JPH08186903A - 磁気浮上列車用誘導集電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集電コイルの異常を検出したときに集電コイ
ルを含む誘導集電装置を保護することのできる磁気浮上
列車用誘導集電装置を得る。 【構成】 集電コイル１１に流れる電流Ｉの作る磁束の
変化分に対応した検出信号Ｖｑを出力するセンサコイル
３１と、検出信号に基づいて集電コイルの少なくとも短
絡を含む異常を検出するとともに、異常が検出された集
電コイルを無効にして保護するための保護回路３２とを
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は超電導コイルを利用し
た磁気浮上列車用誘導集電装置に関し、特に集電コイル
の異常発生時に誘導集電装置を保護することのできる磁
気浮上列車用誘導集電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０〜図１３はたとえば特開平４−２
６３０２号公報に記載された従来の磁気浮上列車用誘導
集電装置を示し、図１０は従来装置全体の概略構成を示
すブロック図、図１１は軌道側壁に浮上コイルが設置さ
れた従来装置を列車走行方向に対して垂直に切った場合
の断面図、図１２は図１１内の列車側の各コイルの位置
関係を側壁側からＡ−Ａ線により見た場合の側面図、図
１３は図１１内の列車側の集電用超電導コイルの位置関
係を軌道真上側からＢ−Ｂ線により見た場合の断面図で
ある。

【０００３】図１１において、１は磁気浮上列車の車
体、２は車体１を支える台車、３は車体１と台車２を一
体に結合する空気バネ、４は空気バネ３を介して一体化
された車体１および台車２からなる車両が走行する軌
道、５は軌道４の両側に立設された側壁、６は各側壁５
の内面の上下に配置された上側浮上コイル６ａおよび下
側浮上コイル６ｂからなる浮上コイル、８は浮上コイル
６と同様に軌道４の両側壁５に沿って設けられた推進コ
イルである。

【０００４】各浮上コイル６は、軌道４を隔てて各側壁
５に設置され、ヌルフラックス結線されている。また、
上側浮上コイル６ａおよび下側浮上コイル６ｂは、中央
で接続された互いに逆巻のコイルからなり、側壁５から
見たときに「８」の字状に電流が流れるように接続され
ている。

【０００５】また、図１１〜図１３において、９は上側
浮上コイル６ａに対向するように台車２の左右側面に配
置された集電用超電導コイルであり、列車進行方向に沿
って配列された複数の集電用超電導コイル９ａ〜９ｄ
（図１２および図１３参照）からなる。また、９ａ′〜
９ｄ′（図１３参照）は各集電用超電導コイル９ａ〜９
ｄに対向して台車２の反対の側面に配置された集電用超
電導コイルである。１０は推進コイル８に対向するよう
に台車２に配置された浮上推進用超電導コイルであり、
集電用超電導コイル９を進行方向の前後から挟むように
配置されている。

【０００６】１１は下側浮上コイル６ｂに対向するよう
に台車２に配置された集電コイルであり、図１２のよう
に、各集電用超電導コイル９ａ〜９ｄの下側に対応して
配置された各三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）３個で一組
のコイル１１ｕａ〜１１ｗａと、１１ｕｂ〜１１ｗｂ
と、１１ｕｃ〜１１ｗｃと、１１ｕｄ〜１１ｗｄとから
なる。１２は集電用超電導コイル９および浮上推進用超
電導コイル１０を収納するクライオスタット（低温維持
容器）である。

【０００７】また、図１０において、６、９および１１
は前述と同様のものであり、１３は集電コイル１１に接
続されたＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ、１４はＰ
ＷＭコンバータ１３に接続された蓄電池、１５はＰＷＭ
コンバータ１３に接続されたインバータ、１６はインバ
ータ１５に接続された負荷である。集電コイル１１から
生成される誘起電圧Ｖｐおよび電流Ｉの積からなる交流
電力Ｖｐ・Ｉは、ＰＷＭコンバータ１３を介して直流変
換された後、蓄電池１４に供給されるとともに、インバ
ータ１５を介して再度交流変換された後、負荷１６に供
給される。

【０００８】次に、図１０〜図１３に示した従来の磁気
浮上列車用誘導集電装置の動作について説明する。あら
かじめ、台車２の左右に設けられた集電用超電導コイル
９および浮上推進用超電導コイル１０は、超電導状態を
継続するようにクライオスタット１２（図１２参照）に
収納され、液体ヘリウムのような極低温冷媒に浸されて
いるものとする。

【０００９】ここで、推進コイル８に三相交流電流が通
電されると、推進コイル８に対向した浮上推進用超電導
コイル１０と推進コイル８との間の吸引力および反発力
により、浮上推進用超電導コイル１０に推進力が発生
し、磁気浮上列車の車両が走行する。

【００１０】このとき、台車２側の集電用超電導コイル
９から発生する磁束は、軌道４側の上側浮上コイル６ａ
に鎖交し、この鎖交磁束は台車２の移動に伴って変化す
る。これにより、上側浮上コイル６ａに交流電流が誘起
されまた、下側浮上コイル６ｂに上側浮上コイル６ａと
は逆向きの交流電流が誘起され、下側浮上コイル６ｂか
ら交流磁界が発生する。

【００１１】この交流磁界により下側浮上コイル６ｂか
ら発生する磁束は、下側浮上コイル６ｂに対向配置され
た集電コイル１１に鎖交し、この鎖交磁束が変化するこ
とにより、集電コイル１１に誘起電圧Ｖｐが発生して電
流Ｉが流れる。このとき、誘起電圧Ｖｐおよび電流Ｉ
は、集電コイル１１内の各相毎に発生する。集電コイル
１１の誘起電力Ｖｐ・ＩはＰＷＭコンバータ１３に入力
され、これにより、ＰＷＭコンバータ１３は、力率が
「１」となるように制御された電流Ｉを集電コイル１１
に流し、交流を直流に変換した電力を得る。

