JP3815870B2 - 磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイル、磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法、磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物、磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法、磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置、磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法、磁気浮上式鉄道システム、磁気浮上式鉄道の集電システム、及び磁気浮上式鉄道の集電方法 - Google Patents
磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイル、磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法、磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物、磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法、磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置、磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法、磁気浮上式鉄道システム、磁気浮上式鉄道の集電システム、及び磁気浮上式鉄道の集電方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁力により車両を推進又は浮上若しくは案内させる磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイル、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道システム、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の集電システム、及び当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の集電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁力により車両を浮上させつつ進行方向へ推進させ、進行方向の左右方向に案内を行わせる磁気浮上式鉄道として、特公平６−６９２４６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この鉄道は、例えば略「Ｕ」字状断面を有する支持・案内用構造物（以下、「ガイドウェイ」という。）の２つの垂直壁の内壁面上の対向位置に、常電導コイルを進行方向に並設するとともに、対向する常電導コイルどうしを所定の配線方式（以下、「ヌルフラックス配線」という。）で接続し、地上側の常電導コイルに対応する車両側の位置に超電導コイルを配置することによって構成されている。
【０００４】
上記の磁気浮上式鉄道において、車両側の超電導コイルに超電導電流を予め流して永久磁石化しておき、変電所等の送電装置により地上側の常電導コイルに送電を行い、超電導コイルの進行方向前方に位置する地上側常電導コイルに吸引磁界を発生させるとともに、超電導コイルの進行方向後方に位置する地上側常電導コイルに反撥磁界を発生させ、これらの磁界を進行方向に移動させる。このようにすると、車両側の超電導コイルは、地上側常電導コイルの吸引磁力と反撥磁力とによって進行方向に推進される。これが上記の磁気浮上式鉄道の推進原理であり、この場合には、地上側常電導コイルと車両側超電導コイルはリニアモータを構成している。
【０００５】
また、上記のようにして、車両が進行方向に高速で移動すると、地上側常電導コイルには誘導電流が誘起される。このため、車両側超電導コイルが接近しつつある地上側常電導コイルには反撥磁力（浮上力）又は吸引磁力が発生し、車両側超電導コイルを地上側常電導コイルの上方の所定の位置で支持する力が発生する。これが上記した磁気浮上式鉄道の浮上原理である。
【０００６】
また、進行方向の左右側で互いに対向する地上側常電導コイルは、所定の接続方式で接続されている。このため、車両が左右の垂直壁のいずれかに偏ると、偏った側の地上側常電導コイルには反撥磁力が発生して車両側超電導コイルを偏り方向とは逆方向へ押し戻すとともに、反対側の地上側常電導コイルには吸引磁力が発生して車両側超電導コイルを偏り方向とは逆方向へ引く。これにより、車両の中心はつねにガイドウェイ中央付近となるように制御される。これが上記した磁気浮上式鉄道の案内原理である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の磁気浮上式鉄道では、車両側超電導コイルが比較的大きく、発生する磁場のうち、地上側常電導コイルの磁場と相互作用する磁場以外の磁場が外部に漏洩していた。
【０００８】
また、上記した従来の磁気浮上式鉄道では、車両側の超電導コイルの一方の超電導状態が壊れてクエンチ状態になると、左右の案内力の均衡が大きくくずれ、車両の案内が困難になるおそれがあった。
【０００９】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、外部への磁場の漏洩が少なく、車両側超電導コイルのクエンチ時にも支障なく案内可能な磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内コイル等を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルは、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルであって、常電導材料からなり略環状に形成された常電導コイルを有するとともに前記常電導コイルは前記進行方向に沿いかつ前記超電導コイルに対応する位置に所定間隔で並設され前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、前記常電導コイルのうちの特定のものに電力が供給された場合に、前記超電導コイルと前記常電導コイルとでリニアモータを構成して前記車両を前記進行方向に推進させるとともに、前記推進に伴い前記常電導コイルに浮上用誘導電流を誘起させて少なくとも磁気反撥作用を含む磁気作用により前記車両を浮上させ、かつ、前記車両が進行中に前記進行方向の右側又は左側に偏位した場合には、前記１対の常電導コイルのそれぞれに案内用誘導電流が誘起され、磁気反撥作用及び磁気吸引作用により、前記常電導コイルにおける前記偏位の量を零に戻させるように、前記常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００１１】
上記の磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルにおいて、好ましくは、前記超電導コイルは略８字状に形成されるとともに、前記常電導コイルは略８字状に形成され前記超電導コイルに対応する状態で配置される。
【００１２】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせることを目的とし、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記超電導コイルに対応する位置に所定間隔で並設され前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置された磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法であって、前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルのうちの特定のものに電力が供給された場合に、前記超電導コイルと前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルとでリニアモータを構成して前記車両を前記進行方向に推進させるように、前記進行方向に隣接するものどうしを結線するとともに、前記推進に伴い前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに浮上用誘導電流を誘起させて少なくとも磁気反撥作用を含む磁気作用により前記車両を浮上させるように、前記１対となるものどうしを結線し、かつ、前記車両が進行中に前記進行方向の右側又は左側に偏位した場合に、前記１対の磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルのそれぞれに案内用誘導電流が誘起され、磁気反撥作用及び磁気吸引作用により、前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルにおける前記偏位の量を零に戻させるように、前記１対となるものどうしを結線するＰＬＧ接続を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物であって、前記推進・浮上・案内用地上コイルは、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記進行方向の右側又は左側の超電導コイルのうちのいずれか一方に対応する位置に所定間隔で並設され、前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、かつ相互間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００１４】
上記の磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物において、好ましくは、前記車両が磁気浮上による進行を行わず接触走行による進行を行う場合に、前記接触走行又は停止を支持するための走行路と、前記車両が磁気による案内を行わず接触走行による案内を行う場合に、前記接触案内又は停止を支持するための案内路を備える。
【００１５】
また、上記の磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物において、好ましくは、前記進行方向への延長が所定長さに設定され、前記所定長さに応じた個数の推進・浮上・案内用地上コイルと、前記推進・浮上・案内用地上コイルの両端に配置された接続端子が予め一体に形成される。
【００１６】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法であって、前記推進・浮上・案内用地上コイルは、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記進行方向の右側又は左側の超電導コイルのうちのいずれか一方に対応する位置に所定間隔で並設され、前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、相互間でＰＬＧ接続され、前記推進・浮上・案内用地上コイルの両端に配置されるとともに前記推進・浮上・案内用地上コイルと予め一体に形成された接続端子を備えて構成されており、前記磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物を、前記進行方向に沿わせるとともに、前記進行方向の右側又は左側のうち前記推進・浮上・案内用地上コイルにより決定される側に並設して地盤上又は介在構造物上に固定し、隣接する前記接続端子どうしを相互に電気的接続することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせるための磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置であって、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備え、前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００１８】
上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、前記第１超電導コイルは前記車両の右側から水平右方向へ突設された略翼状部分にコイル面が水平になるように配設されるとともに、前記第２超電導コイルは前記車両の左側から水平左方向へ突設された略翼状部分にコイル面が水平になるように配設され、前記１対の第１常電導コイルはそれぞれ水平なコイル面を有し前記第１超電導コイルを上下に挟み、かつ前記１対の第２常電導コイルはそれぞれ水平なコイル面を有し前記第２超電導コイルを上下に挟むように配設される。
【００１９】
また、上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、強磁性体からなり、前記１対の第１常電導コイルのうち上方に配置された第１上位常電導コイルの上方に配置されるとともに、前記進行方向に沿って水平方向に延設された第１浮上力支援部材と、強磁性体からなり、前記１対の第２常電導コイルのうち上方に配置された第２上位常電導コイルの上方に配置されるとともに、前記進行方向に沿って水平方向に延設された第２浮上力支援部材を有し、前記推進に伴い前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルにそれぞれ誘起される第１浮上用磁界及び第２浮上用磁界により前記第１浮上力支援部材及び前記第２浮上力支援部材をそれぞれ磁化させて前記第１超電導コイル及び前記第２超電導コイルとの間で磁気吸引作用を発揮させ、前記車両の浮上作用を支援させるように構成される。
