JPH078081B2 - 磁気浮上走行車両用地上コイル及びその敷設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気浮上走行車両用地上コイルに係り、特に
その地上コイルの構造及び微妙に形状を異ならせて配置
する地上コイルの連続的敷設方法に関する。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えば、以下に
示すようなものがあった。

以下、走行浮上体の磁石に超電導磁石を使用する誘導反
撥式磁気浮上式鉄道を例にとって説明する。

第８図は従来の誘導反撥式磁気浮上鉄道の断面図、第９
図は第８図の推進用地上コイルと浮上、案内用地上コイ
ルの回路構成を示す回路図、第10図は第８図の浮上、案
内用地上コイルの浮上作用を説明するための回路図、第
11図は第８図の浮上、案内用地上コイルの案内作用を説
明するための回路図である。

これらの図において、8,8′はＵ型の軌道路４の内側両
側壁に対向して、かつ車両進行方向に一定間隔を隔てて
配置された推進用地上コイルであり、該推進用地上コイ
ル8,8′には第９図に示すように３相（３相以外の多相
でもよい）の推進用電源14が接続されている。

第９図においては、手前側の側壁に配置される推進用地
上コイル８′は略記されているが、実際には推進用地上
コイル８と同様に配置されており、推進用電源14が接続
されている。9,9′は推進用地上コイル8,8′の超電導コ
イル1,1′側に配置される浮上、案内用地上コイルであ
り、それぞれ対向して、かつ車両進行方向に所定間隔を
隔てて連続的に配置されている。この浮上、案内用地上
コイル9,9′の構成は、同一形状及び同一寸法からなる
矩形の上方コイル10と下方コイル11、及び矩形の上方コ
イル10′と下方コイル11′がヌルフラックス接続され、
かつ、対向する浮上、案内用地上コイル９と９′とが接
続線12,13を介してヌルフラックス接続されるようにな
っている。

そこで、車両３が補助車輪7,7′を介して着地している
時、超電導コイル1,1′の垂直方向中心、浮上、案内用
地上コイル9,9′の垂直方向中心及び推進用地上コイル
8,8′の垂直方向中心が同一水平線上にあるように設定
されている。浮上、案内用地上コイル9,9′の上方コイ
ル10,10′と下方コイル11,11′はそれぞれ、上記水平線
の所定点を中心として上下対称に配置されている。

このような構成において、推進用電源14を投入すること
によって、推進用地上コイル８には、第９図に示すよう
な同一方向の電流が流れ、各垂直辺部で推進力が発生す
る。

また、車両３が補助車両7,7′を介して車輪走行してい
る時、超電導コイル1,1′と浮上、案内用地上コイル9,
9′との位置的関係は上述のように設定されている。こ
の時、上方コイル10と下方コイル11、及び上方コイル1
0′と下方コイル11′はヌルフラックス接続されている
ため、浮上、案内用地上コイル9,9′の鎖交磁束は０、
電流は０であって、電磁気的な走行抵抗は０である。

一方、車両３の補助車輪7,7′を引っ込めた状態での浮
上走行時には、超電導コイル1,1′の垂直方向の中心
が、浮上、案内用地上コイル9,9′の中心より下方へ移
行し、上方コイル10と下方コイル11、及び上方コイル1
0′と下方コイル11′の間で鎖交する磁束に差が生ず
る。この時、上方コイル10と下方コイル11、及び上方コ
イル10′と下方コイル11′に、第10図に示されるような
電流が誘導されて、上方コイル10,10′の水平辺10a,1
0′ａと超電導コイル1,1′の上部水平辺との間に吸引力
が働き、下方コイル11,11′の水平辺11a,11′ａと超電
導コイル1,1′の下部水平辺との間に反撥力が働く。こ
の反撥力と吸引力によって超電導コイル1,1′を上方へ
戻そうとする浮上力が発生し、車両３の重量とバランス
した位置で安定する。この場合、上方コイル10と下方コ
イル11、及び上方コイル10′と下方コイル11′は小さい
電流で有効に浮上力を発生するので、電磁気的な走行抵
抗は小さくて済む。

また、車両３が軌道路４の中央に位置する時は、超電導
コイル1,1′は軌道路４の長手方向の中心線に対して対
称に配置され、かつ対向する上方コイル10,10′及び下
方コイル11,11′は、接続線12,13を介してヌルフラック
ス接続されているので、車両３の磁気浮上状態において
左右変位がなくても、鎖交磁束は０にはならないが、浮
上、案内用地上コイル9,9′の鎖交磁束が等しいため
に、接続線12,13には電流が流れない。従って、左右方
向の力は発生しない。

