(57)【要約】【課題】磁気浮上コイルの電流制御により安定浮上を行う磁気浮上方式において、従来方式では、複雑な制御装置やギャップセンサーを使用する必要があるため、搭載が難しく、多くのコストがかかるという点である。【解決手段】超伝導体１ａをアレイ状に設置し電気的に並列に接続した超伝導体アレイ１と、磁界発生源２を設置し、超伝導体アレイ１と磁界発生源２の相対的な位置関係の変化により超伝導体アレイ１の中で常伝導転移している超伝導体の数を変化させ電流の制御を行う。【選択図】図１
2007221948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上物体またはレールのいずれかに設置された磁界発生源と、前記磁界発生源の近傍に配置され、かつ、レールまたは浮上物体のいずれかにアレイ状に設置され、電気的に並列に接続された複数の超伝導体とからなり、前記磁界発生源と前記超伝導体の相対位置関係の変化による印加磁界変動によって起こる常伝導転移を利用した磁気浮上コイル用の電流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導体の常伝導転移を利用した電流制御方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触により物体を支持・搬送する事が出来る磁気浮上搬送装置は、騒音や振動を低減でき、また、低損失で走行が可能であるなど様々な利点を持っているため、現在各所で盛んに研究が行われている。
【０００３】
この磁気浮上搬送装置の中で、磁気浮上コイル電流を制御する事により安定浮上を実現する方式の物は、比較的容易に大きな浮上力が得られる事から、現在の磁気浮上搬送装置の主流となっている。
【０００４】
この方式では、安定浮上を行うために、磁気浮上コイルに流れる電流量を、浮上物体とレールとの位置関係に依存するように制御する必要がある。
【０００５】
例えば、浮上物体とレール同士が吸引しあって浮上する吸引浮上の場合、浮上物体がレールから離れた場合に、磁気浮上コイルに流れる電流を多くすることによって吸引力を増やし、元の位置関係に戻る、という様な電流制御を行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、現在主に行われている、浮上物体とレールの間の距離をギャップセンサーで随時測定し、それをパラメータとしてフィードバック電流制御を行う方法の場合、ギャップセンサーが高価で、大きな搭載スペースを必要とするため、搭載する事が難しいという問題点があった。
【０００７】
また、この方式では、フィードバック制御回路の応答速度が遅い場合、適切な電流制御が行われず、浮上が出来ない。
【０００８】
そのため、十分に性能の良い制御回路を容易する必要があるが、コストや搭載スペースを確保するのが難しいという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、コイル電流制御により安定浮上を行う磁気浮上方式において、従来方式では、複雑な制御装置やギャップセンサーを使用する必要があるため、搭載が難しく、多くのコストがかかるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、浮上物体またはレールのいずれかに設置された磁界発生源と、前記磁界発生源の近傍に配置され、かつ、レールまたは浮上物体のいずれかにアレイ状に設置され、電気的に並列に接続された複数の超伝導体とからなり、前記磁界発生源から発生した磁場で前記超伝導体を常伝導転移させることにより電流制御を行う、磁気浮上コイル用の電流制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電流制御装置は、制御の際に浮上物体とレールの位置関係を測定する必要が無く、複雑な制御機構も不要であり、また、位置関係の変動に対する応答が早いという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
磁界発生源と超伝導体の相対位置変化により、常伝導転移している超伝導体の割合が変化し、電流が効率よく制御されるように、複数の超伝導体をアレイ状に設置した。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明の１番目の実施例の斜視図であり、超伝導体アレイ１は浮上物体内部に固定し、かつ磁気浮上コイルおよび電源に接続され、磁界発生源２は超伝導体アレイ１の一部にだけに強い磁場が印加される様に超伝導体の近傍からずらした位置で、磁気浮上用のレールなどの地上側構造物に固定する。
【００１４】
また、超伝導体１ａは、超伝導体の状態が超伝導状態であるか常伝導状態であるかを決める３つの要素である、温度、通電電流および印加磁界のうち、温度および通電電流を調節する事により磁界発生源２の磁場強度で常伝導転移するような状態にしておく。
【００１５】
この様に構成した本実施例の初期状態においては、磁界発生源２から発生した磁場が超伝導体アレイ１の一部のみに強く印加され、その結果、超伝導体アレイ１の一部分だけが常伝導転移し、抵抗値が非常に高くなり、電流が遮断された状態となる。
【００１６】
これに対し、浮上物体が上方または下方に移動した場合、浮上物体内部に設置されている超伝導体アレイ１が、レールに設置されている磁界発生源２に対し相対的に上方または下方に移動し、超伝導体アレイ１の中で磁界発生源２から発生した磁場が強く印加される超伝導体の数が変化する。
【００１７】
その結果、超伝導体アレイ１の中で常伝導転移し、電流が遮断されている超伝導体の数が変化し、超伝導体アレイ１全体に流れる電流の総量が変化する事となる。
【００１８】
また、浮上物体すなわち超伝導体アレイ１が、磁界発生源２から近付く様にまたは遠ざかる様に移動した場合も、超伝導体アレイ１の中で磁界発生源２から発生した磁場が強く印加される超伝導体の数が変化し、超伝導体アレイ１全体に流れる電流の総量を変化させる事が出来る。
【００１９】
以上の原理により、磁気浮上用のコイルに流れる電流を、浮上物体と地上の位置関係の変化に依存するように制御する事が出来るようになる。
