(57)【要約】本発明は、導磁性鉄心（５）と、導電体（６）と、取付フレーム（７）と、を備えるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置において、導電体（６）は、グリッド状に配列された１組の導電棒（６１）と、隣接する導電棒（６１）の端部を接続する導電端部棒（６２）を含み、導磁性鉄心（５）に導電棒に対応する取付溝（５１）が設けられ、導電棒（６１）が取付溝（５１）内に嵌め込まれ、導電棒（６１）の２つの端部が何れも取付溝（５１）から延出し、導電端部棒（６２）が導磁性鉄心（５）の側部に設けられ、導磁性鉄心（５）が取付フレーム（７）に設けられるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置に関する。導磁性鉄心（５）は、珪素鋼板から打ち抜けて積層されたものであり、珪素鋼板が導電棒（６１）の長手方向に沿って積層する。導電棒（６１）及び導電端部棒（６２）は、導電性能の良い材料からなる。リニアモータの二次は、全新の全体的な構造を採用し、導電性能や導磁性能の良い材料を使用するので、二次誘導板内の渦電流損失を効果的に低下させ、モータの牽引力を向上させ、また優れた省エネルギー効果を取得することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導磁性鉄心と、導電体と、取付フレームと、を備えるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置において、前記導電体は、グリッド状に配列された１組の導電棒と、隣接する導電棒の端部を接続する導電端部棒と、を含み、前記導磁性鉄心に導電棒に対応する取付溝が設けられ、前記導電棒が前記取付溝内に嵌め込まれ、導電棒の２つの端部が何れも取付溝から延出し、前記導電端部棒が導磁性鉄心の側部に設けられ、前記導磁性鉄心が取付フレームに設けられることを特徴とするリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項２】
前記導磁性鉄心は、平板状であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項３】
前記導磁性鉄心は、珪素鋼板から打ち抜けて積層されたものであり、前記珪素鋼板が前記導電棒の長手方向に沿って積層することを特徴とする請求項２に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項４】
前記取付フレームは、締め具によって前記導磁性鉄心を固定することを特徴とする請求項３に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項５】
前記取付フレームの上部に、若干の位置限定部が隣接する前記導電棒の間に位置するように設けられることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項６】
前記取付フレームの外側面に敷設・取付用の取付板が凸設され、前記取付板に取付孔が設けられることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項７】
前記導電棒と導電端部棒とは、一体的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項８】
前記導電棒及び導電端部棒は、導電性能の良い材料からなることを特徴とする請求項７に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項９】
前記導電棒及び導電端部棒の材料は、精銅材であることを特徴とする請求項８に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【請求項１０】
前記導電端部棒の断面面積が前記導電棒の断面面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータレール交通に適用されるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置に関し、特に、地下鉄のリニアモータレール交通に適用されるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータ車輪レール列車は、安全、素早く、快適、経済的で、省エネルギー等の優勢を有し、未来都市の車輪レール交通の重要な組成部分の一つであり、現代化した都市の車輪レール交通の発進に必然的な成り行きである。リニアモータ車輪レール交通は、システム全体の動作から言えば、ギアによって減速することも、空回り等の問題もないので、実際的な動作効率が低くない。実際的な運営データによると、リニアモータ地下鉄は、抵抗制動による従来の地下鉄よりも、エネルギーを約１２％節約できる。その同時に、鋼材を１５％以上節約できる。  