一方、浮上走行中に、例えば車両３が左方向（第11図の
矢印ｄ方向）に変位する場合、上方コイル10と10′との
間及び下方コイル11と11′との間で鎖交する磁束に差が
生じ、超電導コイル1,1′がこれに対応する場合、第11
図に示すような電流が浮上、案内用地上コイル9,9′に
誘導され、それによって超電導コイル1,1′を中央へ戻
す案内力が生ずる。

すなわち、上方コイル10の水平辺10a及び下方コイル11
の水平辺11aと、超電導コイル１の上部水平辺部及び下
部水平辺との間に反撥力が働き、上方コイル10′の水平
辺10′ａ及び下方コイル11′の水平辺11′ａと、超電導
コイル１′の上部水平辺及び下部水平辺との間に吸引力
が働き、超電導コイル1,1′は中央へ戻される。なお、
第８図において、２は台車、5,5′は一端が車両３に固
定された軸6,6′の他端に回転自在に枢着された機械的
案内車輪であり、車両３の車輪走行時に引き出されて、
軌道路４の側壁に沿って回転しつつ機械的案内をする。

なお、上記先行技術は、本願の出願人によって既に特願
昭63−40726号及び特願昭63−12861号として提案されて
いる。

また、第２の先行技術として、第12図及び第13図に示す
ように、台車22の両側面に超電導コイル21,21′を垂直
に配置し、Ｕ字形軌道路23の両側壁部に超電導コイル2
1,21′と対向して推進電源26に接続される推進、案内併
用地上コイル24,24′を設置し、更に、推進、案内併用
地上コイル24,24′の表面に、その中心に関して対称に
位置するように、浮上用地上コイル25、25′を上下２段
に設置し、その上下２段の浮上用地上コイル25、25′
を、互いに逆向きにヌルフラックス接続して閉回路を作
るように構成した誘導反撥式磁気浮上鉄道も提案されて
いる（例えば、特開昭63−167606号参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記したように、浮上、案内用地上コイ
ル9,9′、浮上用地上コイル25、25′の何れも、その形
状は矩形であり、車両の超電導コイル1,1′或いは21,2
1′の中心と、浮上、案内用地上コイル9,9′或いは浮上
用地上コイル25、25′の中心の相対変位に起因する復元
力を、積極的に適性値に設定しようとする考えはなかっ
た。

本発明は、このような状況に鑑み、超電導コイルの上下
位置の変動に伴い鎖交する磁束の変化量を、地上コイル
のヌルフラックス接続される中心線の上下で異なる形状
にすることにより、所定の復元力を得ることができる磁
気浮上走行車両用地上コイル及びその敷設方法を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） （１）車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を隔てて
連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車両を軌
道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁気浮上
鉄道において、軌道路の両側面に上下２段のコイルを互
いに逆向きにヌルフラックス接続し、閉回路を形成して
なる浮上、案内兼用地上コイルを設け、該浮上、案内兼
用地上コイルは垂直線に対して線対称であり、かつヌル
ラックス接続点から上下方向それぞれについて磁束の変
化量が異なるように構成したものである。

（２）車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を隔てて
連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車両を軌
道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁気浮上
鉄道において、軌道路の両側面に上下２段のコイルを互
いに逆向きにヌルフラックス接続し、閉回路を形成して
なる浮上用地上コイルを設け、該浮上用地上コイルは垂
直線に対して線対称であり、かつヌルラックス接続点か
ら上下方向それぞれについて磁束の変化量が異なるよう
に構成したものである。

（３）車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を隔てて
連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車両を軌
道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁気浮上
鉄道において、軌道路の両側面に上下２段のコイルを互
いに逆向きにヌルフラックス接続し、閉回路を形成して
なる浮上、案内兼用地上コイルを設け、該浮上、案内兼
用地上コイルは垂直線に対して線対称であり、かつヌル
ラックス接続点から上下方向それぞれについて磁束の変
化量が異なるように構成し、磁束の変化量の度合いが異
なる前記浮上、案内兼用地上コイルを用意し、該浮上、
案内兼用地上コイルの敷設位置において必要となる車両
の上下方向の復元力に適合する磁束の変化量の度合いを
選定した前記浮上、案内兼用地上コイルを敷設するよう
にしたものである。

