JP2706217B2 - 超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル及びその給電方式 - Google Patents

超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル及びその給電方式

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JP2706217B2
JP2706217B2 JP613794A JP613794A JP2706217B2 JP 2706217 B2 JP2706217 B2 JP 2706217B2 JP 613794 A JP613794 A JP 613794A JP 613794 A JP613794 A JP 613794A JP 2706217 B2 JP2706217 B2 JP 2706217B2
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  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁気浮上式鉄道
の地上コイル及びその給電方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
以下に示すようなものがあった。超電導磁気浮上式鉄道
の両側壁に推進・浮上・案内の全ての機能を持たせるよ
うに配置される地上コイル、つまり、PLG(Prop
ulsion Levitation and Gui
dance)コイルが既に本願発明者等によって提案さ
れている(例えば、特開平1−298902号公報参
照、米国特許第4,913,059号参照)。
【0003】すなわち、図4に示すように、U型の軌道
路6の内側両側壁に対向して、かつ、車両推進方向に沿
い、所定間隔を隔てて連続的に配置された地上コイルを
有し、その構造は、導電体コイル7(7′)は同一形状
及び同一寸法の上方コイル8(8′)と、下方コイル9
(9′)をヌルフラックス接続し、かつU型の軌道路6
の内側の両側壁の対向する導電体コイル7,7′をヌル
フラックス接続している。
【0004】車両VHが補助車輪5,5′を介して着地
している時、導電体コイル7の垂直方向の中心と、超電
導コイル1の垂直方向の中心は同一水平線上にあり、該
水平線上の所定点を中心として、上方コイル8と下方コ
イル9は対称に配置されている。導電体コイル7′も導
電体コイル7と全く同一構造及び配置となっている。ま
た、上方コイル8′は上方コイル8に、下方コイル9′
は下方コイル9に対応する。なお、2は台車、3は補助
車輪、4はその補助車輪の支持軸である。
【0005】そこで、対向する導電体コイル7,7′を
ヌルフラックス接続する接続線10に、3相の推進電源
を接続する。つまり、3相の120゜単層配置の地上コ
イルとなる。このPLGコイルの出現により、超電導磁
気浮上式鉄道の路床に、浮上用の地上コイルを敷設した
り、超電導磁気浮上式鉄道の両側壁に、推進用コイルを
浮上 ・案内用コイルとは別個に敷設する必要がなくなり、地
上コイルのコイパクト化 ・施工のコストの大幅な低減をもたらすこととなった。
【0006】一方、地上コイルは、超電導磁石との間の
電磁力を利用するために、従来のPLGの地上コイルの
配置では、車両が走行する時に、この120゜単層配置
の推進用地上コイルが発生する磁界の高調波成分が、超
電導磁石にどのような影響を与えるかを調べたところ、
特定周波数で超電導磁石の内槽振動が大きくなり、過大
な熱ロスを発生させることが分かってきた。そこで、超
電導磁石内槽の強度を増大するなどの対策を講じる一
方、高調波磁界を減ずる方策として、コイル数を変える
ことなく、第3高調波をなくする2層隔極配置方式が提
案されている。
【0007】図5はかかる従来の2層隔極配置方式の地
上コイル配置を示す斜視図である。この図に示すよう
に、ここでは、U型断面の走行路11の側面には、推進
用地上コイル12と、浮上・案内用地上コイル13が配
置された側壁浮上方式が採用されている。この側壁浮上
方式は、図6に示すように、上下2段の浮上・案内用地
上コイル21を8の字に結線して、山側と海側のその浮
