JP3722863B2 - 磁気浮上列車の集電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、磁気浮上列車の集電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は従来の磁気浮上列車の構成を示す断面図である。これと同様な構成は、例えば特開平４−２６３０２号公報に示されている。図１７は図１６の側壁側から見た要部を示す断面図、図１８は図１７の要部を示す側面図である。図１６〜図１８において、１は車体、２は車体１を支える台車、３は列車が走行する軌道、４は軌道３の両側に形成された側壁である。５は各側壁４の台車２と対向する面に沿って設けられた推進コイル、６ａは各側壁４の台車２と対向する側に配置された第１の浮上コイル、６ｂは第１の浮上コイル６ａの下側に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルである。７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは第１の浮上コイル６ａと対向するように台車２の両側に配置された集電用超電導コイルで、列車の進行方向に沿って４個が配設されている。
【０００３】
８は推進コイル５と対向するように台車２の両側に配置された浮上推進用超電導コイルで、列車の進行方向に沿って集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ両側にそれぞれ１個配設されている。９は集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８とを収容するクライオスタット（低温維持容器）で、液体ヘリウムのような極低温冷媒が封入されている。１０は取付足１１を介して台車２に取り付けられクライオスタット９を補強する金属製の平板状の補強部材で、所定の位置に切欠部１０ａが設けられている。
【０００４】
１２ａ〜１２ｌは第２の浮上コイル６ｂと対向するように台車２の両側に配置され集電用超電導コイル７ａ〜７ｄの軌道３側に配置された集電コイルで、各集電用超電導コイル７ａ〜７ｄと対応して３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）で１組の集電コイル１２ａ〜１２ｃ、１２ｄ〜１２ｆ、１２ｇ〜１２ｉ、１２ｊ〜１２ｌが隣設して４組設けられている。即ち、集電用超電導コイル７ａと対応して３相の集電コイル１２ａ、１２ｂ及び１２ｃが配設され、又集電用超電導コイル７ｂと対応して３相の集電コイル１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆが、集電用超電導コイル７ｃと対応して３相の集電コイル１２ｇ、１２ｈ及び１２ｉが、集電用超電導コイル７ｄと対応して３相の集電コイル１２ｊ、１２ｋ及び１２ｌがそれぞれ配設されている。
【０００５】
１３は取付足１４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の取付部材である。１５は集電コイル１２ａ〜１２ｌの台車２と対向する側に取り付けられたＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）製のコイル取付板、１６は集電コイル１２ａ〜１２ｌの側壁４と対向する側に貼り付けられたＦＲＰ製のコイル保護板で、集電コイル１２ａ〜１２ｌの前面を閉塞している。集電コイル１２ａ〜１２ｌ、コイル取付板１５及びコイル保護板１６は樹脂で一体にされ、これにＣＦＲＰ製の冷却ダクト１７を取り付け、取付足１８を介して取付部材１３に固定されている。尚、コイル取付板１５、コイル保護板１６及び冷却ダクト１７はＣＦＲＰ製であるため、集電コイル１２ａ〜１２ｌに流れる電流に起因する自己発熱の熱を外部へ放熱しやすくしている。
【０００６】
図１９は磁気浮上列車の誘導集電システムを示すブロック図である。図１９において、１９は集電コイル１２に接続されたＰＷＭコンバータ、２０はＰＷＭコンバータ１９に接続された蓄電池、２１はＰＷＭコンバータ１９に接続されたインバータ、２２はインバータ２１に接続された負荷である。
【０００７】
次に動作について説明する。図１６〜図１９において、あらかじめ、液体ヘリウムのような極低温冷媒に浸漬された集電用超電導コイル７及び浮上推進用超電導コイル８が、超電導状態を維持するようにされている。ここで、推進コイル５に３相交流電流が通電されると、推進コイル５に対向した浮上推進超電導コイル８と推進コイル５との間の吸引力及び反発力によって、推進力が発生し磁気浮上列車が走行する。
【０００８】
このとき、台車２側の集電用超電導コイル７ａ〜７ｄから発生する磁束は、第１の浮上コイル６ａと鎖交する。この鎖交磁束は列車の移動に伴って変化し、この変化によって第１の浮上コイル６ａに交流電流が誘起される。又、第１の浮上コイル６ａと互いに逆方向に電流が流れ逆方向の磁界を発生するようにヌルフラックス結線された第２の浮上コイル６ｂに、第１の浮上コイル６ａとは逆向きの交流電流が誘起され、第２の浮上コイル６ｂから交流磁界が発生する。この交流磁界によって第２の浮上コイル６ｂから発生する磁束は、第２の浮上コイル６ｂと対向して配置された集電コイル１２に鎖交する。この鎖交磁束が変化することによって、集電コイル１２ａ〜１２ｌに誘起電圧Ｖｐが発生する。
【０００９】
そして、誘起電圧ＶｐはＰＷＭコンバータ１９に入力され、これによって、ＰＷＭコンバータ１９が、力率が「１」となるように制御された電流を集電コイル１２ａ〜１２ｌに流し、交流電力を直流電力に変換する。こうして得られた直流電力は、蓄電池２０に充電されるとともに、インバータ２１によって安定化した交流に変換され、負荷２２に供給される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁気浮上列車の集電装置は以上のように構成されているので、第１の浮上コイル６ａに誘起される交流電流の作る磁束が、クライオスタット９と鎖交することによって、クライオスタット９に渦電流が発生する。この渦電流と集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８の作る直流磁場とによって、クライオスタット９に電磁力が発生する。この電磁力が加振力となってクライオスタット９が振動する。一方、クライオスタット９の補強部材１０に切欠部１０ａが設けられているので、補強部材１０の上下方向の高さが低くなるため、補強部材１０の剛性が低くなっている。したがって、上記の振動を補強部材１０で抑制することが困難となり、集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８とクライオスタット９との間に摩擦による発熱が増加し、さらに、この熱によって液体ヘリウムの蒸発量が増加するという問題点があった。
【００１１】
又、第２の浮上コイル６ｂからの交流磁界によって、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する取付部材１３に渦電流が発生するため、集電電力が低下するという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、クライオスタットの補強部材の剛性を向上して、クライオスタットの振動を抑制し、クライオスタットの振動に起因する集電用超電導コイル及び浮上推進用超電導コイルとクライオスタットとの間の摩擦による発熱の増加を抑制できる磁気浮上列車の集電装置を得ることを目的とする。
【００１３】
又、集電コイルと対向する取付部材における渦電流を低減できる磁気浮上列車の集電装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、列車の台車上に配置されクライオスタットに収容された集電用超電導コイルと、集電用超電導コイルと対向して地上の軌道側壁に配置された第１の浮上コイルと、第１の浮上コイルと上下方向に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルと、第２の浮上コイルと対向して列車の移動方向に沿って３相の各相コイルが台車上に配置された集電コイルとを備えた磁気浮上列車の集電装置において、クライオスタットと集電コイルとを台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたものである。
【００１５】
