JP2693703B2

JP2693703B2 - 磁気浮上列車用超電導磁石装置

Info

Publication number: JP2693703B2
Application number: JP21943793A
Authority: JP
Inventors: 薫根本; 弘貴上條; 昭彦岸川; 栄司鈴木
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JPH06208922A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上列車に搭載さ
れる超電導磁石装置に関し、特に軌道の両側に配置され
る案内用地上コイルがヌルフラックス線で接続される磁
気案内方式において、その案内用地上コイルに対向配置
される磁気浮上列車に搭載される超電導磁石装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２６は従来の磁気浮上列車の概略断面
図である。図２６に示すように、車体１１の床下にある
台車１２の両側に、超電導磁石１０が左右対称に設置さ
れ、その超電導磁石１０は、それぞれ複数個の超電導コ
イル１を内蔵している。また、軌道側壁１４には、案内
用地上コイル１３が配置されている。

【０００３】具体例として、例えば、交通新聞社発行
（時速５００ｋｍ／ｈ「２１世紀」への助走）１８〜１
９頁に示されているＲＴＲＩ（鉄道総合技術研究所）の
日本の九州宮崎実験線の磁気浮上列車ＭＬＵ００２の超
電導磁石の場合は、台車の両側に１台ずつ設置され、そ
れぞれ３個の超電導コイルを内蔵している。３対の超電
導コイルが台車の両側に配置される場合の従来の磁気浮
上列車用超電導磁石装置の回路を図２７に示す。

【０００４】図２７に示すように、各超電導コイル１ａ
〜１ｆには、それぞれ永久電流スイッチ２ａ〜２ｆ及び
保護抵抗器３ａ〜３ｆが接続されている。これまでの保
護抵抗器３ａ〜３ｆは、永久電流スイッチ２ａ〜２ｆが
開に切り替わったときに、超電導コイルの常電導転移を
誘発しないような抵抗値Ｒが選択されてきた。具体的に
は、磁気浮上列車用超電導コイルにおける実績から、自
己インダクタンスＬ（＝１．５〜４Ｈ）に対し、電流減
衰の時定数τ＝Ｌ／Ｒが４０秒前後となるような抵抗値
Ｒが選択されている。一例として、前記の磁気浮上列車
ＭＬＵ００２の超電導磁石では、超電導コイルの自己イ
ンダクタンス３Ｈに対し、保護抵抗器の抵抗値は０．０
７Ωとされていた。

【０００５】また、図２７において、４は永久電流スイ
ッチ２ａ〜２ｆを開に切り替えるための消磁装置、５は
超電導コイル１ａ〜１ｆを励磁及び消磁する場合に用い
る電源であり、超電導コイル１ａ〜１ｆが永久電流モー
ド（超電導状態）、つまり車両の走行時には断路部６で
超電導コイル１ａ〜１ｆとは切り離されている。７ａ〜
７ｇは電流リード線、８ａ，８ｂは電源ケーブル、１０
ａ〜１０ｂは超電導磁石、１２は台車である。

【０００６】図２８は磁気浮上列車が磁気案内力により
平衡位置近傍を走行しているときの超電導コイルと案内
用地上コイルの位置関係及び磁束を示す図である。ここ
で、１ａ，１ｂは超電導コイル、１３ａ，１３ｂは案内
用地上コイル、１５は案内用地上コイル１３ａと１３ｂ
間を接続するヌルフラックス線である。超電導磁石装置
に異常がなく、列車が磁気案内力により平衡位置近傍を
浮上走行している場合には、図２８に示すように、超電
導コイル１ａ，１ｂによって生じる磁束は、両側の案内
用地上コイル１３ａ，１３ｂに対して、それぞれほぼ同
じ大きさの磁束が鎖交する。

【０００７】両側の案内用地上コイル１３ａ，１３ｂは
ヌルフラックス線１５により、ヌルフラックス結線され
ているため、ほぼ同じ大きさの磁束が鎖交すると、案内
用地上コイル１３ａと１３ｂとの誘導電圧が互いに打ち
消され、電流が小さくなる。したがって、超電導コイル
１ａ，１ｂと案内用地上コイル１３ａ，１３ｂの間の電
磁力も小さく、磁気案内力も小さい。

【０００８】図２９は列車が平衡位置から水平方向に変
位して走行しているときの超電導コイルと案内用地上コ
イルの位置関係及び磁束を示す図である。超電導磁石装
置に異常がなく、列車が空力等の外力により、平衡位置
から水平方向に変位した場合には、図２９に示すよう
に、左側の超電導コイル１ｂと案内用地上コイル１３ｂ
の間隔と、右側の超電導コイル１ａと案内用地上コイル
１３ａの間隔が異なり、それぞれの案内用地上コイルに
鎖交する磁束に差が生ずる。

【０００９】左右の案内用地上コイルはヌルフラックス
線１５でヌルフラックス結線されているため、鎖交磁束
の多い方の案内用地上コイル１３ａと超電導コイル１ａ
の間には反発力が、鎖交磁束の小さい方の案内用地上コ
イル１３ｂと超電導コイル１ｂには吸引力が作用し、変
位を平衡位置に戻そうとする復原力、すなわち磁気案内
力が生じる。

【００１０】もし、何らかの原因で超電導コイルが列車
走行時に、超電導状態から常電導転移すると、その超電
導コイルの電流が数秒でゼロに減衰し、案内用地上コイ
ルに鎖交する磁束も急減する。図３０は片側の超電導コ
イルが常電導転移したときの超電導コイルと案内用地上
コイルの位置関係および磁束を示す図である。

【００１１】図３０に示すように、超電導コイル１ａが
常電導転移したとき、案内用地上コイル１３ａに鎖交す
る磁束はほとんどゼロになる。一方、対向する案内用地
上コイル１３ｂに鎖交する磁束はほとんど変化しないの
で、車両の走行位置によらず左右の案内用地上コイルに
鎖交する磁束には非常に大きな差が生じ、ヌルフラック
ス線１５によりヌルフラックス結線されている案内用地
上コイルに大電流が誘導される。

【００１２】その結果、案内用地上コイル１３ｂと常電
導転移していない超電導コイル１ｂの間に大きな異常電
磁反発力が発生し、常電導転移した超電導コイル１ａの
側の軌道側壁に列車が押しつけられることになる。この
ような問題に対処するため、特開昭５８−１４８６０１
号公報に示されているように、超電導コイルを左右１対
毎に電気的に直列接続する方法が提案されている。この
方法は、片側の超電導コイルが常電導転移しても、左右
の超電導コイルの電流が常に等しくなるので、磁場の対
称性が維持され、左右方向の異常な電磁力が発生すると
いうことがない。

【００１３】しかし、左右の超電導コイルを超電導線で
接続する必要があり、その冷却のための真空断熱配管を
左右の超電導コイルの間に設置しなければならないとい
う難点がある。走行中の磁気浮上列車の左右の超電導コ
イルは、独立の振動モードを有するため、真空断熱配管
に捻りおよび曲げなどの変形が加わり、真空気密部に亀
裂が生じ易いため、これまでのところ、実用化に至って
いない。

【００１４】また、特開昭５８−１４０１０３号公報に
示されているように、超電導コイルが常電導転移する
と、消磁装置（または超電導破壊検知装置）から超電導
コイルに取り付けたヒータに通電し、対向する超電導コ
イルを常電導転移させるという提案もなされている。こ
の方法は、左右の超電導磁石を連結する冷却配管が不要
であり、振動の影響を受けない。

【００１５】しかし、列車走行時に落雷、摩擦帯電によ
る放電、軌道側地上コイルからの交番磁界などで、消磁
装置が誤動作することによる超電導コイルの常電導転
移、あるいは消磁装置から超電導コイルのヒータにいた
る回路に加わる誘導電圧で、ヒータが加熱されることに
よる誤動作としての超電導コイルの常電導転移等の防止
について信頼性が十分に確立されていない。

【００１６】励磁されている超電導コイルの常電導転移
は、発熱により高価で貴重な液体ヘリウムの蒸発放散を
伴うので、緊急時以外は極力避ける必要があり、超電導
コイルにヒータを取付ける方法は、誤動作防止の信頼性
が確立されていないため、これまでのところ実用化され
ていない。これまでは、図２７に示すような従来の磁気
浮上列車用超電導磁石装置において、列車走行中に、例
えば超電導コイル１ｂが常電導転移するか、あるいは永
久電流スイッチ２ｂが開に切り替わると、超電導コイル
１ｂが誘導電圧を発生するので、その誘導電圧を消磁装
置４が検知し、この消磁装置４が対向する永久電流スイ
ッチ２ａ，２ｂの両方を開に切り替えるようになってい
た。

