JPH07335426A - 超電導磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動によって超電導コイルと内周側固定金具と
の間に発生するずれを防いで、このずれ動作による発熱
を防ぐ。 【構成】超電導コイル５と内槽容器６の内周側に挿入し
た内周側固定金具14に対して、Ｕ字状の溝26Ａを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば超電導磁気浮上
車両などに搭載される超電導磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超電導磁石について図６〜図９を
参照して説明する。図６は、超電導磁気浮上車両とこの
超電導磁気浮上車両が走行するガイドウェイを示す縦断
面図、図７は、図６の部分拡大側面図、図８は、図６の
部分拡大詳細図、図９は、図７のＡ−Ａ断面拡大図であ
る。

【０００３】図６〜図９において、磁気浮上式鉄道で
は、車両の台車１の両側に荷重支持棒10を介して搭載し
た浮上・案内・推進用の超電導磁石２に対向して、断面
Ｕ字形のガイドウェイ３の両側壁に連続して設置した地
上コイル４に、車両の走行速度に見合った周波数の電流
を通電し、超電導磁石２と地上コイル４との間に働く電
磁力によって、車両を走行させている。このとき、浮上
・推進力の他に、地上コイル４の取付ピッチと走行速度
によって決まる高周波の変動磁界が超電導磁石２に加わ
る。

【０００４】超電導磁石２は、超電導線を巻き回した
後、エポキシ樹脂等を含浸してモールドした含浸コイル
５を収納している内槽容器６と、この内槽容器６の外側
を覆って外部からの輻射による熱侵入と磁界を遮蔽する
輻射熱シールド板７と、これらの機器を収納し、かつ断
熱状態を保持するため内部を真空状態としている外槽容
器８等から構成され、車体９の下部の台車１の両側に荷
重支持管10と図示しないボルトにより取り付けられてい
る。

【０００５】従来、この種の超電導磁石２は、図７に示
すように、台車１の側面から見るとレーストラック状の
含浸コイル５が、液体ヘリウムなどの冷媒11で満たされ
るステンレス製の内槽容器６内に収納され、かつ、含浸
コイル５の直線部に発生する電磁力を支えるための三対
の支持枠12が内槽容器６の内周側に溶接などで取り付け
られている。

【０００６】また、この含浸コイル５は、レーストラッ
ク状の内槽容器６の断面中央部に図示しないスペーサを
介して固定金具13，14によって挟みこまれ、支持固定さ
れている。

【０００７】内槽容器６は、図９に示すように外側と内
側に二分割されており、含浸コイル５が中央に位置する
ように覆った後、内槽容器溶接部15を溶接して接合す
る。溶接時には、予め治具などで内槽容器６を固定し、
溶接による熱収縮によって含浸コイル５を締め付けてい
る。

【０００８】固定金具13，14には、液体もしくはガス状
の冷媒11が流れる貫通穴16がそれぞれ３箇所横に設けら
れており、冷媒11を循環させることによって含浸コイル
５を冷却する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
磁気浮上式鉄道の超電導磁石においては、前述したよう
に車両の台車１に搭載した浮上・案内・推進用の超電導
磁石２に対向して、断面Ｕ字形のガイドウェイ３の両側
壁に設置した地上コイル４に車両の走行速度に見合った
周波数の電流を通電して、車両を走行させる。すると、
このとき、浮上・推進力の他に、地上コイル４のピッチ
と走行速度によって決まる高周波の変動磁界が、超電導
磁石２に加わる。すると、この超電導磁石２の外槽容器
８に誘起された起電力によって流れる渦電流と地上コイ
ル４の磁界で生じた電磁力で超電導磁石２が振動し、こ
の振動が荷重支持管10を経て内槽容器６に伝達され、固
定金具13，14と含浸コイル５との接触面で相対的なすべ
りが発生する。

【００１０】すなわち、超電導磁石２を励磁すると、電
磁力によって含浸コイル５を外周側に押し付ける力（フ
ープ力）が働き、内周側の固定金具14による締付力が低
減する。このため、摩擦発熱の原因となるすべりは、主
に締付力が低下する含浸コイル５の内周側で発生する。