【００２０】
また、上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、前記第１浮上力支援部材及び前記第２浮上力支援部材は、前記車両に対する磁気遮蔽手段として利用される。
【００２１】
また、上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、前記車両は、緊急時に滑走脚部材により制動を行う。
【００２２】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道において前記車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法であって、前記１対の第１常電導コイルを前記第１超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第１常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、かつ前記１対の第２常電導コイルを前記第２超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第２常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道システムは、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道システムであって、前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の集電システムは、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルと、前記第１超電導コイル又は前記第２超電導コイルのうちのいずれか一方である対応超電導コイルと同じ側に配置された集電コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、強磁性体からなり、前記集電コイルに対応する位置で、かつ前記対応超電導コイルと同じ側に配置された前記第１常電導コイル又は前記第２常電導コイルである対応常電導コイルの軸線の近傍位置に配置され、所定間隔で不連続に並設された集電用部材と、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道において、前記車両上で非接触状態で集電を行う磁気浮上式鉄道の集電システムであって、前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ前記推進に伴う前記対応超電導コイルからの変動磁界により前記対応常電導コイルに誘起される対応磁界に起因して前記集電用部材が生成する集電用磁界の変化を利用して前記集電コイルに集電用誘導電流を誘起させるように構成されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の集電方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルと、前記第１超電導コイル又は前記第２超電導コイルのうちのいずれか一方である対応超電導コイルと同じ側に配置された集電コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、強磁性体からなり、前記集電コイルに対応する位置で、かつ前記対応超電導コイルと同じ側に配置された前記第１常電導コイル又は前記第２常電導コイルである対応常電導コイルの軸線の近傍位置に配置され、所定間隔で不連続に並設された集電用部材と、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道において、前記車両上で非接触状態で集電を行うための磁気浮上式鉄道の集電方法であって、前記１対の第１常電導コイルを前記第１超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第１常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、前記１対の第２常電導コイルを前記第２超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第２常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、かつ前記推進に伴う前記対応超電導コイルからの変動磁界により前記対応常電導コイルに誘起される対応磁界に起因して前記集電用部材が生成する集電用磁界の変化を利用して前記集電コイルに集電用誘導電流を誘起させることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である磁気浮上式鉄道におけるガイドウェイ及び車両の構成を示す横断面図である。また、図２は、図１に示すガイドウェイの片側部分を形成するガイドビームの構成を示す斜視図である。
【００２８】
図１，２に示すように、この第１実施形態の磁気浮上式鉄道は、２つのガイドビーム１００，１００からなるガイドウェイと車両２００を備えて構成されている。ガイドビーム１００，１００は、支承３０１を介して橋脚３００上に支持されている。ガイドビーム１００，１００からなるガイドウェイは、車両２００が磁気浮上による進行を行わず接触走行による進行を行う場合に、接触走行又は停止を支持するための走行路と、車両２００が磁気による案内を行わず接触走行による案内を行う場合に、接触案内又は停止を支持するための案内路を備えた構造物であり、磁気浮上式鉄道の支持・案内構造物に相当している。また、支承３０１，橋脚３００は、介在構造物に相当している。
【００２９】
車両２００は、車体２０の下部の断面形状が逆「Ｔ」字状に形成されており、左右両側に翼状部２０ａが突出している。また、各翼状部２０ａには、それぞれ車上コイル２１が配設されている。各車上コイル２１の巻線は、Ｎｂ−Ｔｉ，Ｎｂ3 Ｓｎ等の合金系超電導体やセラミックス系高温超電導体等を含む超電導材料によって形成されている。また、車上コイル２１の巻線は、図４，図５及び図６（後述）に示すような略「８」字状のループ（環）をなすように形成されている。各車上コイル２１の巻線は、クライオスタット等の断熱容器（図示せず）内に封入された液体ヘリウムや液体窒素等の冷却剤（図示せず）内に配置され、超電導コイルとして構成されている。
【００３０】
上記のような構成により、車上コイル２１の巻線は、冷却剤によって冷却され、電気抵抗がほぼ零となる超電導状態になっており、巻線にいったん電流を流すと、ほぼ永久的に電流（以下、「超電導電流」という。）が流れる。このため、車上コイル２１は、強力な磁界を発生させる永久磁石となっている。
【００３１】
また、車両２００の下部、例えば床構造２４の下方には、磁気遮蔽板２３が設けられている。これにより、座席２５等への磁場を低減させている。
【００３２】
ガイドビーム１００は、左側右側ともそれぞれ同一の構成を有している。このガイドビーム１００は、断面形状が略「ロ」字状の梁状部材１０を備えており、梁状部材１０の一側に、断面形状が略「Ｌ」字状のオーバーハング部１０ａが形成されている。梁状部材１０の上面１０ｂには下部地上コイル１１が配置され、オーバーハング部１０ａの下面には上部地上コイル１２が配置されている。
【００３３】
下部地上コイル１１と上部地上コイル１２の巻線は、それぞれ銅等の常電導材料によって形成されており、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は常電導コイルとして構成されている。また、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２の巻線は、図４，図５及び図６（後述）に示すような略「８」字状のループ（環）をなすように形成されている。
【００３４】
また、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、ガイドウェイの進行方向に沿って所定間隔で並設されている。そして、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、車上コイル２１に対応する位置に設置され、車上コイル２１を挟んで１対をなすように配置され、地上コイルペアを構成している。
【００３５】
図３は、図１に示すガイドウェイのガイドビーム、及び推進・浮上・案内用地上コイルの接続構成を示す展開図であり、下部地上コイル１１は上面のループパターンを示し、上部地上コイル１２は下面のループパターンを示している。図３に示すように、隣接するガイドビームの各接続端子Ｔは、送電用配線１５により接続されている。この送電用配線１５は、送電用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有している。
【００３６】
また、図３に示すように、ガイドビーム１００内においては、互いに対向する下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、上下接続用配線１３ａ，１３ｂによって接続されている。また、上下接続用配線１３ａ，１３ｂによって接続された１対の下部地上コイル１１と上部地上コイル１２からなる地上コイルペアは、送電用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃにより、３個おきに接続され、送電装置（図示せず）と接続されている。したがって、各地上コイルペア１１，１２のうち任意のもの、あるいは特定のものに電力が供給可能な構成となっている。
【００３７】
次に、この第１実施形態の磁気浮上式鉄道における車上コイル及び地上コイルのさらに詳細な構成、及び推進・浮上・案内の各作用について、図４，５，６を参照しつつ説明する。
図４，５，６に示すように、車上コイル２１は、超電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの車上コイル素子２１ａと２１ｂが略「８」字ループ状になるように接続されて構成されている。各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、車上コイル素子２１ａ内を流れるループ電流の方向と、車上コイル素子２１ｂ内を流れるループ電流の方向とが逆になるように、両者は接続されている。各車上コイル素子２１ａ，２１ｂ内の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００３８】
また、図４，５，６に示すように、下部地上コイル１１は、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの下部地上コイル素子１１ａと１１ｂが略「８」字ループ状になるように点Ｐ1 ，Ｐ2 で接続されて構成されている。各下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂは二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、下部地上コイル１１内のみに電流を流した場合、下部地上コイル素子１１ａ内を流れるループ電流の方向と、下部地上コイル素子１１ｂ内を流れるループ電流の方向とが同一となるように、両者は接続されている。
【００３９】
上部地上コイル１２についてもまったく同様であり、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの上部地上コイル素子１２ａと１２ｂが略「８」字ループ状になるように点Ｐ3 ，Ｐ4 で接続されて構成されており、各上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂは二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、上部地上コイル１２内のみに電流を流した場合、上部地上コイル素子１２ａ内を流れるループ電流の方向と、上部地上コイル素子１２ｂ内を流れるループ電流の方向とが同一となるように、両者は接続されている。
【００４０】
また、上部地上コイル１２は、下部地上コイル１１を上方に平行移動させたものとまったく同一の配置となっている。そして、点Ｐ1 と点Ｐ3 が上下接続用配線１３ａ（破線）によって接続されるとともに点Ｐ2 と点Ｐ4 が上下接続用配線１３ｂ（破線）によって接続され、上下接続用配線１３ａ，１３ｂには送電用配線１５ａ，１５ａ（破線）が接続され、図示しない送電装置と接続されている。各地上コイル素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ内の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００４１】
なお、図４〜６において、車両（車上コイル２１）は、各図において図の左側から右側に向って進行するものとし、地上コイルペア１１，１２は車両の進行方向に向って左側の地上コイルペアを示すものとする。
【００４２】
まず、推進の原理について、図４を参照しつつ説明する。
