JPH03253204A - 超電導磁気浮上列車、超電導磁気浮上列車システム並びにその制御方法及び磁気浮上列車用超電導コイル - Google Patents

超電導磁気浮上列車、超電導磁気浮上列車システム並びにその制御方法及び磁気浮上列車用超電導コイル

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JPH03253204A
JPH03253204A JP2049295A JP4929590A JPH03253204A JP H03253204 A JPH03253204 A JP H03253204A JP 2049295 A JP2049295 A JP 2049295A JP 4929590 A JP4929590 A JP 4929590A JP H03253204 A JPH03253204 A JP H03253204A
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超電導磁気浮上列車、超電導磁気浮上列車シス
テム、その制御方法に係り、特に特定の車両の車上の超
電導マグネットの安定性マージンを大きくして、安全に
高速浮上走行が出来るようにした超電導磁気浮上列車並
びにその制御方法及び超電導磁気浮上列車システム及び
それに用いられる磁気浮上列車用超電導コイルに関する
。
〔従来の技術〕
超電導磁気浮上列車は、車上側に超電導マグネットを、
地上側に常電導の短絡コイルを設け、車両を走行させる
と車両側の超電導マグネットの磁束が地上コイルを切る
ので、電磁誘導によってこの地上コイルに電流が流れ、
車上側の超電導マグネットと地上コイルとの間に反発力
が生して車両を浮上させる方式である。一方、車両の推
進は、リニアシンクロナスモータ方式で、地上側に別途
設けられた推進コイルと車上の超電導マグネットとの相
互作用により、推進コイルの電流を反転させることによ
って同一方向の推力が得られる。このように誘導電流を
利用するため停止時には浮上刃はなく、又、低速時にも
浮上刃は十分ではないので、別に補助支持装置を必要と
するが、浮上そのものは自然安定型で何ら制御を必要と
しない。
超電導磁気浮上列車は、車上側の超電導マグネットで強
磁界が得られるので浮上高さを１００ｎｎ程度と大きく
出来、しかも永久電流モードで使用するので、車上には
励磁のための電源は必要ないという利点がある。一方、
超電導マグネットは常電導状態に転移（クエンチ）する
という現象があり、磁気浮上列車用超電導マグネットの
如き軽量化された高電流密度マグネットでは、各種擾乱
により超電導線材の臨界値に到達する以前に度々クエン
チする可能性がある。しかもこのクエンチは、従来、各
種擾乱の種類および大きさをなかなか特定出来ないこと
もあって事前に予測することが出来ず、又、クエンチ現
象は不可逆的であって１度クエンチすると超電導マグネ
ットへの冷媒の再注入及び励磁に約３０９程度の時間を
必要とする欠点がある。
従来の超電導磁気浮上列車の横断面を第２図に縦断面を
第３図に示す。２ケの超電導マグネット２は１ケの冷媒
容器３の中に収納され、１車両当り４ケの冷媒容器（８
ケの超電導マグネット）が車体ｌの下部に設けられた台
車１０に取付けられている。停止時及び低速走行時は補
助支持装置７で支持され、高速走行時は左右の推進案内
用地上コイル４Ｂと支持用地上コイル４Ａとにより、車
上の超電導マグネット２との間で反発、浮上走行する。
なお今後の営業実験線や営業車両の場合には、客室内へ
の超電導マグネットからの洩れ磁場を小さくするために
、超電導マグネット２を搭載した台車１０は、車両と車
両との間の連結部に集中配置することが考えられている
。
このような超電導磁気浮上列車において、高速走行時に
成る特定の超電導マグネットがクエンチした場合の保安
方式については、特許第１３７６９５７号に記載のよう
に、成る特定の超電導マグネットのクエンチに伴ない、
その部分の浮上力が低下し。
車体全体のバランスが崩れるのを防ぐために、対称位置
にある超電導マグネットを強制的に消磁させ、緊急着地
装置８でもって安全走行、着地させていた。又、特許第
８８１５３４号では、超電導マグネット群の配置を適正
化し、車両の長手方向にＳ極。
Ｎ極、Ｓ極と交互に配置し、同極同志を直列接続して、
左右のバランスが崩れない結線方式としていた。
一方、従来の磁気浮上列車用超電導線材は１日本機械学
会誌、第９１巻、第８３５号（昭和６３年６月）３６〜
４０頁に記載のように、超電導マグネットの軽量化と超
電導コイルの高電流密度化をはかるため、低銅比のＮｂ
Ｔｉ極細多心線材が用いられ、最近のＭＬＵＯＯＺ用で
はＣｕ　／　Ｎ　ｂ　Ｔ　ｉの断面積比（銅比）を１．
０　　とした線材が使用されている。又、軽量化をはか
るためＣｕの代りにアルミニウムを用いた線材やＣｕの
１部分をアルミニウムに置き換えたＮｂＴｉ極細多心線
