JP3151512B2 - 磁気浮上列車用超電導磁石 - Google Patents
磁気浮上列車用超電導磁石Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気浮上列車用の超
電導磁石に係り、特に、誘導集電システムで用いられる
磁気浮上列車用超電導磁石に関する。
電導磁石に係り、特に、誘導集電システムで用いられる
磁気浮上列車用超電導磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５を用いて、従来の磁気浮上列車用超
電導磁石について説明する。図５に示すように、磁気浮
上列車の車体１は、台車２に連結され、台車２の両側に
は、超電導コイル３を真空断熱容器４内に収容して構成
した超電導磁石５が搭載されている。超電導磁石５に対
面して軌道の両側には、浮上コイル６と推進コイル７と
からなる地上コイル８が配置されている。
電導磁石について説明する。図５に示すように、磁気浮
上列車の車体１は、台車２に連結され、台車２の両側に
は、超電導コイル３を真空断熱容器４内に収容して構成
した超電導磁石５が搭載されている。超電導磁石５に対
面して軌道の両側には、浮上コイル６と推進コイル７と
からなる地上コイル８が配置されている。
【０００３】従来の磁気浮上列車用の超電導磁石５の真
空断熱容器４は、一般にＡ５０８３等のアルミニウム合
金か、もしくはＡ５０８３と純度の高いアルミニウムと
のクラッド板で構成されいる。磁気浮上列車用超電導磁
石の真空断熱容器４は、地上軌道側に並んだ浮上コイル
６および推進コイル７のつくる変動磁場にさらされるた
め、渦電流を生じ、その結果強い電磁力を受ける。
空断熱容器４は、一般にＡ５０８３等のアルミニウム合
金か、もしくはＡ５０８３と純度の高いアルミニウムと
のクラッド板で構成されいる。磁気浮上列車用超電導磁
石の真空断熱容器４は、地上軌道側に並んだ浮上コイル
６および推進コイル７のつくる変動磁場にさらされるた
め、渦電流を生じ、その結果強い電磁力を受ける。
【０００４】真空断熱容器４は、この電磁力に対する強
度および剛性を要求され、さらに、磁石全体として軽量
であることが要求される。これらの要求を満たすという
観点から、従来、真空断熱容器４は、アルミニウム合金
であるＡ５０８３を用いて構成されることが一般的であ
った。また、近年では、熱侵入と同時に、超電導コイル
に侵入する上記変動磁場をも遮蔽するという観点から、
積極的に真空断熱容器に渦電流を流すことを目的とし
て、Ａ５０８３よりは強度および剛性の点で劣るけれど
も、電気抵抗率の低いＡ１０５０またはＡ１０６０等の
高純度のアルミニウムを用いている。
度および剛性を要求され、さらに、磁石全体として軽量
であることが要求される。これらの要求を満たすという
観点から、従来、真空断熱容器４は、アルミニウム合金
であるＡ５０８３を用いて構成されることが一般的であ
った。また、近年では、熱侵入と同時に、超電導コイル
に侵入する上記変動磁場をも遮蔽するという観点から、
積極的に真空断熱容器に渦電流を流すことを目的とし
て、Ａ５０８３よりは強度および剛性の点で劣るけれど
も、電気抵抗率の低いＡ１０５０またはＡ１０６０等の
高純度のアルミニウムを用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】磁気浮上列車に関する
研究は、実走行、営業運転を意識したフェーズに移って
来ているが、その中で、車上の電源をどこから取るかが
大きな問題になっている。その車上電源として検討され
ているのが、地上コイルの高調波磁場を拾って集電する
という誘導集電方式である。誘導集電方式には２通りあ
り、集電用の専用超電導磁石を用いる方式と、浮上推進
用の車載の超電導磁石を集電用に兼用する方式とがあ
る。いずれの場合も、超電導コイルは真空断熱容器に納
められ、高強度、高剛性、軽量という同じニーズを持つ
ため、真空断熱容器が、従来、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金で構成されてきたことに変わりはない。
研究は、実走行、営業運転を意識したフェーズに移って
来ているが、その中で、車上の電源をどこから取るかが
大きな問題になっている。その車上電源として検討され
ているのが、地上コイルの高調波磁場を拾って集電する
という誘導集電方式である。誘導集電方式には２通りあ
り、集電用の専用超電導磁石を用いる方式と、浮上推進