【００１７】このような従来の超電導磁石装置では、何
らかの原因で永久電流スイッチ２ａ，２ｂが開に切り替
わった場合、永久電流スイッチ２ａ，２ｂに流れていた
超電導コイルの電流が抵抗値の小さい保護抵抗器３ａ，
３ｂに転流し、超電導コイルは常電導転移することな
く、電流を減衰して消磁する。したがって、消磁装置４
の誤動作が有っても超電導コイルの常電導転移を誘発す
ることはない。

【００１８】しかし、超電導コイルの１つ、例えば、超
電導コイル１ｂが何らかの原因で常電導転移したときに
は、対向する永久電流スイッチ２ａが開に切り替わるだ
けであり、対向する超電導コイル１ａは保護抵抗器３ａ
の抵抗値が０．０７Ωと低いために、電流減衰が遅く常
電導転移しない。一方、常電導転移した超電導コイル１
ｂは数秒で消磁するが、対向する超電導コイル１ａの消
磁には数分かかるため、その間左右の磁場の対称性が全
く失われ、列車が側壁に押しつけられる異常な電磁力を
軽減することに対してほとんど効果がない。

【００１９】したがって、軌道の強度を高めるための構
造材料が多くなり、軌道の建設費が非常に高価になるこ
とが避けられず、東京〜大阪のような都市間長距離線で
特に深刻な問題となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】このように、磁気浮上
列車の片側の超電導コイルだけが常電導転移すると、過
大な電磁力により列車が軌道側壁に押し付けられる。こ
れを防止するためには、常電導転移した超電導コイルに
対向する反対側の超電導コイルも速やかに常電導転移さ
せ、磁場の対称性を維持させる必要がある。そして、対
向する超電導コイルを常電導転移させる機構は実現が容
易で信頼性が高く、フェイルセーフでなければならな
い。

【００２１】本発明は、上記問題点を解決するために、
列車走行中に超電導コイルが常電導転移したときには、
１秒以内に対向する超電導コイルも常電導転移させる。
また、列車走行中に永久電流スイッチが開に切り替わっ
たときには、対向する超電導磁石の永久電流スイッチも
開に切り替え、超電導コイルは常電導転移させない。更
に、消磁装置がたとえ誤動作しても、超電導コイルの常
電導転移を誘発させない。このような動作を行う信頼性
の高い磁気浮上列車の案内を行い得る磁気浮上列車用超
電導磁石装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）車両基地に備えられる電源から断路部を介して励
磁・消磁されるとともに、磁気浮上列車の走行時に磁気
浮上式鉄道の案内用地上コイルと対向する磁気浮上列車
の両側に対に搭載され、直列に接続される超電導磁石を
設け、該超電導磁石は複数の直列接続される超電導コイ
ルを有し、該超電導コイルの両端にそれぞれ並列に接続
される永久電流スイッチと、前記磁気浮上列車の両側に
対に搭載される永久電流スイッチを連係して切り替え動
作させる消磁装置とを具備する磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、前記断路部から前記電源が切り離され
ると、前記断路部より負荷側であって、最も電源側の電
流リード線間に接続され、全ての超電導コイルを直列に
接続し、循環電流を流すことができる連結用常電導線
と、超電導コイルが常電導転移を生じると、該超電導コ
イルと対向する超電導コイルの電流が永久電流スイッチ
から転流したときに、該対向する超電導コイルが常電導
転移を生ずる大きさの抵抗値を有する保護抵抗器とを具
備することを特徴とする。

【００２３】（２）請求項１記載の磁気浮上列車用超電
導磁石装置において、前記保護抵抗器は各超電導コイル
に並列に接続する。（３）請求項２記載の磁気浮上列車用超電導磁石装置に
おいて、前記連結用常電導線に開閉器又は該連結用常電
導線を取り外し自在な接続部を具備することを特徴とす
る。

【００２４】（４）請求項２記載の磁気浮上列車用超電
導磁石装置において、それぞれの保護抵抗器に直列に接
続され、かつ、該保護抵抗器が直接接続される超電導コ
イルから発生する電流のみを流す方向にダイオードを接
続したことを特徴とする。（５）請求項２記載の磁気浮上列車用超電導磁石装置に
おいて、前記保護抵抗器の抵抗値をＲ、超電導コイルの
自己インダクタンスをＬとした場合、９≧Ｌ／Ｒの関係
となることを特徴とする。

【００２５】（６）請求項４記載の磁気浮上列車用超電
導磁石装置において、永久電流スイッチにトラブルが発
生し、超電導コイルの電流が永久電流スイッチから転流
したときに、連結用常電導線に、常電導転移しない抵抗
値を有する電流減衰調整用抵抗器を接続したことを特徴
とする。（７）請求項６記載の磁気浮上列車用超電導磁石装置に
おいて、電流減衰調整用抵抗器の抵抗値をｒ、超電導コ
イルの自己インダクタンスをＬとした場合、１９≦Ｌ／
ｒの関係となることを特徴とする。

【００２６】（８）請求項６記載の磁気浮上列車用超電
導磁石装置において、前記電流減衰調整用抵抗器に直列
にダイオードを接続したことを特徴とする。（９）請求項６記載の磁気浮上列車用超電導磁石装置に
おいて、前記電流減衰調整用抵抗器に直列にスイッチを
接続したことを特徴とする。（１０）請求項９記載の磁気浮上列車用超電導磁石装置
において、対向する超電導コイルの一対毎に、循環電流
を流すことができるように、補助連結用常電導線を接続
したことを特徴とする。

【００２７】（１１）請求項２記載の磁気浮上列車用超
電導磁石装置において、前記保護抵抗器と直列に所定電
圧以上で導通する両方向スイッチ素子を接続するととも
に、前記連結用常電導線に直列に所定電圧以上で導通す
る両方向スイッチ素子を接続することを特徴とする。（１２）請求項１記載の磁気浮上列車用超電導磁石装置
において、前記磁気浮上列車の一方側に配置される永久
電流スイッチの両端に前記保護抵抗器と、該保護抵抗器
に直列に接続される所定電圧以上で導通する両方向スイ
ッチ素子を設けるとともに、前記補助連結用常電導線に
保護抵抗器と、該保護抵抗器と直列に所定電圧以上で導
通する両方向スイッチ素子を接続することを特徴とす
る。

【００２８】

【作用】本発明は、上記のように構成したので、超電導
コイルは直流電流の通電ではまったく発熱しないが、電
流が変化するとヒステリシス損失および渦電流損失によ
る発熱がある。電流変化が遅ければ発熱も小さく、超電
導コイルの周囲の寒剤により冷却されるので、通電容量
に影響するような温度上昇とはならない。

【００２９】一方、電流変化が十分に速いと発熱が大き
くなり、超電導コイルの温度が上昇し、超電導コイルが
常電導転移するという性質がある。本発明はこのような
超電導コイルの性質を利用するものであり、永久電流モ
ードで電流が流れている超電導コイルを緊急消磁したい
ときに、永久電流スイッチを開に切り替え、超電導コイ
ルに流れている電流を十分大きい抵抗値を有する保護抵
抗器に転流させ、高速の電流変化により、１秒以内に超
電導コイルの常電導転移を誘発することにより短時間で
消磁する。

【００３０】また、上記（１）〜（５）によれば、１つ
の超電導コイルが常電導転移した場合は、対向する超電
導コイルをすみやかに常電導転移させ、列車の左右方向
への電磁案内力の発生を抑制する。更に、１つの永久電
流スイッチが開に切り替わった場合は、これに対向して
配置されている永久電流スイッチだけをすみやかに開に
切り替え、超電導コイルを常電導転移させず、列車の左
右方向への電磁力の発生を抑制する。

【００３１】また、消磁装置が誤動作し、永久電流スイ
ッチを開に切り替えてしまった場合も、超電導コイルの
常電導転移を誘発しない。更に、上記（６）〜（７）及
び（９）によれば、上記（１）〜（５）の作用・効果に
加えて、連結用常電導線に設けられる電流減衰調整用抵
抗器により、電流が転流したときに超電導コイルを常電
導転移させない範囲で、電流減衰の時間を調整すること
ができる。

【００３２】また、上記（８）によれば、上記（６）〜
（７）及び（９）の作用・効果に加えて、連結用常電導
線に設けられるダイオードにより、励磁の際に、対向す
る超電導コイルを接続する連結用常電導線に流れる電流
を阻止する。換言すれば、連結用常電導線に無駄な電流
を流さずにすみ、励磁電源の容量が過大になることを避
けることができる。

