JP3205062B2 - 超電導磁石異常検出保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上力を利用して
高速走行する超高速磁気浮上列車などに用いられる超電
導磁石異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導磁石を用いた磁気浮上列車として
は、いろいろな方式が考えられている。実用的な方式と
しては、地上側の軌道面に、列車の車体を浮上させるた
めの浮上用地上コイルと推進させるための推進用地上コ
イルを敷設し、列車に超電導磁石を搭載している。

【０００３】図２と図３は、従来技術による超電導磁気
浮上列車のコイル配置を示す概略断面図である。図にお
いて、車両８０とその下部に取り付けられた台車５は、
下側及び両側から包囲するＵ字状の軌道８１内に置かれ
る。台車５の両側面には、それぞれ超電導磁石１が車両
８０の進行方向にＳ極、Ｎ極が交互に一定ピッチで配列
されている。一般に、超電導磁石１の超電導コイル２
は、極低温に冷され低温に維持されるため、非磁性材で
作られた真空容器３（以下、外槽と呼ぶことにする）内
に設置され、外部から熱が侵入しないように保持され
る。超電導磁石１の外槽３に収納され、荷重支持体４に
よって保持された超電導コイル２は、図２と図３に示す
ように、軌道８１の両側面に対向して配置される。車両
８０を浮上させるための地上コイルに着目すると、図３
では地上コイル９２が軌道８１の水平面に置かれ、ま
た、図２では、超電導コイル２と浮上用地上コイル９０
が台車５と軌道８１の側面に対向して置かれる。図２に
おけるこの地上コイル９０は長方形をしたコイルを上下
２個８の字型に短絡接続した形状をしている。一方、図
２と図３に示すように、推進用地上コイル９１は軌道８
１の側壁に取り付けられ、図示しない三相交流電源によ
り励磁されて、超電導コイル２に推進力を発生する。超
電導コイル２は、浮上用地上コイル９０、９２などと鎖
交する磁束密度の高い直流磁場を発生し、車両８０の走
行に伴ってこの直流磁場が移動するので、地上コイル９
０又は９２に鎖交する磁束数が変化する。短絡コイルで
形成される浮上用地上コイル９０又は９２には、鎖交磁
束の変化を打ち消すように短絡電流が誘導され、超電導
コイル２との間に誘導浮上力が発生して車両８０は非接
触で浮上する。

【０００４】ところで、列車が時速５００ｋｍで走行す
る際、浮上コイル９０、９２に誘導された電流が作る磁
場分布には、高調波脈動成分が存在するため、超電導磁
石１には走行中常時、脈動磁束が入射し続ける。普通、
外槽３はＡｌ等の導電材で作られるので、入射する高調
波脈動磁束により、外槽３に渦電流が流れる。超電導コ
イル２が作る強い直流磁場とこの渦電流との間に電磁力
が発生し、列車が走行している間超電導磁石１を加振し
続ける。この他、軌道８１に着目すると、軌道面はでき
る限り滑らかに構成されるが完全ではなく、また、軌道
８１に取り付けられるコイル９０，９１，９２も、取り
付け誤差に基づく凹凸があるので、超電導磁石１は上
下、左右、回転などの力を受けて振動する。特に、超電
導コイル２を支える荷重支持体４は、走行中常時これら
の振動を受け続ける。

【０００５】もしも、この荷重支持体４が破損した時に
は、超電導コイル２は支えを失って大きな振動が発生
し、場合によっては、浮上力や推進力を台車５に伝達で
きず、走行不能に陥る恐れがある。そこで、振動や歪を
測定するために超電導磁石１に加速度センサや歪ゲージ
などを取り付け、走行中の振動や歪を監視することが考
えられている。

【０００６】また、超電導磁石１は、前記振動や脈動磁
束の影響を受けて超電導状態から常電導状態に転移する
ことも有り得る。もしも、台車５の片側に設置された超
電導磁石１の１個が常電導状態に転移した場合には、台
車５各々の側に取り付けられた正常な超電導磁石１の数
が異なるので、台車５に働く浮上力や推進力は各々の側
で異なる。もしも、アンバランスな状態で走行し続ける
と台車５には異常な力が作用し、最悪の場合には磁石１
が軌道８１の側壁に接触する恐れがある。そのため、超
電導コイル２に電圧検出用の計測線を取り付け、磁石１
が常電導状態に転移した場合に発生する電圧を検出する
ことが考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】荷重支持体４に発生す
る亀裂や破損を早期に検出するために、従来技術では、
加速度センサや歪ゲージなどが、超電導磁石１に多数取
り付けられている。特に、加速度センサや歪ゲージは取
り付けた点の加速度や歪を測定するので、超電導コイル
２全体の振動を監視するためには、異常が発生しやすい
と想定される箇所にセンサを予め多数設置して置く必要
があった。