用の車載の超電導磁石を集電用に兼用する方式とがあ
る。いずれの場合も、超電導コイルは真空断熱容器に納
められ、高強度、高剛性、軽量という同じニーズを持つ
ため、真空断熱容器が、従来、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金で構成されてきたことに変わりはない。
【０００６】この真空断熱容器の前面に上記集電用のコ
イルを、地上コイルの高調波磁場のピッチに合わせて設
置し、集電することも同様である。この集電コイルでの
集電能力を検討する過程で、真空断熱容器に流れる渦電
流が、集電能力低下に大きく影響することがわかった。
渦電流の影響を小さくするためには、集電コイルと真空
断熱容器の距離を遠ざけてやればよい。しかし集電コイ
ルと地上コイルとの間の距離、真空断熱容器表面から集
電コイルまでの距離等、案内方向の位置は、地上コイル
の軌道、超電導磁石の構造等から制約を受け、集電コイ
ルと真空断熱容器とを引き離して設置し、十分な集電能
力を得ることは容易ではない。
イルを、地上コイルの高調波磁場のピッチに合わせて設
置し、集電することも同様である。この集電コイルでの
集電能力を検討する過程で、真空断熱容器に流れる渦電
流が、集電能力低下に大きく影響することがわかった。
渦電流の影響を小さくするためには、集電コイルと真空
断熱容器の距離を遠ざけてやればよい。しかし集電コイ
ルと地上コイルとの間の距離、真空断熱容器表面から集
電コイルまでの距離等、案内方向の位置は、地上コイル
の軌道、超電導磁石の構造等から制約を受け、集電コイ
ルと真空断熱容器とを引き離して設置し、十分な集電能
力を得ることは容易ではない。
【０００７】本発明では、変動磁場を遮蔽するという従
来の効果を損なうことなく、また集電コイルや超電導磁
石の形状や位置関係を変更することなく、より効率の高
い集電システムが得られる磁気浮上列車用超電導磁石の
提供を課題とする。
来の効果を損なうことなく、また集電コイルや超電導磁
石の形状や位置関係を変更することなく、より効率の高
い集電システムが得られる磁気浮上列車用超電導磁石の
提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、超電導線を巻回した超電導コイルが、真空
断熱容器内に収容され、地上コイルと対面して磁気浮上
列車に搭載されている超電導磁石において、前記真空断
熱容器は、前記地上コイルに対面して設けた集電コイル
側の面が、異なる電気抵抗率を有する２種類以上の材料
の層からなり、前記集電コイルに近い層ほど、電気抵抗
率の高い材料で構成されていることを特徴とするもので
ある。また、超電導線を巻回した超電導コイルと、前記
超電導コイルを収納する収納容器と、前記収納容器の外
側にあって、輻射熱を遮蔽する輻射熱シールドと、これ
らを収容する真空断熱容器とからなり、地上コイルと対
面して磁気浮上列車に搭載されている超電導磁石におい
て、前記真空断熱容器は、前記地上コイルに対面して設
けた集電コイル側の面が、異なる電気抵抗率を有する２
種類以上の材料の層からなり、前記２種類以上の層のう
ち、前記集電コイルに近い層ほど、電気抵抗率の高い材
料で構成されていることを特徴とするものである。ま
た、前記真空断熱容器は、２種類以上の異なる電気抵抗
率を有する材料で構成される面が、アルミニウムのクラ
ッド板であることを特徴とし、前記アルミニウムのクラ
ッド板は、Ａ５０８３の層が、前記集電コイルに面して
いることを特徴とする。また、前記Ａ５０８３の層の内
側に、Ａ１０６０またはＡ１０５０の層が構成されてい
ることを特徴とするものである。また、前記真空断熱容
器は、繊維強化プラスティックの層が、前記集電コイル
に面していることを特徴とし、また、その内側に、アル
ミニウムの層を有することを特徴とするものである。
に本発明は、超電導線を巻回した超電導コイルが、真空
断熱容器内に収容され、地上コイルと対面して磁気浮上
列車に搭載されている超電導磁石において、前記真空断
熱容器は、前記地上コイルに対面して設けた集電コイル
側の面が、異なる電気抵抗率を有する２種類以上の材料
の層からなり、前記集電コイルに近い層ほど、電気抵抗
率の高い材料で構成されていることを特徴とするもので
ある。また、超電導線を巻回した超電導コイルと、前記
超電導コイルを収納する収納容器と、前記収納容器の外
側にあって、輻射熱を遮蔽する輻射熱シールドと、これ
らを収容する真空断熱容器とからなり、地上コイルと対
