JP3805426B2 - 地上敷設コイル装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は例えば実開昭５１−６９２１１号公報及び特開平６−３１４６１１号公報に記載されたコイルを用いた従来の磁気浮上鉄道の地上敷設コイル装置の正面図である。図６は図５のVI−VI線に沿う矢視断面図である。また図７は図５のVII−VII線に沿う部分的な矢視断面図である。
【０００３】
磁気浮上鉄道の地上敷設コイル装置には、車両に推進力を発生させる為の推進コイル装置と、車両の浮上案内をする浮上コイル装置とがある。図５において、概略板状の浮上コイル装置３は、周囲および中央に形成された取付座９に、締結手段４を挿入されてコンクリート軌道１に締結されている。浮上コイル装置３は、４個のコイル装置７がモールド樹脂であるガラス短繊維強化樹脂のモールド樹脂８に埋め込まれて構成されている。
【０００４】
図６において、磁気浮上鉄道のコンクリート軌道１は側壁１ａと底壁１ｂとで断面がＵ字形状をなしている。図６の右側の側壁１ａは省略されて図示されていない。そして、Ｕ字形状のコンクリート軌道１内には、図示しない車両が配置される。側壁１ａの車両側に形成された穴には、車両に推進力を発生させる為の推進コイル装置２が、敷設されている。また、車両の浮上案内をする浮上コイル装置３が推進コイル装置２の上に固定されている。浮上コイル装置３は、締結手段４によって側壁１ａに固定されている。
【０００５】
図７において、長い棒状の導体５に、半硬化性絶縁部材からなるプリプレグ状の絶縁テープ６が巻かれたものが複数回巻回されて、さらに隣り合う導体５が互いに密着するように寄せ集められて圧縮され、コイル７が形成されている。
【０００６】
コイル７は、ガラス短繊維強化樹脂のモールド樹脂８でモールドされて埋め込まれている。モールド樹脂８はコイル７を絶縁保持している。コイル７とモールド樹脂８とは浮上コイル装置３を構成している。モールド樹脂８の外側の７箇所および中央の１箇所には、モールド樹脂８が部分的に薄肉に形成されて取付座９が形成されている。各取付座９には取付穴１０が穿孔されている。
【０００７】
一方、コンクリート軌道１側においては、側壁１ａに円筒形のインサート１１が埋設されている。インサート１１には、側壁１ａの主面側から雌ねじが形成されている。ボルト１２が、座金１３および取付穴１０を貫通して、インサート１１に螺合している。ボルト１２は、座金１３を介して浮上コイル装置３を側壁１ａに締結している。なお、ボルト１２及び座金１３は締結手段４を構成している。
【０００８】
次に浮上コイル装置３の製造方法について説明する。まず、耐熱性を有する合成繊維紙に半硬化状の樹脂を含浸させたプリプレグ状の絶縁テープ６が、長い棒状の導体５に巻きつけられる。次に絶縁テープ６が半硬化状のまま、導体５がコイル状に巻回される。次にコイル状に巻回された導体５が、所定の温度及び所定の圧力下で圧縮されてさらに樹脂を硬化されて所定の形状に成形され、コイル７が作製される。
【０００９】
次に、シートモールディングコンパウンド（以下ＳＭＣという）と呼ばれるシート状の半硬化性ガラス短繊維強化樹脂が所定の枚数重ねられてコイル７の周囲に配置される。それらが所定の金型内に収納されて加熱・加圧成形処理されてモールディングされ、コイル７が硬化したガラス短繊維強化樹脂のモールド樹脂８に埋め込まれる。モールディングされる際、モールド樹脂８の外側及び中央に取付座９が形成される。このようにして浮上コイル装置３が完成される。
【００１０】
ここで、ＳＭＣは、例えば熱硬化性ポリエステル樹脂とガラス短繊維強化基材などとをコンパウンドし、約２ｍｍの厚さのシート状に形成したものが用いられる。加熱・加圧成形時における金型内での流動性を考慮して、ガラス短繊維は、一般に３〜６ｍｍ（最大でも約２５ｍｍ）のものが用いられ、約３０重量％含有するように選択されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来の地上敷設コイル装置においては、モールド樹脂８が部分的に薄肉にされて形成された取付座９が、ボルト１２及び座金１３で締め付けられて固定される。一方、車体が駆動される時には、車体の浮上と反対方向および車体の進行と反対方向、さらに車体が停止する制動時には、制動と反対方向の力が浮上コイル装置３に加わる。これらの力はモールド樹脂８からなる取付座９に直接そして断続的に加わるため、長い間には取付座９が塑性変形をおこし、ボル卜１２に緩みが生じる。