JP3312799B2 - 車輪支持型無軌条リニアモータカーシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予定走行路に沿って敷
設された駆動コイルと、この駆動コイルに対向するよう
に車体に固定配置された電気導体との間の間隔を、車体
を車輪で支持することにより、予定値に保持するように
した車輪支持型リニアモータカーシステムに関し、特に
車輪を案内支持するレ−ルを不要とした無軌条式のリニ
アモータカーシステムに関する。さらに具体的に言え
ば、本発明は、台車をキャスタ式車輪で支持し、地上に
敷設した移動磁界コイルで発生する移動磁界と台車に固
定支持した導電体との間に、誘導モータまたは同期モー
タの原理によって生ずる駆動力を利用して台車を走行せ
るキャスタ式車輪支持型の無軌条式リニアモータカーシ
ステムに関する。特に本発明は、物流用のトンネル内を
走行するのに適した車輪式無軌条リニアモータカーシス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータカーの車体支持方式として
は、磁気浮上式や車輪支持式が知られており、後者の車
輪支持式では、車輪がレ−ルに案内されてその上を走行
する軌条式が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】磁気浮上式は、車体に
浮上用コイル（電磁石）を搭載する必要があり、そのた
めの装置が大規模、大重量となるので、運送手段として
の積載効率が低下するのみならず、浮上距離を安定に保
持するのが難しいという問題がある。また、車体への給
電手段が必要となるので、システム全体の構成も複雑化
する。さらに浮上用磁界は極めて強力であるので、その
漏洩磁界によって、積載された物品に障害を及ぼすこと
がある。例えば、時計の部品が着磁されて計時精度が低
下し、甚だしい場合には止まってしまうことが経験され
ている。強力な浮上用磁界を実用上支障がないように十
分にシールドするのは極めて困難であり、またシールド
が車体重量を一層増加させることになる。

【０００４】このため、特に荷物運送専用のリニアモー
タカーとしては、車輪支持型が望ましい。車輪支持型は
浮上用コイルを必要とせず、地上に設けられて移動磁界
を発生する推進コイルと車体に設けた導体との間隔を安
定に保持できる利点がある。一方、従来の車輪支持型リ
ニアモータカーは軌条式であるので、軌条の敷設、軌条
分岐のための構造やその切替制御装置が必要であり、全
体としてのシステムが複雑化して初期投資が多くなり、
保守点検作業も繁雑となって保守運転費も高騰するとい
う問題がある。

【０００５】本発明の目的は、車輪支持型軌条式リニア
モータカーの上記問題を解消し、軌条の敷設、軌条分岐
のための構造やその切替制御装置を不要とし、保守点検
作業も簡略化できるリニアモータカーシステム、特にキ
ャスタ式車輪支持型の無軌条式リニアモータカーシステ
ムを提供することにある。本発明のさらに限定された目
的は、荷物運送専用の（しかも、無人で、専用トンネル
内走行に適した）キャスタ式車輪支持型の無軌条式リニ
アモータカーシステムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】その上に取付けられた荷
台を有する台車を、進行方向最前方に位置する少なくと
も１つがキャスタ式である、少なくとも３つの車輪によ
って支持する。走行路および分岐走行路を規定するよう
に敷設された移動磁界コイルに対して予定間隔を保持し
て対向し、かつこれと磁気的に結合される車載導電体
を、台車に固定支持する。走行路分岐点の上流側では、
分岐用移動磁界コイルが前記移動磁界コイルと重畳して
敷設される。必要に応じて、走行路の側方に設けられた
分岐用コイルと対向して磁気的に結合し、吸引力（およ
び／または反発力）を生ずるように、台車の進行方向前
方の側部に固定配置された分岐用磁性体をさらに設け
る。