請求項２の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項１において、支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項１又は請求項２において、支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が集電コイルの各相コイルのピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたものである。
【００１７】
請求項４の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項３において、支持部材を軌道に対して平行な窓の周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したものである。
【００１８】
請求項５の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項３又は請求項４において、支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したものである。
【００１９】
請求項６の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、列車の台車上に配置されクライオスタットに収容された集電用超電導コイルと、集電用超電導コイルと対向して地上の軌道側壁に配置された第１の浮上コイルと、第１の浮上コイルと上下方向に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルと、第２の浮上コイルと対向して列車の移動方向に沿って３相の各相コイルが台車上に配置された集電コイルとを備えた磁気浮上列車の集電装置において、台車に取り付けた支持部材をクライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたものである。
【００２０】
【作用】
この発明の請求項１における磁気浮上列車の集電装置は、クライオスタットと集電コイルとを台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。
【００２１】
この発明の請求項２における磁気浮上列車の集電装置は、請求項１において、支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。
【００２２】
この発明の請求項３における磁気浮上列車の集電装置は、請求項１又は請求項２において、支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が集電コイルの各相コイルピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたので、支持部材の剛性をもたせ、さらに、支持部材の集電コイルと対向する位置に鎖交する磁束の総和が零に近くなるように渦電流の電路を限定し渦電流を低減する。
【００２３】
この発明の請求項４における磁気浮上列車の集電装置は、請求項３において、支持部材を軌道に対して平行な窓の各周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したので、支持部材の剛性をもたせ、さらに、支持部材の窓の周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断って渦電流を低減する。
【００２４】
この発明の請求項５における磁気浮上列車の集電装置は、請求項３又は請求項４において、支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。さらに、支持部材の窓の周縁部に流れる渦電流を低減する。
【００２５】
この発明の請求項６における磁気浮上列車の集電装置は、台車に取り付けた支持部材をクライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたので、支持部材の上下方向の高さが高くなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。さらに、第２の取付部材に渦電流の発生を防止する。
【００２６】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の実施例１を図について説明する。図１は実施例１における磁気浮上列車の構成を示す断面図である。図２は図１の側壁側から見た要部を示す断面図、図３は図１の要部を示す側面図である。図１〜図３において、１〜６、７ａ〜７ｄ、８、９、１２ａ〜１２ｌ、１５〜１７は従来のものと同様であるので説明を省略する。２３は取付足２４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の支持部材である。尚、支持部材２３のクライオスタット９と対向する面には、クライオスタット９が固定され、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する面には、集電コイル１２ａ〜１２ｌと一体化されたコイル取付板１５が、取付足２５を介して支持部材２３に固定される。
【００２７】
以上のように構成された磁気浮上列車の集電装置の支持部材２３においては、クライオスタット９と集電コイル１２ａ〜１２ｌとを取り付けるようにしているので、支持部材２３の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２３の剛性が向上しクライオスタット９の振動を抑制する。したがって、クライオスタット９と集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８との摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量の増加を抑制することができる。
【００２８】
実施例２．
図４はこの発明の実施例２における磁気浮上列車の構成を示す断面図、図５は図４の要部を示す側面図である。図４及び図５において、１〜６、７ａ〜７ｄ、８、９、１２ａ〜１２ｌ、１５〜１７は従来のものと同様であるので説明を省略する。
【００２９】
２６ａは取付足２４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の第１の取付部材で、所定の位置に切欠部２６ｃを設け、さらに、切欠部２６ｃの端部の断面をＬ字状に形成している。尚、第１の取付部材２６ａのクライオスタット９と対向する面には、クライオスタット９が固定される。２６ｂは取付足２４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の第２の取付部材で、第１の取付部材２６ａの切欠部２６ｃの端部の断面と突き合わせるように断面をＬ字状に形成している。尚、第２の取付部材２６ｂの集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する面には、集電コイル１２ａ〜１２ｌと一体化されたコイル取付板１５が、取付足２５を介して第２の取付部材２６ｂに固定される。第１の取付部材２６ａと第２の取付部材２６ｂとは、端部の断面をＬ字状に形成したところを互いに突き合わせて、図示されないボルトなどの固着手段で固着することによって、支持部材２６を形成する。
【００３０】
以上のように構成された磁気浮上列車の集電装置の支持部材２６においては、第１の取付部材２６ａと第２の取付部材２６ｂとの端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて、この突き合わせ部をボルトで固着しているので、支持部材２６としての上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２６の剛性が向上しクライオスタット９の振動を抑制する。したがって、クライオスタット９と集電用超電導コイル７及び浮上推進用超電導コイル８との摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量の増加を抑制することができる。
【００３１】
実施例３．
又、実施例２では、支持部材２６を金属製の第１の取付部材２６ａと金属製の第２の取付部材２６ｂとで構成したものについて説明したが、図６に示すように支持部材２７を第１の取付部材２６ａと同じ形状を有する金属製の第１の取付部材２７ａと、第２の取付部材２６ｂと同じ形状を有する電気絶縁材料からなる第２の取付部材２７ｂとで構成したものを用いてもよい。このように構成することによって、支持部材２７としての上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２７の剛性が向上し、実施例２と同様の効果を奏する。又、第２の取付部材２７ｂには、第２の浮上コイル６ｂからの交流磁界によって渦電流が流れないので、渦電流損失の発生を防止し集電電力を増加することができる。