上・案内用地上コイル21間はヌルフラックス線22で
接続される。これらの浮上・案内用地上コイル21は、
側壁に取り付けられ、車両に搭載される超電導磁石20
の中心線が、上下2段の浮上・案内用地上コイル21の
中心にある時は、両者に鎖交する磁束が同じであり、浮
上・案内用地上コイル21に誘導電流が流れず、上側ま
たは下側にある時は、誘導電流が流れて、浮上・案内用
地上コイル21の上下コイルとも超電導磁石20を中心
に戻すような力が発生し、下側では浮上力となる。
【0008】図7は従来の地上コイルによる超電導磁気
浮上車両の浮上及び案内の説明図である。図7(a)に
示すように、浮上・案内用地上コイル21の各水平辺に
浮上力が生じるので、浮上力を得るのに、地上コイル2
1に流れる電流は少なく、浮上に伴う抵抗損も小さい。
【0009】従って、磁気による走行抵抗(磁気抗力)
は小さい。また、低速時にピーク値を示す磁気抗力は、
超電導磁石と地上コイルの中心線の高さを一致させて車
輪走行すれば、これを零にすることができる。案内力
は、図7(b)に示すように、左右の側壁浮上コイルの
上コイル同士、下コイル同士を誘起電圧が相殺されるよ
うに、ヌルフラックス線22(図6参照)で接続するこ
とにより、超電導磁石20が近づいた側の浮上コイルの
誘起電圧が、遠のいた側の浮上コイルのそれよりも大き
くなり、ヌルフラックス線を通って循環電流が流れ、近
づいた側に反発力を遠のいた側に吸引力を発生させる。
上コイル同士、下コイル同士も同様な作用を行うので、
十分な案内力が得られる。浮上コイルは第3次高調波の
影響が推進コイルより大きいため、その発生をなくすよ
うに、60度のピッチで配置されている。
【0010】上記したように、2層隔極配置方式の地上
コイル配置では、図5に示すように、コイル数を変えず
に、第3高調波をなくすようにするために、推進用地上
コイル12の隣り合う各UVW相コイルは互いに一部を
ラップさせる。即ち、U相コイルの一部とV相コイルの
一部をラップさせ、V相コイルの一部とW相コイルの一
部をラップさせ、更に、W相コイルの一部とU相コイル
の一部をラップさせる。順次、このように配置するよう
にしている。
【0011】しかしながら、このようなコイル配置にす
ると、図5に示すように、U型断面の走行路11の側面
には、例えば側面側からU相コイル12a、V相コイル
12bの推進用地上コイル12、更に、その上に浮上・
案内用地上コイル13が配置される。したがって、地上
コイルは3層配置となり、厚みが増加し、その分、幅方
向のスペースを要するとともに、ガイドウェイ桁の切れ
目部には、端部コイルと言われる半分の長さの推進コイ
ルを設置する必要がある。
【0012】また、推進用地上コイル12に給電するた
めの端子と、浮上・案内用地上コイル13の端子とを別
個に設ける必要があり、地上コイルの施工及び保守に難
があった。そこで、推進用地上コイルが発生する磁界の
高調波成分を減ずるとともに、地上コイルの層数と数量
を低減し、円滑な車両の推進と、信頼性の高い車両の運
行システムを構築するために、軌道の両側壁に配置され
る6相配置の推進・浮上・案内用地上コイルと、前記推
進・浮上・案内用地上コイルの6相に対応する車両に搭
載される1対の超電導磁石とを具備するようにしたもの
が提案されている(特開平5−22809号公報、米国
特許第5,189,961号参照)。
【0013】その地上コイルの構成及びその給電方式を
示すと図8のようである。すなわち、U型の軌道路の一
方の側壁には、2連型のPLGコイル31を有するパネ
ル61、2連型のPLGコイル32を有するパネル6
2、2連型のPLGコイル33を有するパネル63、更
に、これが同様に繰り返されるパネル列60が軌道路に
沿って配置される。これと対向するように、もう一方の
側壁には、同様に、パネル列60′が配置される。
【0014】そのPLGコイル31は第1のコイル40
と、第2のコイル50とからなる。更に、第1のコイル
40は、上方コイル41と下方コイル42とからなり、
第1のコイル40のヌルフラックス点43には導出端子
45を介して、電源のU相が接続され、同様にヌルフラ
ックス点43からは導出端子46を介してヌルフラック
ス線71が導出される。更に、ヌルフラックス点44か
らは導出端子47を介して接続線81が導出される。
