JPH07147708A - 磁気浮上体用駆動抵抗減少方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】浮上高速走行する際に生じて、磁気浮上体に与
える磁気反発力、および吸引力を、可及的に減少させて
推進抵抗を少なくし、磁気浮上体の高速化および省電力
化を計ることができる磁気浮上体用駆動抵抗減少方法お
よび装置を提供する。 【構成】一方体１の誘導コイル２と、この誘導コイル２
に対設した他方体３の超電導磁石４とによる電気誘導現
象を利用して浮上させ推進・回転させる磁気浮上体Ａに
あって、誘導コイル２の回路途中に、超伝導磁石４の磁
力により作動して結線と断線とを行う操作手段５を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上体の浮上した
状態において、駆動時に、誘導コイルの電磁誘導により
生ずる超電導磁石に与える推進・回転等の駆動抵抗減少
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現今、新しい交通機関の開発として、リ
ニアモーターを利用して非接触により車両を走行させる
磁気浮上式の推進技術が知られている。

【０００３】このリニアモーターカーは、車上に超電導
コイル磁石を液体へリウム容器内に収納して強力な磁石
とし、地上の軌道に設けた誘導コイル上を走行させるこ
とによって生ずる誘導反発力で浮上させ、軌道側部に設
けたリニア同期モーターにより推進力を得て、500 Km/h
程度の高速走行を実現化している。

【０００４】しかしながら、車上の超電導磁石の電磁誘
導により、地上の誘導コイルに誘導電流を起こさせて、
車上の超電導磁石と反発させる磁極を生じさせ、車両を
浮上させようとしているため、当然のことながら、ファ
ラデーの電磁誘導の法則の如く、Ｖ＝−ｎΔΦ／Δｔ
であるから、磁束の増加速度は速ければ速いほど、誘導
起電力Ｖは大となるが、速度が遅いと、リニアモーター
カーの車両を浮上させるための反発力を生じさせないの
で、100 Km/h前後の速度までは、タイヤ車輪走行を行な
い、そののち、磁気浮上走行へ移行している。

【０００５】また、磁気浮上走行時において、車上30の
超電導磁石31が、図５に示すように符合ａで示される地
点において、地上32の誘導コイル33の上にさし掛ろうと
するときの誘導コイル33は、急速な磁束Φの増加によ
り、車上30の超電導磁石31と同磁極となり、反発して浮
上力を生じさせるのであるが、同時にリニアモーターカ
ーをその進行方向と逆方向へ押し戻そうとする力が働い
てしまう。

【０００６】そして、図５に示すように符合ｂで示され
る地点において、誘導コイル33は、車上30の超電導磁石
31が通り過ぎようとするときであるが、地上32の誘導コ
イル31は、急速な磁束の減少となり、車上30の超電導磁
石31の反対磁極となり、超電導磁石31を吸引して、リニ
アモーターカーを引き戻そうとする力が働く。

【０００７】図示した図５におけるａ点とｂ点とのリニ
アモーターカーの進行を妨げようと働く力は、地上コイ
ル33の誘導反発力を利用して、リニアモーターカーを浮
上走行させようとする以上、避け得なかった推進抵抗で
あったもので、原理的にはレンツの法則によっても明ら
かである。

【０００８】現在、ＪＲにおいて実験中の磁気浮上方式
のリニアモーターカーにおいては、この推進抵抗を少し
でも減少しようとして、車上の超電導磁石を進行方向に
長く（長さ1.5 ｍ×幅0.5 ｍ）長楕円のトラック状の超
導電磁石として、地上の誘導コイルの数個分を跨ぐよう
に設けているが、根本的な対策とはならず、浮上走行速
度も500 Km/h前後にとどまっているのが現状である。

【０００９】また、浮上走行速度が速くなるほど、ファ
ラデーの法則により、誘導起電力は大となり、磁気反発
力も大となるので、推進抵抗は比例して増加するもので
あって、推進力を得るために、軌道側部に設けてあるリ
ニア同期モーターの消費電力も増加する。