尚、集電電力と渦電流損失との関係を以下に説明する。
Ｐ＝Ｎ（Ｅ・Ｉ・ｃｏｓφ−Ｒ・Ｉ2）・η・・・・・（１）
【００３２】
式（１）において、Ｐは集電電力、Ｎは集電コイルの個数、Ｅは集電コイルの誘起電圧、Ｉは集電コイルの電流、ｃｏｓφは力率、Ｒは金属導体の抵抗値、ηはＰＷＭコンバータの変換効率である。又、渦電流損失はＲＩ2であり、渦電流損失ＲＩ2が大きくなると、集電電力Ｐは小さくなる。反対に、渦電流損失ＲＩ2を低減させると、集電電力Ｐを増加させることができる。
【００３３】
実施例４．
図７はこの発明の実施例４の要部を示す側面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た断面図である。図７及び図８において、２、７ａ〜７ｄ、９、１２ａ〜１２ｌ、１５〜１７、２４及び２５は実施例１のものと同様であるので説明を省略する。
【００３４】
２８は取付足２４を介して台車に取り付けられた金属製の平板状の支持部材で、上下にそれぞれ窓２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇ、２８ｈが設けられている。３相の各相のコイルを構成する集電コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃと対向する面には窓２８ａ、２８ｂを設け、集電コイル１２ｄ、１２ｅ、１２ｆと対向する面には窓２８ｃ、２８ｄを、集電コイル１２ｇ、１２ｈ、１２ｉと対向する面には窓２８ｅ、２８ｆを、集電コイル１２ｊ、１２ｋ、１２ｌと対向する面には窓２８ｇ、２８ｈをそれぞれ設けている。そして、各窓２８ａ、２８ｃ、２８ｅ、２８ｇ及び２８ｂ、２８ｄ、２８ｆ、２８ｈのピッチＰ1は各集電コイル１２ａ〜１２ｌのピッチＰ2の３倍になっている。
【００３５】
尚、支持部材２８のクライオスタット９と対向する面には、クライオスタット９が固定され、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する面には、集電コイル１２ａ〜１２ｌと一体化されたコイル取付板１５が、取付足２５を介して支持部材２８に固定される。
【００３６】
以上のように構成された磁気浮上列車の集電装置において、集電コイル１２ａ〜１２ｌに３相交流電流が流れると、例えば、集電コイル１２ａに流れる電流ＩUの作る磁束ΦUと、集電コイル１２ｂに流れる電流ＩVの作る磁束ΦVと、集電コイル１２ｃに流れる電流ＩWの作る磁束ΦWの和が、支持部材２８の窓２８ａ、２８ｂに鎖交する。この鎖交磁束の大きさによって、図９に示すような渦電流Ｉ1、Ｉ2が発生する。
図１０は電流ＩU、ＩV、ＩW及び磁束ΦU、ΦV、ΦWの位相の関係を示すベクトル図を示しており、磁束ΦU、ΦV、ΦWのベクトル和は零に近くなる。このため、渦電流Ｉ1、Ｉ2の電路が集電コイル１２ａ〜１２ｌの各相コイルのピッチＰ2の３倍のところに形成されるように窓２８ａ〜２８ｈを設けた支持部材２８においては、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００３７】
又、支持部材２８にはクライオスタット９と集電コイル１２とが取り付けられるので、支持部材２８の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２８の剛性が向上し、実施例１と同様の効果を奏する。
【００３８】
実施例５．
図１１はこの発明の実施例５の支持部材を示す側面図である。図１１において、２９は支持部材で、上記実施例２における図４及び図５に示されている支持部材２６と同様のものである。即ち、２９ａは第１の取付部材２６ａと同じ形状を有する金属製の平板状の第１の取付部材で、所定の位置に切欠部２９ｃを設け、さらに切欠部２９ｃの端部の断面をＬ字状に形成している。又、２９ｂは第２の取付部材２６ｂと同じ形状を有する金属製の平板状の第２の取付部材で、第１の取付部材２９ａの切欠部２９ｃの端部の断面と突き合わせるように断面をＬ字状に形成している。そして、端部の断面をＬ字状に形成したところを互いに突き合わせて、ボルトで固着しているので、支持部材２９として上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２９の剛性が向上し、実施例２と同様の効果を奏する。
【００３９】
又、第２の取付部材２９ｂには、窓２９ｄ〜２９ｋを設けている。即ち、各窓２９ｄ、２９ｆ、２９ｈ、２９ｊ及び２９ｅ、２９ｇ、２９ｉ、２９ｋのピッチＰ1は各集電コイル１２ａ〜１２ｌのピッチの３倍になっている。このため、第２の浮上コイル６ｂからの交流磁界によって、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する支持部材２９に渦電流が発生し、この渦電流の電路が集電コイル１２ａ〜１２ｌの３相の各相コイルピッチの３倍のところに形成されるように窓２９ｄ〜２９ｋを設けた支持部材２９においては、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００４０】
実施例６．
図１２はこの発明の実施例６の支持部材を示す側面図である。図１２において、３０は支持部材で、上記実施例４における図７及び図８に示されている支持部材２８と同様のものである。即ち、３０ａ〜３０ｈは支持部材２８の窓２８ａ〜２８ｈと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２の３相の各相コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。３１ａ、３１ｂは電気絶縁部材で、窓３０ａ〜３０ｈの軌道３に対して平行な各周縁部の１箇所を切り離して接着剤などの固着手段で連結されている。このため、各窓３０ａ〜３０ｈの周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断つので、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００４１】
又、支持部材３０にはクライオスタット９と集電コイル１２ａ〜１２ｌとが取り付けられるようにしているので、支持部材３０の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材３０の剛性が向上し、実施例１と同様の効果を奏する。
【００４２】
実施例７．
図１３はこの発明の実施例７の支持部材を示す側面図である。図１３において、３１は支持部材で、上記実施例２における図４及び図５に示されている支持部材２６と同様のものである。即ち、３１ａは第１の取付部材２６ａと同じ形状を有する金属性の平板状の第１の取付部材で、所定の位置に切欠部３１ｃを設け、さらに切欠部３１ｃの端部の断面をＬ字状に形成している。又、３１ｂは第２の取付部材２６ｂと同じ形状を有する金属製の平板状の第２の取付部材で、第１の取付部材３１ａの切欠部３１ｃの端部の断面と突き合わせるように断面をＬ字状に形成している。そして、端部の断面をＬ字状に形成したところを互いに突き合わせて、ボルトで固着しているので、支持部材３１として上下方向の高さが大きくなるため、支持部材３１の剛性が向上し、実施例２と同様の効果を奏する。
【００４３】
又、３１ｄ〜３１ｋは上記実施例５の窓２９ｄ〜２９ｋと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。３２ａ、３２ｂは電気絶縁部材で、窓３１ｄ〜３１ｋの軌道３に対して平行な各周縁部の１箇所を切り離して接着剤などの固着手段で連結されている。このため、各窓３１ｄ〜３１ｋの周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断つので、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００４４】
実施例８．
図１４はこの発明の実施例８の支持部材を示す側面図である。図１４において、３３は支持部材で、上記実施例４における図７及び図８に示されている支持部材２８と同様のものである。即ち、３３ａ〜３３ｈは支持部材２８の窓２８ａ〜２８ｈと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。３４ａ、３４ｂは電気絶縁部材で、窓３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇ及び３３ｂ、３３ｄ、３３ｆ、３３ｈを閉塞し、図示されないボルトで支持部材３３に固着されている。窓３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇ及び３３ｂ、３３ｄ、３３ｆ、３３ｈは電気絶縁部材３４ａ、３４ｂで閉塞されているので、支持部材３３の剛性がさらに高くなるため、実施例１と同様の効果を奏する。又、窓３３ａ〜３３ｈを設けているので、支持部材３３においては、渦電流が低減されるため実施例４と同様の効果を奏する。