【００１１】また、変動磁界が超電導磁石２に加わる
と、振動が発生するが、図９に示すようにこのときに生
ずる矢印Ｂ１で示す左右方向の力は、外槽容器８等か
ら、荷重支持管10→支持枠12→内槽容器６の順に伝えら
れ、支持枠12はコイルの内周側に設置されているため、
内槽容器６へ伝えられた力は主に内周側固定金具14に伝
えられる。この力により含浸コイル５の内周面に剪断力
が生じ、内周側固定金具14と含浸コイル５との間に、微
小なすべりが発生し、摩擦熱が発生する。

【００１２】このように含浸コイル５と固定金具13，14
にすべりが生ずると、含浸コイル５の内周面と内周側固
定金具14と対向した接触面には、その距離，摩擦係数，
締付力に比例した摩擦熱が発生する。この摩擦熱が増加
すると、含浸コイル５への入熱量も増加する。この結
果、含浸コイル５の温度が上昇すると、超電導状態が破
壊（クエンチ）されて、最悪の事態に至るおそれがあ
る。

【００１３】そこで、本発明の目的は、含浸コイルと支
持具間に発生する摩擦熱を減らすことのできる超電導磁
石を得ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、台車の側面に支持具を介して設けられた外槽の内部
に内槽が収納され、この内槽の内部に固定具を介して超
電導コイルが収納された超電導磁石において、固定具
に、外槽から固定具を介して超電導コイルに伝達される
振動を緩和する溝を形成したことを特徴とする。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、台車の側
面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽が収納
され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固定具を
介して超電導コイルが収納された超電導磁石において、
内周側固定具に、外槽から内周側固定具を介して超電導
コイルに伝達される振動を緩和するＵ字状の溝を形成し
たことを特徴とする。

【００１６】また、請求項３に記載の発明は、台車の側
面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽が収納
され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固定具を
介して超電導コイルが収納された超電導磁石において、
内周側固定具をコイル側固定具と内槽側固定具に分割
し、この内槽側固定具とコイル側固定具の間に、外槽か
ら内周側固定具を介して超電導コイルに伝達される振動
を緩和するＵ字状の溝を形成したことを特徴とする。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、台車の側
面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽が収納
され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固定具を
介して超電導コイルが収納された超電導磁石において、
外周側固定具を浅いＵ字形とし、内周側固定具を深いＵ
字形とし、内周側固定具に、外槽から内周側固定具を介
して超電導コイルに伝達される振動を緩和するＵ字状の
溝を形成したことを特徴とする。

【００１８】さらに、請求項５に記載の発明は、台車の
側面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽が収
納され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固定具
を介して超電導コイルが収納された超電導磁石におい
て、内周側固定具をコイル側固定具と内槽側固定具に分
割し、この内槽側固定具とコイル側固定具の間に、外槽
から内周側固定具を介して超電導コイルに伝達される振
動を緩和するＵ字状の溝を形成し、この溝の横断面を凸
字状としたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の発明においては、外槽から内
槽と固定具を経て超電導コイルに伝達される振動は、固
定具に形成された溝によって緩和される。

【００２０】また、請求項２に記載の発明においては、
外槽から内槽と内周側固定具を経て超電導コイルに伝達
される振動は、内周側固定具に形成されたＵ字状の溝に
よって緩和される。

【００２１】また、請求項３に記載の発明においては、
外槽から内槽を内周側固定具を経て超電導コイルに伝達
される振動は、内槽側固定具とコイル側固定具の間に形
成されたＵ字状の溝によって緩和される。

【００２２】また、請求項４に記載の発明においては、
外槽から内槽と内周側固定具を経て超電導コイルに伝達
される振動は、内周側固定具に形成されたＵ字状の深い
溝によって緩和される。

