JPS6259101A - 走行車輪 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、軌道上を走行する走行車輌に用いれる走行
車輪に係り、特に、軌道への吸着力の増大を図ることが
できる走行車輪に関する。

〔発明の技術的背景とぞの問題点〕

敷設レール等の軌道上を走行する走行車輌の中には、牽
引車のように大ぎな牽引力を必要とするものがある。従
来の牽引車は、牽引力や制動力を増大させるために牽引
車の車体重量を増加させたり、發はん力を増強させるた
めに軌道上に砂撒き等を実施して軌道との間の摩擦力を
増大させている。模型の走行車両では、走行車輪にゴム
あるいはシリコンΔム製のタイヤを装着して軌道との間
の摩擦力を増大させ、登はん力の向上を図っている。

しかしながら、軌道との間に発生する摩擦力を利用して
走行車輌の牽引力や登はん力の向上を図るには限界があ
り、従来の走行車輌では実車・模型の型式如何を問わず
、勾配の急な軌道上を走行することが困難であった。

〔発明の目的〕

この発明は上述した事情を考慮してなされたもので、マ
グネットの磁力を積極的に利用して軌道への吸着力を高
め、牽引力や制動力、登はん力の増大を確実に図ると共
に電気的密着度を増して集電性能を高めることができる
走行車輪を提供することを目的とする。

この発明の他の目的は、自動調心作用を持たせて脱線を
防止し、軌道上を安定的に走行可能な走行車輪を提供す
ることである。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために、この発明は軌道上を走
行する走行車輪において、ディスク状マグネットに透磁
率の高い磁性体ディスクを密着させてマグネットホイー
ルを形成したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明に係る走行車輪の一実施例について添付
図面を参照して説明する。

第１図は敷設レール等の軌道上を走行する走行車輪を示
す分解斜視図であり、この走行車輪は、ディスク状マグ
ネット１とこのマグネット１に両側から密着される２枚
の磁性体ディスク２，３とから層状に形成され、マグネ
ットホイール４が構成される。磁性体ディスク２，３は
透磁率の高い　　　　□鋼板等の磁性体材料で形成され
、かつディスク状マグネット１と同径かあるいは若干大
きな径を有する。

一方、ディスク状マグネット１はフェライト系磁石材料
を粉末冶金や射出成形等により成形しても、また希土類
金属系磁石材料をナイロン系樹脂材料で結合させ、成形
してもよ＜、優者の希土類プラスチックマグネットは強
力な磁力が得られ、超強力磁石として用いられる。走行
車輪の車径が大きな場合には、第２図に示すように数分
割された扇状磁石の磁極の極性を合せてディスク状マグ
ネット１を構成するようにしてもよい。

また、両磁性体ディスク２．３のうち、一方のディスク
２は中心部に車軸５を一体あるいは一体的に有し、この
車軸５はディスク状マグネット１の中心孔６および他方
の磁性体ディスク３の中心孔７を貫いて形成されている
。他方の磁性体ディスク３には軌道上の走行をガイドす
るガイドフランジ８が一体あるいは一体的に形成されて
いる。

そして、走行車輌の車体重量は上記磁性体ディスク２．
３を介して図示しない軌道上に伝達され、この磁性体デ
ィスク２．３で車体重量が支持される構造となっている
。

ところで、一般に棒状の永久磁石（マグネット）１０は
第３図に示すように、両端に磁極（Ｎ極とＳ極）を有し
、Ｎ極からＳ極に向う磁力線Ｈの流れ（フラックス）が
生じている。このフラックスは棒状マグネット１０の磁
極の近くで密に、磁極から遠ざかるにしたがって粗の密
度を有する。

第４図は、円板（ディスク）状マグネット１１における
フラックスの状態を示しており、マグネット１１の極性
（磁化方向または配向特性）が軸方向に一致している場
合には第３図に示されるフラックスと同様に表わされる
。第４図に示されるディスク状マグネット１１を透磁率
の高い材料例えば鉄板１２の表面に吸着させると、フラ
ックスは第５図に示すように表わされる。すなわち、デ
ィスク状マグネット１１ＯＮ極から出た磁力線Ｈは大気
中よりも透磁率の優れた鉄板１２の内部をできるだけ近
道して通過しようとする傾向があり、結果的に鉄板１２
側のフラックスが混み合った状態となる。このため、マ
グネット１１の鉄板（Ｎ極）側と大気（Ｓ極）側との磁
束密度に大きな佼が生じ、マグネット１１は磁束密度の
大きな鉄板側に強く吸着される。

