JPH02155404A - 車両のリニアモータ支持装置 - Google Patents

車両のリニアモータ支持装置

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JPH02155404A
JPH02155404A JP63306618A JP30661888A JPH02155404A JP H02155404 A JPH02155404 A JP H02155404A JP 63306618 A JP63306618 A JP 63306618A JP 30661888 A JP30661888 A JP 30661888A JP H02155404 A JPH02155404 A JP H02155404A
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linear motor
distance
valve body
vehicle
bogie
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Noboru Kobayashi
昇 小林
Yukio Uozumi
魚住 幸雄
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    • B61BRAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B13/00Other railway systems
    • B61B13/08Sliding or levitation systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/006Electric propulsion adapted for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/025Asynchronous motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L2200/26Rail vehicles

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  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鉄道などの車両の推進に用いられるリニアモ
ータの支持装置に関する。
従来の技術 リニアモータ推進の鉄道で、走行レールとリニアモータ
のリアクションプレートを軌道設備としても′)もので
は、走行レールとリアクショングレートとの各々の敷設
誤差、およびその両者を合わせた相対誤差は大きく、こ
れがリニアモータの1次コイルとリアクションプレート
との間の距離の変動として作用する。そこで、台車の1
次コイルとリアクションプレートとの両者が接触するこ
となく、隙間を保つために、標準として十数比の隙間を
持つ設計がなされている。この状態を保−)ために、入
念な施工が行われ、かつそれを維持するために頻度多く
調整する等の作業を必要とし、多くの費用を要する。
こうして得られる隙間の十数比は、回転モータのアマチ
ュアとステータの隙間1〜2粍に比し非常に大きいもの
であり、これによってリニアモータの効率が低くな′)
でいる。
リニアモータの設置に当たり、隙間と少なくかつ一定に
支持する構成として、専用の支持車輪をもつものが、特
開昭62 64251で提案されている。この先行技術
では、1次コイルを支持車輪に支持させ、地上にリアク
ションプレートを敷設し、このリアクションプレートの
両側部に隙間設定用の前記支持車輪が走行する。これは
、構造は簡単であるが、前記支持車輪にリニアモータの
吸引力が作用し、そのため1次コイルを支持する車輪と
しては高負荷に耐えるものを必要とする欠点ご侍ってい
る。
発明が解決しようとする課題 本発明は、高負荷に耐えるリニアモータ支持車輪を用い
ることなく、リアクジョンプレ−1・と走行レールの敷
設精度を特に高める施工を要せず、か′)その高い精度
を維持するための作業を要せず、敷設誤差のあるリアク
ションプレートなどの地上子に対しリニアモータの1次
コイルなどの車上子の隙間を小さくし、かつ保持するこ
とで、リニアモータ効率の低下を少なくすることができ
るようにした車両のリニアモータ支持装置を提供するこ
とである。
課題を解決するための手段 本発明は、台車に設けられる車上子と、走行経路に沿っ
て設けられる地上子とによってリニアモータを構成し、 台車に設けられ、車上子と地上子とf)距離を検出する
距離検出手段と、 距離検出手段の出力に応答して、車上子を上下に変位駆
動して前記距離を予め定める値にする駆動手段とを含む
ことを特徴とする車両のリニアモータ支持装置である。
また本発明は、(a )台車に設けられる車上子と、走
行経路に沿って設けられる地上子とによってリニアモー
タを構成し、 (b)地上子に接触して上下動する検出部付と、(c)