【００１２】こうして得られた直流電力は、蓄電池１４
に充電されるとともに、蓄電池１４を介して、さらにイ
ンバータ１５により、再び交流に変換されて負荷１６に
供給される。

【００１３】しかしながら、上記のような集電コイル１
１を介した集電動作中に、集電コイル１１間の層間短絡
や口出し部短絡等の異常または断線等の異常が発生する
と、たとえば集電コイル１１の短絡部に大電流が流れて
誘導集電装置の構成要素が破壊され、重大な事故を招く
おそれがある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気浮上列車用
誘導集電装置は以上のように集電コイル１１の異常に対
応する保護回路が設けられていないので、集電コイル１
１の層間短絡や口出し部短絡または断線等の異常が発生
しても、これを検出して誘導集電装置を保護することが
できないという問題点があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、集電コイルの異常を検出して誘
導集電装置を保護することのできる磁気浮上列車用誘導
集電装置を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る磁気浮上列車用誘導集電装置は、推進コイルが設けら
れた軌道と、推進コイルに対向配置された浮上推進用超
電導コイルが設けられて軌道に沿って走行する磁気浮上
列車と、軌道に沿って設けられた浮上コイルと、浮上コ
イルに対向するように磁気浮上列車に設けられた集電用
超電導コイルおよび集電コイルとを備え、磁気浮上列車
が走行することによって生じる集電用超電導コイルから
浮上コイルを介した集電コイルへの電磁誘導現象を用い
て磁気浮上列車内に電力を供給する磁気浮上列車用誘導
集電装置において、浮上コイルから集電コイルに誘起さ
れる誘起電圧によって前記集電コイルに流れる電流の作
る磁束を検出し、前記磁束の変化分に対応した検出信号
を出力するセンサコイルと、検出信号に基づいて集電コ
イルの少なくとも短絡を含む異常を検出するとともに、
異常が検出された集電コイルを無効にして保護するため
の保護回路とを設けたものである。

【００１７】また、この発明の請求項２に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項１において、センサコイ
ルは、集電コイルの内側に設置されたものである。

【００１８】また、この発明の請求項３に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項１において、センサコイ
ルは、集電コイルの巻線方向に対して垂直な面内に設置
されたものである。

【００１９】また、この発明の請求項４に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項１から請求項３までのい
ずれかにおいて、集電コイルは、１つの集電用超電導コ
イルに対応して互いに隣接して設置された三相３個のコ
イルからなり、保護回路は、センサコイルの検出信号の
各相の和が一定時間にわたって一定値以上を示すとき
に、集電コイルの異常を検出するものである。

【００２０】また、この発明の請求項５に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項１から請求項４までのい
ずれかにおいて、保護回路は、異常が検出された集電コ
イルに対応した集電用超電導コイルを消磁するものであ
る。

【００２１】また、この発明の請求項６に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項５において、保護回路
は、異常が検出された集電コイルに対応した集電用超電
導コイルに対向配置されたもう１つの集電用超電導コイ
ルを消磁するものである。

【００２２】また、この発明の請求項７に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項１から請求項６までのい
ずれかにおいて、集電コイルは、１つの集電用超電導コ
イルに対応して互いに隣接して設置された三相３個のコ
イルからなり、三相３個のコイルは、各々の両端子間に
接続された短絡用スイッチを有し、保護回路は、短絡用
スイッチをオンさせるための制御信号を出力することに
より、異常が検出された集電コイルの三相３個のコイル
の各端子間を短絡するものである。

【００２３】また、この発明の請求項８に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項７において、集電コイル
は、三相３個のコイルの各々に直列に挿入された切り離
し用スイッチを有し、制御信号は、切り離し用スイッチ
をオフさせることにより、異常が検出された集電コイル
の三相３個のコイルを切り離すものである。

【００２４】また、この発明の請求項９に係る磁気浮上
列車用誘導集電装置は、請求項１から請求項３までのい
ずれかにおいて、集電用超電導コイルは、磁気浮上列車
の走行方向に沿って配置された複数のコイルからなり、
集電コイルは、集電用超電導コイルのそれぞれに個別に
対応して互いに隣接して設置された三相３個のコイルか
らなり、保護回路は、各三相３個のコイルに対応したセ
ンサコイルの検出信号の全ての和が一定時間にわたって
一定値以上を示すときに、集電コイルの異常を検出する
ものである。

【００２５】

【作用】この発明の請求項１においては、集電コイルに
流れる電流の作る磁束の変化分をセンサコイルで検出
し、検出信号に基づいて集電コイルの層間短絡や口出し
部短絡または断線等の異常の発生を検出し、異常検出さ
れた集電コイルを無効にして集電コイルを含む誘導集電
装置全体を保護する。

【００２６】また、この発明の請求項２においては、集
電コイルの内側にセンサコイルを設置して、誘起電圧に
よって集電コイルに流れる電流の作る磁束を確実に検出
する。

【００２７】また、この発明の請求項３においては、集
電コイルの巻線方向に対して垂直な面内にセンサコイル
を設置して、誘起電圧によって集電コイルに流れる電流
の作る磁束を確実に検出する。

【００２８】また、この発明の請求項４においては、三
相３個のコイルからなる集電コイルに対応したセンサコ
イルの検出信号の各相の和が一定時間にわたって一定値
以上を示すときに、三相のコイルのうちのいずれかの位
相の誘起電流に短絡等の不平衡が発生したものと見な
し、集電コイルの異常を検出する。

【００２９】また、この発明の請求項５においては、異
常検出された集電コイルに対応した集電用超電導コイル
を消磁し、異常検出された集電コイルの誘起電圧を零に
してその集電コイルを無効にする。

【００３０】また、この発明の請求項６においては、異
常が検出された集電コイルに対応した集電用超電導コイ
ルに対向配置されたもう１つの集電用超電導コイルを消
磁し、異常検出された集電コイルが搭載された台車の案
内力不平衡を防止する。

