JPH06196320A - 超電導磁石 - Google Patents
超電導磁石Info
- Publication number
- JPH06196320A JPH06196320A JP34390192A JP34390192A JPH06196320A JP H06196320 A JPH06196320 A JP H06196320A JP 34390192 A JP34390192 A JP 34390192A JP 34390192 A JP34390192 A JP 34390192A JP H06196320 A JPH06196320 A JP H06196320A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- radiation shield
- load support
- inner tank
- shield plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】振動状態を常時計測する振動センサ５を内槽２
や輻射シールド板３に設け、振動モードに応じて補助荷
重支持体７を着脱する。 【効果】振動状態に応じた荷重支持構造をとることがで
き、あらゆる周波数に対する共振を避けることができ
る。
や輻射シールド板３に設け、振動モードに応じて補助荷
重支持体７を着脱する。 【効果】振動状態に応じた荷重支持構造をとることがで
き、あらゆる周波数に対する共振を避けることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通電することによって
強磁場を発生させる超電導コイルを格納する内槽および
輻射シールド板に係り、特に、超電導磁石に振動や磁場
変動などの動的外乱が作用した場合に、超電導破壊（以
下、クエンチと称する）を防止するのに好適な超電導磁
石構造に関する。
強磁場を発生させる超電導コイルを格納する内槽および
輻射シールド板に係り、特に、超電導磁石に振動や磁場
変動などの動的外乱が作用した場合に、超電導破壊（以
下、クエンチと称する）を防止するのに好適な超電導磁
石構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気浮上列車の超電導磁石構造体の従来
技術については、例えば、日経メカニカル（１９８９.
１０.２ Ｎo.３０７ 日経ＢＰ社発行）１６ペ―ジから
３６ページに記載されている。この文献にあるように、
超電導コイルは内槽と称される容器に格納されていて、
内槽の中には液体ヘリウムが充填されており極低温の絶
対温度４.２Ｋ に保たれている。内槽は輻射シールド板
に包まれており、これは液体窒素によって絶対温度７８
Ｋに保たれている。この輻射シールド板はさらに外槽に
収納され外槽の中は断熱のために真空に保たれている。
超電導コイルに通電することによって強磁場を発生させ
る。
技術については、例えば、日経メカニカル（１９８９.
１０.２ Ｎo.３０７ 日経ＢＰ社発行）１６ペ―ジから
３６ページに記載されている。この文献にあるように、
超電導コイルは内槽と称される容器に格納されていて、
内槽の中には液体ヘリウムが充填されており極低温の絶
対温度４.２Ｋ に保たれている。内槽は輻射シールド板
に包まれており、これは液体窒素によって絶対温度７８
Ｋに保たれている。この輻射シールド板はさらに外槽に
収納され外槽の中は断熱のために真空に保たれている。
超電導コイルに通電することによって強磁場を発生させ
る。
【０００３】従来の超電導磁石では、ダンパを設けるな
どして振動低減する機構が考えられていたが、走行速度
や外乱で変化していく振動状態に対する考慮はされてい
ない。
どして振動低減する機構が考えられていたが、走行速度
や外乱で変化していく振動状態に対する考慮はされてい
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超電導材料で作られた
コイルを極低温に冷却して超電導状態を作ることによっ
て強磁場を発生させる超電導磁石では、外部からの熱の
侵入や超電導コイルの発熱は重要な問題である。発熱に
よって液体ヘリウムの蒸発等が起きれば超電導状態を維
持できなくなり、いわゆる、クエンチと呼ばれる超電導
状態が破壊される現象が生じる。熱の問題は、大きく分
けて静的熱侵入と動的発熱に分けることができる。
コイルを極低温に冷却して超電導状態を作ることによっ
て強磁場を発生させる超電導磁石では、外部からの熱の
侵入や超電導コイルの発熱は重要な問題である。発熱に