材も呈示されているが、アルミニウムの断面積が大きい
線材しか製作出来ず、超電導磁気浮上列車には用いられ
ていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術のうち、超電導磁気浮上列車としては、い
ずれも車上側の成る特定の超電導マグネットがクエンチ
した場合、高速走行中の超電導磁気浮上列車を急停車さ
せなければならず、その復旧に長時間を必要とする点に
ついては配慮されておらず、営業線を対象とした超電導
磁気浮上列車の信頼性確保に欠ける問題があった。
更に、上記従来技術のうち、磁気浮上列車用超電導コイ
ルとしては、低銅比のＮｂＴｉ極細多心線材、特に銅比
１．０　の線材で巻線したコイルは電磁気的安定性が悪
く、磁気浮上列車に搭載して高速度で走行すると、高速
走行に伴う擾乱エネルギーの増加により、車上の超電導
コイルが度々クエンチする問題があった。又、Ｃｕの代
りにアルミニウムを用いた線材やＣｕの一部分をアルミ
ニウムに置き換尤た線材は、高電流密度コイルにつぃて
は殆ど考慮されておらず、仮りに超電導磁気浮上列車に
搭載して走行しても浮上刃が小さい問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を排除し高速浮上
走行時においてもクエンチし難く、信頼性の高い超電導
磁気浮上列車、超電導磁気浮上列車システム及びその制
御方法並びにそれらに用いられる磁気浮上列車用超電導
コイルを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記従来技術の欠点を排除し、超
電導コイルがクエンチする前に超電導マグネットの安定
性マージンや擾乱の大きさを変化させて制御し、高速浮
上走行時においてもクエンチしない高信頼性の超電導磁
気浮上列車の制御方法を提供することにある。
〔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、車両によって超
電導マグネットに加わる擾乱エネルギーが異なることに
着目し、擾乱の大きいある特定車両の超電導マグネット
の安定性マージンを大きくしたものである。
すなわち、本発明は複数個の車両が連結され、車両台車
に車上の超電導マグネット群が締結され、地上側コイル
との磁気誘導反発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車
において、特定車両の超電導マグネットが所定の安定性
マージンを有し、その安定性マージンが他の車両の超電
導マグネットの安定性マージンより大きくなるように設
計された超電導磁気浮上列車に関する。
また本発明は、複数個の車両が連結され、連結部の台車
に車上の超電導マグネット群が締結され、地上側コイル
との磁気誘導反発で浮上しつ）高速で走行する超電導磁
気浮上列車の制御方法において、ある特定車両の超電導
マグネットの走行状態を検出し、永久電流モードでの電
流値を補助電源。
抵抗器により変化させ、列車制御手段の指令に基づいて
特定車両の超電導マグネットの安定性マージンが変化す
るように列車の走行条件を変更、制御し、１以上の車両
の超電導マグネットの安定性マージンを変化させて他の
車両の超電導マグネットの安定性マージンより大きくす
ることを特徴とする超電導磁気浮上列車の制御方法を提
供するものである。
〔作用〕
本発明において、先頭車両と最後尾車両の超電導マグネ
ットの安定性マージンを、他の中間車両の超電導マグネ
ットの安定性マージンより大きくすることが出来る。さ
らに、車上の超電導マグネットの安定性マージンを、定
格運転において２００ｍ　Ｊ　／　ｃｃ以上とした場合
に本発明が有効である。
さらにまた、車上の超電導マグネットに加わる定常的な
擾乱エネルギーを１００ｍＪ／ｅｃ以下に制限するよう
に適切な制御を行うのが有効である。
本発明において、ある特定車両の超電導マグネットは、
アルミニウムで安定化された複合超電導線材を巻回した
超電導コイルを用いると有効である。アルミニウムで安
定化された複合超電導線材は、低銅比ＮｂＴｉ系極細多
心線材の外表面に薄肉の高純度アルミニウムを被覆した
複合超電導線材、又は、低銅比ＮｂＴｉ系極細多心線材
の横断顔中央部に高純度アルミニウムを内蔵した複合超
電導線材である。
また本発明によれば、車両の位置によって異なる擾乱エ
ネルギーに対応し、超電導マグネットの安定性マージン
を可変としてもよい。さらに、ある特定車両の超電導マ
グネットには、擾乱の大きさを検出する検出器並びに永
久電流モードでの電流値を可変に出来る補助電源、抵抗
器が配置され。
地上に設置された集中列車制御センターで超電導マグネ
ットの安定性マージンあるいは列車速度を制御出来るよ
うにしたものである。
本発明において「安定性マージン」とは、超電導マグネ
ットが持っている臨界特性（温度、磁界、電流密度）と
そのマグネットが実際使用される時の、動作点との差で