【００１０】このような抵抗の存在が、リニアモーター
カーの高速化、省電力化のネックとなっていた。等の様
々な問題点を有するものであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した問
題点を解決するためになされたもので、一方体の誘導コ
イルと、この誘導コイルに対設した他方体の超電導磁石
とによる電気誘導現象を利用して浮上させ推進・回転さ
せる磁気浮上体にあって、誘導コイルの回路途中に、前
記超伝導磁石の磁力により作動して結線と断線とを行う
操作手段を設けることにより、浮上高速走行する際に生
じて磁気浮上体に与える磁気反発力および吸引力を、可
及的に減少させて推進抵抗を少なくし、磁気浮上体の高
速化および省電力化を計ることができる磁気浮上体用駆
動抵抗減少方法および装置を提供することを目的として
いる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、一方体に設置した多数の誘導コ
イルと、この誘導コイルに対設して他方体に設けた多数
の超電導磁石とにより、一方体または他方体とが浮上し
て推進・回転される磁気浮上体にあって、前記誘導コイ
ルの回路途中に、前記超伝導磁石の磁力により作動して
結線と断線とを行う操作手段を設けて、前記超伝導磁石
が操作手段に対応しないときは、誘導コイルを断線して
誘導電流を起こさず、超伝導磁石が操作手段に対応した
とき、前記誘導コイルを結線して誘導電流を生じさせ反
発力を発生させる磁気浮上体用駆動抵抗減少方法にあ
る。

【００１３】また、一方体に設置した多数の誘導コイル
と、この誘導コイルに対設して他方体に設けた多数の超
電導磁石とにより、一方体または他方体が浮上して推進
・回転される磁気浮上体にあって、前記誘導コイルの回
路途中に、前記超伝導磁石の磁力により作動して結線と
断線とを行う操作手段を設けた磁気浮上体用駆動抵抗減
少装置の構成にある。

【００１４】更に、前記操作手段は、誘導コイルの回路
途中において設けた一対の端子と、この端子に接離する
作動体とからなり、この作動体は、超電導磁石の磁力に
より吸引される磁石や磁性体であることと、超電導磁石
の磁力により反発力を有する誘導コイルであることが特
徴とされる。

【００１５】

【作用】前記のように構成される本発明の磁気浮上体用
駆動抵抗減少方法および装置は以下に述べる作用を奏す
る。

【００１６】操作手段を有する一方体に設置した誘導コ
イルと、他方体に設けた超電導磁石とを備えた磁気浮上
体を浮上走行させると、図３におけるａ点のように、他
方体の超電導磁石が一方体の誘導コイル上にさし掛って
きても、超電導磁石の磁力により操作手段が働くまで
は、誘導コイルは断線の状態にある。

【００１７】したがって、誘導起電力は生ずるが、誘導
電流は流れないので磁界も生ぜず、これにより、反発力
も生じないから、磁気浮上体を押し戻そうとする力も働
かない。

【００１８】図３において示される、誘導コイルの中心
線ｓ前後まで他方体の超電導磁石が進んだとき、操作手
段における作動体へ該超電導磁石が作用して働くと、急
速な磁束の増加により、誘導コイルに超電導磁石と同磁
極が生じ、両者に反発力を有するようになるが、超電導
磁石が、誘導コイルの中心線ｓ前後まで進行してきてい
るため、磁気浮上体を押し戻そうとして働く力よりも、
浮上させようとして働く力のほうが強くなるので、磁気
浮上体に対する推進抵抗は大幅に減少する。

【００１９】また、図３におけるｂ点のように、他方体
の超電導磁石が、一方体の誘導コイル上を通り過ぎよう
とするとき、急速な磁束の減少のため、超電導磁石と反
対磁極が生じ、磁気浮上体を吸引し引き戻そうとする
が、他方体の超電導磁石の後端が、一方体の誘導コイル
の中心線ｓ前後まで来ると、該超電導磁石の磁力により
操作手段の作動体が働き、誘導コイルの回路中が結線の
状態から断線の状態となるので、一方体の誘導コイルに
は誘導電流は流れなくなる。

【００２０】したがって、磁界も消滅するので、磁気浮
上体を引き戻そうとする力は働かなくなるため、磁気浮
上体の推進抵抗を大幅に減少させることができる。

【００２１】前述した推進抵抗を減少させることが、す
なわち、磁気浮上体を推進させるための、例えば、リニ
ア同期モーターにより推進力を得て、浮上高速推進・回
転させる際の省電力化となると共に、磁気浮上体の高速
推進・回転の限界速度が、リニア同期モーターにおける
極性の切り替え周波数の限界近くまでの高速化が可能と
なる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明に関する磁気浮上体用駆動抵抗
減少方法および装置の実施の一例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】本発明実施例の磁気浮上体用駆動抵抗減少
装置は、リニアモーターを利用した磁気浮上体に採用さ
れるもので、例えば、この磁気浮上体は、新しい交通シ
ステムとして注目されるリニアモーターカーや、航空
機，ロケット，宇宙往還機等における離陸・発射装置に
利用してその推進抵抗の減少効果が期待でき、また、超
電導同期モーター，超電導発電機等においては回転抵抗
の減少効果が期待できるものであって、これらの広い分
野での利用が挙げられる。