よって液体ヘリウムの蒸発等が起きれば超電導状態を維
持できなくなり、いわゆる、クエンチと呼ばれる超電導
状態が破壊される現象が生じる。熱の問題は、大きく分
けて静的熱侵入と動的発熱に分けることができる。
【０００５】静的熱侵入は、極低温の内槽と常温の外槽
との間に温度勾配が存在するため生じる。一方、動的発
熱は、超電導磁石の振動が原因で磁場変動が起き、渦電
流が生じることによるジュール発熱、あるいは振動によ
って生じる摩擦などの機械的発熱などの原因で生じる。
このうち、大きな問題は後者の動的発熱であり、電気的
発熱，機械的発熱のいずれの場合でもその原因は振動で
ある。超電導磁石の振動を低減するのに重要なのは、超
電導コイルを格納する内槽や輻射シールド板を外槽に支
持，固定する方法であるが、振動状態、特に振動モード
は走行速度や超電導磁石が受ける外乱で変化していくの
で、振動モードの変化に対応できる防振構造が必要とな
る。あらゆる振動モードに対して振動しないように内槽
や輻射シールド板を高剛性に外槽に固定するため、荷重
支持体を多数設けると静的熱侵入が増加するという問題
もある。
との間に温度勾配が存在するため生じる。一方、動的発
熱は、超電導磁石の振動が原因で磁場変動が起き、渦電
流が生じることによるジュール発熱、あるいは振動によ
って生じる摩擦などの機械的発熱などの原因で生じる。
このうち、大きな問題は後者の動的発熱であり、電気的
発熱，機械的発熱のいずれの場合でもその原因は振動で
ある。超電導磁石の振動を低減するのに重要なのは、超
電導コイルを格納する内槽や輻射シールド板を外槽に支
持，固定する方法であるが、振動状態、特に振動モード
は走行速度や超電導磁石が受ける外乱で変化していくの
で、振動モードの変化に対応できる防振構造が必要とな
る。あらゆる振動モードに対して振動しないように内槽
や輻射シールド板を高剛性に外槽に固定するため、荷重
支持体を多数設けると静的熱侵入が増加するという問題
もある。
【０００６】本発明の目的は、磁気浮上列車等に用いら
れる超電導磁石が動的外力を受けた場合に、発熱の要因
となる振動を抑制する手段を与え、超電導磁石の信頼性
を向上させること、すなわち、超電導磁石が動的外乱を
受けた場合に振動しにくいような内槽や輻射シールド板
の荷重支持構造を与えることにある。
れる超電導磁石が動的外力を受けた場合に、発熱の要因
となる振動を抑制する手段を与え、超電導磁石の信頼性
を向上させること、すなわち、超電導磁石が動的外乱を
受けた場合に振動しにくいような内槽や輻射シールド板
の荷重支持構造を与えることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では内槽や輻射シールド板の各部に振動状態
を計測するための振動センサを設け、計測された振動状
態に応じて支持位置をアダプティブに制御可能とした補
助荷重支持体を設けることにより達成される。
め、本発明では内槽や輻射シールド板の各部に振動状態
を計測するための振動センサを設け、計測された振動状
態に応じて支持位置をアダプティブに制御可能とした補
助荷重支持体を設けることにより達成される。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、走行速度や外乱により変化
していく振動状態に応じて、荷重支持体の支持システム
を変えることができるので超電導破壊の原因である発熱
を防止することができる。
していく振動状態に応じて、荷重支持体の支持システム
を変えることができるので超電導破壊の原因である発熱
を防止することができる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図１から図３を用いて説明
する。
する。
【００１０】まず、図１に示すように超電導コイル１は
内槽と称される容器２に格納されていて、内槽２の中に
は液体ヘリウムが充填されており極低温の絶対温度４.
２Ｋに保たれている。内槽２は輻射シールド板３に包ま
れておりこれは液体窒素によって絶対温度７８Ｋに保た
れている。この輻射シールド板３はさらに外槽４に収ま
っていて外槽４の中は断熱のために真空に保たれてい
る。なお、外槽４の中には通常複数個の超電導コイル１
が設けられている。なお、超電導コイル１を格納してい
る内槽２および輻射シールド板３は、荷重支持体とよば
れる部材６によって外槽４に支持及び固定されている。
この荷重支持体６が主に荷重を支える。
内槽と称される容器２に格納されていて、内槽２の中に
は液体ヘリウムが充填されており極低温の絶対温度４.
