JPH04150707A - 超電導磁気浮上車の地上コイル - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超電導磁気浮上式鉄道において、軌道の側壁面
に連続的に取り付けられた推進コイルと浮上コイルから
なる地上コイルの構成に関する。

（従来の技術） 超電導磁気浮上式鉄道の概要について説明する。浮上式
鉄道の構成は、車両を走行させる推進系および車両が軌
道の中央を走行するようにさせる案内系、車両を浮上さ
せる浮上系から成る。この３つの系を支持するため、軌
道側には、コイルを連続的に配置し、車両には直流磁場
を発生する超電導磁石を車両に搭載する。

以下、従来例の推進系、案内系および浮上系について第
６図を用いて説明する。推進系と案内系とは第６図に示
すように軌道２の両側壁に配置された推進コイル８Ａ、
６Ｂが担っている。

まず、推進系について説明する。推進コイルＢＡ、８Ｂ
に外部から電流を流し、推進コイル６Ａ、６Ｂと超電導
磁石４Ａ、４Ｂとの間に生じる磁気吸引力および磁気反
発力を利用して車両５を走行させる。

案内系では、推進コイル８Ａは、対向する軌道側壁に設
けられた推進コイル６Ｂと案内用ケーブル（図示せず）
にて結線されている。車両５が軌道中央からはずれ、超
電導磁石４Ａと推進コイル６Ａとの間空隙が広がり、超
電導磁石４Ｂと推進コイル８Ｂとの間隙が狭くなると、
超電導磁石４Ａと推進コイル６Ａとの間で磁気吸引力が
働き、超電導磁石４Ｂと推進コイル６Ｂとの間で磁気反
発力が働くので、車両５は軌道２の中央を走行するよう
に案内される。推進系および案内系を担う推進コイル８
Ａ、６Ｂは第６図に示すように軌道２の各側壁に一層ず
つ配置されている。この方式は３次の空間高調波、特に
案内方向の電磁力が大きく、問題となっている。また推
進系が案内系を兼ねることで、推進コイル６Ａと対向す
る推進コイル６Ｂとが、き電系統に関して同電位でなけ
ればならず、き電力式に制約を生じている。

次に、浮上を担う浮上コイルＩＡ、１Ｂについて説明す
る。浮上コイルＬＡ、ＩＢは軌道２において車両床面３
に対向する軌道下面に敷設されている。

車両５の走行により浮上コイルＬＡ、ＩＢ上を超電導磁
石４Ａ、４Ｂが通過すると、電磁誘導により浮上コイル
ＩＡ、　ＩＢに電流が流れ、浮上コイル１人、１Ｂと超
電導磁石４＾、４Ｂとの磁気反発力により車両５は浮上
する。また、この電流による損失は、車両５の走行に対
して制動力として働く。以下これを磁気抗力と称す。こ
の磁気抗力は低速域（１００Ｋ＋ｇ／ｈ以下）にピーク
を有し、推進コイル６は、この磁気抗力に相当する電力
を余分に必要とし、効率を下げる結果となっていた。磁
気抗力と浮上刃の速度特性の一例を第７図に示す。

上記従来例の諸問題を解決すべく改良方式が提案されて
おり、以下に第８図を用いてこの改良方式について説明
する。まず、推進系を担う推進コイル８Ａ、ｆｉＢにつ
いて説明する。推進コイル６Ａ、６Ｂに外部から電流を
流すと推進コイル６＾、６Ｂと超電導磁石４＾、４Ｂと
の磁気吸引力および磁気反発力を利用して車両５は走行
する。推進コイル６Ａ、８Ｂは図のように軌道２の両側
壁に２層ずつ設置され、第１層目と第２層目との間で半
ピツチづつずらした配置とし、３次の空間高調波を低減
し、車両５の信頼性を向上している。案内系と浮上系と
については浮上コイルＩＡ、ｌＢが担っている。次に、
案内系について説明する。浮上コイルＩＡは、対向する
浮上コイルＩＢと案内用ケーブル（図示せず）にて結線
されている。車両５が軌道中央からずれ、超電導磁石４
Ａと浮上コイルＩＡとの間の空隙が広がり、超電導磁石
４Ｂと浮上コイルＩＢとの間の空隙が狭くなると、超電
導磁石４＾と浮上ＩＡとの間で磁気吸引力が働き、超電
導磁石４Ｂと浮上コイルＩＢとの間で磁気反発力が働く
ので、車両５が軌道２の中央を走行するように案内する
。浮上コイル１が案内系を担うことにより、推−進コイ
ル６Ａ、６Ｂが案内系を担う必要性がなくなり、推進コ
イル６Ａと対応する推進コイル６Ｂとが、き電系統に関
して同電位である必要性がなくなり、き電力式に制約が
なくなる。また浮上は低圧仕様なので、案内用ケーブル
に低圧ケーブルを用いることができる。

浮上コイルＬＡ、ＩＢは軌道２において超電導磁石４Ａ
、４Ｂに対向する軌道側壁に敷設されている。また浮上
コイルｌＡ、ＩＢは各々、その上側コイルと下側コイル
との間で８の字に結線されている。