サーボ装置であって、 (cl)検出部材に連結される弁体と、(c2)車上子
に固定され、弁体が上下動可能に収納される弁箱と、 (c3)弁箱を上下動可能に収納し、台車に関連して設
けられており、弁体の上下の変位に応じて油圧によって
弁箱を上下に追随して変位させる本体とを含む、そのよ
うなサーボ装置とを備えることを特徴とする車両のリニ
アモータ支持装置である。
また本発明は、本体の台車に対する下限位置を制限する
手段と、 本体を台車に対して下方にばねf・を勢する予圧力を有
するばねとを含むことを特徴とする特また本発明は、複
数の台車によ−)て1つの列車を構成し、 各台車に設けられる車上子と、走行経路に沿って設けら
れる地上子とによってリニアモータを構成し、 先頭の台車に設けられ、車上子と地上子との距離を検出
する距離検出手段と、 各台車に設けられ、制御信号に応答して、車上子を上下
に変位駆動して前記距離を予め定める値にする駆動手段
と、 列車の速度を検出する手段と、 距離検出手段と速度検出手段との出力に応答し、距離検
出手段の出力を、列車の速度をVとし、距離検出手段と
駆動手段との走行方向に沿う距離をLとするとき、時間
T=L/Vだけ遅らせて制御信号として駆動手段にそれ
ぞれ与える制御手段とを含むことを特徴とする車両のリ
ニアモータ支持装置である。
作  用 本発明に従えば、台車には、1次コイルなどの車上子を
設け、地上には走行経路に沿ってリアクションプレ−1
・などの地上子を設け、こうしてリニアモータを楕成し
、この車上子と地上子との距離を検出し、この距離が予
め定める値となるように車上子を上下に変位駆動する。
これによって地上子および台車の走行経路となるレール
などとの各精度をむやみに向上する必要がなく、前記距
離を可及的に小さくしてリニアモータの効率を向上する
ことが可能になる。しかも車上子は台車に関連して設け
られているので、車上子を支持する車輪を必要としない
さらにまた本発明に従えば、地上子に接触して上下動す
る検出部材によって車上子と地上子との距離を検出し、
この検出部材の変位に基づいてサーボ装置によって車上
子を上下変位調節する。
さらに本発明に従えば、複数の台車を連結して1つの列
車を構成し、その先頭の台車に距離検出手段を設け、そ
の距離検出手段よりも走行方向決方に設けられている車
上子には、車上子と地上子との距離が予め定める値とな
るようにするための制(1信号を時間Tだけ遅らせて与
えるようにしたグ)で、距離検出手段が単一個ですむ。
先頭f】台車に設けられている距離検出手段に関連して
、車上子を上下動変位駆動するための手段を設けるよう
にしてもよい。
実施例 第112は本発明の一実施例の一部の簡略化した側面図
であり、第2図はその簡略化した平面図である。台車1
には、ばねを介して走行のための車輪2が設けられ、こ
の車輪2は走行方向57に沿って配置された一対のレー
ル3上を走行する0台車1には、空気ばね・1を介して
乗客などを乗せる車体5が支持される。こうして台車1
と車体5によ−)て、車両が機成される。台車1の下方
には、リニアモータ6を構成する車上子で+?)る1次
コイル7が設けられており、この1次コイル7の直下方
で、地上には地上子であるリアクションプレート8が走
行方向57に沿って敷設される。車上子7は、台車1に
走行方向前方に単一のサーボ装置つと、走行方向1.&
方に幅方向に間隔をあけて配置された2つのサーボ装置
10を介して、それぞれ取付けられる。1次コイル7は
、リアクジョンプレート8と磁気結きして、走行方向前
方に台車1が走行するための推力を発生し、この1次コ
イル7と台車1との走行方向に沿う相互の変位は図示し
ない構成によ−)て阻止される。なお第2(21では、
台車1は省略して示されている。
第3図は、サーボ装置9の断面図で、ちる。この第3図
においてリアクションプレート8は、剛性の基材11上
に、強磁性材料である鉄製のプレート12が設けられ、
さらにその上にアルミニウノ、または銅などの強磁性材
料以外の金属材itから成るプレート13が固定されて
、構成される。
リアクションプレーt−8の上面に接触して走行する車
輪14と、この車輪14を回転自在に支持する支持片1
5とは検出部材16を構成し、この検出部材1Gによっ
て1次コイル7とリアクションプレー■・8との間の距
離11を検出することができる。
支持片15は、サーボ装置9のi)(直軸線を有する上
下動可能な弁体17に固定される。この弁体17は、上
下動変位可能な弁箱18内に収納される。弁箱18は、
本体1つに上下動可能に収納される0本体19には、端
部材20が螺着して固定される。弁体17には、その軸
線方向に間隔をあけてランド21.22が設けられ、こ
のランド2122の軸線方向に隣接して環状の小径部2
3゜24.25が形成される。弁箱18には、ランド2
122に関連して環状凹溝26,27が形成され、これ
らの凹溝26.27には油孔28.29が形成される。
弁箱18には、軸線方向に沿う油孔28.29間でピス
トン部30が形成される。
本体1つには、弁体17の小径部23に対応して弁?!