【０００８】しかしながら、多数のセンサを取り付ける
場合には、センサの信頼性が十分高くなければならな
い。また、超電導コイル２の振動や常電導状態へ転移し
た時の発生電圧を正確に測定するためには、センサをコ
イル２に直接取り付ける必要があり、計測線や電源線を
介して外部から熱が伝わり、超電導コイル２を冷却する
液体ヘリウムの消費量を増加していた。

【０００９】また、超電導コイル２が超電導状態から常
電導状態に転移した場合には、電圧検出用の計測線に高
電圧が発生し得るので、計測線の絶縁破壊や監視装置の
故障などに到る恐れがあった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
る。従って、本発明の一つの目的は、外部から熱が侵入
しないように超電導コイルに非接触で、コイルの振動や
変位の大きさを検出し、これらの信号を常時監視するこ
とにより超電導コイルの異常を早期に検出する超電導磁
石異常検出保護装置を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、超電導コイルに非接
触でコイルの異常を早期に検出すると共に、異常の発生
箇所を特定する異常検出保護装置を提供することにあ
る。

【００１２】本発明の他の目的は、外部から熱が侵入し
ないように超電導コイルに非接触で、コイルが超電導状
態から常電導状態に転移する異常を早期に且つ確実に検
出する超電導磁石異常検出保護装置を提供することにあ
る。

【００１３】本発明の他の目的は、超電導磁石の異常を
検出したときに異常を起こした超電導コイル電流を確実
に遮断し異常の進展を回避する超電導磁石異常検出保護
装置を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、超電導磁石の異常を
検出したときに異常を起こした超電導コイル電流を確実
に遮断すると共に、台車の反対側に位置しこの超電導コ
イルに対応する超電導コイルの電流も確実に遮断して、
車両の異常運動や異常の進展を回避する超電導磁石異常
検出保護装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、少なくとも、非磁性材で作られた真空
容器である外槽と、前記外槽の内部に設けられた超電導
コイルと、該超電導コイルを前記外槽の内部に保持する
荷重支持体とからなる超電導磁石と、前記外槽の内側表
面近傍に又は前記外槽に固定された治具を介して前記外
槽の内側に設けられ、前記荷重支持体の変位に応じて電
圧が誘起するサーチコイルと、該サーチコイルの出力の
異常の有無を判定する判定手段と、該判定手段の出力信
号に基づいて異常状態を報知する警報手段と、前記判定
手段の出力信号に基づいて前記超電導磁石を保護する保
護手段とを備えた磁気浮上列車用の超電導磁石異常検出
保護装置において、前記警報手段は、異常発生時に警報
を発し、異常の程度と異常発生箇所を表示する警報表示
器を備え、前記保護手段は、前記判定手段の出力信号に
基づいて、異常発生時に超電導磁石に流れている電流を
止める信号を発信する保護器と、電流を遮断する電流遮
断器を備えたことにある。つまり、超電導磁石の真空容
器である外槽の内側に超電導コイルと対向するように磁
束検出用素子を取り付け、素子に誘起する電圧を検出
し、電圧の時間的変化を監視することにより異常の有無
を検出し磁石を保護するようにしている。

【００１６】複数の超電導磁石における外槽の内側に超
電導コイルと対向するように磁束検出用素子を取り付
け、これらの超電導磁石に取り付けた素子に誘起する電
圧同士を比較して、両電圧の差の大きさを監視すること
により異常の有無を検出し磁石を保護するようにしてい
る。

【００１７】複数の超電導磁石における外槽の内側に超
電導コイルと対向するように磁束検出用素子を取り付
け、これらの超電導磁石に取り付けた素子に誘起する電
圧同士を比較するか、又は、正常走行時における電圧と
現在の素子電圧を比較して両電圧の差の大きさを監視
し、異常が発生したときには振動方向が同じとなる超電
導磁石を消磁し、保護するようにしている。

【００１８】

【作用】磁束検出用素子として、エナメル線などの導電
線を巻回して作ったサーチコイルが在る。このサーチコ
イルに誘起する電圧の大きさは、サーチコイルを取り付
けた磁石の外槽と超電導コイル間の相対的な動きや変位
の大きさに比例する。超電導コイルを支持する荷重支持
体が破損した時には、外槽と超電導コイルとの間に大き
な相対変位が発生するので、サーチコイルに大きな電圧
が誘起する。また、超電導コイルが超電導状態から常電
導状態に転移するときにも、サーチコイルには超電導コ
イル電流の減衰に比例した電圧が誘起する。これらのこ
とを利用して、サーチコイルの電圧を常時監視し続け、
電圧が突然大きくなる場合や、時間とともに信号が増加
し続けることを検出した時には、超電導コイルに何等か
の異常が発生したと判定できる。

【００１９】例えば磁気浮上列車の台車には、複数個の
超電導磁石が取り付けられるので、ある一つの超電導磁
石に取り付けたサーチコイルに誘起する電圧と、他の超
電導磁石のサーチコイル誘起電圧を比較し、異常の有無
を判定することもできる。