このように結線することにより上側コイルの電流の流れ
と下側コイルの電流の流れが反対方向となる。磁気抗力
のピークが存在する低速域（１１００Ｋ／ｈ以下）にお
いては、起電導磁石４Ａ、４Ｂの中心線と浮上コイルＩ
Ａ、１Ｂの中心線とが一致するように支持して車輪走行
をする。これにより浮上コイルＩＡ、ＩＢを超電導磁石
４Ａ、４Ｂが通過すると、電磁誘導により浮上コイルｌ
＾、ＩＢの上側コイルの誘起電圧とその下側コイルの誘
起電圧とが等しくなり、８の字に結線されているため互
いの誘起電圧が相殺され、誘起電圧による電流は流れず
、このため磁気抗力は発生しない。中高速域（１００Ｋ
ｓ／ｈ以上）においては、車輪を車両５に格納し、車両
５が軌道２の下面方向に沈む。これによって超電導磁石
４Ａ、４Ｂが通過するときに発生する浮上コイルＩＡ、
ＩＢの上側コイルの誘起電圧より、その下側コイルの誘
起電圧の方が大きくなり、誘起電圧による電流が流れ、
浮上コイルＬＡ、　１Ｂと超電導磁石４Ａ、４Ｂとの磁
気吸引力および磁気反発力により車両５は浮上する。

このように改良方式における浮上系では、低速域におけ
る磁気抗力のピークを完全に回避することができ、その
結果余分な電力を低減でき、効率を向上することができ
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のような第８図の改良方式において、軌
道２の各側壁面に配置されるコイルは３層となるため、
コイル構成が複雑となり、コイル取付が困難となる。ま
た浮上コイルＩＡ、ＩＢの厚さの為、超電導磁石４Ａと
推進コイル８Ａおよび超電導磁石４Ｂと推進コイル６Ｂ
との間のメカニカルギャップが広がり、余分な電力を必
要とし、効率を下げる結果となっていた。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、超電導
磁気浮上式鉄道の軌道の側壁に設けられる推進コイルと
浮上コイルからなる地上コイルの構成を改良することに
より、性能上および取付作業上優れた地上コイルを提供
することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は推進コイルを浮上コイ
ルを一体に組み合わせて配置するようにしたもので、本
発明の超電導磁気浮上車の地上コイルは、車上に備えた
超電導磁石と磁気的吸引・反発作用をする軌道壁面に所
定間隔で敷設された推進コイルと浮上コイルからなる超
電導磁気浮上車の地上コイルにおいて、前記推進コイル
の内周空間部に前記浮上コイルを配設したものである。

（作　用） 上記構成により、推進コイルと浮上コイルが一体となっ
て一層を構成するため、超電導磁石と推進コイルとの間
のメカニカルギャップが挟まり、余分な電力を低減でき
効率が向上し、また取付作業が容易となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図、第２図は本発明の第１実施例を示す図で、第１図は
各種コイルと軌道と車両の相対関係を示す全体断面図、
第２図は推進コイルと浮上コイルを一体化したコイルを
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を
示す図である。−体化コイル７は第２図（ａ）　、（ｂ
）に示すように１つの推進コイル６の内周空間に上下２
段に構成された浮上コイル１が（ａ）に示すように配設
され、一体に構成されている。上下２段に配置された浮
上コイル１は８の字型に接続され、これにより上段コイ
ルに時計方向の電流が流れると下段コイルは反時計方向
の電流が流れることになる。

このようにして一体に構成された一体化コイル７は第２
図（ａ）に示すように、浮上コイル１の半ピツチづつを
重ね合わせ、軌道２の各側壁に設置される。

第１図はこのように一体化コイル７の継ぎ目となる重ね
合せ部の断面を示している。このように継ぎ目で重ね合
せることにより、３次の空間高調波を低減して車両の信
頼性を向上する。推進コイル６Ａ、６Ｂに外部から電流
を流すと推進コイル６Ａ、１３Ｂと超電導磁石４Ａ、４
Ｂとの磁気吸引力および磁気反発力を利用して車両５は
走行する。車両５を走行させる力すなわち推進力Ｆは、 Ｆ−ＫＸｌ、Ｘｌ、÷ｇ となる。

ここでＫは比例定数、■、は推進コイル６Ａ、８Ｂ起磁
力であり、■、は超電導磁石４Ａ、４Ｂの起磁力である
。またｇは超電導磁石４Ａと推進コイル６Ａ又は超電導
磁石４Ｂと推進コイル６Ｂとの間の距離である。

