(57)【要約】【課題】  荷重支持材の検査・診断が非破壊で実施できる超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法およびその装置を提供する。【解決手段】  超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法において、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求め、検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、前記荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を前記構造力学解析モデルによって推定し、運用後の実機の振動特性について、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求め、前記構造力学解析モデルによる推定と前記外槽容器の実測振幅とを比較することにより、劣化した荷重支持材の有無と程度を検査・診断する。【選択図】  図１
2010258278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求め、
（ｂ）検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、前記荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を前記構造力学解析モデルによって推定し、
（ｃ）運用後の実機の振動特性について、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求め、
（ｄ）前記構造力学解析モデルによる推定と前記外槽容器の実測振幅とを比較することにより、劣化した荷重支持材の有無と程度を検査・診断することを特徴とする超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法。
【請求項２】
請求項１記載の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法において、前記外槽容器の実測振幅は周波数に対するピーク振幅であることを特徴とする超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法。
【請求項３】
（ａ）超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求める手段と、
（ｂ）検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、前記荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を前記構造力学解析モデルによって推定する手段と、
（ｃ）運用後の実機の振動特性について、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求める手段とを具備することを特徴とする超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導磁気浮上式鉄道用車両に搭載される超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導磁気浮上式鉄道用車両に搭載される超電導磁石装置としては、下記の特許文献１及び非特許文献１に開示されるようなものがあった。
【０００３】
かかる超電導磁気浮上式鉄道用車両に搭載される超電導磁石装置は、冷却と昇温、走行のための励磁と消磁、走行に伴う振動などの過酷な環境下に置かれる。
【０００４】
このような超電導磁石装置の検査・診断は、これまで、必要に応じて超電導磁石装置を分解・調査することによって実施してきた。しかしながら、超電導磁石装置は外槽容器が信頼性の確保のために溶接構造となっているため、分解・調査を容易に行うことができない。また、一度分解すると、復元までにかなりの時間を必要とする。
【０００５】
そこで、下記の特許文献２に示されるように、超電導磁石装置の荷重支持材に予めひずみゲージを貼り付け、超電導磁石装置の運用に伴う荷重支持材の異常を検出するという提案がなされている。しかしながら、これでは断線により計測不能となり、その修復のために超電導磁石装置を分解・調査することになる場合があり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９３１１６８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１２１２０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｙ．Ｊｉｚｏ，ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｃｒｙｏ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．１０．ｐｐ．５１６−５２３，１９９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今後、超電導磁石装置の長期間の運用を果たすためには、超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断が必要となる。その際、検査・診断は、運用に与える影響が大きくならないように、非破壊で行うことが望まれる。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、荷重支持材の検査・診断を非破壊で実施することができる超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法において、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求め、検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、前記荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を前記構造力学解析モデルによって推定し、運用後の実機の振動特性について、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求め、前記構造力学解析モデルによる推定と前記外槽容器の実測振幅とを比較することにより、劣化した荷重支持材の有無と程度を検査・診断することを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法において、前記外槽容器の実測振幅は周波数に対するピーク振幅であることを特徴とする。
【００１２】
〔３〕超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断装置において、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求める手段と、検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、前記荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を前記構造力学解析モデルによって推定する手段と、運用後の実機の振動特性について、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求める手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超電導磁石装置の荷重支持材の劣化について、検査・診断を非破壊で簡単に実施できる。
【００１４】
したがって、今後、超電導磁石装置の長期間の運用を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る超電導磁気浮上式鉄道車両用超電導磁石装置を示す断面模式図である。
