JPH07193914A

JPH07193914A - 同期形リニアモーターカー

Info

Publication number: JPH07193914A
Application number: JP5333171A
Authority: JP
Inventors: Kinjiro Yoshida; 欣二郎吉田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】リニアモーターカーの車体を、低速及び停止
時に浮上させ、かつ走行速度を制御し、軌道とは非接触
で車体の左右及び上下位置を安定させ、車体内部への磁
気の侵入を遮断し、車体の振動を減衰させ、軌道の移動
を伴わずに車体の分岐点通過を行わせる。【構成】ガイド用側壁２を立設して略溝状の軌道Ｒを
形成し、車体Ａを収容し、軌道底面１には浮上兼駆動用
コイル群１１を配設し、車体底面３には浮上兼駆動用永
久磁石を配設し側壁にはそれぞれガイド用コイル群２
１，２２を配設し、車体の左右側壁にはガイド用永久磁
石３４，３５を、磁力線中心がガイド用コイル群の磁力
線中心よりも低位置に配設する。前記浮上兼駆動用永久
磁石及びガイド用永久磁石の内側に、それぞれ透磁性素
材よりなるヨークＪを配設する。上記車体の左右側面及
び底面を、ヨークＪで囲繞し、上記各永久磁石の外周に
それぞれシャントコイル３３ｄ，３４ｄ，３５ｄを周設
する。軌道の分岐点近傍の左右側壁に、別途に制御され
るカーブガイド用コイル群を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同期形リニアモーター
カーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気浮上型等のリニアモーターカ
ーがあり、軌道に配設した誘導コイル群上を、車体に配
設した超伝導磁石等を高速で走行させるときに発生する
反発力によって車体を浮上させ、別途に配設した駆動用
コイル群による電磁作用によって車体を駆動するように
構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記リニア
モーターカーは高速（約 150km/h以上）で走行しなけれ
ば浮上することができないので、低速では車輪等で走行
するため路面からの衝撃が車体に伝わり乗心地が悪いな
どの欠点があり、また、車輪走行のために摩耗が生じ耐
久性に問題がありメンテナンスが必要であり、更に、摩
耗粒子の飛散など環境上の問題がある。

【０００４】また、線路を分岐させた場合、高速走行を
前提としているため、車体を浮上させた状態では、分岐
点の軌道を移動させることなしに分岐点を通過させるこ
とができなかった。

【０００５】また、車体の上下位置は、車体重量と前記
浮力との釣合いで保持されるようになっており、積極的
な上下位置制御は行われていない。

【０００６】そのため、空気力学的浮力などによって車
体が過剰に浮上して走行が不安定になり、搭乗者に不快
感を与えたり、積荷を損傷したりすることがある。

【０００７】また、浮上用や駆動用磁石の磁気が車体内
部に侵入して、搭乗者や積荷に悪影響を与えるという問
題があった。

【０００８】また、前記超伝導磁石のコイルを超低温に
保持するための冷却装置を車体に搭載する必要があり、
このための車体重量、設備費用及び駆動のための動力消
費の増加などの欠点がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、軌道底面の
左右側縁にそれぞれガイド用側壁を立設して略溝状の軌
道を形成して、同軌道内部に車体を収容し、軌道底面に
は浮上兼駆動用コイル群を配設し、車体底面には浮上兼
駆動用永久磁石を配設して同期形リニアモーターを構成
すると共に、左右のガイド用側壁にはそれぞれガイド用
コイル群を配設し、車体の左右側壁には上記ガイド用コ
イル群に対向してガイド用永久磁石を配設してなる同期
形リニアモーターカーを提供せんとするものである。

【００１０】また、上記ガイド用永久磁石の磁力線中心
をガイド用コイル群の磁力線中心よりも低位置に配設し
たこと、前記浮上兼駆動用永久磁石及びガイド用永久磁
石の内側に、それぞれ透磁性素材よりなるヨークを配設
したこと、上記車体の左右側面及び底面を、浮上兼駆動
用永久磁石及びガイド用永久磁石内側において一連の透
磁性素材よりなるヨークで囲繞したこと、上記各永久磁
石の外周にそれぞれシャントコイルを周設したこと、軌
道の分岐点近傍の左右側壁に、直線部分のガイド用コイ
ル群とは別途に制御されるカーブガイド用コイル群を配
設したことにも特徴を有する。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００１２】図１〜図３は、本発明に係る同期形リニア
モーターカーの車体Ａ及び軌道Ｒを示している。