【００３３】更に、上記（１０）によれば、上記（６）
〜（７）及び（９）の作用・効果に加えて、対向する超
電導コイルの１対ごとに循環電流を流すことができるの
で、任意の永久電流スイッチが既に開の状態であって
も、別の一対の永久電流スイッチが開へ切り替わったと
きに、超電導コイルの常電導転移を誘発することがな
い。

【００３４】また、上記（１１）によれば、更に、超電
導コイルや永久電流スイッチ間に異常電圧が印加される
と、自動的に両方向スイッチ素子が閉じ、超電導コイル
や永久電流スイッチ間の異常な電圧上昇を抑制すること
ができる。更に、両方向スイッチ素子は、励磁や消磁作
業時に超電導コイルの両端に発生する電圧では開いてい
る状態であるので、保護抵抗器への分流は発生しない。
したがって、分流によるロスをなくすことができ、作業
時間の短縮を図ることができる。

【００３５】更に、上記（１２）によれば、上記（１
１）の作用・効果に加えて、保護抵抗器の数を低減する
ことができ、スペース及びコストの低減を図るととも
に、磁気浮上列車の軽量化を図ることができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は第１の実施例を示す磁気
浮上列車用超電導磁石装置の回路図、図２はその第１の
実施例における正常時の電流を流す回路図、図３はその
第１の実施例における超電導コイルが常電導転移したと
きの電流を示す回路図、図４はその第１の実施例におけ
る永久電流スイッチが開に切り替わったときの電流を示
す回路図である。ここで、従来のものと同じ部分につい
ては、同じ番号を付して、その説明は省略する。

【００３７】通常、磁気浮上列車用超電導磁石装置の励
磁・消磁を行う場合には、車両基地内において、列車の
超電導磁石の超電導コイル１ａ〜１ｆを電源５に断路部
６を介して接続し、励磁・消磁を行う。すなわち、超電
導磁石を励磁する場合には、図１に示すように、電源５
を電源ケーブル８ａ，８ｂ、断路部６、電流リード線７
ａ〜７ｇを介して、永久電流スイッチ２ａ〜２ｆを開い
た状態で通電し、超電導コイル１ａ〜１ｆに所定の電流
を流した後に、永久電流スイッチ２ａ〜２ｆを閉じる。
これにより、超電導コイル１ａ〜１ｆの電流は、電源５
を切り離した後において永久電流モードとなり内部に電
流が流れ続け、強力な磁力を保ち続ける。

【００３８】一方、超電導磁石を消磁する場合には、永
久電流モードとなっている超電導コイル１ａ〜１ｆに対
して、永久電流スイッチ２ａ〜２ｆを閉じた状態で電源
５から通電を開始し、超電導コイル１ａ〜１ｆに流れて
いる電流値まで電流を上げた後、永久電流スイッチ２ａ
〜２ｆを開き、零アンペアまで下げていく。これによっ
て超電導コイル１ａ〜１ｆの強力な磁力が無くなる。

【００３９】このような、超電導磁石装置の励磁・消磁
を行う場合には、連結用常電導線２１はスイッチ２２を
開いておく。また、スイッチ２２に代えて、連結用常電
導線２１の両端に接続部を設けて、連結用常電導線２１
を電流リード線７ａ〜７ｇに取り付け・取り外し自在に
構成するようにしてもよい。つまり、超電導コイルの励
磁・消磁時には、連結用常電導線２１は開路されるよう
にする。

【００４０】このようにすると、磁気浮上列車が走行時
には、超電導コイル１ａ〜１ｆが直列に接続される循環
回路が形成される。すなわち、電流リード線７ａ−超電
導コイル１ａ−電流リード線７ｂ−超電導コイル１ｃ−
電流リード線７ｃ−超電導コイル１ｅ−電流リード線７
ｄ−超電導コイル１ｆ−電流リード線７ｅ−超電導コイ
ル１ｄ−電流リード線７ｆ−超電導コイル１ｂ−電流リ
ード線７ｇ−連結用常電導線２１の閉じた回路が形成さ
れる。

【００４１】この連結用常電導線２１による閉回路は、
超電導コイル１ａ〜１ｆが正常に動作している場合に
は、格別に機能しないが、超電導コイルがクエンチ、つ
まり、常電導転移を起こした異常時には、その常電導転
移した超電導コイルと対向する超電導コイルを素早く常
電導転移させ、列車の左右方向への電磁案内力の発生を
抑制する。

【００４２】また、永久電流スイッチがトラブルを生じ
た場合には、超電導コイルが常電導転移を起こすことな
く、緩やかに電流減衰する。また、左右の超電導磁石の
発生する磁場が対称となるので、左右方向の異常電磁反
発力は生じない。ここで、本発明の保護抵抗器２３ａ〜
２３ｆの抵抗値は、超電導コイルの電流が前記永久電流
スイッチ２ａ〜２ｆから前記保護抵抗器に転流したとき
に、該超電導コイルが常電導転移を生ずる大きさの抵抗
値とする。すなわち、従来の保護抵抗器３ａ〜３ｆの抵
抗値である０．０７Ωよりは大きい抵抗値、例えば、
０．６Ωに設定する。

【００４３】以下、本発明の第１の実施例を図１〜図４
を用いて詳細に説明する。台車１２の両側に超電導磁石
１０ａ，１０ｂを１台ずつ取り付けている。超電導磁石
１０ａには超電導コイル１ａ，１ｃ，１ｅを、超電導磁
石１０ｂには超電導コイル１ｂ，１ｄ，１ｆをそれぞれ
直列に接続する。超電導コイル１ａには永久電流スイッ
チ２ａと保護抵抗器２３ａ、超電導コイル１ｃには永久
電流スイッチ２ｃと保護抵抗器２３ｃ、超電導コイル１
ｅには永久電流スイッチ２ｅと保護抵抗器２３ｅ、ま
た、超電導コイル１ｂには永久電流スイッチ２ｂと保護
抵抗器２３ｂ、超電導コイル１ｄには永久電流スイッチ
２ｄと保護抵抗器２３ｄ、超電導コイル１ｆには永久電
流スイッチ２ｆと保護抵抗器２３ｆをそれぞれ閉じた回
路となし、かつ前記閉回路に対して並列回路を構成する
ように接続されている。

【００４４】ここで、超電導コイル１ａ〜１ｆは自己イ
ンダクタンスが約２．７Ｈで、正常な運転時の電気抵抗
はゼロであるが、常電導転移すると、数Ωの抵抗器とな
る。永久電流スイッチ２ａ〜２ｆは閉の状態で電気抵抗
ゼロで、開の状態で約５０Ωの抵抗状態となる熱式永久
電流スイッチである。保護抵抗器２３ａ〜２３ｆは超電
導コイル１ａ〜１ｆの電流６００Ａが転流した時の発生
電圧による放電を生じないような範囲で、できるだけ抵
抗値を大きくする。この実施例では、保護抵抗器２３ａ
〜２３ｆの大きさを、例えば、０．６Ω、つまり従来の
保護抵抗器の約９倍の抵抗値となるように設定してい
る。

【００４５】そこで、車両の正常な走行時は抵抗がゼロ
の各超電導コイル１ａ〜１ｆ及び永久電流スイッチ２ａ
〜２ｆに、図２の実線の矢印で示すような電流Ｉがそれ
ぞれ約６００Ａ流れ続けている。なお、図２では電源及
び断路部は省略されている。次に、超電導コイルが常電
導転移した場合について図３を用いて説明する。例え
ば、超電導コイル１ｂが何らかの擾乱により常電導転移
すると、超電導コイル１ｂは数百ミリ秒で数Ωの抵抗状
態となり、電流がコイルで熱エネルギーに変換され消失
する。電流が消失する時間は実測結果では約２秒であ
る。また、常電導転移発生と略同時に、消磁装置４が最
初に常電導転移した超電導コイル１ｂの永久電流スイッ
チ２ｂ及び対向する超電導コイル１ａの永久電流スイッ
チ２ａを開に切り替える。永久電流スイッチ２ａが開に
切り替わると、超電導コイル１ａの電流は、図３の点線
の矢印で示すように、保護抵抗器２３ａを経由する回路
を流れる電流Ｉ_c1と、保護抵抗器２３ｂを経由する回路
を流れる電流Ｉ_c2の和に近似する。

