(57)【要約】【課題】超電導磁石を搭載する台車６を定置にて電磁力で支持して加振することができる磁気支持電磁加振装置を提供する。【解決手段】超電導コイル６１〜６８を備えた台車６を電磁力で支持し、電磁力で加振する磁気支持電磁加振装置であって、台車６に対向して平面的に配置されるＵ、Ｖ、Ｗの３相コイルであり、かつ、各相のコイルが互いに極性の異なる２〜３個のコイル（Ｕ相２個（４１１、４１６等）、Ｖ相３個（４１２、４１４、４１７等）、Ｗ相２個（４１３、４１５等））からなり、各７個のコイル（４１１〜４１７等）で形成されている電磁加振コイル４１〜４４および３１〜３４と、電磁加振コイル４１〜４４および３１〜３４に対して台車６の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電するインバータ５１〜５８とを備えている。【選択図】            図２
2004282956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振対象を電磁力で支持し、電磁力で加振する磁気支持電磁加振装置において、
加振対象に対向して平面的に配置される多相コイルであって、各相のコイルが互いに極性の異なる２以上のコイルから形成されている電磁加振コイルと、
電磁加振コイルに対して加振対象の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電する通電制御手段とを備えることを特徴とする磁気支持電磁加振装置。
【請求項２】
前記電磁加振コイルが前記加振対象を挟む１対の対向面に複数組ずつ配置されていて、
前記通電制御手段が、前記加振対象に対する複数の位置変位又は加速度の検知手段の出力に応じて、前記複数の電磁加振コイルの各々に対して独立に通電制御することを特徴とする請求項１記載の磁気支持電磁加振装置。
【請求項３】
前記電磁加振コイルが３相コイルであって、１相のコイルが互いに極性の異なる２個のコイルから形成され、他の１相のコイルが互いに極性の異なる１個と２個のコイルから形成され、残りの１相のコイルが互いに極性の異なる２個のコイルから形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気支持電磁加振装置。
【請求項４】
加振対象を電磁力で支持し、電磁力で加振する磁気支持電磁加振方法において、
平面的に配置される多相コイルであって、各相のコイルが互いに極性の異なる２以上のコイルから形成されている電磁加振コイルを、加振対象に対向するように配置し、
電磁加振コイルに対して加振対象の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電するように通電制御することを特徴とする磁気支持電磁加振方法。
【請求項５】
前記電磁加振コイルを前記加振対象を挟む１対の対向面に複数組ずつ配置し、
前記通電制御の際に、前記加振対象に対する複数の位置変位又は加速度の検知出力に応じて、前記複数の電磁加振コイルの各々に対して独立に通電を制御することを特徴とする請求項４記載の磁気支持電磁加振方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導磁気浮上鉄道における超電導磁石の性能評価等を行う際に用いて好適な磁気支持電磁加振装置及び加振方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導磁気浮上式鉄道において、超電導磁石はキーテクノロジーであり、その性能評価に関して、多くの試験が行われてきた。その一つが電磁加振試験（以下、本試験とする）であり、超電導磁石に対向した電磁加振コイルに、走行時と同様な高調波磁界を発生させ、その時の超電導磁石のＡＣ損失（交流損失）、各部振動、そして振動に伴う発熱を評価するものである。本試験は、現車試験前に超電導磁石の基本性能が確認できるばかりでなく、山梨実験線走行試験では完全に実現できない長時間走行時の熱損失を評価する等の補完的な役割も担っている。
【０００３】
