(57)【要約】【課題】  超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上・案内力の制御を行うことができる磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムを提供する。【解決手段】  磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、超電導磁気浮上式列車１の左右に各々搭載される超電導磁石２と、前記超電導磁気浮上式列車１に搭載され、前記超電導磁石２に接続される励磁電源３と、この励磁電源３に接続される制御装置４と、この制御装置４に接続される速度センサ５、上下変位センサ６及び左右変位センサ７とを備え、前記速度センサ５、上下変位センサ６及び左右変位センサ７からの情報に基づいて、前記超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上力・案内力の制御を可能にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される超電導磁石と、
（ｂ）前記超電導磁気浮上式列車に搭載され、前記超電導磁石に接続される励磁電源と、
（ｃ）該励磁電源に接続される制御装置と、
（ｄ）該制御装置に接続される速度センサ、上下変位センサ及び左右変位センサとを備え、
（ｅ）前記速度センサ、上下変位センサ及び左右変位センサからの情報に基づいて、前記超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上力・案内力の制御を可能にすることを特徴とする磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記超電導磁石が液体冷媒システムを備えた超電導磁石であることを特徴とする磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システム。
【請求項３】
請求項１記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記超電導磁石が高温超電導線材を使用した磁石であることを特徴とする磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記励磁電源が前記超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される前記超電導磁石に通電する共通の常時通電用励磁電源であることを特徴とする磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システム。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記励磁電源が前記超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される前記超電導磁石に個別に通電する２つの常時通電用励磁電源であることを特徴とする磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の超電導磁気浮上式列車の構成を示す模式図、図６はその磁気浮上式列車の超電導磁石の電源装置の模式図である。
これらの図において、１０１はガイドウェイ、１０２はガイドウェイ１０１の側壁、１０３は側壁１０２に配置される推進コイル、１０４は側壁１０２に配置される浮上・案内コイル、１１０は磁気浮上式列車、１１１は駅での停車時や走行開始時に使用する車輪、１１２は案内輪、１１３は空気ばね、１１４は左右方向ダンパ、１１５は上下方向ダンパ、１１６は超電導磁石、１１７は冷凍システム、１１８は支持脚、１１９は案内脚、１２０は永久電流スイッチである。
【０００３】
従来の磁気浮上式列車１１０には励磁電源装置は搭載されず、車両の走行前にパワーリード着脱装置を使用して励磁電源装置を接続し、永久電流スイッチ１２０を用いた永久電流モード（定磁束モード）により、液体冷媒で冷却される冷凍システム１１７を有する超電導磁石１１６を励磁するようにしていた（下記特許文献１，２参照）。つまり、励磁電源装置を搭載しなくとも磁力を保持することができる一方で、磁気浮上式列車１１０には超電導磁石１１６に随伴する大型の冷凍システム１１７が搭載されるため、励磁電源装置までも搭載する余裕がなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１５６０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１８６６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、超電導磁気浮上式列車１１０の超電導磁石１１６は、地上に配置される励磁電源装置（図示なし）に接続可能な永久電流スイッチ１２０を用いた永久電流モード（定磁束モード）で励磁していたため、走行中に超電導磁石１１６の起磁力を変化させることができないといった問題があった。そのため、速度起電力によるリニアモータ端子電圧の上昇を防いだり、アクティブな浮上・案内特性の変更はできない。
【０００６】
ところが、近年、超電導磁石のコンパクト化・軽量化、つまり、高温超電導線材を使用した磁石の実現や、励磁電源装置の小型化により、車上に励磁電源装置を搭載する道が開けて励磁電源装置での通電による運用が可能となってきた。そして、当該励磁電源による通電を制御すれば、超電導磁石の起磁力を変化させることができるようになり、同期モータで言う弱め界磁の効果が得られる。また、同様に浮上・案内特性を変化させることができ、案内力の制御や、乗り心地の向上が期待できる。