(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路において、
（ａ）一車両に複数の台車が設けられ、該台車毎に配置され、永久電流スイッチを有する超電導磁石と、
（ｂ）該超電導磁石の励磁電源装置と、
（ｃ）前記超電導磁石と励磁電源装置間に位置し、前記超電導磁石毎に配置される回路切替器とを備え、
（ｄ）前記超電導磁石のうち励磁すべき複数台の超電導磁石を励磁する場合には、前記励磁すべき複数台の超電導磁石にパワーリード着脱装置を接続し、前記励磁すべき複数台の超電導磁石に対して配置された前記回路切替器の、超電導磁石の接続線に配置される第１の開閉部を閉路して、超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部を開路して、前記励磁すべき複数台の超電導磁石の回路が直列になるように接続し、前記励磁電源装置から電流を供給して前記励磁すべき複数台の超電導磁石を励磁し、励磁が完了すると前記永久電流スイッチを閉路して、電源電流を低減していき、永久電流モードが成立すると、前記第２の開閉部を閉路し、前記第１の開閉部を開路して前記パワーリード着脱装置の切り離しを行い、
（ｅ）前記超電導磁石のうち消磁すべき複数台の超電導磁石を消磁する場合には、前記消磁すべき複数台の超電導磁石にパワーリード着脱装置を接続し、前記消磁すべき複数台の超電導磁石に対して配置された前記回路切替器の、超電導磁石の接続線に配置される第１の開閉部を閉路して、超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部を開路して、前記消磁すべき複数台の超電導磁石の回路が直列になるように接続し、前記励磁電源装置から電流を供給して、前記消磁すべき複数台の超電導磁石の定格コイル電流に到達した時点で前記永久電流スイッチを開にし、その状態で前記励磁電源装置からの電源電流を零まで下げて消磁し、消磁が完了すると、前記第２の開閉部を閉路し、前記第１の開閉部を開路して、前記パワーリード着脱装置の切り離しを行い、
（ｆ）前記励消磁すべき複数台の超電導磁石の励消磁を同時に行えるようにすることを特徴とする磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、例えば、以下に示すようなものがあった。
【０００３】
図４は従来の磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路図である。
【０００４】
この図において、１は磁気浮上式鉄道車両、ＳＣＭ１，ＳＣＭ２，ＳＣＭ３，ＳＣＭ４，ＳＣＭ５はそれぞれ磁気浮上式鉄道車両に搭載される超電導磁石、２は断路器、３はパワーリード着脱装置、４は励磁電源装置、５は電源主開閉器、ＰＣＳは永久電流スイッチ、６は各部の制御を行う制御装置である。
【０００５】
現在採用されている励消磁作業は、台車単位で行われており、１台車あたりの作業は、
（１）まず、断路器２が開かれた状態で、パワーリード着脱装置３を超電導磁石（ＳＣＭ）に接続する。
【０００６】
（２）次に、断路器２を投入する。
【０００７】
（３）車両に搭載された超電導磁石（ＳＣＭ）と地上設備で回路を構成する。
【０００８】
（４）励磁電源装置４から電流を掃引する。
【０００９】
（５）断路器２を開路する。
【００１０】
（６）パワーリード着脱装置３を切り離す。
といった手順をとっている。
【００１１】
また、消磁する場合にも、上記と同様の操作を行う。
【００１２】
ここで、磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の励消磁方法について図５及び図６を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
Ａ．まず、超電導磁石の励磁の場合には、
（１）まず、図５（ａ）に示すように、超電導コイルＡと永久電流スイッチＢとを有する超電導磁石ＳＣＭは消磁状態にある。つまり、永久電流スイッチＢはＯＦＦの状態で超電導コイルＡには電流が流れていない。
【００１４】
（２）そこで、図５（ｂ）に示すように、超電導磁石ＳＣＭに接続器Ｃを介して電源Ｄを接続して、超電導磁石ＳＣＭに電流を供給する。
【００１５】
（３）次いで、図５（ｃ）に示すように、永久電流スイッチＢを投入する。
【００１６】
（４）次に、図５（ｄ）に示すように、電源電流をおとす。
【００１７】
（５）そこで、図５（ｅ）に示すように、永久電流モードが成立する。
【００１８】
（６）すると、図５（ｆ）に示すように、励磁された超電導磁石ＳＣＭを電源Ｄより切り離す。
【００１９】
Ｂ．次に、超電導磁石の消磁の場合には、
（１）まず、図６（ａ）に示すように、超電導磁石ＳＣＭは励磁されている。つまり、超電導磁石ＳＣＭの永久電流スイッチＢはＯＮの状態で超電導コイルＡには電流が流れている。
【００２０】
（２）そこで、図６（ｂ）に示すように、励磁されている超電導磁石ＳＣＭに電源Ｄを接続する。
【００２１】
（３）次に、図６（ｃ）に示すように、電源Ｄから超電導磁石ＳＣＭに電流を供給する。