面して磁気浮上列車に搭載されている超電導磁石におい
て、前記真空断熱容器は、前記地上コイルに対面して設
けた集電コイル側の面が、異なる電気抵抗率を有する２
種類以上の材料の層からなり、前記２種類以上の層のう
ち、前記集電コイルに近い層ほど、電気抵抗率の高い材
料で構成されていることを特徴とするものである。ま
た、前記真空断熱容器は、２種類以上の異なる電気抵抗
率を有する材料で構成される面が、アルミニウムのクラ
ッド板であることを特徴とし、前記アルミニウムのクラ
ッド板は、Ａ５０８３の層が、前記集電コイルに面して
いることを特徴とする。また、前記Ａ５０８３の層の内
側に、Ａ１０６０またはＡ１０５０の層が構成されてい
ることを特徴とするものである。また、前記真空断熱容
器は、繊維強化プラスティックの層が、前記集電コイル
に面していることを特徴とし、また、その内側に、アル
ミニウムの層を有することを特徴とするものである。
【０００９】以下に本発明の作用原理を説明する。真空
断熱容器を流れる渦電流が、集電能力に及ぼす影響を明
らかにするために、図２に真空断熱容器と地上コイルの
表面間の距離による集電能力の比較を示す。横軸は浮上
コイルによる磁場脈動の周波数で、走行速度に相当し、
３０９Ｈｚで時速５００ｋｍである。縦軸は最大集電能
力で、集電コイルを力率１で制御した場合に集電できる
電力である。図２において、ケース、、は、真空
断熱容器と集電コイル間の距離を変えて集電能力を比較
した結果である。図２から、真空断熱容器の面と集電コ
イルとが近いほど、集電能力が低下することがわかる。
集電コイルの電力は、集電コイルと鎖交する磁束の変化
から誘導される電圧に依存する。集電コイルは、もとも
と地上コイルと鎖交する磁束によって電力を得ようとす
るものであるが、地上コイルの磁場変動を受けて真空断
熱容器上に生じる渦電流からも磁場を受ける。この２つ
の磁場は逆向きであるため、集電コイルに鎖交する地上
コイル磁場は、真空断熱容器上の渦電流によってキャン
セルされ、誘導電圧が低下することが集電能力が落ち込
む原因と考えられる。
断熱容器を流れる渦電流が、集電能力に及ぼす影響を明
らかにするために、図２に真空断熱容器と地上コイルの
表面間の距離による集電能力の比較を示す。横軸は浮上
コイルによる磁場脈動の周波数で、走行速度に相当し、
３０９Ｈｚで時速５００ｋｍである。縦軸は最大集電能
力で、集電コイルを力率１で制御した場合に集電できる
電力である。図２において、ケース、、は、真空
断熱容器と集電コイル間の距離を変えて集電能力を比較
した結果である。図２から、真空断熱容器の面と集電コ
イルとが近いほど、集電能力が低下することがわかる。
集電コイルの電力は、集電コイルと鎖交する磁束の変化
から誘導される電圧に依存する。集電コイルは、もとも
と地上コイルと鎖交する磁束によって電力を得ようとす
るものであるが、地上コイルの磁場変動を受けて真空断
熱容器上に生じる渦電流からも磁場を受ける。この２つ
の磁場は逆向きであるため、集電コイルに鎖交する地上
コイル磁場は、真空断熱容器上の渦電流によってキャン
セルされ、誘導電圧が低下することが集電能力が落ち込
む原因と考えられる。
【００１０】このような渦電流の影響を低減するには、
真空断熱容器と集電コイルとの間をなるべく離して設置
することが考えられる。磁場は距離の２乗に反比例して
減衰し、電圧は磁場に比例し、集電能力は電圧の２乗に
比例することを考慮すると、距離の効果は集電能力に４
乗で効いてくることになる。真空断熱容器と集電コイル
との間の距離を、わずかに変えるだけで、大きな効果が
期待できる。しかし、実際には超電導コイルの中心から
集電コイル表面までは、わずか８０ｍｍで、この間に超
電導コイルおよびコイル容器、輻射シールド、真空断熱
容器、集電コイルを配置する現状の構成では、１ｍｍ移
動するのも困難である。そこで、現状の位置関係を変更
せず、真空断熱容器と集電コイルを遠ざけたのと同じ効
果を得る手段として、真空断熱容器の板厚方向の渦電流
分布に注目した。ここから一般的な説明を行うために、
真空断熱容器を導体と言い換える。導体表面の渦電流密
度をＪ0とすると、表面からｘ ｍｍでの電流密度Ｊは、
指数関数的に減少し、以下に示す数１式で現わされる。
式中、δは、電流が分布する範囲で表皮深さと呼ばれ、
数２式で現わされる。
真空断熱容器と集電コイルとの間をなるべく離して設置
することが考えられる。磁場は距離の２乗に反比例して