 1.8に形成された油孔31に連通する環状凹溝32
および油路33が設けられ、管路34から圧油が供給さ
れる。またこの本体19には、弁体17の小径部24に
よって形成される空間に連通ずるようにピストン部30
に形成された油孔35が、環状凹溝36から油路37を
経て管路38に連通し、この管路38は油タンク側に接
続される。
弁体17には、小径部23.25に連通して軸線方向に
延びる油路48が形成される。
本体1つの上端部3つは、その外形が円筒状に形成され
ており、台車1に固定された案内@40に上下動可能に
嵌入される。この案内筒40内には、支持板41が一体
的に形成されている。この支持板41には、大径の頭部
42を有する支持部材43が上下動変位可能に挿通し、
その支持部材43の外ねじが刻設された下端部44は本
体19の上端部3つに螺着して固定される。ばね45は
、案内筒40と本体1つの上端部39を外囲し、台車1
に対して本体19を下方に予圧力をもってばね付勢する
。前記支持部材43は、その頭部42が案内筒40の支
持板41に当接し、これによって本体19の下方への変
位が阻止され、こうして本体19の台車1に対する下限
位置が制限される。
本体19内で端部材20とピストン部30との間には、
もう1つのばね46が介在されており、これによ−)て
弁箱18を本体19に対して上方にばね付勢する。
弁体17のランド21の軸線方向(第3図の上下方向)
の長さは、環状凹溝26の軸線方向の長さよりもわずか
に長く形成されており、これによ−)て不感帯が形成さ
れ、このことはもう1つのランド22および環状凹溝2
7に関連しても同様である。この第3I7Iの状筈では
5ランド21.22は環状凹溝26,27を閉塞してい
る。
動(ヤ中、第3図に示された状態から、リアクションプ
レート8の誤差などに起因して検出部材16が第3図の
上方に持ち上げられたときを想定する。このとき、弁体
17が上方に変位し、管路34からの圧油は本体19の
油路33、環状凹溝32、弁箱18の油n31、弁体1
7の小径部23、その弁体17に形成された軸線方向に
延びる油路・18、小径部25および油路29を経て、
ばね46が収納されている部屋4つに流れ込む。したが
ってピストン部30が油圧によって上方に変位する。こ
のピストン部30は、ランド21.22が環状凹溝26
,27を閉じるまで上昇を行って弁体17に追随し、し
たがって弁体17の上方への変位量は、弁箱18の上方
への変位量に等しい。
弁箱18の変位に従って、その弁箱18と一体的である
1次コイル7が同様に上方に変位する。こうして1次コ
イル7は、リアクションプレ−1〜8の上下の誤差に応
じて、追随して変位し、したが−)で1次コイル7とリ
アクションプレート8との距lit 1が一定に保たれ
る。このサーボ力の反力は、本体19からばね45およ
び支持部材43を介して台車1で受けられる。
リアクションプレート8に異常な突起などが存在したと
き、または1次コイル7がリアクションアレート8に接
触したとき、サーボ装置9が迅速に応答しきれず、した
がって弁17の上端部4つが弁箱18の上端部50に当
接し、またピストン30の上方の部屋51の油圧が上昇
し、あるいは弁箱18の上端部が本体1つの上端部に当
接し、検出部材16および弁体17に過大な力が作用す
るおそれが生じる。ばね45は、この問題を解決する。
弁箱18が急激に上方に変位したとき、それに応じて本
体19が上方に変位し、ばね45が圧縮される。ばね4
5は予圧縮力があり、その値を越すと、圧縮する。もし
も、ばね45は予圧縮力がないと、わずかな振動荷重で
上下にフラツプするので、これを防ぐために、予圧縮力
をもたぜている。こうして検出部材16と弁体17とに
過大な力が作用することが防がれる。
また圧油の漏洩などによって、油圧が低下し、サーボ装
置9が上述のように弁体17に追随して弁箱18の駆動
を行わなくなったときには、油路28を介してピストン
30の上方の部屋51の圧油が排出され、ばね46のば
ね力によって、弁箱18、したが′)て1次コイル7が
上方に変位される。こうして検出部材16に、1次コイ
ル7を支持する反力を与えないようにすることができる
残余のサーボ装置10もまた、前述のサーボ装置つと同
様な構成を有する。単一の1次コイル7に関連して3つ
のサーボ装置9.10を用いているので、リアクジョン
プレート8に捩りが存在したとき、走行レール3とリア
クションプレート8との相対的な誤差が存在するとき、
および弯曲した場所を走行するときなどにおいて、1次
コイル7にサーボ装置9.10によって捩りモーメント
が与えられることが防がれる6本発明の他の実施例とし
て、サーボ装置9.10は4個以上設けてもよい、もし
サーボ装置を4個とした場き、何れかのサーボ装置間で
力を天秤のようなイコライザで等価とする必要がある。
本発明の他の実施例では、サーボ装置9に関連して変位
検出素子52が設けられる。この変位検出素子52は、
案内1!j40の支持板41に固定されており、弁箱1
