supraleitenden Magnete zu entmagnetisieren. Die Schutzeinrichtung 16 sendet über Signal leitungen Unterbrechungssignale zu Dauerstromschaltern, um die Ströme dieser supraleitenden Magnete zu unterbrechen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jede der in Prüfspulen der supraleitenden Magnete induzierten Spannungen mit der entsprechenden Spannung zur Zeit des normalen Ablaufs verglichen, um zu bestimmen, ob eine Anomalie vorliegt. Daher ist es möglich, eine Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung zu fertigen, die sich zur sicheren Durchführung einer Entscheidung eignet, auch wenn an symmetrischen Stellen zu beiden Seiten des Gestells angeordnete Magnete gleichzeitig anomal werden, wobei die Vorrichtung frei von einer falschen Entscheidung ist.
Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier rechteckige Prüfspulen CA1 bis CA4 innerhalb eines äußeren Behälters 3 eines supraleitenden Magneten 1 so montiert, daß sie an der Seite des Gestells 5 positioniert sind, und es wird durch die Entscheidungseinrichtung 10 auf der Basis der in den entsprechenden Prüfspulen induzierten Spannungssignale bestimmt, ob eine Anomalie vorliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt jede Prüfspuie eine rechteckige Form an, und daher erleichtert die Abwesenheit von Kreisbögen die Herstellung.
Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Prüfspulen CA1 bis CA6 an einem supraleitenden Magnet 1 angebracht, und es wird durch die Entscheidungseinrichtung 10 auf der Basis der in den zugehörigen Prüfspulen induzierten Spannungssignale bestimmt, ob eine Anomalie vorliegt. Wenn eine Anomalie zu erfassen ist, kann eine anomale Stelle aufgrund einer solchen Ausgestaltung durch eine kleinere Fläche im Vergleich mit dem Fall erfaßt werden, wo vier Prüfspulen montiert sind. Die Zahl der montierten Prüfspulen kann nach Bedarf erhöht werden.
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verdrahtung der Prüfspulen besonders ausgelegt. Eine Prüfspule CU, die die Form einer oberen Hälfte einer Rennbahn annimmt, und eine Prüfspule CD, die die Form einer verbleibenden unteren Hälfte annimmt, werden so verdrahtet, daß sich in den Spulen induzierte Spannungen gegenseitig aufheben können. In der gleichen Weise sind eine Prüfspule CL, die die Form einer linken Hälfte einer Rennbahn annimmt, und eine Prüfspule CR, die die Form einer rechten Hälfte der Rennbahn annimmt, so verdrahtet, um eine Ziffer "8" zu bilden. Wenn die supraleitende Spule 2 eine Rolibewegung bezüglich des äußeren Behälters 3 durchführt, haben eine in der Prüfspule CU, die durch die obere Hälfte der oberen und unteren Prüfspulen, die die Form der Ziffer "8" annehmen, gebildet ist, induzierte Spannung und eine Spannung, die in der durch die untere Hälfte gebildeten Prüfspule CD induziert wird, entgegengesetzte Vorzeichen. Daher werden Spannungen addiert, und eine Spannung erscheint auf einer Signalleitung 431. Andererseits erscheint keine Spannung in der linken und der rechten Prüfspule, die die Form der Ziffer "8" annehmen. In der gleichen Weise erscheint eine Spannung auf einer Signalleitung 432 der linken und der rechten Prüfspuie, die die Form der Ziffer "8" annehmen, wenn die supraleitende Spule 2 eine Gierbewegung ausübt. Wenn bestimmt wird, ob eine Anomalie vorliegt, indem in den so verdrahteten Prüfspulen induzierte Spannungen verwendet werden, ist es möglich, die Art der Schwingung festzustellen, d.h. ob der supraleitende Magnet 1 eine Gierbewegung oder eine Rollbewegung durchführt, wenn eine Anomalie aufgetreten ist.
Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verdrahtung der Prüfspulen besonders ausgelegt. Eine Prüfspule CUL, die die Form einer oberen linken Hälfte einer Rennbahn annimmt, und eine Prüfspule CDR, die die Form einer unteren rechten Hälfte annimmt, sind so verdrahtet, daß sich in den Spulen induzierte Spannungen gegenseitig aufheben können. In der gleichen Weise sind eine Prüfspuie CDL, die die Form einer unteren linken Hälfte einer Rennbahn annimmt, und eine Prüfspule CUR, die die Form einer oberen rechten Hälfte einer Rennbahn annimmt, so verdrahtet, um eine Ziffer "8" zu bilden. Wenn die supraleitende Spule 2 eine Torsionsbewegung bezüglich des äußeren Behälters 3 durchführt, haben in den oberen Prüfspulen induzierte Spannungen und in den unteren Prüfspulen induzierte Spannungen entgegengesetzte Vorzeichen. Daher werden Spannungen addiert, und Spannungen erscheinen auf Signalleitungen 433 und 434. Wenn durch Verwendung der in den so verdrahteten Prüfspulen induzierten Spannungen bestimmt wird, ob eine Anomalie vorliegt, ist es möglich festzustellen, welche Torsionsschwingung der supraleitende Magnet ausführt, wenn eine Anomalie aufgetreten ist.
Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Prüfspulen auf der oberen Fläche 3U und der unteren Fläche 3D der Innenseite des äußeren Behälters 3 des supraleitenden Magneten 1 angeordnet. Insbesondere sind zwei Prüfspulen CU1 und CU2 auf der oberen Fläche und Prüfspulen CD1 und CD2 auf der unteren Fläche angeordnet. Hohe Spannungen erscheinen in diesen Prüfspulen, wenn die supraleitende Spule 2 eine vertikale Bewegung oder eine Abstandsbewegung bezüglich des äußeren Behälters 3 durchmacht. Wenn unter Verwendung der in diesen Prüfspulen induzierten Spannungen bestimmt wird, ob eine Anomalie vorliegt, ist es möglich, eine anomale Schwingung des supraleitenden Magneten 1 in der Vertikalrichtung mit hoher Empfindlichkeit festzustellen.
Fig. 11 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Prüfspulen auf einer Vorderfläche 3F und einer Hinterfläche 3B des Inneren des äußeren Behälters 3 des supraleitenden Magneten 1 bezüglich der Laufrichtung angeordnet. Insbesondere sind zwei Prüfspulen CF1 und CF2 auf der Vorderfläche angeordnet, und Prüfspulen CB1 und CB2 sind auch auf der Hinterfläche angeordnet. Hohe Spannungen treten in diesen Prüfspulen auf, wenn die supraleitende Spule 2 eine Bewegung in der Laufrichtung bezüglich des äußeren Behälters 3 durchmacht. Wenn unter Verwendung der in diesen Prüfspulen induzierten Spannungen bestimmt wird, ob eine Anomalie vorliegt, ist es möglich, eine anomale Schwingung des supraleitenden Magneten 1 in der Laufrichtung mit hoher Empfindlichkeit festzustellen.
In der vorstehenden Beschreibung werden durch Wickeln von Leitern, wie z.B. Lackdrähten, hergestellte Prüfspulen als Magnetflußerfassungseinrichtungen verwendet. Jedoch können auch Hall-Effekteinrichtungen als Mittel zum Erfassen des Magnetflusses verwendet werden.
Wie vorher beschrieben, können die folgenden Wirkungen aufgrund der vorliegenden Erfindung erwartet werden.
(1) Es dringt keine Wärme von außen in die supraleitende Spule über Meßzuleitungsdrähte der Magnetflußerfassungseinrichtungen ein. Größen der Schwingung und Verlagerung der supraleitenden Spule können ohne Kontakt mit der Spule erfaßt werden. Durch stetiges Überwachen dieser Signale ist es möglich, eine Anomalie der supraleitenden Spule und eine Stelle des Auftretens der Anomalie frühzeitig zu erfassen und einen Schutz dagegen vorzusehen.
(2) Beim Erfassen einer Anomalie kann die Stelle der Anomalie durch einen enger begrenzten Bereich mittels Erhöhung der Zahl der Prüfspulen festgestellt werden.
(3) Es ist möglich, eine solche hochgradig verläßliche Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung zu fertigen, bei der keine Wärme von außen über Meßzuleitungsdrähte der Magnetfiußerfassungseinrichtungen in die supraleitende Spule eindringt, und eine Entscheidung bezüglich einer Anomalie eines Übergangs der Spule in den normaileitenden Zustand kann ohne Kontakt mit der supraleitenden Spule frühzeitig und sicher erfolgen.
(4) Wenn eine Anomalie erfaßt wurde, kann der Strom der anomalen supraleitenden Spule sicher unterbrochen werden, und eine Entwicklung der Anomalie kann vermieden werden.
(5) Wenn eine Anomalie erfaßt wurde, kann der Strom der anomalen supraleitenden Spule sicher unterbrochen werden, und eine Entwicklung der Anomalie kann vermieden werden, und ein supraleitender Magnet mit der gleichen Lage in der Laufrichtung, der auf der gegenüberliegenden Seite des Gestells angeordnet ist, kann ebenfalls sicher entmagnetisiert werden. Als Ergebnis können eine anomale Bewegung des Fahrzeugs und eine Entwicklung der Anomalie schnell vermieden werden.

