JP2980344B2 - 磁気浮上式車両の軌道構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、低速で車輪走行してプラットホームに入線
及び始動する車両を、プラットホームと反対側に設置し
たリニア同期モータの推進コイルを駆動させる磁気浮上
式車両の軌道構造に関する。

（従来の技術） 超電導磁気浮上式鉄道の走行軌跡では走行軌道である
ガイドウェイの両側面にリニア同期モータの推進コイル
と浮上コイルが車載超電導磁石と対向するように連続的
に配置されている。３相配置配置された推進コイルは３
相電源から電力が供給され、車載の超電導磁石を界磁す
るいわゆる地上一次式のリニア同期モータによって車両
を駆動する。

車両を走行させる推力はリニア同期モータの推進コイ
ルの起磁力と車載超電導磁石の起磁力の積に比例する。
軌道の両側に配置された浮上コイルや推進コイルなどの
地上コイルの間を車両が高速で通過するためには、地上
コイルと車上の超電導磁石間の距離を大きくとる必要が
ある。このため、所定の推力を発生させるためには推進
コイルと車載超電導磁石の起磁力の積を大きくする必要
がある。

車載超電導磁石の起磁力を可能な限り大きくすること
は、浮上コイル・推進コイルなどの地上側構成要素や励
磁電源設備を小型化するのに極めて有効である。

しかし、車載超電導磁石の発生する磁界が大きくな
り、客室内への漏れ磁束が大きくなるという悪影響をひ
き起こす。客室内への漏れ磁束は極力小さくすることが
望ましいので、車載超電導磁石の起磁力を大きくするこ
とには限界がある。

従って、地上側の推進コイルの起磁力としては、所定
の推力を発生し得るだけの大きさが必要となる。

（発明が解決しようとする課題） このように、客室内の漏れ磁束を低減するために超電
導磁石の起磁力を小さくすると、所要の推力を得るため
には地上コイル側の超磁力を大きくしなければならな
い。

ところが、地上コイルの起磁力を大きくすると、軌道
周囲への漏れ磁束が大きくなる。高速走行の軌道区間で
は人間が近付くことは考えにくいので人間に対する漏れ
磁束の影響は特に考慮する必要はないと考えられるが、
車両に乗り降りする駅では乗客のいるプラットホーム上
に磁束が漏れるという問題が起きる。

この問題について第４図及び第５図を用いて説明す
る。第４図は車両の走行軌道路の一部を長手方向に対し
て直角方向に沿って切断した断面図であり、第５図は車
両の速度と浮上力の関係を示す線図である。

第４図に示されるように、プラットホーム１に対向し
てガイドウエイ３が設けられている。これらのプラット
ホーム１とガイドウエイ３との間には凹部５（走行路）
が形成されており、車両７の走行路となっている。

車両７の幅方向（第５図紙面左右方向）の下部両側壁
には車載超電導磁石9a、9bが取り付けられている。また
車両の下部には補助車輪11a、11bが取り付けられてお
り、停車時の低速走行時に用いられる。また両側壁の中
間には凹部５の側壁と若干の隙間で補助車輪13a、13bが
取り付けられている。

凹部５のプラットホーム１の側壁5aには車載超電導磁
石9aに対向して浮上用地上コイル15a、15bが埋設されて
いる。またガイドウエイの側壁14aにも浮上用地上コイ
ル15c、15dが埋設されている。これらの上下の浮上用地
上コイル15a、15b、及び上下の浮上用地上コイル15c、1
5dはそれぞれ逆極性に接続されており、車載超電導磁石
9a及び車載超電導磁石9bの中心高さがこれらの上下のコ
イル中心高さと一致する状態で車両が走行すると、上下
各コイルに誘起される電圧が等しくなり電流は流れない
（ヌルフラックス）が、車載超電導磁石の中心高さが下
方にずれた状態で車両が走行すると、下方のコイルに誘
起される電圧が上方の電圧よりも大きくなり両コイルに
電流が流れるこの電流により車載超電導磁石と下方のコ
イル間は反発力が、車載超電導磁石と上方のコイル間に
は吸引力が発生し、車載超電導磁石は浮上力を受けて車
両が浮上する。

車載超電導磁石が浮上コイルから受ける浮上力は、相
対位置によっても変わるが車両の走行速度に対して概ね
第５図に示されるような関係となる。この第５図から明
らかなように、ある速度以上では車両を浮上させるのに
十分な浮上力が得られるが、低速時には浮上力が不足す
るため補助車輪などで車両を支持する必要があることが
わかる。

また、凹部５のプラットホーム１の側壁には２層の推
進コイル17a、17bが埋設されている。またガイドウエイ
３側にも２層の推進コイル17c、17dが埋設されている。
推進コイル17aと推進コイル17b、推進コイル17cと推進
コイル17dはそれぞれピッチを半分ずらして互いに配置
することによって超電導磁石が推進コイルから受ける電
磁力の高調波成分を低く抑える効果がある。