【００２０】超電導コイルの荷重支持体が局部的に破損
した場合には、部分的に大きく振動したり、特有な振れ
方をする。超電導磁石に複数個のサーチコイルを取り付
けた場合、超電導コイルの振動の仕方に対応してサーチ
コイルに大きな電圧が発生するので、破損の場所を同定
することができる。

【００２１】

【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を説明
する。

【００２２】図１に本発明の一実施例を示す。車両８０
の台車５に設置された超電導磁石１において、荷重支持
体４によって保持された超電導コイル２に流れる電流
は、超電導線２１，２２を介して永久電流スイッチ７を
通る。超電導コイル電流は、この永久電流スイッチ７に
よって、通電、遮断が行われる。超電導磁石１の外槽３
内側には、磁束検出用素子として導電線を巻回して作っ
たサーチコイルＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４が４個
設置されている。特に、サーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４は
図示の様に台車５側に設置し、サーチコイルに誘起する
電圧信号は信号線３１，３２，３３，３４を介して判定
装置１０に送られ、異常の有無が判定される。図１３
は、超電導磁石、サーチコイル、異常検出保護装置の電
気的結線状況を示す電気回路図である。

【００２３】サーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４を外槽３内側
に取り付けた理由を、以下に記す。超電導コイルと外槽
との相対変位に基づく磁束の脈動周波数が１００Ｈｚ以
上では、導電性材料で作られた外槽に流れる渦電流は主
に内側表面に集中する。この渦電流が作る脈動磁束と相
対変位に基づく脈動磁束は打ち消しあい、外槽の外へ漏
れ出す脈動磁束は非常に小さくなる。そのため、サーチ
コイルを外槽の外側に設けた場合には、超電導コイルと
外槽との相対変位に基づく磁束の変化を検出することが
難しくなる。

【００２４】また、外槽の外側にサーチコイルを設置す
ると、ノイズの影響を受けやすく脈動磁束に基づく信号
を正確に検出することは非常に難しい。しかし、外槽の
内側では、ノイズが導電性材料で作られた外槽で遮蔽さ
れ、内側に設けられたサーチコイルの信号にはほとんど
ノイズが存在しない。

【００２５】さらに、サーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４を台
車５側に取り付けた理由は、以下の通りである。前述の
様に軌道８１に敷設された地上コイル９０，９１，９２
が作る脈動磁束は超電導磁石１の地上コイル側に入射す
る。この磁束は、Ａｌ製の外槽３で遮蔽されるが、磁束
の一部は磁石１内部に侵入する。サーチコイルＣＡ１〜
ＣＡ４を外槽３内側の地上コイル側に取り付けた場合に
は、磁石１内部に侵入する脈動磁束によってサーチコイ
ルに電圧が誘起するので、外槽３と超電導コイル２の相
対的な振動に基づく電圧を正確に検出することが難し
い。一方、サーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４を外槽３内側の
台車側に取り付けた場合には、地上コイル９０，９１，
９２が作る脈動磁束は、この取り付け位置において十分
小さくなるので、超電導コイル２の振動を正確に検出で
きる。

【００２６】サーチコイルＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，Ｃ
Ａ４各々の面積は、超電導コイル２の約１／４に対応
し、超電導コイル２が作る直流磁束がサーチコイルに鎖
交している。超電導コイル２を支持する荷重支持体４ａ
１が破損した場合には、荷重支持体４ａ１によって支持
されていた超電導コイル部分が振動するので、向かい合
ったサーチコイルＣＡ１に鎖交する磁束が大きく変動す
る。そのため、このサーチコイルＣＡ１に誘起する電圧
は、他のサーチコイルＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４の誘起電
圧に比べて荷重支持体４ａ１の破損が生じた時に特に大
きくなる。

【００２７】図１は、異常の有無を常時自動監視し判定
する判定装置１０と、判定装置１０の出力信号に基づい
て異常状態を報知する警報表示器１５と、超電導磁石１
を保護する保護装置１６の構成を示すブロック図が示し
てある。サーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４に誘起した電圧信
号は、信号線３１，３２，３３，３４を介して増幅器１
３に送られて増幅され、拡大された信号は、信号線３５
を介して判定装置１０の中の比較判断器１２に送られ
る。比較判断器１２は増幅器１３で増幅されたサーチコ
イル誘起電圧ｖ1 を順次入力し、予め記録器１４に貯え
られた過去の正常走行時におけるサーチコイル誘起電圧
ｖ2 を信号線３６を介して順次入力し、両電圧を比較す
る。そして、その差｜ｖ1−ｖ2｜が、予め設定して置い
た電圧レベルＶ0 を越えた時には異常と判定する。異常
と判定した時には、さらに、電圧レベルＶ0より大きく
設定された電圧レベルＶ1よりも差電圧｜ｖ1−ｖ2｜
が、大きいか否か比較する。この電圧レベルＶ1 は超電
導コイル２の振動の許容できる制限値であり、差電圧｜
ｖ1−ｖ2｜がＶ1 を越えたときには超電導コイル２は非
常に危険であり、超電導磁石１が破損に到る恐れがあ
る。そのため、差電圧がＶ1を越えた時には、異常を検
知した超電導磁石１の磁性を消し、磁石の振動を抑制す
る保護措置をとる。差電圧がＶ1 を越えた時には、重大
な異常が発生したことを知らせる信号を信号線３８を介
して保護装置１６に送る。保護装置１６は、信号線３８
の信号に基づいて超電導磁石１に設置された永久電流ス
イッチ７に、信号線２０を介して超電導磁石１を消磁さ
せる信号を送る。永久電流スイッチ７は、この信号に基
づいて、超電導線２１と２２に流れている電流を遮断す
る。差電圧がＶ0とＶ1の間にあるときは、どのサーチコ
イル電圧が異常となったかを判定し、異常が発生したこ
とを示す警報信号と異常発生箇所の信号を、信号線３７
を介して警報表示器１５に送る。警報表示器１５はラン
プやブザー、ＣＲＴなどで異常検出を報知し、異常発生
場所や異常の程度を表示する。