Claims

1. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung, die für einen Zug des elektromagnetischen Anhebungstyps verwendet wird, mit wenigstens einer supraleitenden Spule (2), unter Abstand angeordneten Lastaufnehmern (4) zum Halten der supraleitenden Spule, einem Fahrzeug (80) zur Aufnahme einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten (1), das aus einem äußeren Behälter (3) zur Aufnahme der supraleitenden Spule und der Lastaufnehmer auf beiden Seiten bezüglich der Fahrzeuglaufrichtung gebildet ist, und Spulen (90, 91) gegenüber den supraleitenden Magneten zum Anheben vom Boden und zum Vortrieb, welche Vorrichtung aufweist: Magnetflußerfassungsmittel (CA1 - CA4), die innerhalb des äußeren Behälters (3) des wenigstens einen supraleitenden Magneten (1) angeordnet sind;

Entscheidungsmittel (10) zur Bestimmung, ob eine Anomalie in einer Ausgangsspannung des am supraleitenden Magnet angebrachten Magnetflußerfassungsmittels vorliegt; und

Mittel, das bzw. die unter einem Alarmmittel (15) zur Information eines anomalen Zustands im Ansprechen auf ein Ausgangssignal vom Entscheidungsmittel und/oder einem Schutzmittel (16) zum Schutz des supraleitenden Magneten im Ansprechen auf das Ausgangssignal vom Entscheidungsmittel gewählt ist bzw. sind.

2. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Relativbewegung zwischen der supraleitenden Spule (2) und dem äußeren Behälter (3) magnetisch erfaßt wird.

3. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 11 wobei das Entscheidungsmittel (10) aufweist:

Einen Verstärker (13) zum Verstärken der Ausgangsspannung der Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4);

ein Aufnahmegerät (14) zum Speichern vorheriger Spannungswerte; und

eine Vergleichsentscheidungseinrichtung (12) zum Vergleichen der Ausgangsspannung (v1) des Verstärkers mit der im Aufnahmegerät gespeicherten Spannung (v2) und zum Bestimmen, ob eine Anomalie im supraleitenden Magnet vorliegt, auf der Basis einer Differenz (O1-v2 ) zwischen der Ausgangsspannung des Verstärkers und der im Aufnahmegerät gespeicherten Spannung.

4. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Alarmmittel einen Alarmanzeiger (15), der auf das Auftreten einer Anomalie anspricht, zur Auslösung eines Alarms und zur Anzeige des Grades der Anomalie und einer Auftrittsstelle der Anomalie aufweist.

5. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schutzmittel (16) aufweist:

Ein Schutzgerät (163, 164), das auf das Auftreten einer Anomalie anspricht, zur Abgabe eines Signals zum Unterbrechen eines durch den supraleitenden Magnet fließenden Stroms auf der Basis eines Ausgangssignals der Vergleichsentscheidungseinrichtung (12); und

einen Stromunterbrecher (7) zum Unterbrechen des Stroms.

6. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Entscheidungsmittel (10) aufweist:

Verstärker (13a, 13b) zum Verstärken der Ausgangsspannungen der Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4, CB1 - CB4), die an einer Mehrzahl von supraleitenden Magneten (1a, 1b) angebracht sind, die an verschiedenen Stellen in einer Laufrichtung angeordnet sind; und

eine Vergleichsentscheidungseinrichtung (12) zur Aufnahme von Ausgangsspannungen von an verschiedenen Nagneten angebrachten Einrichtungen über die Verstärker und zur Bestimmung, ob eine Anomalie in supraleitenden Magneten vorliegt, auf der Basis des Unterschieds zwischen den Ausgangsspannungen.

7. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Entscheidungsmittel (10) Ausgangsspannungen der Magnetflußerfassungsmittel (CA1 - CA4, CC1 - CC4) vergleicht, die an den supraleitenden Magneten (1a, 1b) angebracht sind, die zu beiden Seiten eines Fahrzeugs (80) und in der gleichen Lage in der Laufrichtung angeordnet sind, und auf Basis des Unterschieds zwischen den Ausgangsspannungen erfaßt, ob eine Anomalie in den supraleitenden Magneten vorliegt.

8. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Entscheidungsmittel (10) einen vorherigen Ausgangsspannungswert der Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4) mit einem gegenwärtigen Ausgangsspannungswert derselben vergleicht und auf Basis des Unterschieds zwischen dem vorherigen Ausgangsspannungswert und dem gegenwärtigen Ausgangsspannungswert bestimmt, ob eine Anomalie im supraleitenden Magnet (1) vorliegt.

9. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei auf der Basis des Ausgangssignals des Entscheidungsmittels (10), wenn eine Anomalie aufgetreten ist, das Schutzmittel (16) die Ströme sowohl des anomalen supraleitenden Magneten als auch eines supraleitenden Magneten, der auf der dem anomalen supraleitenden Magnet gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs und in der gleichen Lage in der Laufrichtung angeordnet ist, unterbricht und dadurch beide Magnete entmagnetisiert.

10. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4) innerhalb des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) so angeordnet sind, daß sie sich Bodenspulen (90, 91, 92) gegenüber befinden, und die Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4) eine zur Form des supraleitenden Magneten passende Form annehmen.

11. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4) innerhalb des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) so angeordnet sind, daß sie sich Bodenspulen (90, 91, 92) gegenüber befinden, und die Magnetflußerfassungsgeräte (CA1 - CA4) rechtekkig sind.

12. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsgeräte innerhalb des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) so angeordnet sind, daß sie sich Bodenspulen (90, 91, 92) gegenüber befinden, und die Magnetflußerfassungsgeräte so verdrahtet sind, daß ein Signal von einer oberen Einrichtung (CU) der supraleitenden Spule (2) und ein Signal von einer unteren Einrichtung (CD) der supraleitenden Spule sich einander aufheben können.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Magnetflußerfassungsmittel innerhalb des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) mit einer mehrfachen Zahl von Teilen so angeordnet ist, um sich gegenüber Bodenspulen (90, 91, 92) längs der Fahrzeuglaufrichtung zu befinden, und in einer solchen Weise verdrahtet ist, daß ein Signal von einem Magnetflußerfassungsmittel (CL), das an einer Vorderseite in der Fahrzeuglaufrichtung bezüglich der supraleitenden Spule (2) angeordnet ist, und ein Signal von einem anderen Magnetflußerfassungsmittel (CR), das an einer Rückseite in der Fahrzeuglaufrichtung angeordnet ist, sich gegenseitig aufheben.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Magnetflußerfassungsmittel innerhalb des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) mit einer mehrfachen Zahl von Teilen so angeordnet ist, um sich gegenüber Bodenspulen (90, 91, 92) längs der Fahrzeuglaufrichtung und einer senkrechten Richtung zu befinden, und so verdrahtet ist, daß entweder ein Signal von einem Magnetflußerfassungsmittel (CUL), das an einer Vorder- und Oberseite in der Fahrzeuglaufrichtung bezüglich der supraleitenden Spule angeordnet ist, und ein Signal von einem anderen Magnetflußerfassungsmittel (CDR), das an einer Rück- und Unterseite in der Fahrzeuglaufrichtung angeordnet ist, sich gegenseitig aufheben, oder daß ein Signal von einem Magnetflußerfassungsmittel (CDL), das an einer Vorder- und Unterseite in der Fahrzeuglaufrichtung bezüglich der supraleitenden Spule angeordnet ist, und ein Signal von einem anderen Magnetflußerfassungsmittel (CUR), das an einer Rück- und Oberseite in der Fahrzeuglaufrichtung angeordnet ist, sich gegenseitig aufheben.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsmittel (CU1, CU2, CD1, CD2) auf einer oberen und horizontalen Oberfläche (3U) und einer unteren und horizontalen Oberfläche (3D) der Innenseite des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) mit kastenartiger Form angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsmittel (CF1, CF2, CB1, CB2) auf senkrechten, bezüglich der Fahrzeuglaufrichtung Vorder- und Hinteroberflächen (3F, 38) der Innenseite des äußeren Behälters (3) des supraleitenden Magneten (1) mit kastenartiger Form angeordnet sind.

17. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsgeräte durch Wickeln von Leitern hergestellt werden.

18. Supraleitmagnet-Anomalieerfassungs- und -Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflußerfassungsgeräte Halleffektgeräte aufweisen.