JP2004343940A

JP2004343940A - 磁気浮上式鉄道用地上コイル装置

Info

Publication number: JP2004343940A
Application number: JP2003139941A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Itabashi; 好文板橋; Yoshihiro Jizo; 吉洋地蔵; Nobuyoshi Monzen; 信義門前; Keizo Yoshikawa; 恵三吉川; Hiromori Ishihara; 啓守石原; Koji Ota; 浩嗣太田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Central Japan Railway Co
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Central Japan Railway Co
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】超電導コイルと推進コイルとのギャップを小さくすることにより、推進コイルの変形を防ぐとともに、ＬＳＭ（リニアシンクロナスモータ）の効率を向上させる。
【解決手段】推進コイル１３，１４，１５の内周側を沿わせる巻芯部１０と、推進コイル１３，１４，１５の外周側を沿わせる外枠部１１とでコイル収納部１２をパネル７に形成し、このコイル収納部１２の軌道側壁１ａ側から奇数段目には、コイル収納部１２の外枠部１１側から奇数段推進コイル１３，１４，１５を巻回させ、また、偶数段目には、コイル収納部１２の巻芯部１０側から偶数段推進コイル１３，１４，１５を巻回させることにより、推進コイル１３，１４，１５を構成するとともに、推進コイル１３，１４，１５の外形に対応した形状を有する推進コイル押付部９を浮上コイル８の背面側に設ける。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気浮上式鉄道におけるリニアモータの電機子となる推進コイルと浮上コイルとで構成される磁気浮上式鉄道用地上コイル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の特許文献１の磁気浮上式鉄道の構成を示す断面図であり、図において、磁気浮上式車両２１における空気ばね２２により、車体２３と台車枠２４とが連結され、超電導コイル２５が台車枠２４の側面に取り付けられている。
一方、地上側には超電導コイル２５と対向するように、軌道２６の側壁２６ａに推進コイル２７及び浮上コイル２８がコンクリート製のパネル２９に取り付けられている。図１０は浮上コイル２８を示す正面図、図１１は浮上コイル２８をコンクリート製のパネル２９に取り付ける状態を示すパネル２９部を示す斜視図である。浮上コイル２８は、図１０に示すように、２組の８の字形状のコイル２８ａを樹脂で一体成形して、図１１で示すように、ボルト、ナット等の締結手段３０によりパネル２９に取り付けられている。そして、推進コイル２７はパネル２９に形成された突起状の取付枠２９ａで支持されている。
【０００３】
次に、推進コイル２７の巻線手順について説明する。
図１２はリニアモータ用ケーブルの模型的説明図、図１３（ａ）〜（ｃ）はリール部を示す側面図であり、推進コイル２７の巻線手順を示すための説明図である。
図１２において、推進コイル２７は一条のケーブル３２で所定の巻数を巻回してバインダ３１で保持し、例えばＡＣ間の長さが３ｍピッチ、ＢＣ間の長さが２ｍとなるように、渡り部３２ａ〜３２ｄを設けたものである。
このように構成された推進コイル２７は図１３に示す手順により製作される。
【０００４】
まず、図１３（ａ）において、端部の渡り部３２ａをリール３３に巻く。続いて、所定の回数を巻回して、リール３３のスリット３３ａを利用してバインダ３１により結束して、図１３（ｂ）に示すように、最初の推進コイル２７が形成される。このように順次、図１３（ｃ）に示すように、渡り部３２ｂ、推進コイル２７、渡り部３２ｃ、推進コイル２７及び渡り部３２ｄが形成される。