【００２８】なお、超電導磁石１を消磁させる信号を永
久電流スイッチ７に送るための信号線２０や、磁束検出
用サーチコイルＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４の信号
線３１，３２，３３，３４は、図１４に示すように超電
導磁石１に設けられた真空シール１００を介して磁石の
内側から外側へ引き出される。

【００２９】また、サーチコイルは、図１４に示すよう
に超電導磁石の外槽３内側に設置される他に、図１５の
ように外槽３に固定された治具１１０，１１１に取り付
けることもできる。このような治具を使えば、超電導磁
石と外槽との間隔を適当に選ぶことによって、磁石と外
槽の相対変位を最も感度良く検出できる。

【００３０】図４に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では、複数の超電導磁石に取り付けたサーチコイルの
信号を取り込み、異常有無の判定処理をしている。

【００３１】図４のように進行方向位置の異なる２個の
超電導磁石１ａ，１ｂ各々に４個のサーチコイルを取り
付け、電磁気的な条件が同じと見なせるサーチコイル誘
起電圧同士、例えば、ＣＡ１サーチコイルの電圧とＣＢ
１サーチコイルの電圧を比較する。もしも、ＣＡ１サー
チコイル付近の荷重支持体４ａ１が破損した場合には、
ＣＡ１の誘起電圧がＣＢ１の誘起電圧に比べて非常に大
きくなるので、異常を速やかに検出できる。従って、異
常検出保護装置は次のような構成となる。超電導磁石１
ａに取り付けられたサーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４の誘起
電圧は信号線３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａを介して
増幅器１３ａに送られ増幅される。そして、電圧信号
は、信号線３５ａ１，３５ａ２，３５ａ３，３５ａ４を
通して順次比較判断器１２に取り込まれる。同様に、超
電導磁石１ｂに取り付けられたサーチコイルＣＢ１〜Ｃ
Ｂ４の誘起電圧も信号線３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４
ｂを介して増幅器１３ｂに送られ増幅される。そして、
電圧信号は信号線３５ｂ１，３５ｂ２,３５ｂ３,３５ｂ
４を通して順次比較判断器１２に送られる。ＣＡ１とＣ
Ｂ１で検出され送られてきた電圧信号を比較判断器１２
の中の１２１で比較し、両電圧の差の大きさが電圧レベ
ルＶ0又はＶ1を越えているか否か判定する。電圧の差が
Ｖ0とＶ1の間にある場合には、異常発生箇所信号と警報
信号を信号線３７を介して警報表示器１５に送る。電圧
の差がＶ1 を越えた場合には、サーチコイル電圧が異常
に大きくなった方の超電導磁石を消磁するための保護処
理を行う。すなわち、信号線３８ａ４又は３８ｂ４を介
して保護信号を保護装置１６に送る。保護器１６１又は
１６２は信号線２０ｂ又は２０ａを介して遮断信号を永
久電流スイッチ７ｂ又は７ａに送り、異常を起こした超
電導磁石１ｂ又は１ａの電流を遮断する。同様に、サー
チコイル電圧信号ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４は比較判断器
１２２，１２３，１２４でサーチコイル電圧信号ＣＢ
２，ＣＢ３，ＣＢ４と比較され、異常の有無の判定など
ＣＡ１，ＣＢ１に対する処理と同じ一連の処理が実施さ
れる。

【００３２】この構成の異常検出保護装置では、記録器
１４を必要とせず装置を簡単に構成できる。

【００３３】図５に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では、台車の両側に配置された複数の超電導磁石にサ
ーチコイルを取り付け、これらのサーチコイル信号を取
り込んで、異常有無の判定処理をしている。

【００３４】図５のように台車の両側に取り付けられた
超電導磁石のうち、電磁気的な条件が同じと見なせる２
個の超電導磁石、例えば、台車の進行方向位置が同じと
なる１ａ，１ｃを１組とし、各々の磁石に取り付けたサ
ーチコイルの誘起電圧を順次比較し、異常の有無を判定
するように構成している。