車上コイル２１には、予め超電導電流ｉ0 が図４において矢印で図示したように流され、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは永久磁石化されている。一方、外部の送電装置等から、送電用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃを介して、３相交流電流４ｉ1 を送電すると、ｋ番目の下部地上コイル１１とｋ番目の上部地上コイル１２からなるｋ番目の地上コイルペアにはそれぞれ電流２ｉ1 が供給され、ｋ番目の下部地上コイル１１を構成する下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂにはそれぞれ電流ｉ1 が流れるとともに、ｋ番目の上部地上コイル１２を構成する上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂにもそれぞれ電流ｉ1 が流れ、下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂと上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂはそれぞれ電磁石となる。このようにして、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂが、図４の上下の各地上コイル素子から吸引磁力を受けるようにすることができる。
【００４３】
したがって、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２からなる地上コイルペアを連続的に並設して、これらの地上コイルペアに３相交流電流を供給することにより、地上コイルペアの下部地上コイル１１と上部地上コイル１２に、同時に同方向（例えば、図４において矢印Ｄ1 で示す方向）への移動磁界を発生させることができる。超電導電流により永久磁石化している車上コイル２１は、この移動磁界に吸引され、かつ移動磁界とともに移動しようとするので、車両２００は移動磁界の方向（例えば、図４において矢印Ｄ1 で示す方向）に推進される。３相交流電流の周波数と位相を調整すれば、移動磁界の速度を車両の走行速度と同期させることができる。これにより、車両２００の速度を調整することが可能である。この場合、各地上コイルペア１１，１２と車上コイル２１はリニアモータを構成している。
【００４４】
次に、浮上の原理について、図５を参照しつつ説明する。
車上コイル２１には、予め超電導電流ｉ0 が図５において矢印で図示したように流され、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは永久磁石化されている。この車上コイル２１が、ｋ番目の下部地上コイル１１とｋ番目の上部地上コイル１２からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル素子２１ａとｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ，ｋ番目の上部地上コイル素子１２ａとに着目して説明する。まず、車上コイル素子２１ａが下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａに挟まれた空間の中央位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａに生じる誘起電圧と上部地上コイル素子１２ａに生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ，上部地上コイル素子１２ａのいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル素子２１ａには浮上力は作用しない。
【００４５】
これに対し、車上コイル素子２１ａが下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置から、図５における垂直方向のうち上下いずれかの方向、例えば図５において矢印Ｄ2 で示される垂直下方へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａには接近してくる車上コイル素子２１ａの下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、上部地上コイル素子１２ａには遠ざかる車上コイル素子２１ａの上面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａに生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａと上下接続用配線１３ａ，１３ｂと上部地上コイル素子１２ａとの間を循環して流れる循環電流ｉ2 が発生する。この循環電流ｉ2 により、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａはそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａは接近してくる車上コイル素子２１ａの下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａは遠ざかる車上コイル素子２１ａの上面側に対し吸引磁力を作用させる。
【００４６】
また、車上コイル素子２１ａが、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置から、図５における矢印Ｄ2 の方向とは反対方向の垂直上方へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａは車上コイル素子２１ａの下面側に対し吸引磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａは車上コイル素子２１ａの上面側に対し反撥磁力を作用させる。したがって、車上コイル素子２１ａには、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置からずれた場合に、この中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置からの車上コイル素子２１ａのずれ量にほぼ比例する。
【００４７】
車上コイル素子２１ｂとｋ番目の下部地上コイル素子１１ｂとｋ番目の上部地上コイル素子１２ｂとの間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル素子２１ｂが、下部地上コイル素子１１ｂと上部地上コイル素子１２ｂの中央位置から垂直方向のいずれかの方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ｂと上部地上コイル素子１２ｂの誘起電圧に差が生じ、下部地上コイル素子１１ｂと上下接続用配線１３ａ，１３ｂと上部地上コイル素子１２ｂとの間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル素子２１ｂが方向Ｄ2 へずれた場合にはｉ3 ）によって、車上コイル素子２１ｂを下部地上コイル素子１１ｂと上部地上コイル素子１２ｂの間の中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１は、地上コイルペア１１，１２の中間において車両重量に見合った位置で磁気的に支持されるため、車両２００は浮上することになる。
【００４８】
次に、案内の原理について、図６を参照しつつ説明する。
車上コイル２１には、予め超電導電流ｉ0 が図６において矢印で図示したように流され、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは永久磁石化されている。この車上コイル２１が、ｋ番目の下部地上コイル１１とｋ番目の上部地上コイル１２からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル素子２１ａ，２１ｂとｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂとに着目して説明する。まず、車上コイル素子２１ａと２１ｂの間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「車上コイル中心線」という。）が、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂの間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「下部地上コイル中心線」という。）の上方位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａに生じる誘起電圧と下部地上コイル素子１１ｂに生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂのいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル２１には案内力は作用しない。
【００４９】
これに対し、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図６における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向、例えば図６において矢印Ｄ3 で示される車両進行方向の右側方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａには遠ざかる車上コイル素子２１ａの下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、下部地上コイル素子１１ｂには接近してくる上コイル素子２１ｂの下面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂに生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂとの間を循環して流れる循環電流ｉ4 が発生する。この循環電流ｉ4 により、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂはそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａは遠ざかる車上コイル素子２１ａの下面側に対し吸引磁力を作用させる。また、同時に、下部地上コイル素子１１ｂは、接近してくる車上コイル素子２１ｂの上面側に対し反撥磁力を作用させる。
【００５０】
また、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図６における矢印Ｄ3 の方向とは反対方向である車両進行方向の左側方向へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａは車上コイル素子２１ａの下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、下部地上コイル素子１１ｂは車上コイル素子２１ｂの上面側に対し吸引磁力を作用させる。したがって、車上コイル２１には、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から車両進行方向の左右のいずれかへずれた場合に、車上コイル中心線を下部地上コイル中心線の上方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル中心線の上方位置からの車上コイル中心線のずれ量にほぼ比例する。
【００５１】
車上コイル素子２１ａ，２１ｂとｋ番目の上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂとの間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル中心線が上部地上コイル素子１２ａと１２ｂの間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「上部地上コイル中心線」という。）の下方位置から、図６における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向へずれた場合には、上部地上コイル素子１２ａと上部地上コイル素子１２ｂの誘起電圧に差が生じ、上部地上コイル素子１２ａと上部地上コイル素子１２ｂとの間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル素子２１ａ，２１ｂが方向Ｄ3 へずれた場合にはｉ5 ）によって、車上コイル２１の車上コイル中心線を上部地上コイル中心線の下方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１は、地上コイルペア１１，１２の中間において、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方でかつ上部地上コイル中心線の下方となる位置をつねに維持するよう磁気的力により制御されるため、車両２００は案内されることになる。
【００５２】
上記のような各地上コイル１１，１２のコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル１１，１２間の接続、及びコイルペア１１，１２と送電装置との接続により、車上コイル２１には進行方向への推進力、浮上力、及び進行方向の左右側に関する案内力が作用する。上記のようなコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル間の接続、及びコイルペアと送電装置との接続を、以下、「ＰＬＧ接続」という。また、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに相当している。
【００５３】