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上力・案内力の制御を行うことができる、磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システム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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される超電導磁石と、前記超電導磁気浮上式列車に搭載され、前記超電導磁石に接続される励磁電源と、この励磁電源に接続される制御装置と、この制御装置に接続される速度センサ、上下変位センサ及び左右変位センサとを備え、前記速度センサ、上下変位センサ及び左右変位センサからの情報に基づいて、前記超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上力・案内力の制御を可能にすることを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記超電導磁石が液体冷媒システムを備えた超電導磁石であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記超電導磁石が高温超電導線材を使用した磁石であることを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕から〔３〕の何れか一項記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記励磁電源が前記超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される前記超電導磁石に通電する共通の常時通電用励磁電源であることを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔１〕から〔３〕の何れか一項記載の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムにおいて、前記励磁電源が前記超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される前記超電導磁石に個別に通電する２つの常時通電用励磁電源であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）超電導磁気浮上式列車のリニア同期モータにおいて、いわゆる弱め界磁制御を行うことができ、端子電圧を軽減することができる。
（２）超電導磁気浮上式列車の案内力や浮上力の制御を行うことができ、設備の簡素化や乗り心地向上の効果が得られる。
【００１２】
（３）超電導磁気浮上式列車の左右の超電導磁石を共通の電源回路で通電している場合、どちらかの超電導磁石に異常があっても同様な割合で電流を減衰させることができるので、左右方向の異常力を低減でき、車両の損傷やガイドウェイの損傷及び過剰設計を未然に防ぐことができる。
一方、超電導磁気浮上式列車の左右の超電導磁石を別々の電源回路で通電している場合、左右の起磁力を調節することにより、低速走行で案内力が十分働かない時でも台車を軌道中心に案内することができ、その結果、低速車輪走行時の走行が安定し、急曲線走行において台車がガイドウェイに接触することがないので、案内輪（図５参照）を省略することができる。
【００１３】
（４）超電導磁気浮上式列車が曲線を走行する場合、列車速度に対する設定カントに対して実際の走行速度が低い／高いと、超過／不足遠心力のため台車がガイドウェイ中心から変位し、場合によってはガイドウェイと台車の接触が生じるが、超電導磁気浮上式列車の左右の超電導磁石を別々の電源回路で通電している場合、左右の起磁力を調節することにより、台車が常にガイドウェイ中心に来るように制御することができる。
【００１４】
（５）超電導磁石の起磁力を大きくするように制御することにより、トンネル内や上り勾配区間等の大きい推力が必要な区間でも、効率・力率が低下しない。または、そのような区間での推進コイルのターン数を削減することができる。
（６）車両が停止しているときには超電導磁石の磁界は必要ないので、駅停車時や入庫時などに容易に通電をやめて磁界を消磁することができる。この結果、列車外に発生する磁界をなくし、プラットホームやメンテナンス場などへの磁界をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムの模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムの模式図である。
【図３】本発明の実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石装置の回路図（その１）である。
【図４】本発明の実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石装置の回路図（その２）である。
【図５】従来の超電導磁気浮上式列車の構成を示す模式図である。
【図６】従来の磁気浮上式列車の超電導磁石の電源装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムは、超電導磁気浮上式列車の左右に各々搭載される超電導磁石と、前記超電導磁気浮上式列車に搭載され、前記超電導磁石に接続される励磁電源と、この励磁電源に接続される制御装置と、この制御装置に接続される速度センサ、上下変位センサ及び左右変位センサとを備え、前記速度センサ、上下変位センサ及び左右変位センサからの情報に基づいて、前記超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上力・案内力の制御を可能にする。
【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。
図１は本発明の第１実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムの模式図である。
この図において、１は磁気浮上式列車、２は磁気浮上式列車１に搭載される超電導磁石（超電導コイル）、３は磁気浮上式列車１に搭載される励磁電源、４は磁気浮上式列車１に搭載される制御装置、５は制御装置４に接続される速度センサ、６は制御装置４に接続され、上下方向ダンパにより検出される変位を感知する上下変位センサ、７は制御装置４に接続され、左右方向ダンパにより検出される変位を検知する左右変位センサである。なお、ここで、超電導磁石２は、例えば、液体冷媒システムを備えた超電導磁石である。
【００１８】
図２は本発明の第２実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムの模式図である。
この図において、１１は磁気浮上式列車、１２は磁気浮上式列車１１に搭載される高温超電導線材を使用した磁石（高温超電導線材を使用したコイル）、１３は磁気浮上式列車１１に搭載される励磁電源、１４は磁気浮上式列車１１に搭載される制御装置、１５は制御装置１４に接続される速度センサ、１６は制御装置１４に接続され、上下方向ダンパにより検出される変位を感知する上下変位センサ、１７は制御装置１４に接続され、左右方向ダンパにより検出される変位を感知する左右変位センサである。
