JPS60219902A - 交互極磁石 - Google Patents

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】 本発明は、複数の、長固定子方向に対して横方向に走る
溝を有し、その溝は長固定子に対向している極面で開い
ておシ、その中に導体に属する磁石のコイルが敷設され
ている、長固定子に対向するリニアモータカーのだめの
牽引力を発生させるだめのヨークと磁極を有する交互極
磁石に関する。

公知の磁極においては、磁石の溝の中にある導体がコイ
ルとして二つの隣接する磁極を取り囲んでいる。その際
、磁石の鉄の回路は、磁束変化に対して小さな抵抗を対
向させるために、薄板で作られている。そのとき、時間
的な電流または磁束変化、およびしたがって力の変化も
また磁石コイルのインダクタンスおよび電流を流す電圧
によって限られ、その際インダクタンスは磁石の溝の中
に設けられている全巻数の自乗に比例する。リニアモー
タカーでは、車輛は磁石の引力を調節することによって
浮遊状態に保持される。それに加えて、公知の磁石の質
屋と結び付いた限られた調節力が、その引力が作用する
磁石と長固定子の間の大きな距離で、稼動することを余
儀なくする。そのことによって、大きな投資の出費、よ
シ大きな慣性力の故に磁石の位置の感じ易い調節に附加
的に不利に作用する磁石の大きな質量、および磁石のた
めの大きな電力需要と車輛内のそれに対応する設備とい
う欠点を伴なって、磁石は大きな寸法にされなければな
らない。

本発明の課題は磁石の動力学的性質を改善することであ
る。

この課題は、冒頭に述べた種類の磁石において、特許請
求の範囲第１項の特徴部分によって解決される。それら
のコイルは、直列に接続され、同じ方向に巻かｔている
個々のコイルに分割されることによって、個々のコイル
が磁束の発生の際に互に助は合う。電圧値が急速に変化
する際には、短絡させられた短絡コイルに対して密に磁
気的に結合している個々のコイルで、その誘導によって
惹き起された、反対向きの磁束によって、それらのコイ
ルの領域にある鉄芯の中の全磁束の変化は強く低下させ
られる。全コイルシステムの有効なインダクタンスは、
したがって、実質上極を取シ囲んでいる部分コイルのイ
ンダクタンスに制限される。公知の磁石に比較してイン
ダクタンスの低下は電流およびしたがって引力の急速な
変化を可能にする。それにも拘らず、定常的な部分につ
いては、すなわちゆっくりした変化あるいは一定電流で
駆動する際には、すべてのコイルによって発生させられ
る完全な磁束が利用に供される。磁石の動力学的な挙動
は静的な挙動に不利な影響を受けることなしに改善され
る。

個々には本発明は以下のように有利に形成されることか
できる。

磁石の溝の中に設けられた部分コイルが磁石ヨークを取
り囲んでいるリターンコイルとして形成され、他方他の
二つの部分コイルは磁極を取シ囲む部分コイルとして形
成されることによって、リターンコイルのために短絡コ
イルに対する密な結合の可能性が生じる。そのうえ、極
を取シ囲んでいるコイルの空間的な間隔の故に、ここで
は小さな結合しか存在しない。

塊状の鉄で作られたヨークの構造によって、短絡作用が
支持され、そのようにして短絡コイル自体はよシ小さい
大きさにされることができ、したがって、磁界を発生さ
せる部分コイルのだめのコイル巻線に対してよシ大きな
空間が利用に供される。

有利には、磁石ヨークは、閉じた銅の上張りとして形成
された短絡コイルによって取り囲まれ、その上にリター
ンコイルが巻かれ、そのリターンコイルは他の一つの、
閉じた銅の上張りとして形成された短絡コイルによって
取り囲まれている。短絡コイルのこの構造は、リターン
コイルへの密な磁気的結合で、有効で、空間を節約し、
構造が簡単である。

磁石ヨークに対して平行に走る帯状材料で作られたリタ
ーンコイルの仕上げによって、磁界は溝の中を個々の帯
状材料に対して平行に走り、その結果、磁界の強さが変
化する際コイル材料の中の誘導電流の発生が抑制される
。

