(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に設けられた超電導コイルと、この超伝導コイルの地上コイルに対向する側の車体側に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、
前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、電気的絶縁物の緩衝層を設けたことを特徴とする磁気浮上列車の集電装置。
【請求項２】
車体側に設けられた超電導コイルと、この超伝導コイルの地上コイルに対向する側の車体側に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、
前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、伸び特性が良好で、かつ電気的絶縁物の緩衝層を設けたことを特徴とする磁気浮上列車の集電装置。
【請求項３】
車体側に設けられた超電導コイルと、この超伝導コイルの地上コイルに対向する側の車体側に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、
前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、伸び特性が良好で、かつ電気的絶縁物の緩衝層を設けるとともに、前記集電コイル一体を樹脂で加圧含浸し硬化させるようにしたことを特徴とする磁気浮上列車の集電装置。
【請求項４】
車体側に設けられた超電導コイルと、この超伝導コイルの地上コイルに対向する側の車体側に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、
前記集電コイル収納ケースをガラス繊維強化プラスチックで形成するとともに、前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間全面に、伸び特性が良好で、かつ電気的絶縁物の緩衝層を設け、かつ前記集電コイルおよび前記集電コイル収納ケースを樹脂で加圧含浸し硬化させるようにしたことを特徴とする磁気浮上列車の集電装置。
【請求項５】
前記緩衝層が、ポリイミドフィルム、テフロンシート若しくはオレフィン系ポリマーで形成されたものである請求項１，２，３又は４記載の磁気浮上列車の集電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気浮上列車の集電装置に係り、特に、浮上・推進力を作用させる超電導コイルの磁場で、浮上コイルに誘導させた高調波磁場を利用し誘導集電するようにした集電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に知られている磁気浮上列車の集電装置には、次の２通りのものが良く知られている。すなわち、集電専用として集電コイル上に取り付けられた超電導コイルの磁場で、浮上コイルに電流を誘導し、集電コイルで集電する集中集電方式のものと、浮上推進用の超電導コイルの磁場により、浮上コイルに生じる電流の高調波成分を、集電コイルで誘導し集電する分散集電方式のものである。
【０００３】
図３は、この誘導集電装置を備えた磁気浮上列車の概略構成を示すもので、１４が磁気浮上列車の車体であり、６がこの車体側に設けられている集電コイル装置である。磁気浮上列車の車体１４は、台車１の上に連結され、台車１の両側には、超電導コイル５を収容した外槽２が設けられている。また、この外槽２の地上側表面には、台車１の両側において集電コイル装置６が取り付けられており、地上の側壁１３には、地上コイル，すなわち浮上コイル１１と推進コイル１２が配置されている。
【０００４】
図４は、図３に示されている台車１の片側（図３右側）の拡大図で、磁気浮上列車は次のように動作する。すなわち、超電導コイル５により作り出された磁場が、地上コイルである推進コイル１２との吸引・反発作用により磁気浮上列車は推進し、そして推進している状態で超電導コイル５の磁場の中心が、８の字状に形成されている浮上コイル１１の中心位置より下に下がると、浮上コイル１１には誘導電流が流れ、超電導コイル５と浮上コイル１１の磁場の中心位置を一致させようとする浮上力が作用し、台車１は浮上しながら走行することになる。
【０００５】
また、磁気浮上列車の分散形誘導集電装置は、進行方向に離散的に取り付けられた８の字形状となっている浮上コイル１１により発生する磁場の高調波成分に対して、誘導電流が流れるような位置に集電コイルを置くことにより集電動作が行なわれる。この場合、８の字形状に形成された集電コイル７の中心位置は、超電導コイル５の中心位置に、ある程度一致するよう取り付けられており、磁気浮上列車が浮上走行している際は、浮上コイル１１と集電コイル６との中心位置は一致しないため、集電コイル７には浮上コイル１１による誘導電流が生じることになり、集電が行われる。
【０００６】