【００４５】
実施例９．
図１５はこの発明の実施例９の支持部材を示す側面図である。図１５において、３５は支持部材で、上記実施例５における図１１に示されている支持部材２９と同様のものである。即ち、３５ａは支持部材２９の第１の取付部材２９ａと同じ形状を有する第１の取付部材、３５ｂは第２の取付部材２９ｂと同じ形状を有する第２の取付部材、３５ｃは切欠部２９ｃと同じ形状を有する切欠部である。又、３５ｄ〜３５ｋは支持部材２９の窓２９ｄ〜２９ｋと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。
【００４６】
３６ａ、３６ｂは電気絶縁部材で、窓３５ｄ、３５ｆ、３５ｈ、３５ｊ及び３５ｅ、３５ｇ、３５ｉ、３５ｋを閉塞し、図示されないボルトで支持部材３５に固着されている。窓３５ｄ、３５ｆ、３５ｈ、３５ｊ及び３５ｅ、３５ｇ、３５ｉ、３５ｋは電気絶縁部材３６ａ、３６ｂまで閉塞されているので、支持部材３５の剛性がさらに高くなるため、実施例２と同様の効果を奏する。又、窓３５ｄ〜３５ｋを設けているので、支持部材３５においては、渦電流が低減されるため実施例４と同様の効果を奏する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、磁気浮上列車の集電装置において、クライオスタットと集電コイルとを台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができる。
【００４８】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができる。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。
【００４９】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１又は請求項２において、支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が集電コイルの各相コイルピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたので、支持部材の剛性をもたせ、さらに支持部材の集電コイルと対向する位置に鎖交する磁束の総和が零に近くなるように渦電流の電路を限定し渦電流を低減する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができ、さらに集電電力を増加することができる。
【００５０】
又、この発明の請求項４によれば、請求項３において、支持部材を軌道に対して平行な窓の各周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したので、支持部材の剛性をもたせ、さらに支持部材の窓の周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断ち渦電流を低減する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができ、さらに集電電力を増加することができる。
【００５１】
さらに、この発明の請求項５によれば、請求項３又は請求項４において、支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制し、さらに支持部材の窓の周縁部に流れる渦電流を低減する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができ、さらに集電電力を増加することができる。
【００５２】
そして、この発明の請求項６によれば、磁気浮上列車の集電装置において、台車に取り付けた支持部材をクライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせるようにしたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができる。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１における磁気浮上列車の構成を示す断面図である。
【図２】 図１の側壁側から見た要部を示す断面図である。
【図３】 図１の要部を示す側面図である。
【図４】 この発明の実施例２における磁気浮上列車の構成を示す断面図である。
【図５】 図４の要部を示す側面図である。
【図６】 この発明の実施例３における支持部材を示す側面図である。
【図７】 この発明の実施例４の要部を示す側面図である。
【図８】 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た断面図である。
【図９】 この発明の実施例４の要部を示す説明図である。
【図１０】 この発明の実施例４の集電コイルの電流及び磁束と位相の関係を示すベクトル図である。
【図１１】 この発明の実施例５の支持部材を示す側面図である。
【図１２】 この発明の実施例６の支持部材を示す側面図である。
【図１３】 この発明の実施例７の支持部材を示す側面図である。
【図１４】 この発明の実施例８の支持部材を示す側面図である。
【図１５】 この発明の実施例９の支持部材を示す側面図である。
【図１６】 従来の磁気浮上列車の構成を示す断面図である。
【図１７】 図１６の側壁側から見た要部を示す断面図である。
【図１８】 図１７の要部を示す側面図である。
【図１９】 磁気浮上列車の誘導集電システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
６ａ 第１の浮上コイル、６ｂ 第２の浮上コイル、７ａ〜７ｄ 集電用超電導コイル、９ クライオスタット、１２ａ〜１２ｌ 集電コイル、
２３，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３３，３５ 支持部材、
２６ａ，２７ａ，２９ａ，３１ａ，３５ａ 第１の取付部材、
２６ｂ，２７ｂ，２９ｂ，３１ｂ，３５ｂ 第２の取付部材、
２８ａ〜２８ｈ，２９ｄ〜２９ｋ，３０ａ〜３０ｈ，３１ｄ〜３１ｋ，３３ａ〜３３ｈ，３５ｄ〜３５ｋ 窓、Ｉ1，Ｉ2 渦電流の電路、
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ 電気絶縁部材。
【産業上の利用分野】
この発明は、磁気浮上列車の集電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は従来の磁気浮上列車の構成を示す断面図である。これと同様な構成は、例えば特開平４−２６３０２号公報に示されている。図１７は図１６の側壁側から見た要部を示す断面図、図１８は図１７の要部を示す側面図である。図１６〜図１８において、１は車体、２は車体１を支える台車、３は列車が走行する軌道、４は軌道３の両側に形成された側壁である。５は各側壁４の台車２と対向する面に沿って設けられた推進コイル、６ａは各側壁４の台車２と対向する側に配置された第１の浮上コイル、６ｂは第１の浮上コイル６ａの下側に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルである。７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは第１の浮上コイル６ａと対向するように台車２の両側に配置された集電用超電導コイルで、列車の進行方向に沿って４個が配設されている。
【０００３】
８は推進コイル５と対向するように台車２の両側に配置された浮上推進用超電導コイルで、列車の進行方向に沿って集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ両側にそれぞれ１個配設されている。９は集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８とを収容するクライオスタット（低温維持容器）で、液体ヘリウムのような極低温冷媒が封入されている。１０は取付足１１を介して台車２に取り付けられクライオスタット９を補強する金属製の平板状の補強部材で、所定の位置に切欠部１０ａが設けられている。
【０００４】