【００３１】また、この発明の請求項７においては、異
常検出された集電コイルの端子間を電気的または機械的
に接続して短絡し、他の正常な集電コイルのみを用いて
集電を継続することにより、負荷に電力を供給し続け
る。

【００３２】また、この発明の請求項８においては、異
常検出された集電コイルの両端子間を短絡するとともに
他の正常な集電コイルから切り離し、他の正常な集電コ
イルのみを用いて集電を継続する。

【００３３】また、この発明の請求項９においては、磁
気浮上列車の走行方向に沿って配置された複数のコイル
からなる集電用超電導コイルに対し、それぞれに個別に
対応し且つ互いに隣接して設置された三相３個のコイル
により集電コイルを構成し、各三相３個のコイルに対応
したセンサコイルの検出信号の全ての和が一定時間にわ
たって一定値以上を示すときに、集電コイル内のいずれ
かのコイルの異常を検出し、全ての集電コイルを無効に
して集電コイルを含む誘導集電装置全体を確実に保護す
る。

【００３４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１の概略構成を示すブロ
ック図である。図において、６、９、１１、１３〜１
６、ＶｐおよびＩは前述と同様のものであり、各部の具
体的な構成および配置関係等は図１１〜図１３に示した
通りである。

【００３５】３１は集電コイル１１に取り付けられたセ
ンサコイルであり、集電コイル１１に流れる電流Ｉの作
る磁束を検出し、この磁束の変化分に対応した検出信号
Ｖｑを出力する。３２はセンサコイル３１からの検出信
号Ｖｑを入力信号とする保護回路であり、検出信号Ｖｑ
に基づいて集電コイル１１の少なくとも短絡を含む異常
を検出する。保護回路３２は、集電コイル１１の異常検
出時に、制御信号Ｆを出力して集電用超電導コイル９を
消磁することにより、集電コイル１１を含む誘導集電装
置全体を保護するようになっている。

【００３６】図２は集電コイル１１とセンサコイル３１
との具体的な位置関係を示し、図２（ａ）は集電コイル
１１およびセンサコイル３１の組み立て状態を示す側面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）内のＣ−Ｃ線による断面図
である。ここでは、代表的に１つの集電コイル１１のみ
に対するセンサコイル３１を示している。

【００３７】センサコイル３１は、電気伝導体を複数回
巻回してなる空心コイルからなり、集電コイル１１の内
側に密着するように配置されて、集電コイル１１に流れ
る電流Ｉの作る磁束の変化分により空心コイルに誘起さ
れて発生する電圧を検出信号Ｖｑとして出力する。

【００３８】図３は保護回路３２内の具体的構成を示す
回路図であり、３３は保護回路３２内に設けられた加算
器、Ｖｕｑ、ＶｖｑおよびＶｗｑは検出信号Ｖｑに含ま
れる三相の誘起電圧信号、ＶＴは検出信号Ｖｑの各相毎
の電圧信号Ｖｕｑ、ＶｖｑおよびＶｗｑの総和電圧であ
る。加算器３３は、三相の電圧信号Ｖｕｑ、Ｖｖｑおよ
びＶｗｑを加算し、集電コイル１１の異常を判別するた
めの総和電圧ＶＴを出力する。

【００３９】三相３個のコイルからなる集電コイル１１
を個々に異常判別する場合、加算器３３は、各集電コイ
ル１１に対応した各センサコイル３１に誘起される三相
の検出信号Ｖｕｑ、ＶｖｑおよびＶｗｑを加算する。一
方、複数の集電用超電導コイル９に対応した全ての集電
コイル１１からの検出信号Ｖｑを総和する場合、各相の
検出信号Ｖｕｑ、ＶｖｑおよびＶｗｑは、加算器３３の
入力側において、既に各相毎に総和された電圧信号を示
すことになる。

【００４０】図４（ａ）および（ｂ）は総和電圧ＶＴの
変動例を示す波形図であり、（ａ）は集電コイル１１に
層間短絡、口出し部短絡または断線等の異常が発生した
場合の波形、（ｂ）は集電コイル１１に異常がない場合
の波形をそれぞれ示す。図４において、Ｖｒおよび−Ｖ
ｒはしきい値、ｔは総和電圧ＶＴの絶対値がしきい値Ｖ
ｒを超えた時点からの一定時間、Ｔは一定時間ｔの経過
後からの一定時間である。

【００４１】次に、図２〜図４とともに図１１〜図１３
を参照しながら、図１に示したこの発明の実施例１によ
る集電コイル１１の層間短絡、口出し部短絡または断線
等の異常検出および異常検出時の保護動作について説明
する。浮上推進用超電導コイル１０が搭載された磁気浮
上列車の車体１は、軌道４の側壁５に配設された推進コ
イル８と関連して推進力を受け、軌道４に沿って走行す
る。

【００４２】また、集電用超電導コイル９および集電コ
イル１１を含む誘導集電装置が搭載された車体１は、集
電用超電導コイル９の励磁により、側壁５に配設された
浮上コイル６を介して、集電コイル１１からの誘起電圧
Ｖｐおよび電流Ｉにより電力Ｖｐ・Ｉの供給を受け、蓄
電池１４および負荷１６に対する給電が行われる。

【００４３】ここで、集電コイル１１の層間短絡、口出
し部短絡または断線等の異常が発生したとする。このと
き、集電コイル１１の内側に配置されたセンサコイル３
１は、集電コイル１１に流れる電流Ｉの作る磁束を検出
し、この磁束の変化分に対応した検出信号Ｖｑを出力し
て保護回路３２に入力する。