【０００７】

【作用】キャスタ式車輪は、台車に加えられる駆動力の
方向に応じて走行に最適な方向に自由にその向きを変
え、一方車載導電体は、地上に設けた駆動用の移動磁界
コイルの磁界中心に向かうような吸引力を受けるので、
何ら特別の操舵制御をしなくても、台車は移動磁界コイ
ルの磁界中心が進行するのにしたがって自動的にこれに
追従して走行する。分岐用磁性体は、地上に設けた分岐
用コイルの磁界と協働して台車の進行路の分岐を助け
る。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の１実施例を示す概略側面図
であり、図２は図１の荷台および緩衝手段を省略した概
略平面図である。なおこれらの図においては、本発明の
特徴的構成部分を強調し、理解しやすくするために、各
部の縮率は互いに相違し、また実際の装置とも大きく異
なっており、特に車輪１２や側輪１９の縮率は他の部分
に比べて格段に小さくされている。

【０００９】リニアモータカーの車台１１は、その前後
端部に設けた２対の各独立のキャスタ式車輪１２によっ
て支持される。車台１１の上部には緩衝手段１４を介し
て荷台１５が配置される。台車１１の下面には、適当な
支持手段１６を介して板状またはハシゴ状の車載導電体
（Ｃｕ、Ａｌなど）が固定配置される。車載導電体の構
造や配置は既知のもので良い。必要に応じて、台車１１
（または荷台１５）の前端部（および後端部）の側面に
は、分岐用磁性体１８および側輪または緩衝部材１９が
取付けられる。

【００１０】一方、地面またはトンネル底面２０には、
リニアモータカーの予定走行路２８に沿って移動磁界コ
イル２２が既知の手法で敷設される。移動磁界コイルの
構造、配置も既知のもので良い。走行路を本線２８から
分岐線２８Ａへ分岐するためには、図２に明示するよう
に、分岐線用の移動磁界コイル２２Ａを、本線側の移動
磁界コイル２２から分岐して設ければよい。この場合、
ごく一部を図示したように、分岐点よりも上流側では、
分岐用の移動磁界コイル２２Ａを本線側の移動磁界コイ
ル２２と重畳して敷設するのが望ましい。また必要に応
じて、台車１１に固定した分岐用磁性体１８との間に吸
引／反発力を発生させて走行路の切替え、分岐をより確
実にするための分岐用コイル２４Ａ、２４Ｂを、分岐点
の手前および／または近傍に、なるべくは予定距離範囲
に亘って設置することができる。

【００１１】動作時には、移動磁界コイル２２に多相交
流を供給すると、コイル２２、したがって予定の走行路
に沿って移動磁界が発生される。良く知られているよう
に、移動磁界は車載導電体１７に渦電流を誘起し、誘導
モ−タまたは同期モ−タの原理によって車載導電体１７
および台車１１を推進させる力を発生する。この推進力
によりリニアモータカーは予定の方向（図では、２重矢
印で示す左方向と仮定する）に推進される。同時に各キ
ャスタ式車輪１２の向きは、推進力によって自動的に、
走行抵抗が最小になるように調整される。また車載導電
体１７は、その車幅方向の中心が移動磁界の中心に向か
うような吸引力を受けるので、台車１１は車載導電体１
７の中心が移動磁界の中心線にほぼ一致するように推進
されるのみならず、走行中のキャスタ式車輪は横方向旋
回力に対してある程度の抵抗力を有するので、走行方向
すなわち磁界移動方向と直角な横方向のガイドは事実上
不要になる。したがって、本発明の車輪支持型リニアモ
ータカーは操舵制御が不要であり、無人運転化が容易で
ある。

【００１２】分岐点では、進入予定側の移動磁界コイル
（例えば、図２の２２Ａ）のみを励磁し、残りのコイル
は励磁しないように制御すると共に、走行速度を予定値
以下に減速しておけば、移動磁界によって車載導電体１
７に加えられる前述の吸引力によって、リニアモータカ
ーは移動磁界の進行方向転向に追随して自動的に走行方
向を変更し、特別な操舵制御無しでも安定した走行路の
分岐が達成される。この場合、図２に示すように、リニ
アモータカーが分岐点に差し掛かったとき、その検知信
号に応答して進入側の分岐用コイル２４Ａを励磁し、台
車１１の進入側の分岐用磁性体１８との間に吸引力を発
生させれば、車体の走行方向変更をより一層容易かつ確
実にすることができる。