【００２４】本発明実施例においては、磁気浮上体をリ
ニアモーターカーに採用した例について示す。

【００２５】図１および図３においてＡはリニアモータ
ーカー等の磁気浮上体で、概念的には、一方体１に設置
した多数の誘導コイル２と、この誘導コイル２に対設し
て他方体３に設けた多数の超電導磁石４とにより、一方
体１、または他方体２が浮上して推進されるように基本
的に構成される。

【００２６】この一方体１および他方体２との相対的な
位置関係は適宜変更することができるものである。

【００２７】そして、前記した誘導コイル２は、一方体
１すなわち軌道を付設した地上１において、間隔的に多
数を配置してある。

【００２８】前記した超電導磁石４は、他方体３すなわ
ち車両３において、間隔的にＮ極とＳ極とを交互に多数
を配置してあって、地上１の誘導コイル２に対応するよ
うに設けられる。

【００２９】そして、前記した誘導コイル２の巻線にお
ける回路途中には、図１〜図４に示すように、操作手段
５がそれぞれ設けられているもので、超伝導磁石４の磁
力により作動して、該誘導コイル２の結線と断線との操
作を行うもので、超伝導磁石４が操作手段５に対応しな
いときは、誘導コイル２を断線して誘導電流を起こさ
ず、超伝導磁石４が操作手段５に対応したとき、誘導コ
イル２を結線して誘導電流を生じさせ反発力を発生させ
るこの操作手段５は、例えば、環状に巻かれた誘導コイ
ル２の内側の上部において、該誘導コイル２の中心線ｓ
より車両３の進行方向の手前に取り付けられている。

【００３０】また、誘導コイル２の回路途中の巻線を切
って、その両端末に一対の端子６，６が取り付けられて
おり、この端子６，６に対設して該端子６，６に対して
接離する作動体７を、シリンダ８へ摺動軸９を介して昇
降自在に設けられているもので、作動体７の上面には接
片10が取り付けられている。

【００３１】前記した摺動軸９は、その下端において、
引張ばね11により常時は下方へ向かう力が付勢されてい
るので、この摺動軸９の上端に取り付けられた作動体７
の接片10は、端子６，６とは離隔状態に保持されてい
る。

【００３２】そして、作動体７は、車両３の超電導磁石
４の磁力により吸引される磁石や鉄板等からなる磁性体
により形成される。

【００３３】なお、これら端子６，６や作動体７等は、
密封状態において保護カバー12により外装されている。

【００３４】前述した構成により、該操作手段５は、車
両３の進行に伴って、図３におけるＸ位置においてａ点
のように、該車両３に取り付けられた超電導磁石４が地
上１の誘導コイル２上にさし掛ってきても、超電導磁石
４の磁力により作動体７が働くまでは、誘導コイル２は
断線の状態にある。

【００３５】したがって、誘導コイル２には、超電導磁
石４によって誘導起電力は生ずるものであるが、誘導電
流は流れないので磁界も生ぜず、これにより、反発力も
生じないから、車両３を進行方向に対して押し戻そうと
する力も働かない。

【００３６】次に、超電導磁石４が、図３(a) における
Ｘ位置において、誘導コイル２の中心線ｓ前後まで進ん
だときは、操作手段５における作動体７へ該超電導磁石
４の磁力が作用して、その吸引力により作動体７が引張
ばね11に抗して上昇し、その接片10が端子６，６に接触
すると、急速な磁束の増加により、誘導コイル２に超電
導磁石４と同磁極が生ずる。

【００３７】そして、両者２，４に反発力を有するよう
になるが、該超電導磁石４が、誘導コイル２の中心線ｓ
前後まで進行してきているため、車両３を押し戻そうと
して働く力よりも、浮上させようとして働く力のほうが
強くなるので、車両３に対する推進抵抗は大幅に減少す
る。