8および本体19を挿通し、弁体17の台車1に対する
上下の¥:泣量を電気信号に変換して検出する。したが
って変位検出素子52によって1次コイル7とリアクシ
ョンプレート8との距離11を検出することができる。
第4[211は、変位検出素子52を備える本発明の他
の実施例の簡略化した系統口である8列車54は、複数
(この実施例では2)の車両5556が連結されており
、走行方向57に走行する。車両55の走行方向前方に
は第1図〜第3図に関連して述べた台車1が設けられ、
その走行方向を表方には台I11 aが設けられる。ま
た車両56に関連して台車1b、lcが設けられる。こ
の実施例において、台車1のサーボ装置9の設けられて
いる変位検出素子52の出力は、第4図の波形W1を有
している。
第5図は、第4図に関連する実施例の電気的構成分示す
ブロック図である0列車54の速度は、速度検出手段5
8によって検出される。変位検出素子52と速度検出手
段58の出力は、マイクロコンピュータなどによって実
現される処理回路5つに与えられ、これによって台車1
a、lb、ICにそれぞれ設けられているモータ69a
、69E+、69cが駆動される。これらのモータ69
 a 。
691:+ 、 69 (に与えられる制御信号は、第
4図において参照符W2.W3.W4でそれぞれ示され
ている。台車1の変位検出素子52と台車1aの対応す
る位置までの距離をLlとし、また同様にして台車1b
、lc:の対応する位置までの距離をL2.L3とし、
列車の速度検出手段58によつで検出される速度を■と
するとき、波形w 2 。
w3.w4は、変位検出素子52による波形W1に比べ
て、時間Tl、T2.T3だけそれぞれ遅延されて与え
られてモータ69ft、69b  69c hC駆動さ
れる。
Ll T1−□           ・・・(1〉■ T2=□           ・・・(2)■ T3=□・・・く3) ■ 第6図は、サーボ装置9に対応して台車1aに備えられ
るサーボ装置9aの断面口である。このサーボ装置9 
Etは前述の第3図のサーボ装置9に類a、しており、
対応する部分には同一の数字に添字fLを付して示す。
注目すべきはこの実施例では、弁体17 =tは駆動軸
61に連結され、モータ69aはこの駆動軸61を上下
に変位駆動する。
第7[ffiは、処理回路59によって駆動されるモー
タ9 itの変位量ΔAと変位検出素子52によって検
出される第3図の状態を基準とする変位量δとの関係を
示すグラフである。変位検出素子52によって検出され
る変位量δと、モータ69aによって駆動される弁体1
7aの変位量ΔAとは正比例する。ただし前述のように
、このモータ692tに与えられる変位lΔAを生じる
ための制御信号は、時間T1だけ、変位検出素子52の
検出時刻から遅延される。ばね452tは、1次コイル
7aがリアクションプレート8に接触したときに、その
1次コイル7aに過大な力が作用するのを防ぐ1時間T
1は、サーボ装置9εtへの圧油の流れ込みによる遅れ
、およびモータ69εtの動作遅れなどの時間遅延成分
を加算してもよく、このことは時間T2.T3について
も同様である。
上述の説明は、主としてサーボ装置9と、台車1aにお
けるサーボ装置9に対応するサーボ装置9aに関連して
説明したけれども、サーボ装置つと同様な構成を有する
サーボ装置10と、台車1aの対応するサーボ装置とに
おいても同様な構成を実現することができ、台車1b、
lcに関しても同様である。
さらに本発明の好ましい実施例では、車両5556に乗
り込む乗客の重量にかかわらず、1次コイル7aとリア
クションプレート8との間隔11を一定の値に保つこと
が可能である。再び第5図を9照して、乗客の重量は、
車両55に設けられている重量検出手段63によって検
出される。電流値を含めて第1台車がある地点を通過後
に乗客重量や電流値が変fヒした場きは、第2台車[ブ
降がその点を通過する際にその分を補正する。この検出
出力は、処理回路5つに与えられ、モータ9aに与えら
れる制御信号を付勢する。第8111に示されるように
、乗客の検出される重量が増大するにつれて補正量ΔB
が正比例するように定められ、この補正量ΔBがモータ
9aに与えられる制御31信号に加算される。こうして
1次コイル7ztが台車15Lに対して上方に変位され
ることになり、間隔11が一定に保たれる。
さらにまた本発明の他の実施例として、1次コイル7 
aに供給される電流を電流検出手段64によって検出し
、この電流が増大したとき、モータ9aに与える制御信
号を補正し、1次コイル7Ftを台車1aに対して上昇
変位するように補正してらよい、1次コイル7aの電流
が増大することによって、1次コイル7aとリアクショ
ンプレート8とσ)磁気吸引力によって台車1aが下方
に変位するけれども、このモータ69aは1次コイル7
aを台車1aに対して前述のように上昇し、これによ−
)て距ml 1を予め定める一定値に保−)、他の車両
56に関しても同様である。
上述の実施例では、1つの列車54に、4つの台車1.
