JP4187891B2 - 超電導アクチュエータ組み込みの空気バネ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導アクチュエータ組み込みの空気バネに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術に関するものとしては、以下に挙げるようなものがあった。
【０００３】
一般に、アクチュエータは極めて小型のものを除いて油圧で制御している。例えば、車両の乗り心地を改善する目的で、空気バネと平行にもしくは車端に使用されるダンパーは油圧制御であり、パッシブ制御ならびにアクティブ制御用のいずれも油圧で制御されている。
【０００４】
また、乗り心地を改善するためのダンパーを空気バネの内部に組み込む方式のものも最近開発されているが、これも全て油圧を前提としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の油圧によって制御するアクチュエータでは、必然的に作動油を経由して伝達される高周波数の振動を制御することが出来ないため、特に、車両用アクチェータにおいては、車両の衝撃的な振動に対しては十分に遮断することができず、乗客の乗り心地の改善に限界があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を除去し、車両の衝撃的な振動を抑制し、乗客の乗り心地の改善を図り得る超電導アクチュエータ組み込みの空気バネを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導アクチュエータ組み込みの空気バネにおいて、車両の下部に配置される磁界発生用磁石１と、この磁界発生用磁石１の下部の対面する位置に配置されるとともに、前記磁界発生用磁石１に対面する位置に一対のコイルを備え、この一対のコイル内側がそ れぞれ前記磁界発生用磁石１の中心を通り前記磁界発生用磁石１に垂直な平面に対して面対象の位置に配置される電流制御用コイルとを備え、前記電流制御用コイルに供給する電流値を制御することにより、磁界発生用磁石１との間に電磁気力を発生させ、車両４の振動を抑制することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の超電導アクチュエータ組み込みの空気バネにおいて、前記電流制御用コイルのそれぞれに流す電流を独立に制御することにより、前記磁界発生用磁石１に対して上下前後左右方向の電磁力を発生させることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔１〕記載の超電導アクチュエータ組み込みの空気バネにおいて、前記磁界発生用磁石１は超電導コイルまたは超電導バルクからなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の原理を示す超電導アクチュエータ組み込みの空気バネを示す模式図である。
【００１２】
この図に示すように、磁界発生用磁石（例えば、超電導コイル）１は容器２内に封入された液体窒素３に浸されており、その上部には、車両４が配置されている。その磁界発生用磁石１に対面するように電流制御用コイル５が配置された空気室６を有する空気バネ７が車両４の台車側に配置されている。
【００１３】
また、電流制御用コイル５には電源８と、その電源８から供給される電流を制御する電流制御装置９が設けられ、電流制御用コイル５に流す電流値を制御することにより、磁界発生用磁石１と電流制御用コイル５の間に電磁気力を発生させ、車両４の振動を抑制する。
【００１４】
特に、通常の車両４の重量は空気バネ７で支持することができるが、振動の減衰が必要な場合および衝撃的な振動が生じる場合には、磁界発生用磁石１と電流制御用コイル５との反発力もしくは吸引力を利用して、振動を抑制するアクティブダンパの機能を持たせることができる。
【００１５】
このように、電流制御用コイル５に流す電流値を制御することにより、バネ上の振動を抑制することができ、乗り心地の向上を図り得る空気バネを構築することができる。
【００１６】
なお、この実施例では、本発明の超電導アクチュエータ組み込みの空気バネが車両の横断方向に２個配置されているいるが、これに限定されるものではなく、車両の座席の配置に対応させて適宜増加させることができる。
【００１７】
図２は本発明の実施例を示す超電導アクチュエータ組み込みの空気バネの平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
これらの図において、１１は磁界発生用磁石としての超電導コイル、１２は容器、１３はその容器に封入される液体窒素、１４は第１の電流制御用コイル、１５は第２の電流制御用コイル、１７は空気室１６を有する空気バネである。
【００１９】
そこで、電流制御用コイル装置は、超電導コイル１１に対面する位置に一対の電流制御用コイル１４と１５を備え、この一対のコイル１４，１５の内側部分１４−１，１５−１がそれぞれ超電導コイル１１の中心を通り、その超電導コイル１１に垂直な平面に対して面対象の位置に配置される。
【００２０】
なお、この実施例においては、車両及び第１の電流制御用コイル１４、第２の電流制御用コイル１５に接続される電流制御装置及び電源は省略されている。
【００２１】
このように、超電導コイル１１に対向する電流制御用コイル１４，１５の組み合わせとなり、電流制御用コイル１４及び１５に共に同じ向きの電流を流して同じ向きの磁場を発生させると、超電導コイル１１との間には対向する方向（両コイルの吸引もしくは反発する方向）に電磁力が発生し、通常の空気バネで考えると上下方向（車両及び台車の垂直方向）の力の制御が可能となる。
【００２２】