ある。安定性マージンは、温度、磁界、電流密度の少な
くとも１つのパラメータを、マグネットの単位体積当り
のエネルギー（ｍＪ／ｃｃ）で表わしたものである。
安定性マージンに対し、磁気浮上列車の走行安定性を減
する要因としては、擾乱エネルギーがある。擾乱エネル
ギーの要因としては、トンネル、列車間の接近、高圧鉄
塔などであり、これらは磁気浮上列車システムの設計の
際に、計算で求められる。本発明者の検討によれば、安
定性を高くすべき特定車両の超電導マグネットの安定性
マージンは擾乱エネルギーよりも必ず大きくなるように
設計すべきで、前者と後者との差を５０ｍＪ／ｃｃ以上
、特にｌ　ＯＯｍ　Ｊ　／　ｃ　ｃ以上とすることが有
効であることがわかった。
また、超電導マグネットの安定性マージンを２００　ｍ
　Ｊ　／　ｃ　ｃ以上とし、擾乱エネルギーの大きさが
１００　ｍ　Ｊ　ｌ　ｃ　ｃ以下となるように、超電導
マグネット、車両あるいはシステムを設計すれば特に安
定な浮上走行が出来る。
一般に超電導コイルが、ある動作点で安定であるために
は、その超電導コイルが保有する安定性マージンが電磁
気的エネルギー及び機構的エネルギーによる擾乱によっ
て発生する熱エネルギーより大きいことが必要である。
そこで超電導磁気浮上列車を対象として、この安定性マ
ージンと擾乱によって発生する熱エネルギーを定量的に
実験で算出した。
磁気浮上列車用超電導コイルは、巻線中にはＨｅの冷却
チャンネルを含まない。云わゆる密巻きで巻線間にはエ
ポキシ樹脂等を含浸して固定される。巻線は、内槽と呼
ばれる液体Ｈｅ容器に収納され、巻線と内槽間にはスペ
ーサが間欠的に挿入されており、スペーサの厚さに相当
する空間に冷媒である液体Ｈｅが存在する構造である。
このようなコイル構造における安定性マージンは、超電
導線材の温度マージンと熱容量で決まる断熱安定化モデ
ルで算出した熱量より大きな値まで許容出来ることが実
験的に明らかとなった。すなわち、超電導線材の中の安
定化材の断面積、安定化材の電気抵抗、熱伝導率が関係
する動作安定化モデルを考慮する必要がある。従って磁
気浮上列車用超電導コイルの安定性マージンを大きくす
るには、次の点を改良すればよいことになる。
（ｉ）超電導コイルの超電導線材に対する電流負荷率を
小さくする（温度マージンを大きくする）。
（ｉｉ）極低温で熱容量の大きい安定化材を用いる。
（ｉｉｉ）安定化材の断面積を増加させる。
（ｉｖ）安定化材の極低温における電気抵抗を小さくす
る。
（Ｖ）極低温で熱伝導率の大きい安定化材を用いる。
以上のような条件を満足し、磁気浮上列車用超電導コイ
ルとして、軽量でかつ高電流密度化が可能なものは、ア
ルミニウムで安定化された複合超電導線材である。とこ
ろがアルミニウムは機械的に柔か過ぎ、現状の線材加工
技術ではマトリックスを全てアルミニウムとしたＮｂＴ
ｉ系極細多心線材を製作することは出来ない。そこで、
Ｃｕとアルミニウムの両者を複合マトリックスとした超
電導線材で、アルミニウムの割合は、このような複合マ
トリックス線材の塑性加工が可能な少量で、安定性マー
ジンの大幅な増大がはかれることがわかった。
次に、超高速で浮上走行し、複数個の車両が連結された
超電導磁気浮上列車において、車上の超電導マグネット
に加わる擾乱の種類と大きさを推定してみる。一般の超
電導マグネットに加わる擾乱としては、超電導コイルを
励磁することによって発生する電磁力により、超電導線
が動いたり、巻線間のエポキシ棚脂にクラックが入った
り、超電導コイル全体が変形したりして発熱し、定格値
以下でクエンチを生ずる可能性があるが、これらはコイ
ル巻線時の問題として列車に搭載する以前に試験して判
別することが出来る。超電導磁気浮上列車特有の擾乱と
しては、地上コイルよりの変動磁場を受けて超電導コイ
ルに交流損失が発生したり振動による熱侵入の増加、ト
ンネルや列車のすれ違い等により生ずる衝撃荷重、振動
、風圧による発熱が考えられるが、これらの擾乱エネル
ギーの大きさを定量化することは、現時点では、かなり
困難である。ただ云えることは、複数個の車両が連結さ
れた超電導磁気浮上列車において、車両の位置によって
超電導マグネットが受ける擾乱エネルギーが異なる事で
あり、これが本発明の着眼点の１つである。すなわち、
擾乱エネルギーから見れば、先頭車両の超電導マグネッ
トが最も厳しく、又、クエンチした際の浮上刃の低下の
影響を最も受は易いのは、先頭車両と最後尾車両である
。したがって、本発明は、擾乱を受は易いある車両を特
定することによって、その車両の超電導マグネットの安
定性マージンを他の車両の超電導マグネットの安定性マ
ージンより大きくしたものである。本発明は、又、クエ
ンチした際の浮上刃の低下の影響を受は易い車両を差別
化し、その車両の超電導マグネットの安定性マージンを
他の車両の超電導マグネットの安定性マージンより大き
くしたものである。
次に具体的な安定化マージンの値を実験的に算出した。
