JP2938735B2 - 磁気浮上式高速鉄道用風力発電装置 - Google Patents

磁気浮上式高速鉄道用風力発電装置

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JP2938735B2 JP5297543A JP29754393A JP2938735B2 JP 2938735 B2 JP2938735 B2 JP 2938735B2 JP 5297543 A JP5297543 A JP 5297543A JP 29754393 A JP29754393 A JP 29754393A JP 2938735 B2 JP2938735 B2 JP 2938735B2
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ダクト付きラム・エ
アー・タービンを用いた磁気浮上式高速鉄道用風力発電
装置の改良に係り、タービンを挟み一対のステーターを
同軸配置し正逆両方向の発電を可能にしたラム・エア・
タービン発電装置を複数の磁気浮上車両の車上等に分散
配置し、発電効率の向上を図った磁気浮上式高速鉄道用
風力発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】将来の大量交通手段として磁気浮上式高
速鉄道(MAGLEVまたはリニアモーターカー)の開
発が進められている。例えば、磁気浮上車両システム
は、地上に浮上用および推進用の地上コイルを配置し、
推進用コイルを次々と励磁して移動磁界を形成して、車
両側の電磁石を移動させるものであり、また、車両側の
電磁石が移動することにより、地上の浮上用コイルに誘
導電流を発生させて、それにより磁気反発させて車両を
浮上させるものである。
【0003】磁気浮上車両における推進以外の車両内で
消費される電力を、効率よく供給でき、車載に際しての
重量、嵩などが磁気浮上推進に悪影響を与えない構成か
らなる磁気浮上車両用発電装置を目的に、磁気浮上車両
が地上走行車両として500km/hr程度の超高速走
行することから、車両の静止大気に対する相対走行によ
って生じる空気流を利用したラム・エアー・タービン式
風力発電装置を充電式蓄電池と組み合わせた発電、蓄電
システムが開発されている。
【0004】詳述すると、磁気浮上車両の車体構造内部
に、吸音手段を有しかつ空気の風路内への取り込みと排
気の効率を高めた非一様断面の風路(ダクト)を設け、
前記風路内に発電機を駆動するタービンを配設した構成
であり、さらに、タービンの上流側および/または下流
側に静翼を配設し、静翼のピッチを車両速度または風路
内導入風速に応じて変更可能となしたり、前記タービン
及び少なくとも上流側の静翼をピッチ変更可能となし、
正逆両方向の発電を可能にした構成などからなる。(特
開平3−286189号〜特開平3−286191号)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】磁気浮上式高速鉄道は
運用上の制約のため、折り返し点ではそれまでの先頭車
両がその後は後尾車両になる。従って、先の風力発電装
置のように先頭車両に前後で対称形状でないようなラム
・エア・タービンの設置方法を取ると、後尾車両ではラ
ム・エア・タービンを装着しているダクトを通過し得る
空気流量が十分に確保できないため、後尾車両のラム・
エア・タービンは先頭車両のたかだか20%しか発電す
ることができない。そのため、先頭車両と後尾車両に設
置したラム・エア・タービンを総合すると単位重量当た
り及び単位体積当たりの発電量が低下する。つまり、車
両が要求する発電量に対してラム・エア・タービンの重
量及びサイズが大きくなる問題がある。
【0006】この発明は、磁気浮上式高速鉄道のラム・
エアー・タービン式風力発電装置を充電式蓄電池と組み
合わせた発電、蓄電システムにおいて、車両が要求する
発電量に対して発電効率の向上を図り、ラム・エア・タ
ービンの軽量化、小型化が可能な構成からなる磁気浮上
式高速鉄道用風力発電装置の提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、吸音手段を
有しかつ空気の風路内への取り込みと排気の効率を高め
た非一様断面のダクト内に発電機を駆動するタービン
とタービンを挟一対のステーターを同軸配置して一体
化したステーター・ハウジング及びタービン・ディスク
内のステーター間に発電機を内蔵し、一進行方向の発電
を可能にした前後対称型ブレードユニットを内挿配置し