また、電流制御用コイル１４，１５に流す電流の向きを逆にして発生する磁場の向きを逆にすれば、超電導コイル１１と電流制御用コイル１４，１５との間にはコイルに平行な方向の力が発生し、通常の空気バネで考えると前後左右方向の力の制御が可能となる。
【００２３】
勿論、電流制御用コイル１４，１５の電流は同一方向もしくは反対方向の二者択一ではなく、必要に応じて電流の向きと強弱の組み合わせを制御することにより、理想的な力を発生させることができる。
【００２４】
したがって、電流制御用コイル１４，１５に流す電流値を制御することにより、超電導コイル１１と電流制御用コイル１４，１５間に電磁気力を発生させ、車両の振動を抑制することができる。
【００２５】
通常の車両（図示なし）の重量は空気バネ１７で支持することができるが、振動の減衰が必要な場合および衝撃的な振動が生じる場合には、本発明では、上記したように、超電導コイル１１と電流制御用コイル１４，１５との反発力もしくは吸引力を利用することにより、振動を抑制するアクティブダンパの機能を持たせることができる。
【００２６】
その場合、電流制御用コイル１４，１５にそれぞれ独立に流す電流値を制御することにより、超電導コイル１１と電流制御用コイル１４，１５の間に対面方向に吸引力、ならびに反発力を発生させたり、超電導コイル１１の垂直な平面に対して前後左右方向に電磁気力を発生させたりすることができる。換言すれば、電流制御用コイル１４，１５のそれぞれに流す電流を独立に制御することにより、超電導コイル１１に対して前後左右方向の電磁力の調整を行うことができる。
【００２７】
図４は本発明の他の実施例を示す超電導アクチュエータ組み込みの空気バネの平面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２８】
この実施例では、電流制御用コイルを二対（４個）配置するようにしている。すなわち、電流制御用コイル２２，２３，２４，２５の一部が円形の超電導コイル２１の略中心を通るように、配置することにより、空気バネの上下前後左右の動きに対して、それらの電流制御用コイル２２，２３，２４，２５に流す電流を制御することにより、空気バネ上の振動を各種の態様で補助的に抑制することができる。換言すれば、電流制御用コイル２２，２３，２４，２５のそれぞれに流す電流を独立に制御することにより、磁界発生用コイルに対して上下前後左右方向の電磁力を発生させることができる。それ以外の部分は図２及び図３と同様であるので、同じ符号を付してそれらの部分については、説明を省略する。
【００２９】
なお、この実施例においては、車両及び電流制御用コイル２２〜２５に接続される電流制御装置及び電源は省略されている。
【００３０】
このように、電流制御用コイルを４個配置するといった簡便な構成により、純電気的にあらゆる方向の力の制御を行わせることができる。
【００３１】
なお、上記実施例の磁界発生用磁石としては、超電導コイルに代えて、超電導バルクを用いるようにしてもよい。
【００３２】
当然のことながら、電流制御用コイルも超電導コイルにより構成することは可能であり、同時により強力な電磁力を効率よく発生させることができ、付随する冷却設備を問わなければ理想的な組み合わせとなる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３５】
（Ａ）車両の広範囲の周波数の振動を抑制し、乗客の乗り心地の改善を図ることができる。
【００３６】
（Ｂ）電流制御用のコイルを複数配置し、それぞれに供給される電流値を独立に制御することにより、各種の態様で車両の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理を示す超電導アクチュエータ組み込みの空気バネを示す模式図である。
【図２】 本発明の実施例を示す超電導アクチュエータ組み込みの空気バネの平面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】 本発明の他の実施例を示す超電導アクチュエータ組み込みの空気バネの平面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１ 磁界発生用磁石（例えば、超電導コイル）
２ 容器
３，１３ 液体窒素
４ 車両
５，２２，２３，２４，２５ 電流制御用コイル
６，１６ 空気室
７，１７ 空気バネ
８ 電源
９ 電流制御装置
１１，２１ 超電導コイル
１２ 容器
１４ 第１の電流制御用コイル
１５ 第２の電流制御用コイル
１４−１ 第１の制御用コイルの内側部分
１５−１ 第２の制御用コイルの内側部分

Claims (3)

1. （ａ）空気バネの車体側に配置される磁界発生用磁石と、
   （ｂ）前記空気バネの台車側の対面する位置に配置されるとともに、前記磁界発生用磁石に対面する位置に一対のコイルを備え、該一対のコイル内側がそれぞれ前記磁界発生用磁石の中心を通り前記磁界発生用磁石に垂直な平面に対して面対象の位置に配置される電流制御用コイルとを備え、
   （ｃ）前記電流制御用コイルに供給される電流値を制御することにより、前記磁界発生用磁石と前記電流制御用コイルとの間に電磁気力を発生させ、車両の振動を抑制することを特徴とする超電導アクチュエータ組み込みの空気バネ。
2. 請求項１記載の超電導アクチュエータ組み込みの空気バネにおいて、前記電流制御用コイルのそれぞれに流す電流を独立に制御することにより、前記磁界発生用磁石に対して上下前後左右方向の電磁力を発生させることを特徴とする超電導アクチュエータ組み込みの空気バネ。
3. 請求項１記載の超電導アクチュエータ組み込みの空気バネにおいて、前記磁界発生用磁石は超電導コイルまたは超電導バルクからなることを特徴とする超電導アクチュエータ組み込みの空気バネ。

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