（４）車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を隔てて
連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車両を軌
道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁気浮上
鉄道において、軌道路の両側面に上下２段のコイルを互
いに逆向きにヌルフラックスを接続し、閉回路を形成し
てなる浮上用地上コイルを設け、該浮上用地上コイルは
垂直線に対して線対称であり、かつヌルラックス接続点
から上下方向それぞれについて磁束の変化量が異なるよ
うに構成し、磁束の変化量の度合いが異なる前記浮上用
地上コイルを用意し、該浮上用地上コイルの敷設位置に
おいて必要となる車両の上下方向の復元力に適合する磁
束の変化量の度合いを選定した前記浮上、案内兼用地上
コイルを敷設するようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、上記のように、軌道路の両側面に上下
２段のコイルを互いに逆向きにヌルフラックス接続し、
閉回路を形成してなる浮上、案内兼用地上コイルを設
け、該浮上、案内兼用地上コイルは垂直線に対して線対
称であり、かつヌルラックス接続点から上下方向それぞ
れについて磁束の変化量が異なるように構成したので、
車両の上下方向の移動に伴い鎖交する磁束の変化量が、
地上コイルのヌルフラックス接続される中心線の上下で
異なることになり、車両の上下方向の復元力を高めるこ
とができる。

また、そのような地上コイルの磁束の変化量の度合いを
選定して、磁気浮上走行車両の走行経路条件に適合した
地上コイルの敷設を行うことにより、適切な車両の上下
方向の復元力を得る線路設計を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す磁気浮上走行車両用
地上コイルの正面図、第２図はその磁気浮上走行車両用
地上コイルの作用を説明する図である。

これらの図において、30は、浮上、案内用地上コイル
（例えば、第８図乃至第第11図に示される9,9′参照）
であり、軌道路の側面に設けられている。31は上方コイ
ルであり、該上方コイル31は上方水平辺31a、下方水平
辺31b、左方側辺31c、右方側辺31dからなり、上方水平
辺31a及び下方水平辺31bは水平方向の中心線Ａ−Ａに対
して平行であり、かつ上方水平辺31aは下方水平辺31bよ
り長くなっている。

また、左方側辺31c及び右方側辺31dは、垂直方向の中心
線Ｂ−Ｂに対して傾斜している。また、下方コイル32
は、水平方向の中心線Ａ−Ａに対して上方コイル31と対
称な形状をしている。すなわち、上方水平辺32b、下方
水平辺32a、左方側辺32c、右方側辺32dからなり、上方
水平辺32b及び下方水平辺32aは水平方向の中心線Ａ−Ａ
に対して平行であり、かつ下方水平辺32aは上方水平辺3
2bより長くなっている。また、左方側辺32c及び右方側
辺32dは垂直方向の中心線Ｂ−Ｂに対して傾斜してい
る。33は上方コイル31と下方コイル32とをヌルフラック
ス接続するヌルフラックス接続部である。

なお、このように構成される浮上、案内兼用地上コイル
30は、実際には、更に軌道路の側面に対向して配置され
る浮上、案内兼用地上コイルとヌルフラックス接続され
るのであるが、その点は省略している。

このように構成されるので、例えば第２図に示すよう
に、この浮上、案内兼用地上コイル30に対して超電導コ
イル１が点線で示すような位置から、実線で示すような
位置に移動すると、上方コイル31と鎖交する磁束Φ_１の
内ΔΦ_１が減少し、逆に下方コイル32と鎖交する磁束Φ
_２にはΦ_２が増加することになる。そこで、上方コイル
31と下方コイル32に鎖交する磁束の変化をみると、従来
のようなコイルが矩形の場合に比較して、左方側辺31c,
32c及び右方側辺31d,32dが傾斜している分だけ、鎖交す
る磁束の変化量は大きくなる。従って、この浮上、案内
兼用地上コイルにはヌルフラックス接続部33を介して循
環する、より大きな誘導電流が流れ、この誘導電流によ
り、超電導コイル１に対して復元力（車両を元の位置に
戻そうとする力）が作用することになる。

ここで、上記浮上、案内兼用地上コイルの左方側辺31c,
32c及び右方側辺31d,32d、つまり側辺の傾斜角度を大き
くするにしたがって、前記した鎖交する磁束Φの変化量
は大きくなり、それに伴って復元力も大きくなる。

第３図は第１図に示す地上コイルの変形例を示す正面図
である。

図に示すように、上記した車両の復元力を大きくするた
めには、上方コイル31′及び下方コイル32′の側辺の傾
斜角度が大きくなるようにすればよい。この場合、第１
図に示す下方水平辺31b及び上方水平辺32aは実質的にな
くなる。なお、これらの下方水平辺31b及び上方水平辺3
2bは、車両の浮上力の発生のためには寄与するが、車両
の横方向のぶれに対する案内を行うために、浮上、案内
兼用地上コイルに誘導電流が流れる場合（第11図参照）
には、下方水平辺31bと上方水平辺32bには逆方向の電流
が流れるために、超電導コイル１に作用する電磁力は、
互いに打ち消し合って案内力が小さくなるといった問題
があった。しかし、本発明によれば、上記のように、下
方水平辺31b及び上方水平辺32bをなくすか又は短くする
ことにより、そのような作用を低減することができる。
なお、33′は上方コイル31′と下方コイル32′のヌルフ
ラックス接続部である。