【００２２】
（４）すると、図６（ｄ）に示すように、永久電流スイッチＢに電流が流れなくなる。
【００２３】
（５）次に、図６（ｅ）に示すように、永久電流スイッチＢをＯＦＦにして、電源電流をおとしていく。
【００２４】
（６）そこで、図６（ｆ）に示すように、電源電流を零まで下げて、超電導磁石ＳＣＭが消磁すると、超電導磁石ＳＣＭを電源Ｄから切り離す。
【００２５】
上記したように、現在は、１台車毎で超電導磁石ＳＣＭの励消磁が行われているため、１台車あたり１０分の作業時間がかかるとすると、台車の数×１０分の作業時間を要することになる。また、励磁電源に対して、各台車（ＳＣＭ）は並列に接続されており、各超電導磁石ＳＣＭのインダクタンスもまちまちなため、全台車あるいは任意の複数超電導磁石の励消磁作業は不可能な回路構成となっている。
【００２６】
つまり、励磁電源装置４に対して並列に配置されていた超電導磁石ＳＣＭ１，ＳＣＭ２，ＳＣＭ３，ＳＣＭ４，ＳＣＭ５にそれぞれ対応する地上側回路の断路器２を配置するようにしていた。
【００２７】
すなわち、磁気浮上式鉄道の超電導磁石の励消磁にかかる地上側回路は、宮崎実験センターで使用された最初の車両ＭＬ５００から、山梨実験センターで使用中の現車両ＭＬＸ０１に至るまで、磁石単位（ＭＬ５００）あるいは台車単位（ＭＬＵ００１、ＭＬＵ００２、ＭＬＵ００２Ｎ、ＭＬＸ０１）で励消磁が行える構成になっている。
【００２８】
宮崎実験線での走行実験は、実用化に向けてというよりも、研究のための実験といった要素が多く、励消磁自体も超電導磁石の高性能化に重点が置かれ、より速い電流掃引速度に耐え得る磁石の開発を進めることによって、励消磁時間の短縮を目指してきた。
【００２９】
結果として、１０Ａ／ｓｅｃまでの掃引速度でのクエンチしない磁石の開発に至り、ＭＬ５００では１台車あたり１時間以上かかっていた励消磁時間がＭＬＵ００２では１０分くらいまでになった。
【００３０】
その後、山梨実験線の設計が進むにつれて、宮崎最終車両ＭＬＵ００２Ｎに採用した超電導磁石では、高速走行中の発熱量が膨大になることがわかり、新たな設計が求められた。新しく開発された超電導磁石は、高速走行時（磁界変動周波数が大）の発熱量は少ないものとなったが、励消磁の掃引速度に伴う周波数領域では発熱量が多いものになってしまった。また、この領域での「磁界変動周波数−発熱量」曲線から、より小さい掃引速度にすると発熱量が少なくなることがわかっていたため、励消磁作業に関しては、宮崎実験線のときよりも後退してしまう結果となった。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
山梨実験線で実験が進むにつれて、１日の走行実験時間の延長が求められるようになり、それに要する励消磁作業時間が大きなネックになっている。山梨実験線にあるＭＬＸ０１車両は、最大１１台車での編成が可能であり、励磁、消磁にかかる時間は１台車２０分×１１台車で２２０分、すなわち３時間４０分以上かかることになる。
【００３２】
そして、現在計画されている実用列車は、１列車１４両編成であり、台車、集電装置と合わせて、励消磁対象の台車（装置）数は１７となり、現在の台車単位方式の励消磁作業では車両運用上大きな障害となり得ることが予想される。
【００３３】
本発明は、上記問題点を除去し、地上側に設けられる断路器を、回路切替器に変更することによって直列配置とし、複数台車の超電導磁石の励消磁を同時に行うことができる磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路を提供することを目的とする。
【００３４】
【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〕磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路において、
（ａ）一車両（１）に複数の台車が設けられ、これらの台車毎に配置され、永久電流スイッチ（ＰＣＳ）を有する超電導磁石（ＳＣＭ１〜ＳＣＭ５）と、
（ｂ）これらの超電導磁石（ＳＣＭ１〜ＳＣＭ５）の励磁電源装置（４）と、
（ｃ）前記超電導磁石（ＳＣＭ１〜ＳＣＭ５）と励磁電源装置（４）間に位置し、前記超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ２，ＳＣＭ３，ＳＣＭ４，ＳＣＭ５）毎に配置される回路切替器（１０）とを備え、