一方、本試験における走行時との等価性の確証は、山梨実験線の走行試験が順調に進む現在もなお検討が続けられている。例えば超電導磁石を搭載する台車支持方法の違い（走行時は超電導磁石に作用する電磁力にて支持されるが（例えば、特許文献１参照）、本試験は台車に設置されたばね等にて支持される）、超電導磁石への作用力の違い（走行時は定常力と脈動力が作用するが、本試験は脈動力のみである）の影響評価等がある。これらの等価性に関しては、今後、各種試験及び振動解析にて、明らかにされるだろうが、より走行時と等価な試験装置が用意できればより良い。
【０００４】
また鉄車輪−レールシステムでは、車両試験台と呼ばれる、走行している車両の状態を定置で再現できる装置が有効に活用されており、超電導磁気浮上式鉄道においても、将来、同様な試験装置が望まれるものと考えられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２９８９０２号公報（第９−１０頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことを鑑み、今回、これまでの電磁加振装置を改良して、超電導磁石及びそれを搭載する台車そして車両を定置にて磁気支持できる磁気支持電磁加振装置及び加振方法を提供することを目的とする。また、これまでの同様な検討では、電磁加振コイルと磁気支持コイルの２種類が必要であったが、本発明では、１種類のコイルにて、電磁加振と磁気支持の両方が行えるようにする磁気支持電磁加振装置及び加振方法を提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、加振対象を電磁力で支持し、電磁力で加振する磁気支持電磁加振装置において、加振対象に対向して平面的に配置される多相コイルであって、各相のコイルが互いに極性の異なる２以上のコイルから形成されている電磁加振コイルと、電磁加振コイルに対して加振対象の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電する通電制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記電磁加振コイルが前記加振対象を挟む１対の対向面に複数組ずつ配置されていて、前記通電制御手段が、前記加振対象に対する複数の位置変位又は加速度の検知手段の出力に応じて、前記複数の電磁加振コイルの各々に対して独立に通電制御することを特徴とする。請求項３記載の発明は、前記電磁加振コイルが３相コイルであって、１相のコイルが互いに極性の異なる２個のコイルから形成され、他の１相のコイルが互いに極性の異なる１個と２個のコイルから形成され、残りの１相のコイルが互いに極性の異なる２個のコイルから形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、加振対象を電磁力で支持し、電磁力で加振する磁気支持電磁加振方法において、平面的に配置される多相コイルであって、各相のコイルが互いに極性の異なる２以上のコイルから形成されている電磁加振コイルを、加振対象に対向するように配置し、電磁加振コイルに対して加振対象の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電するように通電制御することを特徴とする。請求項５記載の発明は、前記電磁加振コイルを前記加振対象を挟む１対の対向面に複数組ずつ配置し、前記通電制御の際に、前記加振対象に対する複数の位置変位又は加速度の検知出力に応じて、前記複数の電磁加振コイルの各々に対して独立に通電を制御することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気支持電磁加振装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態である磁気支持電磁加振装置１００の全体構成図である。磁気支持電磁加振装置１００は、対向する１組の電磁加振コイル盤１および２と、電磁加振コイル盤１および２に設けられている電磁加振コイル群３および４に電流を供給するためのインバータ５とから構成されている。この磁気支持電磁加振装置１００によって磁気支持および加振される台車６は、電磁加振コイル盤１および２の間に設置される。この台車６には、複数の超電導コイルが冷却液と共に低温容器に収納され、搭載されている。
【００１１】