【図２】本発明の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断フローチャートである。
【図３】本発明に係る超電導磁石装置の外槽容器の周波数に対する振幅特性図（その１）である。
【図４】本発明に係る超電導磁石装置の外槽容器の周波数に対する振幅特性図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法は、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求め、検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、前記荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を前記構造力学解析モデルによって推定し、運用後の実機の振動特性について、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求め、前記構造力学解析モデルによる推定と前記外槽容器の実測振幅とを比較することにより、劣化した荷重支持材の有無と程度を検査・診断する。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る超電導磁気浮上式鉄道車両用超電導磁石装置を示す断面模式図である。
【００１９】
この図において、１は超電導コイル、２は内槽容器、３は荷重支持材、４はシールド板、５は外槽容器、６は振動センサー、７は台車枠、８は構造力学解析モデルの入力データ、９は計測用制御装置である。
【００２０】
超電導磁気浮上式鉄道用車両に搭載する超電導磁石装置の構造は、力を伝える他の超電導磁石装置と同様である。超電導コイル１は、寒材に浸して超電導状態とするため、低温脆性を抑えた内槽容器２に収納する。この内槽容器２は、力を伝えるため、荷重支持材３を介して構造部材に取り付ける。荷重支持材３は、内槽容器２への伝導熱侵入を抑えるため、断熱に優れた材質と形状を選ぶ。構造部材は、密閉した中空の外槽容器５として内槽容器２を収納し、内槽容器２への伝達熱侵入を抑えるため、外槽容器５の内部は真空にする。また、内槽容器２への輻射熱侵入を抑えるため、外槽容器５と内槽容器２の間にシールド板４を挿入する。なお、外槽容器５は台車枠７に取り付ける。
【００２１】
上記したように、超電導磁石装置の外槽容器５は、信頼性を確保するために溶接構造となっている。そのため超電導磁石装置の検査・診断が必要となった場合でも、分解・調査を容易に行うことができない。そこで、本発明では、必要に応じて荷重支持材３近傍の外槽容器５の外側面に振動センサー６を配置することで、振動特性の分析により荷重支持材３の劣化を捉えるように構成する。この振動センサー６からの出力データは計測用制御装置９に取り込まれる。また、計測用制御装置９には構造力学解析モデルを入力データ８として取り込む。
【００２２】
図２は本発明の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断フローチャートである。
【００２３】
以下、超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法を図２に基づいて説明する。
【００２４】
（１）まず、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を、運用前の実機と構造力学解析モデルによって求める（ステップＳ１）。
【００２５】
この時、継続的な熱侵入の原因とならないように、位相関係と振幅の大小関係を求めた後は、実機の内槽容器の計測線は切断して運用するか、内槽容器の計測線のないこと以外は全く同じ実機を別途作製して運用することが望ましい。
【００２６】
（２）検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、荷重支持材近傍の外槽容器の振幅の変化を構造力学解析モデルによって推定する（ステップＳ２）。
【００２７】
（３）運用後の実機の振動特性において、超電導磁石装置の荷重支持材近傍の外槽容器の外側面に配置した振動センサーにより、荷重支持材近傍の外槽容器の実測振幅を求める（ステップＳ３）。
【００２８】
（４）構造力学解析モデルによる推定と外槽容器の実測振幅とを比較することにより、劣化した荷重支持材の有無と程度を検査・診断する（ステップＳ４）。
【００２９】
本発明では、超電導磁石装置の構造が変化すればその超電導磁石装置の振動特性も変化することを利用して荷重支持材の検査・診断を行うようにしている。つまり、超電導磁石装置の振動特性の分析により、超電導磁石装置を分解しなくても、荷重支持材の劣化を捉えることが可能となる。
【００３０】
荷重支持材の劣化については、次のような振動特性の変化が考えられる。
【００３１】
（１）荷重支持材近傍の外槽容器と内槽容器の振動が同位相で、外槽容器の振幅の方が小さい場合には、荷重支持材の劣化によってその近傍の外槽容器の振幅は更に小さくなる（内槽容器の振幅は更に大きくなる）。
【００３２】
（２）荷重支持材近傍の外槽容器と内槽容器の振動が同位相で、外槽容器の振幅の方が大きい場合には、荷重支持材の劣化によってその近傍の外槽容器の振幅は更に大きくなる（内槽容器の振幅は更に小さくなる）。
【００３３】
（３）荷重支持材近傍の外槽容器と内槽容器の振動が逆位相の場合には、荷重支持材の劣化によってその近傍の外槽容器の振幅は更に大きくなる（内槽容器の振幅も更に大きくなる）。
【００３４】
超電導磁石装置の構造力学解析モデルを作成し、ある荷重支持材の劣化を模擬して解析した。荷重支持材の劣化以外は、全く同じ条件の調和応答において、図３（劣化前）と図４（劣化後）の間で上記（１）のような変化が見られ、荷重支持材近傍の外槽容器の振幅（図中の濃線Ａ，Ａ′）は、図３（劣化前）に比べて図４（劣化後）であるピーク振幅が半減することを確認した。
【００３５】
このように、運用前の実機と構造力学解析モデルによって荷重支持材近傍の内槽容器と外槽容器に関する位相関係と振幅の大小関係を確認しておくことで、検査・診断対象である荷重支持材が劣化した場合の、その荷重支持材近傍の外槽容器（内槽容器でも可）の振幅の変化を推定することができる。その変化量は構造力学解析モデルによって推定すればよい。そして、運用後の実機の振動特性において、荷重支持材近傍の外槽容器の振幅を確認し、構造力学解析モデルによる推定と比較することにより、劣化した荷重支持材の有無と程度を検査・診断することができる。この時検査・診断対象である荷重支持材近傍の外槽容器が、振動の腹であるようなモードにおける比較であれば、振幅が大きくなってピーク振幅となり検査・診断しやすい。
【００３６】
外槽容器の振動特性は、実機において振動センサーを外槽容器の外表面に配置することで比較的容易に得ることができる。本発明では、この振動センサーのデータを必要に応じて計測することにより得た振動特性の変化を基に、外槽容器と内槽容器の間で力を伝えるための荷重支持材の劣化を非破壊で簡単に検査・診断することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の超電導磁石装置の荷重支持材の検査・診断方法およびその装置は、超電導磁石装置の荷重支持材の劣化の検査・診断を非破壊で簡単に実施できるツールとして利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    超電導コイル
２    内槽容器
３    荷重支持材
４    シールド板
５    外槽容器
６    振動センサー
７    台車枠
８    構造力学解析モデルの入力データ
９    計測用制御装置
【図１】
2010258278.tif 000003
【図２】
2010258278.tif 000004
【図３】
2010258278.tif 000005
【図４】
2010258278.tif 000006