【００１３】このように分岐用コイルを用いて横方向の
転向力を与えるときは、分岐箇所部分での移動磁界コイ
ルの励磁切替制御は行なわず、両分岐路（本線側と分岐
線側）の移動磁界コイルを共通に励磁してもよく、そう
すれば、分岐点近傍で移動磁界コイルを重複して敷設し
ておく必要がなくなり、移動磁界コイルの総量を減らす
ことができる。側輪１９は、予期しない何らかの理由
で、台車の予定走行路からの横方向ずれが大きくなった
ときにトンネル側壁やガイド壁に接触し、異常な横方向
ずれを防止したり、予定走行路への復元を図ったりする
のに役立つ。

【００１４】進行方向を反転するときは、移動磁界コイ
ルの励磁を制御して移動磁界の進行方向を反転するだけ
で良い。台車１１に加わる推進力の方向反転に応じてキ
ャスタ式車輪が自動的にその向きを反転し、逆方向走行
に適した状態に切替えられる。

【００１５】本発明は次のように変形して実施すること
ができる。

【００１６】ａ．車輪１２の構造配置は、図３Ａおよび
Ｂに示すようにできる。図３Ａは３輪式で、先頭の車輪
１２のみをキャスタ式とし、後部の１対を固定車輪１２
Ａにしたものである。この場合は、逆転走行は事実上不
可能であり、逆方向への走行方向転換のための旋回領域
を確保する必要がある。図３Ｂは、４輪を菱形状に配置
し、前方および後方の１対の車輪１２をキャスタ式、中
央の１対（または複数対）の車輪１２Ａを固定車輪にし
たものである。この場合は、前記実施例と同様に逆転走
行が可能である。またこれらの場合は、車台１１の幅方
向中心部に位置する車輪１２が移動磁界コイル上を走行
する不都合があるので、図３Ｂに点線で示したように、
移動コイルを２２Ｐ、Ｑの２列に分割敷設し、各車輪が
移動磁界コイル上を走行しないようにするのが望まし
い。

【００１７】ｂ．分岐用磁性体１８は、台車１１（およ
び荷台１５）の左右に独立に設けるものとして説明した
が、両者を磁気的に連結して実質上一体にするのが望ま
しい。また分岐用磁性体１８を（永久）磁石としても良
く、この場合は、分岐制御のために磁気吸引力と反発力
の両方を利用できる。また、分岐用コイルで発生する磁
界の極性を反転できるようにすれば、分岐用コイルはい
ずれか一方だけで良い。

【００１８】ｃ．分岐用コイル２４Ａ、Ｂは、分岐点の
手前またはその前後のある予定距離範囲で、台車１１上
の分岐用磁性体１８と相互作用するように設けるのが望
ましい。

【００１９】ｄ．台車１１の前部または後部で左右対を
なすキャスタ式車輪の向きを互いに平行に保持して走行
の安定性を向上するために、両車輪の向きを常に平行に
規制するようなリンク機構１２ｋを、具体的構成の図示
は省略したが、例えば図１に点線で示した位置に付設す
る。

【００２０】ｅ．個々の車輪にかかる荷重を分散して走
行面（コンクリート面）の荒れや溝の生成を低減、防止
するために、車輪数を増やし、それぞれの車輪の走行軌
跡が互いにずれるように配置するのが望ましい。例え
ば、図３では固定車輪１２Ａをダブルタイヤ式または複
軸式にし、必要に応じて、車体への支持軸に対して各車
輪の向きが多少回動できるようする。また図１では、輪
間距離の異なるキャスタ式車輪対を適当数追加する。こ
れらの場合は、前後のキャスタ式車輪が移動磁界コイル
上を通っても差支えないようにできる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、車体が車輪によって支
持されるので、車載導体と地上に敷設された移動磁界コ
イルとの距離、間隔を予定値に保持するのが極めて容易
であり、前記距離、間隔を事実上一定に保持できるの
で、前記予定値を極限まで小さく設定して駆動効率を最
大限にし、駆動のために必要な電力を最少にすることが
できる。また車輪をキャスタ式としたので、台車の進行
方向は駆動力の方向に自動的に追随するようになり、こ
のために移動磁界コイルの分岐制御を大幅に簡略化また
は事実上不要にすると共に、車両側の操舵装置を不要に
することができる。車輪に弾性体タイヤを用いれば走行
時の騒音を抑えることが容易である。