１２ａ〜１２ｌは第２の浮上コイル６ｂと対向するように台車２の両側に配置され集電用超電導コイル７ａ〜７ｄの軌道３側に配置された集電コイルで、各集電用超電導コイル７ａ〜７ｄと対応して３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）で１組の集電コイル１２ａ〜１２ｃ、１２ｄ〜１２ｆ、１２ｇ〜１２ｉ、１２ｊ〜１２ｌが隣設して４組設けられている。即ち、集電用超電導コイル７ａと対応して３相の集電コイル１２ａ、１２ｂ及び１２ｃが配設され、又集電用超電導コイル７ｂと対応して３相の集電コイル１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆが、集電用超電導コイル７ｃと対応して３相の集電コイル１２ｇ、１２ｈ及び１２ｉが、集電用超電導コイル７ｄと対応して３相の集電コイル１２ｊ、１２ｋ及び１２ｌがそれぞれ配設されている。
【０００５】
１３は取付足１４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の取付部材である。１５は集電コイル１２ａ〜１２ｌの台車２と対向する側に取り付けられたＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）製のコイル取付板、１６は集電コイル１２ａ〜１２ｌの側壁４と対向する側に貼り付けられたＦＲＰ製のコイル保護板で、集電コイル１２ａ〜１２ｌの前面を閉塞している。集電コイル１２ａ〜１２ｌ、コイル取付板１５及びコイル保護板１６は樹脂で一体にされ、これにＣＦＲＰ製の冷却ダクト１７を取り付け、取付足１８を介して取付部材１３に固定されている。尚、コイル取付板１５、コイル保護板１６及び冷却ダクト１７はＣＦＲＰ製であるため、集電コイル１２ａ〜１２ｌに流れる電流に起因する自己発熱の熱を外部へ放熱しやすくしている。
【０００６】
図１９は磁気浮上列車の誘導集電システムを示すブロック図である。図１９において、１９は集電コイル１２に接続されたＰＷＭコンバータ、２０はＰＷＭコンバータ１９に接続された蓄電池、２１はＰＷＭコンバータ１９に接続されたインバータ、２２はインバータ２１に接続された負荷である。
【０００７】
次に動作について説明する。図１６〜図１９において、あらかじめ、液体ヘリウムのような極低温冷媒に浸漬された集電用超電導コイル７及び浮上推進用超電導コイル８が、超電導状態を維持するようにされている。ここで、推進コイル５に３相交流電流が通電されると、推進コイル５に対向した浮上推進超電導コイル８と推進コイル５との間の吸引力及び反発力によって、推進力が発生し磁気浮上列車が走行する。
【０００８】
このとき、台車２側の集電用超電導コイル７ａ〜７ｄから発生する磁束は、第１の浮上コイル６ａと鎖交する。この鎖交磁束は列車の移動に伴って変化し、この変化によって第１の浮上コイル６ａに交流電流が誘起される。又、第１の浮上コイル６ａと互いに逆方向に電流が流れ逆方向の磁界を発生するようにヌルフラックス結線された第２の浮上コイル６ｂに、第１の浮上コイル６ａとは逆向きの交流電流が誘起され、第２の浮上コイル６ｂから交流磁界が発生する。この交流磁界によって第２の浮上コイル６ｂから発生する磁束は、第２の浮上コイル６ｂと対向して配置された集電コイル１２に鎖交する。この鎖交磁束が変化することによって、集電コイル１２ａ〜１２ｌに誘起電圧Ｖｐが発生する。
【０００９】
そして、誘起電圧ＶｐはＰＷＭコンバータ１９に入力され、これによって、ＰＷＭコンバータ１９が、力率が「１」となるように制御された電流を集電コイル１２ａ〜１２ｌに流し、交流電力を直流電力に変換する。こうして得られた直流電力は、蓄電池２０に充電されるとともに、インバータ２１によって安定化した交流に変換され、負荷２２に供給される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁気浮上列車の集電装置は以上のように構成されているので、第１の浮上コイル６ａに誘起される交流電流の作る磁束が、クライオスタット９と鎖交することによって、クライオスタット９に渦電流が発生する。この渦電流と集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８の作る直流磁場とによって、クライオスタット９に電磁力が発生する。この電磁力が加振力となってクライオスタット９が振動する。一方、クライオスタット９の補強部材１０に切欠部１０ａが設けられているので、補強部材１０の上下方向の高さが低くなるため、補強部材１０の剛性が低くなっている。したがって、上記の振動を補強部材１０で抑制することが困難となり、集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８とクライオスタット９との間に摩擦による発熱が増加し、さらに、この熱によって液体ヘリウムの蒸発量が増加するという問題点があった。
【００１１】
又、第２の浮上コイル６ｂからの交流磁界によって、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する取付部材１３に渦電流が発生するため、集電電力が低下するという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、クライオスタットの補強部材の剛性を向上して、クライオスタットの振動を抑制し、クライオスタットの振動に起因する集電用超電導コイル及び浮上推進用超電導コイルとクライオスタットとの間の摩擦による発熱の増加を抑制できる磁気浮上列車の集電装置を得ることを目的とする。
【００１３】
又、集電コイルと対向する取付部材における渦電流を低減できる磁気浮上列車の集電装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、列車の台車上に配置されクライオスタットに収容された集電用超電導コイルと、集電用超電導コイルと対向して地上の軌道側壁に配置された第１の浮上コイルと、第１の浮上コイルと上下方向に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルと、第２の浮上コイルと対向して列車の移動方向に沿って３相の各相コイルが台車上に配置された集電コイルとを備えた磁気浮上列車の集電装置において、クライオスタットと集電コイルとを台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたものである。
【００１５】
請求項２の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項１において、支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項１又は請求項２において、支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が集電コイルの各相コイルのピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたものである。
【００１７】
請求項４の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項３において、支持部材を軌道に対して平行な窓の周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したものである。
【００１８】
請求項５の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、請求項３又は請求項４において、支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したものである。
【００１９】
請求項６の発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、列車の台車上に配置されクライオスタットに収容された集電用超電導コイルと、集電用超電導コイルと対向して地上の軌道側壁に配置された第１の浮上コイルと、第１の浮上コイルと上下方向に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルと、第２の浮上コイルと対向して列車の移動方向に沿って３相の各相コイルが台車上に配置された集電コイルとを備えた磁気浮上列車の集電装置において、台車に取り付けた支持部材をクライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたものである。
【００２０】
【作用】
この発明の請求項１における磁気浮上列車の集電装置は、クライオスタットと集電コイルとを台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。
【００２１】
この発明の請求項２における磁気浮上列車の集電装置は、請求項１において、支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。
【００２２】