【００３５】異常検出保護装置は次のような構成とな
る。超電導磁石１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに取り付けた磁
束検出用サーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４，ＣＢ１〜ＣＢ
４，ＣＣ１〜ＣＣ４,ＣＤ１〜ＣＤ４で検出された誘起
電圧は、増幅器１３ａ,１３ｂ，１３ｃ，１３ｄで増幅
され、信号線３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを介して
比較判断器１２に送られる。比較判断器１２内の１２６
は超電導磁石１ａと１ｃに取り付けたサーチコイルの誘
起電圧を比較し、両電圧の差の大きさが電圧レベルＶ0
又はＶ1を越えているか否か判定する。電圧の差がＶ0と
Ｖ1の間にある場合には、異常発生箇所信号と警報信号
を信号線３７を介して警報表示器１５に送る。電圧の差
がＶ1を越えた場合には、両方の超電導磁石を消磁する
ため、信号線３８６を介して保護信号を保護装置１６内
の保護器１６４に送る。保護器１６４は信号線２０ｃと
２０ａを介して遮断信号を永久電流スイッチ７ｃと７ａ
に送り、両超電導磁石１ｃと１ａの電流を遮断する。同
様に、サーチコイルＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４の電圧信号
は比較判断器１２６でサーチコイルＣＢ２，ＣＢ３，Ｃ
Ｂ４の電圧信号と比較され、異常の有無の判定などＣＡ
１，ＣＢ１に対する処理と同じ一連の処理が実施され
る。

【００３６】ところで、超電導磁石１ａ，１ｃの片方が
超電導状態から常電導状態に転移した場合には、転移し
た超電導磁石に取り付けたサーチコイルに大きな電圧が
誘起する。例えば、超電導磁石１ａが転移した場合に
は、サーチコイルＣＡ１，CA2，ＣＡ３，ＣＡ４に電圧
が誘起する。比較判断器１２内の１２６は超電導磁石１
ａと１ｃに取り付けたサーチコイルの誘起電圧を比較
し、４コイルの電圧の大きさが一様に大きくなって各々
の差電圧が電圧レベルＶ2 を越えているか否か判定す
る。差電圧がＶ2 を越えた場合には、両方の超電導磁石
を消磁するため、比較判断器は信号線３８６を介して保
護信号を保護装置１６内の１６４に送る。保護器１６４
は信号線２０ｃと２０ａを介して遮断信号を永久電流ス
イッチ７ｃと７ａに送り、両超電導磁石１ｃと１ａの電
流を遮断する。

【００３７】超電導磁石１ｂと１ｄに対しても、超電導
磁石１ａと１ｃの処理と同様の処理が行われる。超電導
磁石１ｂと１ｄに取り付けたサーチコイルの誘起電圧
は、比較判断器１２内の１２５で比較され、両電圧の差
の大きさが判定される。電圧の差がＶ1 を越えた場合に
は、信号線３８５を介して保護信号を保護器１６３に送
る。保護器１６３は信号線２０ｄと２０ｂを介して遮断
信号を永久電流スイッチ７ｄと７ｂに送り、異常を起こ
した超電導磁石１ｄと１ｂの電流を遮断する。

【００３８】本発明では、電磁気的な条件が同じ箇所の
サーチコイル誘起電圧に基づいて異常の有無を判定する
ので、判定が確実になり誤判定の無い高信頼性の異常検
出保護装置を構成できる。

【００３９】図１２に本発明の他の実施例を示す。本実
施例でも、図５と同じように異常有無の判定に際し、台
車の両側に配置された複数の超電導磁石に取り付けたサ
ーチコイルの信号を取り込み、処理している。

【００４０】図１２の異常検出保護装置で図５の装置と
異なる点は、比較判断器１２の構成である。超電導磁石
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに取り付けた磁束検出用サーチ
コイルＣＡ１〜ＣＡ４，ＣＢ１〜ＣＢ４，ＣＣ１〜ＣＣ
４，ＣＤ１〜ＣＤ４で検出された誘起電圧は、増幅器１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄで増幅され、信号線３５
ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを介して比較判断器１２に
送られる。例えば、比較判断器１２内の１２８はサーチ
コイルＣＡ１〜ＣＡ４の誘起電圧を順次入力し、予め記
録器１４４に貯えられた正常走行時におけるサーチコイ
ル誘起電圧と比較する。そして、両電圧の差の大きさが
電圧レベルＶ0又はＶ1を越えているか否か判定する。電
圧の差がＶ0とＶ1の間にある場合には、異常発生箇所信
号と警報信号を信号線３７を介して警報表示器１５に送
る。電圧の差がＶ1 越えた場合には、両方の超電導磁石
を消磁するため、信号線３８８を介して保護信号を保護
装置１６内の１６４に送る。保護器１６４は信号線２０
ｃと２０ａを介して遮断信号を永久電流スイッチ７ｃと
７ａに送り、両超電導磁石１ｃと１ａの電流を遮断す
る。同様に、サーチコイルＣＢ１〜ＣＢ４,ＣＣ１〜Ｃ
Ｃ４,ＣＤ１〜ＣＤ４の電圧信号は、比較判断器１２
５，１２６，１２７及び記録器１４１，１４２，１４３
で異常有無の判定処理が実施される。