【００１３】図中、１は軌道底面であり、その上面に浮
上兼駆動用コイル群11を軌道Ｒの長手に沿って配設して
いる。２は軌道底面１の左右側縁に立設したガイド用側
壁であり、その内側面にそれぞれ上下にガイド用コイル
群21，22を軌道Ｒの長手に沿って配設している。

【００１４】車体Ａは、その車体底壁３の左右側縁にそ
れぞれ車体側壁31，31を立設し、その上部を屋根32で覆
って略箱型の車体Ａを構成している。

【００１５】上記車体底壁３及び車体側壁31，31の素材
を鉄にすれば、車体Ａ内部に磁気が侵入するのを防止す
ることができる。

【００１６】また、車体底壁３の下面には浮上兼駆動用
永久磁石33を配設し、車体側壁31，31の外側面には、前
述したガイド用コイル群21，22にそれぞれ略対向してガ
イド用永久磁石34，35を配設しており、図８で示すよう
に、各永久磁石34，35が発生する磁力線の中心C1，C1
が、ガイド用コイル群21，22が発生する磁力線中心C2，
C2よりも低位置になるように配置している。なお、図中
Ｎ，Ｓは上記永久磁石33の磁力線の方向を示す。

【００１７】そして、上記各永久磁石33,34,35の内面
に、それぞれ例えば鉄のような透磁性素材よりなるヨー
クＪを配設して、それぞれ外側が開放した磁気回路を形
成させている。

【００１８】また、各永久磁石33,34,35の外周には、図
２で示すように、十分な断面積を有するシャントコイル
33d,34d,35d を周設している。

【００１９】図３で示すように、浮上兼駆動用コイル群
11を構成する各コイルと、浮上兼駆動用永久磁石33を構
成する各永久磁石とは、浮上兼駆動用永久磁石33の１ピ
ッチに対し浮上兼駆動用コイル群11の３ピッチの割合で
配設されており、ガイド用コイル群21，22を構成する各
コイルと、ガイド用永久磁石34，35を構成する各永久磁
石とは対向状態で配設されている。

【００２０】なお、浮上兼駆動用コイル群11の各コイル
とガイド用コイル群21，22の各コイルとは、鉄心を有し
ない空芯コイルに形成されている。

【００２１】図中、36,37 は安全性を高めるために設け
た偏位制限用の車輪である。

【００２２】また、図４で示すように、ガイド用コイル
群21，22のかわりに、ガイド用側壁に軌道Ｒに沿って、
それぞれ上下２対の帯状導体21',22' を敷設し、各帯状
導体21',22' に直流を流して磁力を発生させるようにし
ている。

【００２３】図５は、各永久磁石33,34,35内側の車体左
右側面及び底面を、一連のヨークＪで囲繞して、車体Ａ
内部の磁気遮蔽をより完全にしたものである。

【００２４】図６は、一個のガイド用コイル群23と、こ
れに対向する一個のガイド用永久磁石38とで構成した他
実施例を示している。38d はシャントコイルである。

【００２５】図７は、軌道Ｒから軌道R1を枝別れさせる
分岐点を示しており、軌道Ｒと軌道R1の底面にそれぞれ
浮上兼駆動用コイル群51,52 を配設し、左右側壁には直
線部分のガイド用コイル群21,22 とは別途に制御される
カーブガイド用コイル群 53,54,55,56を配設している。

【００２６】次に、車体Ａの浮上及び走行駆動について
説明する。

【００２７】軌道底面１に配設した浮上兼駆動用コイル
群11に三相交流電力を供給して、軌道Ｒに沿って所望の
方向に進行する磁界が発生させることができる。そし
て、この磁界によって上記コイル群11と浮上兼駆動用永
久磁石33との間に反発力を発生させ、この反発力によっ
て車体Ａを浮上させかつ駆動することができる。

【００２８】そして、上記交流の電流の大きさ、位相及
び周波数を制御することによって、低速及び停止時にお
いても車体重量や積載量に対応して車体を浮上させるこ
とができ、かつ、低速から高速に渉ってスムースに走行
速度を制御することができる。

【００２９】次に、車体Ａの左右及び上下位置保持につ
いて説明する。

【００３０】ガイド用コイル群21、22に流す電流の制御
を行わない状態において、左右側壁のガイド用コイル群
21、22に所定の直流を流すと、車体左右側面のガイド用
永久磁石34、35との間に反発力が発生し、これらの反発
力はいずれも車体を内側方向に偏位させようとするが、
互いに対向しているので、車体は左右反発力が相殺され
る位置、すなわち、車体中心線が軌道中心線上にあると
きに安定することになる。