【００４６】なお、常電導転移した超電導コイル１ｂ、
及び開に切り替わった永久電流スイッチ２ｂ又は２ａに
も若干の電流が流れるが、これらの抵抗値は保護抵抗器
２３ａ，２３ｂに比べ大きいので、保護抵抗器を経由す
る電流に比べ無視できる。このとき、超電導コイル１ａ
の電流は自己インダクタンスＬが２．７Ｈで超電導コイ
ル両端の合成抵抗Ｒが０．６／２＝０．３Ωであるか
ら、減衰時定数τ＝Ｌ／Ｒ＝９秒となる。

【００４７】この実施例の超電導コイルにおける実験結
果では減衰時定数が９秒のとき、電流が保護抵抗器に転
流してから約０．５秒で常電導転移している。保護抵抗
器は、この実施例のほか減衰時定数が９秒以下になるよ
うな抵抗値にすれば、磁気浮上列車用超電導コイルは常
電導転移する。結局、最初に超電導コイル１ｂが常電導
転移した直後に超電導コイル１ａも常電導転移し、左右
の超電導磁石が発生する磁場分布が対称になり、異常電
磁反発力が生じない。

【００４８】なお、最初に常電導転移する超電導コイル
は、超電導コイル１ｂの代わりに超電導コイル１ａ，１
ｃ〜１ｆのいずれであっても、ここで説明したのと同様
な原理により、対向する超電導コイルを常電導転移させ
ることができる。次に、永久電流スイッチが何らかの原
因により開に切り替わった場合を図４を用いて説明す
る。

【００４９】例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの
擾乱により開に切り替わると、消磁装置４が対向する永
久電流スイッチ２ａのヒータを加熱し、開に切り替え
る。このとき、永久電流スイッチ２ｂのヒータを同時に
加熱しても既に切り替わっているので何ら差し支えな
い。永久電流スイッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、
超電導コイル１ａ及び１ｂの電流Ｉ_C3は、図４の点線の
矢印のような経路で流れる。左右の超電導磁石を結ぶ連
結用常電導線２１及び電流リード線７ａ〜７ｇの抵抗値
は小さいので電流の減衰が遅い。

【００５０】この実施例の超電導コイルにおける実験結
果からは、減衰時定数が少なくとも２７秒以上の場合は
常電導転移しないことが確かめられている。したがっ
て、この実施例の超電導装置の場合、超電導コイル１ａ
と１ｂは直列回路となり、ほぼ同様に電流減衰し、左右
の超電導磁石の発生する磁場が対称となるので、左右方
向の異常電磁反発力は生じない。

【００５１】また、超電導コイル１ａ及び１ｂの減衰時
定数を２７秒以上とするための抵抗は０．２Ωである
が、この抵抗０．２Ωより連結用常電導線２１及び電流
リード線７ａ〜７ｇの抵抗は十分小さくできるので、超
電導コイル１ａ及び１ｂは常電導転移することはない。
結局、永久電流スイッチの開への切り替わりに対しては
対向する永久電流スイッチが開に切り替わるが、超電導
コイルの常電導転移は起こさず、緩やかに電流減衰す
る。

【００５２】したがって、超電導コイルの常電導転移に
伴う液体ヘリウムの蒸発損失を避けることができる。ま
た、電流減衰が緩やかなため電流が残っている間に電気
ブレーキにより、列車を安全に停止させることもでき
る。なお、永久電流スイッチの最初の開への切り替わり
に対しては、永久電流スイッチ２ｂ以外のいずれであっ
てもここで述べた原理により、対向する永久電流スイッ
チを開に切り替え、超電導コイルの常電導転移を誘発す
ることはない。

【００５３】消磁動作が誤動作した場合、消磁装置の出
力は、対向する永久電流スイッチを同時に開に切り替え
る。例えば、図１の消磁装置４が永久電流スイッチ２ａ
及び２ｂを開に切り替えた場合、超電導コイル１ａ及び
１ｂの電流は、前記永久電流スイッチの開への切り替わ
りの場合と同様に、図４の点線の矢印のような経路で流
れる。

【００５４】結局、消磁装置４の誤動作は、最初に永久
電流スイッチが何らかの原因により開に切り替わったと
きと同様となる。したがって、超電導コイル１ａ，１ｂ
は常電導転移せず、液体ヘリウムの無駄な蒸発損失を防
止する。また、異常電磁反発力も生じない。なお、消磁
装置の誤動作による永久電流スイッチの開への切り替わ
りは、永久電流スイッチ２ａと２ｂの組だけでなく、他
の左右対向する組または複数の組であっても超電導コイ
ルの電流は、連結用常電導線２１及び電流リード線７ａ
〜７ｇを経由して流れ、常電導転移せずに緩やかに減衰
する。

【００５５】次に、本発明の第２の実施例について図５
及び図７を用いて説明する。図５は本発明の第２の実施
例を示す磁気浮上列車用超電導磁石装置の回路図、図６
はその第２の実施例における超電導コイルが常電導転移
したときの電流を示す回路図、図７はその第２の実施例
における永久電流スイッチが何らかの原因により開に切
り替わったときの電流を示す回路図である。ここで、上
記したものと同じ部分については、同じ番号を付して、
その説明は省略する。

【００５６】この実施例では、図５に示すように、上記
第１の実施例に加えて、それぞれの保護抵抗器と直列で
あって、該保護抵抗器が直接接続される超電導コイルか
ら発生する電流のみを流す方向にダイオード２４ａ〜２
４ｆを接続する。すなわち、各保護抵抗器２３ａ〜２３
ｆと直列にダイオード２４ａ〜２４ｆを接続したもので
あり、ダイオードの極性は付随する超電導コイルの電流
に対して順方向とする。

【００５７】この実施例では、例えば、図６に示すよう
に、超電導コイル１ｂが常電導転移し、消磁装置４が対
向する超電導コイル１ａの永久電流スイッチ２ａを開に
切り替えたとき、超電導コイル１ａの電流が保護抵抗器
２３ｂに流れることをダイオード２４ｂが阻止し、超電
導コイル１ａの電流Ｉ_C1は、保護抵抗器２３ａのみを流
れる。

【００５８】その結果、超電導コイル１ａの両端に接続
されている抵抗は実質的に保護抵抗器２３ａだけ、つま
り、０．６Ωとなるのに対して、第１の実施例の場合
は、保護抵抗器２３ａと２３ｂの並列回路による合成抵
抗０．３Ωであったので、抵抗値は２倍となり、電流減
衰が大きく、すばやく超電導コイルの常電導転移を行わ
せることができる。

【００５９】換言すれば、第２実施例においては、保護
抵抗器の抵抗値の大きさを半分にしても、第１実施例と
同様の電流減衰が得られる。通電電流が同じなら抵抗値
と質量はほぼ比例関係にあるので、このような観点から
すると、第２の実施例では、第１実施例の保護抵抗器の
質量を半減でき、結局、磁気浮上列車の軽量化を図るこ
とができる。

【００６０】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開に切り替わった場合を図７を用いて説明する。例
えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱により開に
切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流スイッチ
２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流スイッ
チ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル１ａ及
び１ｂの電流Ｉ_C3は、図７の点線の矢印のような経路で
流れる。左右の超電導磁石を結ぶ連結用常電導線２１及
び電流リード線７ａ〜７ｇの抵抗値は小さいので電流の
減衰が遅い。

【００６１】上記した第１及び第２の実施例における超
電導コイルの自己インダクタンスＬは２．７Ｈであり、
超電導コイルに接続されている抵抗値、すなわち、実質
的に保護抵抗器の抵抗値Ｒに対し、超電導コイルの電流
の減衰時定数τ＝Ｌ／Ｒが、９秒以下のとき常電導転移
するという実験結果が得られている。したがって、９≧
Ｌ／Ｒとすれば、超電導コイルの電流が保護抵抗器に転
流した時に、常電導転移して消磁する。

【００６２】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図８は本発明の第３の実施例を示す磁気浮上列車
用超電導磁石装置の回路図、図９はその磁気浮上列車用
超電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の
電流を示す回路図、図１０はその磁気浮上列車用超電導
磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因により開に
切り替わったときの電流を示す回路図である。ここで、
上記したものと同じ部分については、同じ番号を付し
て、その説明は省略する。

【００６３】この実施例においては、図１〜図７に示す
ように、第１の実施例のスイッチ２２に代えて連結用常
電導線２１に電流減衰調整用抵抗器２６を設けるととも
に、第２の実施例のように、保護抵抗器と直列であっ
て、該保護抵抗器が直接接続される超電導コイルから発
生する電流のみを流す方向にダイオード２４ａ〜２４ｆ
を接続する。すなわち、各保護抵抗器２３ａ〜２３ｆと
直列にダイオード２４ａ〜２４ｆを接続したものであ
り、そのダイオードの極性は付随する超電導コイルの電
流に対して順方向とする。