【0015】一方、第2のコイル50は、上方コイル5
1と下方コイル52からなり、第2のコイル50のヌル
フラックス点53には導出端子55を介して、電源のW
相が接続され、ヌルフラックス点54からは導出端子5
6を介して、接続線82が導出される。また、PLGコ
イル31に隣接してPLGコイル32が配置される。こ
のPLGコイル32は、第1のコイル90と第2のコイ
ル100とからなる。更に、第1のコイル90は、上方
コイル91と下方コイル92とからなり、第1のコイル
90のヌルフラックス点93には導出端子95を介し
て、電源のV相が接続され、同様にヌルフラックス点9
3からは導出端子96を介してヌルフラックス線72が
導出される。更に、ヌルフラックス点94からは導出端
子97を介して接続線83が導出される。
【0016】一方、第2のコイル100は、上方コイル
101と下方コイル102からなり、第2のコイル10
0のヌルフラックス点103には導出端子105を介し
て、前記接続線81接続され、ヌルフラックス点104
からは導出端子106を介して、接続線84が導出され
る。更に、PLGコイル32に隣接してPLGコイル3
3が配置される。このPLGコイル33は第1のコイル
110と、第2のコイル120とからなる。更に、第1
のコイル110は、上方コイル111と下方コイル11
2とからなり、第1のコイル110のヌルフラックス点
113には導出端子115を介して、前記接続線82が
接続され、同様にヌルフラックス点113からは導出端
子116を介してヌルフラックス線73が導出される。
更に、ヌルフラックス点114からは導出端子117を
介して接続線85が導出される。
【0017】一方、第2のコイル120は、上方コイル
121と下方コイル122からなり、第2のコイル12
0のヌルフラックス点123には導出端子125を介し
て、前記接続線83接続され、ヌルフラックス点124
からは導出端子126を介して、接続線86が導出され
る。この接続線86は続くPLGコイル(図示なし)へ
と接続される。
【0018】対向する2連型のPLGコイル31′,3
2′,33′も、上記の2連型のPLGコイル31,3
2,33と同様に配置され、かつ同様に構成される。つ
まり、6相の60゜単層配置の地上コイルとなる。そし
て、図9に示すように、パネル61には、上方コイル4
1と下方コイル42とからなる8の字形状の第1のコイ
ル40と、上方コイル51と下方コイル52とからなる
8の字形状の第2のコイル50とが隣接して設けられ、
略田の字形状をなすPLGコイル31が設けられてお
り、矩形をなしている。そのパネル61の下端から、前
記した導出端子45,46,47,55及び56が突設
される。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た6相構成の2連型のPLGコイル、つまり、U相と
W′相、V相とU′相、W相とV′相とを、それぞれ2
連型にパネルで一体形成した場合、導出端子は少なくと
も5個、つまり、2連型のPLGコイル61で見ると、
導出端子45,46,47,55及び56が必要とな
り、コイル構成が複雑となり、接続部、接続線の数量が
増し、製造コスト、敷設のための工数が増大し、結局、
コストも増大する。
【0020】本発明は上記問題点を除去し、導出端子の
数を3個に低減し、しかも浮上コイルでの第3次高調波
の発生を防ぐために、浮上の回路は60度毎の配置とし
た、2連のPLG型の超電導磁気浮上式鉄道の地上コイ
ル及びその給電方式を提供することを目的とする。
【0021】
【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、推進・浮上・案内機能を有する超電導磁
気浮上式鉄道の地上コイルにおいて、8字形状の第1の
U相コイルと第2のU相コイルとを隣接させて、該コイ
ルのヌルフラックス点を直列に接続して成形してなる第
1番目の2連型のコイルと、8字形状の第1のV相コイ
ルと第2のV相コイルとを隣接させて、該コイルのヌル
フラックス点を直列に接続して成形してなる第2番目の
2連型のコイルと、8字形状の第1のW相コイルと第2
のW相コイルとを隣接させて、該コイルのヌルフラック
ス点を直列に接続して成形してなる第3番目の2連型の