た構成からなる磁気浮上車両用ラム・エア・タービン発
電装置を、複数の磁気浮上車両の長手方向の外面上に
置を突出又は一部埋め込み型になして走行時のエアがダ
クト内を通過可能に、正逆両進行方向共に同数装置とな
るように分散配置したことを特徴とする磁気浮上式高速
鉄道用風力発電装置である。
【0008】また、この発明は、吸音手段を有しかつ空
気の風路内への取り込みと排気の効率を高めた非一様断
面のダクト内に、発電機を駆動するタービンとタービン
を挟み一対のステーターを同軸配置して一体化したステ
ーター・ハウジング及びタービン・ディスク内のステー
ター間に発電機を内蔵し、かつタービンのピッチ可変機
構を内蔵して正逆両進行方向の発電を可能にした前後対
称型ブレードユニットを内挿配置した構成からなる磁気
浮上車両用ラム・エア・タービン発電装置を、複数の磁
気浮上車両の長手方向の外面上に装置を突出又は一部埋
め込み型になして走行時のエアがダクト内を通過可能
に、それぞれ分散配置したことを特徴とする磁気浮上式
高速鉄道用風力発電装置である。
【0009】
【作用】この発明は、図1に示す如く、タービンを挟み
一対のステーターを同軸配置し正逆両方向の発電を可能
にしたラム・エア・タービン発電装置10を、複数の磁
気浮上車両1の車上等に分散配置することにより、要求
される発電量が同一の場合、これを複数の発電装置に振
り分けることができかつ各々の発電装置が100%の発
電能力を発揮するため、小型の発電装置が使用でき、従
来の先頭車両2及び後尾車両3への集中配置型と比較し
て、装置全体の大幅な小型軽量化、高効率化が可能にな
る。この発明において、ラム・エア・タービン発電装置
は、必ずしも列車の正逆両進行方向の発電を可能にした
構成でなくても、例えば、列車の全車両に発電装置を配
置してその半数を正進行方向(上り方向)、他を逆進行
方向(下り方向)時にのみ発電する構成を採用すること
もできる。
【0010】ラム・エア・タービン発電装置10のダク
ト11は、図4のaに示す如く、パイロン5を介して磁
気浮上車両の車上に配置することにより、車両に沿って
長手方向に発達した境界層がダクトに与える影響を最小
にすることができる。しかし、車両高さに制限がある場
合には、図3、図4のbに示す如く、磁気浮上車両2の
車上に凹部4を設けて発電装置10を埋め込む形態で配
置することが可能で、凹部をダクト形状等に応じて空気
の取り込み易いように形成することが望ましい。また、
ラム・エア・タービン発電装置は、上述の磁気浮上車両
の車上のほか、床下や側面部などの車両の外面上に設け
ることができる。
【0011】ダクトの開口部に空気の流入出量の制御手
段を設けることにより、車両まわりの空気圧が大きく変
動した際に、タービン・ブレードが過大回転したり、振
動が発生して損傷することがないように保護でき、空気
の流入出量の制御手段としては、スライド型や開口率を
可変にした構成、バイパスなどの構成が採用できる。
【0012】
【実施例】図2に示すラム・エア・タービン発電装置1
0は、ダクト11内にピッチ・チェンジ可能なタービン
12を挟み前後にステーター14,16を同軸配置した
前後対称型構成からなるブレードユニットを有し、車両
の進行方向に拘わらず同じ量の電力を発電することが可
能である。また、ブレードユニットのステーター・ハウ
ジング15,17及びタービン・ディスク13の内部に
はタービン・ブレードのピッチ・チェンジ・システム及
び発電機が装着されており、ここでは発電機とタービン
・ディスクの間には変速歯車(図示せず)が装着されて
いる。また、ステーター14,16の内部は発電機のケ
ーブル、ピッチ・チェンジの制御信号の配線、発電機用
オイルクーラーの配管等として利用されており、さら
に、ステーター14,16に熱交換器を組み込みステー
ター・ブレード表面を放熱面として使用することもでき
る。ダクト11はタービン位置からダクト出口にかけて
ディフューザー効果が出るように内径を増加させる構成
からなり、ダクトの出入口部は騒音発生を抑制するよう
な翼型の前縁形状からなる。
【0013】ラム・エア・タービンに流入する空気流の
方向が矢印Aの場合、14は前置ステーター、16は後
置ステーターとして働き、逆にラム・エア・タービンに
流入する空気流の方向が矢印Bの場合、ステーター1
4,16はその機能が入れかわる。すなわち、タービン
12は空気流から取り出したエネルギーにて発電機を回
転させ、電力を発生させるが、空気流の方向が矢印Aの
