JPS6041762Y2 - 磁気浮上車 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁気浮上車に関し、特に浮上用電磁石の配設構
造に関する。

地上における高速輸送体として、最近、リニア・モータ
・カーの研究及び開発が進められている。

リニア・モータ・カーにあっては、その走行体は磁気力
によって軌条から浮かされる。

この走行体即ち磁気浮上車は推進用リニア・インダクシ
ョン・モータ（以下、Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏ
ｎ Ｍｏｔｏｒの略であるＬＩＭを用いる）により推進
され、浮上した状態で軌条に沿って走行する。

ＬＩＭの一次側は磁気レールとして走行路上に設置され
、ＬＩＭの二次側は磁気浮上車に設置される。

磁気浮上車を浮上させる一方式として、磁気浮上車側に
直流電磁石を説け、軌条と車体間のギャップをギャップ
センサにより検出し、検出量により電磁石の励磁電流を
制御することで車体を適切な８浮上させるようにした方
式がある。

ところが上述の方式を採用した場合、従来では、推進用
リニア・モータとは別に、浮上のために電磁石に対する
磁路レールを有していた。

つまり推進用ＬＩＭの一次側である磁気レールと磁気浮
上用磁路レールとの両方の軌条を必要としていた。

しかし推進用と磁気浮上用とに別々の軌条を設けること
は材料を多く必要とするのみならず、両軌条を相互に精
度良く施工する必要上建設費の高検を招いている。

そこで、推進用と浮上用の両軌条を共通にするアイデイ
テが提案されている。

しかし、軌条を単に共用したたけでは条件によっては浮
上の制御が複雑となったり、浮上が不安定になったりす
るという不具合を発見した。

本考案はこの不具合を解決して軌条の共用化を可能とし
た磁気浮上車を提供するものである。

以下、図面を参照して上記不具合とともに本考案を説明
する。

第１図はリニア・モータ・カーの横断面であり、第２図
は短２次側ＬＩＭの例で示す第１図のＡ−Ａ矢視断面図
であり、第３図は第１図のＢ−Ｂ矢視断面図である。

なお、図面中、１はＬＩＭＩ次側（磁気レール）であり
、断面丁字形状の地上側支持体３の下面に設けた進行方
向に沿う鉄心１ａ内にＬＩＭ１次コイ小コイル１ｂ付け
られている。

２はＬＩＭ２次側（移動２次側）であり、支持体３を跨
ぐ断面略コ字形状の台枠４の内端部に設けた進行方向に
沿う鉄心２ａ内にＬＩＭ２次コイル２ｂが取り付けられ
ている。

５は電磁石であり、ＬＩＭ２次側２と進行方向同一直線
上でＬＩＭ２次側の両側に位置して前記台枠４に設けら
れている。

ＬＩＭ１次側１は電磁石５に対する吸引鉄片の役を果す
。

電磁石５はＬＩＭ２次側２の前後それぞれが１ブロツク
となって直列回路を構威し、励磁電流はブロック毎に別
々に制御される。

また電磁石５の極ピッチをＬＩＭＩ次側１の極ピッチの
１７２に選ぶことにより、電磁石５によるＬＩＭ１次コ
イ小コイル１ｂ電力が発生しないようにしである。

なお、６は車輛、７は車輛６と台枠４間のクッション、
８は集電装置、９は案内用磁石、１０は案内用吸引鉄片
である。

また第２，３図中矢印Ｃは磁気浮上車の進行方向を示す
。

斯かる磁気浮上車において、浮上は通常と同じく電磁石
５の励磁電流をギャップセンサの検出量に基づいてブロ
ック毎に制御することにより適正な浮上量に保たれる。

また推進も通常と同じくＬＩＭ１次側１とＬＩＭ２次側
２とからなるＬＩＭの運転制御で行われる。

ところが、ＬＩＭによる進行波起磁力と電磁石５による
吸引起磁力とは相対速度を有するため、前・後者電磁石
ブロックそれぞれにおける内部進行方向の吸引力分布は
時間的変化を生じる。

この場合、ＬＩＭと電磁石５との極ピツチ比を２：１と
しであるので、電磁石５の１極当りの吸引力は平均値の
他に時間変化をする成分が発生する。

但しこの成分は時間平均をとれば零である。

したがって、極対数が奇数の場合には、時間変化する成
分が残り、この成分はすべりの関数となるためこれを除
去する制御が必要となって制御の複雑さや不安定さの原
因となるのである。

