JP4002205B2 - 磁気浮上式鉄道用地上コイル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気浮上式鉄道におけるリニアモータの電機子となる推進コイルと浮上コイルとで構成される磁気浮上式鉄道用地上コイル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１（の例えば図４、図５）に示される磁気浮上式鉄道用地上コイル装置には、軌道に沿って軌道の両側に側壁が設けられており、その側壁には、コイル収納部を有するコンクリート製のパネルが設けられ、そのコイル収納部には、軌道内を走行する車体に搭載された超電導コイルに対向して、推進コイルが巻回されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２７６１４号公報（図４、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、側壁に設けられるパネルがコンクリート製であるため、そのパネルに設けられたコイル収納部は、その表面が粗く、推進コイルのケーブルを巻付けときにケーブル表面を損傷される恐れがあった。また、パネルのコンクリート製コイル収納部は、パネル打設型の抜き勾配の関係上、その断面形状は台形状に広がった形状になるため、推進コイルのケーブルの巻付け時に崩れを生じる問題があった。また、推進コイルと浮上コイルとの間にギャップが生じるため、電磁力作用等で推進コイルが変形する問題があった。
【０００５】
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、パネルのコイル収納部における推進コイルのケーブル表面の損傷を軽減し、推進コイルのケーブルの巻付け時の崩れを防止し、また、推進コイルの変形を防止する装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、軌道の側壁に設けられるパネルと、軌道内を走行する車両に搭載された超電導コイルに対向して配置され、パネルに装着される浮上コイルと、この浮上コイルよりも側壁側に位置し、パネルに装着される推進コイルとを備える磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、パネルは超電導コイルとの対向面にコイル用の取付枠部を形成したコンクリート製であり、樹脂製巻芯部と樹脂製外枠部をパネルの取付枠部に装着して推進コイルを収納するコイル収納部を形成したものであり、コイル収納部の側壁側から奇数段目には推進コイルを外枠部側から巻回させ、偶数段目には推進コイルを巻芯部側から巻回させたものであり、推進コイルの外形に対応した形状を有する推進コイル押付部を浮上コイルの背面側に設け、浮上コイルをパネルの取付枠部に固定して推進コイルを押圧するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を適用した磁気浮上式鉄道の断面図、図２は実施の形態１の側壁で、浮上コイルを取り除いて軌道側から見た正面図、図３は実施の形態１の浮上コイルを示す正面図、図４はその浮上コイルの背面図、図５はその浮上コイルの斜視図である。図６は図２の側壁で推進コイルを取り除いて構成を示す斜視図である。図７は実施の形態１の推進コイルの巻線手順を示す説明図、図８は図２に浮上コイルを取付けた状態の図２のＡ−Ａ線における断面図、図９はコイル収納部における推進コイルの収納状態を従来例と比較して示す説明図である。図１から図６において、列車が走行する軌道１には両側に側壁２が互いに向かい合って形成されている。磁気浮上式の車両３は軌道１内を走行可能で、車体３ａと台車枠３ｂとの間が空気ばね３ｃで連結されている。一対の超電導コイル４が車両３に搭載され台車枠３ｂの側面に取り付けられている。コンクリート製パネル５が軌道１の側壁２にそれぞれ取り付けられている。
【０００８】
浮上コイル６が超電導コイル４と対向可能に両側のパネル５にそれぞれ取り付けられている。浮上コイル６は、図３〜図５に示すように、２組の８の字形状のコイル体６ａを田の字形状になるように配置して、例えば熱硬化性樹脂等で一体成形されている。浮上コイル６には軌道１の中心側とは反対側に、つまり、浮上コイル６の背面側に推進コイル７が露出する外形に対応した凸状成形体の推進コイル押付部６ｂが形成されている。浮上コイル６をパネル５に取付け固定するボルト孔６ｃが設けられている。さらに、浮上コイル６は、上下方向の電磁力を支持する背面突起部６ｄ、及び浮上コイルの電気的接続端子６ｅを有している。
【０００９】
軌道側壁２側のパネル５は、打設型で成形されたコンクリート製ブロックで、図６，図８に示すように、後述する巻芯部８と外枠部９を装着する取付枠部５ａ，５ｂ，５ｃを一体に形成している。パネル５には、浮上コイル６の取付け固定用のインサート５ｄを取付枠部５ａ，５ｂ，５ｃに有する。凹部５ｅはパネル５を側壁２に設置したときの軌道側と側壁２との連絡通路を形成する。