減衰し、電圧は磁場に比例し、集電能力は電圧の２乗に
比例することを考慮すると、距離の効果は集電能力に４
乗で効いてくることになる。真空断熱容器と集電コイル
との間の距離を、わずかに変えるだけで、大きな効果が
期待できる。しかし、実際には超電導コイルの中心から
集電コイル表面までは、わずか８０ｍｍで、この間に超
電導コイルおよびコイル容器、輻射シールド、真空断熱
容器、集電コイルを配置する現状の構成では、１ｍｍ移
動するのも困難である。そこで、現状の位置関係を変更
せず、真空断熱容器と集電コイルを遠ざけたのと同じ効
果を得る手段として、真空断熱容器の板厚方向の渦電流
分布に注目した。ここから一般的な説明を行うために、
真空断熱容器を導体と言い換える。導体表面の渦電流密
度をＪ0とすると、表面からｘ ｍｍでの電流密度Ｊは、
指数関数的に減少し、以下に示す数１式で現わされる。
式中、δは、電流が分布する範囲で表皮深さと呼ばれ、
数２式で現わされる。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
【００１３】この表皮深さδの値が大きいほど、渦電流
が導体表面から深いところまで分布することになる。磁
場変動の周波数、振幅が同じ場合、導体を流れる全電流
は変わらない。ここで抵抗率ρを変えると、表皮深さδ
が変わり、板厚表面の電流密度Ｊ0も変化する。図３
は、例えば、抵抗率が２倍異なる場合の電流分布を、規
格化して比較した場合の図である。横軸は導体表面から
板厚方向の距離で、縦軸は電流値である。Ｊ1は抵抗率
が１の場合、Ｊ2は抵抗率が２の場合を比較している。
電流の積分値はどちらも等しいが、抵抗率の小さいＪ1
の方が導体表面により大きな電流が流れることがわか
る。前述のように、磁場は距離の２乗で減衰するので、
導体を流れる電流がある点に作る磁場は、導体内部の電
流分布によって大きく変化することが容易に推測され
る。すなわち、真空断熱容器を構成する材料の電気抵抗
率を変化させることにより、真空断熱容器を流れる渦電
流の分布を変えれば、渦電流が集電コイルに作る磁場を
変化させることができるわけである。つまり、電気抵抗
率の高い材料を選択することにより、電流密度を低く抑
え、表皮深さが厚くなるように渦電流を分布させれば、
集電コイルの集電能力は大きくなる。電気抵抗率の異な
る材料で構成されるクラッド板を用いる場合にも、電気
抵抗率の高い材料を集電コイル側に設置する方が、電気
的抵抗率の低い材料を設置するよりも、集電コイルに及
ぼす磁場の影響を小さくし、高い集電能力を得られるわ
けである。
が導体表面から深いところまで分布することになる。磁
場変動の周波数、振幅が同じ場合、導体を流れる全電流
は変わらない。ここで抵抗率ρを変えると、表皮深さδ
が変わり、板厚表面の電流密度Ｊ0も変化する。図３
は、例えば、抵抗率が２倍異なる場合の電流分布を、規
格化して比較した場合の図である。横軸は導体表面から
板厚方向の距離で、縦軸は電流値である。Ｊ1は抵抗率
が１の場合、Ｊ2は抵抗率が２の場合を比較している。
電流の積分値はどちらも等しいが、抵抗率の小さいＪ1
の方が導体表面により大きな電流が流れることがわか
る。前述のように、磁場は距離の２乗で減衰するので、
導体を流れる電流がある点に作る磁場は、導体内部の電
流分布によって大きく変化することが容易に推測され
る。すなわち、真空断熱容器を構成する材料の電気抵抗
率を変化させることにより、真空断熱容器を流れる渦電
流の分布を変えれば、渦電流が集電コイルに作る磁場を
変化させることができるわけである。つまり、電気抵抗
率の高い材料を選択することにより、電流密度を低く抑
え、表皮深さが厚くなるように渦電流を分布させれば、
集電コイルの集電能力は大きくなる。電気抵抗率の異な
る材料で構成されるクラッド板を用いる場合にも、電気
抵抗率の高い材料を集電コイル側に設置する方が、電気
的抵抗率の低い材料を設置するよりも、集電コイルに及
ぼす磁場の影響を小さくし、高い集電能力を得られるわ
けである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態を示
す断面図である。図１に示すように、超電導コイル１１
はコイル収納容器１２に収納され、コイル収納容器１２
は、超電導コイル１１を保持し、固定するため、剛性お
よび強度の大きいステンレス製で、内部に液体ヘリウム
の流路を設け、超電導コイル１１を冷却し、さらに、ア
ルミ製の輻射熱シールド１３で覆われている。