この後、推進コイル２７をリール３３から押し出しながら、パネル２９の取付枠２９ａに取り付ける。そして、き電セクションごとに３相結線してリニアモータの電機子が構成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２―２７６１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、以上のように構成されているので、リール３３に巻回された推進コイル２７をリール３３から押し出しながらパネル２９に取り付けるので、１個の推進コイル２７毎に崩れを防止するつばを付けられないため、複数層巻にすると崩れやすくなる。
【０００７】
このため、推進コイル２７は一層巻として、必要な巻数を確保するために軌道２６の中心から遠ざかる段方向に巻回することとなるので、図９に示すように、界磁コイルとなる超電導コイル２５と推進コイル２７とのギャップＧが大きくなるため、ＬＳＭ（リニアシンクロナスモータ）の効率向上を図るのが困難であるという問題点があった。
また、取り付け上、推進コイル２７と浮上コイル２８との間にギャップが生じるため、電磁力作用等で推進コイル２７が変形するという問題点もあった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、超電導コイルと推進コイルとのギャップを小さくして、効率向上を図ることができる磁気浮上式鉄道用地上コイル装置を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、軌道の側壁に設けられるパネルと、軌道内を走行する車体に搭載された超電導コイルに対向して配置されるとともにパネルに装着される浮上コイルと、この浮上コイルよりも側壁側に位置するとともにパネルに装着される推進コイルとを備えるものであって、パネルに巻芯部と外枠部を設けることで推進コイルを収納するコイル収納部を形成するとともに、コイル収納部の側壁側から奇数段目には推進コイルを外枠部側から巻回させ、偶数段目には推進コイルを巻芯部側から巻回させたものである。
【００１０】
この発明の請求項２に係る磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、推進コイルの外形に対応した形状を有する推進コイル押付部を浮上コイルの背面側に設けたものである。
【００１１】
この発明の請求項３に係る磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、コイル収納部と推進コイルの間隙にコンパウンドを充填したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による磁気浮上式鉄道の構成を示す断面図である。
図において、１は両側に側壁１ａが形成された軌道、２は軌道１内を走行可能な磁気浮上式の車両で、この車両２においては、車体３と台車枠４とは空気ばね５で連結されている。
【００１３】
６は車両２に搭載された一対の超電導コイルで、台車枠４の側面に取り付けられている。７は両側一対に配置されたコンクリート製パネルで、軌道１の側壁１ａに取り付けられているか、あるいは、側壁１ａと一体に設けられる。８はパネル７に取り付けられ、超電導コイル６に対向して配置された浮上コイルである。
図２は浮上コイル８を示す正面図、図３は同じく背面図、図４は同じく斜視図である。
【００１４】
図に示すように、浮上コイル８は、２組の８の字形状のコイル体８ａを田の字形状になるように配置して、例えば熱硬化性樹脂等でこれらを一体に成形されている。
又、８ｂは浮上コイル８をパネル７にボルト、ナット等で取り付けるための取付穴である。
さらに、９は浮上コイル８の背面側に形成され、凸形状を有する推進コイル押付部であり、この推進コイル押付部９は後述する推進コイル１３，１４，１５の外形に対応した形状に形成されているものである。
【００１５】
次に、図５はコンクリート製パネル７部を示す側面図であり、浮上コイル８が取り付けられていない状態を示している。又図６はコンクリートパネル７の断面正面図である。
図に示すように、パネル７の軌道１中心側に面する部分には、巻芯部１０と外枠部１１とでコイル収納部１２が形成されている。
【００１６】
そして、巻芯部１０に推進コイル１３，１４，１５の内周側を沿わせ、外枠部１１に推進コイル１３，１４，１５の外周側を沿わせる。
１３，１４，１５は図５に示すように、コイル収納部１２に収納された推進コイルで、例えば推進コイル１３は３相結線のうちのＵ相、推進コイル１４はＶ相、及び推進コイル１５はＷ相を構成している。