【００１９】
本発明では、磁気浮上式列車１，１１の車上に励磁電源３，１３を搭載し、この励磁電源３，１３で超電導磁石２又は高温超電導線材を使用した磁石１２を励磁する。この時、励磁電源３，１３の電流を制御装置４，１４でＰＷＭ制御することで、超電導磁石２又は高温超電導線材を使用した磁石１２の起磁力を変化させる。
このように、磁気浮上式列車１，１１上に励磁電源３，１３を搭載したので、定電流モードにおいて、ＰＷＭ制御によって電流が制御される励磁電源３，１３を用いて超電導磁石２又は高温超電導線材を使用した磁石１２の励磁を行うことにより、速度センサ５，１５、上下変位センサ６，１６及び左右変位センサ７，１７からのデータに応じて超電導磁石２又は高温超電導線材を使用した磁石１２の起磁力を変化させることができる。
【００２０】
図３は本発明の実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石装置の回路図（その１）である。
この図において、２１は超電導磁石装置、２２は左側超電導磁石（左側ＳＣＭ）、ＳＣ１〜ＳＣ４は超電導磁石装置２１の左側超電導コイル、Ｒ１〜Ｒ４は左側超電導コイルＳＣ１〜ＳＣ４の保護抵抗、２３は右側超電導磁石（右側ＳＣＭ）、ＳＣ５〜ＳＣ８は超電導磁石装置２１の右側超電導コイル、Ｒ５〜Ｒ８は右側超電導コイルＳＣ５〜ＳＣ８の保護抵抗、２４は常時通電用励磁電源、２５は左側ＳＣＭ２２と右側ＳＣＭ２３とを結ぶ常電導線である。
【００２１】
図４は本発明の実施例を示す磁気浮上式列車の超電導磁石装置の回路図（その２）である。
この図において、３１は超電導磁石装置、３２は左側超電導磁石（左側ＳＣＭ）、ＳＣ１〜ＳＣ４は超電導磁石装置３１の左側超電導コイル、Ｒ１〜Ｒ４は左側超電導コイルＳＣ１〜ＳＣ４の保護抵抗、３３は左側超電導磁石（左側ＳＣＭ）３２の常時通電用励磁電源、３４はこの常時通電用励磁電源３３と左側超電導磁石（左側ＳＣＭ）３２とを接続する常電導線である。一方、３５は右側超電導磁石（右側ＳＣＭ）、ＳＣ５〜ＳＣ８は超電導磁石装置３１の右側超電導コイル、Ｒ５〜Ｒ８は右側超電導コイルＳＣ５〜ＳＣ８の保護抵抗、３６は左側超電導磁石（右側ＳＣＭ）３５の常時通電用励磁電源、３７はこの常時通電用励磁電源３６と右側超電導磁石（右側ＳＣＭ）３５とを接続する常電導線である。
【００２２】
このように構成することにより、磁気浮上式列車上に搭載した常時通電用励磁電源２４，３３，３６によって超電導磁石２２，２３，３２，３５を励磁し、その起磁力を変化させることができる。
本発明では、超電導磁気浮上式列車１，１１の速度センサ５，１５や上下変位センサ６，１６や左右変位センサ７，１７からのデータに応じて起磁力を変化させることにより、超電導磁気浮上式列車１，１１のリニア同期モータにおいて、いわゆる弱め界磁制御を行うことができるので、端子電圧を軽減することができ、また、超電導磁気浮上式列車１，１１の案内力や浮上力の制御を行うことができるので、設備の簡素化や乗り心地向上を図ることができる。
【００２３】
また、図３に示すように、左右側超電導磁石２２，２３を共通の常時通電用励磁電源２４で通電している場合、どちらかの側の超電導磁石に異常があっても、同様な割合で電流を減衰させることができるので、左右方向の異常力を低減でき、車両の損傷やガイドウェイの損傷及び過剰設計を未然に防ぐことができる。
また、図４に示すように、左右側超電導磁石３２，３５を別々の常時通電用励磁電源３３，３６で通電している場合、磁気浮上式列車の超電導磁石の左右の起磁力を調節することにより、低速走行で左右同じ起磁力では案内力が十分に働かない時でも台車を軌道中心に案内することができ、その結果、低速車輪走行時の走行が安定し、急曲線走行において台車がガイドウェイに接触することがないので、案内輪を省略することができる。
【００２４】
さらに、曲線を走行する場合、列車速度に対する設定カントに対して実際の走行速度が低い／高いと、超過／不足遠心力のため台車がガイドウェイ中心から変位し、場合によってはガイドウェイと台車の接触が生じるが、図４に示すように、左右側超電導磁石３２，３５に別々の常時通電用励磁電源３３，３６で通電している場合、左右の起磁力を調節することにより、台車が常にガイドウェイ中心に来るように制御することができる。
【００２５】
また、超電導磁石の起磁力を大きくするように制御することにより、トンネル内や上り勾配区間等の大きい推力が必要な区間でも、効率・力率を低下させずに走行することができる。または、そのような区間でのターン数を削減することができる。
なお、車両が停止しているときには超電導磁石の磁界は必要ないので、駅停車時や入庫時などに容易に通電をやめて磁界をなくすことができる。この結果、列車外で発生する磁界をなくし、プラットホームやメンテナンス場などへの磁界をなくすことができる。
【００２６】
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】
【００２７】
本発明の磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムは、超電導磁石の起磁力を変化させることにより、弱め界磁制御や浮上力・案内力の制御を行うことができる磁気浮上式列車の超電導磁石の起磁力制御システムとして利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１，１１    磁気浮上式列車
２    超電導磁石（超電導コイル）
３，１３    励磁電源
４，１４    制御装置
５，１５    速度センサ
６，１６    上下変位センサ
７，１７    左右変位センサ
１２    高温超電導線材を使用した磁石（高温超電導線材を使用したコイル）
２１，３１    超電導磁石装置
２２，３２    左側超電導磁石（左側ＳＣＭ）
２３，３５    右側超電導磁石（右側ＳＣＭ）
２４，３３，３６    常時通電用励磁電源
２５，３４，３７    常電導線
Ｒ１〜Ｒ４    左側超電導コイルの保護抵抗
Ｒ５〜Ｒ８    右側超電導コイルの保護抵抗
ＳＣ１〜ＳＣ４    左側超電導コイル
ＳＣ５〜ＳＣ８    右側超電導コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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