(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側に車両駆動推進用電磁コイルを、車両側に永久磁石をそれぞれ設け、地上側の第１のスリップレールから車両側の第１の集電・摺動接触装置を介して直流電力を受電し、該受電した直流電力を電力変換器により単相又は３相交流電力に変換し、該変換された単相又は３相交流電力を車両側の第２の集電・摺動接触装置を介して地上側の第２のスリップレールに給電し、前記車両駆動推進用電磁コイルは移動方向に対して線形状に配置し、該各電磁コイルは前記第２のスリップレールに梯子状に並列に結線し、隣り合う電磁コイルの極性は交互に異なる巻線方向の接続とし、前記永久磁石は隣り合う極性が９０°ずつ回転する向きで前記電磁コイルと対向する位置に配置し、前記電磁コイルの両側には短絡環状の誘導コイルを線形状に配置し、これら地上側の各コイルの複数個と各スリップレールを１組のコイルユニットとし、該１組のコイルユニットはモノレール状のベースに対し一体的に取り付け、前記ベースを地上側に連続的に敷設することを特徴とするリニアモーターカーの駆動推進制御システム。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、前記第１および第２の集電・摺動接触装置は車両当たり所定距離を隔てて複数個配置することを特徴とするリニアモーターカーの駆動推進制御システム。
【請求項３】
請求項１記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、前記集電・摺動接触装置とスリップレールとの接触は、板状で剛体のスリップレールに対し摺動集電体を両面から押し当てて挟み込まれる方式とすることを特徴とするリニアモーターカーの駆動推進制御システム。
【請求項４】
請求項１記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、前記集電・摺動接触装置が集電車輪を併用することを特徴とするリニアモーターカーの駆動推進制御システム。
【請求項５】
請求項１記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、停止時あるいは低速移動時の車両の支持と案内は車輪で行い、高速移動時の車両の支持と案内は地上側の誘導コイルで非接触に行い、駆動推進の制御は車両側を介して行うことを特徴とするリニアモーターカーの駆動推進制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモーターカーの駆動推進制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地上一次式の超電導リニアモーターカーの駆動推進システムとしては、以下に示すようなものがあった。
【０００３】
図６はかかる従来の超電導リニアモーターカーの駆動推進システムの概略構成図である。
【０００４】
この図において、１は超電導リニアモーターカー、２はその超電導リニアモーターカー１に搭載される超電導磁石、３はその超電導磁石に接続される冷凍機と圧縮器、４は超電導リニアモーターカー１に搭載される集電コイル、５はその集電コイル４に接続される発電用電力変換器、６はガスタービン式発電用エンジン、７は発電機、８はバッテリーである。
【０００５】
一方、地上側には、電力・周波数変換器１１、区分開閉器１２、電磁コイル１３が配置されている。
【０００６】
このように、地上側に駆動推進用の電磁コイル１３を設け、この電磁コイル１３に給電と制御を行う電力・周波数変換器１１を設け、一方、車両側に超電導磁石２を設け、車両側の消費電力の確保は集電コイル４を介して行うようにしていた。すなわち、車両側と地上側との電力の授受についてスリップレールを介する駆動推進システムが無かった。また、この逆の構成も無かった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した地上一次式超電導リニアモーターカーの駆動推進システムでは、地上側に多数の電力周波数変換器と、区分開閉器を延々と配置し、車両側には超電導磁石を設ける必要があるため、そのシステムが大型化し、コストの面でも省エネルギーの面でも難があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を除去し、リニアモーターカーの駆動推進制御システムの大幅な小型軽量化と低コスト化を図ることができるリニアモーターカーの駆動推進制御システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕リニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、地上側に車両駆動推進用電磁コイルを、車両側に永久磁石をそれぞれ設け、地上側の第１のスリップレールから車両側の第１の集電・摺動接触装置を介して直流電力を受電し、この受電した直流電力を電力変換器により単相または３相交流電力に変換し、この変換された単相または３相交流電力を車両側の第２の集電・摺動接触装置を介して地上側の第２のスリップレールに給電し、前記車両駆動推進用電磁コイルは移動方向に対して線形状に配置し、この各電磁コイルは前記第２のスリップレールに梯子状に並列に結線し、単相においては、隣り合う電磁コイルの極性は交互に異なる巻線方向の接続とし、３相においては、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の順に連なる電磁コイルを配置し、前記永久磁石は隣り合う極性が交互に異なる向きで前記電磁コイルと対向する位置に配置し、前記電磁コイルの両側には短絡環状の誘導コイルを線形状に配置したモノレールとし、これら地上側の各コイルの複数個と各スリップレールを１組のコイルユニットとし、この１組のコイルユニットはモノレール状のベースに対し一体的に取り付け、前記ベースを地上側に連続的に敷設することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