JPH04304603A - 推進案内用地上コイル - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁気浮上式鉄道
に使われる推進案内用地上コイルに関する。

【０００３】

【従来の技術】超電導磁気浮上式鉄道では、車両をガイ
ドウェイの中央で走行させるために、低速時には、車両
の側面から支持腕で支持された案内輪をガイドウェイの
側壁に当てて走行させている。一方、高速区間では、車
両の左右側面に取り付けられた超電導磁石とガイドウェ
イの両側面に連続配設された推進案内用地上コイル（以
下、案内コイルという）との間に作用する電磁力を利用
して、車両が近づいた側の超電導磁石と案内コイルとの
間には反発力を、車両が離れた側の超電導磁石と案内コ
イルとの間には吸引力を発生させて車両の偏りを防いで
いる。

【０００４】図８は、ガイドウェイの両側壁の内側に連
続配設された従来の案内コイルの正面図を示し、図９は
図８のＣ−Ｃ断面拡大詳細図を示す。図８及び図９にお
いて、素線絶縁された銅棒を複数回長円形に巻き付けた
コイル１の外周には、エポキシ樹脂で注型成形された絶
縁層２２が形成されている。

【０００５】この絶縁層２２には、図８において中央左
右上下と左右端の上下に、詳細を図９に示す埋金３３が
対称位置に注型時にあらかじめ埋設され、図８の中央下
部には、口出部５が突設され、この口出部５の更に下部
には、略円錐台形の接続口出部１０が左右に設けられて
いる。このうち、口出部５の内部には、コイル１の巻き
始めと巻き終りにろう付けされた口出端子５ａが埋め込
まれ、接続口出部１０の内部には、上端が口出端子５ａ
に接続され、下部に形成された図示しない円筒部に接続
ケーブルの接続端の芯線が篏合する図示しない接触部が
設けられている。

【０００６】次に、図１０は、案内コイルの部分断面拡
大図である。同図において、コイル１の外周には、図１
１の斜視図で示すように、ガラステープ４２が巻き付け
られ、このガラステープ４２にエポキシ樹脂を含浸させ
硬化させた内部絶縁層２３が形成されている。

【０００７】さて、このように構成された案内コイルが
取り付けられるガイドウェイの側壁１６の内側には、図
９で示すように、Ｊ形ボルト１５があらかじめ埋め込ま
れ、案内コイルは、埋金３３にＪ形ボルト１５が挿入さ
れ、ナット１９や座金２０で側壁１６に固定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された案内コイルにおいては、車両の走行時に車両
側の超電導磁石との間に働く電磁力で、ガイドウェイの
側壁に埋設されたＪ形ボルト１５に締め付けられた埋金
３３と絶縁層２２の境界面に大きな応力がかかる。する
と、長年月に亘って走行する車両との間に働く電磁力に
よる繰り返し応力で、埋金３３と絶縁層２２との境界面
が部分的に剥離するおそれがある。

【０００９】更に、車両の走行の度に、コイル１には電
流が通電して、絶縁層２２は熱膨脹し、埋金３３の熱膨
脹係数との差で上記長年月の間に剥離するおそれもある
。 又、この案内コイルは、屋外に設置されるので、昼夜と
季節の温度の変化で絶えずヒートサイクルが繰り返され
る。

【００１０】一方、絶縁層２２に使われたエポキシ樹脂
は、流動性をよくして注型成形性を上げるために、無機
質の粒子系充填材が多量に含まれており、このため、内
部絶縁層２３に比べて強度が劣る。とくに夏季の高温多
湿のときには、上述の電磁力が繰り返しかかると、強度
が低下して表面に亀裂が発生するおそれがある。

【００１１】又、内部絶縁層２３に巻き付けられたガラ
ステープ４２は、図１１に示すように、巻き付け方向の
矢印Ｘ方向に対してはガラス繊維と同方向となるので、
強度の強化となるが、コイルの長手方向の矢印Ｙ方向に
対しては、ほとんど強化とならない。したがって、もし
、絶縁層２２に亀裂が発生すると、内部絶縁層２３にも
矢印Ｘ方向の亀裂が発生するおそれもある。

【００１２】そのため、絶縁層２２を注型するときに、
内部絶縁層２３の表面にあらかじめ剥離剤を塗布して、
絶縁層２２に発生した亀裂の内部絶縁層２３への進展を
防ぐ方法も考えられるが、すると、離型剤の塗布面に生
じた微小な隙間で部分放電が発生して、内部絶縁層２３
や絶縁層２２の絶縁特性が低下するおそれもある。