ディスク状マグネット１１を第６図に示すように鉄板１
２上に設置した場合、マグネット１１の接地面側の７ラ
ツクスは、鉄板１２を通過する際に磁束密度が増加して
いるため、吸着力が生じている。

しかし、第６図に示す場合にはディスク状マグネット１
１の接地面と反対側の７ラツクスは、第４図に示ずもの
と同様に放散しており、磁束密度が粗いため、第５図に
示すものと比較すると、マグネット１１の吸着力は小さ
なものとなっている。

このため、第６図に示すディスク状マグネット１１を走
行車輪として直接適用しても充分な吸着力が得られず、
吸着力を増大させるために、車輪径を大きくしたり、あ
るいは超強力マグネットを使用となければならない。

ところが、第７図に示すように、ディスク状マグネット
１３の両側面に透磁性に優れた磁性体ディスク１４．１
５を密着させて層構造にマグネットホイール１６を構成
し、このマグネットホイール１６を透磁率の高い被吸着
板１７上にセットすると、ディスク状マグネット１３の
Ｎ極から出た磁力線［（は、大部分が透磁率の高い一方
の磁性体ディスク１４から被吸着板１７を集中的に通り
、他方の磁性体ディスク１５を経てマグネット１３のＳ
極に到達する。このように、ディスク状マグネット１３
で発生したフラックス（磁力線の流れ）は大部分が磁性
体ディスク１４．１５と被吸着板１７とで形成された狭
い領域を通るため、極端に磁束密度が高められ、非常に
強力な吸着力が発生する。

一般に、吸着力の強さは磁束密度の二乗に比例すること
から、磁束密度が高められると、吸着力は格段に増大す
る。この点から、フラックスを透過し易（、磁束密度を
高めるためには、磁性体ディスク１４．１５や被吸着板
１７はその材料や厚さ、形状等の影響を受けるので、透
磁率の高い材料、例えば鉄板（鉄鋼板）で形成する必要
がある。

ところで、鉄道車輌等の走行車輌の軌道として用いられ
ている敷設レールは一般に鉄鋼レールであり、透磁率が
高いため、この軌道上に第１図または第７図に示すマグ
ネットホイール４．１６をセットすると、このマグネッ
トホイール４．１６は軌道への吸着力は飛躍的に増大す
る。したがって、このマグネットホイール４，１６を走
行車輪として利用した場合には、走行車輪は大きな制動
力、牽引力、吸着力を得ることができる。これは、ディ
スク状マグネット１，１３の両側に磁性体ディスク２．
３：１４．１５を密着させることにより、ディスク状マ
グネット１．１３から出るフラックスは、ごくわずかな
ものが上方に逃げるだけで、はとんど大部分が有効的に
作用するので、強力な吸着力が得られ、磁気効率（マグ
ネットの強さに対する吸着力の強さの割合）が良く、優
れた走行車輪が得られる。

第７図においては、ディスク状マグネット１３の両側に
鉄板等の磁性体ディスク１４．１５を密着させた例につ
いて説明したが、第８図に示すように、ディスク状マグ
ネット１３の片面に同径の磁性体ディスク１４を密着さ
せてマグネットホイール１６Ａを形成してもよい。この
場合にも、ディスク状マグネット１３のＮ極から出たフ
ラックスは、磁性体ディスク１４や被吸着板１７の透磁
率が高いと、大部分が磁性体ディスク１３と被吸着板１
７の限られた領域内を通過するので、その部分の磁束密
度が高められ、強い吸着力が生ずる。

この構造のマグネットホイール１６Ａはディスク状マグ
ネット１３の片面に磁性体ディスクが存在しないため、
磁性体ディスクが存在しない側にフラックス分布の広が
りが存在し、吸着力の増加作用には有効に作用しないが
、構造がシンプルであり、安価で適当な大きさの吸着力
が得られるので、実用化の可能性が大きい。