電磁加振コイル群２は、それぞれが１層の７個のコイルからなる電磁加振コイル（１Ｕ）４１、電磁加振コイル（１Ｂ）４２、電磁加振コイル（４Ｕ）４３、および電磁加振コイル（４Ｂ）４４から構成されている。そして、電磁加振コイル群３は、それぞれが１層の７個のコイルからなる電磁加振コイル（２Ｕ）３１、電磁加振コイル（２Ｂ）３２、電磁加振コイル（３Ｕ）３３、および電磁加振コイル（３Ｂ）３４から構成されている。電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜電磁加振コイル（４Ｂ）４４および電磁加振コイル（２Ｕ）３１〜電磁加振コイル（３Ｂ）３４を構成する各コイルは、その中心軸が、台車６に対向するように平面的に配置されている。
【００１２】
本実施の形態では、インバータ５によって、各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４に対して、３相交流電流が流されるとともに、直流電流も流されるようになっている。すなわち、各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４の３相交流電流を制御することで台車６に与える加振力を制御するとともに、直流電流を制御することで台車６に与える浮上力および案内力を制御することができる。
【００１３】
次に、図２を参照して、図１の台車６内の各超電導コイルの配置と、磁気支持電磁加振装置１００内の各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４とインバータ５間の回路構成について説明する。
【００１４】
図２では台車６を平面図で示している。一方、各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４は、図１を展開した形で示している。つまり、図２では、台車６と各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４の水平方向（台車６の中心を原点とする座標系のｘ方向）の位置関係（対向関係）は正確に示されているが、それらのコイルの間の距離関係（ｙ方向の位置関係）は模式的に示されている。
【００１５】
台車６は、走行方向（ｘ方向）に沿って、左右２列、各４本の超電導コイル６１、６２、６５、および６６、ならびに６３、６４、６７、および６８を備えている。これらの超電導コイル６１〜６８は、台車６の走行方向（ｘ方向）に対して直角の方向（ｙ方向）に向かってそれぞれ磁界を発生する。その際、超電導コイル６１〜６８の配置および電流の向きは、各列の隣り合う超電導コイル間および対向する各超電導コイル間で互いに逆極性の磁界を発生するように設定されている。この場合、各超電導コイル６１〜６８には、例えば、図示のような相対的な関係を有するｚ方向の電流が流れることになる（●印は電流が図の下から上に向かって流れることを示し、×印は電流が図の上から下に向かって流れることを示している）。このとき、超電導コイル６１は電磁加振コイル群４側に対してＮ極、超電導コイル６２は電磁加振コイル群４側に対してＳ極、超電導コイル６５は電磁加振コイル群４側に対してＮ極、そして、超電導コイル６６は電磁加振コイル群４側に対してＳ極となる磁界をそれぞれ発生する。超電導コイル６３は電磁加振コイル群３側に対してＳ極、超電導コイル６４は電磁加振コイル群３側に対してＮ極、超電導コイル６７は電磁加振コイル群３側に対してＳ極、そして、超電導コイル６８は電磁加振コイル群３側に対してＮ極となる磁界をそれぞれ発生する。
【００１６】
また、台車６には、２個のラテラル（側方）位置センサ７１および７２と、４個の垂直位置センサ７３〜７６とが取り付けられている。２個のラテラル位置センサ７１および７２は、各取り付け位置における左右方向（ｙ方向）の位置変位を検知する。４個の垂直位置センサ７３〜７６は、台車６の四隅に取り付けられていて、各取り付け位置における垂直方向（ｚ方向）の位置変位を検知する。したがって、これらの６個のセンサ７１〜７６によって、台車６のｙ方向およびｚ方向の位置変位と、ｘ軸方向の回転変位φと、ｙ軸方向の回転変位θと、ｚ軸方向の回転変位ψとが検知される。
【００１７】
なお、上記の構成において位置センサ７１〜７６は、速度や加速度を検知する他のセンサとすることもできる。
【００１８】
