JPH0426302A - 磁気浮上列車の集電装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、磁気浮上列車の集電装置に関し、特に、側
壁浮上コイルに誘導する電流がつくる交流磁界の高調波
成分を利用する誘導集電装置でなる磁気浮上列車の集電
装置に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は例えば特公昭５３−３６２０９号公報に記載さ
れた従来の磁気浮上列車の誘導集電装置を示し、車上の
超電導コイル（１０）は車体（１）の底部に位置し、浮
上コイル（１１）を側壁ではなく車体（１）の下の軌道
（７）の上に設置する方法（以後、対向浮上方式と記す
）である、　（１２）は対向浮上方式対応集電用ピック
アップコイルである。この方式を、実用化時の方式とし
て有望視されている側壁に浮上コイルを設置する方式（
以後、側壁浮上方式と記す）に変更して示すと、第７図
のようになる。図において、（２）は車体（１）上の超
電導コイル、（３）は上部側壁浮上コイル、（４）は下
部側壁浮上コイル、（５）は上部側壁浮上コイル（３）
に対向した集電用ピックアップコイル、（６）は下部側
壁浮上コイル（４）に対向した集電用ピックアップコイ
ル、（７）は車体（１）が通過する軌道、（８）は軌道
（７）の側壁である。また、第８図は第７図に示すコイ
ルの位置関係を上から見た図であり、左右の側壁とコイ
ルの関係は等しいので片側のみを示す０図において、（
９）はクライオスタット（低温維持容器）である。

次に動作について説明する。車体（１）に設けられた超
電導コイル（２）は、進行方向に極性が交互になってお
り、超電導状態を示すようにクライオスタット（９）に
収納され、液体ヘリウムのような極低温冷媒に浸漬され
ている。この車上の超電導コイル（２）に対応して軌道
側壁（８）には側壁浮上コイルが配置されて上部コイル
（３）と下部コイル（４）に２分割されている。そして
、互いに逆方向に電流が流れるように結線（ヌルフラッ
クス結線）された状態で浮上コイルとして機能する。超
電導コイル（２）と側壁浮上コイル（３）　、　（４）
による磁気浮上装置は左右２列に設けられており、超電
導コイル（２）が１個に対し上下１対の側壁浮上コイル
（３）、　（４）の組にして３組が対応している。車体
（１）が側壁浮上コイル（３）、（４）に沿って進行す
るとき、超電導コイル（２）の磁界が側壁浮上コイル（
３）、（４）に誘導電流を誘起し、この誘導電流によっ
て側壁浮上コイル（３）がつくる磁界と超電導コイル（
２）の磁界との吸引力、および側壁浮上コイル（４）が
つくる磁界と超電導コイル＜２）との相互反発力によっ
て車体（１）は浮上することになる。

高速走行しているときに、車体（１〉の移動に伴い超電
導コイル（２）の磁界により浮上コイル（３）、（４）
には、地上に固定した位置からみると、交流の電流が誘
起されて、交流の磁界を発生する。そして、この交流磁
界を車上の集電用ピックアップコイル（５）、（６）に
鎖交させることにより電圧が発生する。そして、この電
源を列車内の電源とするものである。ただし、浮上コイ
ル（３＞、（４）が発生する交流磁界の基本波は車上の
集電用ピックアップコイル（５）　、　（６）に対して
は直流成分になるので、電圧を発生しない、従って、浮
上コイル（３）、（４）に発生する交流磁界の高周波成
分を車内電源として利用することになる。集電用ピック
アップコイル（５）、（６）に誘起する１ターンあたり
の電圧ｅ［Ｖ］を求めて整理すると下式のようになる。