２Ｋに保たれている。内槽２は輻射シールド板３に包ま
れておりこれは液体窒素によって絶対温度７８Ｋに保た
れている。この輻射シールド板３はさらに外槽４に収ま
っていて外槽４の中は断熱のために真空に保たれてい
る。なお、外槽４の中には通常複数個の超電導コイル１
が設けられている。なお、超電導コイル１を格納してい
る内槽２および輻射シールド板３は、荷重支持体とよば
れる部材６によって外槽４に支持及び固定されている。
この荷重支持体６が主に荷重を支える。
【００１１】磁気浮上列車の最高走行速度は５００ｋｍ
／ｈであるが、この速度に加速する途中、地上コイルの
設置間隔と列車の走行速度から決まる電磁加振力を受け
る。例えば、現在設計中のシステムでは、最高３０９Ｈ
ｚまでの周波数の電磁加振力を受ける。この間に、内槽
２や輻射シールド板３は、固有振動数に対応した振動モ
ードで変形する。一般に振動を抑えるにはモードの腹を
変形しにくいように拘束するのがよいが、変形モードは
加振力の振動数によって異なり、それぞれの固有振動数
に対応して内槽２や輻射シールド板３が、例えば、曲げ
あるいはねじりなど様々なモードで変形する。すなわ
ち、内槽２や輻射シールド板３の同一の場所が、ある固
有振動数に対するモードでは節になりまた別の固有振動
数に対するモードでは腹になることもある。
／ｈであるが、この速度に加速する途中、地上コイルの
設置間隔と列車の走行速度から決まる電磁加振力を受け
る。例えば、現在設計中のシステムでは、最高３０９Ｈ
ｚまでの周波数の電磁加振力を受ける。この間に、内槽
２や輻射シールド板３は、固有振動数に対応した振動モ
ードで変形する。一般に振動を抑えるにはモードの腹を
変形しにくいように拘束するのがよいが、変形モードは
加振力の振動数によって異なり、それぞれの固有振動数
に対応して内槽２や輻射シールド板３が、例えば、曲げ
あるいはねじりなど様々なモードで変形する。すなわ
ち、内槽２や輻射シールド板３の同一の場所が、ある固
有振動数に対するモードでは節になりまた別の固有振動
数に対するモードでは腹になることもある。
【００１２】本発明の実施例では、内槽２や輻射シール
ド板３に振動センサ５を設けてこれらの振動モードを常
時計測しておき、それぞれの振動モードの腹部を補助荷
重支持体７で支持するようにする。すなわち、内槽２や
輻射シールド板３の振動モードは加振の振動数によって
変化していくためすべてのモードを抑えることは不可能
なので、モードの変化に応じて補助荷重支持体７の支持
位置を可変にするように制御する。
ド板３に振動センサ５を設けてこれらの振動モードを常
時計測しておき、それぞれの振動モードの腹部を補助荷
重支持体７で支持するようにする。すなわち、内槽２や
輻射シールド板３の振動モードは加振の振動数によって
変化していくためすべてのモードを抑えることは不可能
なので、モードの変化に応じて補助荷重支持体７の支持
位置を可変にするように制御する。
【００１３】補助荷重支持体７の支持位置を可変にする
方法を以下に述べる。補助荷重支持体７は、凹部７ａと
凸部７ｂとからなる。まず、第１の実施例は図１および
図２に示すように輻射シールド板３には荷重支持体７の
凹部７ａが設けられており、外槽４に設けた凸部７ｂと
かみあうようになっている。荷重支持体７の凹部７ａ，
凸部７ｂはテーパ形状になっている。振動センサ５は振
動状態を常時計測している。共振点付近では、共振点以
外の場合と比べ振動量は格段に大きくなる。そこで、振
動センサ５により、振動状態を常時計測しておき共振し
て振動が大きくなったときに、輻射シールド板３の振動
の大きい部位、すなわちそのときの共振モードの腹に設
けられた荷重支持体７の凹部７ａを外槽４に設けた凸部
７ｂが押し付けることにより輻射シールド板３の振動を
拘束する。振動の大きさは、計測された値が予め定めた
閾値よりも大きいか否かで判断する。前者の場合には、
外槽４に設けられた補助荷重支持体７の凸部７ｂは電動
式で回転しながら荷重支持体７の凹部７ａに差し込まれ
る。
方法を以下に述べる。補助荷重支持体７は、凹部７ａと
凸部７ｂとからなる。まず、第１の実施例は図１および
図２に示すように輻射シールド板３には荷重支持体７の
凹部７ａが設けられており、外槽４に設けた凸部７ｂと
かみあうようになっている。荷重支持体７の凹部７ａ，
凸部７ｂはテーパ形状になっている。振動センサ５は振
動状態を常時計測している。共振点付近では、共振点以
外の場合と比べ振動量は格段に大きくなる。そこで、振
動センサ５により、振動状態を常時計測しておき共振し
て振動が大きくなったときに、輻射シールド板３の振動
の大きい部位、すなわちそのときの共振モードの腹に設
けられた荷重支持体７の凹部７ａを外槽４に設けた凸部
７ｂが押し付けることにより輻射シールド板３の振動を
拘束する。振動の大きさは、計測された値が予め定めた
閾値よりも大きいか否かで判断する。前者の場合には、
外槽４に設けられた補助荷重支持体７の凸部７ｂは電動
式で回転しながら荷重支持体７の凹部７ａに差し込まれ
る。
【００１４】本発明の第２の実施例は、図３に示すよう
に振動モードの腹を拘束する手段として輻射シールド板
３に設ける補助荷重支持体７の凹部７ａおよび補助荷重
支持体７の凸部７ｂの代わりにマグネット８を設けたも
のである。すなわち、補助荷重支持体７としてマグネッ
トを用い振動量の大きい輻射シールド板３の腹を磁力に
よって拘束するものである。
に振動モードの腹を拘束する手段として輻射シールド板
３に設ける補助荷重支持体７の凹部７ａおよび補助荷重
支持体７の凸部７ｂの代わりにマグネット８を設けたも
のである。すなわち、補助荷重支持体７としてマグネッ
トを用い振動量の大きい輻射シールド板３の腹を磁力に
よって拘束するものである。
【００１５】本発明の他の実施例として、第２の実施例
における輻射シールド板３あるいは外槽４に設けるマグ
ネット８の少なくとも一方を電磁石に置き換えてもよ
い。
における輻射シールド板３あるいは外槽４に設けるマグ
ネット８の少なくとも一方を電磁石に置き換えてもよ
