JPH0667050B2 - リニアモータ式鉄道の給電装置 - Google Patents

リニアモータ式鉄道の給電装置

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JPH0667050B2
JPH0667050B2 JP58157857A JP15785783A JPH0667050B2 JP H0667050 B2 JPH0667050 B2 JP H0667050B2 JP 58157857 A JP58157857 A JP 58157857A JP 15785783 A JP15785783 A JP 15785783A JP H0667050 B2 JPH0667050 B2 JP H0667050B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はリニアモータ式鉄道の給電装置に係り、特に磁
気浮上式鉄道のリニアモータ駆動系に使用するに好適な
リニアモータ式鉄道の給電装置に関する。
〔発明の背景〕
車上に超電導磁石を界磁として搭載し、軌道上に推進コ
イルを設置した、いわゆる地上一次式リニアモータ（長
固定子リニアモータとも呼ぶ）の駆動装置は、これまで
種々の方式のものが提案されている。第１図は一つの従
来例（特許第979735号）である。すなわち、軌道上の推
進コイルＣを車両ＴＲの長さより長いリニアモータ固定
子単位ＬＭ１，ＬＭ２，…に分割し、各リニアモータ固
定子単位をき電区分スイツチＳ１，Ｓ２，…を介してＡ
及びＢグループのフイーダＦＡ及びＦＢに交互に接続
し、それぞれのフイーダに接続されたＡ及びＢグループ
に対応する電力変換器（例えばサイクロコンバータ、イ
ンバータなど）ＰＣＡ及びＰＣＢで給電するリニアモー
タ式鉄道の給電装置の簡略化した回路図である。なお、
ＳＣＭは車上に搭載された超電導磁石であり、ＦＮはＡ
およびＢグループに共通の帰路フイーダである。この給
電装置の動作説明は前記特許の明細書に述べられている
ので省略するが、この種のリニアモータ式鉄道の給電装
置のこれまでの技術課題は、主に地上側給電設備容量の
低減、リニアモータ固定子単位間を車両が渡るときの推
力変動及び電力変換器の受電側の電力変動の低減、並び
にリニアモータ固定子単位と電力変換器を接続するき電
区分スイツチの無電流状態での切換えなどを解決するに
あつた。実用に際しては、これら課題の解決は勿論重要
であるが、更に上記電力変換器、き電区分スイツチ及び
リニアモータ固定子単位などからなるリニアモータ式鉄
道の給電装置の一部が故障した場合でも、引き続き車両
を走行しうる給電装置が強く要求される。
ここで、第１図の如き給電装置においては、例えば電力
変換器ＰＣＡが故障するとＡグループのリニアモータ固
定子単位ＬＭ１，ＬＭ３，…への給電はできなくなり、
これらリニアモータ固定子単位の区間では車両はだ行状
態（推力は得られない）となつてしまう。すなわち、他
方のＢグループのリニアモータ固定子単位ＬＭ２，ＬＭ
４，…による間欠的な推力は得られるがきわめて乗り心
地が悪くなつてしまう。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、連続した推力で走行可能で、しかも、
所定推力を得ることができるリニアモータ式鉄道の給電
装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は、互いに中性点同士が接続され、それぞれ同方
向に電流を流したとき逆極性に励磁されるように軌道に
沿って並列に配設された多相推進コイルを複数接続した
２系統のリニアモータ固定子と、前記各系統内リニアモ
ータ固定子を夫々励磁する電力変換器と、前記各系統に
おいて、前記電力変換器の出力側と前記リニアモータ固
定子とを接続する出力側接続路と、前記中性点と前記電
力変換器の帰路側とを接続する帰路側接続路と、これら
２系統のうち、一方の系の前記帰路側接続路を切り離す
手段と、他方の系の前記出力側接続路を切り離す手段
と、この一方の系の帰路側接続路の切離し点より電力変
換器側とこの他方の系の出力側接続路の切離し点よりリ
ニアモータ固定子側とを接続する直列接続手段とを備
え、２系統のリニアモータ固定子を個別に２系統の電力
変換器で励磁する並列励磁と、２系統のリニアモータ固
定子を１系統の電力変換器で励磁する直列励磁とを適宜
