JP4588593B2 - 浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造 - Google Patents

Description

本発明は、浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造に関するものである。

磁気浮上式鉄道において軌道の全線に亘って敷設される地上コイルは、長期の屋外使用が前提となるばかりでなく、実用の際には膨大な数が対象となる。従って、地上コイルの開発においては、徹底したコストの低減と高い信頼性の確保をいかにして両立させるかが、重要な開発課題となっている。
特に、屋外の振動環境下で使用される地上コイルの締結構造の良否は、営業時の保守管理コストに大きく影響を及ぼすばかりでなく、システムの信頼性そのものを左右しかねない重要な要素となっている。

地上コイルの締結に関しては、従来から種々の方法がある。例えば、（１）コイルを直接ボルトで締結する、（２）締結用ＦＲＰ部材を介してコイルを間接的に締結する、（３）ＦＲＰ部材を介してコイルを鉄筋に締結しコンクリートにて埋め込み固定を図ることが検討され、それぞれに一長一短を有するものの、コイル交換を含めた作業性において優位な（１）のボルト締結方式が現時点での有力候補となっている。

例えば、地上コイル取り付け構造において、図６に示すように、軌道構造物１０１に設けられたインサート１０２に地上コイル取り付け部１０３を対応させ、その地上コイル取り付け部１０３の開口部１０４に機械的強度が高い材料からなるブッシュ１０５を設けるようにしたり（下記特許文献１参照）、図７に示すように、コンクリート軌道２０１に取り付けるための取付座２０２を有し、導体２０３が所定形状に巻回されてなるコイル２０４と、内部にコイル２０４を埋め込んでコイル２０４を支持するモールド樹脂２０５と、貫通する取付穴２０６を有し、両端面がモールド樹脂２０５の表面に露出するように、モールド樹脂２０５の取付座２０２に埋め込まれたブッシュ２０７とを設けることが提案されている（下記特許文献２参照）。
特開平６−２３６８１１号公報 特開平９−３２０８４３号公報

しかしながら、従来の地上コイルの締結に関しては、以下のような問題点がある。
（１）圧縮クリープによる緩み
浮上式鉄道用地上コイルは鉄心のない空心コイルであるため、車上の超電導磁石との間に作用する繰り返し電磁力を保持するために巻線コイルを樹脂で一体成形する必要がある。

つまり、モールド樹脂には電気絶縁機能に加え、締結部材としての機械的強度が要求されている。
ところが、コイルを直接ボルトで締結した場合、ボルトの締結軸力によりモールド樹脂に圧縮クリープ（圧縮変形）が生じ、ボルトの軸力抜けによる緩みが生じることが問題となっている。

これは、日常の保守点検コストを増大させるばかりでなく、締結構成そのものの信頼性を著しく悪化させている。
（２）金属ブッシュのガタ発生
そこで、最近の地上コイル締結部においては、上記圧縮クリープによるボルトの軸力抜けを回避するため、締結部に圧縮クリープが事実上無視できる金属（ＳＵＳ）ブッシュを配置し、モールド樹脂と一体化させることにより締結部の改良を図った（上記引用文献１及び２参照）。

ところが、金属ブッシュ〜モールド樹脂界面を意図的に非接着としている（界面を接着とした場合、ボルト締結時の局部的応力集中によりモールド樹脂に亀裂を生ずるため）ことから、車両通過時の繰り返し電磁力により界面の相対変位が大きくなり、手で容易に動かせるほどのガタが発生し、上記（１）と同様に大きな問題となっている。
本発明は、上記状況に鑑みて、ボルトの締結部の圧縮クリープを抑えるとともに、ボルトの締結部のガタつきを確実に防止することができる浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造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〕浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、対向して配置されるリング状平板（２，３）を有し、このリング状平板（２，３）間に同一円周上に複数本の柱（４，４，…）を植設したピラー型金属ブッシュ（１）を設け、このピラー型金属ブッシュ（１）の周りに浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂（６）を充填し成形することを特徴とする。