【００４１】また、図５と同様に、超電導磁石が超電導
状態から常電導状態に転移した場合には、転移した超電
導磁石に取り付けた全てのサーチコイルに大きな電圧が
誘起する。比較判断器１２内の１２５，１２６，１２
７，１２８は、超電導磁石に取り付けたサーチコイルの
誘起電圧と記録器１４１，１４２，１４３，１４４に貯
えられた正常走行時の誘起電圧を比較し、或る一個の超
電導磁石に取り付けた４コイルの電圧の大きさが一様に
大きくなって各々の差電圧が電圧レベルＶ2 を越えてい
るか否か判定する。差電圧がＶ2 を越えた場合には、台
車の両側に位置し対称関係にある両超電導磁石を消磁す
るため、比較判断器は信号線３８５，386，３８７，３
８８などを介して保護信号を保護装置１６内の１６３又
は１６４に送る。保護装置１６は信号線を介して遮断信
号を永久電流スイッチに送り、これらの超電導磁石の電
流を遮断する。

【００４２】本発明では、各々の超電導磁石のサーチコ
イル誘起電圧を正常走行時の電圧と比較して異常有無の
判定をするので、台車両側の対称位置関係にある磁石が
同時に異常を起こしても確実に判定ができ、誤判定の無
い高信頼性の異常検出保護装置を構成できる。

【００４３】図６に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では、超電導磁石１の外槽３内側で且つ台車５側に、
長方形をした４個のサーチコイルＣＡ１〜ＣＡ４を取り
付けており、各々のサーチコイルに誘起する電圧信号を
判定装置１０にて異常があるか否か判定する様にしてい
る。本発明によれば、サーチコイルの形状は長方形にし
ているので、円弧部が無くなり製作が容易になる。

【００４４】図７に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では、一個の超電導磁石１に６個のサーチコイルＣＡ
１〜ＣＡ６を取り付けており、各々のサーチコイルに誘
起する電圧信号を判定装置１０にて異常があるか否か判
定する様にしている。この様に構成することにより、異
常を検出する際に、サーチコイルを４個取り付けた場合
に比べて異常箇所をより小さい領域に特定することがで
きる。なお、取り付けるサーチコイルの数は、必要に応
じて増やすことができる。

【００４５】図８に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では、サーチコイルの配線を工夫している。レースト
ラック形状の上半分のサーチコイルＣＵと残りの下半分
のサーチコイルＣＤは、それぞれのコイルに誘起する電
圧が互いに打ち消し合うように結線してある。同様に、
レーストラック形状の左半分のサーチコイルＣＬと右半
分のサーチコイルＣＲも、８の字状に結線されている。
上下８の字サーチコイルは、超電導コイル２が外槽３に
対してローリング運動をする時には、上半分のサーチコ
イルＣＵに誘起する電圧と下半分のサーチコイルＣＤに
誘起する電圧の符号が反対なので、電圧が加え合わさ
れ、信号線４３１に電圧が現れる。一方、左右８の字サ
ーチコイルには、電圧が生じない。同様に、超電導コイ
ル２が外槽３に対してヨーイング運動をするときには、
左右８の字サーチコイルの信号線４３２に電圧が発生す
る。このような結線のサーチコイルに誘起する電圧を使
って異常の有無を判定すれば、異常が生じた時に、超電
導磁石１がヨーイング運動をしていたのか、又はローリ
ング運動をしていたのか、振動の仕方を知ることができ
る。

【００４６】図９に本発明の他の実施例を示す。本実施
例でも、サーチコイルの配線を工夫している。レースト
ラック形状の上側左半分のサーチコイルＣＵＬと下側右
半分のサーチコイルＣＤＲは、それぞれのコイルに誘起
する電圧が互いに打ち消し合うように結線してある。同
様に、レーストラック形状の下側左半分のサーチコイル
ＣＤＬと上側右半分のサーチコイルＣＵＲも、８の字状
に結線されている。これらのサーチコイルは、超電導コ
イル２が外槽３に対して捩れ運動をする時に、上側のサ
ーチコイルに誘起する電圧と下側のサーチコイルに誘起
する電圧の符号が反対なので、電圧が加え合わされ、信
号線４３３や４３４に電圧が現れる。このような結線の
サーチコイルに誘起する電圧を使って異常の有無を判定
すれば、異常が生じた時に、超電導磁石１がどのような
捩れ振動をしていたかを知ることができる。

