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磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路

国内特許コード P07A011975
整理番号 /NO32973
掲載日 2007年12月7日
出願番号 特願平11-123833
公開番号 特開2000-315606
登録番号 特許第4252156号
出願日 平成11年4月30日(1999.4.30)
公開日 平成12年11月14日(2000.11.14)
登録日 平成21年1月30日(2009.1.30)
発明者
  • 池田 和也
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
  • 東海旅客鉄道(株)
発明の名称 磁気浮上式鉄道車両の超電導磁石の地上側励消磁回路
発明の概要 【課題】 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を同時に励消磁を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。
【解決手段】 超電導磁石SCMを励磁する場合には、励磁すべき超電導磁石にパワーリード着脱装置3を接続し、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、励磁電源装置4から電流を供給して超電導磁石を励磁し、励磁が完了すると永久電流スイッチPCSを閉じて、電源電流を低減していき、永久電流モードが成立すると、回路切替器10の前記第2の開閉部12を閉路し、第1の開閉部11を開路してパワーリード着脱装置3の切り離しを行う。消磁の場合にも、上記と同様の操作を行う。
従来技術、競合技術の概要 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。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。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。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。(2)次に、断路器2を投入する。(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。(4)励磁電源装置4から電流を掃引する。(5)断路器2を開路する。(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。また、消磁する場合にも、上記と同様の操作を行う。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。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。(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。(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。(4)次に、図5(d)に示すように、電源電流をおとす。(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。(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。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。(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。(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。(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。(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。(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。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。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。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。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。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。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。
産業上の利用分野 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。
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。
産業区分
  • 電子部品
  • 鉄道
  • 電力応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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