【００１０】
図６，図８に示すように、樹脂製の外枠部９はパネル５の取付枠部５ａ，５ｂ間に装着され、樹脂製の巻芯部８はパネル５の取付枠部５ｃを取り囲んで装着され、ボルトの締結手段（図示せず）でそれぞれパネルに固定される。巻芯部８にはボルト孔８ａが、外枠部９にはボルト孔９ａが設けられている。装着固定された巻芯部８と外枠部９間に、コイル収納部１０が形成される。巻芯部８と外枠部９の材料は、ガラス繊維充填樹脂［ＦＲＰ：(glass) fiber reinforced (thermosetting) plastics、ＦＲＴＰ：(glass) fiber reinforced thermoplastics］等であり、その表面は滑らかなものである。そのため、樹脂製の巻芯部８と樹脂製の外枠部９間に形成されるコイル収納部１０に巻線される推進コイル７のケーブルの表面の損傷を防止できる。なお、樹脂製の外枠部９と樹脂製の巻芯部８は、パネル５ブロック１個分の必要個数を一体とし、外枠部９と巻芯部８間に形成されるコイル収納部１０に底を同樹脂材料で形成してもよい。このとき、外枠部９と巻芯部８の一体形成体の端部は、外枠部９の半割れ体となる。このように外枠部９と巻芯部８を一体化することにより作業性が向上する。また、コイル収納部１０を樹脂製有底状にすると、推進コイルのケーブルの損傷を一層軽減できる。
【００１１】
パネル５はコンクリート製であるため、パネル打設型の抜き勾配の関係上、必然的に取付枠部５ａ，５ｂ，５ｃの断面形状は、台形状に先端部より底辺部が広がった形状になっている。そのため、コイル収納部１０は断面形状が先端部と底辺部が同じ大きさになるように、外枠部９の外周は勾配のある取付枠部５ａ，５ｂの勾配に合わせた勾配を有しているが、外枠部９の内周は勾配を有しないように形成されている。同様に、巻芯部８の内周は勾配のある取付枠部５ｃの勾配に合わせた勾配を有しているが、巻芯部８の外周は勾配を有しないように形成されている。
【００１２】
図２に示すように、推進コイル７はコイル収納部１０に配置され、例えば推進コイル１１はU相、推進コイル１２はＶ相、及び推進コイル１３はＷ相である。巻芯部８に推進コイル１１，１２，１３の内周側を沿わせ、外枠部９に推進コイル１１，１２，１３の外周側を沿わせる。各推進コイル１１，１２，１３の巻き始め側の渡り部１１ａ，１２ａ，１３ａ、隣り合う同一相の推進コイルへの渡り部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、それぞれ一条のケーブルで連続的に繋がっている。また、各推進コイルの巻き始め部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ、各推進コイルの巻き終わり部１１ｄ，１２ｄ，１３ｄがある。各推進コイルの渡り部１１ａ，１２ａ，１３ａはパネル５の端部でケーブルコネクタ１４を介して隣接の推進コイル（図示せず）と接続され、各相同士が直列接続される。各相の推進コイル１１，１２，１３と渡り部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、それぞれ連続して、き電セクション毎に３相結線されてリニアモータの電機子を構成している。
【００１３】
次に、推進コイル１２の巻線手順を図７で説明する。なお、推進コイル１１、１３も推進コイル１２と同様の巻線手順で行われる。図７（ａ）において、推進コイル１１の渡り部１１ｂ及び推進コイル１３の渡り部１３ａは関連位置がわかるように示している。まず、推進コイル１２の巻き始め部１２ｃをコイル収納部１０へ引き込んで、外周側を外枠部９で規制しながら巻回し（図７（ｂ））、順次内側へ巻回していく（図７（ｃ）、（ｄ））。このとき、内周側は巻芯部８で規制されて所定の内径が決定される。このように、１段目（奇数段目）の奇数段コイル１２ｅは外周側から内周側に向かって巻回する。
【００１４】
続いて、２段目（偶数段目）の偶数段コイル１２ｆは図７（ｅ）に示すように、巻芯部８に内周側の規制を受けながら内周側から外周側へ巻回する（図７（ｆ）、（ｇ））。最後は図７（ｇ）のように、巻き終わり部１２ｄをコイル収納部１０から引き出す。
【００１５】
以上のように、軌道側壁側パネル５側から１段目（奇数段目）の奇数段コイル１２ｅは外枠部９側から巻芯部８側に向かって巻回し、２段目（偶数段目）の偶数段コイル１２ｆは巻芯部８側から外枠部９側に向かって巻回することにより、巻き始め部１２ｃと奇数段コイル１２ｅ、並びに巻き終わり部１２ｄと偶数段コイル１２ｆとが同一平面内になるので、図８に示すように推進コイル１２の段積み方向の高さを低くできるため、超電導コイル４とのギャップを小さくすることができる。なお、巻芯部８と外枠部９との一体成形体の場合、その一体成形体をパネル５に装着前に、その一体成形体のコイル収納部に推進コイル７を巻回し、巻回後に、その一体成形体をパネルに装着してもよい。このようにして、作業性を向上させてもよい。