磁極を取シ囲む部分コイルは、目的に合致して、磁石の
溝の側面に対して平行に走る帯状材料から成っておシ、
そのことによって溝の上部の磁場の拡がりが磁場の拡が
り方向に対して横方向に設けられた帯状材料の中に誘起
される渦電流によって抑制される。

以下に図面を用いて本発明の詳細な説明される。

磁石ヨーク１および磁極２を有する交互極磁石は反固定
子３（第７図）に対してリニアモータカーのだめの牽引
力を発生させる役をする。

それは反固定子３の方向に対して横方向に走る複数の溝
４（第１図および第６図）を持つておシ、その溝は反固
定子６に対向している極面５で開いておシ、その中に導
体に属する磁石コイルが敷設されている。磁石コイルは
個々のコイル６．７に分割されておシ、それらは直列に
接続されておシ、（第３図）、同じ方向に巻かれている
。二つの個々のコイル７は磁極２を取り囲んでいる。磁
石ヨーク１を取り囲んでいるリターンコイル６は短絡コ
イル８，９（第１図および第３図）と磁気的に密に結合
している。磁極２を取り囲んでいる個々のコイル７は殆
んど極面３にまで達している（第１図および第２図）。

磁石ヨーク１は塊状の鉄で作られている。それは渦電流
の形成によって短絡コイル８および９の作用を助ける。

短絡コイル８および９は閉じた銅の上張シでアシ、短絡
コイル８は磁石ヨーク１を取り囲み、短絡コイル９は磁
石ヨーク１のリターンコイル６を取シ囲んでいる。リタ
ーンコイル６は磁石ヨーク１に対して平行に走る帯状材
料で仕上げられておシ、そのようにして、リターンコイ
ル６の領域を走る、個々のコイル７によって惹き起され
る洩漏磁束の変化に小さな抵抗しか対抗させられない。

磁極２を取り囲んでいる個々のコイル７は溝４の側面に
対して平行に走っている帯状材料から成っており、それ
によって極面５から出る磁束変化に大きな抵抗を対抗さ
せる。

遅いおよび速い電圧Ｕの変化の際の物理的な動作方法が
第３図および第４図から第６図１での附属の等価回路図
を使って説明される。

Ｌ５からＬ８まででは磁極２を取り囲んでいる個々のコ
イルのインダクタンスが示される。インダクタンスＬｇ
は磁石のリターンコイル５の自己インダクタンスＬ５、
短絡コイル７のインダクタンスＬ７　およびコイル５と
７の間の磁気的結合Ｍ５，７　から生じる。端子１０．
１１で有効な全インダクタンスＬはインダクタンスＬ６
とインダクタンスＬｇの直列接続から生じる。

この装置に直流電流ｉが流れると、個々のコイル５とも
の磁束は加わり合い、極面９と反固定子３（第７図）の
間の空気間隙に、磁石の力に導く対応する空隙誘導を供
給する。この動作方法では、磁石はその作用で技術の現
状力・ら公知の装置と異ならない。端子１Ｑ、１１で有
効な全インダクタンスＬは、この場合、第５図ｅこ対応
してインダクタンスＬ６　とリターンコイル５のインダ
クタンスＬ５　の和である。

磁石電流ｉを流す電圧Ｕが急速に変化するとき、短絡コ
イル７が有効となる。電圧Ｕが跳躍状に上昇すると仮定
すると、その結果として電流１が上昇する。リターンコ
イル５の中のこの電流の上昇に基づいて、ヨーク１の中
の磁束の上昇が起る。その磁束の上昇は短絡コイル７の
中で結果として誘導電流となり、その磁束番ま１ノター
ンコイル５の誘起する磁束に対抗するように作用し、そ
の結果磁石ヨーク１の中の合成された全磁束の時間的な
変化は実質上遅らされる。

小さな時間的な磁束変化によって、リターンコイル５に
おける電圧も同様にゆっくりとしか変化しない。小さな
逆電圧しか誘起されない。したがって、電圧Ｕの上昇は
磁石２を取り囲んでいる個々のコイル６で完全に有効で
あり、直列に接続されているコイル５および６から成る
コイルシステムの中の急速な電流上昇に導く、電圧Ｕの
急速な変化のだめの第６図の等価回路図を見れば、リタ
ーンコイル５が有効ではなく、磁極を取り囲んでいる個
々のコイル６だけが有効であることが理解される。端子
１０と１１で有効な全インダクタンスは個々のコイル６
のインダクタンスＬ６　だけから成っている。電流の上
昇によって険面９と長固定子６の間の空気間隙における
磁束の上昇となる。このことは結果としてそれに対応し
て磁石の力の速い変化となる。