【０００３】
しかしながら、リニアモータ車輪レール交通において、リニアモータの一次と二次との間の大きなエアギャップ、及び特有の端効果の問題により、その効率及び力率が従来の回転モータよりも低いので、リニアモータ車輪レール列車の発進がある程度に制約される。リニアモータによる伝送技術が日増しに成熟するにつれて、リニアモータのエネルギー消費を如何に更に減少させるかは、既にリニアモータ車輪レール交通において重視しなければならない重要な問題になっている。
【０００４】
上記リニアモータのエネルギー消費は、第一に、リニアモータの一次と二次との間のエアギャップが回転モータのエアギャップより大きいので、必要な励磁電流が大きく、損失が増加することによる。第二に、リニアモータの一次鉄心の両端が折れ、端効果が発生し、波形歪み等を引き起こし、リニアモータの動作性能に影響を与え、損失が増加してしまうことによる。
【０００５】
そのため、リニアモータのエネルギー消費を如何に低下させるかは、次第に注目されて研究される問題となっている。リニアモータ自体から言えば、エネルギー消費の要素は、主にその一次や二次の構造及び材料にある。従来技術から見れば、リニアモータの一次構造及び材料が既に比較的に完璧に設計されるため、リニアモータの二次構造及び材料の設計と選択は、現在、国内外で研究や試験されている重点となっている。
【０００６】
現在、リニアモータ車輪レール交通用のリニアモータの大部分は、二次として２０〜２５ｍｍの導磁性鉄板を採用し、また爆発溶接の結合プロセスによって５〜７ｍｍの導電性アルミ板を複合させて一体型誘導板と呼ばれる複合二次のものを組み合わせる。図１は、一体型誘導板の二次を示す模式図である。図１に示すように、一体型誘導板の二次は、導電性アルミ板１（バルク状）と、導磁性鋼板２（バルク状）と、を備え、導電性アルミ板１が導磁性鋼板２の表面に複合される。このような二次構造のリニアモータは動作している、渦電流損失が大きく、効率が低い。
【０００７】
近年、図２に示すような、積層型誘導板と呼ばれる別のリニアモータの二次構造が開発される。このような積層型誘導板の二次としては、導電性アルミ板３（バルク状）と、若干枚の角鋼で積み重ねた導磁性鋼板４（積層型状）と、を備え、そして導電性アルミ板３が図１に示すと同様に導磁性鋼板４の表面に複合される。このような二次構造のリニアモータは動作している場合、渦電流損失が一体型誘導板の二次構造よりも小さく、効率が向上する。
【０００８】
上記リニアモータの二次の積層型誘導板構造と一体型誘導板構造との性能比較のテスト結果によると、同一の電流及び同一の一次や二次エアギャップの場合、積層型誘導板は、推力が一体型誘導板の推力より大きく、そして重ね数が増加すると推力も増加し、リニアモータの効率を向上させた。同一規格の積層型誘導板と一体型誘導板については、積層型誘導板によるリニアモータは、論理的に、推力が一体型誘導板によるリニアモータの推力よりも１０％程度大きく、エネルギー消費が１０％程度節約される。それは、リニアモータの一次と二次の誘導板が互いに作用すると、誘導板の導磁性鋼板に渦電流が発生し、一体型誘導板の導磁性鋼板は、バルクのバックアイアンであり、渦電流損失が大きいが、積層型誘導板の導磁性鋼板は、若干枚の角鋼から重ねてなり、渦電流損失が比較的に小さいからである。
【０００９】
積層型誘導板の二次は、一体型誘導板の二次よりもリニアモータの効率を向上させたが、リニアモータの二次構造及び材料から言えば、その変更が依然として不十分である。積層型誘導板の二次は、構造の一部から一体型誘導板の二次導磁性板の渦電流損失を変更し、その導磁性材料が依然として普通の鋼材を採用するので、その二次の導電板の構造及び材料がそのまま変わらないで、二次のエネルギー消費の低下にはまだより大きな改良の余地がある。本発明は、より良好な省エネルギー効果を取得するために、リニアモータの二次の全体的な構造及び材料そのもので更に新機軸を打ち出すように工夫する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来のリニアモータレール交通の推力や動作効率を向上させた、より高効率なリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置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】
【００１１】
本発明は、導磁性鉄心と、導電体と、取付フレームと、を備えるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置において、導電体は、グリッド状に配列された１組の導電棒と、隣接する導電棒の端部を接続する導電端部棒と、を含み、導磁性鉄心に導電棒に対応する取付溝が設けられ、導電棒が取付溝内に嵌め込まれ、導電棒の２つの端部が何れも取付溝から延出し、導電端部棒が導磁性鉄心の側部に設けられ、導磁性鉄心が取付フレームに設けられるリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置を提供することにより実現される。
