JP4335162B2 - 超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超電導磁気浮上式鉄道に配置される地上コイル装置及びその製造方法に係り、特に、推進・浮上・案内機能を有する一体化されたＰＬＧ地上コイルの保護層の改良に関するものである。

図１６は従来の超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル装置の模式図、図１７は超電導磁気浮上式鉄道のＰＬＧ地上コイル装置の模式図である。

超電導磁気浮上式鉄道において、従来の地上コイルでは、図１６に示すように、ガイドウェイ１００の両側に設けられるガイドウェイ側壁１０１には特別高圧機器である推進用地上コイル１０２が配置され、その車両側（軌道側）に低圧の浮上・案内用地上コイル１０３を配置するようにしていた。すなわち、ガイドウェイ側壁１０１に地上コイルを二層に配置するようにしていた。

一方、コスト低減を狙いとした将来向けシステムとして、図１７に示すように、ガイドウェイ２００の両側に設けられるガイドウェイ側壁２０１に、同一コイルで地上コイルの３機能（推進・浮上・案内）を兼用できるＰＬＧ地上コイル２０２を配置する方式が検討されている。

しかしながら、このＰＬＧ地上コイル方式では地上コイル２０２が単層配置となるため、特別高圧機器であるＰＬＧ地上コイル２０２が車両側（軌道側）に露出することになり、感電防止及び軌道側からの飛来物によるコイル破損防止対策が求められていた。
特開平７−２１１５４５号公報

山梨実験線で使用している推進用地上コイルは、公称電圧が２２ｋＶの特別高圧機器であり、変電所からの電力供給中は高電圧が印加され、コイルの表面電位が上昇している。何らかのトラブル対応によりガイドウェイ上にて保守・点検作業をする必要が生じた場合には、推進コイルからの感電防止対策が不可欠である。

また、ガイドウェイに設置された地上コイルは、５００ｋｍ／ｈの超高速列車の走行により、絶えず飛来物の危険に曝されている。そのため、ガイドウェイ内の微小ゴミや車両からの微小部品の落下により、コイル表面が損傷を受ける可能性は極めて高い。推進コイルのモールド材として使用しているエポキシ樹脂には電気絶縁機能を優先させているため、機械的強度 (特に耐衝撃強度）に劣り、これに対する何らかの表面保護が必要となる。

そこで、これまでの検討では、ＦＲＰ等の保護板（厚さ５〜７ｍｍ）をコイル表面の１０〜２０箇所にボルトで締結、もしくは保護板をコイル表面に接着させる等の案が一般的であった。

しかし、このようなＦＲＰ保護板は、後作業でコイル表面に取付けることになるため、施工に時間がかかったり、施工時にバラツキが生じるなどの問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、電気絶縁性が高く、かつ機械的強度にも優れたた保護層を有する超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、推進・浮上・案内機能を有する（ＰＬＧ）巻線コイルと、この巻線コイル上に配置される表面に導電性処理を施したＦＲＰ板と、このＦＲＰ板上に配置される表面強化のための保護層と、前記巻線コイルとＦＲＰ板と保護層を一体化する封止樹脂とを具備することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層がガラスクロスシートからなることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層がガラスマット上に金属メッシュを有することを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層が導電性ポリウレタンフォーム上に導電性不織布を有することを特徴とする。

〔５〕上記〔１〕記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層がガラスクロスシート上に導電性ラバーシートを有することを特徴とする。

〔６〕超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法において、コイル成形時に導電性処理を施したＦＲＰ板と表面強化のための保護層を金型にセットしてモールド樹脂により一体化させることを特徴とする。

〔７〕上記〔６〕記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法において、前記モールド樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする。

〔８〕上記〔６〕又は〔７〕記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法において、前記表面強化のための保護層がガラスクロスシートからなることを特徴とする。

本発明によれば、電気絶縁性が高く、かつ機械的強度にも優れた保護層を有する超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置を提供することができる。すなわち、
（１）一体成形によりコイル内部に保護層を内蔵させるため、施工のバラツキが解消され、信頼性の高い地上コイルが提供できる。
（２）保護板を後作業で取り付ける必要が無く、日常の保守作業において、省力化が狙える。

本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置は、巻線コイルと、この巻線コイル上に配置される表面に導電性処理を施したＦＲＰ板と、このＦＲＰ板上に配置される表面強化のための保護層と、前記巻線コイルとＦＲＰ板と保護層を一体化する封止樹脂とを具備する。よって、電気絶縁性が高く、かつ機械的強度にも優れた保護層を有する超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の部分断面図である。

この図において、１は推進・浮上・案内機能を有する（ＰＬＧ）巻線コイル、２は表面に導電性処理を施した（ここでは、導電性塗料を塗布した）ＦＲＰ板、３はそのＦＲＰ板２上の表面強化のための保護層、４は巻線コイル１とＦＲＰ板２と保護層３とを一体化するモールド樹脂、５は下金型、６は上金型である。

このように構成したことで、巻線コイル１とＦＲＰ板２及び保護層３はコイル成形時に一体化することができる。

以下、この超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法を詳細に説明する。

まず、各要素について説明する。

図２は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の巻線コイルを示す図であり、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）はその側面図である。

これらの図において、この巻線コイル１１は日の字形状をしており、その表面にはガラスクロステープ（図示なし）が巻かれている。また、内渡り部１１Ａ，１１Ｂや段間絶縁用スペーサ１１Ｃ，ＴＩＧ溶接と絶縁処理部１１Ｄ，口出し端子導体１１Ｅなどを備えている。