【００３１】特に、上記反発力はガイド用コイル群21、
22とガイド用永久磁石34、35との間隔の二乗に略反比例
するので、車体の左右偏位を速やかに修正することがで
き、高い左右位置安定性を付与することができる。

【００３２】また、図８で示すように、上記ガイド用永
久磁石34、35の磁力線中心C1をガイド用コイル群21、22
の磁力線中心C2よりも低位置に配設したことによって、
車体を斜め内側下方向に押圧する力Ｆが発生するが、こ
の力のうち左右の水平方向分力F1は相殺されるので、下
方向の分力F2が車体に作用することになる。

【００３３】そして、下方向分力F2は浮上兼駆動用コイ
ル群11と浮上兼駆動用永久磁石33による浮力F3と対向し
ており、更に各分力は上記間隔の二乗に略反比例するの
で、高い上下位置安定性を付与することができ、車体Ａ
の上下動を抑制して前述した駆動のための同期を確実に
することができる。

【００３４】上記のように、車体の左右上下の位置保持
をすべて電磁的に行い、機械的な接触がないことから、
走行が極めてスムースであり、乗心地を良くすることが
できる。

【００３５】また、ガイド用コイル群21、22に流す電流
の制御を行う場合は、車体Ａの偏位を検出して、この偏
位を解消するように上記電流を増減させる制御方法と、
車体Ａにかかる加速度を検出して、この加速度をキャン
セルするように電流を増減する制御方法と、上記した二
通りの制御方法を複合した制御方法とがある。

【００３６】また、車体Ａが左右及び上下方向に振動し
た場合には、各永久磁石33,34,35の磁力線の強さが変動
するので、前記各シャントコイル33d,34d,35d に誘導電
流が発生し、これが熱に変換して大気中に発散するの
で、車体Ａの左右及び上下方向の振動を速やかに減衰さ
せることができる。

【００３７】また、軌道Ｒがカーブしている場合、カー
ブ内側のガイド用コイルによって求心力を発生させて遠
心力を補償することにより、スムースにカーブを通過さ
せることができる。

【００３８】なお、それぞれ一個のガイド用コイル群23
とガイド用永久磁石38とで構成したものも、前記と略同
様の左右及び上下位置安定作用を有するものである。

【００３９】また、車体の左右側面及び底面に配設した
浮上兼駆動用永久磁石33及びガイド用永久磁石34、35の
内側に、透磁性素材よりなるヨークＪを配設して、外側
が開放した磁気回路を形成したことによって、各永久磁
石の磁力を有効に利用することができ、したがって、各
永久磁石を小容量のものとすることができる。

【００４０】また、永久磁石の内側に配設したヨークＪ
中に磁気回路が形成されているので、車体Ａ内部に侵入
する磁気を遮蔽することができる。

【００４１】なお、ヨークＪに、例えば鉄のような素材
を用いた場合、誘導電流が発生することになるが、かか
る素材は電気抵抗値が高く誘導電流が小さいので実用上
問題ない。

【００４２】また、分岐点において、車体Ａを軌道Ｒか
ら軌道R1に乗換えさせるには、軌道のカーブ内側のガイ
ド用コイル群53に、車体Ａのガイド用永久磁石との間に
吸引力が発生する方向の直流を流し、カーブ外側のガイ
ド用コイル群54には、それまで流れていたガイド用永久
磁石との間で反発力を発生する方向の電流を強めること
により、車体Ａを軌道R1方向に変位させることによって
行われる。

【００４３】かかる車体Ａの軌道乗換えは、低速で行わ
れるのであるが、前記したように、車体Ａを低速でも浮
上させることができるので、上記のような軌道の乗換え
が可能になる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、浮上兼駆動用コイル群
に三相交流電力を供給することにより、車体を浮上させ
かつ所望の方向に進行させることができ、しかも、上記
交流の電流の大きさ、位相及び周波数を制御することに
よって、低速及び停止時においても車体を浮上させるこ
とができ、かつ、低速から高速に渉ってスムースに走行
速度を制御することができる。

【００４５】また、左右のガイド用側壁のガイド用コイ
ル群に直流電力を供給することによって、高い左右位置
安定性を付与することができる。

【００４６】また、上記ガイド用永久磁石の磁力線中心
をガイド用コイル群の磁力線中心よりも低位置に配設し
たことによって、車体を下方向に押す力が発生し、高い
上下位置安定性を得ることができ、駆動のための同期を
確実にすることができる。