【００１２】
更に、導磁性鉄心は、平板状である。
【００１３】
更に、導磁性鉄心は、珪素鋼板から打ち抜けて積層されたものであり、珪素鋼板が導電棒の長手方向に沿って積層する。
【００１４】
更に、取付フレームは、締め具によって導磁性鉄心を固定する。
【００１５】
更に、取付フレームの上部に、若干の位置限定部が隣接する導電棒の間に位置するように設けられる。
【００１６】
更に、取付フレームの外側面に敷設・取付用の取付板が凸設され、取付板に取付孔が設けられる。
【００１７】
更に、導電棒と導電端部棒とは、一体的に接続される。
【００１８】
更に、導電棒及び導電端部棒は、導電性能の良い材料からなる。
【００１９】
更に、導電棒及び導電端部棒の材料は、精銅材である。
【００２０】
更に、導電端部棒の断面面積が導電棒の断面面積より大きい。
【発明の効果】
【００２１】
従来技術に比べて、本発明にかかるグリッド状リニアモータの二次装置は、まず、全体的な構造が積層型誘導板の二次装置及び一体型誘導板の二次装置と完全に異なる。本発明の構造設計は、リニアモータの動作原理により合致し、リニアモータの優勢や特徴を更に体現することができる。従来のリニアモータの誘導板二次装置は、殆どバルクの金属板又は複合金属板を採用し、明らかな導電棒がないため、本発明に比べると、誘導板における誘導電流が明確に導かれず、かつ導電性アルミ板内の電流の分布が乱れ、その渦電流損失が大きく、効率が低い。次に、材料が従来の積層型誘導板の二次装置及び一体型誘導板の二次装置とも完全に異なる。従来の誘導板は、導電性アルミ板及び導磁性鋼板からなるが、本発明のグリッド状誘導板材料は、導電性能の良い精銅材及び導磁性能の良い珪素鋼板であり、導電や導磁性能が強くなり、電気エネルギー損失が少なく、効率がより高い。また、二次導磁性鉄心の厚さを変えずに一次導磁性鉄心の厚さを大きくし、リニアモータの牽引力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一体型誘導板の二次装置の構造の模式図である。
【図２】積層型誘導板の二次装置の構造の模式図である。
【図３】本発明の好ましい実施例の構造の模式図である。
【図４】図３に示した導電体内の誘導電流分布の模式図である。
【図５】図４の誘導電流回路の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の解決しようとする技術的問題、技術的解決手段及び利点をより明らかにするために、以下、図面及び実施例に合わせて本発明をより詳細に説明する。ここで説明される具体的な実施例は本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するためのものではないことを理解すべきである。
【００２４】
本発明の好ましい実施例を示す図３を参照されたい。本実施例のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置は、導磁性鉄心５と、導電体６と、取付フレーム７と、を備える。導磁性鉄心５は平板状であり、導電体６は導磁性鉄心５内に設けられ、導磁性鉄心５は取付フレーム７に設けられる。
【００２５】
導電体６は、グリッド状に配列された１組の導電棒６１と、隣接する導電棒６１の端部を接続する導電端部棒６２と、を含む。導電棒６１と導電端部棒６２とは、一体的に接続され、グリッド状となり、複数の閉鎖した回路を有し、リニアモータの二次の誘導電流が二次において設計の要求に応じて回路を規則的に流動し、誘導電流の分布がより規律的で、渦電流損失が小さく、効率を高くするようにする。導電端部棒６２は、断面面積が導電棒６１の断面面積より大きい。導電棒６１及び導電端部棒６２は、例えば、精銅、銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金のような、導電性能の良い材料からなる。本実施例において、導電棒６１及び導電端部棒６２の材料は、精銅材であり、二次の内部抵抗が小さく、二次のエネルギー消費が低下し、更に、二次効率を向上させる。
【００２６】
導磁性鉄心５の頂面に導電棒６１に対応する複数の取付溝５１が凹設され、導電棒６１が取付溝５１内に嵌め込まれ、導電棒６１の２つの端部が何れも取付溝５１から延出し、導電端部棒６２が導磁性鉄心５の側部に設けられる。導磁性鉄心５は、導磁性能の良い珪素鋼板から打ち抜けて積層されたものであり、珪素鋼板が導電棒６１の長手方向に沿って積層し、好ましくは厚さが０.５ｍｍである。導磁性鉄心５として導磁性能の良い珪素鋼板を採用すれば、二次のエネルギー消費を更に低下させ、二次効率を向上させることができる。取付溝５１の形状や数は、リニアモータの一次に対する設計要求に応じて決められる。取付溝５１は、導電棒６１を固定することに用いられ、リニアモータの一次や二次の磁気回路と互いに通じる。