推進コイル17a〜17dは第３図に示されるような配列で
それぞれ配置されており、３相電源によって励磁される
と移動磁界を発生し、車載超電導磁石をこれに同期させ
て駆動する。車両が駅部構内に進入し制動する場合、あ
るいは駅に停車し乗客の乗降が終了して始動する場合に
は、これらの推進コイルには大きな電流が流れることに
なる。

従って、第４図に示されるようにプラットホーム１の
下部に推進コイル17a〜17dが存在する場合には、推進コ
イル17a〜17dの上方空間に磁束が漏れることになり、見
送り客や駅務員などプラットホーム１にいる人の体へ悪
影響を及ぼすおよぼす恐れがある。

プラットホーム１上には磁気シールド19が配置されて
いる。この磁気シールド19は推進コイル17a、17bより発
生する漏れ磁束がホームまで及ばないようにすると共に
漏れ磁束をプラットホーム上の乗客等から遮断するため
の防護壁であり、自動ドアとなっている。

このような構成の浮上式車両の軌道構造では、各車両
の連結部に超電導磁石を集中配置した台車方式を採用す
ることが想定されているので、車両の磁気シールドは部
分的でよいが、リニア同期モータの推進コイル17a〜17b
aは一編成分以上に渡って磁束が漏れてしまうので、プ
ラットホーム１の全長に渡って磁気シールドが必要であ
る。

また、列車の入線および始発時にリニア同期モータの
推進コイル17a〜17dに電流が流れている間は磁束が発生
しているので、プラットホーム１にいる乗客は車両から
ある程度離れて待機する必要がある。車両が停止し、リ
ニア同期モータの推進コイル17a〜17dの電流が切れた後
に乗客が車両に近づき乗り込むことになり、乗客の乗降
時間が長くなり表定速度の低下を招くことになる。

そこで、プラットホーム１上の乗客に直接影響するプ
ラットホーム側のリニア推進コイル17a、17bを取り除い
て、反対側の推進コイル17c、17dだけで車両を走行させ
ることにより、プラットホーム１に立っている乗客に与
える磁束の影響を低減することが出来る。

しかしながら、推進コイルが片側しかない場合には、
車上超電導磁石には推力、制動力のほかに吸引力・反発
力が働き、車両が左右に振動することになる。

本発明は上記事実を考慮し、プラットホーム側の推進
コイルを除去しても車両が振動することがなく、滑らか
に停止・始動することが出来る磁気浮上式車両の軌道構
造を提供することが目的である。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため請求項（１）記載の発明で
は、車両走行用軌道の途中に配置されて車両が停止され
る駅部軌道のプラットホームと反対側にのみ車載の超電
導磁石と対向するように前記推進コイルを配置すると共
に前記推進コイルに対し軌道の外側に対向して強磁性体
を配置したことを特徴としている。

また、請求項（２）記載の発明では、強磁性体は鉄製
の板であることを特徴としている。

さらに、請求項（３）記載の発明では、強磁性体は、
鉄製の枠体で形成したことを特徴としている。

（作用） プラットホームと反対側の推進コイルを車載超電導磁
石と同期させて３相励磁すると、プラットホームと反対
側の推進コイルとこれに対向した車載超電導磁石の間で
は、平均値が０で吸引・反発方向に脈動する電磁力が生
じる。推進コイルが車載超電導磁石の両側にあれば、プ
ラットホーム側の車載超電導磁石と推進コイル間にも同
様の電磁力が加わるので車両全体としては打ち消し合う
が、片側の推進コイルのみ設置した場合には車両は左右
の振動する。

このため、本発明では、プラットホームの反対側の推
進コイルの外側に適当な厚さの強磁性体を設置し、車載
超電導磁石との間で推進コイル・車載超電導磁石間の反
発力に相当する吸引力を発生させることで車両が左右に
振動するのを防ぐことが出来る。

また、車両側面に取り付けられた補助案内輪によっ
て、推進コイルと車載超電導磁石間の吸引力に対して車
両を安全に支持することが出来る。

上記強磁性体を例えば鉄製の板で形成したり、鉄製の
枠体で形成しても良い。このように鉄製の板や枠体で強
磁性体とすることにより、推進コイルを配置した場合に
比較してコストが削減する。

（実施例） 次に本発明に係る浮上式車両の軌道構造の実施例につ
いて第１図及び第２図を用いて説明する。第１図は駅部
区間軌道の一部を車両進行方向に対して直角方向に沿っ
て切断した断面図である。なお第４図に示される従来の
駅部区間軌道と同構成部分については図面に同符号を付
して説明を省略する。

第１実施例 第１図に示されるように、本実施例の駅部区間軌道は
全ての列車が停車する駅の場合を示しており、車両は浮
上走行をしないため浮上コイルを設置しない構成となっ
ている。