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態を示
す断面図である。図１に示すように、超電導コイル１１
はコイル収納容器１２に収納され、コイル収納容器１２
は、超電導コイル１１を保持し、固定するため、剛性お
よび強度の大きいステンレス製で、内部に液体ヘリウム
の流路を設け、超電導コイル１１を冷却し、さらに、ア
ルミ製の輻射熱シールド１３で覆われている。
【００１５】真空断熱容器１４はアルミ製で、輻射熱シ
ールド１３、コイル収納容器１２、超電導コイル１１等
を支持体１５で固定し、収納して超電導磁石を構成して
いる。この真空断熱容器１４は地上コイル１６に対面す
るように設けられ、真空断熱容器１４と地上コイル１６
と間には、集電用のコイル１７が設けられている。真空
断熱容器１４の地上コイル１６と対面する面は、２種類
の材料から２層のクラッド板で構成されている。本実施
形態では、Ａ５０８３の層１４ａが外側に、Ａ１０６０
の層１４ｂが内側に配置されている。それぞれ、常温で
の抵抗率ρは、Ａ５０８３がρa＝５.９６×１０~8Ω
ｍ、Ａ１０６０がρb＝２.７８×１０~8Ωｍ程度であ
る。
ールド１３、コイル収納容器１２、超電導コイル１１等
を支持体１５で固定し、収納して超電導磁石を構成して
いる。この真空断熱容器１４は地上コイル１６に対面す
るように設けられ、真空断熱容器１４と地上コイル１６
と間には、集電用のコイル１７が設けられている。真空
断熱容器１４の地上コイル１６と対面する面は、２種類
の材料から２層のクラッド板で構成されている。本実施
形態では、Ａ５０８３の層１４ａが外側に、Ａ１０６０
の層１４ｂが内側に配置されている。それぞれ、常温で
の抵抗率ρは、Ａ５０８３がρa＝５.９６×１０~8Ω
ｍ、Ａ１０６０がρb＝２.７８×１０~8Ωｍ程度であ
る。
【００１６】ここで、磁気浮上列車が時速５００ｋｍで
走行する場合を考える。時速５００ｋｍで、超電導磁石
が受ける磁場変動の周波数は、浮上コイルから受ける磁
場が３０９Ｈｚ、推進コイルから受ける磁場はその半分
の１５４Ｈｚとなる。Ａ５０８３の場合、３０９Ｈｚの
表皮深さは７.０ｍｍ、１５４Ｈｚでは９.９ｍｍであ
る。一方、Ａ１０６０では、３０９Ｈｚで４.８ｍｍ、
１５４Ｈｚで６.８ｍｍである。この表皮深さが薄いほ
ど電流密度が高くなる。また磁場の強さは距離の２乗で
減衰する。
走行する場合を考える。時速５００ｋｍで、超電導磁石
が受ける磁場変動の周波数は、浮上コイルから受ける磁
場が３０９Ｈｚ、推進コイルから受ける磁場はその半分
の１５４Ｈｚとなる。Ａ５０８３の場合、３０９Ｈｚの
表皮深さは７.０ｍｍ、１５４Ｈｚでは９.９ｍｍであ
る。一方、Ａ１０６０では、３０９Ｈｚで４.８ｍｍ、
１５４Ｈｚで６.８ｍｍである。この表皮深さが薄いほ
ど電流密度が高くなる。また磁場の強さは距離の２乗で
減衰する。
【００１７】集電コイル１７からみれば、表皮深さが薄
いほど、大電流が集電コイル１７の近くで流れ、強い磁
場を及ぼすように見える。収納された超電導コイル１
１、およびコイル収納容器１２にとっての磁場遮蔽効果
から考えれば、真空断熱容器１４のＡ５０８３の層１４
ａと、Ａ１０６０の層１４ｂとの、どちらが地上コイル
１６側にあっても同じ効果を得られる。しかし、集電コ
イル１７にとっては、同じ渦電流値から生じる磁場で
も、表皮深さが深く電流密度の低いＡ５０８３が、集電
コイル１７の近くにある方が、Ａ１０６０が近くにある
場合よりも磁場の影響を小さく感じ、その結果、集電能
力を向上できる結果となる。この場合、形状、寸法等は
一切変更することなく、集電能力の向上を図れる。
いほど、大電流が集電コイル１７の近くで流れ、強い磁
場を及ぼすように見える。収納された超電導コイル１
１、およびコイル収納容器１２にとっての磁場遮蔽効果
から考えれば、真空断熱容器１４のＡ５０８３の層１４
ａと、Ａ１０６０の層１４ｂとの、どちらが地上コイル
１６側にあっても同じ効果を得られる。しかし、集電コ
イル１７にとっては、同じ渦電流値から生じる磁場で
も、表皮深さが深く電流密度の低いＡ５０８３が、集電
コイル１７の近くにある方が、Ａ１０６０が近くにある
場合よりも磁場の影響を小さく感じ、その結果、集電能
力を向上できる結果となる。この場合、形状、寸法等は
一切変更することなく、集電能力の向上を図れる。
【００１８】次に、図４により本発明の他の実施形態を
説明する。超電導コイル１１はコイル収納容器１２に収