したがって、上記の第１実施形態の磁気浮上式鉄道においては、以下に述べるような利点を有している。
▲１▼ まず、片側のガイドビームに設けられた上下２個の地上コイルペア１１，１２のみによっても進行方向の左右側に関する案内を行うことができるため、左右の車上コイル２１，２１のうちのいずれかがクエンチ状態となった場合でも、支障なく案内を行うことができる。
【００５４】
▲２▼ また、車上コイル２１を構成する車上コイル素子２１ａと２１ｂは電流の流れる方向が逆方向となるように構成されているので、一方の車上コイル素子がＮ磁極となる場合には隣接する他方の車上コイル素子はＳ磁極となる。したがって、Ｎ磁極となる一方の車上コイル素子から出た磁力線は、外部へ向うことがなく、円弧状の曲線を描いて隣接する他方の車上コイル素子へ入る。このため、車上コイルから外部へ漏洩する磁場を低減させることができる。
【００５５】
▲３▼ また、ガイドビーム１００に下部地上コイル１１と上部地上コイル１２を装着し、上下に対向する１対の下部地上コイル及び上部地上コイルとの間、及び対になったコイルの間でＰＬＧ接続を行い、隣接するガイドビームとの接続を行う接続端子Ｔが一体形成された所定長さのプレハブ部材を作製しておけば、ガイドウェイ建設現場においては、ガイドビームを進行方向の左右に並設し、片側のガイドビームを進行方向に接続し、送電装置と接続すればよく、左右のガイドビーム間のヌルフラックス配線は必要がなくなるため、ガイドウェイの建設が簡素化される。また、ガイドビーム１００内の接続は、すべて固定接続であり、可動部分等がないため、構成が簡素化され、製作費が低廉となるうえ、故障等も少なくなる、という利点がある。
【００５６】
上記した第１実施形態の磁気浮上式鉄道は、磁気浮上力の強化についても特徴を有している。以下、この点について説明する。
図１，２に示すように、左右の各ガイドビーム１００のオーバーハング部１０ａの上面１０ｄには、軟鉄，鋼，コバルト，ニッケル，又はこれらの合金等を含む強磁性体からなり板状に形成された強磁性体板１４が配置されている。強磁性体板１４は、上部地上コイル１２や車上コイル２１の外形と同様の大きさの長方形状に形成され、上部地上コイル１２の直上に位置するように並設されている。
【００５７】
上記のような構成により、超電導電流により永久磁石化した車上コイル２１は、推進走行により移動し、これにより、車上コイル２１の付近の上部地上コイル１２には浮上用磁界が発生する。この浮上用磁界は、上部地上コイル１２の直上に位置する強磁性体板１４を一時的に磁化させる。このため、車上コイル２１は、この一時的に磁化された強磁性体板１４により上方から強い吸引磁力を受ける。したがって、この吸引磁力を車両の浮上力の一部として利用することが可能となるため、その分だけ各地上コイル１１，１２を小型化することができる。この場合、上部地上コイル１２は上位常電導コイルに相当し、強磁性体板１４は浮上力支援部材に相当している。
【００５８】
また、車両２００の重量の一部は強磁性体板１４により支持され、接地面圧が小さくなるため、緊急時の制動手段として滑走シュー（滑走脚部材）を使用することも可能となる。
【００５９】
また、強磁性体板１４は、車両２００の側から見ると、上部地上コイル１２や車上コイル２１から座席２５へ侵入する磁場を遮蔽する磁気遮蔽効果を有している。
【００６０】
浮上力を支援することを目的として強磁性体部材の吸引磁力を利用する場合には、上記した強磁性体板１４のかわりに、強磁性体からなり進行方向に延在する帯状に形成された部材を配置してもよい。
【００６１】
上記した第１実施形態の磁気浮上式鉄道は、集電方法についても特徴を有している。以下、この集電方法について説明する。
図１に示すように、車両２００の下部には、各強磁性体板１４，１４に対応する左右の各位置に、集電コイル２２が設けられている。
【００６２】
各強磁性体板１４は、進行方向に並設されているが、板と板との間には、強磁性体が存在しない不連続な部分がある。上記したように、車両２００が進行方向に高速で走行すると、車上コイル２１の付近の強磁性体板１４は一時的に磁化され、これに伴い磁界を発生させる。一方、強磁性体板１４の中間の不連続部分には強磁性体は存在しないから、磁界は発生しない。このため、集電コイル２２が強磁性体板１４の中間の不連続部分の上を通過する際に磁界の変化が生じ、これにより集電コイル２２内に誘導起電力が誘起される。すなわち、この誘導起電力により「誘導集電」を行うことが可能となる。また、この場合には、車両２００の下部に配置された磁気遮蔽板２３が、集電コイル２２の誘導磁界を強める作用を発揮するため、集電性能はさらに向上する。
【００６３】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道について、図７，８，９を参照しつつ説明する。図７は、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び推進の原理を示す概念図である。また、図８は、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び浮上の原理を示す概念図である。また、図９は、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び案内の原理を示す概念図である。
【００６４】
第２実施形態の磁気浮上式鉄道が第１実施形態と異なる点は、車上コイル及び地上コイルの構成であり、他の構成については第１実施形態とまったく同様である。以下、第２実施形態の車上コイルと地上コイルの構成、及び推進・浮上・案内の各作用について説明する。
【００６５】
図７，８，９に示すように、車上コイル２１′は、超電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に二重に巻かれて構成されている。また、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、車上コイル２１′の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００６６】
また、図７，８，９に示すように、下部地上コイル１１′は、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′が略「８」字ループ状になるように点Ｐ5 ，Ｐ6 で接続されて構成されている。各下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′は二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、下部地上コイル１１′内のみに電流を流した場合、下部地上コイル素子１１ａ′内を流れるループ電流の方向と、下部地上コイル素子１１ｂ′内を流れるループ電流の方向とが逆になるように、両者は接続されている。
【００６７】
上部地上コイル１２′についてもまったく同様であり、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの上部地上コイル素子１２ａ′と１２ｂ′が略「８」字ループ状になるように点Ｐ7 ，Ｐ8 で接続されて構成されており、各上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′は二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、上部地上コイル１２′内のみに電流を流した場合、上部地上コイル素子１２ａ′内を流れるループ電流の方向と、上部地上コイル素子１２ｂ′内を流れるループ電流の方向とが逆になるように、両者は接続されている。
【００６８】
また、上部地上コイル１２′は、下部地上コイル１１′を上方に平行移動させたものとまったく同一の配置となっている。そして、点Ｐ5 と点Ｐ7 が上下接続用配線１３ａ′（破線）によって接続されるとともに点Ｐ6 と点Ｐ8 が上下接続用配線１３ｂ′（破線）によって接続され、上下接続用配線１３ａ′，１３ｂ′には送電用配線１５ａ′，１５ａ′（破線）が接続され、図示しない送電装置と接続されている。各地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′，１２ａ′，１２ｂ′内の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００６９】
なお、図７〜９において、車両（車上コイル２１′）は、各図において図の左側から右側に向って進行するものとし、地上コイルペア１１′，１２′は車両の進行方向に向って左側の地上コイルペアを示すものとする。
【００７０】
まず、推進の原理について、図７を参照しつつ説明する。
車上コイル２１′には、予め超電導電流ｉ0 ′が図７において矢印で図示したように流され、車上コイル２１′は永久磁石化されている。一方、外部の送電装置等から、送電用配線１５ａ′等（他の２本は図示せず。）を介して、３相交流電流４ｉ1 ′を送電すると、ｋ番目の下部地上コイル１１′とｋ番目の上部地上コイル１２′からなるｋ番目の地上コイルペアにはそれぞれ電流２ｉ1 ′が供給され、ｋ番目の下部地上コイル１１′を構成する下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′にはそれぞれ電流ｉ1 ′が流れるとともに、ｋ番目の上部地上コイル１２′を構成する上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′にもそれぞれ電流ｉ1 ′が流れ、下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′はそれぞれ電磁石となる。このようにして、車上コイル２１′が、図７の上下の各地上コイル素子から吸引磁力を受けるようにすることができる。
【００７１】
したがって、下部地上コイル１１′と上部地上コイル１２′からなる地上コイルペアを連続的に並設して、これらの地上コイルペアに３相交流電流を供給することにより、地上コイルペアの下部地上コイル１１′と上部地上コイル１２′に、同時に同方向（例えば、図７において矢印Ｄ1 ′で示す方向）への移動磁界を発生させることができる。超電導電流により永久磁石化している車上コイル２１′は、この移動磁界に吸引され、かつ移動磁界とともに移動しようとするので、車両は移動磁界の方向（例えば、図７において矢印Ｄ1 ′で示す方向）に推進される。３相交流電流の周波数と位相を調整すれば、移動磁界の速度を車両の走行速度と同期させることができる。これにより、車両の速度を調整することが可能である。この場合、各地上コイルペア１１′，１２′と車上コイル２１′はリニアモータを構成している。
【００７２】
次に、浮上の原理について、図８を参照しつつ説明する。
車上コイル２１′には、予め超電導電流ｉ0 ′が図８において矢印で図示したように流され、車上コイル２１′は永久磁石化されている。この車上コイル２１′が、ｋ番目の下部地上コイル１１′とｋ番目の上部地上コイル１２′からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル２１′とｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ′，ｋ番目の上部地上コイル素子１２ａ′とに着目して説明する。まず、車上コイル２１′が下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′に挟まれた空間の中央位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａ′に生じる誘起電圧と上部地上コイル素子１２ａ′に生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ′，上部地上コイル素子１２ａ′のいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル２１′には浮上力は作用しない。
【００７３】
これに対し、車上コイル２１′が下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置から、図８における垂直方向のうち上下いずれかの方向、例えば図８において矢印Ｄ2 ′で示される垂直下方へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａ′には接近してくる車上コイル２１′の下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、上部地上コイル素子１２ａ′には遠ざかる車上コイル２１′の上面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′に生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａ′と上下接続用配線１３ａ′，１３ｂ′と上部地上コイル素子１２ａ′との間を循環して流れる循環電流ｉ2 ′が発生する。この循環電流ｉ2 ′により、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′はそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａ′は接近してくる車上コイル２１′の下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａ′は遠ざかる車上コイル２１′の上面側に対し吸引磁力を作用させる。
【００７４】