、前記第１および第２の集電・摺動接触装置は編成列車当たり所定距離を隔てて編成の前後に２組以上配置することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、前記集電・摺動接触装置とスリップレールとの接触は、板状で剛体のスリップレールに対し摺動集電体を両面から押し当てて挟み込まれる方式とすることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、前記永久磁石の配列としてハルバッハ配列を用いることを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔１〕記載のリニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、停止時あるいは低速移動時の車両の支持と案内は車輪で行い、高速移動時の車両の支持と案内は地上側の誘導コイルで非接触に行い、駆動推進の制御は車両側を介して行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施例を示すリニアモーターカーの駆動推進制御システムの概略構成図である。なお、図１では浮上及び案内機構については省略されている。
【００１６】
この図に示すように、１０１はリニアモーターカー（車両）であり、このリニアモーターカー１０１には、電力変換器１０２が設けられ、この電力変換器１０２は受電される直流電力を単相又は３相交流電力に変換する。ここで、車両側には、地上側の給電用のスリップレール２０１，２０２と接続される第１の集電・摺動接触装置１０３，１０４、車両走行制御装置１０５Ａ、磁気・位置検出器１０５Ｂ、永久磁石１０６、電力変換器１０２を有し、電力変換器１０２の出力側には、単相又は３相交流電力線、地上側の車両駆動推進用スリップレール（単相の場合には、３０１，３０２）、（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）に接続される第２の集電・摺動接触装置（単相の場合には、１０７，１０８）（３相の場合には、１０７，１０８，１０９）が設けられている。
【００１７】
すなわち、地上側には、給電用のスリップレール２０１，２０２の他に、車両駆動推進用スリップレール３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）が敷設され、この車両駆動推進用スリップレール３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）には梯子状に並列に結線される駆動推進用電磁コイル（シンクロナスモータの固定子と均等）３０５が設けられる。地上側には、区分絶縁端子３０４が配置される。
【００１８】
また、第１及び第２の集電・摺動接触装置は、車両側の所定距離Ｌをおいて、編成の前後２箇所以上で集電を行い、並列接続により、給電電圧の低下を防止するとともに、いずれか一方の集電・摺動接触装置が損傷しても、もう一方の集電・摺動接触装置によってバックアップできるように構成されている。
【００１９】
また、第２の集電子１０７，１０８，１０９の場合は、２箇所の間にある地上側コイルに対し、電力を集中的に供給できる配置である。
【００２０】
更に、磁気・位置検出器１０５Ｂは、例えば、ホール素子を用いた磁気センサからなり、電磁コイルの磁界の極性を検知するとともに、区分絶縁端子３０４を基準として、その磁界の極性の検知数をカウントすることにより、区分絶縁端子３０４を基準とした車両の走行距離を検出することができる。
【００２１】
また、第１の集電・摺動接触装置１０３，１０４からの受電により得られた電力は、車両１０１内の負荷に給電することができる。
【００２２】
図２は本発明の実施例を示すリニアモーターカーの駆動推進制御システムのスリップレールと集電・摺動接触装置の模式図である。
【００２３】
この図において、４００はスリップレールの地上側固定部であり、路盤側に取り付けられる取り付けネジ４０１、碍子（絶縁体）本体部４０２を有し、その碍子（絶縁体）本体部４０２には外方に開口する空洞部４０３が形成され、その空洞部４０３の内壁に衝撃吸収カバー４０４を介してコ字形状の板状で剛体からなるスリップレール２０１，２０２，３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）が設けられている。このスリップレール２０１，２０２，３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）に第１および第２の集電・摺動接触装置１０３，１０４，１０７，１０８（３相の場合には、１０７，１０８，１０９）が接触する。この集電・摺動接触装置１０３，１０４，１０７，１０８（３相の場合には、１０７，１０８，１０９）は、外方に開いた２股形状の摺動接触部材本体１１０の先端に設けられる接触子１１１と前記２股形状の摺動接触部材本体１１０を外側にバイアスするように設けられるバネ部材１１２を備える。つまり、板状で剛体からなるスリップレール２０１，２０２，３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）に対し２股形状の摺動接触部材本体１１０が両面から押し当てて挟み込まれる方式としている。
【００２４】
このように構成することにより、第１及び第２の集電・摺動接触装置１０３，１０４，１０７，１０８（３相の場合には、１０７，１０８，１０９）は空洞部４０３内のコ字形状のスリップレール２０１，２０２，３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）に対して２股形状の摺動接触部材本体１１０に保持された接触子１１１により、振動条件下においても、２点以上の接触を行わせることができるとともに、バネ部材１１２により高い接触圧で接触させることができ、衝撃吸収カバー４０４によって走行中の離線現象をより低減させることができる。
【００２５】
図３は本発明の実施例を示すリニアモーターカーの軌道の構造及び車体の模式図である。