１３ａ、１４ａ、１５ａは各推進コイル１３，１４，１５の巻き始め側の渡り部、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂは隣り合う同一相の推進コイルへの渡り部で、これらは一条のケーブルで連続的に繋がっている。
【００１７】
また、１３ｃ、１４ｃ、１５ｃは各推進コイル１３，１４，１５の巻き始め部、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄは各推進コイル１３，１４，１５の巻き終わり部である。
各推進コイル１３，１４，１５の巻き始め側の渡り部１３ａ、１４ａ、１５ａは、パネル７の端部でケーブルコネクタ１６を介して隣接の推進コイル（図示せず）と接続され、各相同士が直列に接続される。各相の推進コイル１３，１４，１５と渡り部１３ｂ、１４ｂ、１５ｂは、それぞれ連続して、き電セクション毎に３相結線されて、リニアモータの電機子を構成している。
【００１８】
次に推進コイル１４の巻線手順を図６（ａ）〜（ｇ）に基づいて説明する。
なお、推進コイル１３、１５も推進コイル１４と同様の巻線手順で形成される。
図６（ａ）において、推進コイル１３の渡り部１３ｂ、及び推進コイル１５の渡り部１５ａも、推進コイル１４との関連位置がわかるように図示している。まず、図６（ｂ）に示すように、推進コイル１４の巻き始め部１４ｃをコイル収納部１２へ引き込んで、推進コイル１４の外周側を外枠部１１で規制しながら巻回させ、更に図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、推進コイル１４を巻芯部１０に近づけるように、順次内側へ巻回していく。
【００１９】
このとき、推進コイル１４の内周側は巻芯部１０で規制されて所定の内径が決定される。このように、１段目（奇数段目）の奇数段コイル１４ｅはコイル収納部１２の外周側から内周側に向かって巻回される。
続いて、２段目（偶数段目）の偶数段コイル１４ｆは、図６（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すように、巻芯部１０に推進コイル１４の内周側の規制を受けながら、コイル収納部１２の内周側から外周側へ巻回される。最後は図６（ｇ）に示すように、巻き終わり部１４ｄをコイル収納部１２から引き出す。
【００２０】
以上のように、パネル７の軌道１の側壁１ａ側に面する部分において、１段目（奇数段目）の奇数段コイル１４ｅは外枠部１１側から巻芯部１０側に向かって巻回され、２段目（偶数段目）の偶数段コイル１４ｆは、巻芯部１０側から外枠部１１側に向かって巻回することにより、巻き始め部１４ｃと奇数段コイル１４ｅが同一平面内に形成されるとともに、巻き終わり部１４ｄと偶数段コイル１４ｆも同一平面内に形成されるので、図６に示すように、推進コイル１４の段積み方向の高さを低くできるため、推進コイル１４と超電導コイル６とのギャップＧを小さくすることができる。
【００２１】
そして、推進コイル１３，１４，１５は、推進コイル１３，１４，１５の外形に対応して形成された凸状成形体の推進コイル押付部９（図４）により、軌道側壁１ａ側に押し付けられ、浮上コイル８の取付穴８ｂを介して、図５に示すパネル７に設けられたインサート穴８ｃにボルト、ナット等の締結手段（図示せず）によりパネル７に取り付け固定される。
【００２２】
次に、推進コイル１３，１４，１５の長さと、パネル７の長さとの関係について説明する。
３相各相の推進コイル１３，１４，１５は、それぞれケーブル一条で連続して構成したものを１グループ単位とし、この１グループに対応した長さ５．４ｍ〜２１．６ｍのパネル７に推進コイル１３，１４，１５を取り付けるものである。そして、ケーブルコネクタ１６を介して次のパネル（図示せず）のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続する。
【００２３】
例えば、３相各相の推進コイル１３，１４，１５がそれぞれ２コイルで構成されるときは、上記１グループは、３×２の合計６コイルで構成されることになるので、コイルピッチを０．９ｍとして、パネル７の長さは、０．９×６で５．４ｍとなる。
又、３相各相の推進コイル１３，１４，１５がそれぞれ８コイルで構成されるときは、上記１グループは、３×８の合計２４コイルで構成されることになるので、コイルピッチ０．９ｍとして、パネル７の長さは、０．９×２４で２１．６ｍとなる。
【００２４】