行えるようにしたものである。
〔実施例〕
以下に本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明す
る。なお、各図中で同じ符号は同じ内容を意味する。
第２図及び第３図は本発明のリニアモータ式鉄道の給電
装置におけるリニアモータ固定子単位の構成例を示す図
である。
第２図は軌道上に推進コイルを２層配置した場合であ
り、推進コイルＣＸ1，ＣＸ1，…，ＣＸmを直列接続し
てＸ系統の１つのリニアモータ固定子単位LMX1を、また
推進コイルＣＹ1，ＣＹ1，…，ＣＹmを直列接続してＹ
系統の１つのリニアモータ固定子単位LMY1を形成する。
このようにして、軌道上にＸ系統のリニアモータ固定子
単位LMX1,LMX2,LMX3，…及びＹ系統のリニアモータ固定
子単位LMY1，LMY2，LMY3，…を形成する。そして、各系
統のリニアモータ固定子単位はき電区分スイツチＳ
Ｘ1，ＳＸ2，ＳＸ3，…及びＳＹ1，ＳＹ2，ＳＹ3，…を
介してそれぞれの系統のＡグループ及びＢグループに対
応するフイーダＦＸA，ＦＸB及びＦＹA及びＦＹBに順次
繰返して接続する。しかし、各フイーダに接続した電力
変換器ＰＣＸA，ＰＣＸB及びＰＣＹA，ＰＣＹBにより車
両が存在するリニアモータ固定子単位の励磁を行い車両
を駆動する。ここで、各給電系統は基本的には第１図の
給電回路と同様の構成である。
第３図は軌道上の推進コイルが１層配置の場合にリニア
モータ給電系統を２系統にするリニアモータ固定子単位
の構成を示す図である。すなわち、１層の推進コイルＣ
1〜Ｃmを１つおきに直列接続して、Ｃ1，Ｃ3 ，…，Ｃ
m-1でＸ系統の１つのリニアモータ固定子単位LMX1を、
またＣ2，Ｃ4，…，ＣmでＹ系統の１つのリニアモータ
固定子単位LMY1を形成し、これらＸ系統のリニアモータ
固定子単位LMX1，LMX2，LMX3，…及びＹ系統のリニアモ
ータ固定子単位LMY1，LMY2，LMY3，…を第２図と同様に
接続して給電回路を構成する。第２図及び第３図で各系
統におけるき電区分スイツチ及び電力変換器の動作は第
１図と同様であるので説明は省略する。
第４図は第２図もしくは第３図の如き２系統のリニアモ
ータ単位を備えかつ両系統間に適宜リニアモータ固定子
単位の励磁切換用のスイツチを設けてなる本発明の一実
施例である。
第４図で各系統の電力変換器の出力側とフイーダ間に出
力側スイツチSLXA，SLXB及びSLYA，SLYBを設け、電力変
換器の帰路側と中性点間に帰路側スイツチSNXA，SNXB及
びSNYA，SNYBを設ける。更に前記出力側スイツチのフイ
ーダ側と、それと異なる系統の電力変換器の帰路側との
間に直列励磁切換用スイツチSSXA，SSXB及びSSYA，SSYB
を設けている。また、各系統間で対応するリニアモータ
固定子単位の中性点間は接続してある。
上記回路で、２系統とも正常な場合は、直列励磁切換用
スイツチは全て開路し、電力変換器の出力側及び帰路側
スイツチは全て閉路し、２系統のリニアモータ固定子単
位はそれぞれの電力変換器で独立して励磁される。
一方、リニアモータ固定子単位、き電区分スイッチ及び
フイーダ等は正常でかつ１つの系統の電力変換器が故障
した場合は、第４図の如く上述のスイツチ類を設置する
ことにより、１つの電力変換器で２系統のリニアモータ
固定子単位を直列励磁するようにする。すなわち、車両
ＴＲ下のリニアモータ固定子単位LMX1及びLMY1を直列励
磁している時の詳細な回路図を第６図に示す。図は３相
の推進コイルを３相のサイクロコンバータで励磁してい
る場合である。ここで、第２図及び第３図を用いた説明
では省略したが、本発明になるリニアモータ式鉄道の給
電装置における２系統のリニアモータ固定子単位の推進
コイルの極性は、互いに逆極性に接続しておくことに注
意されねばならない。すなわち、第６図でLMX1とLMY1の
電流の流れる向きは中性点に対して逆向きとなるため、
同じ向きの推力を得るためにはLMY1の推進コイルの極性
はLMX1に対して逆極性となつていなければならない。従
つて、正常時においては、Ｙ系統の電力変換器はＸ系統
に電力変換器と逆極性で動作させる。このように２つの
系統の推進コイルは互いに逆極性に接続されかつ電力変
換器も逆極性で動作させるところが本発明になる多重化
給電装置の１つの特徴である。
さて、第４図の動作を第５図を用いて説明するに、車両