すなわち、安定化材の断面積、材質の異なる４種類の超
電導線材を夫々別々に磁気浮上列車用超電導コイルの横
断面と同程度になるよう巻回し、巻線間にはエポキシ樹
脂を含浸して超電導コイルを製作した。そして、擾乱エ
ネルギーを模擬するため、予め巻線内に埋め込んだヒー
タ線にパルス的な電流を通電し、熱擾乱を与え、クエン
チに必要な最小エネルギーを実験的に求めた。その結果
、従来の銅比１．０　のＮｂＴｉ極細多心線材で巻線し
たコイルの安定性マージンは、コイルの定格値において
１００　ｍ　Ｊ　／　ｃｃであり、現在走行試験中の超
電導磁気浮上列車の運転実績から見て、超電導マグネッ
トに加わる定常的な擾乱エネルギー（地震、火災、爆発
等の非定常的な災害による擾乱を除く）は、少なくとも
１００ｒｎＪ／ｅｃ以下にしなければならないことがわ
かる。一方、銅比を変えた線材で巻線したコイルの安定
性マージンの実験結果より、高信頼性をもって車上の超
電導マグネットの安定性マージンを確保するには、２０
０ｍＪ／ｃｃ以上必要なことが明らかとなった。
以上の説明でも明らかなごとく、超電導磁気浮上列車に
おける擾乱エネルギーは、列車の速度や車両位置、走行
中の車両の環境条件によって変化する。したがって、本
発明のもう１つの着眼点は、時間的、空間的に異なる擾
乱エネルギーに対応し、夫々の超電導マグネットの安定
性マージンを可変にしたことである。空間的に異なる擾
乱エネルギーに対しては、予め安定性マージンの異なる
超電導マグネットを所定の位置に搭載すればよく、時間
的に異なる擾乱エネルギーに対しては、高速走行中に擾
乱の大きさを検出して、車上の超電導マグネットの安定
性マージンあるいは列車速度を制御することも必要であ
る。列車速度を変えるのは、地上の推進コイルに流す電
流の周波数を変えることによって簡単に操作出来る。例
えば、トンネルに入る直前や列車がすれ違う直前に車両
を減速して、超電導マグネットに加わる擾乱エネルギー
を低減させることも有効な方法である。更には、永久電
流モードでの車上のコイル電流を、地上に設置された集
中列車制御センターの指令で制御することも可能である
。
〔実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１ 第４図により本発明の超電導磁気浮上列車の概略を説明
する。これは８両編成の超電導磁気浮上列車で、先頭車
両１１．６　ケの中間車両２１．最後尾車両３１より構
成され、全要約２００ｍ、重置駒１８０トン、列車の最
高速度は５００ｋｍ／ｈである。先頭車両１１の大きさ
は、２８．０ｍ長さＸ２．８ｍ幅Ｘ２．６５ｍ高さで、
中間車両２１の大きさは、２１．６ｍ長さＸ２．８ｍ幅
Ｘ　２．６５ｒｎ高さで、最後尾車両３１は、先頭車両
１１と同しである。車上の超電導マグネットは、各車両
の連結部の台車に、２極×２列の構成で計４ヶが集中配
置されている。先頭車両以外の１ケの超電導マグネット
は、長さ２．３ｍＸ幅０．５ｍのレーストラック型で、
極ピッチ２゜７　ｍ、起磁力は７００ｋＡとすべて同じ
になるようにした。
上記超電導磁気浮上列車の構成において、先頭車両の超
電導マグネットは、銅比１．０のＮｂＴｉ極細多心線材
の外表面に０．２叶厚さの高純度アルミニウムを被覆し
た複合超電導線材で巻線され、他の車両の超電導マグネ
ットは、従来例と同じ銅比１．０　のＮｂＴｉ極細多心
線材で巻線されたコイルである。なお、先頭車両の１ケ
の超電導マグネットは、レーストランク型で、起磁力は
７００ｋＡとした。このような構成にすると、先頭車両
の超電導マグネットの安定性マージンは、定格値におい
て６００ｍＪ／ｃｃであり、他の車両の超電導マグネッ
トの安定性マージンより６倍大きいことが明らかとなっ
た。その結果、このように編成した超電導磁気浮上列車
は、最高速度５００ｋｍ／ｈで浮上走行させてもクエン
チすることなく、又、トンネル内の走行や列車のすれ違
いによる擾乱に対しても耐えられることがわかった。
本実施例においては、先頭車両の重量かや）大きくなり
、かつコイル断面が大きくなって誘導反発による浮上刃
は若干低下するものの、５００ｋｍ／ｈの高速走行では
先頭車両には大きな揚力が発生し、全体としてバランス
のとれた浮上刃が得られる。そのため、車両によって超
電導マグネットの起磁力を変える必要がなく、信頼性の
高い超電導磁気浮上列車とすることが出来る。
実施例２ 第４図と同しｇ或の超電導磁気浮上列車において、車上
の超電導マグネットは、各車両ともすべて、長さ２．３
ｍＸ幅０．５ｍのレーストラック型とし、極ピッチ２．
７ｍｔ起磁カフ００ｋＡと同じになるようにした。
上記超電導磁気浮上列車の構成において、先頭車両と最
後尾車両の超電導マグネットは、銅比０．８　のＮｂＴ
ｉ極細多心線材の横断面中央部にアルミニウム比０．２
　の高純度アルミニウムを内蔵させた複合超電導線材で
巻線され、他の車両の超電導マグネットは、従来例と同