また、車上コイル２１′が、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置から、図８における矢印Ｄ2 ′の方向とは反対方向の垂直上方へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａ′は車上コイル２１′の下面側に対し吸引磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａ′は車上コイル２１′の上面側に対し反撥磁力を作用させる。したがって、車上コイル２１′には、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置からずれた場合に、この中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置からの車上コイル２１′のずれ量にほぼ比例する。
【００７５】
車上コイル２１′とｋ番目の下部地上コイル素子１１ｂ′とｋ番目の上部地上コイル素子１２ｂ′との間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル２１′が、下部地上コイル素子１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の中央位置から垂直方向のいずれかの方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の誘起電圧に差が生じ、下部地上コイル素子１１ｂ′と上下接続用配線１３ａ′，１３ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′との間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル２１′が方向Ｄ2 ′へずれた場合にはｉ3 ′）によって、車上コイル２１′を下部地上コイル素子１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の間の中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１′は、地上コイルペア１１′，１２′の中間において車両重量に見合った位置で磁気的に支持されるため、車両は浮上することになる。
【００７６】
次に、案内の原理について、図９を参照しつつ説明する。
車上コイル２１′には、予め超電導電流ｉ0 ′が図９において矢印で図示したように流され、車上コイル２１′は永久磁石化されている。この車上コイル２１′が、ｋ番目の下部地上コイル１１′とｋ番目の上部地上コイル１２′からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル２１′とｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′とに着目して説明する。まず、車上コイル２１′の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「車上コイル中心線」という。）が、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′の間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「下部地上コイル中心線」という。）の上方位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａ′に生じる誘起電圧と下部地上コイル素子１１ｂ′に生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′のいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル２１′には案内力は作用しない。
【００７７】
これに対し、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図９における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向、例えば図９において矢印Ｄ3 ′で示される車両進行方向の右側方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａ′には遠ざかる車上コイル２１′の下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、下部地上コイル素子１１ｂ′には接近してくる車上コイル２１′の下面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′に生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′との間を循環して流れる循環電流ｉ4 ′が発生する。この循環電流ｉ4 ′により、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′はそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａ′は遠ざかる車上コイル２１′の下面側に対し吸引磁力を作用させる。また、同時に、下部地上コイル素子１１ｂ′は、接近してくる車上コイル２１′の上面側に対し反撥磁力を作用させる。
【００７８】
また、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図９における矢印Ｄ3 ′の方向とは反対方向である車両進行方向の左側方向へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａ′は車上コイル２１′の下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、下部地上コイル素子１１ｂ′は車上コイル２１′の上面側に対し吸引磁力を作用させる。したがって、車上コイル２１′には、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から車両進行方向の左右のいずれかへずれた場合に、車上コイル中心線を下部地上コイル中心線の上方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル中心線の上方位置からの車上コイル中心線のずれ量にほぼ比例する。
【００７９】
車上コイル２１′とｋ番目の上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′との間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル中心線が上部地上コイル素子１２ａ′と１２ｂ′の間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「上部地上コイル中心線」という。）の下方位置から、図９における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向へずれた場合には、上部地上コイル素子１２ａ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の誘起電圧に差が生じ、上部地上コイル素子１２ａ′と上部地上コイル素子１２ｂ′との間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル２１′が方向Ｄ3 ′へずれた場合にはｉ5 ′）によって、車上コイル２１′の車上コイル中心線を上部地上コイル中心線の下方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１′は、地上コイルペア１１′，１２′の中間において、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方でかつ上部地上コイル中心線の下方となる位置をつねに維持するよう磁気的力により制御されるため、車両は案内されることになる。
【００８０】
上記のような各地上コイル１１′，１２′のコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル１１′，１２′間の接続、及びコイルペア１１′，１２′と送電装置との接続により、車上コイル２１′には進行方向への推進力、浮上力、及び進行方向の左右側に関する案内力が作用する。上記のようなコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル間の接続、及びコイルペアと送電装置との接続は、ＰＬＧ接続に相当している。また、下部地上コイル１１′と上部地上コイル１２′は、磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに相当している。
【００８１】
したがって、上記の第２実施形態の磁気浮上式鉄道においては、片側のガイドビームの地上コイルペア１１′，１２′のみにより進行方向の左右側に関する案内を行うことができ、左右の車上コイルの一方がクエンチ状態となった場合でも支障なく案内を行うことができる利点と、構成が簡素で製作費が低廉なガイドウェイを提供できるという利点を有している。
【００８２】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００８３】
例えば、上記各実施形態においては、左右の各ガイドビームにおいて、２個の常電導コイルである地上コイルが、超電導コイルである車上コイルを上下に挟み込むように配置される例、すなわち各コイルの平面が水平面となる例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他のコイル配置方式、例えば、２個の常電導コイルである地上コイルが、超電導コイルである車上コイルを左右に挟み込むような状態、すなわち各コイルの平面が垂直面となるように配置されてもよい。あるいは、２個の常電導コイルである地上コイルが、超電導コイルである車上コイルを斜めに挟み込むような状態、すなわち各コイルの平面が傾斜面となるように配置されてもよい。
【００８４】
また、上記各実施形態においては、支持・案内用構造物であるガイドビームが、支承や橋脚等の介在構造物を介して地盤上に支持される例について説明したが、本発明はこれには限定されず、ガイドビームが直接地盤上に固定されるような構成であってもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、地上側の１対の常電導コイルが、車両の左右において、車両側の超電導コイルをそれぞれ独立に挟み込むように配置されるので、車両側超電導コイルがクエンチ状態となっても、案内を支障なく行うことができる。また、左右の一方のみ固定接続した部材によりガイドウェイを構成可能であり、ガイドウェイ左右のヌルフラックス配線が不要となる。また、各コイルを８字状ループとすれば、特に車両側コイルの磁場のうち外部に漏洩する量を低減ことができる。また、地上側常電導コイルのうち上位のコイルの上方に強磁性体部材を配置することにより、磁気浮上性能を支援することができ、車両側に対する磁気遮蔽を行うこともできる。さらに、強磁性体部材を所定間隔で不連続に配置し、車両側に集電コイルを設け、車両の走行に伴う磁場の変化により集電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である磁気浮上式鉄道におけるガイドウェイ及び車両の構成を示す横断面図である。
【図２】図１に示すガイドウェイの片側部分を形成するガイドビームの構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示すガイドウェイのガイドビーム、及び推進・浮上・案内用地上コイルの接続構成を示す展開図である。
【図４】図１に示す磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び推進の原理を示す概念図である。
【図５】図１に示す磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び浮上の原理を示す概念図である。
【図６】図１に示す磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び案内の原理を示す概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び推進の原理を示す概念図である。
【図８】本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び浮上の原理を示す概念図である。
【図９】本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び案内の原理を示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 梁状部材
１０ａ オーバーハング部
１０ｂ 下部地上コイル配置面
１０ｃ 上部地上コイル配置面
１０ｄ 強磁性体板配置面
１１，１１′ 下部地上コイル
１１ａ，１１ａ′，１１ｂ，１１ｂ′ 下部地上コイル素子
１２，１２′ 上部地上コイル
１２ａ，１２ａ′，１２ｂ，１２ｂ′ 上部地上コイル素子
１３ａ，１３ａ′，１３ｂ，１３ｂ′ 上下接続用配線
１４ 強磁性体板
１５，１５ａ，１５ａ′，１５ｂ，１５ｃ 送電用配線
２０ 車体
２０ａ 翼状部
２１ 車上コイル
２１ａ，２１ｂ 車上コイル素子
２１′ 車上コイル
２２ 集電コイル
２３ 磁気遮蔽板
２４ 床構造
２５ 座席
１００ ガイドビーム
２００ 車両
３００ 橋脚
３０１ 支承
Ｄ1 〜Ｄ3 ，Ｄ1 ′〜Ｄ3 ′ 方向
ｉ0 〜ｉ5 ，ｉ0 ′〜ｉ5 ′ 電流
Ｐ1 〜Ｐ8 接続点
