JP7101830B2 - 磁気浮上列車の三相給電・集電装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気浮上列車の給電の技術分野に関する。

磁気浮上列車は、ロングステータ駆動とショートステータ駆動との２つの形態に分けられる。ロングステータ形態の磁気浮上列車は、ロングステータリニア同期モータにより駆動され、つまり、モータのステータの三相交流巻線が地上線路の両側に敷設され、地上変電所に設けられたコンバータ（周波数－電圧変換）によって動力電源を供給され、地上オペレーションセンタが同期モータの同期制御によって列車の運転を操縦する。地上同期モータのパワーが大きく、磁気浮上列車とロングステータ線路との間に機械的接触がなく、高速運転に適しているという利点がある。一方、沿線にモータステータ（ロングステータ）巻線を敷設するため、その製造コストが高いという欠点がある。ショートステータ形態の磁気浮上列車は、リニア非同期モータのステータの三相巻線が車上（両側）に配置されており、モータのステータの三相巻線が地上線路の両側に敷設されているロングステータ形態よりも、車上のステータの三相巻線がはるかに短くなり、ショートステータ形態はそれにより命名されるのである。ショートステータ形態では、非同期モータのローターが極めて薄くて、線路（車上のステータの位置に対応する）に敷設されたアルミ板から構成され、構造が極めて簡単であり、このため、ショートステータ型磁気浮上用線路の製造コストが、ロングステータ型磁気浮上用線路よりもはるかに低く、しかも、ショートステータ磁気浮上列車の制御が車上で実施されることから、運転の制御の点でも相対的容易である。ショートステータ磁気浮上列車のモータの巻線が車上にあるので、動力電源を提供するコンバータ（周波数－電圧変換）も車内に装着されなければならず、地上からの給電が必要である一方、従来の方式では、地上給電レールが車上の集電舟と接触することにより車上のコンバータへの給電と集電が行われ、この場合、列車の波動や振動が接触性能に深刻な影響を与え、さらに集電（受電）の性能に影響し、さらに車速が高いほど、影響が大きく、したがって、ショートステータ形態の製造コストが低いものの、高速の場合に適用していない。

明らかなように、現在解決しようとする技術的課題は、三相給電・集電を行い、列車の波動や振動による受電性能への悪影響を解消し、長所を発揮して短所を避け、製造コストの低いショートステータ駆動型磁気浮上列車を高速線路に適するようにし、より高いコストパフォーマンスを実現する給電・集電装置を発明することである。

本発明の目的は、高速磁気浮上列車の給電・集電の技術的課題を効果的に解決できる磁気浮上列車の三相給電・集電装置を提供することである。

本発明の目的は以下の技術案によって実現される。給電レール、集電舟、ケーブルを備える磁気浮上列車の三相給電・集電装置であって、磁気浮上列車のボギーの中央部にはビームが設けられ、ビームの下面の左、中、右には３組の縦方向の軸受け台が設けられ、それに対応して３本の左絶縁スリーブ（即ち、左絶縁スリーブ、中絶縁スリーブ、及び右絶縁スリーブである）が設けられ、絶縁スリーブは、Ｔ字形構造を呈し、水平部位の両端が回転軸構造であり、軸受けを介して軸受け台に固定され、垂直部位が中空管状構造であり、左絶縁スリーブ、中絶縁スリーブ、右絶縁スリーブに対応して３本の電舟（即ち、左集電舟、中集電舟、及び右集電舟である）が設けられ、集電舟は、全体として逆Ｔ字形構造となる導体であり、その上部の垂直部分が集電舟の舟柄、下部の水平部分が集電舟の舟体となり、舟体の下面が凹半円状の接触面であり、集電舟に対応して３本の給電レール（即ち、左給電レール、中給電レール及び右給電レールである）が設けられ、給電レールは、最上部の表面が凸半円状の接触面であり、底部が絶縁道床に固定され、左給電レール、中給電レール及び右給電レールはそれぞれ三相電源に接続され、これらの接触面がそれぞれ左集電舟、中集電舟、及び右集電舟の接触面に接触して集電し、中空の絶縁スリーブの垂直部位に挿入された舟柄は、円柱体であり、舟柄の頂端にケーブルが接続され、ケーブルは、絶縁スリーブの垂直部位の内部を貫通して絶縁スリーブの頂端から引き出され、磁気浮上列車の三相コンバータに接続され、三相電源は、給電レール、集電舟、及びケーブルからなる給電・集電装置を通じて、磁気浮上列車の三相コンバータに給電し、三相コンバータは、磁気浮上列車に動力電源を提供する。

対応する集電舟と給電レールとの間の接触力が集電舟の重力に等しく、左集電舟、中集電舟、及び右集電舟の重量はすべて２ｋｇ～５ｋｇである。

前記絶縁スリーブの底端と集電舟の舟体の最上部との間に磁気浮上列車の浮上ギャップよりも大きい隙間があり、集電舟の舟柄の長さが、絶縁スリーブの垂直部位の長さの半分よりも大きい。