【００４４】保護回路３２は、検出信号Ｖｑに基づいて
集電コイル１１の異常の有無を検出し、もし検出信号Ｖ
ｑが集電コイル１１の異常を示せば、集電コイル１１の
異常（層間短絡、口出し部短絡または断線等）が発生し
たものと判断する。したがって、異常検出された集電コ
イル１１に対応する集電用超電導コイル９に消磁用の制
御信号Ｆを出力し、励磁状態にある集電用超電導コイル
９を消磁する。

【００４５】これにより、異常検出された集電コイル１
１は、誘起電圧Ｖｐが零となることによって無効とな
る。したがって、集電コイル１１内の短絡回路に電磁誘
導による大電流が流れることが防止され、集電コイル１
１および誘導集電装置全体は保護される。以下、検出信
号Ｖｑに基づく保護回路３２内の異常検出動作につい
て、さらに詳細に説明する。

【００４６】図３に示すように、検出信号Ｖｑは、実際
には集電コイル１１に対応した三相信号からなる。すな
わち、三相３個の集電コイル１１に対して、Ｕ相の内側
に取り付けられたセンサコイル３１に発生する検出信号
Ｖｕｑ、Ｖ相の内側に取り付けられたセンサコイル３１
に発生する検出信号Ｖｖｑ、およびＷ相の内側に取り付
けられたセンサコイル３１に発生する検出信号Ｖｗｑ
は、それぞれ検出信号Ｖｑとして保護回路３２に入力さ
れる。

【００４７】集電コイル１１に流れる電流Ｉの作る磁束
の変化分に対応した各相の検出信号Ｖｕｑ、Ｖｖｑおよ
びＶｗｑは、図３のように、保護回路３２内の加算器３
３により加算されて、検出信号Ｖｑの絶対値に相当する
総和電圧ＶＴ（＝Ｖｕｑ＋Ｖｖｑ＋Ｖｗｑ）となる。

【００４８】このとき、図４（ａ）のように、総和電圧
ＶＴがしきい値Ｖｒを超えてから一定時間ｔだけ経過し
た後、さらに一定時間Ｔにわたってしきい値Ｖｒを超え
れば、三相の検出信号Ｖｕｑ、ＶｖｑおよびＶｗｑ間に
不均衡が発生しているので、保護回路３２は集電コイル
１１に異常が発生したことを検出する。すなわち、総和
電圧ＶＴが一定時間（ｔ＋Ｔ）にわたってしきい値を超
えた場合に、集電コイル１１の異常が検出されることに
なる。

【００４９】したがって、前述のように、保護回路３２
は制御信号Ｆを出力し、集電用超電導コイル９を消磁す
る。たとえば、図１２のように４個の集電用超電導コイ
ル９ａ〜９ｄのうち、集電用超電導コイル９ａに対応し
た集電コイル１１ｕａ〜１１ｗａに異常が発生した場合
は、集電用超電導コイル９ａを消磁する。このとき、台
車２の案内力の左右平衡の維持を考慮して、集電用超電
導コイル９ａに対向配置された集電用超電導コイル９
ａ′（図１３参照）をも同時に消磁することが望まし
い。

【００５０】一方、異常発生とは無関係に一時的に検出
信号Ｖｕｑ、ＶｖｑおよびＶｗｑ間に不均衡が発生する
例として、車体１が軌道４上の浮上コイル６のパネル端
部を通過する場合が考えられる。このとき、走行中の車
体１に対し、パネル端部において浮上コイル６のピッチ
が変化するため、一時的に集電コイル１１の誘起電圧Ｖ
ｐが低下し、誘起電圧Ｖｐが三相不平衡となり、集電コ
イル１１に流れる電流Ｉも不平衡になる。

【００５１】したがって、図４（ｂ）のように、総和電
圧ＶＴ（検出信号Ｖｑの絶対値）がしきい値Ｖｒを超え
てから一定時間ｔだけ経過した後の一定時間Ｔ内におい
て、総和電圧ＶＴがしきい値Ｖｒを超えない場合、保護
回路３２は、集電コイル１１に異常は発生していないと
判断する。このとき、保護回路３２は制御信号Ｆを出力
せず、集電用超電導コイル９は消磁されない。

【００５２】実施例２．なお、上記実施例１では、図２
のように、センサコイル３１を集電コイル１１の内側に
同心的に設置したが、集電コイル１１に対して他の位置
に設置してもよい。以下、センサコイルを集電コイル１
１の巻線方向に対して垂直な面内に設置したこの発明の
実施例２を図について説明する。

【００５３】図５はこの発明の実施例２によるセンサコ
イル３１Ａを示し、図５（ａ）は集電コイル１１に対す
るセンサコイル３１Ａの位置関係を示す側面図、図５
（ｂ）は図５（ａ）内のＤ−Ｄ線による断面図である。
この場合、センサコイル３１Ａは、図５（ａ）のよう
に、集電コイル１１の巻線方向に対して垂直な面内に巻
き付くように設置され、図５（ｂ）のように、けい素鋼
板またはパーマロイ等からなる鉄心３４と、鉄心３４に
巻回された電流検出用の２次巻線３５とから構成されて
いる。

【００５４】鉄心３４は、製造上の理由から、たとえば
２個のコの字状の鉄心を突き合わせることにより形成さ
れ得る。また、２次巻線３５は、あらかじめコの字状の
各鉄心に巻回され、各鉄心が突き合わせられて図５の鉄
心３４が形成された後で電気的に接続され得る。

【００５５】図５のセンサコイル３１Ａにおいて、誘起
電圧Ｖｐにより集電コイル１１に流れる電流Ｉによって
発生する磁束は、センサコイル３１Ａの鉄心３４を通
る。これにより、鉄心３４に巻回された２次巻線３５に
集電コイル１１に流れる電流Ｉに対応した２次電圧が発
生し、２次巻線３５は、前述と同様の検出信号Ｖｑを出
力する。

【００５６】したがって、図５のように、集電コイル１
１の巻線方向に垂直な面内にセンサコイル３１Ａを設置
した場合も、集電コイル１１に流れる電流Ｉに対応した
検出信号Ｖｑが電流検出用の２次巻線３５から得られ、
上記実施例１と同様の効果を奏する。