次に浮上系について説明する。車両５の走行過程で磁気
抗力のピークが存在する低速域（１００Ｋｓ／ｈ以下）
においては、超電導磁石４Ａ、４Ｂの中心線と浮上コイ
ルＩＡ、　ＩＢの中心線とが一致するように支持して車
輪走行をする。これにより、浮上ＬＡ、ＩＢを超電導磁
石４Ａ、４Ｂが通過すると、電磁誘導により浮上コイル
はＩＡ、ＩＢの上側コイルの誘起電圧とその下側コイル
の誘起電圧とが等しくなり、８の字結線されているため
誘起電圧が相殺され、誘起電圧による電流は流れないの
で、磁気抗力は発生しない。また中高速域（１００Ｋｓ
／ｈ以上）においては、車輪を車両５に格納し、車両５
が軌道２の下面方面に沈む。これによって超電導磁石４
Ａ、４Ｂが通過するときに発生する浮上コイルＩＡ、Ｉ
Ｂの上側コイルの誘起電圧より、それらの下側コイルの
誘起電圧の方が大きくなり、誘起電圧による電流が流れ
、浮上コイルＩＡ、ｌＢと超電導磁石４Ａ、４Ｂとの磁
気吸引力および磁気反発力により車両５は浮上する。

次に案内系に関して説明する。浮上コイルＩＡは、対向
する浮上コイルＩＢとケーブル（図示せず）にて結線さ
れている。車両５が軌道中央からはずれ、超電導磁石４
Ａと浮上コイルＬＡとの間の空隙が広がり、超電導磁石
４Ｂと浮上コイルＩＢとの空隙が狭くなると、超電導磁
石４Ａと浮上コイル１＾との間で磁気吸引力が働き、超
電導磁石４Ｂ浮上コイルＩＢとの間で磁気反発力が働く
ので、車両は軌道中央を走行するように案内される。

上述のように本実施例によれば第２図に示すように、推
進コイル６Ａ、８Ｂの内周空間に浮上コイルＩＡ、ＩＢ
を収め、一体化したので、コイル構成が簡単化され、コ
イル取り付けが容易とする。

また超電導磁石４Ａと推進コイル６Ａおよび超電導磁石
４Ｂと推進コイルＢＢとの間のメカニカルギャップが狭
まるため、余分な電力を必要とせず、効率を向上させる
ことができる。

同一寸法形状の推進コイル６に、同一起磁力を与えた場
合につき検討した結果、第１図に示すコイルが継目部に
おいて２層となる構造は、第８図に示すコイルが継目部
において３層となる構造の１．１５倍程度の推力を発生
することが判明した。

次に第２実施例を第３図、第４図を用いて説明する。第
３図（ａ）は本実施例の斜視図を示し、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ断面を示す。本実施例は、同図において、第２
図に示すように第１実施例が浮上コイル１と推進コイル
６を一体化したのに対し、浮上コイル６の内周空間に配
置されるが両者を一体化せず、独立に製作し、軌道２の
側壁に設置した状態では第１実施例と同じ配置となるよ
うにしたものである。本実施例は性能上は第１実施例と
同じであり、軌道２の側壁に取付は前の状態で分離して
いるので製作や取扱い上有利となる場合が生じる。第４
図は本実施例の分離コイルを取付は中の状況を示したも
のである。まず外枠となる推進コイル６を取付け、その
後、中に入る浮上コイル１を取付ければよい。

なお、両側にあるコイルは既に中に入る浮上コイル１も
取付けた状態を示す。このように取付けたあとは第１実
施例と同じになるので、必要に応じ第１実施例と第２実
施例を組み合わせて使用することにより、それぞれの長
所を有効に引き出すことができる。

次に、第３実施例を第５図を用いて説明とする。本実施
例は第１実施例または第２実施例において製作したコイ
ルを継目部で重ね合わせをせずに配置した例である。こ
のようにすると、前述のように３次の空間高調波の影響
が問題となるが、この影響程度が少ない場合に用いられ
ている。これは、１６図で示した従来例の浮上コイル１
と推進コイル６を一体化した場合に相当する。本実施例
は、３次の空間高調波の問題を除けば第１実施例、′ｌ
Ａ２実施例と同様な効果を有する。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかのように、本発明によれば、推進
コイルの内周空間部に浮上コイルを配置することにより
、性能および製作、取扱い効率の向上を図ることができ
る超電導磁気浮上車の地上コイルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例のコイルを設置した超
電導磁気浮上式鉄道を示す断面図、第２図は第１実施例
の構成を示す図、ＩＩ３図書よ１４図は第２実施例の構
成を示す図、第５図は第３実施例の構成を示す図、第６
図は従来例の超電導磁気浮上式鉄道の断面図、第７図は
超電導磁気浮上式鉄道の速度と磁気抗力、浮上刃との関
係を示す図、第８図は別の従来例の超電導磁気浮上式鉄
道の断面図である。 １・・・浮上コイル、　２・・・軌道、　３・・・車両
床面、４・・・超電導磁石、　５・・・車両、　６・・
・推進コイル７・・・一体化コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車上に備えた超電導磁石と磁気的吸引・反発作用をす
   る軌道壁面に所定間隔で敷設された推進コイルと浮上コ
   イルからなる超電導磁気浮上車の地上コイルにおいて、
   前記推進コイルの内周空間部に前記浮上コイルを配設し
   たことを特徴とする超電導磁気浮上車の地上コイル。