い。
【００１６】本発明の他の実施例は、内槽２と輻射シー
ルド板３の固有振動数とモードを計測しておき、両者が
同じモードで振動するように補助荷重支持体７の支持場
所を可変にするものである。内槽２と輻射シールド板３
が同相のモードで振動する方が逆相で振動する場合より
も相対変位が小さくなるので渦電流発熱が小さくなる。
ルド板３の固有振動数とモードを計測しておき、両者が
同じモードで振動するように補助荷重支持体７の支持場
所を可変にするものである。内槽２と輻射シールド板３
が同相のモードで振動する方が逆相で振動する場合より
も相対変位が小さくなるので渦電流発熱が小さくなる。
【００１７】上記の実施例では内槽２や輻射シールド板
３の振動状態を常時計測して補助荷重支持体７をアダプ
ティブに制御しているが、他の実施例として特定の固有
振動数の振動モードを予め計測した結果を記憶してお
き、磁気浮上列車の走行速度に対応して決まる振動数の
モードの腹を補助荷重支持体７で拘束してもよい。
３の振動状態を常時計測して補助荷重支持体７をアダプ
ティブに制御しているが、他の実施例として特定の固有
振動数の振動モードを予め計測した結果を記憶してお
き、磁気浮上列車の走行速度に対応して決まる振動数の
モードの腹を補助荷重支持体７で拘束してもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、超電導磁石を振動モー
ドに応じて制振することができ、広い周波数帯域にわた
って超電導磁石の共振回避が可能となり低振動化に効果
がある。
ドに応じて制振することができ、広い周波数帯域にわた
って超電導磁石の共振回避が可能となり低振動化に効果
がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す超電導磁石の説明
図。
図。
【図２】本発明の第１の実施例を示す超電導磁石の側面
図。
図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す超電導磁石の側面
図。
図。
１…超電導コイル、２…内槽、３…輻射シールド板、４
…外槽、５…振動センサ、６…荷重支持体、７…補助荷
重支持体、７ａ…補助荷重支持体の凹部、７ｂ…荷重支
持体の凸部、８…マグネット。
…外槽、５…振動センサ、６…荷重支持体、７…補助荷
重支持体、７ａ…補助荷重支持体の凹部、７ｂ…荷重支
持体の凸部、８…マグネット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 敏雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐保 典英 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 根本 武夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】超電導物質からなる線材を巻回した超電導
コイルと、前記超電導コイルを格納し、絶対温度４.２
Ｋ に超電導コイルを冷却するための液体ヘリウムを充
填する内槽、前記内槽を取り囲み液体窒素で冷却するた
めの輻射シールド板および前記輻射シールド板を取り囲
み、真空状態に保ち断熱するための外槽、前記内槽を前
記輻射シールド板を介して前記外槽に支持，固定するた
めの荷重支持体を含む超電導磁石において、前記内槽あ
るいは前記輻射シールド板の各部に振動状態を計測する
ための振動センサを設け、計測された振動状態に応じて
支持位置をアダプティブに制御可能とした補助荷重支持
体を設けたことを特徴とする超電導磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34390192A JPH06196320A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34390192A JPH06196320A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 超電導磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196320A true JPH06196320A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18365119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34390192A Pending JPH06196320A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 超電導磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196320A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009085596A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Railway Technical Res Inst | 超電導磁石装置の振動モードにおける内槽振動と外槽振動の相関を考慮した計測監視装置 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34390192A patent/JPH06196320A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009085596A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Railway Technical Res Inst | 超電導磁石装置の振動モードにおける内槽振動と外槽振動の相関を考慮した計測監視装置 |
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