【００６４】この実施例では、例えば、図９に示すよう
に、超電導コイル１ｂが常電導転移し、消磁装置４が対
向する超電導コイル１ａの永久電流スイッチ２ａを開に
切り替えたとき、超電導コイル１ａの電流が保護抵抗器
２３ｂに流れることをダイオード２４ｂが阻止し、超電
導コイル１ａの電流Ｉ_C1は、保護抵抗器２３ａのみを流
れる。

【００６５】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開に切り替わった場合を図１０を用いて説明する。
例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱により開
に切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流スイッ
チ２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流スイ
ッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル１ｂ
及び１ａの電流Ｉ_c3は、図１０の点線の矢印のような経
路で流れる。電流減衰調整用抵抗器２６の抵抗値及び左
右の超電導磁石を結ぶ連結用常電導線２１及び電流リー
ド線７ａ〜７ｇの抵抗値は小さいので電流の減衰が遅
い。

【００６６】すなわち、電流減衰調整用抵抗器２６は永
久電流スイッチが何らかの原因により開に切り替わった
場合、超電導コイルを常電導転移させないようなゆるや
かな電流減衰を生じる抵抗値にする。この実施例の磁気
浮上式鉄道用超電導コイルにおいては、自己インダクタ
ンスＬ（＝１．９Ｈ）と電流減衰調整用抵抗器ｒに対
し、減衰時定数τがτ≧Ｌ／ｒ≧１９秒のとき常電導転
移しないという実験結果を得ている。

【００６７】すなわち、例えば、ｒ＝０．１Ωの電流減
衰調整用抵抗器を接続すると減衰時定数が１９秒であ
り、常電導転移しない。また、この実施例においては、
図８に示すように、電源２５を、左右の超電導磁石を結
ぶ連結用常電導線２１を開路することなく、励磁・消磁
することができる。

【００６８】ただし、電源２５を接続して、超電導コイ
ルの励磁・消磁する場合には、電源２５からの供給電流
を徐々に変化させる、つまり、供給電流の変化（ｄＩ／
ｄｔ）が小さくなるようにして、給電することにより、
電流減衰調整用抵抗器２６への分流によるロスを軽減す
る必要がある。

【００６９】更に、電流減衰調整用抵抗器２６を接続し
ない場合に比べて、左右の超電導磁石を結ぶ連結用常電
導線２１の通電時間が短くなるので、連結用常電導線２
１の径を小さくすることができ、つまり、導体量を節約
することにより、結局、磁気浮上列車の軽量化を図るこ
とができる。次に、本発明の第４の実施例について説明
する。

【００７０】図１１は本発明の第４の実施例を示す磁気
浮上列車用超電導磁石装置の回路図、図１２はその磁気
浮上列車用超電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移
した場合の電流を示す回路図、図１３はその磁気浮上列
車用超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因
により開に切り替わったときの電流を示す回路図であ
る。ここで、上記したものと同じ部分については、同じ
番号を付して、その説明は省略する。

【００７１】この実施例においては、図１１に示すよう
に、第３の実施例の電流減衰調整用抵抗器２６に直列に
ダイオード２７を接続し、そのダイオード２７の極性は
超電導コイルの電流に対して順方向とする。この実施例
では、例えば、図１２に示すように、超電導コイル１ｂ
が常電導転移し、消磁装置４が対向する超電導コイル１
ａの永久電流スイッチ２ａを開に切り替えたとき、超電
導コイル１ａの電流が保護抵抗器２３ｂに流れることを
ダイオード２４ｂが阻止し、超電導コイル１ａの電流Ｉ
_C1は、保護抵抗器２３ａのみを流れる。

【００７２】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開に切り替わった場合を図１３を用いて説明する。
例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱により開
に切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流スイッ
チ２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流スイ
ッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル１ｂ
及び１ａの電流Ｉ_C4は、図１３の点線の矢印のような経
路で流れる。電流減衰調整用抵抗器２６の抵抗値（例え
ば、０．１Ω）及び左右の超電導磁石を結ぶ連結用常電
導線２１及び電流リード線７ａ〜７ｇの抵抗値は小さい
ので電流の減衰が遅い。

【００７３】また、この実施例においては、図１１に示
すように、電源２５を、左右の超電導磁石を結ぶ連結用
常電導線２１を取り外すことなく励磁する場合には、電
流減衰調整用抵抗器２６に電源２５からの電流が分流し
ないようにダイオード２７が取り付けられているので、
供給電流の変化（ｄＩ／ｄｔ）を大きくするようにして
もよい。つまり、急速な励磁を行うことができる。

【００７４】ただし、左右の超電導磁石を結ぶ連結用常
電導線２１を取り外すことなく消磁する場合には、電流
減衰調整用抵抗器２６にも電流が分流するので、電流の
変化、つまり、ｄＩ／ｄｔを小さくする必要がある。次
に、本発明の第５の実施例について説明する。図１４は
本発明の第５の実施例を示す磁気浮上列車用超電導磁石
装置の回路図、図１５はその磁気浮上列車用超電導磁石
装置の超電導コイルが常電導転移した場合の電流を示す
回路図、図１６はその磁気浮上列車用超電導磁石装置の
永久電流スイッチが何らかの原因により開に切り替わっ
たときの電流を示す回路図である。ここで、上記したも
のと同じ部分については、同じ番号を付して、その説明
は省略する。

【００７５】この実施例においては、図１４に示すよう
に、第３の実施例の電流減衰調整用抵抗器２６に直列に
スイッチ２２を接続するようにしたものである。この実
施例では、例えば、図１５に示すように、超電導コイル
１ｂが常電導転移し、消磁装置４が対向する超電導コイ
ル１ａの永久電流スイッチ２ａを開に切り替えたとき、
超電導コイル１ａの電流が保護抵抗器２３ｂに流れるこ
とをダイオード２４ｂが阻止し、超電導コイル１ａの電
流Ｉ_C1は、保護抵抗器２３ａのみを流れる。

【００７６】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開に切り替わった場合を図１６を用いて説明する。
例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱により開
に切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流スイッ
チ２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流スイ
ッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル１ｂ
及び１ａの電流Ｉ_C3は、図１６の点線の矢印のような経
路で流れる。電流減衰調整用抵抗器２６の抵抗値及び左
右の超電導磁石を結ぶ連結用常電導線２１及び電流リー
ド線７ａ〜７ｇの抵抗値は小さいので電流の減衰が遅
い。

【００７７】また、この実施例においては、図１４に示
すように、電源５を、断路部６を介して超電導コイル１
ａ〜１ｆに接続する場合には、スイッチ２２を開くよう
にしているので、超電導コイルの励磁・消磁時に電流減
衰調整用抵抗器２６に電源５からの供給電流が分流する
ことはなくなり、その分、電源５の容量を低減すること
ができる。

【００７８】また、超電導コイルの励磁・消磁時に供給
電流の変化（ｄＩ／ｄｔ）を大きくすることができるの
で、超電導コイルの励磁・消磁を迅速に行うことができ
る。次に、本発明の第６の実施例について説明する。図
１７は本発明の第６の実施例を示す磁気浮上列車用超電
導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の電流
を示す回路図、図１８はその磁気浮上列車用超電導磁石
装置の永久電流スイッチが何らかの原因により開に切り
替わったときの電流を示す回路図である。ここで、上記
したものと同じ部分については、同じ番号を付して、そ
の説明は省略する。

【００７９】この実施例においては、図１７に示すよう
に、第５の実施例の各対になった超電導コイル１ａと１
ｂ，１ｃと１ｄ，１ｅと１ｆがそれぞれブロック化され
るように、補助連結用常電導線２８で電流リード線７ｂ
と７ｆ間を、補助連結用常電導線２９で電流リード線７
ｃと７ｅ間をそれぞれ接続可能にし、対向する超電導コ
イルの一対毎に循環電流を流すことができるように回路
を構成する。すなわち、補助連結用常電導線２８にはス
イッチ３１と電流減衰調整用抵抗器３２を、補助連結用
常電導線２９にはスイッチ３３と電流減衰調整用抵抗器
３４をそれぞれ直列に接続する。