また、マグネットホイールはディスク状マグネットを第
９図乃至第１２図に例示するように複数枚用いてもよい
。

第９図は、２枚のディスク状マグネット１３ａ。

１３ｂの中間に同径の磁性体ディスク１４を介装したマ
グネットホイール１６Ｂである。このマグネットホイー
ル１６Ｂでは２枚のディスク状マグネット１３ａ、１３
ｂの磁極（Ｎ極、Ｓ極）が同じ方向を向くように配置さ
れているので、フラックスは第６図に示すものと同様な
形となり、磁性体ディスク１４がマグネットホイール１
６Ｂの吸着力の増大に寄与していない。したがって、マ
グネットホイールに適用した場合には、大きな吸着力が
得られない。

これに対し、第１０図に示すように、２枚のディスク状
マグネット１３ａ、１３ｂを配設し、両マグネット１３
ａ、１３ｂの対向面側の磁極を同じ極性にセットしたマ
グネットホイール１６Ｇでは、両マグネット１３ａ、１
３ｂ間に介装される磁性体ディスク１４を通るフラック
スは大部分が被吸着板（軌道）１７の方向に向けられる
。この結果、磁性体ディスク１４や被吸着板１７を通る
磁束密度が大幅に増加するので、大きな吸着力が得られ
、走行車輪に適したものとなる。

第１１図は、３枚のディスク状マグネット１３ａ、１３
ｂ、１３ｃの間に同径の磁性体ディスク１４ａ、１４ｂ
を介装したサンドイッチ構造のマグネットホイール１６
Ｄである。このマグネットホイール１６Ｄも、隣り合う
各マグネット１３ａ〜１３ｃの対向面の磁極が同じ極性
となるようにセットすることにより、磁性体ディスク１
４ａ。

１４ｂを吸着力の増大のために有効に作用させることが
できる。すなわち、隣り合うディスク状マグネット１３
８〜１３ｃの極性が互いに逆方向になるように配列する
ことにより、軸方向にマグネットの重ね合せができるの
で、吸着効率を格段に向上させることができる。

第１２図は２枚のディスク状マグネット１３ａ。

１３ｂと３枚の磁性体ディスク１４ａ、１４ｂ。

１４Ｃを交互に重ね合せたマグネットホイール１６Ｅで
ある。この場合には、マグネットホイール１６Ｅの両端
部におけるフラックスの収束が良く、各磁性体ディスク
１４ａ〜１４ｃが吸着作用に有効に作用するため、マグ
ネットホイール以外にも種々の応用が考えられる。

次に、マグネットホイールを実際の走行車輪へ適用した
例を第１３図および第１４図に示す。

第１３図に示された走行車輪は、ディスクマグネット２
０の両側に磁性体ディスク２１．２２を密着させて層構
造を形成し、この層構造をなすマグネット２０および磁
性体ディスク２１．２２をガイドフランジディスク２３
と締付ディスク２４との間に挟持してマグネットホイー
ル２５を形成したものである。この場合、締付ディスク
２４は車軸２６を一体に有し、車軸２６はマグネット２
０および磁性体ディスク２１．２２の中心孔を貫いて延
び、ガイドフランジディスク２３の中央ボス部２７に支
持されている。その際、締付フランジ２４は磁性体ディ
スク２１と一体に構成するようにしてもよい。

このマグネットホイール２５は、敷設レール等の軌道２
Ｂ上を走行する。その際、ディスク状マグネット２０か
らのフラックスは第７図に示すように表わされ、マグネ
ツ１−ホイール２５の外周と軌道２８との接触面付近に
おいて、磁気の閉回路を構成し、強力な吸着力が生ずる
。走行車輪に作用する外力は鉄板等からなる磁性体ディ
スク２１゜２２が負担するので、ディスク状マグネット
２０自身には無ＩＴ！！な応力は発生せず、構造が堅牢
となる。

第１４図に示ず走行車輪は２枚のディスク状マグネット
２０ａ　；　２０ｂと３枚の磁性体ディスク２１ａ、２
１ｂ、２１ｃを交互に組み合せて形成されたマグネット
ホイール２５Ａであり、このマグネットホイール２５Ａ
の場合には、走行車輪が敷設レール等の軌道に対し、横
方向に変位した場合、第１３図に示すマグネットホイー
ル２５では軌道断面を透過するフラックスの密度に差が
生ずるため、吸着力にも小さな変動が生じるが、第１４
図に示すマグネットホイール２５Ａでは、４ｆｉ３ｆｆ
ｉと磁性体ディスクとの間にフラックスを変化させるほ
どの相対的なズレが発生しないので、吸着力の変動が生
じず、性能的に一段と秀れている。