そのため、定期的に締結手段４のゆるみを点検する必要があり、点検保守において手間がかかるという間題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、締結手段の点検保守作業において手間のかからない地上敷設コイル装置およびその製造方法を得ることが課題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては、導体が所定形状に巻回されてなるコイルと、コンクリート軌道に取り付けるための取付座を有し、内部にコイルを埋め込んでコイルを支持するガラス繊維を含有したガラス繊維強化樹脂からなるモールド樹脂と、貫通する取付穴を有し、両端面がモールド樹脂の表面に露出するように、モールド樹脂の取付座の部位に埋め込まれたブッシュとからなる磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置において、ブッシュは、海綿状の金属多孔体で作製され、その一端が、取付座のコンクリート軌道に対向した面から突出している。
【００１７】
請求項２の地上敷設コイル装置においては、ガラス繊維は、連続ガラス繊維である。
【００１９】
請求項３の地上敷設コイル装置においては、金型内に、コイルを配置し、コイルの周囲に連続ガラス繊維マットを包囲して配置し、さらに取付座を形成する箇所に海綿状の金属多孔体で作製されたブッシュを配置する工程と、金型内に液状樹脂を注入する工程と、液状樹脂を硬化させ、コイル、液状樹脂およびブッシュを一体化する工程とを含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の一例を示す部分断面図である。図５乃至図７に示した従来の地上敷設コイル装置と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
図１において、浮上コイル装置１６は、海綿状の金属多孔体が円筒状に形成されて作製された取付穴１８を有するブッシュ１７を備えている。ブッシュ１７は、取付座９に埋め込まれている。ブッシュ１７の長さは取付座９の厚さより長く、両端部が取付座９の両主面から所定の長さ（例えば１ｍｍ以上）突出するよう埋め込まれている。
【００２２】
次に、浮上コイル装置１６の製造方法について説明する。従来技術と同じように、まず耐熱性を有する合成繊維紙に半硬化状の樹脂を含浸させたプリプレグ状の絶縁テープ６が、長い棒状の導体５に巻きつけられる。次に絶縁テープ６が半硬化状の状態で、導体５がコイル状に巻回される。次にコイル状に巻回された導体５が、所定の温度及び所定の圧力下で樹脂を硬化されて、所定の形状に成形されてコイル７が作製される。
【００２３】
次に、ＳＭＣと呼ばれるシート状の半硬化性ガラス短繊維強化樹脂が所定の枚数重ねられてコイル７の周囲に配置される。また取付座９が形成されるべき複数の箇所にブッシュ１７が配置される。それらが所定の金型内に収納されて加熱・加圧成形処理されてモールディングされ、コイル７が硬化したガラス短繊維強化樹脂のモールド樹脂８に埋め込まれる。その際ブッシュ１７は取付座９に埋め込まれる。そのときＳＭＣの樹脂は、ブッシュ１７の空孔部に浸透して一体化する。このようにして浮上コイル装置１６が作製される。
【００２４】
ここで、ブッシュ１７を構成する海綿状の金属多孔体は、例えば、住友電工製セルメットなどのように骨格が海綿のように３次元の網目状になっているもので、ニッケル又はニッケルークロム台金なとで作製されている。
【００２５】
上記のように形成された浮上コイル装置１６は、図７に示す従来技術と同様に、軌道１の側壁１ａに埋設されたインサート１１に、ボルト１２及び座金１３からなる締結手段４で締結されて固定される。この際、ブッシュ１７はその端面において座金１３およびインサート１１に当接し、取付座９が塑性変形することがないので、ボルト１２締結に対して十分な強度を発揮することができる。
【００２６】
また、ブッシュ１７は金属多孔体なので、ＳＭＣの樹脂は、ブッシュ１７の空孔部に浸透し、樹脂とブッシュ１７の界面の機械的強度を向上させ、列車通過時の吸引力や反発力に対しても十分な強度を発揮することとなる。
【００２７】
さらに、ブッシュ１７の一端は浮上コイル装置１６の取り付けられる面である取付座９の裏面から、突出しているので、側壁１ａとの間に隙間ができ、たとえ側壁１ａの表面に凹凸があっても、浮上コイル装置１６を側壁１ａに確実に取り付けることができる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、ブッシュ１７は、その両端が取付座９の両主面から突出するように、取付座９の厚さより長く形成されているが、取付座９と同じ長さでもある程度の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図２はこの発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の他の例を示す部分断面図である。本実施の形態における浮上コイル装置２０は、モールド樹脂２２にＬ−ＳＭＣと呼ばれる半硬化性連続ガラス繊維強化樹脂を使うところが、実施の形態１と相違している。
