JPS6019203B2 - 磁気浮上車輛のダンピング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は磁気浮上車輪のダンピング袋直に係り、特に
超電導電磁石を使った主として誘導反溌形磁気浮上列車
の車輪振動の抑制装置として改良せるダンピングコイル
又はダンピングシートを用いるものである。

近時、我が国では、国鉄を中心として磁気浮上車に関す
る研究が急速度で進められているが、この磁気浮上車は
、第１図で車体５に取り付けられた超電導電磁石（以下
車上コイルと称す）１により車稀の進行にともない軌道
上に配列された浮上用短絡コイル（以下地上コイルと称
す）４に電流が誘起しそれにより両コイル間に反綾力を
生じ、車体５を浮上させる原理を採用している。

６は案内推進用地上コイル、７は案内推進用車上コイル
で、案内推進のコイル形式は他にも種々のものが提案さ
れているが、本発明には直接関係がないので詳細は省略
する。

しかしてこの形式の磁気浮上車輪では、超電導の車上コ
イルの強大な起磁力により強い磁界を広範囲に発生する
ので、地上一次方式のリニア同期電動機つまり電機子巻
線を浮上用地上コイルとともに併設して駆動を経済的に
行うことが可能となり、従来のような推進電力用の集電
装層は不要である。

しかし、補助電源つまり液体ヘリウム冷却、空調、照明
、圧縮機等の車鞠内の給電に必要な電源は他の手段によ
らなければならない。

現在までに提案されているこの種補助電源としては、タ
ービン発電機による方式と非接触誘導集電による方式と
があるが、前者方式は騒音排気ガスの点が問題となるの
で、後者方式が磁気浮上車として磁気誘導を主体とする
浮上装置に用いられる関係上有利とされている。

この方式は地上コイル４の電流の作る空間高調波磁界と
車体５上でこの地上コイル４に対向して設けられた集電
コイル３との譲導作用により集電コイル３に議起する亀
圧を給電に用いるものである。簾函コイル３はできるだ
け地上コイル４の近くに設けるのが築鰭上有効である。
尚この場合空間高調波としては第５空間高調波が用いら
れる。

一方、車糠は道不整やその他外乱等に起因して生ずる車
輪振動の振幅がある限度以下になることが望ましいため
、従釆ではこの地上コイル４に対向して車体５上に導体
板又はコイルをとりつけ受動的ダンピング効果をうるよ
うにしている。

この場合受動的ダンピングは地上コイル電流により発生
する磁界のうち基本波成分とダンピングシート又はコイ
ルとの相互作用にもとずし１て得られる。この基本波磁
界は浮上車と同一方向に同一速度で進行する。尚、高調
波磁界成分はダンピングにはあまり有効でない。十分な
ダンピング力を生ずるためには、ダンピングシートは電
気的良導体で機成し、可能な限り地上コイルの近くに置
く方が有効である。ところが一方、電気的良導体板は変
動磁界を遮蔽する効果がある。従って以上の非接触集電
と受動的ダンピングをあわせ考えれば、ダンピングをえ
ようとするとダンピングシートにより空間高調波が集電
コイル３に対し遮蔽されるため誘導集電ができなくなり
、このままではダンピングと非接触誘導集電を同時に行
うことは因簸である。またダンピングコイルを用いる場
合でもその長さによっては集電効果を弱める働きをする
おそれがある。次に非接触誘導集電は、前述のごとく地
上コイル電流による第５空間高調波磁界と車上の桑函コ
イルの相対速度により集電コイルに謎起する起鰭力を利
用するものである。

車上コイルに鎖交する磁束をＣ、空間高調波磁界をＢと
し、Ｂ＝＆Ｓｉｎ均２ …｛１
１であらわすとすれば（但し、馬はコイル中方向の平均
磁束密度、７は極ピッチ、ｋは高調波次数を示す正の整
数とする）ぐｉ塾也Ｓｉｎｋ鍔ｉｎ ｋ打 （羊十空） …【２ｌ となる。

尚ここでｗはコイル中、１はコイル長である。

従って集電コイルに誘起する電圧は１ターン当り、Ｅ：
−幹母‐班。ＷＳｉｎ鰐群ＯＳ（竿；十鰐） …【３１となる。

こ〉で第ｋ次空間磁界と集霧コイルとの相対速度をＶｋ
とすると、群Ｖｋ ‐‐‐‘４１ である。

一方、受動的ダンピングには地上コイル電流による磁界
の高調波分は効果がないが、基本波成分はダンピングシ
ートとの誘導作用によりダンピング力を生ずる。

この磁界の基本波成分は車節と同じ向きに同じ速度で進
むから、車輪が上下あるいは左右に振動しなけれ１よダ
ンピングシートに誘導電流を生じない。しかし車廟が上
下振動すると、ダンピングシートまたはコイルに鎖交す
るこの基本波反作用磁界が変動し、シートに渦電流を誘
起し、ダンピング力を発生する。

車上コイルに錯交する地上コイル電流による磁界の基本
波成分は‘３１式でｋ＝１とおいて、ｆ偽砦・Ｓｉｎ４
．Ｓｉｎ（寧十号） ．・・（５’ ２７ であるから、コイル長１が極ピッチ↑に等しくなるとき
、その振中は最大となる。