じ銅比１．０　　のＮｂＴｉ極細多心線材が巻線された
コイルである。
このような構成にすると、先頭車両と最後尾車両の超電
導マグネットの安定性マージンは、定格値において２０
０ｍＪ／ｃｃであり、他の車両の超電導マグネットの安
定性マージンより２倍大きいことが明らかとなった。そ
の結果、このように編成した超電導磁気浮上列車は、最
高速度５００ｋｍ／ｈで浮上走行させてもクエンチする
ことなく、又、トンネル内の走行や列車のすれ違いによ
る擾乱に対しても耐えられることがわかった。
本実施例では、先頭車両と最後尾車両の重量を従来例よ
りや）軽量化出来、かつコイル断面が従来例と同じなた
め、先頭車両と最後尾車両には大きな浮上刃が得られる
。したがって複数個の車両が連結した超電導磁気浮上列
車全体のバランスをとるため、先頭車両と最後尾車両の
超電導マグネットの起磁力を小さくすることも可能で、
起磁力を小さくすることにより更に安定性マージンの増
大をはかることが出来る利点がある。
実施例３ 第４図と同し編成の超電導磁気浮上列車において、先頭
車両以外の１ケの超電導マグネットは、長さ２．３ｍＸ
＠０．５ｍのレーストラック型で、極ピッチ２．７ｍ　
、起磁力は７００ｋＡとすべて同しになるようにした。
上記超電導磁気浮上列車の構成において、先頭車両の超
電導マグネットは、銅比２．０のＮｂＴｉ極細多心線材
で巻線され、他の車両の超電導マグネットは、従来例と
同し銅比１．０　のＮｂＴｉ極細多心線材で巻線された
コイルである。なお、先頭車両の１ケの超電導マグネッ
トは、レーストラック型で、起磁力は７００ｋＡとした
。このような構成にすると、先頭車両の超電導マグネッ
トの安定性マージンは、定格値において２００ｍＪ／閏
であり、他の車両の超電導マグネットの安定性マージン
より２倍大きいことが明らかとなった。
その結果、このように編成した超電導磁気浮上列車は、
最高速度５００ｋｍ／ｈで浮上走行させてもクエンチす
ることなく、又、トンネル内の走行や列車のすれ違いに
よる擾乱に対しても耐えられることがわかった。
本実施例では、先頭車両の重量が大きくなり、かつコイ
ル断面が大きくなって誘導反撥による浮上刃は若干低下
するものの、５００ｋｍ／ｈの高速走行では先頭車両に
は大きな揚力が発生し、全体としてバランスのとれた浮
上刃が得られる。そのため、車両によって超電導マグネ
ットの起磁力を変える必要がなく、信頼性の高い超電導
磁気浮上列車とすることが出来る。
実施例４ 第４図と同じｇ威の超電導磁気浮上列車において、車上
の超電導マグネットは、各車両ともすべて、長さ２．３
ｍＸ幅０．５ｍのレーストランク型とし、極ピッチ２　
、７　ｍ　＋起磁カフ００ｋＡと同しになるようにした
。
上記超電導磁気浮上列車の構成において、第５図の２′
および２′は、いずれも超電導マグネットである。今、
超電導磁気浮上列車が超高速で浮上走行している時の各
超電導マグネットに加わる擾乱の大きさと擾乱によりク
エンチした場合の浮上走行に対する影響を考慮して、超
電導マグネット２′と２′は異なる安定性マージンを有
するようにした。すなわち、超電導マグネット２′は、
銅比０．８　のＮｂＴｉ極細多心線材の横断面中央部に
アルミニウム比０．２　の高純度アルミニウムを内蔵さ
せた複合超電導線材で巻線され、超電導マグネット２Ｎ
は、従来例と同じ銅比１．０　のＮｂＴｉ極細多心線材
で巻線されたコイルである。
このような構成にすると、超電導マグネット２′の安定
性マージンは、超電導マグネット２″の安定性マージン
より２倍大きくすることが出来る。
その結果、このように編成した超電導磁気浮上列車は、
最高速度５００ｋｍ／ｈで浮上走行させてもクエンチす
ることなく、又、トンネル内の走行や列車のすれ違いに
よる擾乱に対しても耐えられることがわかった。
本実施例では、超電導マグネット２′を搭載した車両の
重量を他の車両よりや）軽量化出来、かつコイル断面が
従来例と同じなため、超電導マグネット２′を搭載した
車両には大きな浮上刃が得られる。したがって複数個の
車両が連結した超電導磁気浮上列車全体のバランスをと
るため、超電導マグネット２′の起磁力を小さくするこ
とも可能で、起磁力を小さくすることにより更に安定性
マージンの増大をはかることが出来る利点がある。
実施例５ 第６図は超電導マグネット２の回路構成を示すもので、
超高速で浮上走行中の超電導磁気浮上列車の超電導マグ
ネットの安定性マージンを制御出来るようにしたもので
ある。すなわち、超電導マグネット２は、定常走行時に
おいて２つの超電導コイル４０と永久電流スイッチ４２
の間で永久電流モードを作り、一定の磁界を発生してい
る。今、各超電導コイルには、擾乱の大きさを検出する
ための検出器４１が取付けられており、擾乱の大きさが
ある限界値を超えると、地上に設置された集中列車制御
センター４９の指令により永久電流スイッチ４２のヒー
タ４３の電源４５が投入され、永久電流スイッチ４２の