【００３０】
浮上コイル装置２０の製造方法について説明する。まず、実施の形態１と同様にコイル７が形成される。次に、Ｌ−ＳＭＣと呼ばれるシート状の半硬化性連続ガラス繊維強化樹脂が所定の枚数重ねられてコイル７の周囲に配置される。また実施の形態１と同様に取付座９が形成されるべき複数の箇所にブッシュ１７が配置される。それらが所定の金型内に収納されて加熱・加圧成形処理されてモールディングされ、コイル７が硬化した連続ガラス繊維強化樹脂のモールド樹脂２２に埋め込まれる。その際ブッシュ１７は取付座９に埋め込まれる。そのときＬ−ＳＭＣの樹脂は、ブッシュ１７の空孔部に浸透して一体化する。このようにして浮上コイル装置２０が作製される。
【００３１】
ここで、連続ガラス強化樹脂のＬ−ＳＭＣは、例えば特開平５−３０１２２１号公報に記載されているように、熱硬化性ポリエステル樹脂に連続ガラス繊維を渦巻状に密度が均等になるように含んだもので、成形性及び強度を考慮して連続ガラス繊維を３０〜４０重量％含有したものである。本実施の形態のモールド樹脂２２においては、連続ガラス繊維を含有するので従来のＳＭＣの約１．５倍の機械的強度を有している。従って、浮上コイル装置２０の強度をさらに向上させ、さらにモールド樹脂２２とブッシュ１７との界面の機械的強度を向上させる。
【００３２】
実施の形態３．
図３はこの発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の他の例を示す部分断面図である。本実施の形態における浮上コイル装置２５は、モールド樹脂２７にＴＭＣと呼ばれる半硬化性ガラス短繊維強化樹脂の肉厚のシートを使うところが、実施の形態１と相違している。
【００３３】
浮上コイル装置２５の製造方法について説明する。まず、実施の形態１と同様にしてコイル７が形成される。次に、ＴＭＣと呼ばれる半硬化性ガラス短繊維強化樹脂の厚肉シートが所定の枚数重ねられてコイル７の周囲に配置される。さらに実施の形態１と同様に取付座９が形成されるべき複数の箇所にブッシュ１７が配置される。それらが所定の金型内に収納されて加熱・加圧成形処理されてモールディングされ、コイル７が硬化した連続ガラス繊維強化樹脂のモールド樹脂２７に埋め込まれる。その際ブッシュ１７は取付座９に埋め込まれる。そのときＴＭＣ樹脂は、ブッシュ１７の空孔部に浸透して一体化する。このようにして浮上コイル装置２５が作製される。
【００３４】
ここで、ＴＭＣ（武田薬品工業の商標）は、熱硬化性ポリエステル樹脂とガラス短繊維強化基材（成形性及び強度を考慮してガラス短繊維を３０〜６５ｗｔ％含有）などをコンパウンドし、従来のＳＭＣに比べシートの厚さを例えば６ｍｍ程度又はそれ以上の厚肉にしたものであり、ＳＭＣと同等以上の機械的強度を有している。
【００３５】
このため、本実施の形態は、実施の形態１と同様の効果を得ると共に、使用するモールド樹脂２７は、肉厚シート状のものを使用するので、ガラス繊維の含有量を増やすことができ、また実施の形態には示さなかったが連続ガラス繊維も含有することができる。また肉厚シート状なので、薄肉シート状のものを重ねて使用するより、作業が簡単となり製造が容易である。
【００３６】
実施の形態４．
図４はこの発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の他の例を示す部分断面図である。本実施の形態における浮上コイル装置３４は、モールド樹脂にガラス繊維マット３２ａと液状樹脂３２ｂを使い、また導体２９の絶縁に絶縁塗膜３０を用いるところが、実施の形態１と相違している。
【００３７】
浮上コイル装置３４の製造方法について説明する。まず、絶縁塗膜３０が処理された導体２９がコイル状に巻回されてコイル３１が形成される。次に、コイル３１の周囲にガラス繊維マット３２ａが配置され、また実施の形態１と同様に取付座９が形成されるべき複数の箇所に、ブッシュ１７が配置される。それらが金型内に収納される。そして、金型内に液状樹脂３２ｂが注入含浸処理されてコイル３１を包囲する。その後液状樹脂３２ｂが硬化される。硬化した液状樹脂３２ｂがコイル３１とブッシュ３６を一体化して保持する。こうして浮上コイル装置３４が作製される。
【００３８】
ここで、ガラス繊維マット３２ａには、例えば連続ガラス繊維のプリフォームマットなどが用いられ、液状樹脂３２ｂとの接着性を向上するため各種の界面処理が施される。また、液状樹脂３２ｂは、例えばエポキシ樹脂その他低粘度の樹脂が適用できる。そして、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、液状樹脂３２ｂはブッシュ１７の空孔部に含浸しやすく、樹脂とブッシュ１７の界面の機械的強度をさらに向上させる。さらに、連続ガラス繊維を上記実施の形態２で用いたＬ−ＳＭＣよりも更に高充填できるのでモールド樹脂の機械的強度を更に向上できる。