一方、‘３｝式から第５空間高調波磁界により譲起々蟹
力を発生しないのは、コイル長が（２／５）Ｔ，（４／
５）Ｔ，（幼／５）７の場合である。

この中で最も基本波磁束の鎖交数が多く、かつ小形軽量
なのはコイル長（４′５）丁の場合であり、コイル長７
の場合の９５％の鎖交磁束数となることを本発明人は確
認できた。従ってダンピングコイル又はシートと集電コ
イルとを車内で地上コイルに対向して併設しても、コイ
ルの場合の長さを４′５７とし、シートの場合は同じく
長さを（４／５）７とし、かつほ）、全長にわたり複数
の紬隙を作ることにより、基本波磁界成分によるダンピ
ング性能の低下をたいしてきたさず、しかも第５空間高
調波磁界成分を阻止することなく集電コイルに与えるこ
とができ誘導集電が可能となる。かくしてこの発明は超
電導の車上コイルと地上コイルを用いて磁気浮上を行う
車鮪において「地上コイル電流による磁界の基本波成分
と車上に設けたダンピングコイル或はシートの誘導作用
を受動的ダンピングに利用するに際して前記ダンピング
コイル又はシートの長さを極ピッチ７の約４／５にする
ことにより車上に設けた集函コイルを含み高調波空間磁
界を用いた非接触集電装魔の妨げとならないようにした
ことを特徴とするものであり、ダンピングシートとして
は長さが極ピッチの約４／５の導体板の長手方向ほぼ全
長にわたり複数のスリットを設けたものかあるいは複数
個の幅方向径の異なるコイルを重ね合わせたものを用い
るのが良く、ダンピングコイルとしては長さが極ピッチ
の約４′５のコイル又は打抜き導体板を用いるのが好適
である。この発明を図の実施例に従って説明すると、第
１図は磁気浮上装置の１例として磁気浮上車の主要静餅
概略断面図を示している。

図において１は車体５に取り付けられた車上コイルであ
り、軌道面にそつて多数地上に配設された地上コイル４
に対向して配置される。

又２はダンピングシートまたはコイル、３は袋蟹コイル
で、これ等はいずれも車上コイルと同様地上コイル４に
対向して車体５の走行にともなって強い磁気的結合をも
ち、夫々ダンピング及び簾亀のため有効なように車体５
において地上コイル４にできるだけ近い底部附近に設け
られる。その他第１図では、浮上車体５の左右方向の支
持案内を行なうために多数の案内推進兼用地上コイル６
が軌道にそって設けられると同時に車体５のこれと対向
する位置に案内推進用超電導車上コイル７が設けられる
。又第２図は磁気浮上列車の長手方向のコイル配置図で
「車上には車上コイル１とダンピングシートまたはコイ
ル２と集電コイル３とが夫々必要な走行方向の長さをも
つて設けられ、地上に設けた地上コイル４に対向配魔せ
しめられている。又第３図はこの発明によるダンピング
シート２の平面図で、その長手方向の長さが（４′５）
７にとられていて、かつシートの長手方向にほぼ全長に
わたり多数のスリット２ａが設けられ、ダンピングシー
ト２に発生する第５空間高調波磁界にもとずく渦電流が
流れにくいようにしている。又第４図はダンピングコイ
ル２′の１実施例で、（４′５）↑の長さの１枚の導電
板を中央を打抜いて板周緑による１ターンの短絡コイル
を形成したもので、必要に応じ、複数個積重ねて使用も
でき、又コイルは勿論これに限定する必要はなく（４′
５）丁の長さの数ターンの環状巻線を用いることもでき
る。同様に幅の異なるコイルを複数個重ねて第３図と等
価な構造とすることもできる。かくて車上コイル１と地
上の譲導電流が流れる地上コイル４との間に生ずる反駁
力を用いて浮上した車体５の走行にともなって、集電コ
イル３が地上コイル４の磁束を切ることにより生じる誘
起鰭圧が前述の車体５内の各電気機器に給電されるので
ある。更に車体５の走行にともなって生じる車繭振動に
より地上コイル４の磁束をダンピングシートまたはコイ
ルが切ることにより、地上コイル電流による磁界のうち
の基本波成分とダンピングシートまたはコイル２との相
互作用にもとずくダンピングにより車輪振動に対する受
動的ダンピング効果をもたらすのである。

しかもダンピングシート２は（４／５）↑の長さを選ん
で、且つ多数のスリットを設けたことにより、第５空間
高調波はこのダンピングシート２に遮蔽吸収されずに集
電コイル３に最大限に到着して誘導集電されるので支障
もきたすことはない。

尚ダンピングコイルの場合もダンピングシートと同様の
作用をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例磁気浮上装置の概略断面図
、第２図は第１図における同装鷹の長手方向のコイル配
置図、第３図、第４図は夫々この発明のダンピングシー
ト、ダンピングコイルの実施例平面図である。 図で１は超電導電磁石（車上コイル）、２はダンピング
シート、３は築電コイル、４は地上コイル、５は車体、
６は案内推進用地上コイル、７は案内推進用車上コイル
。 第１図 第２図 第３図 猪４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超電導の車上コイルと、地上コイルとを用いて磁気
   浮上を行うとともに地上コイルの電流の作る空間高調波
   磁界を利用して車上の集電コイルにて集電を行なう車輛
   において、地上コイル電流による磁界の基本波にもとず
   く誘導作用を受動的ダンピングに利用するための車上の
   ダンピングコイル又はシートの長さを、車上コイルの極
   ピツチγの約４／５にすることを特徴とする磁気浮上車
   輛のダンピング装置。 ２ 前記ダンピングシートには長さが極ピツチの約４／
   ５の導体板の長手方向ほぼ全長にわたり複数のスリツト
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   磁気浮上車輛のダンピング装置。 ３ 前記ダンピングコイルには長さが極ピツチの約４／
   ５の導体板を打抜いて短絡コイルとして用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気浮上車輛のダ
   ンピング装置。