更に、各推進コイル１３，１４，１５を構成するケーブルとして、例えばエチレンプロピレンゴムのような可撓性の高い材料を主材料とする高耐圧ケーブルを使用することにより、最小曲げ半径ａをケーブル外径の４．５〜５倍とすることができる。
図７は各推進コイル１３，１４，１５の巻回状態を示す図である。
従って、推進コイル１３，１４，１５の窓面積Ｂ（図７の斜線部分）を大きくして、直線部分Ｌを長くすることができるので、ＬＳＭ（リニアシンクロナスモータ）の推力が大きくなり、モータの効率の向上を図ることができる。
【００２５】
一条のケーブルで連続して巻回する各推進コイル１３，１４，１５の数は、軌道１上で扱える巻線ドラムの径で制限されるが、上記のように、１グループを各相２コイルから８コイルで構成することが適している。
即ち２コイル以上で構成することにより、ケーブルコネクタ１６の数を減らすことができる。従って、各相２コイルから８コイルを一条のケーブルで連続して巻回したものを１グループ単位とするのがよい。
【００２６】
このように１グループ単位とした推進コイル１３，１４，１５がＵ相、Ｖ相、Ｗ相として電気角１２０度ピッチで浮上コイル８と一体になって軌道１の側壁１ａに配置するものである。
エチレンプロピレンゴムのような可撓性の高い材料を主材料とするケーブルを使用することにより、柔軟性があるので、軌道１の側壁１ａの平面精度に厳しい精度を要求する必要がないため、軌道１を建設する際の労力の低減を図ることができる。
【００２７】
さらに、コンクリート製のパネル７を、工場建屋内に設置して推進コイル１３，１４，１５を装着することにより、巻線作業の能率性の向上を図ることができる。
又上記においては、コンクリート製パネル７を使用したものについて説明したが、軌道１に対して自立するようなコンクリートビーム構造のものでパネル７を製作してもよい。
【００２８】
図８はコイル収納部の推進コイルの他の固定の仕方を示す要部断面図である。コイル収納部１２内の推進コイル１３，１４，１５は、列車走行時の振動や熱伸縮等により推進コイル１３，１４，１５を構成するケーブル同士が摩擦し合ったり、発生した熱の伝達が悪いという問題がある。このため、シリコーンゴム等の難燃性ゴム系材料などのコンパウンド（ｃｏｍｐｏｕｎｄ）１７で、コイル収納部１２と推進コイル１３，１４，１５の間隙や推進コイル１３，１４，１５間の間隙を充填するとよい。充填することにより、ケーブル同士の摩擦が低減できるのみならず、熱伝達性も向上する。
【００２９】
以上のように、この発明によれば、コンクリート製パネル７にコイル収納部１２を形成し、軌道側壁１ａ側から奇数段目においては、コイル収納部１２の外枠部１１側から巻回した奇数段コイル１４ｅを構成するとともに、偶数段目においては、コイル収納部１２の巻芯１０側から巻回した偶数段コイル１４ｆを構成して、推進コイル１４を構成したことにより、巻き始め部１４ｃと１段目、及び巻き終わり部１４ｄと２段目とがそれぞれ同一平面で構成されるので、推進コイル１４の段積み方向の高さを低くできるため、超電導コイル６とのギャップＧを小さくすることができ、ＬＳＭの効率向上を図ることができる。
【００３０】
また、推進コイル１３，１４，１５の外形に対応して形成された凸状成形体の推進コイル押付部９を押し付けて、推進コイル１３，１４，１５をパネル７に固定するので、電磁力作用等による推進コイル１３，１４，１５の変形を防止できる。
また、コンパウンド１７で、コイル収納部１２と推進コイル１３，１４，１５の間隙を充填することにより、ケーブル同士の摩擦が低減できるのみならず、熱伝達性も向上する。
【００３１】
また、推進コイル１３，１４，１５を構成するケーブルを可撓性絶縁材料が主材料である耐圧ケーブルとしたことにより、柔軟性があるので、軌道１の側壁１ａの平面精度に、厳しい精度を要求する必要がないため、軌道１を建設する際の労力の低減を図ることができる。
【００３２】
また、可撓性絶縁材料として、エチレンプロピレンゴムを使用したので、最小曲げ半径ａをケーブル外径の４．５〜５倍とすることができ、推進コイル１３，１４，１５の窓面積Ｂを大きくして、直線部分Ｌを長くすることができるため、ＬＳＭの推力が大きくなり、効率の向上を図ることができる。
【００３３】
また、３相各相の推進コイル１３，１４，１５として２個から８個のものを一条のケーブルで巻回したことにより、軌道１上で扱える巻線ドラムの径で制限されることなく、効率よく巻線作業を行うことができる。