納され、コイル収納容器１２は、超電導コイル１１を保
持し、固定するため、剛性および強度の高いステンレス
製で、内部に液体ヘリウムの流路を設け、超電導コイル
１１を冷却している。輻射熱シールド１３はアルミ製
で、コイル収納容器１２を覆っている。アルミ製の真空
断熱容器１４は、輻射熱シールド１３、コイル収納容器
１２、超電導コイル１１等を支持体５で固定し、収納し
て超電導磁石を構成している。真空断熱容器１４は地上
コイル１６に対面して設けられ、真空断熱容器１４と地
上コイル１６との間には、集電コイル１７が設けられて
いる。
説明する。超電導コイル１１はコイル収納容器１２に収
納され、コイル収納容器１２は、超電導コイル１１を保
持し、固定するため、剛性および強度の高いステンレス
製で、内部に液体ヘリウムの流路を設け、超電導コイル
１１を冷却している。輻射熱シールド１３はアルミ製
で、コイル収納容器１２を覆っている。アルミ製の真空
断熱容器１４は、輻射熱シールド１３、コイル収納容器
１２、超電導コイル１１等を支持体５で固定し、収納し
て超電導磁石を構成している。真空断熱容器１４は地上
コイル１６に対面して設けられ、真空断熱容器１４と地
上コイル１６との間には、集電コイル１７が設けられて
いる。
【００１９】真空断熱容器１４の地上コイル１６と対面
する面は、２種類の材料からなる２層で構成されてい
る。本実施形態では、繊維強化プラスティックの層１４
ｃが外側で、Ａ５０８３の層１４ａが内側である。図２
に示したように、最も集電能力が高いのは、真空断熱容
器１４のような渦電流を生じる構造物がない場合であ
る。真空断熱容器１４の本来の役目は、超電導コイル１
１を真空中に保持することによって、対流による熱伝導
を抑制することである。したがって、真空を保持するだ
けの密閉性を要求される。
する面は、２種類の材料からなる２層で構成されてい
る。本実施形態では、繊維強化プラスティックの層１４
ｃが外側で、Ａ５０８３の層１４ａが内側である。図２
に示したように、最も集電能力が高いのは、真空断熱容
器１４のような渦電流を生じる構造物がない場合であ
る。真空断熱容器１４の本来の役目は、超電導コイル１
１を真空中に保持することによって、対流による熱伝導
を抑制することである。したがって、真空を保持するだ
けの密閉性を要求される。
【００２０】繊維強化プラスティックは、電気伝導率が
低く、渦電流を流さないという点で集電コイルにとって
は望ましい材料である上、軽量、高強度、高剛性という
点でも高く評価できるが、真空を保持する密閉性での信
頼度が低い。また、外部磁場を遮蔽するという効果を持
たないという点でも、繊維強化プラスティックを単独で
用いるには問題がある。そこで、Ａ５０８３を併用す
る。Ａ５０８３は溶接等の製作性の高い材料である。Ａ
５０８３を用いて溶接構造をとることによって、真空の
密閉性を保持し、Ａ５０８３と繊維強化プラスティック
を張り合わせて、必要な強度および剛性を確保するとと
もにＡ５０８３に流れる渦電流で外部変動磁場を遮蔽す
る。このような構造をとることにより、集電能力の向上
が図れる。
低く、渦電流を流さないという点で集電コイルにとって
は望ましい材料である上、軽量、高強度、高剛性という
点でも高く評価できるが、真空を保持する密閉性での信
頼度が低い。また、外部磁場を遮蔽するという効果を持
たないという点でも、繊維強化プラスティックを単独で
用いるには問題がある。そこで、Ａ５０８３を併用す
る。Ａ５０８３は溶接等の製作性の高い材料である。Ａ
５０８３を用いて溶接構造をとることによって、真空の
密閉性を保持し、Ａ５０８３と繊維強化プラスティック
を張り合わせて、必要な強度および剛性を確保するとと
もにＡ５０８３に流れる渦電流で外部変動磁場を遮蔽す
る。このような構造をとることにより、集電能力の向上
が図れる。
【００２１】ただし、繊維強化プラスティックとＡ５０
８３による真空断熱容器の構成では、超電導コイルに対
する磁場遮蔽効果が低いと考えられる場合、Ａ５０８３
の変わりにＡ１０６０を用いることも考えられる。Ａ１
０６０はＡ５０８３に比較して、強度、剛性、溶接等の
製作性は劣るが、磁場遮蔽効果は高い。強度、剛性は全
て繊維強化プラスティックに持たせ、真空のみ、Ａ１０
６０の溶接で保証することにより、磁場遮蔽効果も失わ
ず、集電能力の向上を図ることができる。なお、本実施
形態は、図示するように、支持体１５による超電導コイ
ル１１の支持構造も図１の例とは変え、容器自体の強度
を上げている。