【００５７】実施例３．また、上記実施例１では、保護
回路３２が、異常検出された集電コイル１１に対応する
集電用超電導コイル９を消磁するようにしたが、たとえ
ば各集電コイル１１の両端子間に短絡用スイッチを接続
し、異常検出時の集電用超電導コイル９の消磁制御と同
時に、異常検出された集電コイル１１の短絡用スイッチ
をオンさせてもよい。この場合、異常検出された集電コ
イル１１を短絡することにより誘導集電装置の回路から
切り離し、残りの健全な集電コイル１１のみで集電を継
続することができる。

【００５８】以下、異常検出された集電コイル１１の三
相３個のコイルの各端子間を短絡するようにしたこの発
明の実施例３を図について説明する。図６〜図８はこの
発明の実施例３を示し、図６はこの発明の実施例３によ
る磁気浮上列車用誘導集電装置の構成を示すブロック
図、図７は図５内の集電コイル１１Ａ、センサコイル３
１および保護回路３２Ａを具体的に示すブロック図、図
８は保護回路３２Ａと集電コイル１１Ａとの具体的関係
を示す回路構成図である。

【００５９】各図において、１１Ａおよび３２Ａは、そ
れぞれ、集電コイル１１および保護回路３２に対応して
おり、６、９、１３〜１６、３１およびＦは前述と同様
のものである。また、各部の具体的な構成および配置等
は、図２および図１１〜図１３に示した通りである。

【００６０】図７において、センサコイル３１は、各集
電コイル１１ｕａ〜１１ｗｄに個々に設置されたセンサ
コイル３１ｕａ〜３１ｗｄからなり、検出信号Ｖｑは、
各センサコイル３１ｕａ〜３１ｗｄからの検出信号Ｖｕ
ａ〜Ｖｗｄからなる。同様に、各検出信号Ｖｑを三相３
個毎に加算する加算器３３は、各集電用超電導コイル９
ａ〜９ｄに対応した４個の加算器３３ａ〜３３ｄからな
り、総和電圧ＶＴは、各加算器３３ａ〜３３ｄにより個
々に加算された総和電圧Ｖａ〜Ｖｄからなる。

【００６１】各総和電圧Ｖａ、Ｖｂ、ＶｃおよびＶｄ
は、各集電用超電導コイル９ａ〜９ｄの下側に配置され
た各３個の集電コイル１１ｕａ〜１１ｗｄ（図１２参
照）に対応したセンサコイル３１に発生する検出信号Ｖ
ｑの和である。

【００６２】この場合、集電コイル１１Ａは、図８のよ
うに、異常検出時にオンされる電気的または機械的な短
絡用スイッチＳが両端間に設けられている。短絡用スイ
ッチＳは、集電用超電導コイル９ａ〜９ｄに対し各三相
３個（合計１２個）のコイル１１ｕａ〜１１ｗｄ（図８
参照）にそれぞれ並列接続された常開スイッチＳｕａ〜
Ｓｗｄからなる。

【００６３】保護回路３２Ａは、各集電用超電導コイル
９ａ〜９ｄに対応した三相３個の集電コイル１１の異常
を個別に検出する異常検出部３９（図７参照）を有し、
各センサコイル３１ｕａ〜３１ｗｄからの検出信号Ｖｕ
ａ〜Ｖｗｄを入力している。また、保護回路３２Ａは、
異常検出時に、異常検出された集電コイル１１に対応し
た集電用超電導コイル９に対する消磁用の制御信号Ｆａ
〜Ｆｄのみならず、集電コイル１１内の各短絡用スイッ
チＳｕａ〜Ｓｗｄに対する短絡用の制御信号Ｇ（Ｇａ〜
Ｇｄ）を出力する。

【００６４】次に、図２および図４とともに図１１〜図
１３を参照しながら、図６〜図８に示したこの発明の実
施例３の動作について説明する。図７のように、各集電
コイル１１Ａ（１１ｕａ〜１１ｗｄ）に設置されたセン
サコイル３１に誘起される検出信号Ｖｑ（Ｖｕａ〜Ｖｗ
ｄ）は、保護回路３２Ａに入力され、各加算器３３ａ〜
３３ｄにより三相３個の検出信号毎に加算される。

【００６５】すなわち、各加算器３３ａ〜３３ｄは、各
集電用超電導コイル９ａ〜９ｄの下側に位置する各３個
の集電コイル１１Ａに取り付けられたセンサコイル３１
の検出信号Ｖｑ毎に加算する。

【００６６】保護回路３２Ａ内の異常検出部３９は、図
４（ａ）に示すように、検出信号Ｖｑの総和の絶対値
（総和電圧ＶａまたはＶＴ）が、しきい値Ｖｒを超えて
から一定時間ｔだけ経過した後、さらに一定時間Ｔにわ
たって、しきい値Ｖｒを超えれば、集電用超電導コイル
９ａの下側に位置する集電コイル１１ｕａ〜１１ｗａに
異常が発生したと判断する。

【００６７】このように集電コイル１１ｕａ〜１１ｗａ
に層間短絡、口出し部短絡または断線等の異常が発生し
た場合、保護回路３２Ａは、集電用超電導コイル９ａに
対して制御信号Ｆａを出力し、集電用超電導コイル９ａ
を消磁する。また、これと同時に、集電用超電導コイル
９ａに対向配置されているもう１つの集電用超電導コイ
ル９ａ′（図１３参照）を消磁し、車体１の左右平衡状
態を維持する。