コイルとを設け、前記各2連型のコイルのヌルフラック
ス点に接続される3個の導出端子を設けるようにしたも
のである。
【0022】また、前記各2連型のコイルは樹脂により
矩形状に成形してなるパネルからなる。更に、推進・浮
上・案内機能を有する超電導磁気浮上式鉄道の地上コイ
ルの給電方式において、8字形状の第1のU相コイルと
第2のU相コイルとを隣接させて、該コイルのヌルフラ
ックス点を直列に接続した第1番目の2連型のコイル
と、8字形状の第1のV相コイルと第2のV相コイルと
を隣接させて、該コイルのヌルフラックス点を直列に接
続した第2番目の2連型のコイルと、8字形状の第1の
W相コイルと第2のW相コイルとを隣接させて、該コイ
ルのヌルフラックス点を直列に接続した第3番目の2連
型のコイルとを設け、前記各2連型のコイルのヌルフラ
ックス点に3個の導出端子を接続して、120°ピッチ
の推進・案内コイルと60°ピッチの浮上コイルを構成
するようにしたものである。
【0023】
【作用】本発明によれば、上記のように構成したので、
導出端子の数を従来の5個から3個に低減した、2連の
PLG型の地上コイルを得ることができる。また、その
ための給電方式として、推進系は3相の120°ピッチ
とし、浮上系は60ピッチ、案内系は120°ピッチと
して、浮上力を低下させることなく、無理のない設計を
行うことができ、容易な給電を行うことができる。
【0024】特に、膨大な数が見込まれる超電導磁気浮
上式鉄道の地上コイル自体のコスト低減及び敷設工数の
低減に伴う多大な費用の低減を図ることができる。
【0025】
【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は本発明の実施例を示す超
電導磁気浮上式鉄道の地上コイルとその給電方式の構成
図、図2はその超電導磁気浮上式鉄道の地上コイルの正
面図、図3はその超電導磁気浮上式鉄道の地上コイルの
敷設状態を示す斜視図である。
【0026】まず、本発明の地上コイルの構成及びその
給電方式を図1を参照しながら説明する。すなわち、図
1に示すように、U型の軌道路の一方の側壁には、2連
型のPLGコイル211を有するパネル241、2連型
のPLGコイル212を有するパネル242、2連型の
PLGコイル213を有するパネル243、更に、これ
が同様に繰り返されるパネル列240が軌道路に沿って
配置される。これと対向するように、もう一方の側壁に
は、同様に、パネル列240′が配置される。
【0027】そのPLGコイル211は、第1のコイル
220と第2のコイル230とからなる。更に、第1の
コイル220は、上方コイル221と下方コイル222
とからなり、第1のコイル220のヌルフラックス点2
23には導出端子225を介して、電源のU相が接続さ
れ、同様にヌルフラックス点223からは導出端子22
6を介してヌルフラックス線251が導出される。
【0028】一方、第2のコイル230は、上方コイル
231と下方コイル232からなり、第2のコイル23
0のヌルフラックス点234には、導出端子235を介
して接続線261が導出される。更に、第1のコイル2
20のヌルフラックス点224と、第2のコイル230
のヌルフラックス点233点間は、内部接続線227で
接続される。
【0029】また、PLGコイル211に隣接してPL
Gコイル212が配置される。このPLGコイル212
は、第1のコイル270と、第2のコイル280とから
なる。更に、第1のコイル270は、上方コイル271
と下方コイル272とからなり、第1のコイル270の
ヌルフラックス点273には導出端子275を介して、
電源のV相が接続され、同様にヌルフラックス点273
からは導出端子276を介してヌルフラックス線252
が導出される。
【0030】一方、第2のコイル280は、上方コイル
281と下方コイル282からなり、第2のコイル28
0のヌルフラックス点284には、導出端子285を介
して接続線262が導出される。更に、第1のコイル2
70のヌルフラックス点274と、第2のコイル280
のヌルフラックス点283点間は、内部接続線277で
接続される。
【0031】更に、PLGコイル212に隣接してPL
Gコイル213が配置される。このPLGコイル213