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁力により車両を推進又は浮上若しくは案内させる磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイル、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道システム、当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の集電システム、及び当該磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の集電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁力により車両を浮上させつつ進行方向へ推進させ、進行方向の左右方向に案内を行わせる磁気浮上式鉄道として、特公平６−６９２４６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この鉄道は、例えば略「Ｕ」字状断面を有する支持・案内用構造物（以下、「ガイドウェイ」という。）の２つの垂直壁の内壁面上の対向位置に、常電導コイルを進行方向に並設するとともに、対向する常電導コイルどうしを所定の配線方式（以下、「ヌルフラックス配線」という。）で接続し、地上側の常電導コイルに対応する車両側の位置に超電導コイルを配置することによって構成されている。
【０００４】
上記の磁気浮上式鉄道において、車両側の超電導コイルに超電導電流を予め流して永久磁石化しておき、変電所等の送電装置により地上側の常電導コイルに送電を行い、超電導コイルの進行方向前方に位置する地上側常電導コイルに吸引磁界を発生させるとともに、超電導コイルの進行方向後方に位置する地上側常電導コイルに反撥磁界を発生させ、これらの磁界を進行方向に移動させる。このようにすると、車両側の超電導コイルは、地上側常電導コイルの吸引磁力と反撥磁力とによって進行方向に推進される。これが上記の磁気浮上式鉄道の推進原理であり、この場合には、地上側常電導コイルと車両側超電導コイルはリニアモータを構成している。
【０００５】
また、上記のようにして、車両が進行方向に高速で移動すると、地上側常電導コイルには誘導電流が誘起される。このため、車両側超電導コイルが接近しつつある地上側常電導コイルには反撥磁力（浮上力）又は吸引磁力が発生し、車両側超電導コイルを地上側常電導コイルの上方の所定の位置で支持する力が発生する。これが上記した磁気浮上式鉄道の浮上原理である。
【０００６】
また、進行方向の左右側で互いに対向する地上側常電導コイルは、所定の接続方式で接続されている。このため、車両が左右の垂直壁のいずれかに偏ると、偏った側の地上側常電導コイルには反撥磁力が発生して車両側超電導コイルを偏り方向とは逆方向へ押し戻すとともに、反対側の地上側常電導コイルには吸引磁力が発生して車両側超電導コイルを偏り方向とは逆方向へ引く。これにより、車両の中心はつねにガイドウェイ中央付近となるように制御される。これが上記した磁気浮上式鉄道の案内原理である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の磁気浮上式鉄道では、車両側超電導コイルが比較的大きく、発生する磁場のうち、地上側常電導コイルの磁場と相互作用する磁場以外の磁場が外部に漏洩していた。
【０００８】
また、上記した従来の磁気浮上式鉄道では、車両側の超電導コイルの一方の超電導状態が壊れてクエンチ状態になると、左右の案内力の均衡が大きくくずれ、車両の案内が困難になるおそれがあった。
【０００９】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、外部への磁場の漏洩が少なく、車両側超電導コイルのクエンチ時にも支障なく案内可能な磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内コイル等を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルは、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルであって、常電導材料からなり略環状に形成された常電導コイルを有するとともに前記常電導コイルは前記進行方向に沿いかつ前記超電導コイルに対応する位置に所定間隔で並設され前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、前記常電導コイルのうちの特定のものに電力が供給された場合に、前記超電導コイルと前記常電導コイルとでリニアモータを構成して前記車両を前記進行方向に推進させるとともに、前記推進に伴い前記常電導コイルに浮上用誘導電流を誘起させて少なくとも磁気反撥作用を含む磁気作用により前記車両を浮上させ、かつ、前記車両が進行中に前記進行方向の右側又は左側に偏位した場合には、前記１対の常電導コイルのそれぞれに案内用誘導電流が誘起され、磁気反撥作用及び磁気吸引作用により、前記常電導コイルにおける前記偏位の量を零に戻させるように、前記常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００１１】
上記の磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルにおいて、好ましくは、前記超電導コイルは略８字状に形成されるとともに、前記常電導コイルは略８字状に形成され前記超電導コイルに対応する状態で配置される。
【００１２】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせることを目的とし、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記超電導コイルに対応する位置に所定間隔で並設され前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置された磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法であって、前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルのうちの特定のものに電力が供給された場合に、前記超電導コイルと前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルとでリニアモータを構成して前記車両を前記進行方向に推進させるように、前記進行方向に隣接するものどうしを結線するとともに、前記推進に伴い前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに浮上用誘導電流を誘起させて少なくとも磁気反撥作用を含む磁気作用により前記車両を浮上させるように、前記１対となるものどうしを結線し、かつ、前記車両が進行中に前記進行方向の右側又は左側に偏位した場合に、前記１対の磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルのそれぞれに案内用誘導電流が誘起され、磁気反撥作用及び磁気吸引作用により、前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルにおける前記偏位の量を零に戻させるように、前記１対となるものどうしを結線するＰＬＧ接続を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物であって、前記推進・浮上・案内用地上コイルは、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記進行方向の右側又は左側の超電導コイルのうちのいずれか一方に対応する位置に所定間隔で並設され、前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、かつ相互間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００１４】
上記の磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物において、好ましくは、前記車両が磁気浮上による進行を行わず接触走行による進行を行う場合に、前記接触走行又は停止を支持するための走行路と、前記車両が磁気による案内を行わず接触走行による案内を行う場合に、前記接触案内又は停止を支持するための案内路を備える。
【００１５】
また、上記の磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物において、好ましくは、前記進行方向への延長が所定長さに設定され、前記所定長さに応じた個数の推進・浮上・案内用地上コイルと、前記推進・浮上・案内用地上コイルの両端に配置された接続端子が予め一体に形成される。
【００１６】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法であって、前記推進・浮上・案内用地上コイルは、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記進行方向の右側又は左側の超電導コイルのうちのいずれか一方に対応する位置に所定間隔で並設され、前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、相互間でＰＬＧ接続され、前記推進・浮上・案内用地上コイルの両端に配置されるとともに前記推進・浮上・案内用地上コイルと予め一体に形成された接続端子を備えて構成されており、前記磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物を、前記進行方向に沿わせるとともに、前記進行方向の右側又は左側のうち前記推進・浮上・案内用地上コイルにより決定される側に並設して地盤上又は介在構造物上に固定し、隣接する前記接続端子どうしを相互に電気的接続することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせるための磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置であって、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備え、前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００１８】
上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、前記第１超電導コイルは前記車両の右側から水平右方向へ突設された略翼状部分にコイル面が水平になるように配設されるとともに、前記第２超電導コイルは前記車両の左側から水平左方向へ突設された略翼状部分にコイル面が水平になるように配設され、前記１対の第１常電導コイルはそれぞれ水平なコイル面を有し前記第１超電導コイルを上下に挟み、かつ前記１対の第２常電導コイルはそれぞれ水平なコイル面を有し前記第２超電導コイルを上下に挟むように配設される。
【００１９】
また、上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、強磁性体からなり、前記１対の第１常電導コイルのうち上方に配置された第１上位常電導コイルの上方に配置されるとともに、前記進行方向に沿って水平方向に延設された第１浮上力支援部材と、強磁性体からなり、前記１対の第２常電導コイルのうち上方に配置された第２上位常電導コイルの上方に配置されるとともに、前記進行方向に沿って水平方向に延設された第２浮上力支援部材を有し、前記推進に伴い前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルにそれぞれ誘起される第１浮上用磁界及び第２浮上用磁界により前記第１浮上力支援部材及び前記第２浮上力支援部材をそれぞれ磁化させて前記第１超電導コイル及び前記第２超電導コイルとの間で磁気吸引作用を発揮させ、前記車両の浮上作用を支援させるように構成される。
【００２０】
また、上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、前記第１浮上力支援部材及び前記第２浮上力支援部材は、前記車両に対する磁気遮蔽手段として利用される。
【００２１】
また、上記の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、好ましくは、前記車両は、緊急時に滑走脚部材により制動を行う。