【００２６】
５０１は路盤、６０１はその路盤５０１上に配置されるコイル一体形モノレールであり、このコイル一体形モノレール６０１は、給電用母線６０３を内封するモノレール枕６０２上に設置される。モノレール枕６０２には、スリップレール２０１，２０２，３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）が設けられている。コイル一体形モノレール６０１の上方には浮上・案内コイル６０４とその上方の中央部に駆動推進用電磁コイル（３相シンクロナスモータの固定子と均等）３０５を配置する。
【００２７】
一方、車両１０１は、コイル一体形モノレール６０１を跨ぐような形状をなし、中央の内底部に永久磁石（浮上・推進用コイル）１０６を配置する。
【００２８】
図４は本発明の他の実施例を示すリニアモーターカーの駆動推進制御システムの概略構成図である。なお、図３と同じ部分には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００２９】
この実施例においては、第１実施例におけるスリップレール２０１，２０２における集電方式の変更はないが、スリップレール３０１，３０２（３相の場合には、３０１，３０２，３０３）における集電を集電車輪方式とした点が相違する。
【００３０】
すなわち、車両１０１の脚部に集電車輪８０１を設け、路盤５０１に配置される車輪用集電レール８０２，８０３に接触させて給電を行うようにしたものであり、例えば、スリップレール３０２や３０３をそれに置き替えることができる。
【００３１】
この場合、車体１０１が浮上中も、集電車輪８０１は転がり車輪用集電レール８０２，８０３と接触する方法である。
【００３２】
図５は本発明の実施例を示すリニアモーターカーの浮上と案内機能を有するハルバッハ配列のコイル構成を示す図である。
【００３３】
この図において、車両側に上部が庇状部分を有する永久磁石１０６を配置し、図に示すように、浮上・案内コイル６０４を励磁する。その庇状部分の下方に対応するように、軌道側に浮上・案内コイル６０４を配置する。
【００３４】
このように構成することにより、軌道側の浮上・案内コイル６０４と車両側の永久磁石１０６の作用により、車両を浮上・案内することができる。
【００３５】
なお、このハルバッハ配列の浮上方式は、日経サイエンス２０００年４月号、９４〜９９頁に記載されている。
【００３６】
また、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いて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、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。
【００３８】
（１）リニアモーターカーの駆動推進制御システムにおいて、路盤側の基礎構造物や側壁や電力変電所設備の簡素化と小容量化と低コスト化を図ることができる。
【００３９】
（２）クエンチのない永久磁石を用いた浮上高さの大きい浮上式駆動推進制御システムを実現することができるため、クエンチ等の異常時において高速域から車両が着地することを防ぐことができる。
【００４０】
（３）シンプルで、コイル配置が少なく、エネルギー効率の高いリニアモータ用駆動推進システムを実現することができる。
【００４１】
（４）モノレールベースに取付精度を要するコイルを一体化させたことにより、リニアモーターの工場生産が可能になり、高価で高精度な現場作業量を簡略化できるので、工事方法の簡略化と、コストの大幅な低減が可能になる。
【００４２】
（５）実績ある新幹線等の従来電車技術でシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すリニアモーターカーの駆動推進制御システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施例を示すリニアモーターカーの駆動推進制御システムのスリップレールと集電・摺動接触装置の模式図である。
【図３】本発明の実施例を示すリニアモーターカーの軌道の構造及び車体の模式図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すリニアモーターカーの駆動推進制御システムの概略構成図である。
【図５】本発明の実施例を示すリニアモーターカーのハルバッハ配列のコイル構成を示す図である。
【図６】従来の超電導リニアモーターカーの駆動推進システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１０１    リニアモーターカー（車両）
１０２    電力変換器
１０３，１０４    第１の集電・摺動接触装置
１０５Ａ    車両走行制御装置
１０５Ｂ    磁気・位置検出器
１０６    永久磁石
１０７，１０８，１０９    第２の集電・摺動接触装置
１１０    ２股形状の摺動接触部材本体
１１１    接触子
１１２    バネ部材
２０１，２０２    給電用のスリップレール
３０１，３０２，３０３    車両駆動推進用スリップレール
３０４    区分絶縁端子
３０５    駆動推進用電磁コイル
４００    スリップレールの固定部
４０１    取り付けネジ
４０２    碍子（絶縁体）本体部
４０３    空洞部
４０４    衝撃吸収カバー
５０１    路盤
６０１    コイル一体形モノレール
６０２    モノレール枕
６０３    給電用母線
６０４    浮上・案内コイル
８０１    集電車輪
８０２，８０３    車輪用集電レール
【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５】
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【図６】
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