【００２３】さらに、請求項５に記載の発明において
は、外槽から内槽と内周側固定具を経て超電導コイルに
伝達される振動は、内槽側固定具とコイル側固定具の間
に形成されたＵ字状で横断面が凸字状の溝によって緩和
される。

【００２４】

【実施例】本発明では、含浸コイル５の内周側の面と、
含浸コイル５の内周側に設けられた内周側固定金具との
接触面におけるすべりを減らすために、内周側固定金具
にＵ字形の溝を設けて、外部から内槽容器６と内周側固
定金具を経て含浸コイル５の内周側の面に伝達される振
動を緩和する。

【００２５】また、内槽容器６による締付力は、従来と
同様に内槽容器側固定金具の外周側を介して含浸コイル
５に伝わって、含浸コイル５に対する締付力を維持す
る。外周側は、フープ力を受けるため、従来の技術で示
した図９と同様に固定金具13を設置する。

【００２６】以下、詳細に説明する。

【００２７】図１は、本発明による超電導磁石の部分縦
断面を示し、従来の技術で示した図９に対応する図であ
る。図１において、図７で示したようなレーストラック
状の含浸コイル５が、内槽容器６の中央部に断面Ｕ字状
の外周側固定金具13とこの外周側固定金具13と外形が同
一の内周側固定金具14によって支持されている。このう
ち、内周側固定金具14は、コイルを取り囲むように形成
されたＵ字状の溝26Ａによって含浸コイル側の部分14ａ
と内槽容器側の部分14ｂに分割されている。

【００２８】このように構成された超電導磁石において
は、溝26Ａは冷媒の流通路となるとともに、内槽容器６
からの締付力は、内周側固定金具14の外周側を介してコ
イル５の両側面に伝わり、この結果、含浸コイル５は、
内槽容器６で締め付けられた状態で支持される。

【００２９】このように構成された超電導磁石において
は、支持枠12から内槽容器６を介して固定金具14の内周
側の部分14ｂに伝わった左右方向の力は、含浸コイル５
の左右の面で受けることになり、含浸コイル５の内周面
と含浸コイル側の部分14ａの内周面との間にかかるずれ
方向の力が緩和されるため、コイル内周面でのすべりを
低減させることができる。

【００３０】また、コイル側の部分14ａと含浸コイル５
との接する面を極低温用の接着剤で固定すると、両者の
間のすべりは更に低減する。

【００３１】次に、図２は、本発明の超電導磁石の他の
実施例を示し、内槽容器側固定金具14ｄとコイル側固定
金具14ｃを分割構造とし、これらの間にＵ字状の溝26Ｂ
を形成したもので、この場合には、内周側固定金具14Ａ
の製作が容易になる。この場合には、内槽容器６に振動
による左右方向の力が加わると、コイル側固定金具14ｃ
と内槽容器側固定金具14ｄとの接触面ですべりが生じる
が、このすべりによる発熱を含浸コイル５に伝えないた
めには、コイル側固定金具14ｃと内槽容器側固定金具14
ｄの間にアルミなどの熱伝導率の高い部材を挟み、発生
した熱を溝26Ｂに流れる冷媒11に逃がせばよい。

【００３２】また、図３に示すように、外周側固定金具
13Ａと内周側固定金具14Ｂの分割箇所を、中央より外周
側に配置して、底の深いＵ字状の内周側固定金具14Ｂに
形成したＵ形の溝26Ｃの全長を伸ばすことにより、荷重
支持10などから含浸コイル５に伝達される左右方向の力
を更に緩和することができ、相互間のすべりの距離を更
に減らすことができる。

【００３３】ところで、溝26Ｃの全長が長くなると、内
周側固定金具14Ｂの左右方向の剛性が低下し、固定金具
14Ｂが変形するおそれがある。この点に対しては、例え
ば、図１の部分拡大断面図を示す図４に示すように、固
定金具14の溝部の断面形状を凹凸などの剛性を持たせた
形状にすれば、剛性低下による固定金具の変形を防ぐこ
とができる。