ＴＲが進行して次のリニアモータ固定子単位LMX2，LMY2
に進入する直前になるとそれまで休止していたＢグルー
プの電力変換器PCXBを起動してこれらリニアモータ固定
子単位の励磁を始める。車両がリニアモータ固定子単位
LMX1，LMY1を退出するとそれまで給電していた電力変換
器PCXA，PCYAを停止し、電流が零の状態でき電区分スイ
ツチSX1，SY1を開路すると共に次に車両が進入するリニ
アモータ固定子単位LMX3，LMY3のき電区分スイツチS
X3，SY3を事前に閉路しておく。以下、このような動作
を繰返してリニアモータ固定子単位を励磁して車両を駆
動する。
ところで、第４図の回路は、第６図に例示したように、
１つの系統の電力変換器の故障により、他の１つの系統
の電力変換器で２つの系統のリニアモータ固定子単位を
直列励磁することができるが、この直列励磁におけるリ
ニアモータの推力特性を第７図に実線で示す。第７図で
横軸は車両速度の対定格速度比で、縦軸はリニアモータ
推力の対定格推力比である。また、正常時に２系統の電
力変換器でそれぞれの系統のリニアモータ固定子単位を
励磁して得られる推力（これを１としている）を２点鎖
線で示している。直列励磁の場合は、中・低速度域では
正常時と同様の定格推力が得られるが、定格の約５０％
の速度になると電力変換器の出力電圧が飽和し始めて
（リニアモータ固定子単位が直列接続されているため誘
起電圧の効果が２倍効いてくる）推力が急激に減少して
くる。一方、１つの電力変換器で１つのリニアモータ固
定子単位を励磁したときの推力特性は１点鎖線の如くで
正常時（２点鎖線）の半分の推力が全速度域で得られ
る。そこで、高速度域では直列励磁をやめて１系励磁に
した方が望ましい。この場合は、直列励磁切換スイツチ
は開放し、正常な電力変換器の出力側及び帰路側スイツ
チは閉路し、片系統のみ給電回路を形成する。
第８図は本発明の別の実施例であり第９図がその動作チ
ヤートである。第４図の実施例と異なるところは、２系
統のリニアモータ固定子単位を列車長以上ずらして構成
している点である。なお、推進コイルは、第２図の２層
配置あるいは第３図の１層交互配置のいずれでもよい。
このような構成においては、１系統の電力変換器で２系
のリニアモータ固定子単位を直列励磁する場合は大差が
ないが、正常時の２系の電力変換器で２系のリニアモー
タ固定子単位を励磁する時に次にような利点がある。す
なわち、第１０図が第４図のリニアモータ固定子単位の
構成において２系の電力変換器で個別励磁したときの各
電力変換器の動作及びそれらの概略の合成皮相電力ＰＳ
の波形を示すものであり、これに対して第１１図が第８
図のリニアモータ固定子単位構成における同上波形であ
る。これより、き電区分切換えに使う合成皮相電力ＰＳ
の変動が、２系統のリニアモータ固定子単位をずらして
構成することにより、大幅に低減されることが知られ
る。すなわち、電力変換器の交流入力電源側への影響
（無効電力変換や電圧変動）が少なくなる利点がある。
第１２図は他の故障態様にも対応できる本発明の実施例
を示す図である。第４図の構成と異なる点は更に両系統
のフイーダ間を接続するスイツチＳＰA及びＳＰBを設け
た点にある。
上記構成によれば、例えば、Ｙ系の電力変換器とＸ系の
リニアモータ固定子単位が故障した場合、図のように各
スイツチ類を設定することにより、Ｘ系の電力変換器で
Ｙ系のリニアモータ固定子単位を使用して第７図の一点
鎖線の推力特性で車両を駆動することが可能となる。
〔発明の効果〕
以上、本発明によれば、一部の電力変換器などが故障し
ても連続した推力で乗り心地を損うことなく車両を走行
できるという、車両走行の信頼性を飛躍的に向上する効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来例のリニアモータ式鉄道の給電回路図、第
２図及び第３図は本発明を適用するリニアモータ固定子
単位の構成例を示す図、第４図は本発明の一実施例を示
す回路図、第５図は第４図の動作チヤート、第６図は第
４図の部分詳細回路図、第７図は種々の動作モードにお
ける推力特性図、第８図は本発明の別の実施例を示す回
路図、第９図は第８図の動作波形図、第１０図及び第１
１図はそれぞれ第４図及び第８図に対応する正常時の電
力波形図、第１２図は本発明の別の実施例を示す回路図
である。 Ｃ1，Ｃ2…推進コイル、LMX1，LMX2…Ｘ系統のリニアモ