【００８０】この実施例では、例えば、図１７に示すよ
うに、超電導コイル１ｂが常電導転移し、消磁装置４が
対向する超電導コイル１ａの永久電流スイッチ２ａを開
に切り替えたとき、超電導コイル１ａの電流が電流リー
ド線７ｂ−補助連結用常電導線２８−スイッチ３１−電
流減衰調整用抵抗器３２−補助連結用常電導線２８−電
流リード線７ｆを介して保護抵抗器２３ｂに流れること
をダイオード２４ｂが阻止し、超電導コイル１ａの電流
Ｉ_C1は、保護抵抗器２３ａのみを流れる。

【００８１】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開に切り替わった場合を図１８を用いて説明する。
例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱により開
に切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流スイッ
チ２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流スイ
ッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル１ｂ
及び１ａの電流Ｉ_C4は、図１８の点線の矢印のような経
路で流れる。すなわち、超電導コイル１ａ−電流リード
線７ｂ−補助連結用常電導線２８−スイッチ３１−電流
減衰調整用抵抗器３２−補助連結用常電導線２８−電流
リード線７ｆ−超電導コイル１ｂ−電流リード線７ｇ−
連結用常電導線２１−電流減衰調整用抵抗器２６−スイ
ッチ２２−連結用常電導線２１−電流リード線７ａから
なる回路に循環電流Ｉ_C4が流れる。ここで、電流減衰調
整用抵抗器２６，３２、補助連結用常電導線２８及び連
結用常電導線２１、電流リード線７ｂ，７ｆ，７ｇ，７
ａのそれぞれの抵抗値は小さいので電流の減衰が遅い。

【００８２】上記のように、左右の超電導磁石を補助連
結用常電導線２８，２９で接続し、対向する超電導コイ
ルの一対ごとに循環電流を流すことができる。一対の超
電導コイルが常電導転移した後に液体ヘリウムが残って
いて、消磁後に永久電流スイッチが閉に復帰する場合
は、上記第１の実施例から第５の実施例の構成で何ら問
題ない。

【００８３】しかし、上記第１の実施例から第５の実施
例の場合、常電導転移した超電導コイルの周囲の液体ヘ
リウムがすべて蒸発し、その超電導コイル及び永久電流
スイッチが閉に復帰せず、しかも引き続き別の永久電流
スイッチが開に切り替わるという特別の場合、左右の超
電導磁石を電流が循環する回路において、先に常電導転
移した超電導コイル及び永久電流スイッチの抵抗が大き
く、後に開に切り替わった永久電流スイッチの超電導コ
イルは電流減衰が大きくなり常電導転移する。

【００８４】一方、このような場合であっても、この第
６の実施例では、他のブロックへの永久電流スイッチの
開への切り替わりによる超電導コイルの常電導転移を避
けることができる。例えば、超電導コイル１ｄの常電導
転移により消磁装置４が動作し、超電導コイル１ｃも常
電導転移した後にその周囲の液体ヘリウムが蒸発してな
くなると、超電導コイル１ｃ，１ｄは常電導状態のまま
になり、永久電流スイッチ２ｃ，２ｄは開のままにな
る。常電導状態の超電導コイル及び開の永久電流スイッ
チの抵抗はいずれも数１０Ω以上であり、保護抵抗器の
抵抗値よりも１桁以上大きな値である。

【００８５】したがって、この状態で、例えば永久電流
スイッチ２ｂが何らかの原因により開に切り替わると、
消磁装置４が永久電流スイッチ２ａを開に切り替え、図
１８の点線の矢印で示すような経路で超電導コイル１
ａ，１ｂの電流Ｉ_C4が流れる。この経路の抵抗は小さい
ので、超電導コイルの常電導転移を誘発することはな
い。

【００８６】次に、本発明の第７の実施例について説明
する。図１９は本発明の第７の実施例を示す磁気浮上列
車用超電導磁石装置の回路図、図２０はその第７の実施
例における超電導コイルが常電導転移した場合の電流を
示す回路図、図２１はその磁気浮上列車用超電導磁石装
置の永久電流スイッチが何らかの原因により開に切り替
わったときの電流を示す回路図である。ここで、上記し
たものと同じ部分については、同じ番号を付して、その
説明は省略する。

【００８７】この実施例においては、磁気浮上列車の左
右に配置される超電導磁石装置にはそれぞれ４個の超電
導コイルが直列に接続されるとともに、各保護抵抗器２
３ａ〜２３ｈには、それぞれ直列に所定電圧以上で導通
する両方向スイッチ素子３５ａ〜３５ｈをそれぞれ接続
する。更に、連結用常電導線２１には電流減衰調整用抵
抗器２６と、それに直列に接続される所定電圧以上で導
通する両方向スイッチ素子３６を接続するようにしてい
る。

【００８８】また、電源３９の電源ケーブル８ａと８ｂ
間には接続線９を設け、該接続線９には所定電圧以上で
導通する両方向スイッチ素子３７と抵抗器３８が直列に
接続され、磁気浮上列車用超電導磁石装置の励磁・消磁
後には、超電導磁石装置からは断路部６により切り離さ
れるようになっている。更に、断路部６の負荷側の電流
リード線７ａと７ｇ間には連結用常電導線２１が設けら
れ、該連結用常電導線２１には所定電圧以上で導通する
両方向スイッチ素子３６と電流減衰調整用抵抗器２６が
直列に接続される。

【００８９】ここで、所定電圧以上で導通する両方向ス
イッチ素子３７は、例えば、スイッチの電極を予め不活
性ガス（例えば、ネオンやヘリウム）中に微小距離をお
いて配置し、電極間に一定値以上の電圧が発生したとき
に放電により回路を閉じるようにしている。この実施例
では、例えば、図２０に示すように、超電導コイル１ｂ
が常電導転移し、消磁装置４が対向する超電導コイル１
ａの永久電流スイッチ２ａを開に切り替えたとき、超電
導コイル１ａの電流は保護抵抗器２３ａと両方向スイッ
チ素子３５ａのみを流れる。

【００９０】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開きに切り替わった場合を図２１を用いて説明す
る。例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱によ
り開に切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流ス
イッチ２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流
スイッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル
１ｂ及び１ａの電流Ｉ_C4は、図２１の点線の矢印のよう
な経路で流れる。すなわち、超電導コイル１ａ−電流リ
ード線７ｂ−永久電流スイッチ２ｃ−電流リード線７ｃ
−永久電流スイッチ２ｅ−電流リード線７ｈ−永久電流
スイッチ２ｇ−電流リード線７ｄ−永久電流スイッチ２
ｈ−電流リード線７ｉ−永久電流スイッチ２ｆ−電流リ
ード線７ｅ−永久電流スイッチ２ｄ−電流リード線７ｆ
−超電導コイル１ｂ−電流リード線７ｇ−連結用常電導
線２１−両方向スイッチ素子３６−電流減衰調整用抵抗
器２６−連結用常電導線２１−電流リード線７ａからな
る回路に循環電流Ｉ_C4が流れる。

【００９１】ここで、連結用常電導線２１、電流減衰調
整用抵抗器２６及び電流リード線７ｂ，７ｃ，７ｈ，７
ｄ，７ｉ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ａの抵抗値は小さいの
で電流の減衰が遅い。なお、抵抗器３８の抵抗値は電流
減衰調整用抵抗器２６の抵抗値よりは大きく設定されて
おり、電源３９の電源ケーブル８ａと８ｂ間に両方向ス
イッチ素子３７と抵抗器３８が接続されることにより、
磁気浮上列車用超電導磁石装置の励磁・消磁時に異常が
生じた場合には、両方向スイッチ素子３６が導通する前
に、両方向スイッチ素子３７が導通し、流れる循環電流
をいち早く減衰させることにより、超電導磁石装置の回
路の損傷を極力抑えることができる。

【００９２】次に、本発明の第８の実施例について説明
する。図２２は本発明の第８の実施例を示す磁気浮上列
車用超電導磁石装置の回路図、図２３はその磁気浮上列
車用超電導磁石装置の左側の超電導コイルが常電導転移
した場合の電流を示す回路図、図２４はその磁気浮上列
車用超電導磁石装置の右側の超電導コイルが常電導転移
した場合の電流を示す回路図、図２５はその磁気浮上列
車用超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因
により開に切り替わったときの電流を示す回路図であ
る。ここで、上記したものと同じ部分については、同じ
番号を付して、その説明は省略する。