【００１６】
また、従来の図９（ａ）に示すように、パネル打設型の抜き勾配の関係上、コイル収納部１０の断面形状は台形状に開口部が広がった形状となるため、推進コイル７のケーブルを巻き付け時に崩れが生じる等の問題があったが、実施の形態１の図９（ｂ）に示すように、コイル収納部１０の断面形状が開口部と底面部とで大きさが同じに形成できるため巻き崩れがなく巻線することが可能となる。
【００１７】
そして、浮上コイル６は、その取付け固定に当たっては、その背面側の背面突起部６ｄを、巻芯部８の凹部８ｂに挿入し取付枠部５ｃに案内されて位置決めし、そのボルト孔６ｃを介して図２に示すパネル５に設けられたインサート５ｄにボルト、ナット等の締結手段（図示せず）によりパネル５に取付け固定される。このとき、推進コイル１１，１２，１３は、浮上コイル６の背面側に形成された、推進コイルの露出した外形に対応した凸状成形体の推進コイル押付部６ｂで軌道側壁側に押圧される。そのため、推進コイル１１，１２，１３と浮上コイル６の推進コイル押付部６ｂとの間にギャップが生じないため、電磁力作用等で推進コイルが変形することを防止できる。
【００１８】
また、３相各相の推進コイル１１，１２，１３をケーブル一条で連続したものを１グループ単位として、３相分に対応した長さ５．４ｍ〜２１．６ｍのパネル５に取り付ける。そして、ケーブルコネクタ１４を介して次のパネル（図示せず）のU相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続する。例えば、推進コイル１１，１２，１３が各相２コイルの３相分で合計６コイルとした時、コイルピッチを０．９ｍとしてパネル５の長さが５．４ｍとなる。そして、各相８コイルの３相分で２４コイルでは、コイルピッチ０．９ｍとしてパネル５の長さが２１．６ｍとなる。
【００１９】
実施の形態１において、各推進コイル１１，１２，１３のケーブルとして、例えばエチレンプロピレンゴムのような可撓性の高い材料を主絶縁とする高耐圧ケーブルを使用することにより、最小曲げ半径をケーブル外径の４．５〜５倍とすることができる。従って、推進コイル１１，１２，１３の窓面積を大きくして直線部分を長くすることができるので、ＬＳＭ（linear synchronous motor）の推力が大きくなり効率の向上を図ることができる。
【００２０】
また、実施の形態１において、一条のケーブルで連続して巻回する各推進コイル１１，１２，１３の数は、軌道１上で扱える巻線ドラムの径で制限されるが、２コイルから８コイルが適している。２コイル以上とすることによりケーブルコネクタ１４の数を減らすことができる。従って、２コイルから８コイルを一条のケーブルで連続して巻回したものを１グループ単位とするのがよい。このように１グループ単位とした推進コイル１１，１２，１３がU相、V相、W相として電気角１２０度ピッチで浮上コイル６と一体にして軌道１の側壁２に配置されている。
【００２１】
エチレンプロピレンゴムのような可撓性の高い材料を主絶縁とするケーブルを使用することにより柔軟性があるので、軌道１の側壁２の平面精度に厳しい精度を要求する必要がないため、軌道１の建設コストの低減を図ることができる。
さらに、実施の形態１において、コンクリート製のパネル５を工場建屋内に設置して推進コイル１１，１２，１３を製作することにより、巻線作業の能率向上を図ることができる。実施の形態１において、コンクリート製パネル５を使用したものについて説明したが、パネル５を側壁２に一体化した形式の、軌道１に対して自立するようなコンクリートビーム構造のものでも同様の効果を期待することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２のコイル収納部における推進コイルの他の固定の仕方を示す要部断面図である。コイル収納部１０内の推進コイル７は、列車走行時の振動や熱伸縮等により推進コイルを構成するケーブル同士が摩擦し合ったり、発生した熱の伝達が悪いという問題がある。このため、シリコーンゴム等の難燃性ゴム系材料などのコンパウンド（compound）１５で、コイル収納部１０と推進コイル７の間隙や推進コイル７間の間隙を充填するとよい。充填することにより、ケーブル同士の摩擦が低減できるのみならず、熱伝達性も向上する。
【００２３】