図３は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置のＦＲＰ板を示す図である。

この図において、保護板としてのＦＲＰ板１２は上記した巻線コイル１１をカバーする大きさを有しており、サンドブラスト処理の後、導電塗装が施される。そのＦＲＰ板１２の厚さは１．２ｍｍである。ここで、１２Ａ，１２Ｂは穴あき部、１２Ｃは金型固定部である。

図４は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層としてのガラスクロスシートを示す図である。

このガラスクロスシート１３は上記した巻線コイル１１及びＦＲＰ板１２をカバーする大きさを有しており、その厚みは積層で３ｍｍである。ここで、１３Ａ，１３Ｂは穴あき部である。

そこで、図２に示す巻線コイル１１上には、図３に示すようなＦＲＰ板１２がスペーサを介して配置され、その上に、図４に示すようなガラスクロスシート１３が配置される。

そして、下金型５と上金型６にそれらがセットされた後、注型タンクでエポキシ樹脂が注入されて樹脂封止される。

このようにして、図５に示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置が製造される。

図５は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置を示す図であり、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）はその側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線（締結部）拡大断面図である。

これらの図において、１４は超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置であり、締結部には金属ブッシュ１４Ａが配置され、口出し端子導体１１Ｅ上へもＦＲＰ板１２及びガラスクロスシート１３が延びている。１４Ｂはケーブル接続用金具である。

このように、図５（ｃ）から明らかなように、巻線コイル１１の車両側の表面には導電塗装が施されるＦＲＰ板１２に保護層としてのガラスクロスシート１３がエポキシ樹脂１５でモールドされている。

以下、本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層の他の実施例について説明する。

図６は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層（その１）を示す断面図である。

この図において、２１はガラスマット、２２はそのガラスマット２１の表面に形成される金属メッシュである。

図７は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層（その２）を示す断面図である。

この図において、３１は導電性ポリウレタンフォーム、３２はその導電性ポリウレタンフォーム３１の両面に形成される導電性不織布である。

図８は本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層（その３）を示す断面図である。

この図において、４１はガラスマット、４２はそのガラスマットの片面に形成される厚手の導電性不織布又は導電ラバーシートである。

このように構成したので、高電圧３３ｋＶが印加されるコイルであっても感電を防止できるとともに、車両側からの飛来物に対する機械的強度を高めることができる。

さらに、本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の工程の詳細を図９〜図１５に示す。

図９に示すようなガラスクロスシート上に、図１０に示すように導電性処理を施したＦＲＰ板が配置され、金型内に巻線コイルとともにセットされて、注型タンクと硬化炉で図１１に示すようにエポキシ樹脂が注入されて樹脂封止され硬化される。その後、図１２に示すようにアフターキュアを行い、図１３に示すように半導電塗料を塗布し、図１４に示すように、耐候性塗料を塗布し、図１５に示すような、超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置（車両側からの外観）が製造される。

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。

本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置及びその製造方法は、感電の恐れがなく、かつ機械的強度が高い超電導磁気浮上式鉄道用地上コイルとして利用可能である。

本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の部分断面図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の巻線コイルを示す図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置のＦＲＰ板を示す図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層としてのガラスクロスシートを示す図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置を示す図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層（その１）を示す断面図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層（その２）を示す断面図である。 本発明の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の保護層（その３）を示す断面図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第１の工程を示す図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第２の工程を示す図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第３の工程を示す図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第４の工程を示す図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第５の工程を示す図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第６の工程を示す図である。 本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の第７の工程を示す図である。 従来の超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル装置の模式図である。 超電導磁気浮上式鉄道のＰＬＧ地上コイル装置の模式図である。

符号の説明

１，１１ 推進・浮上・案内機能を有する（ＰＬＧ）巻線コイル
２，１２ 導電性塗料を塗布したＦＲＰ板
３ 表面強化のための保護層
４，１５ モールド樹脂
５ 下金型
６ 上金型
１１Ａ，１１Ｂ 内渡り部
１１Ｃ 段間絶縁用スペーサ
１１Ｄ ＴＩＧ溶接と絶縁処理部
１１Ｅ 口出し端子導体
１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ 穴あき部
１２Ｃ 金型固定部
１３ ガラスクロスシート
１４ 超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置
１４Ａ 金属ブッシュ
１４Ｂ ケーブル接続用金具
２１，４１ ガラスマット
２２ 金属メッシュ
３１ 導電性ポリウレタンフォーム
３２ 導電性不織布
４２ 厚手の導電性不織布又は導電ラバーシート

Claims (8)

1. （ａ）推進・浮上・案内機能を有する巻線コイルと、
   （ｂ）該巻線コイル上に配置される表面に導電性処理を施したＦＲＰ板と、
   （ｃ）該ＦＲＰ板上に配置される表面強化のための保護層と、
   （ｄ）前記巻線コイルとＦＲＰ板と保護層を一体化する封止樹脂とを具備することを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
2. 請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層がガラスクロスシートからなることを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
3. 請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層がガラスマット上に金属メッシュを有することを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
4. 請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層が導電性ポリウレタンフォーム上に導電性不織布を有することを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
5. 請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置において、前記保護層がガラスクロスシート上に導電性ラバーシートを有することを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置。
6. コイル成形時に導電性処理を施したＦＲＰ板と表面強化のための保護層を金型にセットしてモールド樹脂により一体化させることを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法。
7. 請求項６記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法において、前記モールド樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法。
8. 請求項６又は７記載の超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法において、前記表面強化のための保護層がガラスクロスシートからなることを特徴とする超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル装置の製造方法。