第４図は本発明の第２実施例を示す磁気浮上走行車両用
地上コイルの正面図である。

この実施例における地上コイルは、前記した第１実施例
の地上コイルに対して、上方コイルの形状は同じである
が、下方コイルの形状が異なっている。すなわち、41は
上方コイルであり、該上方コイル41は上方水平辺41a、
下方水平辺41b、左方側辺41c、右方側辺41dからなり、
上方水平辺41a及び下方水平辺41bは水平方向の中心線Ａ
−Ａに対して平行であり、かつ、上方水平辺41aは下方
水平辺41bより長くなっている。また、左方側辺41c及び
右方側辺41dは垂直方向の中心線Ｂ−Ｂに対して傾斜し
ている。

また、下方コイル42は、上方コイル41と同じ形状をして
いる。つまり、上方水平辺42a、下方水平辺42b、左方側
辺42c、右方側辺42dからなり、上方水平辺42a及び下方
水平辺42bは水平方向の中心線Ａ−Ａに対して平行であ
り、かつ上方水平辺42aは下方水平辺42bより長くなって
いる。また、左方側辺42c及び右方側辺42dは垂直方向の
中心線Ｂ−Ｂに対して傾斜している。なお、43は上方コ
イル41と下方コイル42とをヌルフラックス接続するヌル
フラックス接続部である。

このように構成された地上コイルの場合も、上述したも
のと同様に、車両の上下方向への変動時に、鎖交する磁
束の変化量を大きくすることができ、上下方向の車両の
移動に対する復元力を高めることができる。

第５図は第４図に示す地上コイルの変形例を示す正面図
である。

この図に示すように、この変形例では、上方コイル41′
及び下方コイル42′の側辺の傾斜角度が最大になってい
る。なお、43′は上方コイル41′と下方コイル42′との
ヌルフラックス接続部である。

なお、これまでの実施例においては、浮上、案内兼用地
上コイルについて述べてきたが、これらの地上コイル
は、第12図及び第13図に示すような浮上用地上コイル2
5,25′に適用することができることは言うまでもない。
この場合には、第13図に示すように、軌道路の各側壁に
独立した状態で、ヌルフラックス接続された浮上用地上
コイルを敷設する。

次に、上記した地上コイルの敷設方法について図を用い
て説明する。

第６図は本発明の磁気浮上走行車両用地上コイルの敷設
方法の概略説明図、第７図はその地上コイルの敷設方法
を示す図である。

これらの図に示すように、磁気浮上走行車両50のＵ字形
軌道路51の両内側壁には推進用地上コイル52が配置さ
れ、更に、前記した浮上、案内兼用地上コイルが敷設さ
れる。その場合、磁気浮上走行車両50が停止するような
ステーション60の出発地点Ａ付近では、磁気浮上走行車
両50の速度が低く、復元力は小さいので、上方コイル71
及び下方コイル72の側辺の傾斜角度が大きい地上コイル
70を選定して配置する。

一方、高速で走行する地点Ｂ付近では、磁気浮上走行車
両50の速度が高くなり、その復元力はより大きくなるの
で、側辺の傾斜角度が小さい上方コイル81及び下方コイ
ル82を有する地上コイル80配置する。つまり、磁気浮上
走行車両の走行経路中、その速度を基準にして、地上コ
イルの復元力が必要な場所にはそれに適合した側辺の傾
斜角度を有する浮上、案内兼用地上コイルを敷設する。

なお、上記実施例では、磁気浮上走行車両の経路中の速
度を基準にして、浮上、案内兼用地上コイルを選定して
敷設するようにしたが、磁気浮上走行車両の経路中の地
形を考慮して、配置するようにしてもよい。例えば、起
伏の多い場所やトンネルの出入口付近においては、復元
力を増大させる必要性が生じるので、その地点の適切な
復元力に応じた浮上、案内兼用地上コイルの配置を行う
ようにする。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）地上コイルの側辺の傾斜角度を変更することによ
り、車両の上下方向の復元力の異なる種々の形状の地上
コイルを得ることができる。