しかし、前・後者ブロックにおける電磁石の極対数を偶
数に選定すると、ブロック内の時間変化成分は相殺され
て零となるため、奇数の場合のような不具合は発生しな
い。

したがって、本考案に図示した実施例では、ＬＩＭ２次
側２の前後それぞれにＮ極性電磁石とＳ極性電磁石とを
２個づつ配設して、各ブロック内の電磁石５の極対数を
２としである。

なお、ＬＩＭと電磁石５の極ピツチ比は２：１の他、偶
数；１であれば良ことは原理的に明白である。

上述した定性的な説明を補足するために、第２図を参照
して数式による説明を以下に述べる。

まず、ＬＩＭ２次側を座標基準とする。

ＬＩＭの極ピッチをτ２とすることにより、座標軸Ｘ上
に、境界点−”ＴＡＬ、−ｒｐ ／ ２、デｐ （２ｐ
−１７２）及び”ｒｏｐを設定する。

（イ） ＬＩＭによる起磁力’ＬＩＭは次式（１）で
与えられる。

ｆｕＭ＝ （ＵＩ Ｕ２） ＡＬｌｃｏｓ （ｖ−ξ
）ｒｐ ＋ （Ｕ３−Ｕ４） ＡＬ２ｃｏｓ （−π−ξ−ｐ ψ） −（１） 但し、−ｘＴＡＩＬ＜ＸテハＵ１＝−ＸＴ
ＡＩＬ＜ ｘではＵ１＝Ｏ ＸＴＯＰ＜ＸではＵ２＝１ ＸＴＯＦ＜ＸではＵ２＝Ｏ ｒ ｐ／２＜ ＸではＵ３＝１ 一τｐ／２＜ＸではＵ３＝０ ｒｐ（２ｐ−責）＜ｘではＵ４＝１ ｒｐ（２ｐ→くＸではＵ４＝０ また、ＡＬＩはＬＩＭ１次側の起磁力振幅、ＡＬ２はＬ
ＩＭ２次側の起磁力振幅、 ｐはＬＩＭ２次側の極対数、 ξはＬＩＭ２次側座標原点とＬＩＭＩ次側起磁力最大値
点との位相差（時間とすべりの 関数）、 φはＬＩＭ１次側起磁力からのＬＩＭＺ側起磁力の位相
遅れ角、 である。

（ロ）同様の条件において、電磁石による起磁力ｆＭは
次式（２）で与えられる。

ｆＭ” （ＵＩ Ｕ３） ＡＭ−１□跨玉１ｆｐ
π ＋ （Ｕ４−Ｕ２） ＡＭｓ＋ｎ” ｘ’ｒｏｐ ”
Ｗ ”’（２）ｒｐ 但し、ＡＭは電磁石の起磁力振幅である。

（ハ）そこで、上記２つの起磁力ｆｔ、ＸＭとｆｖから
空隙における磁束密度分布ｂ（Ｘ）を求める。

この空隙磁束密度ｂ（Ｘ）は両舷磁力を合威し、これと
ギャップパーミアンスの積として与えられるが、簡単の
ためギャップパーミアンス不整を無視すると、ｂ （Ｘ
）は次式（３）で与えられる。

ｂ（Ｘ）＝ （Ｕ、−Ｕ３） （Ｂ、、。

。跨五肚πτｐ 十Ｂし、。

ｏｓ（−π−ξ）） ’ｒｐ ＋（Ｕ４−Ｕ２） （ＢＭ、ｉｎ”’ ｘＴＯｊ。

’ｒｐ ＋ＢＬ１ｏｏｓ（−π−ξ）） デｐ ＋ （Ｕ３−Ｕ４） （Ｂｌ、ｔｃｏｓ （−一ξ）ｆ
ｐ 十ＢＬ２ｃｏ５（＝−ミー９）） ・・・（
３）ｆｐ 但し、ＢＭは電磁石起磁力による磁束密度の振幅、 ＢＬ□はＬＩＭ １次側起磁力による磁束密度の振幅、 Ｂｉ、２はＬＩＭ２次側起磁力による磁束密度の振幅、 である。

に）次に電磁石による吸引力ＦＭを求める。

これはギャップ部の磁気エネルギをギャップ長方向に偏
微分して得られるが、ギャップパーミアンス不整を無視
していること、及び（３）式の右辺第３項は通常考える
ＬＩＭのギャップ磁束密度分布で次式（４）のように表
わすことができるため、吸引力ＦＭは次式（５）で与え
られる。