第１図に示されるように、車載超電導磁石9aに対向す
るプラットホーム１の側壁には、従来浮上用コイル及び
推進コイルが配置されていたが本実施例例ではこれらの
コイルは配置されていない。

またガイドウエイ23側には、車載超電導磁石9bに対向
して推進コイル17cが埋設されており、その裏面側に推
進コイル17dが配置され埋設されている。さらにこの推
進コイル17dの裏面側には、鉄製の板（鉄板）21が埋設
されている。

次に上記のように構成された磁気浮上式車両の軌道構
造の作用について説明する。

ガイドウエイ23側の推進コイル17c、17dを車載超電導
磁石9a、9bと同期して３相励磁すると、推進コイル17
c、17dとこれに対向した車載超電導磁石9a、9bとの間で
は、平均値が０で吸引・反発方向に脈動する電磁力が生
じる。片側に推進コイル17c、17dを設置した場合には、
車両の左右方向に脈動しようとするが本実施例では鉄製
の板（鉄板）21が埋設されているので、車載超電導磁石
9a、9bとの間で推進コイル17c、17d・車載超電導磁石9
a、9bとの間の反発力に相当する吸引力が発生する。

これにより、車両７が左右に振動するのを防止するこ
とが出来る。

また車両７の両側面に設けた補助案内輪13a、13bによ
って、推進コイルと車載超電導磁石の間の吸引力に対し
て車両を安定に支持することが出来る。

従って、第１図に示されるように、乗降客がいるプラ
ットホーム１への漏れ磁束を低減しても、車両の左右の
振動を伴うことがなく、滑らかに停止・始動することが
出来る。

また、鉄板21の代わりに、鉄製の枠体を配置して良
い。この場合には、鉄板21に比較してコストを削減する
ことが出来る。

さらに、推進コイル及び浮上用コイルが、プラットホ
ーム１の下部の存在していないので、漏れ磁束がなく、
これによって自動ドア25は遮蔽機能を持たせる必要がな
く、単に扉で良い。

第２実施例 次に第２図を用いて第２実施例について説明する。こ
の第２実施例は、第１実施例の構成に浮上用地上コイル
15a、15bをプラットホーム１側に浮上用地上コイル15
c、15dをガイドウエイに設けた例である。

本実施例では、車両が駅部区間軌道を通過する際に
は、惰性走行することを想定しているが、図示していな
いが左右の軌道両側壁に取り付けられた浮上コイルをヌ
ルフラックス接続して、浮上コイルに案内機能を持たせ
た場合に片側だけに推進コイルを設置した区間で車両を
加減速することも可能である。

本実施例によっても、乗降客がいるプラットホーム１
への漏れ磁束を低減しても、車両の左右の振動を伴うこ
とがなく、滑らかに停止・始動することが出来る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る磁気浮上式車両の軌
道構造では、駅部軌道のプラットホームと反対側にのみ
車載の超電導磁石と対向するように前記推進コイルを配
置すると共に前記推進コイルに対して軌道の外側に対向
するように強磁性体を配置したので、車両側の推進コイ
ルのみでも車両が振動することがなく、滑らかに停止・
始動することが出来るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気浮上式車両の軌道構造の第１
実施例を示し車両の走行方向に対して直角方向に沿って
切断した断面図、第２図は第２実施例を示す断面図、第
３図は推進コイルの配置状態を示す説明図、第４図は車
両の走行方向に対して直角方向に沿って切断した駅部区
間軌道を示す断面図、第５図は車両の走行速度と浮上力
との関係を示す線図である。 １……プラットホーム ３……ガイドウエイ ７……車両 9a、9b……車載超電導磁石 11a、11b、13a、13b……補助車輪 15a、15b、15c、15d……浮上用地上コイル 17a、17b、17c、17d……推進コイル 21……鉄板 23……ガイドウエイ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の幅方向の両側部にこの車両の進行方
   向に沿って超電導磁石を配置し、この超電導磁石と対向
   するように車両の走行用軌道にリニア同期モータの推進
   コイルを配置して、車両を走行させる磁気浮上式車両の
   軌道構造において、 前記車両走行用軌道の途中に配置されて車両が停止され
   る駅部区間軌道のプラットホームと反対側に車載の超電
   導磁石と対向するように前記推進コイルを配置すると共
   に前記推進コイルに対し前記軌道の外側に対向するよう
   に強磁性体を配置したことを特徴とする磁気浮上式車両
   の軌道構造。
2. 【請求項２】前記強磁性体は鉄製の板であることを特徴
   とする請求項（１）記載の磁気浮上式車両の軌道構造。
3. 【請求項３】前記強磁性体は、鉄製の枠体で形成したこ
   とを特徴とする磁気浮上式車両の軌道構造。