【００２２】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道において前記車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法であって、前記１対の第１常電導コイルを前記第１超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第１常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、かつ前記１対の第２常電導コイルを前記第２超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第２常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道システムは、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道システムであって、前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の集電システムは、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルと、前記第１超電導コイル又は前記第２超電導コイルのうちのいずれか一方である対応超電導コイルと同じ側に配置された集電コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、強磁性体からなり、前記集電コイルに対応する位置で、かつ前記対応超電導コイルと同じ側に配置された前記第１常電導コイル又は前記第２常電導コイルである対応常電導コイルの軸線の近傍位置に配置され、所定間隔で不連続に並設された集電用部材と、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道において、前記車両上で非接触状態で集電を行う磁気浮上式鉄道の集電システムであって、前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ前記推進に伴う前記対応超電導コイルからの変動磁界により前記対応常電導コイルに誘起される対応磁界に起因して前記集電用部材が生成する集電用磁界の変化を利用して前記集電コイルに集電用誘導電流を誘起させるように構成されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る磁気浮上式鉄道の集電方法は、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルと、前記第１超電導コイル又は前記第２超電導コイルのうちのいずれか一方である対応超電導コイルと同じ側に配置された集電コイルを有する車両と、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、強磁性体からなり、前記集電コイルに対応する位置で、かつ前記対応超電導コイルと同じ側に配置された前記第１常電導コイル又は前記第２常電導コイルである対応常電導コイルの軸線の近傍位置に配置され、所定間隔で不連続に並設された集電用部材と、前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備えた磁気浮上式鉄道において、前記車両上で非接触状態で集電を行うための磁気浮上式鉄道の集電方法であって、前記１対の第１常電導コイルを前記第１超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第１常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、前記１対の第２常電導コイルを前記第２超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第２常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、かつ前記推進に伴う前記対応超電導コイルからの変動磁界により前記対応常電導コイルに誘起される対応磁界に起因して前記集電用部材が生成する集電用磁界の変化を利用して前記集電コイルに集電用誘導電流を誘起させることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である磁気浮上式鉄道におけるガイドウェイ及び車両の構成を示す横断面図である。また、図２は、図１に示すガイドウェイの片側部分を形成するガイドビームの構成を示す斜視図である。
【００２８】
図１，２に示すように、この第１実施形態の磁気浮上式鉄道は、２つのガイドビーム１００，１００からなるガイドウェイと車両２００を備えて構成されている。ガイドビーム１００，１００は、支承３０１を介して橋脚３００上に支持されている。ガイドビーム１００，１００からなるガイドウェイは、車両２００が磁気浮上による進行を行わず接触走行による進行を行う場合に、接触走行又は停止を支持するための走行路と、車両２００が磁気による案内を行わず接触走行による案内を行う場合に、接触案内又は停止を支持するための案内路を備えた構造物であり、磁気浮上式鉄道の支持・案内構造物に相当している。また、支承３０１，橋脚３００は、介在構造物に相当している。
【００２９】
車両２００は、車体２０の下部の断面形状が逆「Ｔ」字状に形成されており、左右両側に翼状部２０ａが突出している。また、各翼状部２０ａには、それぞれ車上コイル２１が配設されている。各車上コイル２１の巻線は、Ｎｂ−Ｔｉ，Ｎｂ3 Ｓｎ等の合金系超電導体やセラミックス系高温超電導体等を含む超電導材料によって形成されている。また、車上コイル２１の巻線は、図４，図５及び図６（後述）に示すような略「８」字状のループ（環）をなすように形成されている。各車上コイル２１の巻線は、クライオスタット等の断熱容器（図示せず）内に封入された液体ヘリウムや液体窒素等の冷却剤（図示せず）内に配置され、超電導コイルとして構成されている。
【００３０】
上記のような構成により、車上コイル２１の巻線は、冷却剤によって冷却され、電気抵抗がほぼ零となる超電導状態になっており、巻線にいったん電流を流すと、ほぼ永久的に電流（以下、「超電導電流」という。）が流れる。このため、車上コイル２１は、強力な磁界を発生させる永久磁石となっている。
【００３１】
また、車両２００の下部、例えば床構造２４の下方には、磁気遮蔽板２３が設けられている。これにより、座席２５等への磁場を低減させている。
【００３２】
ガイドビーム１００は、左側右側ともそれぞれ同一の構成を有している。このガイドビーム１００は、断面形状が略「ロ」字状の梁状部材１０を備えており、梁状部材１０の一側に、断面形状が略「Ｌ」字状のオーバーハング部１０ａが形成されている。梁状部材１０の上面１０ｂには下部地上コイル１１が配置され、オーバーハング部１０ａの下面には上部地上コイル１２が配置されている。
【００３３】
下部地上コイル１１と上部地上コイル１２の巻線は、それぞれ銅等の常電導材料によって形成されており、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は常電導コイルとして構成されている。また、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２の巻線は、図４，図５及び図６（後述）に示すような略「８」字状のループ（環）をなすように形成されている。
【００３４】
また、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、ガイドウェイの進行方向に沿って所定間隔で並設されている。そして、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、車上コイル２１に対応する位置に設置され、車上コイル２１を挟んで１対をなすように配置され、地上コイルペアを構成している。
【００３５】
図３は、図１に示すガイドウェイのガイドビーム、及び推進・浮上・案内用地上コイルの接続構成を示す展開図であり、下部地上コイル１１は上面のループパターンを示し、上部地上コイル１２は下面のループパターンを示している。図３に示すように、隣接するガイドビームの各接続端子Ｔは、送電用配線１５により接続されている。この送電用配線１５は、送電用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有している。
【００３６】
また、図３に示すように、ガイドビーム１００内においては、互いに対向する下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、上下接続用配線１３ａ，１３ｂによって接続されている。また、上下接続用配線１３ａ，１３ｂによって接続された１対の下部地上コイル１１と上部地上コイル１２からなる地上コイルペアは、送電用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃにより、３個おきに接続され、送電装置（図示せず）と接続されている。したがって、各地上コイルペア１１，１２のうち任意のもの、あるいは特定のものに電力が供給可能な構成となっている。
【００３７】
次に、この第１実施形態の磁気浮上式鉄道における車上コイル及び地上コイルのさらに詳細な構成、及び推進・浮上・案内の各作用について、図４，５，６を参照しつつ説明する。
図４，５，６に示すように、車上コイル２１は、超電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの車上コイル素子２１ａと２１ｂが略「８」字ループ状になるように接続されて構成されている。各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、車上コイル素子２１ａ内を流れるループ電流の方向と、車上コイル素子２１ｂ内を流れるループ電流の方向とが逆になるように、両者は接続されている。各車上コイル素子２１ａ，２１ｂ内の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００３８】
また、図４，５，６に示すように、下部地上コイル１１は、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの下部地上コイル素子１１ａと１１ｂが略「８」字ループ状になるように点Ｐ1 ，Ｐ2 で接続されて構成されている。各下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂは二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、下部地上コイル１１内のみに電流を流した場合、下部地上コイル素子１１ａ内を流れるループ電流の方向と、下部地上コイル素子１１ｂ内を流れるループ電流の方向とが同一となるように、両者は接続されている。
【００３９】
上部地上コイル１２についてもまったく同様であり、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの上部地上コイル素子１２ａと１２ｂが略「８」字ループ状になるように点Ｐ3 ，Ｐ4 で接続されて構成されており、各上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂは二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、上部地上コイル１２内のみに電流を流した場合、上部地上コイル素子１２ａ内を流れるループ電流の方向と、上部地上コイル素子１２ｂ内を流れるループ電流の方向とが同一となるように、両者は接続されている。
【００４０】
また、上部地上コイル１２は、下部地上コイル１１を上方に平行移動させたものとまったく同一の配置となっている。そして、点Ｐ1 と点Ｐ3 が上下接続用配線１３ａ（破線）によって接続されるとともに点Ｐ2 と点Ｐ4 が上下接続用配線１３ｂ（破線）によって接続され、上下接続用配線１３ａ，１３ｂには送電用配線１５ａ，１５ａ（破線）が接続され、図示しない送電装置と接続されている。各地上コイル素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ内の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００４１】
なお、図４〜６において、車両（車上コイル２１）は、各図において図の左側から右側に向って進行するものとし、地上コイルペア１１，１２は車両の進行方向に向って左側の地上コイルペアを示すものとする。
【００４２】
まず、推進の原理について、図４を参照しつつ説明する。
車上コイル２１には、予め超電導電流ｉ0 が図４において矢印で図示したように流され、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは永久磁石化されている。一方、外部の送電装置等から、送電用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃを介して、３相交流電流４ｉ1 を送電すると、ｋ番目の下部地上コイル１１とｋ番目の上部地上コイル１２からなるｋ番目の地上コイルペアにはそれぞれ電流２ｉ1 が供給され、ｋ番目の下部地上コイル１１を構成する下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂにはそれぞれ電流ｉ1 が流れるとともに、ｋ番目の上部地上コイル１２を構成する上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂにもそれぞれ電流ｉ1 が流れ、下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂと上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂはそれぞれ電磁石となる。このようにして、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂが、図４の上下の各地上コイル素子から吸引磁力を受けるようにすることができる。
【００４３】
したがって、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２からなる地上コイルペアを連続的に並設して、これらの地上コイルペアに３相交流電流を供給することにより、地上コイルペアの下部地上コイル１１と上部地上コイル１２に、同時に同方向（例えば、図４において矢印Ｄ1 で示す方向）への移動磁界を発生させることができる。超電導電流により永久磁石化している車上コイル２１は、この移動磁界に吸引され、かつ移動磁界とともに移動しようとするので、車両２００は移動磁界の方向（例えば、図４において矢印Ｄ1 で示す方向）に推進される。３相交流電流の周波数と位相を調整すれば、移動磁界の速度を車両の走行速度と同期させることができる。これにより、車両２００の速度を調整することが可能である。この場合、各地上コイルペア１１，１２と車上コイル２１はリニアモータを構成している。