【００３４】また、左右方向の力は荷重支持10，支持枠
12を介して内槽容器６に伝達されるため、図５に示すよ
うに、左右方向の力が直接伝達してくる支持枠接続部付
近の斜線で示した内周側固定金具14に対してのみ、図１
及び図２，図３，図４で示した固定金具14を設置して左
右方向の力が直接含浸コイルの内周面に伝わらないよう
にし、荷重支持からの力が直接伝達してこない支持枠間
などの部分には、Ｕ字状の溝が形成されていない従来型
の固定金具17を併用する構成でも、所定の締付力を確保
しつつ、含浸コイル５の内周面と内周側固定金具との接
触面のずれを減らすことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
台車の側面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内
槽が収納され、この内槽の内部に固定具を介して超電導
コイルが収納された超電導磁石において、固定具に、外
槽から固定具を介して超電導コイルに伝達される振動を
緩和する溝を形成することで、外槽から内槽と固定具を
経て超電導コイルに伝達される振動を、固定具に形成さ
れた溝によって緩和し、超電導磁石の振動で発生する固
定具と超電導コイル間のずれを抑えたので、含浸コイル
と支持具間に発生する摩擦熱を減らすことのできる超電
導磁石を得ることができる。

【００３６】また、請求項２に記載の発明によれば、台
車の側面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽
が収納され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固
定具を介して超電導コイルが収納された超電導磁石にお
いて、内周側固定具に、外槽から内周側固定具を介して
超電導コイルに伝達される振動を緩和するＵ字状の溝を
形成することで、外槽から内槽と内周側固定具を経て超
電導コイルに伝達される振動を、内周側固定具に形成さ
れたＵ字状の溝によって緩和し、超電導磁石の振動で発
生する内周側固定具と超電導コイル間のずれを抑えたの
で、含浸コイルと支持具間に発生する摩擦熱を減らすこ
とのできる超電導磁石を得ることができる。

【００３７】また、請求項３に記載の発明によれば、台
車の側面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽
が収納され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固
定具を介して超電導コイルが収納された超電導磁石にお
いて、内周側固定具をコイル側固定具と内槽側固定具に
分割し、この内槽側固定具とコイル側固定具の間に、外
槽から内周側固定具を介して超電導コイルに伝達される
振動を緩和するＵ字状の溝を形成することで、外槽から
内槽を内周側固定具を経て超電導コイルに伝達される振
動を、内槽側固定具とコイル側固定具の間に形成された
Ｕ字状の溝によって緩和し、超電導磁石の振動で発生す
る内側固定具とコイル間のずれを抑えたので、含浸コイ
ルと支持具間に発生する摩擦熱を減らすことのできる超
電導磁石を得ることができる。

【００３８】また、請求項４に記載の発明によれば、台
車の側面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内槽
が収納され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側固
定具を介して超電導コイルが収納された超電導磁石にお
いて、外周側固定具を浅いＵ字形とし、内周側固定具を
深いＵ字形とし、内周側固定具に、外槽から内周側固定
具を介して超電導コイルに伝達される振動を緩和するＵ
字状の溝を形成することで、外槽から内槽と内周側固定
具を経て超電導コイルに伝達される振動は、内周側固定
具に形成されたＵ字状の深い溝によって緩和し、超電導
磁石の振動で発生する内周側固定具と超電導コイル間の
ずれを抑えたので、含浸コイルと支持具間に発生する摩
擦熱を減らすことのできる超電導磁石を得ることができ
る。

【００３９】さらに、請求項５に記載の発明によれば、
台車の側面に支持具を介して設けられた外槽の内部に内
槽が収納され、この内槽の内部に外周側固定具と内周側
固定具を介して超電導コイルが収納された超電導磁石に
おいて、内周側固定具をコイル側固定具と内槽側固定具
に分割し、この内槽側固定具とコイル側固定具の間に、
外槽から内周側固定具を介して超電導コイルに伝達され
る振動を緩和するＵ字状の溝を形成し、この溝の横断面
を凸字状とすることで、外槽から内槽と内周側固定具を
経て超電導コイルに伝達される振動は、内槽側固定具と
コイル側固定具の間に形成されたＵ字状で横断面が凸字
状の溝によって緩和し、超電導磁石の振動で発生する内
周側固定具と超電導コイル間のずれを抑えたので、含浸
コイルと支持具間に発生する摩擦熱を減らすことのでき
る超電導磁石を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超電導磁石の一実施例を示す部分縦断
面図。