次に、磁気支持電磁加振装置１００内の各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４と、インバータ５との間の回路構成について説明する。図２に示すようにインバータ５は、それぞれが独立して出力制御が可能な８個のインバータ（１Ｕ）５１、（１Ｂ）５２、（２Ｕ）５３、（２Ｂ）５４、（３Ｕ）５５、（３Ｂ）５６、（４Ｕ）５７、および（４Ｂ）５８から構成されている。そして、インバータ（１Ｕ）５１、（１Ｂ）５２、（２Ｕ）５３、（２Ｂ）５４、（３Ｕ）５５、（３Ｂ）５６、（４Ｕ）５７、および（４Ｂ）５８は、それぞれ、電磁加振コイル（１Ｕ）４１、（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１、（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３、（３Ｂ）３４、（４Ｕ）４３、および（４Ｂ）４４に接続されている。
【００１９】
一方、各電磁加振コイル（１Ｕ）４１〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４を構成する３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相とする）の各コイルは次のように配置されている。電磁加振コイル（１Ｕ）４１では、Ｕ相コイル４１１、Ｖ相コイル４１２、およびＷ相コイル４１３が、その順に、超電導コイル６１に対向するように配置されていて、−Ｖ相コイル４１４、−Ｗ相コイル４１５、−Ｕ相コイル４１６、および、−Ｖ相コイル４１７が、その順に、超電導コイル６２に対向するように配置されている。ここで、−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相の「−」符号は、それらが、同一の電磁加振コイル（１Ｕ）４１内で「−」符号が無いＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルと逆相（逆極性）であることを示している（以下、同様）。
【００２０】
ここで、図３を参照して、この配置において電磁加振コイル（１Ｕ）４１が発生する磁界について説明する。図３（ｃ）は、図２の電磁加振コイル（１Ｕ）４１の各相コイル４１１〜４１７と、超電導コイル６１および６２の配置関係と、磁界とを示す図である。一方、図３（ａ）および（ｂ）は、（ｃ）の配置において発生する磁界の変化を説明するための比較図である。
【００２１】
図３（ａ）は、Ｕ相コイル２０１、Ｖ相コイル２０２、Ｗ相コイル２０３、Ｕ相コイル２０４、Ｖ相コイル２０５、およびＷ相コイル２０６の６個のコイルが発生する移動磁界を破線で示している。この場合、６個のコイル２０１〜２０６は、ピッチτの超電導コイル６１および６２に対して、τ／３の均一ピッチで配置されている（以下、基本配置と呼ぶ）。このとき、コイル２０１〜２０６のコイルピッチは、２τ（＝超電導磁石が作る基本波磁界の波長）／２（＝空間高調波次数）／３（＝相数）＝τ／３の関係となっている。したがって、３相電流を通電することで、台車６の実使用時における１２０度ピッチ浮上コイルが発生する主な高調波成分である２次空間調波を模擬することが可能となる。
【００２２】
一方、図３（ｂ）は、図３（ａ）の配置に対して６０度ピッチ（τ／６ピッチ）ずれたコイルに逆相電流を通電する場合を示している。この場合、−Ｖ相コイル２１１、−Ｗ相コイル２１２、−Ｕ相コイル２１３、−Ｖ相コイル２１４、−Ｗ相コイル２１５、−Ｕ相コイル２１６、および−Ｖ相コイル２１７の７個のコイルが、ピッチτの超電導コイル６１および６２に対して、τ／３の均一ピッチで配置されている。ただし、各コイル２１１〜２１７の配置は、基本配置の各コイル２０１〜２０６に対してτ／６ピッチずつずれている。また、−Ｕ相コイル２１３および２１６、−Ｖ相コイル２１１、２１４および２１７、ならびに、−Ｗ相コイル２１２および２１５に通電される電流は、Ｕ相コイル２０１および２０４、Ｖ相コイル２０２および２０５、Ｗ相コイル２０３および２０６に通電される電流と逆相である。すなわち、−Ｕ相コイル２１３および２１６、−Ｖ相コイル２１１、２１４および２１７、ならびに、−Ｗ相コイル２１２および２１５によって発生される磁界の向きと、Ｕ相コイル２０１および２０４、Ｖ相コイル２０２および２０５、Ｗ相コイル２０３および２０６によって発生される磁界の向きとは、互いに逆向きの関係を有することになる。