ここで、 ■、：超電導コイルの起磁力 Ｌ＠＊：　　浮上コイルの自己インダクタンスｍ−Ｒ＜
１）　：浮上コイルと超電導コイルとの相互インダクタ
ンスの基本波成分 一、ｐ（５）　；浮上コイルと集電用ピックアップコイ
ルとの相互インダクタンスの第５次の 高調波成分 ω；超電導コイルのピッチと速度で決まる角速度 ψ；浮上コイルの誘起電圧と電流の位相差ＬＴＰ：超電
導コイルのピッチ Ｘ；集電用ピックアップコイルの位！ すなわち、超電導コイルが浮上コイルに誘起する電流が
つくる交流磁界の基本波に対して、第５次の高調波成分
を利用して、車内電源用に電圧ｅ［Ｖ］を誘起すること
になる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来の磁気浮上列車の集電装置は、浮上コ
イルを地上の軌道側壁に上下１対のコイル相互にヌルフ
ラックス結線してなる側壁浮上方式であって、ヌルフラ
ックス結線された２つの浮上コイルの吸引力と反発力を
利用して浮上するため、側壁浮上コイルに誘導される電
流が、対向浮上方式に比べ約１７３で必要な浮上刃が得
られるようになった。そのため、浮上コイルに誘導した
電流がつくる交流磁界を利用する従来の誘導集電方式で
は、この交流磁界が少ないので必要な車内電力量を賄う
ことができない問題点があった。

また、従来の集電用ピックアップコイルは、裏面に良導
体で構成されたクライオスタットが配置されていたので
、交流磁界がその良導体でシールドされてしまい集電電
力が大きく低下する問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、側壁浮上方式でも浮上コイルに大きな電流を
誘導し、浮上コイルが大きな交流磁界を発生できるよう
にすることで、集電用ピックアップコイルに必要な車内
電力量を賄うことを可能にする電圧を誘起する側壁浮上
方式の磁気浮上列車の集電装置を得ることを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁気浮上列車の集電装置は、ヌルフラッ
クス結線してなる軌道側壁の上下１対の浮上コイルの少
なくとも一方のコイルと対向した誘導集電用の超電導コ
イル（以後、集電専用超電導コイルと記す）を浮上、推
進、案内用の超電導コイル（以後、通常超電導コイルと
記す）とは別に搭載したものである。

［作　用コ この発明においては、集電専用超電導コイルにより浮上
コイルに大電流が誘起され、浮上コイルが大きな交流磁
界を発生することで必要車内電力量を賄えるだけの電力
を集電用ピックアップコイルに誘導する。

［実施例］ 第１図、第２図はこの発明の一実施例を示し、（２１）
は集電専用超電導コイル、（２２）は集電専用超電導コ
イル（２１）が対向している側壁浮上コイル（４）のも
う一方の側の側壁浮上コイル（３）に対向した側壁浮上
対応集電用ピックアップコイルである。

以上の構成により、車体（１）の左右に４極の集電専用
超電導コイル（２１）を搭載している。そして、この集
電用専用超電導コイル＜２１）は１対の側壁浮上コイル
（３）、（４）の下側コイル（４）に対向している。ま
た、側壁浮上対応集電用ピックアップコイル（２２）は
上側の側壁浮上コイル（３）に対向している。前述の従
来装置では、集電用ピックアップコイルの裏面に超電導
コイルのクライオスタットが配置されていたが、この発
明ではクライオスタット（９）が集電専用コイル（２１
）の近くにないように構成することができる。そのため
、クライオスタット（９）の構造物の良導体に生じる渦
電流による集電電力低下の影響を避けることができる。

以下に示すようなコイル構成の車体（１）が、速度５０
０Ｋｍ／ｈで走行したときに側壁浮上コイルク３）。

（４）に誘導する電流の時間変化を第３図に示す。

また、参考のため第４図には通常超電導コイルだけから
構成される車体（従来の車体）が側壁浮上コイルに誘導
する電流の時間変化を示す。

コイル諸元（単位ｍ） 通常超電導コイル（矩形換算）：長さ０．９６３、幅０
．５、配置ヒラ＋１．３５、起磁カフ００ＫＡＴ集電専
用超電導コイル（矩形換算）長さ１，０５６、幅０．３
、配置ピッチ１，３５、起磁力６００ＫＡＴ側壁浮上コ
イル、長さ０．３５、幅０，３４、配置ピッチ０．４５
、上下に１対ヌルフラツクス結線集電用ピツクアツプコ
イル：長さ０．１３、　幅０，３４、配置ピッチ０．１
８ 浮上コイルと集電専用超電導コイル間ギャップ０．１８
５ 浮上コイルと集電用ピックアップコイル間ギャップ０．
１３ 第３図、第４図で、０秒のとき、この図で対象にしてい
る浮上コイルから１．３５ｘ　３＝　４．０５ｍ　　（
コイル中心間距離で）に車体の先頭の超電導コイルが近
づいてきているような位置関係にある。