【００１３】そこで、第１の発明の目的は、超電導磁石
との間に働く電磁力に対して、長期に亘って強固にガイ
ドウェイの側壁に固定することのできる推進案内用地上
コイルを得ることである。又、第２の発明の目的は、内
部絶縁層への亀裂の進展を防ぎ、長期に亘って絶縁特性
を維持することのできる推進案内用地上コイルを得るこ
とである。［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の一つは
、環状のコイル導体の外周に絶縁層が形成され、ガイド
ウェイの側壁に固定される推進案内用地上コイルにおい
て、繊維強化プラスチック製のコイル枠の片面に形成さ
れた溝部に絶縁層を固着することで、絶縁層を強固なコ
イル枠を介してガイドウェイの側壁に固定した推進案内
用地上コイルである。

【００１５】又、本発明の二つは、繊維の方向が一方向
の絶縁テープがコイル導体に巻き付けられた内部絶縁層
の外周に外部絶縁層が形成された推進案内用地上コイル
において、内部絶縁層と外部絶縁層の間に軟質の絶縁層
を設けることで、外部絶縁層と内部絶縁層の熱膨脹，収
縮による亀裂の発生と進展を防ぎ、長期に亘って絶縁特
性を維持することのできる推進案内用地上コイルである
。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の案内コイルの一実施例を図面
を参照して説明する。但し、図８，図９，図１０及び図
１１と重複する部分には、同符号を付して説明を省く。 図１は、第１の発明の案内コイルを示す正面図で、図８
に対応する図、図２は図１のＡ−Ａ断面拡大詳細図であ
る。

【００１７】図１及び図２において、図示しない型枠で
長円形に複数回密着巻き付けられたコイル１は、図１で
は長円形で図２の断面図では略逆Ｆ字状のコイル枠３の
片側に形成された断面台形の溝部３ａの中央やや背面寄
りに挿入されている。このコイル１が挿入された溝部３
ａには、エポキシ樹脂が真空中で注入された後、加熱硬
化されて、断面略台形の絶縁層２を形成している。

【００１８】コイル枠３は、ガラスマットにエポキシ樹
脂を含浸させたものを所定の枚数重ねて硬化させた繊維
強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）で製作され、
図１に示すように、中央部の内周側には、上下に取付フ
ランジ部６がそれぞれ形成され、左右端の外側にも上下
に取付フランジ部７がそれぞれ形成され、これらのフラ
ンジ部６，７には、取付穴４がそれぞれ設けられている
。

【００１９】このように構成された案内コイルにおいて
は、コイルの外周の絶縁層２は、ＦＲＰで製作されたコ
イル枠３の溝部３ａを形成する台形状の両側となる上下
で挟まれて支持されるので、車両側の超電導磁石との間
に働く電磁力に対してコイル枠３に強固に固定される。 又、もし、長年月に亘るヒートサイクルで絶縁層２の上
下の斜面とコイル枠３の溝部３ａの上下の斜面の内側と
の間に微小な剥離が発生しても、絶縁層２の外部への脱
出を防ぐことができる。更に、コイル枠３は、取付穴４
に貫通したＪ形ボルト１５に直接固定されるので、取付
部分での剥離の発生を防ぐことができる。又、絶縁層２
は、コイル枠３の溝部３ａで注型成形されるので、成形
型が要らなくなり、型からの取り出し作業も不要となる
。

【００２０】図３は、図９で示す従来の案内コイルの絶
縁層２２と図２で示す本発明の案内コイルのコイル枠３
を、引張疲労試験で比較した疲労強度の試験結果を示す
グラフである。同図の直線Ａは、コイル枠３から製作し
た試験片の引張疲労試験結果を示し、同図の直線Ｂは、
絶縁層２２から製作した試験片の引張疲労試験結果を示
す。同図で示すように、コイル枠３の試験片の強度は、
従来の絶縁層２２のそれと比べて約６倍となっている。