【００６８】続いて、保護回路３２Ａは、三相３個の集
電コイル１１ｕａ〜１１ｗａの各端子間の短絡用スイッ
チＳｕａ〜Ｓｗａに対して制御信号Ｇａを出力し、集電
コイル１１Ａよりも低インピーダンスの短絡用スイッチ
Ｓｕａ〜Ｓｗａをオンにする。また、これと同時に、集
電コイル１１ｕａ〜１１ｗａに対向して配置された三相
３個の集電コイル（集電用超電導コイル９ａ′に対応す
る図示しないコイル）に取り付けられた短絡用スイッチ
もオンとする。

【００６９】こうして、異常検出された集電コイル１１
ｕａ〜１１ｗａは、短絡されることによって無効とな
り、誘導集電装置から切り離される。このように、集電
コイル１１Ａのいずれかに層間短絡、口出し部短絡また
は断線等の異常が発生したとき、異常な集電コイルを他
の正常な集電コイルから切り離すことにより、残りの正
常な集電コイルのみを用いて集電を継続し、負荷１６に
電力を供給し続けることができる。

【００７０】ここでは、集電用超電導コイル９ａに対応
した集電コイル１１ｕａ〜１１ｗａが異常となった場合
を例にとって説明したが、他の集電用超電導コイル９ｂ
〜９ｄに対応した集電コイル１１ｕｂ〜１１ｗｄが異常
となった場合においても、同様に集電用超電導コイル９
の消磁動作および集電コイル１１Ａの切り離し動作が行
われる。

【００７１】また、フェールセーフを優先し、短絡異常
発生時の大電流防止を考慮して集電コイル１１Ａを無効
にしたが、断線異常であったとしても何ら支障は生じな
い。また、短絡用スイッチＳのオンにより、異常検出さ
れた集電コイル１１Ａを切り離すことにより、たとえば
断線異常の場合であっても、同様に、他の正常な集電コ
イル１１Ａを用いて集電を継続することができる。

【００７２】実施例４．上記実施例３では、集電コイル
１１Ａの各三相３個のコイルに並列接続された短絡用ス
イッチＳを短絡することにより、異常検出された集電コ
イル１１Ａを切り離すようにしたが、さらに、各三相３
個のコイルに直列に切り離し用スイッチを挿入し、これ
を制御信号Ｇによりオフさせてもよい。この場合、異常
検出された集電コイル１１Ａを誘導集電装置の回路から
確実に切り離すことができる。

【００７３】以下、集電コイルの異常発生時に三相３個
のコイルの両端子間を短絡するとともに確実に切り離す
ようにしたこの発明の実施例４を図について説明する。
図９はこの発明の実施例４を示す構成図であり、１１Ｂ
は集電コイル１１Ａに対応しており、９、１３〜１６、
３１、３２Ａ、Ｆ、ＧおよびＳは前述と同様のものであ
る。また、各部の具体的な構成および配置等は、図２、
図６、図７および図１１〜図１３に示した通りである。

【００７４】Ｓ１は各集電コイル１１Ｂに設けられた切
り離し用スイッチであり、各三相３個のコイル１１ｕａ
〜１１ｗｄに直列に挿入された常閉スイッチＳ１ｕａ〜
Ｓ１ｗｄからなる。この場合、異常検出時に保護回路３
２Ａから出力される制御信号Ｇは、常開の短絡用スイッ
チＳをオンさせるとともに、常閉の切り離し用スイッチ
Ｓ１をオフさせるようになっている。

【００７５】次に、図９に示したこの発明の実施例４に
動作について説明する。前述と同様に、たとえば三相３
個のコイル１１ｕａ、１１ｖａまたは１１ｗａのいずれ
かに層間短絡、口出し部短絡または断線等の異常が発生
すると、保護回路３２Ａは、集電用超電導コイル９ａ
（図１２参照）に対して消磁用の制御信号Ｆを出力する
とともに、短絡用スイッチＳｕａ〜Ｓｗａに対して短絡
用の制御信号Ｇを出力する。

【００７６】このとき、制御信号Ｇは、異常検出された
三相３個のコイル１１ｕａ〜ｗａの切り離し用スイッチ
Ｓ１ｕａ〜Ｓ１ｗａに対しても印加され、短絡用スイッ
チＳｕａ〜Ｓｗａをオンさせると同時に、切り離し用ス
イッチＳ１ｕａ〜Ｓ１ｗａをオフさせる。

【００７７】これにより、異常検出された集電コイル１
１Ｂは、集電用超電導コイル９ａの消磁によって無効に
されるとともに、短絡され且つ切り離されて、誘導集電
装置の回路から確実に切り離される。したがって、残り
の正常な集電コイル１１Ｂにより、高い信頼性で安定に
集電動作を継続することができる。

【００７８】また、前述と同様に、車体１（図１１参
照）の左右平衡状態の維持のために、集電用超電導コイ
ル９ａに対向配置された集電用超電導コイル９ａ′（図
１３参照）も消磁し、同時に、集電用超電導コイル９
ａ′に対応した集電コイルの三相３個のコイルを短絡さ
せ且つ切り離すことが望ましい。

【００７９】このように、短絡用スイッチＳのみなら
ず、切り離し用スイッチＳ１を備えた集電コイル１１Ｂ
を用いることにより、少なくとも短絡を含む異常が発生
した集電コイル１１Ｂを確実に切り離すことができる。
したがって、集電継続動作の信頼性を向上させることが
できる。

【００８０】実施例５．なお、上記各実施例では、正常
な集電コイルで集電動作を継続させることを考慮して、
異常検出された集電コイルのみを無効にするようにした
が、異常検出時に全ての集電コイルを無効にして誘導集
電装置を停止させ、フェールセールを最優先としてもよ
い。