従って、第３図の約１５〜２０ミリ秒にみられる電流の
ピークが最初の集電専用超電導コイル（２１）の誘導に
よるもので、約２０〜２５ミリ秒に見られる電流のピー
クが２番目の集電専用超電導コイルの誘導によるもので
ある。この例では１．４極の集電専用超電導コイルを搭
載しているので、それぞれのコイルに対応して４回の電
流ピークがみられる。

第４図に示す従来の通常超電導コイル（２）だけによる
場合に比べ、この発明の集電専用超電導コイル（２１）
により、浮上コイルに約３倍の誘導電流が発生している
。

計算によれば、この実施例では、最大１１５６に−の集
電電力が得られる。

第５図は他の実施例を示し、４Ａ；専用超電導コイルク
２１）を上部側壁浮上コイル（３）に対向させ、集電用
ピックアップコイル（２２）で下部側壁浮上コイル（４
）に対向させたものである。この実施例では、集電専用
超電導コイル（２１）を冷却するための極低温冷却液体
が通る金属製の配管や、冷媒を溜めておくタンクが集電
用ピックアップコイル（２２）の裏面にないように配置
できる。したがって、浮上コイルが発生した交流磁界が
ａｔ用ビックアッゴコイル（２２）の裏面の良導体に誘
起される渦電流に影響されることなく有効にｆす用する
ことができる。

また２この発明の説明を簡単にするため、コイルの構成
を４極にしたが、６極でもそれ以上でもかまわない。

「発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、上下１対の側壁浮」
ニコイルの少なくとも一方のコイルに対向する集電専用
超電導コイルを搭載してので、ヌルフラックス結線して
なる側壁浮上コイルに大電流を発生させることができ、
それによって生じる交流磁界により集電用ピックアップ
コイルに必要電力を賄うだけの電力を誘導することがで
きるようになった。

また、＆主用ピックアップコイルの裏面に良導体がこな
いようにコイルを配置することができるよりになったた
め、集電効率が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の横断面図、第２図は同じ
く平面図、第３図は同じく側壁浮上コイルに誘起された
電流波形線図、第４図は従来装置についての第３図相当
線図、第５図は他の実施例の横断面図、第６図は従来の
磁気浮上列車の集電装置の平面図、第７図は他の従来装
置の横断面図、第８図は同じく平面図である。 （１）・・車体、（３）　　　上部側壁浮上コイル、（
４）　　　下部側壁浮上コイル、（７）　　　軌道、（
８）軌道側壁、（９）　　　クライオスタット、（２１
）・集電専用超電導コイル、（２２）・・側壁浮上対応
集電用ピックアップコイル。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　大　　岩　　　増　　雄１−
イ本 イ則壁う百上］イｊじ 中九１１則壁 清■電轡用ルシ司１菖］イル 覗１ｆｆ”Ｊ上対ＥＸ稟電用ピ・ツクアップ］イル第３
図 第４図 手 続 補 正　書（自発） 平成　　年 月 日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地上の軌道側壁に上下１対のコイルを互いにヌルフラッ
   クス結線してなる側壁浮上コイルを配置し、車体上に超
   電導コイルと誘導集電用ピックアップコイルを配置した
   磁気浮上列車の集電装置において、前記１対の側壁浮上
   コイルの少なくとも一方と対向した誘導集電用の超電導
   コイルを浮上、推進、案内用の前記超電導コイルとは別
   に前記車体に搭載したことを特徴とする磁気浮上列車の
   集電装置。