【００２１】次に、図４は、第１の発明の案内コイルの
他の実施例を示す正面図、図５は図４のＢ−Ｂ断面拡大
詳細図である。図４及び図５において、コイル１は、図
１で示す長円形の環状に成形されたコイル枠１３の図５
で示す溝部１３ａの中央に挿着されている。このコイル
１の外周には、エポキシ樹脂が真空中で注入された後、
加熱硬化された絶縁層１２が形成されている。又、この
絶縁層１２とコイル枠１３の背面側には、図４で示す長
円形の環状に打抜き加工されたＦＲＰ製の底板１４がエ
ポキシ樹脂の接着剤１７で接合され、これらのコイル枠
１３と底板１４の内周と外周に形成されたフランジ部１
３ａには、取付穴１８が上下左右対称位置に設けられて
いる。

【００２２】このように構成された案内コイルにおいて
は、ガイドウェイに取り付けるときには、上下左右に設
けられた取付穴１８をガイドウェイの側壁１６に埋設さ
れたＪ形ボルト１５に篏合させて、ナット１９と座金２
０で固定される。

【００２３】したがって、このように構成された案内コ
イルにおいては、絶縁層１２は、ＦＲＰで製作された断
面凸字状の溝部１３ａで固着され、外側からガイドウェ
イの側壁１６に押さえられるので、車両側の超電導磁石
との間に働く電磁力に対して、長期に亘って耐えること
ができる。

【００２４】又、絶縁層１２は、コイル枠１３と絶縁層
１２の背面に接合された底板１４で形成される断面箱状
のＦＲＰ製の高剛性構造の内部に固着され、コイル枠１
３と絶縁層１２との間の剥離の発生を防ぐことができる
ので、更に、長期間に亘って強固に固定することができ
るだけでなく、耐電圧特性の低下も防ぐことができる。

【００２５】又、絶縁層１２は、コイル枠１３の溝部１
３ａの内部に挿入された状態で注型成形されるので、注
型用の型が要らなくなり、型からの取り出し作業も要ら
なくなる。なお、底板１４は、コイル枠１３の溝部１３
ａの深さが深いときには省いて、代りに導電性塗料を塗
布してもよい。又、フランジ部１３ａは、全周に亘って
形成しなくてもよく、図１のように中央内側と左右外側
に形成してもよい。

【００２６】次に、図６は、第２の発明の案内コイルの
部分断面図で、図１０に対応する図である。同図におい
て、コイル１の外周に形成されたガラステープとエポキ
シ樹脂の加熱硬化でなる内部絶縁層２３の外周表面には
、ＪＩＳ　Ｋ６３０１加硫ゴム物理試験方法のＪ　ＩＳ
Ａ法で硬度が３０〜４０、引張強さが　１．５ｋｇｆ　
／ｍｍ２　から２ｋｇｆ　／ｍｍ２　の軟質のエポキシ
樹脂層２４が形成されている。

【００２７】そして、このエポキシ樹脂層２４に使用し
たエポキシ樹脂の一部には、次の分子構造に示されるよ
うに、極力−ＯＨ基を含まないものを用い、接着力を低
下させてある。

【００２８】

【化１】

【００２９】このように構成された案内コイルを図７で
示す仕上がり寸法が６０Ｈ×　１１０Ｗ×６００Ｌの供
試品で行った。供試品の製作は、あらかじめ、マイカと
ガラステープを巻回した後、エポキシ樹脂による含浸処
理が施された内部絶縁層２３を有するアルミニム製コイ
ル導体２１の表面に、環状脂肪族系エポキシ樹脂、例え
ば、チッソ株式会社の　ＣＸ０９０とＣＸ２８９の混合
物を主剤とし、硬化剤に酸無水物、本実施例ではＨＨＰ
Ａ、硬化促進剤として第３級アミン、本実施例では、Ｂ
ＤＭＡからなる配合物を塗布し、規定の条件で硬化を行
う。このようにして処理されたアルミニウム製コイル導
体２１をシリカ粉末を充填材とするエポキシ注型材料に
よって外部絶縁層２２を形成する。

【００３０】このようにして得られた供試品の試験結果
について説明する。図７に示すように、供試品の外部絶
縁層２２の表面の一部に応力が集中するように幅２ｍｍ
、深さは、内部絶縁層２３までに約３ｍｍの肉厚を残す
ように加工してノッチ部２５を形成した。この供試品を
９８〜　１００℃の沸騰水中に１時間浸漬後、ただちに
取り出し、０〜２℃の例水中に１時間浸漬する冷熱試験
を外部絶縁層２２のノッチ部２５に亀裂が発生するまで
繰返し行う。亀裂の有無は、冷水中から取り出した後、
コイル導体２１を高圧側とし、ノッチ部２５の周辺にア
ースを設け、５０ｋＶ／１分間の耐電圧試験を行い調査
した。