【００８１】この場合、たとえば図１において、保護回
路３２は、センサコイル３１から得られる全ての検出信
号Ｖｑを同時に加算し、集電コイル１１内のいずれかの
コイルに異常が発生したことを検出する。そして、検出
信号Ｖｑの全ての和（ＶＴ）が一定時間にわたって一定
値以上を示すときに異常を検出し、制御信号Ｆにより全
ての集電用超電導コイル９を消磁することになる。これ
により、全ての集電コイル１１が無効となり、集電コイ
ル１１を含む誘導集電装置を大電流による損傷から確実
に保護することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、推進コイルが設けられた軌道と、推進コイルに対向
配置された浮上推進用超電導コイルが設けられて軌道に
沿って走行する磁気浮上列車と、軌道に沿って設けられ
た浮上コイルと、浮上コイルに対向するように磁気浮上
列車に設けられた集電用超電導コイルおよび集電コイル
とを備え、磁気浮上列車が走行することによって生じる
集電用超電導コイルから浮上コイルを介した集電コイル
への電磁誘導現象を用いて磁気浮上列車内に電力を供給
する磁気浮上列車用誘導集電装置において、浮上コイル
から集電コイルに誘起される誘起電圧によって流れる電
流の作る磁束を検出し、磁束の変化分に対応した検出信
号を出力するセンサコイルと、検出信号に基づいて集電
コイルの少なくとも短絡を含む異常を検出するととも
に、異常が検出された集電コイルを無効にして保護する
ための保護回路とを設けたので、集電コイルの異常を検
出したときに誘導集電装置を保護することのできる磁気
浮上列車用誘導集電装置が得られる効果がある。

【００８３】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、センサコイルを集電コイルの内側に設置
したので、集電コイルに流れる電流が作る磁束の変化分
すなわちセンサコイルの検出信号を確実に取得すること
のできる磁気浮上列車用誘導集電装置が得られる効果が
ある。

【００８４】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１において、センサコイルを集電コイルの巻線方向に
対して垂直な面内に設置したので、集電コイルに流れる
電流が作る磁束の変化分すなわちセンサコイルの検出信
号を確実に取得することのできる磁気浮上列車用誘導集
電装置が得られる効果がある。

【００８５】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１から請求項３までのいずれかにおいて、集電コイル
は、１つの集電用超電導コイルに対応して互いに隣接し
て設置された三相３個のコイルからなり、保護回路は、
センサコイルの検出信号の各相の和が一定時間にわたっ
て一定値以上を示すときに、集電コイルの異常を検出す
るようにしたので、集電コイルの異常を確実に検出する
ことのできる磁気浮上列車用誘導集電装置が得られる効
果がある。

【００８６】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１から請求項４までのいずれかにおいて、保護回路
は、異常が検出された集電コイルに対応した集電用超電
導コイルを消磁して集電コイルの誘起電圧を零にするよ
うにしたので、異常検出された集電コイルを確実に無効
にすることのできる磁気浮上列車用誘導集電装置が得ら
れる効果がある。

【００８７】また、この発明の請求項６によれば、請求
項５において、保護回路は、異常が検出された集電コイ
ルに対応した集電用超電導コイルに対向配置されたもう
１つの集電用超電導コイルを消磁するようにしたので、
車両の左右両側間の案内力不平衡を防止した磁気浮上列
車用誘導集電装置が得られる効果がある。

【００８８】また、この発明の請求項７によれば、請求
項１から請求項６までのいずれかにおいて、集電コイル
は、１つの集電用超電導コイルに対応して互いに隣接し
て設置された三相３個のコイルからなり、三相３個のコ
イルは、各々の両端子間に接続された短絡用スイッチを
有し、保護回路は、短絡用スイッチをオンさせるための
制御信号を出力することにより、異常が検出された集電
コイルの三相３個のコイルの各端子間を短絡するように
したので、他の正常な集電コイルのみを用いて集電を継
続し、負荷に電力を供給し続けることのできる磁気浮上
列車用誘導集電装置が得られる効果がある。

【００８９】また、この発明の請求項８によれば、請求
項７において、集電コイルは、三相３個のコイルの各々
に直列に挿入された切り離し用スイッチを有し、制御信
号は、切り離し用スイッチをオフさせることにより、異
常が検出された集電コイルの三相３個のコイルを確実に
切り離すようにしたので、他の正常な集電コイルのみを
用いてさらに安定に集電を継続することのできる磁気浮
上列車用誘導集電装置が得られる効果がある。

【００９０】また、この発明の請求項９によれば、請求
項１から請求項３までのいずれかにおいて、集電用超電
導コイルは、磁気浮上列車の走行方向に沿って配置され
た複数のコイルからなり、集電コイルは、集電用超電導
コイルのそれぞれに個別に対応して互いに隣接して設置
された三相３個のコイルからなり、保護回路は、各三相
３個のコイルに対応したセンサコイルの検出信号の全て
の和が一定時間にわたって一定値以上を示すときに集電
コイルの異常を検出し、集電コイルのいずれかに異常が
発生したときに全ての集電コイルを無効にするようにし
たので、集電コイルを確実に保護することのできる磁気
浮上列車用誘導集電装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を示すブロック図であ
る。

【図２】 図１内のセンサコイルの設置位置を示す図で
あり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）内
のＣ−Ｃ線による断面図である。

【図３】 図１内の保護回路に含まれる加算器を示す回
路図である。

【図４】 この発明の実施例１の動作を説明するための
波形図であり、図４（ａ）は異常発生時の波形、図４
（ｂ）は正常時の波形をそれぞれ示す。

【図５】 この発明の実施例２によるセンサコイルの設
置位置を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５
（ｂ）は図５（ａ）内のＤ−Ｄ線による断面図である。