前記ケーブルの長さが、磁気浮上列車が浮上しているときの舟柄の頂端から磁気浮上列車の三相コンバータの入力端子までの長さよりも大きい。

前記絶縁道床には保護カバーが設けられ、保護カバー内の水平部位の底面が、集電舟の舟体の頂端よりも高い。

前記回転軸の軸線が、給電レールの方向に平行である。

磁気浮上列車の上下波動や振動時の適応性を高め、上下波動や振動による磁気浮上列車の摩損を低減させるために、集電舟の舟柄の表面又は絶縁スリーブの垂直部位の内表面に潤滑油を付与することができる。

本発明の作動原理は以下のとおりである。３組の給電レールと３組の集電舟及びそのケーブルとにより磁気浮上列車の三相コンバータに対する三相給電システムが形成され、機械構造として、集電舟と給電レールとの接触面を円心として、磁気浮上列車の左右、上下の２つの方向からの波動や振動による集電舟と給電レールとの接触受電への影響を解消し、つまり、絶縁スリーブの頂端と磁気浮上列車の縦方向に平行な回転軸が軸受け台にヒンジ連結されることで、磁気浮上列車の左右波動や振動による集電舟と給電レールとの接触受電への影響を解消し、一方、集電舟の舟柄と絶縁スリーブの直線管との組み合わせにより磁気浮上列車の上下波動や振動による集電舟と給電レールとの接触受電への影響を解消し、集電舟と給電レールとの接触面積を一定に維持し、運転中、磁気浮上列車に優れた給電・集電性能を維持させ、それにより、高速運転に適用できるようにする。

集電舟と給電レールとの間の接触力が集電舟の重力に等しく、このため、接触力を発生させるように他の機構を追加する必要がない。

従来技術に比べて、本発明の有益な効果は以下のとおりである。
一、高速磁気浮上列車の三相給電を実現し、給電パワーを一定に維持し、電網にて負のシーケンスを発生させることはない。
二、集電舟と給電レールとの間の接触力が集電舟の重力に等しく、このため、接触力を発生させるように他の機構を追加する必要がない。
三、磁気浮上列車の左右、上下の２つの方向からの波動や振動による集電舟と給電レールとの接触受電への影響を解消し、ショートステータ駆動型磁気浮上列車が高速磁気浮上線路に適用できるようにし、ロングステータ駆動型磁気浮上列車に比べて、投資を大幅に節約し、コストパフォーマンスを向上させる。
四、技術が先進的であり、性能が優れ、実施されやすい。

本発明の実施例の構造の正面図である。 本発明の実施例の絶縁スリーブの左側部分図である。

以下、図面及び特定の実施形態を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１に示すように、本発明の一特定実施形態として、磁気浮上列車のボギーの中央部にはビーム１が設けられ、ビーム１の下面の左、中、右には３組の縦方向の軸受け台２が設けられ、それに対応して３つの絶縁スリーブ（即ち、左絶縁スリーブ３、中絶縁スリーブ４、及び右絶縁スリーブ５である）が設けられ、絶縁スリーブは、Ｔ字形構造を呈し、水平部位の両端が回転軸６構造であり、軸受けを介して軸受け台２に固定され、垂直部位が中空管状構造であり、左絶縁スリーブ、中絶縁スリーブ、右絶縁スリーブに対応して３つの集電舟（即ち、左集電舟７、中集電舟８、及び右集電舟９である）が設けられ、集電舟は、全体として逆Ｔ字形構造となる導体であり、その上部の垂直部分が集電舟の舟柄１０、下部の水平部分が集電舟の舟体となり、舟体の下面が凹半円状の接触面であり、集電舟に対応して３本の給電レール（即ち、左給電レール１２、中給電レール１３及び右給電レール１４である）が設けられ、給電レールは、最上部の表面が凸半円状の接触面であり、底部が絶縁道床１１に固定され、左給電レール１２、中給電レール１３及び右給電レール１４はそれぞれ三相電源に接続され、これらの接触面がそれぞれ左集電舟７、中集電舟８、及び右集電舟９の接触面に接触して集電し、中空の絶縁スリーブの垂直部位に挿入された舟柄１０は、円柱体であり、その頂端にケーブル１５が接続され、ケーブル１５は、絶縁スリーブの垂直部位の内部を貫通して絶縁スリーブの頂端から引き出され、磁気浮上列車の三相コンバータに接続され、三相電源は、給電レール、集電舟、及びケーブルからなる給電・集電装置を通じて、磁気浮上列車に動力電源を提供する磁気浮上列車の三相コンバータに給電する。

前記絶縁スリーブの底端と集電舟の舟体の最上部との間に磁気浮上列車の浮上ギャップよりも大きい隙間があり、集電舟の舟柄１０の長さが、絶縁スリーブの垂直部位の長さの半分よりも大きい。

前記ケーブル１５の長さが、磁気浮上列車が浮上しているときの舟柄の頂端から磁気浮上列車の三相コンバータの入力端子までの長さよりも大きい。

前記絶縁道床１１には、逆Ｔ字形構造を呈し、水平部位の底端が集電舟の舟体の頂端よりも高い保護カバー１６が増設されてもよく、保護カバーは、感電を防止する保護作用を果たす。