は第1のコイル290と、第2のコイル300とからな
る。更に、第1のコイル290は、上方コイル291と
下方コイル292とからなり、第1のコイル290のヌ
ルフラックス点293には導出端子295を介して、電
源のW相が接続され、同様にヌルフラックス点293か
らは導出端子296を介して、ヌルフラックス線253
が導出される。
【0032】一方、第2のコイル300は、上方コイル
301と下方コイル302からなり、第2のコイル30
0のヌルフラックス点304には、導出端子305を介
して接続線263が導出される。更に、第1のコイル2
90のヌルフラックス点294と、第2のコイル300
のヌルフラックス点303点間は、内部接続線297で
接続される。
【0033】これに対向する2連型のPLGコイル21
1′,212′,213′も、上記の2連型のPLGコ
イル211,212,213と同様に配置され、かつ同
様に構成される。このように、本発明の地上コイルへの
給電方式は、推進系は3相の120°ピッチとし、浮上
系は60ピッチ、案内系は120°ピッチとした配線を
行う。
【0034】そして、図2に示すように、パネル241
は、例えば、エポキシ樹脂からなり、上方コイル221
と下方コイル222とからなる8の字形状の第1のコイ
ル220と、上方コイル231と下方コイル232とか
らなる8の字形状の第2のコイル230とが隣接して設
けられ、略田の字形状をなす2連型のPLGコイル21
1が設けられており、矩形をなしている。そのパネル2
41の下端から、前記した導出端子225,226,2
35が突設される。
【0035】なお、例えば、図2において、241aは
パネル241の中央部に形成される凹所であり、PLG
コイル211を有するパネル241が成形された後、軌
道路の側壁に取り付けるためのボルト(図示なし)が位
置する。また、242aはパネル241の第1のコイル
220の上方コイル221の中央部、及び下方コイル2
22の中央部と、同様に、パネル241の第2のコイル
230の上方コイル231の中央部、及び下方コイル2
32の中央部に、それぞれ形成される凹所であり、同様
に、PLGコイル211を有するパネル241が成形さ
れた後、軌道路200の側壁201,201′(図3参
照)に、堅牢に取り付けるためのボルト(図示なし)が
位置する。
【0036】このような構成されたPLGコイルを有す
るパネルを、図3に示すように、軌道路200の側壁2
01,201′に順次敷設する。すなわち、手前に略田
の字形状をなす2連型のPLGコイル211を配置し、
次いで、PLGコイル212、PLGコイル213と順
次敷設する。このようにして、パネル列240が構築さ
れる。また、前記PLGコイル211の下端からは導出
端子225,226,235が、前記PLGコイル21
2の下端からは導出端子275,276,285が、前
記PLGコイル213の下端からは導出端子295,2
96,305が突設され、前記したように配線される。
【0037】更に、対向するもう一方の側壁201′に
も、同様に、PLGコイルが敷設され、パネル列24
0′が構築される。このように、本発明の2連型のPL
Gコイルの導出端子は3個に低減することができる。な
お、推進・浮上・案内の機能をもつ各地上コイル電流の
うち、比較的超磁力の少ない推進系では、3相でも、S
CMへの影響は浮上系に比べると小さい。
【0038】また、案内系では、車両の左右変位によっ
て誘導される電流のため、浮上系のように、定常的に大
きな影響を与えない。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。
【0039】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、導出端子の数を従来の5個から3個に低減した
2連のPLG型の地上コイルを提供することができる。
また、そのための給電方式として、推進系は3相の12
0°ピッチ、浮上系は60ピッチ、案内系は120°ピ
ッチとした配線を行うようにしたので、浮上力を落とす
ことなく、設計に無理がなく、容易な給電を行うことが
できる。
【0040】特に、膨大な数が見込まれる超電導磁気浮
上式鉄道の地上コイル自体のコスト低減、及び敷設工数
の低減に伴う費用の低減を図ることができ、それにより