【図６】 この発明の実施例３を示すブロック図であ
る。

【図７】 図６内の集電コイルおよびセンサコイルと保
護回路との関係を具体的に示す回路構成図である。

【図８】 図７内の集電コイルを具体的に示す回路構成
図である。

【図９】 この発明の実施例４による集電コイルを具体
的に示す回路構成図である。

【図１０】 従来の磁気浮上列車用誘導集電装置を示す
ブロック図である。

【図１１】 一般的な軌道の側壁に浮上コイルを設置す
る方式による磁気浮上列車用誘導集電装置を進行方向に
垂直に切断して示す断面図である。

【図１２】 図１１内の車体側のコイル部をＡ−Ａ線で
切断して示す断面図である。

【図１３】 図１２内の車体側のコイル部の位置関係を
Ｂ−Ｂ線で切断して示す断面図である。

【符号の説明】

１ 車体、４ 軌道、５ 側壁、６、６ａ、６ｂ 浮上
コイル、８ 推進コイル、９、９ａ〜９ｄ、９ａ′〜９
ｄ′ 集電用超電導コイル、１０ 浮上推進用超電導コ
イル、１１、１１Ａ、１１Ｂ 集電コイル、１１ｕａ〜
１１ｗｄ 三相３個のコイル、１２ クライオスタッ
ト、１３ ＰＷＭコンバータ、１４ 蓄電池、１５ イ
ンバータ、１６ 負荷、３１ センサコイル、３２ 保
護回路、３１、３１Ａ、３１ｕａ〜３１ｗｄ センサコ
イル、３２、３２Ａ 保護回路、３３、３３ａ〜３３ｄ
加算器、３９ 異常検出部、Ｆ、Ｆａ〜Ｆｄ 消磁用
の制御信号、Ｇ、Ｇａ〜Ｇｄ 短絡用の制御信号、Ｉ
電流、Ｓ、Ｓｕａ〜Ｓｗｄ短絡用スイッチ、Ｓ１、Ｓ１
ｕａ〜Ｓ１ｗｄ 切り離し用スイッチ、ｔ、Ｔ一定時
間、Ｖｐ 誘起電圧、Ｖｑ、Ｖｕａ〜Ｖｗｄ、Ｖｕｑ〜
Ｖｗｑ 検出信号、Ｖｒ しきい値（一定値）、ＶＴ、
Ｖａ〜Ｖｄ 総和電圧。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 17/00 Ｘ (72)発明者 池下 浩司 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 赤木 秀成 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 小河 貞男 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 地蔵 吉洋 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 平山 良雄 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 日比野 敦夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進コイルが設けられた軌道と、 前記推進コイルに対向配置された浮上推進用超電導コイ
   ルが設けられて前記軌道に沿って走行する磁気浮上列車
   と、 前記軌道に沿って設けられた浮上コイルと、 前記浮上コイルに対向するように前記磁気浮上列車に設
   けられた集電用超電導コイルおよび集電コイルとを備
   え、 前記磁気浮上列車が走行することによって生じる前記集
   電用超電導コイルから前記浮上コイルを介した前記集電
   コイルへの電磁誘導現象を用いて前記磁気浮上列車内に
   電力を供給する磁気浮上列車用誘導集電装置において、 前記浮上コイルから前記集電コイルに誘起される誘起電
   圧によって前記集電コイルに流れる電流の作る磁束を検
   出し、前記磁束の変化分に対応した検出信号を出力する
   センサコイルと、 前記検出信号に基づいて前記集電コイルの少なくとも短
   絡を含む異常を検出するとともに、異常が検出された集
   電コイルを無効にして保護するための保護回路とを設け
   たことを特徴とする磁気浮上列車用誘導集電装置。
2. 【請求項２】 前記センサコイルは、前記集電コイルの
   内側に設置されたことを特徴とする請求項１の磁気浮上
   列車用誘導集電装置。
3. 【請求項３】 前記センサコイルは、前記集電コイルの
   巻線方向に対して垂直な面内に設置されたことを特徴と
   する請求項１の磁気浮上列車用誘導集電装置。
4. 【請求項４】 前記集電コイルは、１つの集電用超電導
   コイルに対応して互いに隣接して設置された三相３個の
   コイルからなり、 前記保護回路は、前記センサコイルの検出信号の各相の
   和が一定時間にわたって一定値以上を示すときに、前記
   集電コイルの異常を検出することを特徴とする請求項１
   から請求項３までのいずれかの磁気浮上列車用誘導集電
   装置。
5. 【請求項５】 前記保護回路は、異常が検出された集電
   コイルに対応した集電用超電導コイルを消磁することを
   特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの磁気
   浮上列車用誘導集電装置。
6. 【請求項６】 前記保護回路は、異常が検出された集電
   コイルに対応した前記集電用超電導コイルに対向配置さ
   れたもう１つの集電用超電導コイルを消磁することを特
   徴とする請求項５の磁気浮上列車用誘導集電装置。
7. 【請求項７】 前記集電コイルは、１つの集電用超電導
   コイルに対応して互いに隣接して設置された三相３個の
   コイルからなり、 前記三相３個のコイルは、各々の両端子間に接続された
   短絡用スイッチを有し、 前記保護回路は、前記短絡用スイッチをオンさせるため
   の制御信号を出力することにより、異常が検出された集
   電コイルの三相３個のコイルの各端子間を短絡すること
   を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの磁
   気浮上列車用誘導集電装置。
8. 【請求項８】 前記集電コイルは、前記三相３個のコイ
   ルの各々に直列に挿入された切り離し用スイッチを有
   し、 前記制御信号は、前記切り離し用スイッチをオフさせる
   ことにより、異常が検出された集電コイルの三相３個の
   コイルを切り離すことを特徴とする請求項７の磁気浮上
   列車用誘導集電装置。
9. 【請求項９】 前記集電用超電導コイルは、前記磁気浮
   上列車の走行方向に沿って配置された複数のコイルから
   なり、 前記集電コイルは、前記集電用超電導コイルのそれぞれ
   に個別に対応して互いに隣接して設置された三相３個の
   コイルからなり、 前記保護回路は、前記各三相３個のコイルに対応したセ
   ンサコイルの検出信号の全ての和が一定時間にわたって
   一定値以上を示すときに、前記集電コイルの異常を検出
   することを特徴とする請求項１から請求項３までのいず
   れかの磁気浮上列車用誘導集電装置。