この発明の請求項３における磁気浮上列車の集電装置は、請求項１又は請求項２において、支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が集電コイルの各相コイルピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたので、支持部材の剛性をもたせ、さらに、支持部材の集電コイルと対向する位置に鎖交する磁束の総和が零に近くなるように渦電流の電路を限定し渦電流を低減する。
【００２３】
この発明の請求項４における磁気浮上列車の集電装置は、請求項３において、支持部材を軌道に対して平行な窓の各周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したので、支持部材の剛性をもたせ、さらに、支持部材の窓の周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断って渦電流を低減する。
【００２４】
この発明の請求項５における磁気浮上列車の集電装置は、請求項３又は請求項４において、支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。さらに、支持部材の窓の周縁部に流れる渦電流を低減する。
【００２５】
この発明の請求項６における磁気浮上列車の集電装置は、台車に取り付けた支持部材をクライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたので、支持部材の上下方向の高さが高くなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。さらに、第２の取付部材に渦電流の発生を防止する。
【００２６】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の実施例１を図について説明する。図１は実施例１における磁気浮上列車の構成を示す断面図である。図２は図１の側壁側から見た要部を示す断面図、図３は図１の要部を示す側面図である。図１〜図３において、１〜６、７ａ〜７ｄ、８、９、１２ａ〜１２ｌ、１５〜１７は従来のものと同様であるので説明を省略する。２３は取付足２４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の支持部材である。尚、支持部材２３のクライオスタット９と対向する面には、クライオスタット９が固定され、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する面には、集電コイル１２ａ〜１２ｌと一体化されたコイル取付板１５が、取付足２５を介して支持部材２３に固定される。
【００２７】
以上のように構成された磁気浮上列車の集電装置の支持部材２３においては、クライオスタット９と集電コイル１２ａ〜１２ｌとを取り付けるようにしているので、支持部材２３の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２３の剛性が向上しクライオスタット９の振動を抑制する。したがって、クライオスタット９と集電用超電導コイル７ａ〜７ｄ及び浮上推進用超電導コイル８との摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量の増加を抑制することができる。
【００２８】
実施例２．
図４はこの発明の実施例２における磁気浮上列車の構成を示す断面図、図５は図４の要部を示す側面図である。図４及び図５において、１〜６、７ａ〜７ｄ、８、９、１２ａ〜１２ｌ、１５〜１７は従来のものと同様であるので説明を省略する。
【００２９】
２６ａは取付足２４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の第１の取付部材で、所定の位置に切欠部２６ｃを設け、さらに、切欠部２６ｃの端部の断面をＬ字状に形成している。尚、第１の取付部材２６ａのクライオスタット９と対向する面には、クライオスタット９が固定される。２６ｂは取付足２４を介して台車２に取り付けられた金属製の平板状の第２の取付部材で、第１の取付部材２６ａの切欠部２６ｃの端部の断面と突き合わせるように断面をＬ字状に形成している。尚、第２の取付部材２６ｂの集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する面には、集電コイル１２ａ〜１２ｌと一体化されたコイル取付板１５が、取付足２５を介して第２の取付部材２６ｂに固定される。第１の取付部材２６ａと第２の取付部材２６ｂとは、端部の断面をＬ字状に形成したところを互いに突き合わせて、図示されないボルトなどの固着手段で固着することによって、支持部材２６を形成する。
【００３０】
以上のように構成された磁気浮上列車の集電装置の支持部材２６においては、第１の取付部材２６ａと第２の取付部材２６ｂとの端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて、この突き合わせ部をボルトで固着しているので、支持部材２６としての上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２６の剛性が向上しクライオスタット９の振動を抑制する。したがって、クライオスタット９と集電用超電導コイル７及び浮上推進用超電導コイル８との摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量の増加を抑制することができる。
【００３１】
実施例３．
又、実施例２では、支持部材２６を金属製の第１の取付部材２６ａと金属製の第２の取付部材２６ｂとで構成したものについて説明したが、図６に示すように支持部材２７を第１の取付部材２６ａと同じ形状を有する金属製の第１の取付部材２７ａと、第２の取付部材２６ｂと同じ形状を有する電気絶縁材料からなる第２の取付部材２７ｂとで構成したものを用いてもよい。このように構成することによって、支持部材２７としての上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２７の剛性が向上し、実施例２と同様の効果を奏する。又、第２の取付部材２７ｂには、第２の浮上コイル６ｂからの交流磁界によって渦電流が流れないので、渦電流損失の発生を防止し集電電力を増加することができる。
尚、集電電力と渦電流損失との関係を以下に説明する。
Ｐ＝Ｎ（Ｅ・Ｉ・ｃｏｓφ−Ｒ・Ｉ2）・η・・・・・（１）
【００３２】
式（１）において、Ｐは集電電力、Ｎは集電コイルの個数、Ｅは集電コイルの誘起電圧、Ｉは集電コイルの電流、ｃｏｓφは力率、Ｒは金属導体の抵抗値、ηはＰＷＭコンバータの変換効率である。又、渦電流損失はＲＩ2であり、渦電流損失ＲＩ2が大きくなると、集電電力Ｐは小さくなる。反対に、渦電流損失ＲＩ2を低減させると、集電電力Ｐを増加させることができる。
【００３３】
実施例４．
図７はこの発明の実施例４の要部を示す側面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た断面図である。図７及び図８において、２、７ａ〜７ｄ、９、１２ａ〜１２ｌ、１５〜１７、２４及び２５は実施例１のものと同様であるので説明を省略する。
【００３４】
２８は取付足２４を介して台車に取り付けられた金属製の平板状の支持部材で、上下にそれぞれ窓２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇ、２８ｈが設けられている。３相の各相のコイルを構成する集電コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃと対向する面には窓２８ａ、２８ｂを設け、集電コイル１２ｄ、１２ｅ、１２ｆと対向する面には窓２８ｃ、２８ｄを、集電コイル１２ｇ、１２ｈ、１２ｉと対向する面には窓２８ｅ、２８ｆを、集電コイル１２ｊ、１２ｋ、１２ｌと対向する面には窓２８ｇ、２８ｈをそれぞれ設けている。そして、各窓２８ａ、２８ｃ、２８ｅ、２８ｇ及び２８ｂ、２８ｄ、２８ｆ、２８ｈのピッチＰ1は各集電コイル１２ａ〜１２ｌのピッチＰ2の３倍になっている。
【００３５】
尚、支持部材２８のクライオスタット９と対向する面には、クライオスタット９が固定され、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する面には、集電コイル１２ａ〜１２ｌと一体化されたコイル取付板１５が、取付足２５を介して支持部材２８に固定される。
【００３６】