【００９３】この実施例においては、磁気浮上列車の右
側に配置される超電導磁石装置には４個の超電導コイル
１ａ，１ｃ，１ｅ，１ｇが直列に接続されるとともに、
それそれの超電導コイル１ａ，１ｃ，１ｅ，１ｇの両端
に永久電流スイッチ２ａ，２ｃ，２ｅ，２ｇが設けられ
るとともに、それぞれの永久電流スイッチ２ａ，２ｃ，
２ｅ，２ｇの両端に保護抵抗器２３ａ，２３ｃ，２３
ｅ，２３ｇと、それぞれが直列に接続され、所定電圧以
上で導通する両方向スイッチ素子３５ａ，３５ｃ，３５
ｅ，３５ｇを接続する。

【００９４】また、磁気浮上列車の左側に配置される超
電導磁石装置には４個の超電導コイル１ｂ，１ｄ，１
ｆ，１ｈが直列に接続されるとともに、それそれの超電
導コイル１ｂ，１ｄ，１ｆ，１ｈの両端に永久電流スイ
ッチ２ｂ，２ｄ，２ｆ，２ｈが設けられる。更に、第６
実施例と同様に、左右の各対に成った超電導コイル間に
は補助連結用常電導線２８，２９，３０を接続する。

【００９５】そして、補助連結用常電導線２８には保護
抵抗器２３ｉとこれに直列に接続される所定電圧以上で
導通する両方向スイッチ素子３５ｉを、補助連結用常電
導線２９には保護抵抗器２３ｊとこれに直列に接続され
る所定電圧以上で導通する両方向スイッチ素子３５ｊ
を、補助連結用常電導線３０には保護抵抗器２３ｋとこ
れに直列に接続される所定電圧以上で導通する両方向ス
イッチ素子３５ｋとをそれぞれ接続する。

【００９６】また、電源３９の電源ケーブル８ａと８ｂ
間には接続線９が設けられ、該接続線９には所定電圧以
上で導通する両方向スイッチ素子３７と抵抗器３８が直
列に接続され、磁気浮上列車用超電導磁石装置の励磁・
消磁後には、超電導磁石装置からは断路部６によって切
り離されるようになっている。更に、断路部６の負荷側
の電流リード線７ａと７ｇ間には連結用常電導線２１が
設けられ、該連結用常電導線２１には所定電圧以上で導
通する両方向スイッチ素子３６と電流減衰調整用抵抗器
２６が直列に接続される。

【００９７】この実施例では、例えば、図２３に示すよ
うに、左側の超電導コイル１ｂが常電導転移し、消磁装
置４が対向する超電導コイル１ａの永久電流スイッチ２
ａを開に切り替えたとき、超電導コイル１ａの電流は両
方向スイッチ素子３５ａと保護抵抗器２３ａとのみを流
れ、超電導コイル１ｂが常電導転移した直後に超電導コ
イル１ａも常電導転移し、左右の超電導磁石が発生する
磁場分布が対称になり、異常電磁反発力が生じることは
ない。

【００９８】次に、例えば、図２４に示すように、左側
の超電導コイル１ａが常電導転移し、消磁装置４が対向
する超電導コイル１ｂの永久電流スイッチ２ｂを開に切
り替えたとき、超電導コイル１ｂの電流Ｉ_C5は、超電導
コイル１ｂ−電流リード線７ｇ−連結用常電導線２１−
両方向スイッチ素子３６−電流減衰調整用抵抗器２６−
連結用常電導線２１−電流リード線７ａ−保護抵抗器２
３ａ−両方向スイッチ素子３５ａ−電流リード線７ｂ−
永久電流スイッチ２ｃ−電流リード線７ｃ−永久電流ス
イッチ２ｅ−電流リード線７ｈ−永久電流スイッチ２ｇ
−電流リード線７ｄ−永久電流スイッチ２ｈ−電流リー
ド線７ｉ−永久電流スイッチ２ｆ−電流リード線７ｅ−
永久電流スイッチ２ｄ−電流リード線７ｆと閉回路を流
れる。

【００９９】この場合、電流減衰調整用抵抗器２６（例
えば、０．１Ω）と、保護抵抗器２３ｂ（例えば、０．
６Ω）とが直列に接続されるために、この回路の合成抵
抗値は、例えば、０．７Ωと大きくなり、超電導コイル
１ｂを素早く常電導転移させ、左右の超電導磁石が発生
する磁場分布が対称になり、異常電磁反発力が生じな
い。

【０１００】次に、永久電流スイッチが何らかの原因に
より開に切り替わった場合を図２５を用いて説明する。
例えば、永久電流スイッチ２ｂが何らかの擾乱により開
に切り替わると、消磁装置４が対向する永久電流スイッ
チ２ａのヒータを加熱し開に切り替える。永久電流スイ
ッチ２ａ，２ｂが開に切り替わると、超電導コイル１ｂ
及び１ａの電流Ｉ_C4は、図２５の点線の矢印のような経
路で流れる。すなわち、超電導コイル１ｂ−電流リード
線７ｇ−連結用常電導線２１−両方向スイッチ素子３６
−電流減衰調整用抵抗器２６−連結用常電導線２１−電
流リード線７ａ−超電導コイル１ａ−電流リード線７ｂ
−永久電流スイッチ２ｃ−電流リード線７ｃ−永久電流
スイッチ２ｅ−電流リード線７ｈ−永久電流スイッチ２
ｇ−電流リード線７ｄ−永久電流スイッチ２ｈ−電流リ
ード線７ｉ−永久電流スイッチ２ｆ−電流リード線７ｅ
−永久電流スイッチ２ｄ−電流リード線７ｆと閉回路を
流れる。

【０１０１】ここで、電流減衰調整用抵抗器２６の抵抗
値（例えば、０．１Ω）は小さいので電流の減衰が遅
く、超電導コイルを常電導転移させることはない。この
ように構成することにより、前記第７実施例において
は、保護抵抗器の数が合計８個必要であったが、この第
８実施例では、保護抵抗器の数を７個に低減することが
でき、その分、スペース及びコストの低減を図るととも
に、磁気浮上列車の軽量化を図ることができる。

【０１０２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【０１０３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、（１）本発明の第１実施例の磁気浮上列車用超電導磁石
装置によれば、列車走行中に何らかの原因により、超電
導コイルの１つが常電導転移したときには、対向する超
電導コイルも１秒以内に常電導転移させることができ、
しかも永久電流スイッチが開に切り替わったときには、
対向する永久電流スイッチを開に切り替えるだけで超電
導コイルを常電導転移させることはない。

【０１０４】したがって、左右の超電導コイルによる磁
場分布の対称性を維持し、列車を軌道側壁に押し付けよ
うとする電磁力の発生を防止することができる。よっ
て、軌道の補強強度を軽減でき、建設コストを安価にで
きる。また、永久電流スイッチが開に切り替わっただけ
の場合、及び消磁装置が誤動作した場合のいずれも、対
向する永久電流スイッチを開に切り替えるだけで、超電
導コイルの常電導転移を誘発しないので、これらの場合
に超電導コイルの常電導転移に伴う液体ヘリウムの損失
を防止することができる。

【０１０５】（２）本発明の第２実施例の磁気浮上列車
用超電導磁石装置によれば、上記第１実施例の効果に加
えて、更に、常電導転移した超電導コイルの保護抵抗器
に対向する超電導コイルの電流が流れることを阻止す
る。その結果、保護抵抗器の抵抗値を半減させることが
でき、磁気浮上列車の軽量化に寄与する。（３）本発明の第３実施例の磁気浮上列車用超電導磁石
装置によれば、第２実施例の効果に加えて、永久電流ス
イッチが開に切り替わり、超電導コイルの電流が左右の
超電導磁石を結ぶ連結用常電導線に流れたとき、超電導
コイルを常電導転移させない範囲で電流減衰の時間を調
節できる。電流減衰の時間を制限することにより、連結
用常電導線の通電時間に対する容量を小さくでき、磁気
浮上列車の軽量化を図ることができる。更に、超電導コ
イルの励磁・消磁後に電流減衰調整用抵抗器が接続され
た連結用常電導線をそのまま接続しておき、連結用常電
導線を開路する必要がないので、操作が簡単である。

【０１０６】（４）本発明の第４実施例の磁気浮上列車
用超電導磁石装置によれば、超電導コイルの励磁の際に
電源からの供給電流が連結用常電導線に分流しないの
で、電源容量を軽減でき、電源設備費を安価にできる。
また、迅速に励磁を行うことができる。（５）本発明の第５実施例の磁気浮上列車用超電導磁石
装置によれば、第３実施例の効果と同様に、永久電流ス
イッチが開に切り替わり、超電導コイルの電流が左右の
超電導磁石を結ぶ連結用常電導線に流れたとき、超電導
コイルを常電導転移させない範囲で電流減衰の時間を調
節できる。電流減衰の時間を制限することにより、連結
用常電導線の通電時間に対する容量を小さくでき、磁気
浮上列車の軽量化を図ることができる。更に、連結用常
電導線に設けられたスイッチの開路により、超電導コイ
ルの励磁・消磁を迅速に行うことができる。