なお、この発明の一実施例の説明においては、ディスク
状マグネットを１枚乃至３枚使用した例について説明し
たが、使用されるマグネットの枚数は４枚以上であって
もよい。また、ディスク状マグネットは磁性体ディスク
より小径に構成しても、軌道がラック状に形成されてい
る場合には、磁性体ディスク等の外周面に歯を付番プて
もよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明に係る走行車輪において
は、ディスク状マグネットに透磁率の高い磁性体ディス
クを密着させてマグネットホイールを形成したから、こ
のマグネットホイールは軌道への吸着力を増大させるこ
とができ、特別な装置（例えば鉄道車輌の砂撒き装置、
ＩＩＩＩ！ｌ車の重ｊ構造、模型鉄道車輌のウェイトや
車輪に装置するゴムタイヤ等）を必要とせず、大きな牽
引力や制動力を得ることができる。また、マグネットホ
イールの吸着力を増大させることができるのみならず吸
着力の強さに比例して登はん能力が向上するので、急勾
配や垂直に敷設した軌道上を昇降させることができる。

さらに、大きな吸着力が与えられる場合には、軌道に対
し下向きの背面走行をも行なうことができる。

さらに、ディスク状マグネットの磁力の作用中心が常に
軌道の中央部と引き合う傾向を持つため、いわゆる自動
調心作用を有し、車体を自動的に原位置復帰させること
ができ、吸着力と相俟って脱線の防止や走行中の車体の
横方向変位を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る走行車輪の一実施例を示す部分
斜視図、第２図は径の大きな走行車輪に適用するディス
ク状マグネットを示す図、第３図ないし第６図はマグネ
ットの磁気作用を説明する原理図、第８図はこの発明の
走行車輪として用いられるマグネットホイールの磁気作
用を説明する原理図、第９図乃至第１２図はこの発明に
係る走行車輪として用いられるマグネットホイールの各
変形例の磁気作用をそれぞれ説明する図、第１３図およ
び第１４図はマグネットホイールを実際の走行車輪に適
用した例をそれぞれ示す図である。 １．１３，１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、２０゜２０ａ、２
０ｂ・・・ディスク状マグネット、２，３゜１４．１５
．１４ａ、１４ｂ、１４Ｃ，２１，２２，２１ａ、２１
ｂ、２１ｃｍ・・磁性体ディスク、”　　　　　４．１
６．１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｄ、１６Ｅ、２５．
２５Ａ・・・マグネツホイール、１７・・・被吸着板、
２８・・・軌道。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 ＋７ 第１２図 第１３図 第１４図 手続？ｔ１７正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６０年特許願第９６８０４号 ２、発明の名称 走行車輪 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 三恵株式会社 １、代理人 〒１０５ 東京都港区西新橋三丁目４番１号 ５、補正命令の日付

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軌道上を走行する走行車輪において、ディスク状マ
   グネットに透磁率の高い磁性体ディスクを密着させてマ
   グネットホィールを形成したことを特徴とする走行車輪
   。 ２、磁性体ディスクは鉄板から構成され、ディスク状マ
   グネットと同径もしくは上記マグネットより若干大きな
   径を有する特許請求の範囲第１項に記載の走行車輪。 ３、磁性体ディスクはディスク状マグネットの片側に密
   着せしめられた特許請求の範囲第１項に記載の走行車輪
   。 ４、磁性体ディスクはディスク状マグネットの両側に密
   着せしめられた特許請求の範囲第１項に記載走行車輪。 ５、ディスク状マグネットは磁性体ディスクを介して複
   数枚が層状に重ね合された特許請求の範囲第１項に記載
   の走行車輪。 ６、磁性体ディスクを介して層状に重ね合された複数枚
   のディスク状マグネットは隣り合うマグネットの対向面
   の磁極が同じ極性を有するように配列された特許請求の
   範囲第１項に記載の走行車輪。