つまり、起磁力の向き（あるいはコイルの極性）が互いに異なることになる。このときにも、基本配置と同様な移動磁界を発生することができる（以下、図３（ｂ）の配置を逆相配置と呼ぶ）。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示す本実施の形態の電磁加振コイル（１Ｕ）４１の配置について説明する。本実施の形態における電磁加振コイル（１Ｕ）４１は、図３（ｃ）に示すように、この基本配置と逆相配置を超電導磁石の極ピッチτ毎に組み合わせたものである。すなわち、超電導コイル６１と超電導コイル６２の極ピッチτの中心点を点ＣＰとした場合、電磁加振コイル（１Ｕ）４１は、点ＣＰから超電導コイル６１側の長さτの範囲にある基本配置のコイル２０１〜２０３に対応するコイル４１１〜４１３と、点ＣＰから超電導コイル６２側の長さτの範囲にある逆相配置のコイル２１４〜２１７に対応するコイル４１４〜４１７とから形成されている。ただし、逆相配置のコイル２１４およびコイル２１７は点ＣＰから超電導コイル６２側の長さτの範囲を越える部分を含んでいる。そのため、コイル２１４およびコイル２１７に対応するコイル４１４およびコイル４１７は、コイル２１４およびコイル２１７と同一形状とすることができない。そこで、コイル４１４およびコイル４１７は、コイル２１４およびコイル２１７の半分程度の長さとし、隣りあうコイル４１３等と組み合わせたときに、τの範囲内にある他のコイル２１５やコイル２１６と同じ大きさの合成磁界を発生するように、それらの形状を設定することとしている。
【００２４】
図３（ｃ）の配置では、電磁加振コイル（１Ｕ）４１の各コイル４１１〜４１７に３相電流を通電することによって、基本配置と同様な移動磁界を発生することができる。さらに、電磁加振コイル（１Ｕ）４１の各相に零相電流（＝定常電流あるいは直流電流あるいは同相電流）を通電すると、前後各超電導磁石（超電導コイル６１と、超電導コイル６２）に対向する電磁加振コイル（「Ｕ相コイル４１１、Ｖ相コイル４１２、およびＷ相コイル４１３」と、「−Ｖ相コイル４１４、−Ｗ相コイル４１５、−Ｕ相コイル４１６、および−Ｖ相コイル４１７」）は、各々、同じ極性の磁界を発生する。したがって、超電導磁石と同じ波長の基本波磁界となり、超電導コイルに定常力を発生する。すなわち本コイル配置にて、３相電流を通電して、従来の電磁加振試験と同じ加振力を発生しながら、零相電流を通電して、超電導磁石及びそれを搭載する台車６を磁気支持するための定常力を発生できるのである。
【００２５】
図３（ｃ）において、例えば、Ｕ相コイル４１１、Ｖ相コイル４１２、およびＷ相コイル４１３がともに超電導コイル６１側にＳ極となる磁界を発生したとすれば、−Ｖ相コイル４１４、−Ｗ相コイル４１５、−Ｕ相コイル４１６、および−Ｖ相コイル４１７はともに超電導コイル６２側にＮ極となる磁界を発生する。この場合に、図２に示すように超電導コイル６１および超電導コイル６２がそれぞれ電磁加振コイル（１Ｕ）４１側にＮ極およびＳ極の磁界を発生していたならば、電磁加振コイル（１Ｕ）４１と超電導コイル６１および超電導コイル６２との間にはともに吸引力が発生する。
【００２６】
また、図２に示す電磁加振コイル（１Ｕ）４１以外の各電磁加振コイル（１Ｂ）４２〜（４Ｂ）４４および（２Ｕ）３１〜（３Ｂ）３４を構成する３相の各７個のコイルも、電磁加振コイル（１Ｕ）４１の場合と同様に配置されている。すなわち、電磁加振コイル（１Ｂ）４２では、Ｕ相コイル４２１、Ｖ相コイル４２２、およびＷ相コイル４２３が、その順に、超電導コイル６１に対向するように配置されていて、−Ｖ相コイル４２４、−Ｗ相コイル４２５、−Ｕ相コイル４２６、および、−Ｖ相コイル４２７が、その順に、超電導コイル６２に対向するように配置されている。
【００２７】
また、電磁加振コイル（２Ｕ）３１では、Ｕ相コイル３１１、Ｖ相コイル３１２、およびＷ相コイル３１３が、その順に、超電導コイル６３に対向するように配置されていて、−Ｖ相コイル３１４、−Ｗ相コイル３１５、−Ｕ相コイル３１６、および、−Ｖ相コイル３１７が、その順に、超電導コイル６４に対向するように配置されている。電磁加振コイル（２Ｂ）３２では、Ｕ相コイル３２１、Ｖ相コイル３２２、およびＷ相コイル３２３が、その順に、超電導コイル６３に対向するように配置されていて、−Ｖ相コイル３２４、−Ｗ相コイル３２５、−Ｕ相コイル３２６、および、−Ｖ相コイル３２７が、その順に、超電導コイル６４に対向するように配置されている。