〔２〕浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、対向して配置されるリング状平板（１２，１３）を有し、このリング状平板（１２，１３）間に同一円周上に複数本の柱（１４，１４，…）を植設したピラー型金属ブッシュ（１１）を設け、このピラー型金属ブッシュ（１１）の外周を弾性エポキシ樹脂（１６）で覆い、該弾性エポキシ樹脂（１６）にモールド樹脂（１７）を接着させることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、前記柱の外周面に窪み部（４Ａ，１４Ａ）を形成することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、前記柱（４，１４）をボルト締結穴（５，１５）の中心部を中心とする同心円上に等間隔で８本配置することを特徴とする。

〔５〕上記〔２〕記載の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、前記モールド樹脂（１７）の弾性率を１３ＧＰａに、前記弾性エポキシ樹脂（１６）の弾性率を３〜４ＧＰａに設定したことを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）浮上式鉄道用地上コイルのボルト締結部の物性の極端な不連続界面をなくし、浮上式鉄道用地上コイルのボルト締結部の強化を図ることができる。つまり、ボルトの締結部の圧縮クリープを抑えるとともに、ボルトの締結部のガタつきを確実に防止することができる。

（２）浮上式鉄道用地上コイルのボルト締結部のブッシュ部を、浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂とは別パーツ化することにより、品質（材料、寸法精度）管理をしやすくし、低コスト化を図る。
（３）前記柱をボルト締結穴の中心部を中心とする同心円状で等間隔で８本配置することにより、円周上にバランスよく柱を配置することができ、ボルトの締結部の圧縮クリープ及びガタつきを均等に抑えることができる。

本発明の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造は、対向して配置されるリング状平板（２，３）を有し、該リング状平板（２，３）間に同一円周上に複数本の柱（４，４，…）を植設したピラー型金属ブッシュ（１）を設け、該ピラー型金属ブッシュ（１）の周りに浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂（６）を充填し成形する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示すピラー型金属ブッシュの断面図、図２はそのピラー型金属ブッシュの上面図及び斜視図、図３はそのピラー型金属ブッシュを浮上式鉄道用地上コイル締結部に用いた状態を示す部分断面図である。
これらの図において、１はピラー型金属ブッシュであり、このピラー型金属ブッシュ１は上部に配置されるリング状平板２とこれに対向する下部に配置されるリング状平板３とを有し、このリング状平板２とリング状平板３との間に複数本の柱４，４，…が植設される。

なお、ここでは、複数本の柱４，４，…はボルト締結穴５の中心Ｏと同心円上に設けられている。
また、ピラー型金属ブッシュ１を構成する８本の柱４，４，…の周面には、なめらかな窪み部４Ａ，４Ａ，…を設けることにより、モールド樹脂６との相対変位や応力集中を緩和するようにしている。

すなわち、従来の金属ブッシュに代えて上述したピラー型金属ブッシュ１を設けるようにし、複数個の柱４，４，…の間には、浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂６が埋め込まれるようにしたので、ボルト締結部のガタつきを確実に防止することができる。
すなわち、従来のボルト締結部の構造ではブッシュとモールド樹脂間の相対変位を許容する設計からボルト締結部にガタが生じたが、本発明ではピラー型金属ブッシュ１の内部にまでモールド樹脂が充填されるため、両者の界面を非接着としても相対変位が生じない構造となり、ボルト締結部のガタが確実に防止できる。

図４は本発明の第２実施例を示すピラー型金属ブッシュの上面図、図５はそのピラー型金属ブッシュの断面図である。
これらの図において、１１はピラー型金属ブッシュであり、このピラー型金属ブッシュ１１は上部に配置されるリング状平板１２とこれに対向する下部に配置されるリング状平板１３とを有し、このリング状平板１２とリング状平板１３との間に複数本の柱１４，１４，…が植設される。

なお、ここでは、複数本の柱１４，１４，…は、ボルト締結穴１５の中心Ｏと同心円上に設けられている。
また、ピラー型金属ブッシュ１１を構成する８本の柱１４，１４，…の周面には、なめらかな窪み部１４Ａ，１４Ａ，…を設けることにより、モールド樹脂１７との相対変位や応力集中を緩和するようにしている。