以上のように構成された磁気浮上列車の集電装置において、集電コイル１２ａ〜１２ｌに３相交流電流が流れると、例えば、集電コイル１２ａに流れる電流ＩUの作る磁束ΦUと、集電コイル１２ｂに流れる電流ＩVの作る磁束ΦVと、集電コイル１２ｃに流れる電流ＩWの作る磁束ΦWの和が、支持部材２８の窓２８ａ、２８ｂに鎖交する。この鎖交磁束の大きさによって、図９に示すような渦電流Ｉ1、Ｉ2が発生する。
図１０は電流ＩU、ＩV、ＩW及び磁束ΦU、ΦV、ΦWの位相の関係を示すベクトル図を示しており、磁束ΦU、ΦV、ΦWのベクトル和は零に近くなる。このため、渦電流Ｉ1、Ｉ2の電路が集電コイル１２ａ〜１２ｌの各相コイルのピッチＰ2の３倍のところに形成されるように窓２８ａ〜２８ｈを設けた支持部材２８においては、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００３７】
又、支持部材２８にはクライオスタット９と集電コイル１２とが取り付けられるので、支持部材２８の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２８の剛性が向上し、実施例１と同様の効果を奏する。
【００３８】
実施例５．
図１１はこの発明の実施例５の支持部材を示す側面図である。図１１において、２９は支持部材で、上記実施例２における図４及び図５に示されている支持部材２６と同様のものである。即ち、２９ａは第１の取付部材２６ａと同じ形状を有する金属製の平板状の第１の取付部材で、所定の位置に切欠部２９ｃを設け、さらに切欠部２９ｃの端部の断面をＬ字状に形成している。又、２９ｂは第２の取付部材２６ｂと同じ形状を有する金属製の平板状の第２の取付部材で、第１の取付部材２９ａの切欠部２９ｃの端部の断面と突き合わせるように断面をＬ字状に形成している。そして、端部の断面をＬ字状に形成したところを互いに突き合わせて、ボルトで固着しているので、支持部材２９として上下方向の高さが大きくなるため、支持部材２９の剛性が向上し、実施例２と同様の効果を奏する。
【００３９】
又、第２の取付部材２９ｂには、窓２９ｄ〜２９ｋを設けている。即ち、各窓２９ｄ、２９ｆ、２９ｈ、２９ｊ及び２９ｅ、２９ｇ、２９ｉ、２９ｋのピッチＰ1は各集電コイル１２ａ〜１２ｌのピッチの３倍になっている。このため、第２の浮上コイル６ｂからの交流磁界によって、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向する支持部材２９に渦電流が発生し、この渦電流の電路が集電コイル１２ａ〜１２ｌの３相の各相コイルピッチの３倍のところに形成されるように窓２９ｄ〜２９ｋを設けた支持部材２９においては、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００４０】
実施例６．
図１２はこの発明の実施例６の支持部材を示す側面図である。図１２において、３０は支持部材で、上記実施例４における図７及び図８に示されている支持部材２８と同様のものである。即ち、３０ａ〜３０ｈは支持部材２８の窓２８ａ〜２８ｈと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２の３相の各相コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。３１ａ、３１ｂは電気絶縁部材で、窓３０ａ〜３０ｈの軌道３に対して平行な各周縁部の１箇所を切り離して接着剤などの固着手段で連結されている。このため、各窓３０ａ〜３０ｈの周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断つので、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００４１】
又、支持部材３０にはクライオスタット９と集電コイル１２ａ〜１２ｌとが取り付けられるようにしているので、支持部材３０の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材３０の剛性が向上し、実施例１と同様の効果を奏する。
【００４２】
実施例７．
図１３はこの発明の実施例７の支持部材を示す側面図である。図１３において、３１は支持部材で、上記実施例２における図４及び図５に示されている支持部材２６と同様のものである。即ち、３１ａは第１の取付部材２６ａと同じ形状を有する金属性の平板状の第１の取付部材で、所定の位置に切欠部３１ｃを設け、さらに切欠部３１ｃの端部の断面をＬ字状に形成している。又、３１ｂは第２の取付部材２６ｂと同じ形状を有する金属製の平板状の第２の取付部材で、第１の取付部材３１ａの切欠部３１ｃの端部の断面と突き合わせるように断面をＬ字状に形成している。そして、端部の断面をＬ字状に形成したところを互いに突き合わせて、ボルトで固着しているので、支持部材３１として上下方向の高さが大きくなるため、支持部材３１の剛性が向上し、実施例２と同様の効果を奏する。
【００４３】
又、３１ｄ〜３１ｋは上記実施例５の窓２９ｄ〜２９ｋと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。３２ａ、３２ｂは電気絶縁部材で、窓３１ｄ〜３１ｋの軌道３に対して平行な各周縁部の１箇所を切り離して接着剤などの固着手段で連結されている。このため、各窓３１ｄ〜３１ｋの周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断つので、渦電流が低減され集電電力を増加することができる。
【００４４】
実施例８．
図１４はこの発明の実施例８の支持部材を示す側面図である。図１４において、３３は支持部材で、上記実施例４における図７及び図８に示されている支持部材２８と同様のものである。即ち、３３ａ〜３３ｈは支持部材２８の窓２８ａ〜２８ｈと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。３４ａ、３４ｂは電気絶縁部材で、窓３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇ及び３３ｂ、３３ｄ、３３ｆ、３３ｈを閉塞し、図示されないボルトで支持部材３３に固着されている。窓３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇ及び３３ｂ、３３ｄ、３３ｆ、３３ｈは電気絶縁部材３４ａ、３４ｂで閉塞されているので、支持部材３３の剛性がさらに高くなるため、実施例１と同様の効果を奏する。又、窓３３ａ〜３３ｈを設けているので、支持部材３３においては、渦電流が低減されるため実施例４と同様の効果を奏する。
【００４５】
実施例９．
図１５はこの発明の実施例９の支持部材を示す側面図である。図１５において、３５は支持部材で、上記実施例５における図１１に示されている支持部材２９と同様のものである。即ち、３５ａは支持部材２９の第１の取付部材２９ａと同じ形状を有する第１の取付部材、３５ｂは第２の取付部材２９ｂと同じ形状を有する第２の取付部材、３５ｃは切欠部２９ｃと同じ形状を有する切欠部である。又、３５ｄ〜３５ｋは支持部材２９の窓２９ｄ〜２９ｋと同じ形状を有する窓で、集電コイル１２ａ〜１２ｌと対向した位置に設けられている。
【００４６】
３６ａ、３６ｂは電気絶縁部材で、窓３５ｄ、３５ｆ、３５ｈ、３５ｊ及び３５ｅ、３５ｇ、３５ｉ、３５ｋを閉塞し、図示されないボルトで支持部材３５に固着されている。窓３５ｄ、３５ｆ、３５ｈ、３５ｊ及び３５ｅ、３５ｇ、３５ｉ、３５ｋは電気絶縁部材３６ａ、３６ｂまで閉塞されているので、支持部材３５の剛性がさらに高くなるため、実施例２と同様の効果を奏する。又、窓３５ｄ〜３５ｋを設けているので、支持部材３５においては、渦電流が低減されるため実施例４と同様の効果を奏する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、磁気浮上列車の集電装置において、クライオスタットと集電コイルとを台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができる。
【００４８】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができる。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。
【００４９】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１又は請求項２において、支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が集電コイルの各相コイルピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたので、支持部材の剛性をもたせ、さらに支持部材の集電コイルと対向する位置に鎖交する磁束の総和が零に近くなるように渦電流の電路を限定し渦電流を低減する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができ、さらに集電電力を増加することができる。