（ｄ）前記超電導磁石（ＳＣＭ１〜ＳＣＭ５）のうち励磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）を励磁する場合には、前記励磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）にパワーリード着脱装置（３）を接続し、前記励磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）に対して配置された前記回路切替器（１０）の、超電導磁石の接続線に配置される第１の開閉部（１１）を閉路して、超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部（１２）を開路して、前記励磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）の回路が直列になるように接続し、前記励磁電源装置（４）から電流を供給して前記励磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）を励磁し、励磁が完了すると前記永久電流スイッチ（ＰＣＳ）を閉路して、電源電流を低減していき、永久電流モードが成立すると、前記第２の開閉部（１２）を閉路し、前記第１の開閉部（１１）を開路して前記パワーリード着脱装置（３）の切り離しを行い、
（ｅ）前記超電導磁石（ＳＣＭ１〜ＳＣＭ５）のうち消磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）を消磁する場合には、前記消磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）にパワーリード着脱装置（３）を接続し、前記消磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）に対して配置された前記回路切替器（１０）の、超電導磁石の接続線に配置される第１の開閉部（１１）を閉路して、超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部（１２）を開路して、前記消磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）の回路が直列になるように接続し、前記励磁電源装置（４）から電流を供給して、前記消磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）の定格コイル電流に到達した時点で前記永久電流スイッチ（ＰＣＳ）を開にし、その状態で前記励磁電源装置（４）からの電源電流を零まで下げて消磁し、消磁が完了すると、前記第２の開閉部（１２）を閉路し、前記第１の開閉部（１１）を開路して、前記パワーリード着脱装置（３）の切り離しを行い、
（ｆ）前記励消磁すべき複数台の超電導磁石（ＳＣＭ１，ＳＣＭ３，ＳＣＭ５）の励消磁を同時に行えるようにする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路図である。なお、この図においては、車両の台車の片側のみが示されているが、実際は車両の両側の台車に超電導磁石が配置されている。また、従来のものと同様の部分については同じ部号を付してそれらの説明は省略する。
【００３７】
この図において、１０は従来の断路器に代わる回路切替器であり、超電導磁石の接続線に配置される第１の開閉部１１と超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部１２とを有している。
【００３８】
本発明の超電導磁石の地上側励消磁回路と、従来の地上側励消磁回路の大きな違いは、図４に示した断路器２を回路切替器１０に変更し、これに伴う配線の変更を行うようにした点である。
【００３９】
また、制御装置２０は、励磁電源装置４、電源主開閉器５、回路切替器１０の第１の開閉部１１及び第２の開閉部１２、パワーリード着脱装置３、永久電流スイッチＰＣＳなどの制御を行う。
【００４０】
そこで、まず、図２を参照しながら、３台車一斉励磁作業手順について説明する。
【００４１】
（１）まず、図２（ａ）に示すように、回路切替器１０の超電導磁石への接続線に配置される第１の開閉部１１は開路の状態にしておき、パワーリード着脱装置３を励磁すべき複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）に接続する。
【００４２】
（２）次に、図２（ｂ）に示すように、励磁すべき複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）の位置の回路切替器１０の超電導磁石への接続線に配置される第１の開閉部１１を閉じて、超電導磁石の両端を接続可能な第２の開閉部１２を開にする。すると、車両１に搭載された励磁すべき複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）と地上設備で回路が構成される。
【００４３】
（３）次に、図２（ｃ）に示すように、励磁電源装置４から電流を掃引し、複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）を励磁する。
【００４４】
（４）次に、図２（ｄ）に示すように、超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）の励磁が完了すると、ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５の回路切替器１０の超電導磁石の両端を接続可能な第２の開閉部１２を閉じて、第１の開閉部１１を開にする。