なお、この種の誘導集電装置に関連するものとしては、例えば特開平１０−８３９１６号公報あるいは特開平８−１１１９１号公報などが挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成されている磁気浮上列車の誘導集電装置，すなわち浮上推進用の超電導コイル５の磁場による集電方式での集電能力は、磁気浮上列車の速度および超電導コイル５の中心位置と浮上コイル１１の中心位置に対する沈み込み量に大きく依存されることになる。例えば、磁気浮上列車が、乗客が満員で相対速度５００ｋｍ／ｈでの走行時と乗客が空車で相対速度３００ｋｍ／ｈでの走行時では、集電量に大きな差が生じることになる。
【０００８】
そこで、磁気浮上列車に必要とされる空調、照明および冷凍機等の電気機器で最低限必要とされる電力量を考え、例えば、１台車当たりの集電能力に関する設計仕様としては、空車時で相対速度３００ｋｍ／ｈでの走行時でも、５０ｋＷ以上の集電能力が必要とされている。
【０００９】
図５には、図３に示す台車１の地上側より見た集電コイル装置６の概略構成が示されている。５０ｋＷ以上の集電能力を達成するためには、図５に示されているように、外槽２全面に集電コイル装置６を取り付けることが必要とされる。集電能力は、浮上コイル１１から集電コイル７までにおける距離の４乗で集電量は変化することから、集電量を増加させるためには、集電コイル７をできるだけ浮上コイル１１側に近づけることが必要である。
【００１０】
また、浮上コイル１１による変動磁場は外槽２の表面に渦電流を生じさせ、この渦電流により磁場の高調波成分が減少してしまい、集電能力を低下させてしまう。以上のことから、集電コイル７はできるだけ浮上コイル１１側に近づけ、かつ超電導磁石外槽２表面から離さなければならない。ところで、集電コイル装置６の取り付け位置は、超電導コイル５の中心から集電コイル装置６の表面まで車両限界他により例えば８０ｍｍと決まっている。
【００１１】
また、磁気浮上列車の走行時においては、超電導コイル５の強力な磁場による磁性体の吸引、走行の風圧による飛び石等で集電コイル７への損傷が与えられ、電気的対地絶縁破壊を起こす可能性がある。特に、走行の風圧による飛び石等は高速走行になるに従い、集電コイル７に与える衝撃エネルギーは増す。そこで表面部材９に厚さを持たせることで機械的強度を高めることが考えられるが、表面部材９の厚さが増すと集電コイル７と浮上コイル１１との距離が増すことになり集電能力が低下する。このことから、集電コイル装置６は集電能力を高めるために地上コイル側表面を薄くする必要があり、電気的対地絶縁性能を向上させるような構造にしなければならないという問題がある。
【００１２】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、集電能力の向上を図ることができるとともに、衝撃物による集電コイル導体への損傷を充分防止することが可能な磁気浮上列車の集電装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、地上コイルに対向配置され、かつ車体に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、電気的絶縁物の緩衝層を設けるようになし所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１４】
また本発明は、地上コイルに対向配置され、かつ車体に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、伸び特性が良好で、かつ電気的絶縁物の緩衝層を設けるようにしたものである。
【００１５】
また本発明は、地上コイルに対向配置され、かつ車体に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、伸び特性が良好で、かつ電気的絶縁物の緩衝層を設けるとともに、前記集電コイル一体を樹脂で加圧含浸し硬化させるようにしたものである。
【００１６】
また本発明は、地上コイルに対向配置され、かつ車体に設けられた集電コイルと、この集電コイルを収納している集電コイル収納ケースとを備え、前記地上コイルと集電コイルとの誘導作用により集電を行うように形成されている磁気浮上列車の集電装置において、前記集電コイル収納ケースをガラス繊維強化プラスチックで形成するとともに、前記集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間全面に、伸び特性が良好で、かつ電気的絶縁物の緩衝層を設け、かつ前記集電コイルおよび前記収納ケースを樹脂で加圧含浸し硬化させるようにしたものである。
【００１７】
また、この場合、前記緩衝層を、ポリイミドフィルム、テフロンシートあるいはオレフィン系ポリマーで形成するようにしたものである。
【００１８】
すなわちこのように形成された磁気浮上列車の集電装置であると、集電コイルと集電コイル収納ケースの内壁面との間に、電気的絶縁物の緩衝層が設けられていることから、集電コイルの導体に与える衝撃エネルギーは緩衝層の伸びにより緩衝され、また、緩衝層が電気的絶縁物であることから、集電コイル収納ケースの表面側の厚さを薄くすることが可能となり、したがって集電能力の向上を図ることができ、かつ衝撃物による集電コイル導体への損傷を充分防止することが可能となるのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはその集電装置を備えた磁気浮上列車および集電装置の要部が断面で示されている。１４が磁気浮上列車の車体であり、１３が地上側の側壁、５が超電導コイル、６が集電コイル装置、１１、１２が地上コイル，すなわち１１が浮上コイル、１２が推進コイルである。