【００５０】
又、この発明の請求項４によれば、請求項３において、支持部材を軌道に対して平行な窓の各周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したので、支持部材の剛性をもたせ、さらに支持部材の窓の周縁部に沿って流れる渦電流の電路を断ち渦電流を低減する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができ、さらに集電電力を増加することができる。
【００５１】
さらに、この発明の請求項５によれば、請求項３又は請求項４において、支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制し、さらに支持部材の窓の周縁部に流れる渦電流を低減する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができ、さらに集電電力を増加することができる。
【００５２】
そして、この発明の請求項６によれば、磁気浮上列車の集電装置において、台車に取り付けた支持部材をクライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせるようにしたので、支持部材の上下方向の高さが大きくなるため、支持部材の剛性が向上しクライオスタットの振動を抑制する。したがって、クライオスタットと集電コイル及び浮上推進用超電導コイルとの摩擦発熱を低減し、液体ヘリウムの蒸発量を低減することができる。又、第１の取付部材と第２の取付部材とを別々に製作できるので、製作時の歪を少なくでき製作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１における磁気浮上列車の構成を示す断面図である。
【図２】 図１の側壁側から見た要部を示す断面図である。
【図３】 図１の要部を示す側面図である。
【図４】 この発明の実施例２における磁気浮上列車の構成を示す断面図である。
【図５】 図４の要部を示す側面図である。
【図６】 この発明の実施例３における支持部材を示す側面図である。
【図７】 この発明の実施例４の要部を示す側面図である。
【図８】 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た断面図である。
【図９】 この発明の実施例４の要部を示す説明図である。
【図１０】 この発明の実施例４の集電コイルの電流及び磁束と位相の関係を示すベクトル図である。
【図１１】 この発明の実施例５の支持部材を示す側面図である。
【図１２】 この発明の実施例６の支持部材を示す側面図である。
【図１３】 この発明の実施例７の支持部材を示す側面図である。
【図１４】 この発明の実施例８の支持部材を示す側面図である。
【図１５】 この発明の実施例９の支持部材を示す側面図である。
【図１６】 従来の磁気浮上列車の構成を示す断面図である。
【図１７】 図１６の側壁側から見た要部を示す断面図である。
【図１８】 図１７の要部を示す側面図である。
【図１９】 磁気浮上列車の誘導集電システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
６ａ 第１の浮上コイル、６ｂ 第２の浮上コイル、７ａ〜７ｄ 集電用超電導コイル、９ クライオスタット、１２ａ〜１２ｌ 集電コイル、
２３，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３３，３５ 支持部材、
２６ａ，２７ａ，２９ａ，３１ａ，３５ａ 第１の取付部材、
２６ｂ，２７ｂ，２９ｂ，３１ｂ，３５ｂ 第２の取付部材、
２８ａ〜２８ｈ，２９ｄ〜２９ｋ，３０ａ〜３０ｈ，３１ｄ〜３１ｋ，３３ａ〜３３ｈ，３５ｄ〜３５ｋ 窓、Ｉ1，Ｉ2 渦電流の電路、
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ 電気絶縁部材。
Claims (6)
- 列車の台車上に配置されクライオスタットに収容された集電用超電導コイルと、この集電用超電導コイルと対向して地上の軌道側壁に配置された第１の浮上コイルと、この第１の浮上コイルと上下方向に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルと、この第２の浮上コイルと対向して上記列車の移動方向に沿って３相の各相コイルが上記台車上に配置された集電コイルとを備えた磁気浮上列車の集電装置において、上記クライオスタットと上記集電コイルとを上記台車に取り付けた金属製の平板状の支持部材に取り付けたことを特徴とする磁気浮上列車の集電装置。
- 支持部材をクライオスタットを取り付けた第１の取付部材と集電コイルを取り付けた第２の取付部材とで構成し、上記各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたことを特徴とする請求項１記載の磁気浮上列車の集電装置。
- 支持部材の集電コイルの各相コイルと対向する位置に配置され第２の浮上コイルからの交流磁界により発生する渦電流の電路が上記集電コイルの各相コイルのピッチの３倍のところに形成されるように窓を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気浮上列車の集電装置。
- 支持部材を軌道に対して平行な窓の各周縁部の１箇所を切り離して電気絶縁部材で連結したことを特徴とする請求項３記載の磁気浮上列車の集電装置。
- 支持部材の窓を電気絶縁部材で閉塞したことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の磁気浮上列車の集電装置。
- 列車の台車上に配置されクライオスタットに収容された集電用超電導コイルと、この集電用超電導コイルと対向して地上の軌道側壁に配置された第１の浮上コイルと、この第１の浮上コイルと上下方向に配置され互いにヌルフラックス結線された第２の浮上コイルと、この第２の浮上コイルと対向して上記列車の移動方向に沿って３相の各相コイルが上記台車上に配置された集電コイルとを備えた磁気浮上列車の集電装置において、上記台車に取り付けた支持部材を上記クライオスタットを取り付ける金属製の平板状の第１の取付部材と上記集電コイルを取り付ける電気絶縁材料からなる平板状の第２の取付部材とで構成し、上記各取付部材の端部の断面をＬ字状に形成して突き合わせて固着するようにしたことを特徴とする磁気浮上列車の集電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08233895A JP3722863B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 磁気浮上列車の集電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08233895A JP3722863B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 磁気浮上列車の集電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08280102A JPH08280102A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3722863B2 true JP3722863B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=13771785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08233895A Expired - Lifetime JP3722863B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 磁気浮上列車の集電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722863B2 (ja) |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP08233895A patent/JP3722863B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08280102A (ja) | 1996-10-22 |
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