【００３９】
請求項１の地上敷設コイル装置においては、コンクリート軌道に取り付けるための取付座を有し、導体が所定形状に巻回されてなるコイルと、内部にコイルを埋め込んでコイルを支持するガラス繊維を含有したガラス繊維強化樹脂からなるモールド樹脂と、貫通する取付穴を有し、両端面がモールド樹脂の表面に露出するように、モールド樹脂の取付座の部位に埋め込まれたブッシュとからなるので、モールド樹脂が塑性変形することがなく、ボルト締結に対して十分な強度を発揮することができる。そのため、定期的に締結手段のゆるみを点検する必要がなくなり、点検保守において手間がかからない。また、ブッシュの一端は、取付座のコンクリート軌道に対向した面から突出しているので、取付面の凹凸に影響されずに確実に取り付けることができる。さらにまた、ブッシュは、海綿状の金属多孔体で作製されているので、モールド樹脂とブッシュとの界面の機械的強度を向上し、列車通過時の吸引力や反発力に対しても十分な強度を発揮する。
【００４３】
請求項２の地上敷設コイル装置においては、ガラス繊維は、連続ガラス繊維であるので、モールド樹脂の強度をさらに向上させ、さらにモールド樹脂とブッシュとの界面の機械的強度を向上させる。
【００４５】
請求項３の地上敷設コイル装置においては、金型内に、コイルを配置し、コイルの周囲に連続ガラス繊維マットを包囲して配置し、さらに取付座を形成する箇所に海綿状の金属多孔体で作製されたブッシュを配置する工程と、金型内に液状樹脂を注入する工程と、液状樹脂を硬化させ、コイル、液状樹脂およびブッシュを一体化する工程とを含むので、液状樹脂はブッシュの空孔部に含浸しやすく、樹脂とブッシュの界面の機械的強度をさらに向上させる。さらに、ガラス繊維の含有量を増やすことができ、モールド樹脂の機械的強度を更に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の一例を示す部分断面図である。
【図２】 この発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の他の例を示す部分断面図である。
【図３】 この発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の他の例を示す部分断面図である。
【図４】 この発明の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の他の例を示す部分断面図である。
【図５】 従来の磁気浮上鉄道の地上敷設コイル装置の正面図である。
【図６】 図５のVI−VI線に沿う矢視断面図である。
【図７】 図５のVII−VII線に沿う部分的な矢視断面図である。
【符号の説明】
７ コイル、８，２２，２７ モールド樹脂、９ 取付座、１７ ブッシュ、１８ 取付穴、３２ａ ガラス繊維、３２ｂ 液状樹脂。

Claims (3)

1. 導体が所定形状に巻回されてなるコイルと、
   コンクリート軌道に取り付けるための取付座を有し、内部に上記コイルを埋め込んで該コイルを支持するガラス繊維を含有したガラス繊維強化樹脂からなるモールド樹脂と、
   貫通する取付穴を有し、両端面が上記モールド樹脂の表面に露出するように、該モールド樹脂の上記取付座の部位に埋め込まれたブッシュとからなる磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置において、
   上記ブッシュは、海綿状の金属多孔体で作製され、その一端が、上記取付座のコンクリート軌道に対向した面から突出していることを特徴とする磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置。
2. 上記ガラス繊維は、連続ガラス繊維である請求項１記載の磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置。
3. 金型内に、コイルを配置し、該コイルの周囲に連続ガラス繊維マットを包囲して配置し、さらに取付座を形成する箇所に海綿状の金属多孔体で作製されたブッシュを配置する工程と、
   上記金型内に液状樹脂を注入する工程と、
   上記液状樹脂を硬化させ、上記コイル、上記液状樹脂および上記ブッシュを一体化する工程と
   を含む磁気浮上式鉄道の地上敷設コイル装置の製造方法。

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