【００３１】結果は、従来のように内部絶縁層２３の方
面に直接外部絶縁層２２を設けた場合では、５〜１０サ
イクルの冷熱試験でノッチ部２５で絶縁破壊を起し、内
部絶縁層２３まで亀裂が進展したことが分る。一方、本
発明の供試品では、冷熱試験３０サイクル経過後でも５
０ｋＶ／１分間の耐電圧試験をクリアした。ノッチ部２
５をカラーチェック液等を用いて観察した結果、外部絶
縁層２２に微小亀裂が確認されたが、可撓性エポキシ樹
脂層２４の部位で亀裂の進展が阻まれ、内部絶縁層２３
には何ら損傷はみられなかった。

【００３２】以上の結果から分るように、外部絶縁層２
２と内部絶縁層２３の間に可撓性エポキシ樹脂層２４を
設けることにより、双方の熱膨脹係数の差によって生ず
る応力を緩和し、亀裂発生を抑制するとともに、万一、
外部絶縁層２２に亀裂が生じても、内部絶縁層２３に及
ぶことはなく、直ちに重大事故への波及を防ぐことので
きる案内コイルを得ることができる。

【００３３】なお、エポキシ樹脂層２４は、上述のよう
に接着力を低下させてあるので、万一の剥離による部分
放電を防ぐために、カーボンブラックを混合するか、或
いは内部絶縁層２３の表面とエポキシ樹脂層２４の表面
に導電塗料を施してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上、第１の発明によれば、環状のコイ
ル導体の外周に絶縁層が形成され、ガイドウェイの側壁
に固定される推進案内用地上コイルにおいて、繊維強化
プラスチック製のコイル枠の片面に形成された溝部に絶
縁層を固着することで、車両側の超電導磁石との間に働
く電磁力による絶縁層の部分的損傷や剥離を防いだので
、長期に亘って強固にガイドウェイの側壁に固定するこ
とのできる推進案内用地上コイルを得ることができる。

【００３５】又、第２の発明によれば、繊維の方向が一
方向の絶縁テープがコイル導体に巻き付けられた内部絶
縁層の外周に外部絶縁層が形成された推進案内用地上コ
イルにおいて、内部絶縁層と外部絶縁層の間に軟質の絶
縁層を設けることで、外部絶縁層と内部絶縁層の熱膨脹
，収縮による亀裂の発生と進展を防いだので、長期に亘
って絶縁特性を維持することのできる推進案内用地上コ
イルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の推進案内用地上コイルの一実施例
を示す正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面拡大詳細図。

【図３】第１の発明の推進案内用地上コイルの作用を示
すグラフ。

【図４】第１の発明の推進案内用地上コイルの他の実施
例を示す正面図。

【図５】図３のＢ−Ｂ断面拡大詳細図。

【図６】第２の発明の推進案内用地上コイルの一実施例
を示す正面図。

【図７】第２の発明の推進案内用地上コイルの作用を検
証する供試品を示す斜視図。

【図８】第１の発明に対応する従来の推進案内用地上コ
イルを示す正面図。

【図９】図８のＣ−Ｃ断面拡大詳細図。

【図１０】第２の発明に対応する従来の推進案内用コイ
ルを示す部分断面図。

【図１１】第２の発明に対応する従来の推進案内用地上
コイルの作用を示す斜視図。

【符号の説明】

１…コイル、２…絶縁層、３…コイル枠、４…取付穴、
５…口出部、６，７…フランジ部、２３…内部絶縁層、
２４…軟質の絶縁層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　環状のコイル導体の外周に絶縁層が形
   成され、ガイドウェイの側壁に固定される推進案内用地
   上コイルにおいて、繊維強化プラスチック製のコイル枠
   の片面に形成された溝部に前記絶縁層を固着したことを
   特徴とする推進案内用地上コイル。
2. 【請求項２】　　繊維の方向が一方向の絶縁テープがコ
   イル導体に巻き付けられた内部絶縁層の外周に外部絶縁
   層が形成された推進案内用地上コイルにおいて、前記内
   部絶縁層と前記外部絶縁層の間に軟質の絶縁層を設けた
   ことを特徴とする推進案内用地上コイル。