【００２２】また本発明によれば、操舵手段が不要であ
り、全体の構造を簡略化し、小形化も容易であるので、
特に貨物などの運送専用に設けられたトンネル内を走行
する物流用リニアモータカーとして極めて好適である。
すなわち、車両が小形化できるのでトンネルの断面積を
小形化して建設コストを引下げ得るのみならず、貨物の
積載効率を向上することができ、無人化も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す概略側面図である。

【図２】荷台および緩衝手段を省略した図１の実施例の
概略平面図である。

【図３】台車を支持する車輪の構造配置の他の例を示す
概略平面図である。

【符号の説明】

１１…台車 １２…キャスタ式車輪 １２Ａ…固定車輪
１４…緩衝装置 １５…荷台 １７…車載導電体 １
８…分岐用磁性体 １９…側輪 ２０…地面 ２２…移動磁界コイル ２２Ａ…分岐線側移動磁界コイ
ル ２４Ａ、Ｂ…分岐用コイル

フロントページの続き (72)発明者 藤井 憲二 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目１番82 号 九州電力株式会社内 (72)発明者 太田 俊昭 福岡県福岡市東区舞松原二丁目15の16 (72)発明者 吉田 欣二郎 福岡県福岡市東区香椎台三丁目10の11 (56)参考文献 特開 昭62−58802（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−112301（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−278608（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−87903（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 13/03 B60B 33/00 B61B 13/08 H02K 41/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】進行方向最前方に位置する少なくとも１つ
   がキャスタ式である、少なくとも３つの車輪によって支
   持された台車と、 前記台車の走行路を規定するように、その走行路面上に
   敷設された移動磁界コイルと、 前記走行路から分岐する分岐走行路を規定するように、
   前記分岐走行路面上に敷設された分岐用移動磁界コイル
   と、 前記移動磁界コイルおよび分岐用移動磁界コイルに対し
   て予定間隔を保持して対向し、かつこれと磁気的に結合
   されるように、台車に固定支持された車載導電体とを具
   備し、 分岐点の上流側では、前記分岐用移動磁界コイルが前記
   移動磁界コイルと重畳して敷設された車輪支持型無軌条
   リニアモータカーシステム。
2. 【請求項２】分岐点近傍の走行路の少なくとも一側方に
   設けられた分岐用コイルと、前記分岐用コイルと対向し
   て磁気的に結合するように、台車の進行方向前方の側部
   に固定配置された分岐用磁性体とをさらに具備した請求
   項１のリニアモータカーシステム。
3. 【請求項３】分岐用磁性体が磁石であり、分岐用コイル
   は走行路の一側方のみに設けられ、前記磁石および分岐
   用コイルで発生される磁界の少なくとも一方の極性を反
   転制御可能に構成した請求項２のリニアモーターカーシ
   ステム。
4. 【請求項４】前記分岐用磁性体が台車の進行方向前方の
   両側部に１対固定配置され、前記１対の分岐用磁性体は
   磁気的に連結されて一体化された請求項２または３のリ
   ニアモータカーシステム。
5. 【請求項５】台車の側面に、これから突出して側輪およ
   び弾性クッッション材のいずれかを取付けた請求項１な
   いし４のいずれか１のリニアモータカーシステム。
6. 【請求項６】車輪はその外周に弾性材タイヤを有する請
   求項１ないし５のいずれか１のリニアモータカーシステ
   ム。
7. 【請求項７】前記分岐点において、複数個の分岐用磁性
   体を制御することにより、複数系統の移動磁界コイル上
   を任意の方向に移動可能にする請求項１ ないし６のいず
   れか１のリニアモータカーシステム。