ゲートｌｌ１Ａ４４は常電導状態になるとともにコイル
の通電電流は車上の抵抗ｓ４６で消費される。コイル電
流がある値まで低下するとヒータ４３の電源４５を切り
ことにより、再び超電導コイル４０と永久電流スイッチ
４２の間で永久電流モードを形成する。一方、超電導コ
イルへ通電する電流値を大きくする時は、車上に別途設
置されている補助電源４７より永久電流モードを破った
状態でコイル電流を増加させ、コイル電流がある値まで
上昇するとヒータ４３の電源４５を切ることにより、再
び超電導コイル４０と永久電流スイッチ４２の間で永久
電流モードを形成する。なおコイル電流の上限値、下限
値の設定は各超電導コイル４０の発生する磁束密度を検
出するための磁界センサ４８の値によって決められる。
本実施例では、永久電流モードで運転されている車上の
超電導コイルのコイル電流値を擾乱の大きさに対応して
可変にすることが出来る。コイル電流値を可変にするこ
とは、超電導コイルの安定性マージンを可変にすること
に相当する。又、本実施例では、擾乱の大きさを検出し
、地上に設置された集中列車制御センター４９の指令に
より、地上側の推進コイルの周波数を変えて列車速度を
可変にすることが出来る。列車速度を可変にすることは
、超電導コイルに加わる擾乱の大きさを可変にすること
に相当する。いずれの場合においても擾乱の大きさを検
出し、超電導コイルがクエンチする前に超電導コイルの
安定性マージン或いは超電導コイルに加わる擾乱の大き
さを制御出来るので、クエンチにより列車を急停車させ
ることなく高速度の浮上走行を継続することが可能にな
る。
又、本実施例では、列車の走行パターンに応して、超電
導コイルに加わる擾乱の大きさを予め予測し、プログラ
ム制御により、高速浮上走行中の超電導磁気浮上列車の
超電導コイルの安定性マージン或いは超電導コイルに加
わる擾乱の大きさを制御することも出来る。
実施例６ 第１図は、超電導コイルに巻線する複合超電導線材の銅
比、アルミニウム比など線材構成を変えて、磁気浮上列
車用超電導コイルと同等の断面を有する超電導コイルを
作威し、予めコイルに設置したヒータにより熱擾乱を与
えて超電導コイルの安定性マージンを測定した結果であ
る。曲８５０はＣｕのみを安定化材としたＮｂＴｉ極細
多心線材で巻線された磁気浮上列車用超電導コイルの定
格値における安定性マージン、曲線５１は、Ｃｕと高純
度アルミニウムの両者を含む安定化材を用いたＮｂＴｉ
極細多心線材で巻線された磁気浮上列車用超電導コイル
の定格値における安定性マージンである。これらの結果
より、曲１４＠５０．５１とも銅比、あるいは（銅＋ア
ルミニウム）比が増大する程、安定性マージンは増大す
るが、コイル重量も大きくなり、又、コイル全体の電流
密度も低下して浮上刃を低下させる。一方、磁気浮上列
車用超電導コイルに加わる擾乱エネルギーは、実験線で
の走行試験結果より、第１図の曲線６０゜６１の如くな
ると推定出来る。曲線６０は列車速度５００ｋｍ／ｈ相
当時の超電導コイルに加わる最大の擾乱エネルギー、曲
［６１は列車速度３５０ｋｍ／ｈ相当時の超電導コイル
に加わる最大の擾乱エネルギーを示す。
以上の結果を詳述すると、時速５００ｋｍ／ｈの高速浮
上走行に対して超電導コイルが安定に動作するためには
、従来のＣｕのみを安定化材とした超電導コイルでは銅
比１．６以上必要で、Ｃｕと高純度アルミニウムを複合
化した安定化材を用いた超電導コイルでは、（＠＋アル
ミニウム）比０．９　以上で安定となる。勿論、（銅＋
アルミニウム）比が一定でも、Ｃｕと高純度アルミニウ
ムの構成割合を変えることによって超電導コイルの安定
性マージンを変えることが出来るが、高純度アルミニウ
ムの割合を多くした低銅比ＮｂＴｉ系極細多心超電導線
材は、現在の塑性加工技術では製作出来ない。したがっ
て高純度アルミニウムの割合は、自ずと限定される。
なお複数個の車両が連結された超電導磁気浮上列車にお
いては、車両の位置によって超電導コイルに加わる擾乱
の大きさが異なるので、擾乱の少ない車両に搭載される
超電導マグネットに用いる超電導線材は、従来例と同じ
銅比１．０のＮｂＴｉ系極細多心線材でも特に問題を生
じることはない。
以上の如く、本発明は超電導磁気浮上列車が高速で浮上
走行しても、車上の超電導マグネットはクエンチするこ
となく、高信頼性の超電導磁気浮上列車システムとする
ことが出来る。このことは超電導磁気浮上列車の安全性
や社会的信用度に関するものであり、超電導磁気浮上列
車の効果を考えると、その新しい機能性、高速化による
効率向上、経済性など極めて大きい効果がある。
本発明の実施例によればに、車上の超電導マグネットの
安定性マージンを定格運転において２００　ｍ　Ｊ　／
　ｃｃ以上とするか、或いは、車上の超電導マグネット
に加わる定常的な擾乱エネルギーを１００　ｍ　Ｊ　／
　ｃｃ以下とすることによって、十分な裕度をもって超