（２）地上コイルの側辺の傾斜角度を選定し、磁気浮上
走行車両の走行経路条件に適合した敷設を行うことによ
り、適切な車両の上下方向の復元力を得る線路設計を行
うことができる。従って、磁気浮上走行車両の安定した
走行を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す磁気浮上走行車両用
地上コイルの正面図、第２図はその磁気浮上走行車両用
地上コイルの作用を説明する図、第３図は第１図に示す
地上コイルの変形例を示す正面図、第４図は本発明の第
２実施例を示す磁気浮上走行車両用地上コイルの正面
図、第５図は第４図に示す地上コイルの変形例を示す正
面図、第６図は本発明の磁気浮上走行車両用地上コイル
の敷設方法の概略説明図、第７図はその地上コイルの敷
設方法を示す図、第８図は従来の誘導反撥式磁気浮上鉄
道の断面図、第９図は第８図の推進用地上コイルと浮
上、案内用地上コイルの回路構成を示す回路図、第10図
は第８図の浮上、案内用地上コイルの浮上作用を説明す
るための回路図、第11図は第８図の浮上、案内用地上コ
イルの案内作用を説明するための回路図、第12図は従来
の他の誘導反撥式磁気浮上鉄道の断面図、第13図はその
誘導反撥式磁気浮上鉄道の地上コイルの配置を示す図で
ある。 30,70,80…浮上、案内兼用地上コイル、31,31′,41,4
1′,71,81…上方コイル、31a,32b,41a,42a…上方水平
辺、31b,32a,41b,42b…下方水平辺、31c,32c,41c,42c…
左方側辺、31d,32d,41d,42d…右方側辺、32,32′,42,4
2′,72,82…下方コイル、33,33′,43,43′…ヌルフラッ
クス接続部、50…磁気浮上走行車両、51…Ｕ字形軌道
路、52…推進用地上コイル、60…ステーション。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を
   隔てて連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車
   両を軌道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁
   気浮上鉄道において、 軌道路の両側面に上下２段のコイルを互いに逆向きにヌ
   ルフラックス接続し、閉回路を形成してなる浮上、案内
   兼用地上コイルを設け、該浮上、案内兼用地上コイルは
   垂直線に対して線対称であり、かつヌルフラックス接続
   点から上下方向それぞれについて磁束の変化量が異なる
   ように構成したことを特徴とする磁気浮上走行車両用地
   上コイル。
2. 【請求項２】車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を
   隔てて連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車
   両を軌道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁
   気浮上鉄道において、 軌道路の両側面に上下２段のコイルを互いに逆向きにヌ
   ルフラックス接続し、閉回路を形成してなる浮上用地上
   コイルを設け、該浮上用地上コイルは垂直線に対して線
   対称であり、かつヌルフラックス接続点から上下方向そ
   れぞれについて磁束の変化量が異なるように構成したこ
   とを特徴とする磁気浮上走行車両用地上コイル。
3. 【請求項３】車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を
   隔てて連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車
   両を軌道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁
   気浮上鉄道において、 （ａ）軌道路の両側面に上下２段のコイルを互いに逆向
   きにヌルフラックス接続し、閉回路を形成してなる浮
   上、案内兼用地上コイルを設け、該浮上、案内兼用地上
   コイルは垂直線に対して線対称であり、かつヌルフラッ
   クス接続点から上下方向それぞれについて磁束の変化量
   が異なるように構成し、 （ｂ）磁束の変化量の度合いが異なる前記浮上、案内兼
   用地上コイルを用意し、該浮上、案内兼用地上コイルの
   敷設位置において必要となる車両の上下方向の復元力に
   適合する磁束の変化量の度合いを選定した前記浮上、案
   内兼用地上コイルを敷設することを特徴とする磁気浮上
   走行車両用地上コイルの敷設方法。
4. 【請求項４】車両の進行方向に沿う両側面に所定間隔を
   隔てて連続的に、垂直方向に超電導コイルを配置した車
   両を軌道路に沿って浮上、案内、推進する誘導反撥式磁
   気浮上鉄道において、 （ａ）軌道路の両側面に上下２段のコイルを互いに逆向
   きにヌルフラックス接続し、閉回路を形成してなる浮上
   用地上コイルを設け、該浮上用地上コイルは垂直線に対
   して線対称であり、かつヌルフラックス接続点から上下
   方向それぞれについて磁束の変化量が異なるように構成
   し、 （ｂ）磁束の変化量の度合いが異なる前記浮上用地上コ
   イルを用意し、該浮上用地上コイルの敷設位置において
   必要となる車両の上下方向の復元力に適合する磁束の変
   化量の度合いを選定した前記浮上、案内兼用地上コイル
   を敷設することを特徴とする磁気浮上走行車両用地上コ
   イルの敷設方法。