実施の形態２の場合でも、浮上コイル６は、その取付け固定に当たっては、その背面側の背面突起部６ｄを、巻芯部８の凹部８ｂに挿入して位置決めし、締結手段によりパネル５に取付け固定させる。このとき、推進コイル７は、浮上コイル６の背面側に形成された、推進コイルの露出した外形（露出したコンパウンド外形）に対応した凸状成形体の推進コイル押付部６ｂで軌道側壁側に押圧される。そのため、推進コイル７と浮上コイル６の推進コイル押付部６ｂとの間にギャップが生じないため、電磁力作用等で推進コイルが変形することを防止できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置によれば、軌道の側壁に設けられるパネルと、軌道内を走行する車両に搭載された超電導コイルに対向して配置され、パネルに装着される浮上コイルと、この浮上コイルよりも側壁側に位置し、パネルに装着される推進コイルとを備える磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、パネルは超電導コイルとの対向面にコイル用の取付枠部を形成したコンクリート製であり、樹脂製巻芯部と樹脂製外枠部をパネルの取付枠部に装着して推進コイルを収納するコイル収納部を形成したものであり、コイル収納部の側壁側から奇数段目には推進コイルを外枠部側から巻回させ、偶数段目には推進コイルを巻芯部側から巻回させたものであり、推進コイルの外形に対応した形状を有する推進コイル押付部を浮上コイルの背面側に設け、浮上コイルをパネルの取付枠部に固定して推進コイルを押圧するようにしたので、パネルのコイル収納部における推進コイルのケーブル表面の損傷を軽減し、推進コイルのケーブルの巻付け時の崩れを防止でき、推進コイル押付部で推進コイルを押圧することにより推進コイルの変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を適用した磁気浮上式鉄道の断面図である。
【図２】 実施の形態１の側壁で、浮上コイルを取り除いて軌道側から見た正面図である。
【図３】 実施の形態１の浮上コイルを示す正面図である。
【図４】 その浮上コイルの背面図である。
【図５】 その浮上コイルの斜視図である。
【図６】 図２の側壁で推進コイルを取り除いて構成を示す斜視図である。
【図７】 実施の形態１の推進コイルの巻線手順を示す説明図である。
【図８】 図２に浮上コイルを取付けた状態の図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図９】 コイル収納部における推進コイルの収納状態を従来例と比較して示す説明図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２のコイル収納部における推進コイルの他の固定の仕方を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 軌道 ２ 側壁
３ 車両 ４ 超電導コイル
５ パネル ５ａ，５ｂ，５ｃ 取付枠部
６ 浮上コイル ６ｂ 推進コイル押付部
６ｄ 背面突起部 ７ 推進コイル
８ 巻芯部 ９ 外枠部
１０ コイル収納部 １１，１２，１３ 推進コイル
１２ｅ 奇数段コイル １２ｆ 偶数段コイル
１５ コンパウンド。

Claims (3)

1. 軌道の側壁に設けられるパネルと、軌道内を走行する車両に搭載された超電導コイルに対向して配置され、上記パネルに装着される浮上コイルと、この浮上コイルよりも上記側壁側に位置し、上記パネルに装着される推進コイルとを備える磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、上記パネルは上記超電導コイルとの対向面に上記コイル用の取付枠部を形成したコンクリート製であり、樹脂製巻芯部と樹脂製外枠部を上記パネルの取付枠部に装着して上記推進コイルを収納するコイル収納部を形成したものであり、上記コイル収納部の上記側壁側から奇数段目には上記推進コイルを上記外枠部側から巻回させ、偶数段目には上記推進コイルを上記巻芯部側から巻回させたものであり、上記推進コイルの外形に対応した形状を有する推進コイル押付部を上記浮上コイルの背面側に設け、上記浮上コイルを上記パネルの取付枠部に固定して上記推進コイルを押圧するようにしたことを特徴とする磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
2. 上記コイル収納部の巻芯部に形成した凹部に挿入する背面突起部を上記浮上コイルの背面側に設け、上記背面突起部を上記巻芯部の凹部に挿入して上記浮上コイルを上記パネルの取付枠部に固定して、上記浮上コイルの上下方向の電磁力を支持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
3. 上記コイル収納部と上記推進コイルの間隙にコンパウンドを充填したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。

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