【００２８】
また、電磁加振コイル（３Ｕ）３３および（３Ｂ）３４では、Ｕ相コイル３３１および３４１、Ｖ相コイル３３２および３４２、およびＷ相コイル３３３および３４３が、その順に、超電導コイル６７に対向するように配置されていて、−Ｖ相コイル３３４および３４４、−Ｗ相コイル３３５および３４５、−Ｕ相コイル３３６および３４６、および、−Ｖ相コイル３４７および３４７が、その順に、超電導コイル６８に対向するように配置されている。電磁加振コイル（４Ｕ）４３および（４Ｂ）４４では、Ｕ相コイル４３１および４４１、Ｖ相コイル４３２および４４２、およびＷ相コイル４３３および４４３が、その順に、超電導コイル６５に対向するように配置されていて、−Ｖ相コイル４３４および４４４、−Ｗ相コイル４３５および４４５、−Ｕ相コイル４３６および４４６、および、−Ｖ相コイル４４７および４４７が、その順に、超電導コイル６６に対向するように配置されている。
【００２９】
次に、図４を参照して、図１の磁気支持電磁加振装置１００内の制御回路の構成の一例と制御方法について説明する。図４において図１または図２に示すものと同一の構成には同一の符号を用いている。
【００３０】
ところで、実際の走行時の台車６は、５自由度を磁気支持される（前後方向は、アンカーまたは空気ばね等を介して推進コイルによる推力と走行抵抗がバランスされている）。したがって、磁気支持電磁加振装置１００の電磁加振コイル群２および３による制御でも、５つ以上の制御系を設けることが望ましい。そのため、本実施の形態の磁気支持電磁加振装置１００では、実走行のシステムにおける８の字コイルを模擬する電磁加振コイル群２および３を、上下、左右、前後の８ブロック（電磁加振コイル４１〜４４および３１〜３４）に分け、各々にインバータ５１〜５８を接続している。また５自由度（図２の変位ｙ、ｚ、φ、θ、およびψ）の運動を把握するために６方向の位置センサ７１〜７６を用いている。
【００３１】
図４において、変位指令値発生回路８１は、図示していないコンピュータ等の計算装置の一部として構成されるものである。変位指令値発生回路８１は、台車６の変位指令値（図２のｙ、ｚ、φ、θ、およびψ成分の制御指令値）を発生する回路であり、キーボード等の入力装置を用いた操作者による入力操作等に従って、各変位の定常指令値や時間変化の指令値（加振指令値）を発生する。
【００３２】
各ブロック電流／電圧指令値発生回路８２は、変位指令値発生回路８１と同様に図示していないコンピュータ等の計算装置の一部として構成されるものである。位置センサ入力回路７は、図２の位置センサ７１〜７６の出力信号に対する入力インターフェースとなるものである。各ブロック電流／電圧指令値発生回路８２は、位置センサ入力回路７からの入力信号と、変位指令値発生回路８１で発生された各変位指令値とを比較し、所定の演算処理を行って、電磁加振コイル群２および３の各電磁加振コイル（１Ｕ）４１、（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１、（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３、（３Ｂ）３４、（４Ｕ）４３、および（４Ｂ）４４に供給すべき８組の電流指令値Ｉ１Ｕ、Ｉ１Ｂ、Ｉ２Ｕ、Ｉ２Ｂ、Ｉ３Ｕ、Ｉ３Ｂ、Ｉ４Ｕ、およびＩ４Ｂ（あるいはそれらの電流指令値を通電するための電圧指令値）を発生する。ここで、電流指令値Ｉ１Ｕ、Ｉ１Ｂ、Ｉ２Ｕ、Ｉ２Ｂ、Ｉ３Ｕ、Ｉ３Ｂ、Ｉ４Ｕ、およびＩ４Ｂは、それぞれ３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）成分の電流指令値から形成されている。
【００３３】