方向であるとき、上流側のステーター14は空気流に予
旋回を与え、空気流からタービン12で取り出し得るエ
ネルギーを増大させる機能を有し、後方のステーター1
6はタービン12を通過して速度の旋回成分が増加した
流れから旋回成分を減少させて、タービン12が取り出
すエネルギーを増加させる機能を有しており、逆にラム
・エア・タービンに流入する空気流の方向が矢印Bの場
合、ステーター14,16はその機能が入れかわる。
【0014】
【発明の効果】この発明による磁気浮上式高速鉄道用風
力発電装置は、タービンを挟み一対のステーターを同軸
配置した正逆両方向の発電を可能にしたラム・エア・タ
ービン発電装置10を、複数の磁気浮上車両1の車上等
に分散配置することにより、車両の進行方向にかかわら
ず、それぞれ100%の発電能力を発揮し、従来の先頭
及び後尾車両への集中配置型と比較して重量は60%、
寸法は約75%程度に軽減できる。又、逆に集中配置型
と同様の重量が許容されるのであれば、発電装置を要求
される発電能力以上に大きくでき、余剰電力を発電でき
るため、車両が低速走行あるいは停止時の発電能力の低
下の際に使用するよう蓄電することができる。さらに、
この発明では発電装置を各車両に載置することができ、
先頭及び後尾車両への集中配置型と比較して配電する電
力量を減少させることができ、発電装置からの配電シス
テムの軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による風力発電装置を備えた磁気浮上
式高速鉄道列車を示す斜視説明図である。
【図2】この発明による風力発電装置を示す一部破断斜
視説明図である。
【図3】この発明による風力発電装置を備えた先頭車両
示す斜視説明図である。
【図4】磁気浮上車両の車上への風力発電装置の装着例
を示す説明図であり、aはパイロンを用いた例、bは埋
めこみ型の例であり、図3のC−C線における説明図で
ある。
【符号の説明】
1 磁気浮上車両 2 先頭車両 3 後尾車両 4 凹部 5 パイロン 10 ラム・エア・タービン発電装置 11 ダクト 12 タービン 13 タービン・ディスク 14,16 ステーター 15,17 ステーター・ハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F03D 9/00 B60L 8/00 B61B 13/08 B61C 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸音手段を有しかつ空気の風路内への取
    り込みと排気の効率を高めた非一様断面のダクト内に
    発電機を駆動するタービンとタービンを挟一対のステ
    ーターを同軸配置して一体化したステーター・ハウジン
    グ及びタービン・ディスク内のステーター間に発電機を
    内蔵し、一進行方向の発電を可能にした前後対称型ブレ
    ードユニットを内挿配置した構成からなる磁気浮上車両
    用ラム・エア・タービン発電装置を、複数の磁気浮上車
    両の長手方向の外面上に装置を突出又は一部埋め込み型
    になして走行時のエアがダクト内を通過可能に、正逆両
    進行方向共に同数装置となるように分散配置したことを
    特徴とする磁気浮上式高速鉄道用風力発電装置。
  2. 【請求項2】 吸音手段を有しかつ空気の風路内への取
    り込みと排気の効率を高めた非一様断面のダクト内に、
    発電機を駆動するタービンとタービンを挟み一対のステ
    ーターを同軸配置して一体化したステーター・ハウジン
    グ及びタービン・ディスク内のステーター間に発電機を
    内蔵し、かつタービンのピッチ可変機構を内蔵して正逆
    両進行方向の発電を可能にした前後対称型ブレードユニ
    ットを内挿配置した構成からなる磁気浮上車両用ラム・
    エア・タービン発電装置を、複数の磁気浮上車両の長手
    方向の外面上に装置を突出又は一部埋め込み型になして
    走行時のエアがダクト内を通過可能に、それぞれ分散配
    置したことを特徴とする磁気浮上式高速鉄道用風力発電
    装置。
  3. 【請求項3】 ダクトの開口部に空気の流入出量の制御
    手段を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2
    に記載の磁気浮上式高速鉄道用風力発電装置。
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