第７図では、この関連が、このシステムの中に現われる
磁束の原理的を表示を使って説明される。時間的にコイ
ル電圧Ｕの仮定された上昇の前に磁束φＧ　１２が生じ
る。全磁石、空気間隙１３および長固定子６を通るその
推移が示さｉｔている。空気間隙１６では対応する磁束
φＧ１２によって決定される磁気的な力が生じる。

電流１を流す電圧Ｕの急速な上昇にしたがってコイル電
流１の対応する上昇および附加の動的な磁束部分φＤ　
１４が生じる。短絡コイル７によって作り出される逆向
き磁束φに１５は溝４、磁極２を通って走シ、磁石ヨー
ク１の中でリターンコイル５の磁束の増加φＤ　１１を
妨げるように作用する。このことは結果として、リター
ンコイル５の中の電流の上昇がいかなる望ましくない逆
電圧にもならないことになる。溝の空間４の中の短絡コ
イル７の磁束φＫが閉じるので、この磁束は空気間隙１
６の中の磁束φＬを弱めず、その結果そこで磁束φＧ１
２は電圧上昇および磁束の動的な部分φＤ　１４の前に
起動力の急速な上昇を起すように作用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は交互極磁石を通る垂直断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線に沿って切った磁石を通る断面図、第３図は
二つの極および附属のヨーク部分を含む磁石の一部、お
よび基本的装置の簡単化された斜視図、およびコイルの
回路図、第４図は第６図によるコイル装置の等価回路図
、第５図は定常的な場合において−Ｕのゆっくりした変
化の際に一有効な誘導を含む等価回路図、第６図は動的
な一急速な−Ｕの変化の際に有効な自己誘導を含む等価
回路図、第７図は第３図による部分磁石および長固定子
の中の磁束分布を示す図である。 代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光　史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の、長固定子方向に対して横方向に走る溝（
   ４）を有し、その溝は長固定子（３）に対向している極
   面（５）で開いておシ、その中に導体に属する磁石のコ
   イル・が敷設されている、長固定子（３）に対向するリ
   ニアモ、−タカ−のだめの牽引力を発生させるだめの磁
   石ヨーク（１）と磁極（２）を有する交互極磁石におい
   て、それらのコイルが、直列に接続され、同じ方向に巻
   かれている個々のコイルに分割され、個々のコイルの少
   なくとも一つ（７）が磁極（２）を取り囲み、他の個々
   のコイルの少なくとも一つ（６）が他の一゛つの短絡さ
   れた短絡コイル（７，Ｂ）の少なくとも一つに対して密
   に磁気結合していることを特徴とする交互極磁石。 （２）磁石の溝の中に設けられている個々のコイルの中
   の一つが磁石ヨーク（１）を取シ囲んでいるリターンコ
   イル（５）として形成され、他の二つの個々のコイルが
   磁極（２）を取り囲んでいる個々のコイル（６）として
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の交互極磁石。 （３〕　磁石ヨーク（１）が塊状の鉄で作られているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項まだは第２項記載
   の交互極磁石。 （４）　磁石ヨーク（１）が閉じた銅の上張シとして形
   成された短絡コイル（７）によって取り囲まれており、
   その上にリターンコイル（５）が巻かれ、そのリターン
   コイル（５）は他の一つの、閉じた銅の」二張りとして
   形成されている短絡コイル（８）によって取り囲まれて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項
   までの一つに記載の交互極磁石。 （５）　リターンコイル（５）が磁石ヨーク（１）Ｋ対
   して平行に走る帯状材料で仕上げられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第４項壕での一つに記
   載の交互極磁石。 （６）磁極（２）を取り囲んでいる個々のコイル（６）
   が溝（４）の側面に対して平行に走る帯状材料から成っ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
   項までの一つに記載の交互極磁石。