la、lb、lcを設けであるけれどら、さらに池の実
施例としてたとえば20の台車を有する長大な列車の場
合、10の台車昨に2つのグループに分け、各グループ
の先頭の台車に変位検出素子52を設けて、制御を行う
ようにしてもよく、こうして構成の簡略化を図ることが
できる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、リニアモータと構成する
車上子と地上子との間の隙間を小さくして、はぼ一定に
保持することができるので、リニアモータの効率の低下
を少なくすることができる。
また台車の走行のために設けられているレールなどと、
リアクショングレートとの敷設に誤差があっても、車上
子と地上子との間隔を一定に保′)ことができ、そのた
め敷設精度を高めるための入念な制御が不要であり、ま
た保守作業が不要と、その費用の節減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1I21は本発明の一実施例の一部の断面図、第2図
は第1図に示される実施例の簡略化した平面図、第3図
はサーボ装置9の断面図、第4図は本発明の池の実施例
を示す図、第5図は第40に示される電気的構成を示す
ブロック図、第6r2Iは第4図および第5[21に示
される実施例におけろサーボ装置W9εLの断面図5第
7図は処理回路59の動作を説明するためのグラフ、第
8[ilIは本発明の他の実施例の処理回路59の動作
を説明するためのグラフである。 1、la、lt+、lc・・・台車、・・・3・・・走
行レール、6・・・リニアモータ、7・・・1次コイル
、8・・・リアクションプレ−1・、9,9.:L、1
0・・・サーホ装置、16・・・検出部材、17・・・
弁体、18・・弁箱、19・・本体、43・・−支持部
材、45.46・・・ばね、52 、、、変位検出素子
、69a  69b  69c・モータ 代理人  弁理士 画数 圭一部 第4図 騎 第 図 第 図 第 図 衆番の重量 手 続 補 正 書く方式) 補正の対象 図 面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)台車に設けられる車上子と、走行経路に沿つて設
    けられる地上子とによつてリニアモータを構成し、 台車に設けられ、車上子と地上子との距離を検出する距
    離検出手段と、 距離検出手段の出力に応答して、車上子を上下に変位駆
    動して前記距離を予め定める値にする駆動手段とを含む
    ことを特徴とする車両のリニアモータ支持装置。
  2. (2)(a)台車に設けられる車上子と、走行経路に沿
    つて設けられる地上子とによつてリニアモータを構成し
    、 (b)地上子に接触して上下動する検出部材と、(c)
    サーボ装置であつて、 (c1)検出部材に連結される弁体と、 (c2)車上子に固定され、弁体が上下動可能に収納さ
    れる弁箱と、 (c3)弁箱を上下動可能に収納し、台車に関連して設
    けられており、弁体の上下の変位に応じて油圧によって
    弁箱を上下に追随して変位させる本体とを含む、そのよ
    うなサーボ装置とを備えることを特徴とする車両のリニ
    アモータ支持装置。
  3. (3)本体の台車に対する下限位置を制限する手段と、 本体を台車に対して下方にばね付勢する予圧力を有する
    ばねとを含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項記
    載の車両のリニアモータ支持装置。
  4. (4)複数の台車によつて1つの列車を構成し、各台車
    に設けられる車上子と、走行経路に沿つて設けられる地
    上子とによつてリニアモータを構成し、 先頭の台車に設けられ、車上子と地上子との距離を検出
    する距離検出手段と、 各台車に設けられ、制御信号に応答して、車上子を上下
    に変位駆動して前記距離を予め定める値にする駆動手段
    と、 列車の速度を検出する手段と、 距離検出手段と速度検出手段との出力に応答し、距離検
    出手段の出力を、列車の速度をVとし、距離検出手段と
    駆動手段との走行方向に沿う距離をLとするとき、時間
    T=L/Vだけ遅らせて制御信号として駆動手段にそれ
    ぞれ与える制御手段とを含むことを特徴とする車両のリ
    ニアモータ支持装置。
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CA2004194C (en) 1994-06-28
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