対応する集電舟と給電レールとの間の接触力が集電舟の重力に等しく、左集電舟７、中集電舟８、及び右集電舟９のそれぞれの重量は、一般には２ｋｇ～５ｋｇである。

前記回転軸の軸線が、給電レールの方向に平行である。

図２は本発明の実施例の集電舟の側面図である。磁気浮上列車のボギーの中央部にはビーム１が設けられ、ビーム１の下面には軸受け台２が設けられ、それに対応して、Ｔ字形構造を呈し、水平部位の両端が回転軸６構造である絶縁スリーブ３が設けられ、軸受けを介して軸受け台２に固定され、垂直部位が中空管状構造であり、絶縁スリーブに対応して、全体として逆Ｔ字形構造を呈する導体である集電舟７が設けられ、集電舟７は、上部の垂直部分が集電舟の舟柄１０であり、下部の水平部分が集電舟の舟体である。舟柄１０は中空の絶縁スリーブの垂直部位の内部に挿入され、舟柄１０の頂端にはケーブル１５が接続され、ケーブル１５は絶縁スリーブの垂直部位の内部を貫通して絶縁スリーブの頂端から引き出され、さらに磁気浮上列車の三相コンバータに接続される。

１ ビーム
２ 軸受け台
３ 左絶縁スリーブ
４ 中絶縁スリーブ
５ 右絶縁スリーブ
６ 回転軸
７ 左集電舟
８ 中集電舟
９ 右集電舟
１０ 舟柄
１１ 絶縁道床
１２ 左給電レール
１３ 中給電レール
１４ 右給電レール
１５ ケーブル
１６ 保護カバー

Claims (5)

1. 給電レール、集電舟、ケーブルを備える磁気浮上列車の三相給電・集電装置であって、
   磁気浮上列車のボギーの中央部にはビーム（１）が設けられ、ビーム（１）の下面の左、中、右には３組の縦方向の軸受け台（２）が設けられ、それに対応して左絶縁スリーブ（３）、中絶縁スリーブ（４）、及び右絶縁スリーブ（５）を含む３つの絶縁スリーブが設けられ、各前記絶縁スリーブは、Ｔ字形構造を呈し、水平部位の両端は軸線が給電レールの方向に平行である回転軸（６）構造であり、軸受けを介して軸受け台（２）に固定され、垂直部位が中空管状構造であり、
   左絶縁スリーブ、中絶縁スリーブ、右絶縁スリーブに対応して左集電舟（７）、中集電舟（８）、及び右集電舟（９）を含む３つの集電舟が設けられ、各前記集電舟は、全体として逆Ｔ字形構造となる導体であり、各前記集電舟の上部の垂直部分が舟柄（１０）、各前記集電舟の下部の水平部分が舟体となり、舟体の下面が凹半円状の接触面であり、
   各前記集電舟に対応して左給電レール（１２）、中給電レール（１３）及び右給電レール（１４）を含む３本の給電レールが設けられ、各前記給電レールの最上部の表面が凸半円状の接触面であり、各前記給電レールの底部が絶縁道床（１１）に固定され、
   左給電レール（１２）、中給電レール（１３）及び右給電レール（１４）はそれぞれ三相電源に接続され、これらの接触面がそれぞれ左集電舟（７）、中集電舟（８）、及び右集電舟（９）の接触面に接触して集電し、
   中空の各前記絶縁スリーブの垂直部位と隙間嵌めする舟柄（１０）は、円柱体であり、前記舟柄の頂端にケーブル（１５）が接続され、ケーブル（１５）は、各前記絶縁スリーブの垂直部位の内部を貫通して各前記絶縁スリーブの頂端から引き出され、磁気浮上列車の三相コンバータに接続され、
   三相電源は、給電レール、集電舟、及びケーブルからなる給電・集電装置を通じて磁気浮上列車の三相コンバータに給電する、ことを特徴とする磁気浮上列車の三相給電・集電装置。
2. 対応する集電舟と給電レールとの間の接触力が集電舟の重力に等しく、左集電舟（７）、中集電舟（８）、及び右集電舟（９）の重量はすべて２ｋｇ～５ｋｇである、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上列車の三相給電・集電装置。
3. 前記絶縁スリーブの底端と集電舟の舟体の最上部との間に磁気浮上列車の浮上ギャップよりも大きい隙間があり、集電舟の舟柄（１０）の長さが、前記絶縁スリーブの垂直部位の長さの半分よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上列車の三相給電・集電装置。
4. 前記ケーブル（１５）の長さが、磁気浮上列車が浮上しているときの舟柄の頂端から磁気浮上列車の三相コンバータの入力端子までの長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上列車の三相給電・集電装置。
5. 前記絶縁道床（１１）には保護カバー（１６）が設けられ、保護カバー（１６）内の水平部位の底面が、集電舟の舟体の頂端よりも高い、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上列車の三相給電・集電装置。

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