各電磁加振コイル（１Ｕ）４１、（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１、（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３、（３Ｂ）３４、（４Ｕ）４３、および（４Ｂ）４４は、実走行のシステムにおいて浮上力および案内力を発生する８の字コイルを模擬するコイルである。実走行のシステムにおける８の字コイルは、上下、左右のコイルにおいてヌルフラックス接続関係を有している（例えば、特許文献１参照）。よって、本実施の形態では、各電流指令値Ｉ１Ｕ、Ｉ１Ｂ、Ｉ２Ｕ、Ｉ２Ｂ、Ｉ３Ｕ、Ｉ３Ｂ、Ｉ４Ｕ、およびＩ４Ｂは、加振力を発生するための３相交流電流分に基づくとともに、上下各１組の電磁加振コイル（１Ｕ）４１と（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１と（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３と（３Ｂ）３４、および（４Ｕ）４３と（４Ｂ）４４でそれぞれヌルフラックス接続状態を模擬し、かつ、左右各１組の電磁加振コイル（１Ｕ）４１と（２Ｕ）３１、（１Ｂ）４２と（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３と（４Ｕ）４３、および（３Ｂ）３４と（４Ｂ）４４でそれぞれヌルフラックス接続状態を模擬して、浮上力、案内力を発生させるための直流電流分に基づいて決定される。ただし、外乱等による変化を抑制するため、加振力の指令値や、ヌルフラックス接続状態の模擬のための電流値は、各位置センサ７１〜７６の出力に応じて、電磁加振コイル４１〜４４および３１〜３４毎に単独で適宜調整される。
【００３４】
以上のように、８ブロックの各電磁加振コイル（１Ｕ）４１、（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１、（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３、（３Ｂ）３４、（４Ｕ）４３、および（４Ｂ）４４に、制御電流を適切に通電することによって、走行時電磁ばねにて支配的な上下、左右、ロール、ピッチ、ヨーばね及び左右とロールの連成ばねによるものと同等の電磁力を発生することができる。
【００３５】
上述した各ブロック電流／電圧指令値発生回路８２が発生した各電流指令値Ｉ１Ｕ、Ｉ１Ｂ、Ｉ２Ｕ、Ｉ２Ｂ、Ｉ３Ｕ、Ｉ３Ｂ、Ｉ４Ｕ、およびＩ４Ｂは、それぞれ、インバータ（１Ｕ）５１〜（４Ｂ）５８に入力される。インバータ（１Ｕ）５１〜（４Ｂ）５８は、各電流指令値Ｉ１Ｕ、Ｉ１Ｂ、Ｉ２Ｕ、Ｉ２Ｂ、Ｉ３Ｕ、Ｉ３Ｂ、Ｉ４Ｕ、およびＩ４Ｂに基づいて、それぞれ、電磁加振コイル（１Ｕ）４１、（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１、（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３、（３Ｂ）３４、（４Ｕ）４３、および（４Ｂ）４４に流れる電流を通電制御する。
【００３６】
インバータ（１Ｕ）５１の構成は、例えば、電流指令値Ｉ１Ｕから３相インバータの制御信号を発生するインバータ制御信号発生回路８３と、それぞれが独立してスイッチング制御される３個の単相インバータ８４、８５、および８６とを有して構成されている。インバータ制御信号発生回路８３は、コンピュータ等の計算装置の一部として構成されるものであって、例えば、図示していない電流検知器を用いて、電磁加振コイル（１Ｕ）４１の３相の各コイル４１１〜４１７に通電される電流を制御する。この場合、３相の各コイル４１１〜４１７は、相ごとに直列接続されている。
【００３７】
すなわち、Ｕ相については、インバータ８４によって、直列接続されたコイル４１１とコイル４１６に通電される電流が制御される。ここで、コイル４１１〜コイル４１７の端部に示した「・」印は、各コイルの極性を示すもので、各相において「・」印を付けた端部から流入する電流が、その起電力が同じ向きに生じることを示している。この場合、コイル４１１とコイル４１６は、互いに極性が異なるように接続されている。
【００３８】
Ｖ相については、インバータ８５によって、直列接続されたコイル４１２とコイル４１４およびコイル４１７に通電される電流が制御される。ここで、コイル４１２と、コイル４１４およびコイル４１７は、互いに異なる極性を有している。そして、Ｗ相については、インバータ８６によって、直列接続されたコイル４１３とコイル４１５に通電される電流が制御される。ここで、コイル４１３と、コイル４１５は、互いに異なる極性を有している。