８３による真空断熱容器の構成では、超電導コイルに対
する磁場遮蔽効果が低いと考えられる場合、Ａ５０８３
の変わりにＡ１０６０を用いることも考えられる。Ａ１
０６０はＡ５０８３に比較して、強度、剛性、溶接等の
製作性は劣るが、磁場遮蔽効果は高い。強度、剛性は全
て繊維強化プラスティックに持たせ、真空のみ、Ａ１０
６０の溶接で保証することにより、磁場遮蔽効果も失わ
ず、集電能力の向上を図ることができる。なお、本実施
形態は、図示するように、支持体１５による超電導コイ
ル１１の支持構造も図１の例とは変え、容器自体の強度
を上げている。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、従来の外部変動磁場を
遮蔽する効果を損なうことなく、真空断熱容器に流れる
渦電流の集電コイルに及ぼす影響を小さくし、集電コイ
ルと地上コイルとの間の距離、真空断熱容器表面から集
電コイルまでの距離等、超電導磁石の構造的な制約の中
で、より効率の高い集電システムが得られる磁気浮上列
車用超電導磁石を提供できる。
遮蔽する効果を損なうことなく、真空断熱容器に流れる
渦電流の集電コイルに及ぼす影響を小さくし、集電コイ
ルと地上コイルとの間の距離、真空断熱容器表面から集
電コイルまでの距離等、超電導磁石の構造的な制約の中
で、より効率の高い集電システムが得られる磁気浮上列
車用超電導磁石を提供できる。
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図２は、真空断熱容器と集電コイル表面間の距
離による集電能力の比較を示す図である。
離による集電能力の比較を示す図である。
【図３】図３は、抵抗率の違いによる電流分布の比較を
示す図である。
示す図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】図５は、従来の超電導磁石を有する磁気浮上列
車の説明図である。
車の説明図である。
１ 磁気浮上列車の車体 ２ 台車 ３ 超電導コイル ４ 真空断熱容器 ５ 超電導磁石 ６ 浮上コイル ７ 推進コイル ８ 地上コイル １１ 超電導コイル １２ コイル収納容器 １３ 輻射熱シールド １４ 真空断熱容器 １４ａ 真空断熱容器クラッド板のＡ５０８３の層 １４ｂ 真空断熱容器クラッド板のＡ１０６０の層 １４ｃ 真空断熱容器クラッド板の繊維強化プラスティ
ックの層 １５ 支持体 １６ 地上コイル １７ 集電コイル
ックの層 １５ 支持体 １６ 地上コイル １７ 集電コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 史男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 斎藤 敏雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 渡邊 洋之 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 鈴木 栄司 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人 鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 村井 敏昭 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人 鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 長谷川 均 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人 鉄道総合技術研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 6/00 ZAA H01F 7/20
Claims (7)
- 【請求項１】 超電導線を巻回した超電導コイルが、真
空断熱容器内に収容され、地上コイルと対面して磁気浮
上列車に搭載されている誘導集電兼用または誘導集電専
用の超電導磁石において、前記真空断熱容器は、前記地
上コイルに対面して設けた集電コイル側の面が、異なる
電気抵抗率を有する２種類以上の材料の層からなり、前
記集電コイルに近い層ほど、電気抵抗率の高い材料で構
成されていることを特徴とする磁気浮上列車用超電導磁
石。 - 【請求項２】 超電導線を巻回した超電導コイルと、前