更に、本実施例では、この８本の柱１４，１４，…の間の隙間に充填材としての弾性エポキシ樹脂１６が充填され、その弾性エポキシ樹脂１６の周りに浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂１７が埋め込まれるようにしたので、ボルト締結部のガタつきを確実に防止することができる。
すなわち、同一円周上に複数本の柱１４，１４，…を設けたピラー型金属ブッシュ１１の周囲を弾性エポキシ樹脂１６にて事前に成形しておき、浮上式鉄道用地上コイルの成形時にモールド樹脂１７で一体成形させるようにしたものである。

ここで弾性エポキシ樹脂１６の弾性率を３〜４ＧＰａ（モールド樹脂１７：約１３ＧＰａ）程度に設定しておくことにより、ピラー型金属ブッシュ１１の微小変位や傾斜に対してモールド樹脂１７への応力集中を更に低減させることができる。
また、ピラー型金属ブッシュ１１を構成する８本の柱１４，１４，…の周面に、なめらかな窪み部１４Ａを設けることにより、モールド樹脂１７との相対変位や応力集中を緩和することが可能となる。

従って、この実施例によれば、（１）圧縮クリープを無視できるレベルに抑えることができる。（２）同一円周上に複数本の柱１４，１４，…を有する金属ブッシュ１１の周囲を弾性エポキシ樹脂１６で覆うことにより、浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂への応力集中を回避することができる。（３）異種材料の界面は極力接着（一体化）させ、ボルト締結部のガタの発生要因をなくすようにすることができる。

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き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。

本発明の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造は、圧縮クリープによる緩みや取り付け部のガタつきを防止することができる浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造として好適である。

本発明の第１実施例を示すピラー型金属ブッシュの断面図である。 本発明の第１実施例を示すピラー型金属ブッシュの上面図である。 本発明の第１実施例を示すそのピラー型金属ブッシュを浮上式鉄道用地上コイル締結部に用いた状態を示す部分断面図である。 本発明の第２実施例を示すピラー型金属ブッシュの上面図である。 本発明の第２実施例を示すピラー型金属ブッシュの断面図である。 従来の地上コイルの締結部の構造（その１）を示す断面図である。 従来の地上コイルの締結部の構造（その２）を示す断面図である。

１，１１ ピラー型金属ブッシュ
２ 上部に配置されるリング状平板
３ 下部に配置されるリング状平板
４，４，…，１４，１４，… 複数本の柱（ピラー）
４Ａ，４Ａ，…，１４Ａ，１４Ａ，… 窪み部
５，１５ ボルト締結穴
６，１７ モールド樹脂
７，１８ 凹部
１６ 弾性エポキシ樹脂

Claims (5)

1. 対向して配置されるリング状平板（２，３）を有し、該リング状平板（２，３）間に同一円周上に複数本の柱（４，４，…）を植設したピラー型金属ブッシュ（１）を設け、該ピラー型金属ブッシュ（１）の周りに浮上式鉄道用地上コイルを成形するモールド樹脂（６）を充填し成形することを特徴とする浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造。
2. 対向して配置されるリング状平板（１２，１３）を有し、該リング状平板（１２，１３）間に同一円周上に複数本の柱（１４，１４，…）を植設したピラー型金属ブッシュ（１１）を設け、該ピラー型金属ブッシュ（１１）の外周を弾性エポキシ樹脂（１６）で覆い、該弾性エポキシ樹脂（１６）にモールド樹脂（１７）を接着させることを特徴とする浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造。
3. 請求項１又は２記載の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、前記柱の外周面に窪み部（４Ａ，１４Ａ）を形成することを特徴とする浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造。
4. 請求項１、２又は３記載の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、前記柱（４，１４）をボルト締結穴（５，１５）の中心部を中心とする同心円上に等間隔で８本配置することを特徴とする浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造。
5. 請求項２記載の浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造において、前記モールド樹脂（１７）の弾性率を１３ＧＰａに、前記弾性エポキシ樹脂（１６）の弾性率を３〜４ＧＰａに設定したことを特徴とする浮上式鉄道用地上コイルの締結部の構造。

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