【００４７】図１０に本発明の他の実施例を示す。本実
施例では、サーチコイルを超電導磁石１の外槽３内側の
上側面３Ｕと下側面３Ｄに設置している。特に、上側面
には２個のサーチコイルＣＵ１とＣＵ２を設け、下側面
にもサーチコイルＣＤ１とＣＤ２を取り付けている。こ
れらのサーチコイルは、超電導コイル２が外槽３に対し
て上下運動をする時やピッチング運動をする時に、大き
な電圧が現れる。これらのサーチコイルに誘起する電圧
を使って異常の有無を判定すれば、超電導磁石１の上下
方向の異常振動を感度良く知ることができる。

【００４８】図１１に本発明の他の実施例を示す。本実
施例では、サーチコイルを超電導磁石１の外槽３内側の
進行方向前面３Ｆと後面３Ｂに設置している。特に、前
面には２個のサーチコイルＣＦ１とＣＦ２を設け、後面
にもサーチコイルＣＢ１とＣＢ２を取り付けている。こ
れらのサーチコイルは、超電導コイル２が外槽３に対し
て進行方向の運動をする時に、大きな電圧が現れる。こ
れらのサーチコイルに誘起する電圧を使って異常の有無
を判定すれば、超電導磁石１の進行方向の異常振動を感
度良く知ることができる。

【００４９】なお、以上の説明では、磁束検出用素子と
してエナメル線などの導電線を巻回して作ったサーチコ
イルを用いた場合について述べてきたが、磁束を検出す
る手段としてホール効果素子を使うこともできる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下の効
果を期待することができる。

【００５１】（１）磁束検出用素子の計測用リード線を
通して外部から超電導コイルに熱が侵入すること無く、
超電導コイルに非接触でコイルの振動や変位の大きさを
検出でき、これらの信号を常時監視することにより超電
導コイルの異常とその発生箇所を早期に検出し保護する
ことができる。

【００５２】（２）異常を検出する際に、サーチコイル
数を増やせば異常箇所をより小さい領域に特定すること
ができる。

【００５３】（３）磁束検出用素子の計測用リード線を
通して外部から超電導コイルに熱が侵入すること無く、
超電導コイルに非接触でコイルが常電導状態に転移する
異常を早期に且つ確実に判定できる高信頼性の異常検出
保護装置を構成できる。

【００５４】（４）超電導磁石の異常を検出したとき
に、異常を起こした超電導コイル電流を確実に遮断し異
常の進展を回避することができる。

【００５５】（５）超電導磁石の異常を検出したとき
に、異常を起こした超電導コイルの電流を遮断すると共
に、進行方向位置が同じで台車の反対側に位置する超電
導磁石も確実に消磁することができるので、車両の異常
運動や異常の進展を速やかに回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】過去の素子の信号と現在の信号に基づいて異常
の判定をする、本発明の磁気浮上列車の超電導磁石異常
検出保護装置を示すブロック図。

【図２】軌道の側壁面に地上コイルを敷設した超電導磁
気浮上列車の各種コイル配置を示す断面図。

【図３】軌道の側壁面と床面に地上コイルを敷設した超
電導磁気浮上列車の各種コイル配置を示す断面図。

【図４】進行方向に位置の異なる複数の素子の信号に基
づいて異常の判定をする、磁気浮上列車の超電導磁石異
常検出保護装置を示すブロック図。

【図５】進行方向に同じ位置にある台車両側の磁石に取
り付けた素子の信号に基づいて異常の判定をする、磁気
浮上列車の超電導磁石異常検出保護装置を示すブロック
図。

【図６】本発明の他の実施例で、超電導磁石外槽内側の
台車側に、長方形の素子を取り付けた斜視図。

【図７】本発明の他の実施例で、超電導磁石外槽内側の
台車側に、長方形の素子を多数取り付けた斜視図。

【図８】本発明の他の実施例で、超電導磁石外槽内側の
台車側に、ローリング運動とヨーイング運動を検出する
素子を取り付けた斜視図。

【図９】本発明の他の実施例で、超電導磁石外槽内側の
台車側に、捩り運動を検出する素子を取り付けた斜視
図。

【図１０】本発明の他の実施例で、超電導磁石外槽内側
の上側面と下側面に、素子を取り付けた斜視図。

【図１１】本発明の他の実施例で、超電導磁石外槽内側
の進行方向前後面に、素子を取り付けた斜視図。

【図１２】正常走行時における素子の信号に基づいて、
進行方向に同じ位置にある台車両側の磁石の異常を判定
し保護する、磁気浮上列車の超電導磁石異常検出保護装
置を示すブロック図。