ｂｇ” （Ｕ３−Ｕ４） Ｂｇｃｏｓ （−一ψ）
・・・（４）ｆｐ 但し、ｂｇはギャップ磁束密度、 ｂｇはその振幅、 φは位相差、 である。

ＸＴＡＬＬ十Ｐ’γ２ ＦＭ＝−ｆ（ＢＭｓＩｎ跨上畠π＋ＢＬ□。

ｏｓ （−−Ｐｏ ｆｐ
７ｐξ））２ｄｘ ＴＡＩ Ｌ ＸＴＯＰ 十ｆ （ＢＭｓ、ｎ２ｘ−Ｘ、、、π ＋ＢＬＩＣＯ
８（−一μＯｆｐ γｐξ）
）２ｄＸ ＸＴＯＰ Ｐ’ ｒ ｐ ・
・・（５）但し、Ｐ′はｌブロックにおける電磁石の極
対数である。

（ホ）ここで、ｋを正整数（１，２，３・・・）として
Ｐ′＝２にとＰ′≠２にの場合について（５）式を計算
すると、 Ｐ′＝２にの場合： ＦＭ＝２Ｐ′γｐＬ （ＢＭ２ ＋ＺＢＬｔ”）／Ｐｏ
・・・（６）Ｐ′≠２にの場合： ＦＭ＝２Ｐ’７ｐＬ （ＢＭ” ＋ＢＬ１” ） ／μ
。

−治〔□（ｃｏｓす７２ＸＴＡＩＬπ−ξ） −ｃｏｓ
γｐ ＸＴＡＩＬ （ξ）） ｆｐ 十ｃｏｓ （Ｐ’π十ξ） −ｃｏｓξ ＋！ （ｃｏｓ （恐もヱπ−ξ） ３ ｆｐ −６゜５（２ＸＴＯＰ−ｙ′γｐｒ−ｅ）’ｒＰ ＋ｃｏｓξ−ｃｏｓ （Ｐ’７＋ξ）） ／ｐ、 ｏ
・・・（７）但し、Ｌはギャップ長、 Ｕ０は真空の透磁率、 である。

（へ）（６）式及び（７）式を考察するに（６）式には
ξが含まれないが、（７）式にはξが残る。

ξは前述の如く時間とすべりの関数であるから、ξが存
在すると前後の電磁石ブロック部でアンバランスな振動
性電磁吸引力が働くことになる。

一方、Ｐ′＝２にすなわち各電磁石ブロックの極対数が
偶数であれば電磁吸引力にはξの項が含まれないため、
振動性の吸引力は発生しない。

以上説明したように本考案によれば、推進用と浮上用の
両軌条を共用しても電磁吸引力は振動性成分をもたない
ので、電磁石の励磁電流制御により適切な浮上量を得る
に際し、その制御は簡単でありまた安定である。

したがって軌条を共用してリニア・モータ・カーの軌条
を少ない材料と安価な建設費で作ることが可能となった
。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に関し、第１図は磁気浮上車の横断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図、第３図は第１図の
Ｂ−Ｂ矢視断面図である。 図面中、１は推進用リニア・インダクション・モータの
１次側、１ａはその鉄心、１ｂは１次コイル、２は推進
用リニア・インダクション・モー夕の２次側、２ａはそ
の鉄心、２ｂは２次コイル、３は支持体、４は台枠、５
は電磁石、６は車輛、 ７はクッション、 ８は集電装置、 ９は案内用 磁石、 １０は案内用吸引鉄片である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鉄心を有し推進用進行波磁束を生ぜしめるリニア・イン
   ダクション・モータの１次側を吸引用鉄心として共用し
   、該リニア・インダクション・モータの２次側が設置さ
   れる移動体部分の前記２次側と進行方向同一線上に、前
   記吸引用鉄心との間で磁気吸引力を生ぜしめて移動体を
   浮上させる電磁石を備えた磁気浮上車において、前記電
   磁石は直列回路をなす複数の電磁石からなるブロックと
   して構成され、電磁石の極ピッチはリニア・インダクシ
   ョン・モータの極ピッチの個数分の１の長さであり、ブ
   ロック内における電磁石の極対数は偶数であることを特
   徴とする磁気浮上車。