【００４５】
（５）次いで、図２（ｅ）に示すように、ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５のパワーリード着脱装置３の切り離しを行う。
【００４６】
次に、図３を参照しながら、３台車一斉消磁作業手順について説明する。
【００４７】
（１）まず、図３（ａ）に示すように、回路切替器１０の超電導磁石への接続線に配置される第１の開閉部１１は開路の状態にしておき、パワーリード着脱装置３を消磁すべき複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）に接続する。
【００４８】
（２）次に、図３（ｂ）に示すように、消磁すべき複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）の回路切替器１０の超電導磁石への接続線に配置される第１の開閉部１１を閉じて、超電導磁石の両端を接続可能な第２の開閉部１２を開にする。すると、車両に搭載された消磁すべき複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）と地上設備で回路が構成される。
【００４９】
（３）次に、図３（ｃ）に示すように、励磁電源装置４（図１参照）から電流を供給し、超電導磁石の定格コイル電流に到達した時点で永久電流スイッチＰＣＳを開にし、その状態で前記励磁電源装置（図１参照）からの電源電流を零まで下げて消磁する。
【００５０】
（４）そこで、図３（ｄ）に示すように、複数の超電導磁石（ＳＣＭ１、ＳＣＭ３、ＳＣＭ５）の消磁が完了すると、超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部１２を閉路し、前記回路切替器の前記第１の開閉部１１を開路する。
【００５１】
（５）そして、図３（ｅ）に示すように、前記パワーリード着脱装置の切り離しを行うようにする。
【００５２】
このように構成したので、本発明によれば、超電導磁石（ＳＣＭ）の回路が直列となるため、任意の複数台車の励消磁の同時作業が短時間で可能である。当然、回路的に全台車一斉励消磁が可能である。なお、台車単独での励消磁も可能である。
【００５３】
そして、従来と同様、フレキシブルな作業も可能であり、また、車両が長編成になればなるほど、従来の超電導磁石の励消磁作業時間に比べてその励消磁作業時間が大幅に短縮されることになる。
【００５４】
なお、回路切替器の構成としては、超電導磁石（ＳＣＭ）の両端に接続される接続線に各々第１の開閉部を配置するようにしてもよい。
【００５５】
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、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５６】
【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。
【００５７】
（１）超電導磁石（ＳＣＭ）の回路が直列となるため、任意の複数台車の励消磁が可能である。当然、回路的に全台車一斉励消磁が可能である。
【００５８】
（２）台車単独での励消磁も可能であり、従来と同様、フレキシブルな作業も可能であるとともに、また、車両が長編成になればなるほど、従来の超電導磁石の励消磁作業時間に比べてその励消磁作業時間を大幅に短縮することができる。
【００５９】
（３）台車側の回路変更は必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路図である。
【図２】  本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路の励磁動作の説明図である。
【図３】  本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路の消磁動作の説明図である。
【図４】  従来の磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路図である。
【図５】  超電導磁石の励磁動作の説明図である。
【図６】  超電導磁石の消磁動作の説明図である。
【符号の説明】
１    車両
３    パワーリード着脱装置
４    励磁電源装置
５    電源主開閉器
ＰＣＳ    永久電流スイッチ
ＳＣＭ（ＳＣＭ１，ＳＣＭ２，ＳＣＭ３，ＳＣＭ４，ＳＣＭ５）    超電導磁石
１０    回路切替器
１１    超電導磁石の接続線に配置される第１の開閉部
１２    超電導磁石の両端を短絡可能な第２の開閉部
２０    制御装置
【図１】
0004252156.tif 000002
【図２】
0004252156.tif 000003
【図３】
0004252156.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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