【００２０】
この方式では、複雑な制御回路が一切無く、また、磁場の変動による常伝導・超伝導転移は非常に高速に行われるため、浮上物体とレールの位置関係の変動に対し、電流制御を非常に高速に行う事が出来る。
【００２１】
また、浮上物体とレールの位置関係を測定する必要が無いため、ギャップセンサーなどの機器を搭載する必要が無い。
【００２２】
図２は本発明の２番目の実施例の磁場吸引式の磁気浮上装置の断面図であり、超伝導体アレイ１０、電源３０および磁気浮上コイル５０は導線７０により直列に接続され、浮上物体６０の内部に設置されている。
【００２３】
また、レール４０ａは浮上物体上方に構造物により固定され、レール４０ｂは浮上物体６０の側面近傍に構造物により固定され、前記レール４０ａおよびレール４０ｂは図２の紙面に垂直な方向に十分に長く設置されており、磁界発生源２０はレール４０ｂに固定され、浮上物体６０は紙面に垂直な方向に推進する。
【００２４】
なお、磁界発生源２０および超伝導体アレイ１０は、初期状態において超伝導体アレイ１０の上部の一部にのみ強い磁場が印加されるような位置に設置する。
【００２５】
この様に構成された本実施例では、浮上物体６０が外部の何らかの影響により下方に移動してしまった場合、超伝導体アレイ１０が磁界発生源２０に対し相対的に下方に移動することによって、超伝導体アレイ１０の中で強い磁場が印加されている超伝導体の数が減少、すなわち常伝導転移することによって抵抗値が非常に高くなっている超伝導体の数が減少し、超伝導体アレイ１全体に流れる電流が増加する。
【００２６】
その結果、磁気浮上コイル５０に流れる電流が増加することによって浮上物体６０とレール４０ａの間の吸引が増加し、浮上物体６０が上方すなわち元に位置に戻る様な力を得る事が出来る。
【００２７】
また、浮上物体６０が外部からの何らかの影響により上方に移動してしまった場合には、前述とは逆の作用が起こり、超伝導体アレイ１０全体に流れる電流が減少する。
【００２８】
その結果、磁気浮上コイル５０に流れる電流が減少することによって浮上物体６０とレール４０ａの間の吸引が減少し、浮上物体６０が下方すなわち元に位置に戻る様な力を得る事が出来る。
【００２９】
以上の原理により、本実施例では、浮上物体６０の上下方向への変動に対し、元の位置に戻る様な力が得られ、安定浮上を行う事が可能となる。
【００３０】
図３は本発明の３番目の実施例の磁気浮上装置の断面図であり、超伝導体アレイ１１および磁気浮上コイル５２は導線７１により電源３１に直列に接続され、浮上物体６１の内部に設置されている。
【００３１】
同様に超伝導体アレイ１２および磁気浮上コイル５１もまた導線７１により電源３１に直列に接続され、浮上物体６１の内部に設置されている。
【００３２】
レール４１ｂは浮上物体６１上方に構造物により固定され、レール４１ａは浮上物体６１の左方に構造物により固定され、レール４２ａは浮上物体６１の右方に構造物により固定され、前記レール４１ａ、レール４２ａおよびレール４１ｂは図３の紙面に垂直な方向に十分に長く設置されており、磁界発生源２１はレール４１ｂに固定され、浮上物体６１は図３は紙面に垂直な方向に推進する。
【００３３】
この様に構成された本実施例では、浮上物体６１が外部からの何らかの影響により下方に移動してしまった場合、磁界発生源２１と超伝導体アレイ１１、１２が遠ざかる事により超伝導体アレイ１１、１２の中で強い磁場が印加され常伝導転移している超伝導体の数が減少し、磁気浮上コイル５１、５２に流れる電流が増加する。
【００３４】
その結果、磁気浮上コイル５１、５２とレール４１ａ、４２ａの間の吸引力が増加し、浮上物体６１には左右から強く引っ張られる様な力が印加され、元の位置から下方に落ちていた浮上物体６１を上方すなわち元の位置に戻す様な力を得る事が出来る。
【００３５】
逆に浮上物体６１が上方に移動した場合にもまた、前述と同じ様な作用が働き、復元力を得る事が出来る。
【００３６】
また、浮上物体が左方に移動した場合には、超伝導体アレイ１２の中で強い磁場が印加され常伝導転移している超伝導体の数が増加し、磁気浮上コイル５１に流れる電流が減少する。
【００３７】
逆に、超伝導体アレイ１１では強い磁場が印加され常伝導転移している超伝導体の数が減少し、磁気浮上コイル５２に流れる電流が増加する。
【００３８】
その結果、浮上物体６１とレール４１ａの間の吸引力は減少し、逆に浮上物体６１とレール４２ａの間の吸引力は増加し、浮上物体６１全体では右方に移動するような力、すなわち元の位置に戻る様な力を得る事が出来る。
【００３９】
前述とは逆に浮上物体６１が右方に移動した場合でも同様に元の位置に戻るような力を得る事が可能である。
【００４０】
以上の原理により、本実施例では、浮上物体６１の上下左右方向への変動に対し、元の位置に戻る様な力を得る事ができ、安定浮上を行う事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
上記実施例では、磁界発生源をレールに固定しているが、磁界発生源を浮上物体内部に設置し、超伝導体アレイ、磁気浮上コイルおよび電源をレールに固定する事も出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は本発明の１番目の実施例の電流制御装置の斜視図である。
【図２】図２は本発明の２番目の実施例の磁気浮上装置の断面図である。
【図３】図３は本発明の３番目の実施例の磁気浮上装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、１０、１１、１２      超伝導体アレイ
１ａ    超伝導体
２、２０、２１    磁界発生源
３０、３１    電源
４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４２ａ、４１ｂ    レール
５０、５１、５２    磁気浮上コイル
６０、６１    浮上物体
７、７０、７１    導線
【図１】
2007221948.tif 000003
【図２】
2007221948.tif 000004
【図３】
2007221948.tif 000005