【００３８】また、図３におけるｂ点のように、車両３
の超電導磁石４が、地上１の誘導コイル２上を通り過ぎ
ようとするとき、急速な磁束の減少のため、超電導磁石
４と反対磁極が生じ、車両３を吸引し引き戻そうとする
が、超電導磁石４の後端が、地上１の誘導コイル２の中
心線ｓ前後まで来ると、該超電導磁石４の磁力が弱まっ
て操作手段５における作動体７が摺動軸９に取り付けた
引張ばね11により降下され、その接片10が端子６，６よ
り離隔されて、誘導コイル２の回路中が結線の状態から
断線の状態となるので、地上１の誘導コイル２には誘導
電流は流れなくなる。

【００３９】したがって、磁界も消滅するので、車両３
を引き戻そうとする力は働かなくなるため、磁気浮上体
Ａの推進抵抗を大幅に減少させることができる。

【００４０】前記した操作手段５における作動体７の他
の例として、超電導磁石２の磁力により反発力を有する
誘導コイルを用いることができるもので、この場合、図
４に示すように、作動体７に連接した摺動軸９にはシリ
ンダ８内に装着した拡張ばね13により、常時は上方へ向
かう力が付勢されているので、この摺動軸９の上端に取
り付けられた作動体７の接片10は、端子６，６とが接触
状態に保持される。

【００４１】

【発明の効果】前述のように本発明に関する磁気浮上体
用駆動抵抗減少方法および装置は、他方体の超電導磁石
が一方体の誘導コイルにさし掛る途中までは、超電導磁
石の磁力を誘導コイルに作用させず、該超電導磁石が誘
導コイルの中央部に達したときその磁力を作用させるた
めの操作手段を設けたものであるから、超電導磁石が誘
導コイルに達しないときに生ずる両者の反発力と、超電
導磁石が誘導コイルから離れるときの吸引力とによって
発生する推進・回転抵抗を可及的に減少させることがで
きて、これによる磁気浮上体のより高速化の達成と、こ
れを駆動するための消費電力を大幅に節約できる特有な
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する磁気浮上体用駆動抵抗減少方法
の一実施例を採用した磁気浮上体用駆動抵抗減少装置の
概要を示す側面図である。

【図２】図１における操作手段を拡大して示す断面図で
ある。

【図３】図１における装置の作動状態を示す説明図であ
る。

【図４】図２における操作手段の他の例を拡大して示す
断面図である。

【図５】従来のリニアモーターカーの作動状態を示す説
明図である。

【符号の説明】 Ａ 磁気浮上体 １ 一方体 ２ 誘導コイル ３ 他方体 ４ 超電導磁石 ５ 操作手段 ６，６ 端子 ７ 作動体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方体に設置した多数の誘導コイルと、
   この誘導コイルに対設して他方体に設けた多数の超電導
   磁石とにより、一方体または他方体とが浮上して推進・
   回転される磁気浮上体にあって、前記誘導コイルの回路
   途中に、前記超伝導磁石の磁力により作動して結線と断
   線とを行う操作手段を設けて、前記超伝導磁石が操作手
   段に対応しないときは、誘導コイルを断線して誘導電流
   を起こさず、超伝導磁石が操作手段に対応したとき、前
   記誘導コイルを結線して誘導電流を生じさせ反発力を発
   生させることを特徴とする磁気浮上体用駆動抵抗減少方
   法。
2. 【請求項２】 一方体に設置した多数の誘導コイルと、
   この誘導コイルに対設して他方体に設けた多数の超電導
   磁石とにより、一方体または他方体が浮上して推進・回
   転される磁気浮上体にあって、前記誘導コイルの回路途
   中に、前記超伝導磁石の磁力により作動して結線と断線
   とを行う操作手段を設けたことを特徴とする磁気浮上体
   用駆動抵抗減少装置。
3. 【請求項３】 前記操作手段は、誘導コイルの回路途中
   において設けた一対の端子と、この端子に接離する作動
   体とからなり、この作動体は、超電導磁石の磁力により
   吸引される磁石や磁性体であることを特徴とする請求項
   ２記載の磁気浮上体用駆動抵抗減少装置。
4. 【請求項４】 前記操作手段は、誘導コイルの回路途中
   において設けた一対の端子と、この端子に接離する作動
   体とからなり、この作動体は、超電導磁石の磁力により
   反発力を有する誘導コイルであることを特徴とする請求
   項２記載の磁気浮上体用駆動抵抗減少装置。