さらに、一条のケーブルで２コイル以上の推進コイル１３，１４，１５を巻回することにより、ケーブルコネクタ１６の数を減らすことができる。
【００３４】
また、２個から８個の各相の推進コイル１３，１４，１５を、一条のケーブルで巻回したものを単位として、３相分の推進コイル１３，１４，１５を５．４ｍから２１．６ｍの長さのコンクリート製パネル７に、推進コイル１３，１４，１５が軌道１の方向に一列となるように、固定枠を介して軌道１に取り付けたことにより、コンクリート製のパネル７を工場建屋内に設置して推進コイル１３，１４，１５を製作することができ、巻線作業の能率向上を図ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る磁気浮上式鉄道用地上コイル装置によれば、軌道の側壁に設けられるパネルと、軌道内を走行する車体に搭載された超電導コイルに対向して配置されるとともにパネルに装着される浮上コイルと、この浮上コイルよりも側壁側に位置するとともにパネルに装着される推進コイルとを備えるものであって、パネルに巻芯部と外枠部を設けることで推進コイルを収納するコイル収納部を形成するとともに、コイル収納部の側壁側から奇数段目には推進コイルを外枠部側から巻回させ、偶数段目には推進コイルを巻芯部側から巻回させたので、推進コイルの積層高さを低くでき、超電導コイルとのギャップを小さくすることができ、リニアシンクロナスモータの効率を上げることができる。
【００３６】
この発明の請求項２に係る磁気浮上式鉄道用地上コイル装置によれば、推進コイルの外形に対応した形状を有する推進コイル押付部を浮上コイルの背面側に設けたので、電磁力作用などによる推進コイルの変形を防止することができる。
【００３７】
この発明の請求項３に係る磁気浮上式鉄道用地上コイル装置によれば、コイル収納部と推進コイルの間隙にコンパウンドを充填したので、推進コイルのケーブル同士の摩擦が低減できるのみならず、熱伝達性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による磁気浮上式鉄道を示す断面図である。
【図２】浮上コイルを示す正面図である。
【図３】浮上コイルを示す背面図である。
【図４】浮上コイルを示す斜視図である。
【図５】パネル部を示す側面図である。
【図６】パネル部を示す断面正面図である。
【図７】推進コイルの巻回状態を示す側面図である。
【図８】コイル収納部の推進コイルの他の固定の仕方を示す要部断面図である。
【図９】従来の磁気浮上式鉄道の構成を示す断面図である。
【図１０】従来の浮上コイル部を示す正面図である。
【図１１】従来のパネル部を示す斜視図である。
【図１２】従来のリニアモータ用ケーブルの模型的説明図である。
【図１３】従来のリール部を示す側面図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。
【符号の説明】
１軌道、１ａ側壁、３車体、６超電導コイル、７パネル、８浮上コイル、９推進コイル押付部、１０巻芯部、１０ａ空間部、１１外枠部、１２コイル収納部、１３，１４，１５推進コイル、１７コンパウンド。

Claims

軌道の側壁に設けられるパネルと、軌道内を走行する車体に搭載された超電導コイルに対向して配置されるとともに上記パネルに装着される浮上コイルと、この浮上コイルよりも上記側壁側に位置するとともに上記パネルに装着される推進コイルとを備える磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、上記パネルに巻芯部と外枠部を設けることで上記推進コイルを収納するコイル収納部を形成するとともに、上記コイル収納部の上記側壁側から奇数段目には上記推進コイルを上記外枠部側から巻回させ、偶数段目には上記推進コイルを上記巻芯部側から巻回させたことを特徴とする磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
上記推進コイルの外形に対応した形状を有する推進コイル押付部を上記浮上コイルの背面側に設けたことを特徴とする請求項１記載の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
上記コイル収納部と上記推進コイルの間隙にコンパウンドを充填したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。