【図１３】過去の素子の信号と現在の信号に基づいて異
常の判定をする、本発明の磁気浮上列車の超電導磁石異
常検出保護装置を示す電気回路図。

【図１４】素子や永久電流スイッチの信号線を超電導磁
石の内側から外側への引き出しを示す断面図。

【図１５】磁束検出用素子を超電導磁石の外槽に固定し
た治具に取り付けた状況を示す断面図。

【符号の説明】

１…超電導磁石、２…超電導コイル、３…外槽、４…荷
重支持体、５…台車、７…永久電流スイッチ、１２…比
較判断器、１３…増幅器、１４…記録器、１５…警報表
示器、１６…保護装置、２０…判定装置、８０…車両、
８１…軌道、９０，９１，９２…地上コイル、ＣＡ，Ｃ
Ｂ，ＣＣ，ＣＤ…サーチコイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧 直樹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 小林 孝司 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 柴田 将之 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 ▲吉▼岡 健 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 園部 正 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (72)発明者 鈴木 史男 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−23512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−95196（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−46611（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、非磁性材で作られた真空容器
   である外槽と、 前記外槽の内部に設けられた超電導コイルと、 該超電導コイルを前記外槽の内部に保持する荷重支持体
   とからなる超電導磁石と、 前記外槽の内側表面近傍に又は前記外槽に固定された治
   具を介して前記外槽の内側に設けられ、前記荷重支持体
   の変位に応じて電圧が誘起するサーチコイルと、 該サーチコイルの出力の異常の有無を判定する判定手段
   と、 該判定手段の出力信号に基づいて異常状態を報知する警
   報手段と、 前記判定手段の出力信号に基づいて前記超電導磁石を保
   護する保護手段とを備えた磁気浮上列車用の超電導磁石
   異常検出保護装置において、 前記警報手段は、異常発生時に警報を発し、異常の程度
   と異常発生箇所を表示する警報表示器を備え、 前記保護手段は、前記判定手段の出力信号に基づいて、
   異常発生時に超電導磁石に流れている電流を止める信号
   を発信する保護器と、電流を遮断する電流遮断器を備え
   たことを特徴とする磁気浮上列車用の超電導磁石異常検
   出保護装置。
2. 【請求項２】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記判定手段は前記サーチコイルに誘起された電圧を増
   幅する増幅器と、 磁気浮上列車の正常走行時における前記サーチコイルの
   出力電圧の値を予め貯えておく記録器と、 前記増幅器の出力電圧と前記記録器に貯えられた正常電
   圧とを比較し、両者の差に基づいて超電導磁石の異常の
   有無を判定する比較判断器を備えたことを特徴とする磁
   気浮上列車用の超電導磁石異常検出保護装置。
3. 【請求項３】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記判定手段は、設置位置が磁気浮上列車の進行方向に
   異なる複数の超電導磁石に取り付けられた前記サーチコ
   イルの出力電圧を増幅する増幅器と、異なる前記超電導
   磁石に設置した前記サーチコイルの出力電圧を増幅器を
   通して取り込み、これらの電圧差に基づいて超電導磁石
   の異常の有無を判定する比較判断器を備えたことを特徴
   とする磁気浮上列車用の超電導磁石異常検出保護装置。
4. 【請求項４】請求項３の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記判定手段は、車両の両側に取り付けられて磁気浮上
   列車の進行方向に位置が同じである超電導磁石に設置さ
   れた前記サーチコイルの出力電圧を比較し、これらの電
   圧差に基づいて超電導磁石の異常の有無を判定すること
   を特徴とする磁気浮上列車用の超電導磁石異常検出保護
   装置。
5. 【請求項５】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記保護手段は、異常発生時に前記判定手段の信号に基
   づいて、異常を起こした超電導磁石と、該超電導磁石に
   対し車両の他側面に取り付けられ磁気浮上列車の進行方
   向に位置が同じである超電導磁石の両電流を止め磁石の
   磁性を無くすことを特徴とする磁気浮上列車用の超電導
   磁石異常検出保護装置。
6. 【請求項６】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記サーチコイルは、前記外槽内側で磁気浮上列車の軌
   道に設けられた地上コイルと反対側に設置され、長方形
   をしたことを特徴とする磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置。
7. 【請求項７】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記サーチコイルは、前記外槽内側で磁気浮上列車の軌
   道に設けられた地上コイルと反対側に設置され、超電導
   コイルの上側のサーチコイルに誘起する電圧と下側のサ
   ーチコイルに誘起する電圧が互いに打ち消し合うように
   結線されたことを特徴とする磁気浮上列車用の超電導磁
   石異常検出保護装置。
8. 【請求項８】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記サーチコイルは、前記外槽内側で磁気浮上列車の軌
   道に設けられた地上コイルと反対側に設置され、超電導
   コイルの左側のサーチコイルに誘起する電圧と右側のサ
   ーチコイルに誘起する電圧が互いに打ち消し合うように
   結線されたことを特徴とする磁気浮上列車用の超電導磁
   石異常検出保護装置。
9. 【請求項９】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石異
   常検出保護装置において、 前記サーチコイルは、前記外槽内側の上側面と下側面に
   設置されたことを特徴とする磁気浮上列車用の超電導磁
   石異常検出保護装置。
10. 【請求項１０】請求項１の磁気浮上列車用の超電導磁石
    異常検出保護装置において、 前記サーチコイルは、前記外槽内側で磁気浮上列車の進
    行方向に対し垂直面に設置されたことを特徴とする磁気
    浮上列車用の超電導磁石異常検出保護装置。