【図２】本発明の超電導磁石の他の実施例を示す部分縦
断面図。

【図３】本発明の超電導磁石の異なる他の実施例を示す
部分縦断面図。

【図４】本発明の超電導磁石の更に異なる他の実施例を
示す部分縦断面図。

【図５】本発明の超電導磁石の更に異なる他の実施例を
示す部分正面図。

【図６】従来の超電導磁石が搭載された超電導磁気浮上
車両とガイドウェイを示す図。

【図７】従来の超電導磁石の一例を示す部分正面図。

【図８】従来の超電導磁石の一例を示す縦断面図。

【図９】従来の超電導磁石の一例を示す部分縦断面図。

【符号の説明】

１…台車、２…超電導磁石、３…ガイドウェイ、４…地
上コイル、５…含浸コイル、６…内槽容器、７…輻射熱
シールド板、８…外槽容器、９…車体、10…荷重支持
棒、11…冷媒、12…支持枠、13，13Ａ…外周側固定金
具、14…内周側固定金具、14Ａ…コイル側固定金具、14
Ｂ…内槽容器側固定金具、16…貫通穴、26Ａ，26Ｂ，26
Ｃ…溝。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車の側面に支持具を介して設けられた
   外槽の内部に内槽が収納され、この内槽の内部に固定具
   を介して超電導コイルが収納された超電導磁石におい
   て、前記固定具に、前記外槽から前記固定具を介して前
   記超電導コイルに伝達される振動を緩和する溝を形成し
   たことを特徴とする超電導磁石。
2. 【請求項２】 台車の側面に支持具を介して設けられた
   外槽の内部に内槽が収納され、この内槽の内部に外周側
   固定具と内周側固定具を介して超電導コイルが収納され
   た超電導磁石において、前記内周側固定具に、前記外槽
   から前記内周側固定具を介して前記超電導コイルに伝達
   される振動を緩和するＵ字状の溝を形成したことを特徴
   とする超電導磁石。
3. 【請求項３】 台車の側面に支持具を介して設けられた
   外槽の内部に内槽が収納され、この内槽の内部に外周側
   固定具と内周側固定具を介して超電導コイルが収納され
   た超電導磁石において、前記内周側固定具をコイル側固
   定具と内槽側固定具に分割し、この内槽側固定具と前記
   コイル側固定具の間に、前記外槽から前記内周側固定具
   を介して前記超電導コイルに伝達される振動を緩和する
   Ｕ字状の溝を形成したことを特徴とする超電導磁石。
4. 【請求項４】 台車の側面に支持具を介して設けられた
   外槽の内部に内槽が収納され、この内槽の内部に外周側
   固定具と内周側固定具を介して超電導コイルが収納され
   た超電導磁石において、前記外周側固定具を浅いＵ字形
   とし、前記内周側固定具を深いＵ字形とし、前記内周側
   固定具に、前記外槽から前記内周側固定具を介して前記
   超電導コイルに伝達される振動を緩和するＵ字状の溝を
   形成したことを特徴とする超電導磁石。
5. 【請求項５】 台車の側面に支持具を介して設けられた
   外槽の内部に内槽が収納され、この内槽の内部に外周側
   固定具と内周側固定具を介して超電導コイルが収納され
   た超電導磁石において、前記内周側固定具をコイル側固
   定具と内槽側固定具に分割し、この内槽側固定具と前記
   コイル側固定具の間に、前記外槽から前記内周側固定具
   を介して前記超電導コイルに伝達される振動を緩和する
   Ｕ字状の溝を形成し、この溝の横断面を凸字状としたこ
   とを特徴とする超電導磁石。