記超電導コイルを収納する収納容器と、前記収納容器の
外側にあって、輻射熱を遮蔽する輻射熱シールドと、こ
れらを収容する真空断熱容器とからなり、地上コイルと
対面して磁気浮上列車に搭載されている超電導磁石にお
いて、前記真空断熱容器は、前記地上コイルに対面して
設けた集電コイル側の面が、異なる電気抵抗率を有する
２種類以上の材料の層からなり、前記２種類以上の層の
うち、前記集電コイルに近い層ほど、電気抵抗率の高い
材料で構成されていることを特徴とする磁気浮上列車用
超電導磁石。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の超電導磁石に
おいて、前記真空断熱容器は、２種類以上の異なる電気
抵抗率を有する材料で構成される面が、アルミニウムの
クラッド板であることを特徴とする磁気浮上列車用超電
導磁石。 - 【請求項４】 請求項３に記載の超電導磁石において、
前記アルミニウムのクラッド板は、Ａ５０８３の層が、
前記集電コイルに面していることを特徴とする磁気浮上
列車用超電導磁石。 - 【請求項５】 請求項３に記載の超電導磁石において、
前記アルミニウムのクラッド板は、Ａ５０８３の層と、
Ａ１０６０またはＡ１０５０の層とから構成され、前記
Ａ５０８３の層が、前記集電コイルに面していることを
特徴とする磁気浮上列車用超電導磁石。 - 【請求項６】 請求項１または２に記載の超電導磁石に
おいて、前記真空断熱容器は、繊維強化プラスティック
の層が、前記集電コイルに面していることを特徴とする
磁気浮上列車用超電導磁石。 - 【請求項７】 請求項６に記載の超電導磁石において、
前記真空断熱容器は、前記繊維強化プラスティックの層
の内側に、アルミニウムの層を有することを特徴とする
磁気浮上列車用超電導磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23609696A JP3151512B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 磁気浮上列車用超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23609696A JP3151512B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 磁気浮上列車用超電導磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083916A JPH1083916A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3151512B2 true JP3151512B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=16995677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23609696A Expired - Fee Related JP3151512B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 磁気浮上列車用超電導磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151512B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111942164B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-08-09 | 西南交通大学 | 一种双导体板式永磁电动悬浮驱动装置及驱动方法 |
| CN113212178B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-11-29 | 中国科学院电工研究所 | 用于高温超导磁悬浮列车的超导磁体低温系统 |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP23609696A patent/JP3151512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1083916A (ja) | 1998-03-31 |
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