ータ固定子単位、LMY1，LMY2…Ｙ系統のリニアモータ固
定子単位、ＳＸ1，ＳＸ2…Ｘ系統のき電区分スイツチ、
ＳＹ1，ＳＹ2…Ｙ系統のき電区分スイツチ、ＦＸA，Ｆ
ＸB…Ｘ系統のＡ，Ｂグループのフイーダ、ＦＹA，ＦＹ
B…Ｙ系統のＡ，Ｂグループのフイーダ、PCXA，PCXB…
Ｘ系統のＡ，Ｂグループの電力変換器、PCYA，PCYB…Ｙ
系統のＡ，Ｂグループの電力変換器、SLXA，SLXB…Ｘ系
統電力変換器の出力側スイツチ、SLYA，SLYB…Ｙ系統電
力変換器の出力側スイツチ、SNXA，SNXB…Ｘ系統電力変
換器の帰路側スイツチ、SNYA，SNYB…Ｙ系統電力変換器
の帰路側スイツチ、SSXA，SSXB，SSYA，SSYB…直列励磁
切換スイツチ、ＳＰA，ＳＰB…スイツチ、ＴＲ…車両、
ＳＣＭ…車上界磁。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに中性点同士が接続され、それぞれ同
    方向に電流を流したとき逆極性に励磁されるように軌道
    に沿って並列に配設された多相推進コイルを複数接続し
    た２系統のリニアモータ固定子と、 前記各系統内リニアモータ固定子を夫々励磁する電力変
    換器と、 前記各系統において、前記電力変換器の出力側と前記リ
    ニアモータ固定子とを接続する出力側接続路と、前記中
    性点と前記電力変換器の帰路側とを接続する帰路側接続
    路と、 これら２系統のうち、一方の系の前記帰路側接続路を切
    り離す手段と、他方の系の前記出力側接続路を切り離す
    手段と、この一方の系の帰路側接続路の切離し点より電
    力変換器側とこの他方の系の出力側接続路の切離し点よ
    りリニアモータ固定子側とを接続する直列接続手段とを
    備え、前記一方の系の電力変換器によって前記両系統の
    リニアモータ固定子を励磁するよう構成したリニアモー
    タ式鉄道の給電装置。
  2. 【請求項２】前記各系統内のリニアモータ固定子は、軌
    道に沿って順次繰り返して２グループ以上に分けられ、
    これらグループに属するリニアモータ固定子を励磁する
    複数の電力変換器と、前記各グループのリニアモータ固
    定子を車両の移動に応じて順次対応するグループの電力
    変換器に接続する手段とを備えた特許請求の範囲第１項
    記載のリニアモータ式鉄道の給電装置。
  3. 【請求項３】前記車両の移動に応じて順次対応するグル
    ープの電力変換器に接続する手段は、各系統ごと及び各
    グループごとに軌道に沿って配設されたフィーダと、こ
    のフィーダと前記リニアモータ固定子とを接続するき電
    区分スイッチであり、 前記出力側接続路を切り離す手段は、前記電力変換器の
    出力側とこれに接続される前記フィーダ間に設けられた
    出力側スイッチであり、前記帰路側接続路を切り離す手
    段は、前記電力変換器の帰路側と前記リニアモータ固定
    子の中性点側との間に設けられた帰路側スイッチであ
    り、前記直列接続手段は、前記一方の系の帰路側スイッ
    チの電力変換器側と他方の系の対応するグループの出力
    側スイッチのフィーダ側との間に設けた直列励磁用スイ
    ッチである特許請求の範囲第２項記載のリニアモータ式
    鉄道の給電装置。
  4. 【請求項４】車両速度が中速度以下の場合は、一方の系
    統の前記出力側スイッチ及び前記直列励磁用スイッチを
    閉路して、他方の系統の前記出力側スイッチ及び両系統
    の前記帰路側スイッチを開路し、２系統のリニアモータ
    固定子を直列励磁するよう構成した特許請求の範囲第１
    項記載のリニアモータ式鉄道の給電装置。
  5. 【請求項５】前記１系統の電力変換器の出力側スイッチ
    と他の系統の電力変換器の出力側スイッチの夫々のフィ
    ーダ間を連結するスイッチを設けた特許請求の範囲第３
    項記載のリニアモータ式鉄道の給電装置。
  6. 【請求項６】前記両系統の対応するリニアモータ固定子
    は、軌道方向に対して車両長以上ずらして構成した特許
    請求の範囲第２項記載のリニアモータ式鉄道の給電装
    置。
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