【０１０７】（６）本発明の第６実施例の磁気浮上列車
用超電導磁石装置によれば、第５実施例の効果に加え
て、対向する超電導コイルの一対ごとに循環電流が流れ
るようにしたので、他の超電導コイルの状態にかかわら
ず、永久電流スイッチの開に対しては超電導コイルの常
電導転移を誘発することはなくなる。（７）本発明の第７実施例の磁気浮上列車用超電導磁石
装置によれば、第３実施例の効果と同様に、永久電流ス
イッチが開に切り替わり、超電導コイルの電流が左右の
超電導磁石を結ぶ連結用常電導線に流れたとき、超電導
コイルを常電導転移させない範囲で電流減衰の時間を調
節できる。電流減衰の時間を制限することにより、連結
用常電導線の通電時間に対する容量を小さくでき、磁気
浮上列車の軽量化を図ることができる。更に、連結用常
電導線に設けられた所定電圧以上で導通する両方向スイ
ッチにより、超電導コイルの励磁・消磁時に連結用常電
導線は開路されるので、電源からの供給電流が連結用常
電導線に分流しないので、電源容量を軽減でき、電源設
備費を安価にできる。また、迅速に励磁・消磁を行うこ
とができる。

【０１０８】（８）本発明の第８実施例の磁気浮上列車
用超電導磁石装置によれば、第７実施例の効果に加え、
保護抵抗器の数を低減することができ、スペース及びコ
ストの低減を図るとともに、磁気浮上列車の軽量化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の回路図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の正常時の電流を流す回路図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移したときの電
流を示す回路図である。

【図４】本発明の第１の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因で開に
切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の回路図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移したときの電
流を示す回路図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因で開に
切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の回路図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示す磁気浮上列車用超
電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の電
流を示す回路図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因で開
に切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図１１】本発明の第４の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の回路図である。

【図１２】本発明の第４の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の
電流を示す回路図である。

【図１３】本発明の第４の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因によ
り開に切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図１４】本発明の第５の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の回路図である。

【図１５】本発明の第５の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の
電流を示す回路図である。

【図１６】本発明の第５の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因によ
り開に切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図１７】本発明の第６の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の
電流を示す回路図である。

【図１８】本発明の第６の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因によ
り開に切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図１９】本発明の第７の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の回路図である。

【図２０】本発明の第７の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の超電導コイルが常電導転移した場合の
電流を示す回路図である。

【図２１】本発明の第７の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因によ
り開に切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図２２】本発明の第８の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の回路図である。

【図２３】本発明の第８の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の左側の超電導コイルが常電導転移した
場合の電流を示す回路図である。

【図２４】本発明の第８の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の右側の超電導コイルが常電導転移した
場合の電流を示す回路図である。

【図２５】本発明の第８の実施例を示す磁気浮上列車用
超電導磁石装置の永久電流スイッチが何らかの原因によ
り開に切り替わったときの電流を示す回路図である。

【図２６】従来の磁気浮上列車の概略断面図である。

【図２７】従来の磁気浮上列車用超電導磁石装置の回路
図である。

【図２８】従来の磁気浮上列車が平衡位置近傍を走行し
ているときの超電導コイルと案内用地上コイルの位置関
係及び磁束を示す図である。

【図２９】従来の磁気浮上列車が平衡位置から水平方向
に変位して走行しているときの超電導コイルと案内用地
上コイルの位置関係及び磁束を示す図である。

【図３０】従来の磁気浮上列車の片側の超電導コイルが
常電導転移したときの超電導コイルと案内用地上コイル
の位置関係及び磁束を示す図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｈ超電導コイル２ａ〜２ｈ永久電流スイッチ４消磁装置５，２５，３９電源６断路部７ａ〜７ｉ電流リード線８ａ，８ｂ電源ケーブル９接続線１０ａ，１０ｂ超電導磁石１２台車２１連結用常電導線２２，３１，３３スイッチ２３ａ〜２３ｋ保護抵抗器２４ａ〜２４ｆ，２７ダイオード２６，３２，３４電流減衰調整用抵抗器２８，２９，３０補助連結用常電導線３５ａ〜３５ｋ，３６，３７両方向スイッチ素子３８抵抗器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両基地に備えられる電源から断路部を
介して励磁・消磁されるとともに、磁気浮上列車の走行
時に磁気浮上式鉄道の案内用地上コイルと対向する磁気
浮上列車の両側に対に搭載され、直列に接続される超電
導磁石を設け、該超電導磁石は複数の直列接続される超
電導コイルを有し、該超電導コイルの両端にそれぞれ並
列に接続される永久電流スイッチと、前記磁気浮上列車
の両側に対に搭載される永久電流スイッチを連係して切
り替え動作させる消磁装置とを具備する磁気浮上列車用
超電導磁石装置において、（ａ）前記断路部から前記電
源が切り離されると、前記断路部より負荷側であって、
最も電源側の電流リード線間に接続され、全ての超電導
コイルを直列に接続し、循環電流を流すことができる連
結用常電導線と、（ｂ）超電導コイルが常電導転移を生
じると、該超電導コイルと対向する超電導コイルの電流
が永久電流スイッチから転流したときに、該対向する超
電導コイルが常電導転移を生ずる大きさの抵抗値を有す
る保護抵抗器とを具備することを特徴とする磁気浮上列
車用超電導磁石装置。
【請求項２】請求項１記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、前記連結用常電導線に開閉器又は該連
結用常電導線を取り外し自在な接続部を具備することを
特徴とする磁気浮上列車用超電導磁石装置。
【請求項３】請求項１記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、それぞれの保護抵抗器に直列に接続さ
れ、かつ、該保護抵抗器が直接接続される超電導コイル
から発生する電流のみを流す方向にダイオードを接続し
たことを特徴とする磁気浮上列車用超電導磁石装置。
【請求項４】請求項１記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、前記保護抵抗器の抵抗値をＲ、超電導
コイルの自己インダクタンスをＬとした場合、９≧Ｌ／
Ｒの関係となることを特徴とする磁気浮上列車用超電導
磁石装置。
【請求項５】請求項３記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、永久電流スイッチにトラブルが発生し
超電導コイルの電流が永久電流スイッチから転流したと
きに連結用常電導線に常電導転移しない抵抗値を有する
電流減衰調整用抵抗器を接続したことを特徴とする磁気
浮上列車用超電導磁石装置。
【請求項６】請求項５記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、電流減衰調整用抵抗器の抵抗値をｒ、
超電導コイルの自己インダクタンスをＬとした場合、１
９≦Ｌ／ｒの関係となることを特徴とする磁気浮上列車
用超電導磁石装置。
【請求項７】請求項５記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、前記電流減衰調整用抵抗器に直列にダ
イオードを接続したことを特徴とする磁気浮上列車用超
電導磁石装置。
【請求項８】請求項１記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、対向する超電導コイルの一対毎に循環
電流を流すことができるように補助連結用常電導線を接
続したことを特徴とする磁気浮上列車用超電導磁石装
置。
【請求項９】請求項８記載の磁気浮上列車用超電導磁
石装置において、補助連結用常電導線に電流減衰調整用
抵抗器及び又は開閉器を接続したことを特徴とする磁気
浮上列車用超電導磁石装置。
【請求項１０】請求項２記載の磁気浮上列車用超電導
磁石装置において、前記保護抵抗器と直列に所定電圧以
上で導通する両方向スイッチ素子を接続することを特徴
とする磁気浮上列車用超電導磁石装置。
【請求項１１】請求項１０記載の磁気浮上列車用超電
導磁石装置において、前記連結用常電導線に直列に所定
電圧以上で導通する両方向スイッチ素子を接続すること
を特徴とする磁気浮上列車用超電導磁石装置。
【請求項１２】請求項１記載の磁気浮上列車用超電導
磁石装置において、前記磁気浮上列車の一方側に配置さ
れる永久電流スイッチの両端に前記保護抵抗器と、該保
護抵抗器に直列に接続される所定電圧以上で導通する両
方向スイッチ素子を設けるとともに、対向する超電導コ
イルの一対毎に循環電流を流すことができるように補助
連結用常電導線を設け、該補助連結用常電導線に保護抵
抗器と、該保護抵抗器と直列に所定電圧以上で導通する
両方向スイッチ素子を接続することを特徴とする磁気浮
上列車用超電導磁石装置。