【００２７】
導電棒６１は、それぞれ取付溝５１の両端まで延伸するように取付溝５１内に嵌合され、その頂面が導磁性鉄心５の頂面より高くない。導電端部棒６２は、それぞれ導磁性鉄心５の両側に設けられ、片側の導電端部棒６２がそれぞれこの側の導電棒６１毎の端部を接続する。導電体６がグリッド状となる。
【００２８】
取付フレーム７は、それぞれ導磁性鉄心５の２つの側面に設けられ、そして締め具８によって導磁性鉄心５を固定する。本実施例において、締め具８としては、ボルドとナットによって連結する。３つのボルドがそれぞれ導磁性鉄心５を貫通して、導磁性鉄心５の他端でナットと締め付けられる。取付フレーム７は、敷設・取付・固定に用いられる。取付フレーム７の外側面に敷設・取付用の取付板７１が凸設られ、取付板７１に取付に寄与する取付孔７２が設けられる。取付フレーム７の上部に、導磁性鉄心５の固定及び導電棒６１の取付位置の制限するための若干の位置限定部７３が隣接する導電棒６１の間に位置するように設けられる。
【００２９】
実際的に使用する場合、リニアモータの一次はレール列車のボギーに設けられるが、本発明のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置はレールに沿ってリニアモータの一次に対応するように路盤のレール板又は枕木の土台に敷設される。
【００３０】
リニア誘導モータの一次の三相巻線に、三相対称正弦波電流が流れると、一次と二次とが互いに作用した後で、それらの間のエアギャップにエアギャップ磁界が発生する。導磁性鉄心５の両端が折れて引き起こされた縦向きの端効果を考慮せず場合、このエアギャップ磁界の分布状況は、広げたリニア方向に沿って正弦波状に分布されたものと見られてもよい。三相電流が時間につれて変わる場合、エアギャップ磁界は、Ａ、Ｂ、Ｃの位相順序にしたがってリニアに沿って移動する。この磁界は、平行に移動するため、進行波磁界と呼ばれる。二次がグリッド状である場合、二次導体棒は、進行波磁界により切断されて、起電力を誘導して誘導電流を発生させる。導電棒６１の電流及びエアギャップ磁界が互いに作用して電磁推力を発生させることになる。この電磁推力の作用で、二次が動かずに固定されば、一次は、列車をつれて進行波磁界の運動方向に沿ってリニア運動を行う。
【００３１】
図４及び図５を合わせて参照されたい。図４及び図５には、それぞれ導電体６内の仮想された誘導磁界や誘導電流、および導電体６内の誘導電流の分布が示される。図中に、ｌδは一次導磁性鉄心の重ね厚さであり、ｃは二次誘導電流の端部通路として用いる、二次のｌδ長手方向で一次鉄心から伸ばした幅であり、ｃの大きさが二次の抵抗に影響をする。本発明において、二次誘導電流の端部通路に、専門に導電端部棒６２が設けられる。導電端部棒６２の断面面積が導電棒６１の断面面積より大きいため、二次誘導電流の導電端部棒６２での消耗が低下する。導電端部棒６２として導電性能の良い精銅材料を使用するため、二次の抵抗が更に低下し、効率が向上する。導電体６は、誘導渦電流の損失を減少させると共に、二次の磁気回路をより合理的にし、導磁性鉄心５の磁束を大きくし、二次効率を向上させることができる。
【００３２】
一方、端部通路専用の導電端部棒６２が設けられるため、ｌδの長さが相対的に大きくなり、更に一次導磁性鉄心（図示せず）の厚さが二次導磁性鉄心５の厚さと完全に重なるまでにもなり、二次導磁性鉄心５の厚さをより効果的に利用することができる。二次導磁性鉄心５の厚さを変えずに一次導磁性鉄心の厚さを大きくし、リニアモータの牽引力を向上させることができる。
【００３３】
本実施例のリニアモータレール交通用のグリッド状リニアモータの二次装置がグリッド状導電体誘導板を採用するリニアモータは、論理的に、積層型誘導板が採用されるリニアモータより推力が１０％程度大きくなり、エネルギー消費を１０％程度節約する。
【００３４】
上記は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を制限するためのものではなく、本発明の精神及び原則においてなされたあらゆる変更、等価取替及び改良等は、本発明の保護範囲に含まれるはずである。
【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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【国際調査報告】
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