【００３９】
本実施の形態では、各インバータ５１〜５８は同一の構成を有し、また、電磁加振コイル（１Ｕ）４１、（１Ｂ）４２、（２Ｕ）３１、（２Ｂ）３２、（３Ｕ）３３、（３Ｂ）３４、（４Ｕ）４３、および（４Ｂ）４４も同一の構成を有している。
【００４０】
なお、図４に示す例では、インバータ（１Ｕ）５１で、相毎に３個の単相インバータ８４〜８６を用いるとともに、電磁加振コイル（１Ｕ）４１の３相の各コイル４１１〜４１７を相毎に直列接続することとしている。ただし、この構成に代えて、各コイル４１１〜４１７に７個の単相インバータをそれぞれ接続するようにしたり、各相の極性毎に６個の単相インバータを接続するようにしたりしてもよい。
【００４１】
以上、本発明の一実施の形態を図１〜図４を参照して説明したが、本発明の実施の形態は上記のものに限定されるものではない。例えば、電磁加振コイルを４相あるいはそれ以上複数の相のコイルから構成するようにしたり、図２のｘ方向の位置変位を検知する位置センサを追加して６自由度の制御を行うようにしたりすることができる。また、台車６上の位置センサに代えて、距離センサ等、台車６外で台車６の位置変位を検知することができるセンサを用いるようにしてもよい。
【００４２】
また、本発明の磁気支持電磁加振装置は、加振対象を超電導コイル６１〜６８を備えた台車６に限定するものではなく、例えば、超電導磁石のみを加振対象としたり、台車６に車両を搭載した状態で加振対象としたり、常電導磁石や永久磁石あるいは強磁性体を搭載した供試物を加振対象としたりすることもできる。また、本装置は、加振対象に取り付けた振動対象物に対して振動を与えるための振動装置として使用することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、加振対象に対向して平面的に配置される多相コイルであって、各相のコイルが互いに極性の異なる２以上のコイルから形成されている電磁加振コイルと、電磁加振コイルに対して加振対象の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電する通電制御手段とを備えるようにしたので、超電導磁石及びそれを搭載する台車等の加振対象を定置にて磁気支持できることができるとともに、１種類の加振電磁コイルにて電磁加振と磁気支持の両方が行えるようになった。
【００４４】
また、電磁加振コイルを加振対象を挟む１対の対向面に複数組ずつ配置するとともに、通電制御手段が、加振対象に対する複数の位置変位又は加速度の検知手段の出力に応じて、複数の電磁加振コイルの各々に対して独立に通電制御するので、複数の自由度を有して磁気支持を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態としての磁気支持電磁加振装置１００の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す磁気支持電磁加振装置１００の詳細構成を説明するための模式図である。
【図３】図２の電磁加振コイル４１の各コイル４１１〜４１７と、超電導コイル６１および６２との配置関係および磁界（ｃ）と、その比較説明用の参考配置（ａ）および（ｂ）を示す説明図である。
【図４】図２に示す磁気支持電磁加振装置１００の制御回路および制御方法の一例を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１、２  電磁加振コイル盤
３、４  電磁加振コイル群
５  インバータ
６  台車
３１〜３４、４１〜４４  電磁加振コイル
３１１〜３１７、３２１〜３２７、３３１〜３３７、３４１〜３４７、４１１〜４１７、４２１〜４２７、４３１〜４３７、４４１〜４４７  ３相の各コイル
５１〜５８  インバータ
６１〜６８  超電導コイル
１００  磁気支持電磁加振装置
【図１】
2004282956.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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