【００２０】
浮上推進用の超電導コイル５は、外槽２内に、内槽４および荷重支持体３を介して支持され、そしてこの超電導コイル５により作り出された磁場が、地上側の側壁１３に取り付けられた浮上コイル１１および推進コイル１２にそれぞれ浮上方向、推進方向に吸引・反発力を作用させ、磁気浮上列車は磁気浮上走行をする。集電コイル装置６は、図５に示されているように、外槽２の表面の地上側で外槽表面全体に取り付けられている。勿論、台車１を挟んだ反対側も同様な構成になっている。
【００２１】
図１（ｂ）は、この集電コイル装置６の断面を拡大して示したもので、この図に示されているように、集電コイル装置６は、集電コイル７とこの集電コイル７を収納している集電コイル収納ケース１８とから構成され、また、この集電コイル収納ケース１８は、表面部材９と裏板１０から構成されている。すなわち、集電コイル７は、集電コイル７が収納されるように加工された表面部材９の内部に収納されているのである。
【００２２】
また、この場合、特にこの集電コイル７と表面部材９との間には緩衝材（緩衝層）８が設けられている。換言すれば、表面部材９の凹部に緩衝材８が敷かれ、この緩衝材８の上に集電コイル７が配置されている。そしてその上に裏板１０が張り付けられている。
【００２３】
なお、この場合、さらに集電コイル装置６一体を樹脂で加圧含浸し硬化させるようにすると良好である。また、この実施例では一側（地上コイルに近い側）に緩衝材８を設けるようにしたが、常にこのようにしなければならないわけではなく、図２に示すように、集電コイル７と裏板１０の間にも緩衝材８を挿入するようにしてもよい。勿論、この場合においても、集電コイル装置６一体を樹脂で加圧含浸し硬化させるようにすると良い。また、この場合、この集電コイル７を収納する表面部材９、裏板１０としては、機械的強度を持ったガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）を使用する。
【００２４】
緩衝材８としては、伸びのある電気的絶縁物が良く、例えば、ポリイミド系素材であるカプトン、テフロン、オレフィン系ポリマーであるＥＣＯ・ライトシート等が用いられる。特に、この種の材料であると、表面部材９の厚さを薄くすることが可能となるため、集電能力の向上が図れる。
【００２５】
以上説明してきたようにこのように形成された誘導集電装置であると、集電コイル７と表面部材９との間に、緩衝材８が介在されていることから、集電コイル７に与える衝撃エネルギーは緩衝材８の伸びにより緩衝され、また、緩衝材８が電気的絶縁物で、伸びのあるものであることから、表面部材９の厚さを薄くすることが可能となるため、集電能力の向上が図れる。
【００２６】
また、表面部材９にＧＦＲＰ材を用いている場合には、金属物等の物体が相当の衝撃エネルギーで表面部材９に当たった場合、その衝突箇所はＧＦＲＰの脆性変形により、凹みとともに集電コイル７に達する微小な欠陥が生じることがあり、湿潤環境下ではその欠陥部に水分が浸透し、集電コイル７とアース間での地絡が生じる可能性があるが、しかし、電気的絶縁を保つ伸びのある緩衝材８があることにより、集電コイル装置６に衝撃物が当たった場合でも、緩衝材８の伸びの効果によって、緩衝材８には穴があきにくく、電気的絶縁材であることから、集電コイル７とアース間での地絡が起きにくいという効果がある。
【００２７】
さらに、図２に示されているように、集電コイル７と裏板１０の間にも電気的絶縁材を保つ伸びのある緩衝材８を挿入した場合には、集電コイル７に与える衝撃エネルギーの緩衝がさらに図られるという効果がある。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、集電能力の向上を図ることができるとともに、衝撃物による集電コイルへの損傷を充分防止することが可能な磁気浮上列車の集電装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気浮上列車の集電装置の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の磁気浮上列車の集電装置の他の実施例を示す縦断側面図である。
【図３】従来の集電装置を備えた磁気浮上列車を示す縦断側面図である。
【図４】従来の磁気浮上列車の集電装置を示す縦断側面図である。
【図５】集電コイルの拡大斜視図である。
【符号の説明】
１…台車、２…外槽、３…荷重支持体、４…内槽、５…超電導コイル、６…集電コイル装置、７…集電コイル、８…緩衝材（緩衝層）、９…表面部材、１０…裏板、１１…浮上コイル、１２…推進コイル、１３…地上側の側壁、１４…磁気浮上列車の車体、１８…集電コイル収納ケース。
【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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