もたらされる総合的コスト低減効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道の
地上コイルとその給電方式の構成図である。
【図2】本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道の
地上コイルの正面図である。
【図3】本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道の
地上コイルの敷設状態を示す斜視図である。
【図4】従来の基本となるPLG方式の超電導磁気浮上
式鉄道の断面図である。
【図5】従来の2層隔極配置方式の地上コイル配置を示
す斜視図である。
【図6】従来の2層隔極配置方式の地上コイルの浮上・
案内用コイル及び超電導磁石の配置を示す図である。
【図7】従来の2層隔極配置方式の地上コイルの浮上・
案内の説明図である。
【図8】従来の6相の60゜単層配置の地上コイルの構
成及びその給電方式を示す図である。
【図9】従来の6相の60゜単層配置の地上コイルの正
面図である。
【符号の説明】
200 軌道路 201,201′ 側壁 211,212,213,211′,212′,21
3′ 2連型のPLGコイル 220,270,290 第1のコイル 221,231,271,281,291,301
上方コイル 222,232,272,282,292,302
下方コイル 223,224,233,234,273,274,2
83,284,293,294,303,304 ヌ
ルフラックス点 225,226,235,275,276,285,2
95,296,305導出端子 227,277,297 内部接続線 230,280,300 第2のコイル 240,240′ パネル列 241,242,243 パネル 241a,242a 凹所 251,252,253 ヌルフラックス線 261,262,263 接続線

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 推進・浮上・案内機能を有する超電導磁
    気浮上式鉄道の地上コイルにおいて、(a)8字形状の
    第1のU相コイルと第2のU相コイルとを隣接させて、
    該コイルのヌルフラックス点を直列に接続して成形して
    なる第1番目の2連型のコイルと、(b)8字形状の第
    1のV相コイルと第2のV相コイルとを隣接させて、該
    コイルのヌルフラックス点を直列に接続して成形してな
    る第2番目の2連型のコイルと、(c)8字形状の第1
    のW相コイルと第2のW相コイルとを隣接させて、該コ
    イルのヌルフラックス点を直列に接続して成形してなる
    第3番目の2連型のコイルとを設け、(d)前記各2連
    型のコイルのヌルフラックス点に接続される3個の導出
    端子をを具備する超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル。
  2. 【請求項2】 前記各2連型のコイルは樹脂により矩形
    状に成形してなるパネルからなる請求項1記載の超電導
    磁気浮上式鉄道の地上コイル。
  3. 【請求項3】 推進・浮上・案内機能を有する超電導磁
    気浮上式鉄道の地上コイルの給電方式において、(a)
    8字形状の第1のU相コイルと第2のU相コイルとを隣
    接させて、該コイルのヌルフラックス点を直列に接続し
    た第1番目の2連型のコイルと、(b)8字形状の第1
    のV相コイルと第2のV相コイルとを隣接させて、該コ
    イルのヌルフラックス点を直列に接続した第2番目の2
    連型のコイルと、(c)8字形状の第1のW相コイルと
    第2のW相コイルとを隣接させて、該コイルのヌルフラ
    ックス点を直列に接続した第3番目の2連型のコイルと
    を設け、(d)前記各2連型のコイルのヌルフラックス
    点に3個の導出端子を接続して、120°ピッチの推進
    ・案内コイルと60°ピッチの浮上コイルを構成してな
    る超電導磁気浮上式鉄道の地上コイルの給電方式。
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