【００４７】また、各永久磁石の外周にシャントコイル
を周設したことで、左右及び上下方向の振動を速やかに
減衰させることができる。

【００４８】上記のように、車体の駆動及び左右上下の
位置保持をすべて電磁的に行い、機械的な接触がないこ
とから走行が極めてスムースであり、乗心地を良くする
ことができ、更には、磨耗部分がないので故障の発生が
少なくメンテナンスも簡単ですみ、摩耗によって発生す
る粉塵よる大気汚染を防止することができる。

【００４９】また、車体の左右側面及び底面に配設した
永久磁石の内側に透磁性素材よりなるヨークを配設し
て、外側が開いた磁気回路を構成することにより、各永
久磁石を小容量のものにすることができ、更には、車体
内部に磁気が侵入せず、磁気による搭乗者や積荷への悪
影響を防止することができる。また、車体下部を鉄等の
透磁性素材で囲繞することによって、上記磁気遮蔽を向
上させることができる。

【００５０】特に、車体側には、永久磁石が装備されて
いるだけで、超伝導磁石における冷却装置や電磁石にお
ける動力装置を要しないので、車体を軽量化してペイロ
ードを増加させることができる。

【００５１】また、ガイド用コイル群に流す直流の方向
や強さを制御することによって、軌道分岐点での車両の
軌道乗換えを、軌道の移動を伴わずに電磁的に行わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る同期形リニアモーターカーの側面
図。

【図２】同横断面図。

【図３】永久磁石及びコイルの配設状態を示す側面説明
図。

【図４】帯状導体の一部断面斜視図。

【図５】ヨークの他実施例。

【図６】ガイド用コイル群とガイド用永久磁石の他実施
例。

【図７】分岐点の一部断面斜視図。

【図８】作用説明図。

【符号の説明】

Ａ車体 C1 磁力線中心 C2 磁力線中心ＪヨークＲ軌道１軌道底面２ガイド用側壁３車体底面 11 浮上兼駆動用コイル群 21 ガイド用コイル群 22 ガイド用コイル群 31 左右側壁 33 浮上兼駆動用永久磁石 33d シャントコイル 34 ガイド用永久磁石 34d シャントコイル 35 ガイド用永久磁石 35d シャントコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道底面(1) の左右側縁にそれぞれガイ
ド用側壁(2) を立設して略溝状の軌道(R) を形成し、同
軌道(R) の内部に車体(A) を収容し、軌道底面(1) には
浮上兼駆動用コイル群(11)を配設し、車体底面(3) には
浮上兼駆動用永久磁石(33)を配設して同期形リニアモー
ターを構成すると共に、左右のガイド用側壁(2) にはそ
れぞれガイド用コイル群(21)(22)を配設し、車体の左右
側壁(31)(31)には上記ガイド用コイル群(21)(22)に対向
してガイド用永久磁石(34)(35)を配設してなる同期形リ
ニアモーターカー。
【請求項２】上記ガイド用永久磁石(34)(35)の磁力線
中心(C1)(C1)をガイド用コイル群(21)(22)の磁力線中心
(C2)(C2)よりも低位置に配設したことを特徴とする請求
項１記載の同期形リニアモーターカー。
【請求項３】前記浮上兼駆動用永久磁石(33)及びガイ
ド用永久磁石(34)(35)の内側に、それぞれ透磁性素材よ
りなるヨーク(J) を配設したことを特徴とする請求項１
記載の同期形リニアモーターカー。
【請求項４】上記車体Ａの左右側面及び底面を、浮上
兼駆動用永久磁石(33)及びガイド用永久磁石(34)(35)の
内側において一連の透磁性素材よりなるヨーク(J) で囲
繞したことを特徴とする請求項１記載の同期形リニアモ
ーターカー。
【請求項５】上記各永久磁石(33)(34)(35)の外周に、
それぞれシャントコイル(33d)(34d)(35d) を周設したこ
とを特徴とする請求項１記載の同期形リニアモーターカ
ー。
【請求項６】軌道(R) の分岐点近傍の左右側壁に、直
線部分のガイド用コイル群(21)(22)とは別途に制御され
るカーブガイド用コイル群(53)(54)(55)(56)を配設した
ことを特徴とする請求項１記載の同期形リニアモーター
カー。