電導磁気浮上列車を超高速で安全に運転することが出来
る。
本発明の実施例によれば、高速度で浮上走行している超
電導磁気浮上列車の超電導マグネットの安定・性マージ
ンあるいは超電導マグネットに加わる擾乱エネルギーを
地上側の集中列車制御センターで制御できるので、効率
的に超電導磁気浮上列車を超高速で安全に運転すること
が出来る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、擾乱の受は易い成る車両を特定化する
ことによって、その車両に搭載される超電導マグネット
の安定性マージンを増大させ、最も効率的に超電導磁気
浮上列車を超高速で安全に運転することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の効果を示す安定性マージンと擾乱エ
ネルギーの関係図、第２図は超電導磁気浮上列車の横断
面図、第３図は超電導磁気浮上列車の縦断面図、第４図
、第５図は本発明の超電導磁気浮上列車の構成を示す概
略図、第６図は本発明の超電導マグネットの制御方法を
示す回路図である。 １・・・車体、２・・・超電導マグネット、３・・・冷
媒容器、４Ａ、４Ｂ・・・地上コイル、７・・・補助支
持装置、８・・緊急着地装置、１０・・・台車、１１・
・・先頭車両、２１・・・中間車両、３１・・・最後尾
車両、４０・・・超電導コイル、４１・・・検出器、４
２・・・永久電流スイッチ、４３・・・ヒータ、４４・
・・ゲート線、４５・・・ヒータ電源、４６・・・抵抗
器、４７・・・補助電源、４８・・・磁界センサ、４９
・・・集中列車制御センター、５０・・・銅安定化Ｎｂ
Ｔｉ極細多心線材で巻線された磁気浮上列車用超電導コ
イルの定格値における安定性マージン、５１・・・（銅
十高純度アルミニウム）安定化ＮｂＴｉ極細多心線材で
巻線された磁気浮上列車用超電導コイルの定格値におけ
る安定性マージン、６０・・列車速度５００ｋｍ／ｈ相
当時の超電導コイルに加わる最大の擾乱エネルギー、６
１列車速度３５０ｋｍ／ｈ相当時の超電導コイルに加わ
る最大の擾乱エネルギー

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. １．複数個の車両が連結され、車両台車に車上の超電導
    マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘導反
    発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車において、特定
    車両の超電導マグネットが所定の安定性マージンを有し
    、その安定性マージンが他の車両の超電導マグネットの
    安定性マージンより大きいことを特徴とする超電導磁気
    浮上列車。
  2. ２．複数個の車両が連結され、連結部の台車に車上の超
    電導マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘
    導反発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車において、
    先頭車両と最後尾車両の超電導マグネットの安定性マー
    ジンを、他の中間車両の超電導マグネットの安定性マー
    ジンより大きくしたことを特徴とする超電導磁気浮上列
    車。
  3. ３．複数個の車両が連結され、連結部の台車に車上の超
    電導マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘
    導反発で浮上しつゝ高速で走行する超電導磁気浮上列車
    システムにおいて、車上の超電導マグネットの安定性マ
    ージンは、定格運転において２００ｍＪ／ｃｃ以上であ
    って、１以上の車両の超電導マグネットの安定性マージ
    ンを、他の車両の超電導マグネットの安定性マージンよ
    り大きくしたことを特徴とする超電導磁気浮上列車。
  4. ４．複数個の車両が連結され、車両台車に車上の超電導
    マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘導反
    発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車システムにおい
    て、１以上の車両の超電導マグネットの安定性マージン
    を、他の車両の超電導マグネットの安定性マージンより
    大きくした車上の超電導マグネットに加わる定常的な擾
    乱エネルギーを１００ｍＪ／ｃｃ以下としたことを特徴
    とする超電導磁気浮上列車。
  5. ５．複数個の車両が連結され、連結部の台車に車上の超
    電導マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘
    導反発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車において、
    ある特定車両の超電導マグネットは、アルミニウムで安
    定化された複合超電導線材を巻回した超電導コイルであ
    って、それにより１以上の車両の超電導マグネットの安
    定性マージンを、他の車両の超電導マグネットの安定性
    マージンより大きくしたことを特徴とする超電導磁気浮
    上列車。
  6. ６．複数個の車両が連結され、車両台車に車上の超電導
    マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘導反
    発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車システムにおい
    て、車両の位置によつて異なる擾乱エネルギーを検出し
    、その検出信号に基づいて、１以上の車両の超電導マグ
    ネットの安定性マージンを変化させて他の車両の超電導
    マグネットの安定性マージンより大きくする制御手段を
    有することを特徴とする超電導磁気浮上列車システム。
  7. ７．複数個の車両が連結され、車両台車に車上の超電導
    マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘導反
    発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車システムにおい
    て、１以上の車両の超電導マグネットの安定性マージン
    を、他の車両の超電導マグネットの安定性マージンより
    大きくし、その大きい安定性マージンとその超電導マグ
    ネットに加わる擾乱エネルギーとの差を５０ｍＪ／ｃｃ
    以上としたことを特徴とする超電導磁気浮上列車システ
    ム。
  8. ８．複数個の車両が連結され、車両台車に車上の超電導
    マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘導反
    発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車システムにおい
    て、特定車両の超電導マグネットの安定性マージンを、
    他の車両の超電導マグネットの安定性マージンより大き
    くし、かつ所定の車両の擾乱エネルギーを検出し、その
    検出信号に基づいて、１以上の車両の超電導マグネット
    の安定性マージンを変化させる制御手段を有することを
    特徴とする超電導磁気浮上列車システム。
  9. ９．複数個の車両が連結され、連結部の台車に車上の超
    電導マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気誘
    導反発で浮上しつゝ高速で走行する超電導磁気浮上列車
    の制御方法において、ある特定車両の超電導マグネット
    の走行状態を検出し、 永久電流モードでの電流値を補助電源，抵抗器により変
    化させ、 列車制御手段の指令に基づいて特定車両の超電導マグネ
    ットの安定性マージンが変化するように列車の走行条件
    を変更、制御し、１以上の車両の超電導マグネットの安
    定性マージンを変化させて他の車両の超電導マグネット
    の安定性マージンより大きくすることを特徴とする超電
    導磁気浮上列車の制御方法。
  10. １０．複数個の車両が連結され、連結部の台車に車上の
    超電導マグネット群が締結され、地上側コイルとの磁気
    誘導反発で浮上し走行する超電導磁気浮上列車システム
    の制御方法において、ある特定車両の超電導マグネット
    の擾乱エネルギーの大きさを検出し、 永久電流モードでの電流値を補助電源，抵抗器により変
    化させ、 地上に設置された集中列車制御センターの指令で超電導
    マグネットの安定性マージンあるいは列車速度を制御し
    、１以上の車両の超電導マグネットの安定性マージンを
    変化させて他の車両の超電導マグネットの安定性マージ
    ンより大きくすることを特徴とする超電導磁気浮上列車
    の制御方法。
  11. １１．超電導コイルは、低銅比ＮｂＴｉ系極細多心線材
    の外表面に薄肉の高純度アルミニウムを被覆した複合超
    電導線材を巻回したことを特徴とする請求項１記載の磁
    気浮上列車用超電導コイル。
  12. １２．超電導コイルは、低銅比ＮｂＴｉ系極細多心線材
    の横断面中央部に高純度アルミニウムを内蔵した複合超
    電導線材を巻回したことを特徴とする請求項１記載の磁
    気浮上列車用超電導コイル。
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