【００４４】
次に、浮上の原理について、図５を参照しつつ説明する。
車上コイル２１には、予め超電導電流ｉ0 が図５において矢印で図示したように流され、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは永久磁石化されている。この車上コイル２１が、ｋ番目の下部地上コイル１１とｋ番目の上部地上コイル１２からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル素子２１ａとｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ，ｋ番目の上部地上コイル素子１２ａとに着目して説明する。まず、車上コイル素子２１ａが下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａに挟まれた空間の中央位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａに生じる誘起電圧と上部地上コイル素子１２ａに生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ，上部地上コイル素子１２ａのいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル素子２１ａには浮上力は作用しない。
【００４５】
これに対し、車上コイル素子２１ａが下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置から、図５における垂直方向のうち上下いずれかの方向、例えば図５において矢印Ｄ2 で示される垂直下方へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａには接近してくる車上コイル素子２１ａの下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、上部地上コイル素子１２ａには遠ざかる車上コイル素子２１ａの上面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａに生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａと上下接続用配線１３ａ，１３ｂと上部地上コイル素子１２ａとの間を循環して流れる循環電流ｉ2 が発生する。この循環電流ｉ2 により、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａはそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａは接近してくる車上コイル素子２１ａの下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａは遠ざかる車上コイル素子２１ａの上面側に対し吸引磁力を作用させる。
【００４６】
また、車上コイル素子２１ａが、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置から、図５における矢印Ｄ2 の方向とは反対方向の垂直上方へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａは車上コイル素子２１ａの下面側に対し吸引磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａは車上コイル素子２１ａの上面側に対し反撥磁力を作用させる。したがって、車上コイル素子２１ａには、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置からずれた場合に、この中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル素子１１ａと上部地上コイル素子１２ａの間の中央位置からの車上コイル素子２１ａのずれ量にほぼ比例する。
【００４７】
車上コイル素子２１ｂとｋ番目の下部地上コイル素子１１ｂとｋ番目の上部地上コイル素子１２ｂとの間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル素子２１ｂが、下部地上コイル素子１１ｂと上部地上コイル素子１２ｂの中央位置から垂直方向のいずれかの方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ｂと上部地上コイル素子１２ｂの誘起電圧に差が生じ、下部地上コイル素子１１ｂと上下接続用配線１３ａ，１３ｂと上部地上コイル素子１２ｂとの間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル素子２１ｂが方向Ｄ2 へずれた場合にはｉ3 ）によって、車上コイル素子２１ｂを下部地上コイル素子１１ｂと上部地上コイル素子１２ｂの間の中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１は、地上コイルペア１１，１２の中間において車両重量に見合った位置で磁気的に支持されるため、車両２００は浮上することになる。
【００４８】
次に、案内の原理について、図６を参照しつつ説明する。
車上コイル２１には、予め超電導電流ｉ0 が図６において矢印で図示したように流され、各車上コイル素子２１ａ，２１ｂは永久磁石化されている。この車上コイル２１が、ｋ番目の下部地上コイル１１とｋ番目の上部地上コイル１２からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル素子２１ａ，２１ｂとｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂとに着目して説明する。まず、車上コイル素子２１ａと２１ｂの間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「車上コイル中心線」という。）が、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂの間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「下部地上コイル中心線」という。）の上方位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａに生じる誘起電圧と下部地上コイル素子１１ｂに生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ，１１ｂのいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル２１には案内力は作用しない。
【００４９】
これに対し、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図６における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向、例えば図６において矢印Ｄ3 で示される車両進行方向の右側方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａには遠ざかる車上コイル素子２１ａの下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、下部地上コイル素子１１ｂには接近してくる上コイル素子２１ｂの下面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂに生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂとの間を循環して流れる循環電流ｉ4 が発生する。この循環電流ｉ4 により、下部地上コイル素子１１ａと１１ｂはそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａは遠ざかる車上コイル素子２１ａの下面側に対し吸引磁力を作用させる。また、同時に、下部地上コイル素子１１ｂは、接近してくる車上コイル素子２１ｂの上面側に対し反撥磁力を作用させる。
【００５０】
また、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図６における矢印Ｄ3 の方向とは反対方向である車両進行方向の左側方向へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａは車上コイル素子２１ａの下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、下部地上コイル素子１１ｂは車上コイル素子２１ｂの上面側に対し吸引磁力を作用させる。したがって、車上コイル２１には、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から車両進行方向の左右のいずれかへずれた場合に、車上コイル中心線を下部地上コイル中心線の上方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル中心線の上方位置からの車上コイル中心線のずれ量にほぼ比例する。
【００５１】
車上コイル素子２１ａ，２１ｂとｋ番目の上部地上コイル素子１２ａ，１２ｂとの間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル中心線が上部地上コイル素子１２ａと１２ｂの間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「上部地上コイル中心線」という。）の下方位置から、図６における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向へずれた場合には、上部地上コイル素子１２ａと上部地上コイル素子１２ｂの誘起電圧に差が生じ、上部地上コイル素子１２ａと上部地上コイル素子１２ｂとの間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル素子２１ａ，２１ｂが方向Ｄ3 へずれた場合にはｉ5 ）によって、車上コイル２１の車上コイル中心線を上部地上コイル中心線の下方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１は、地上コイルペア１１，１２の中間において、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方でかつ上部地上コイル中心線の下方となる位置をつねに維持するよう磁気的力により制御されるため、車両２００は案内されることになる。
【００５２】
上記のような各地上コイル１１，１２のコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル１１，１２間の接続、及びコイルペア１１，１２と送電装置との接続により、車上コイル２１には進行方向への推進力、浮上力、及び進行方向の左右側に関する案内力が作用する。上記のようなコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル間の接続、及びコイルペアと送電装置との接続を、以下、「ＰＬＧ接続」という。また、下部地上コイル１１と上部地上コイル１２は、磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに相当している。
【００５３】
したがって、上記の第１実施形態の磁気浮上式鉄道においては、以下に述べるような利点を有している。
▲１▼ まず、片側のガイドビームに設けられた上下２個の地上コイルペア１１，１２のみによっても進行方向の左右側に関する案内を行うことができるため、左右の車上コイル２１，２１のうちのいずれかがクエンチ状態となった場合でも、支障なく案内を行うことができる。
【００５４】
▲２▼ また、車上コイル２１を構成する車上コイル素子２１ａと２１ｂは電流の流れる方向が逆方向となるように構成されているので、一方の車上コイル素子がＮ磁極となる場合には隣接する他方の車上コイル素子はＳ磁極となる。したがって、Ｎ磁極となる一方の車上コイル素子から出た磁力線は、外部へ向うことがなく、円弧状の曲線を描いて隣接する他方の車上コイル素子へ入る。このため、車上コイルから外部へ漏洩する磁場を低減させることができる。
【００５５】
▲３▼ また、ガイドビーム１００に下部地上コイル１１と上部地上コイル１２を装着し、上下に対向する１対の下部地上コイル及び上部地上コイルとの間、及び対になったコイルの間でＰＬＧ接続を行い、隣接するガイドビームとの接続を行う接続端子Ｔが一体形成された所定長さのプレハブ部材を作製しておけば、ガイドウェイ建設現場においては、ガイドビームを進行方向の左右に並設し、片側のガイドビームを進行方向に接続し、送電装置と接続すればよく、左右のガイドビーム間のヌルフラックス配線は必要がなくなるため、ガイドウェイの建設が簡素化される。また、ガイドビーム１００内の接続は、すべて固定接続であり、可動部分等がないため、構成が簡素化され、製作費が低廉となるうえ、故障等も少なくなる、という利点がある。
【００５６】
上記した第１実施形態の磁気浮上式鉄道は、磁気浮上力の強化についても特徴を有している。以下、この点について説明する。
図１，２に示すように、左右の各ガイドビーム１００のオーバーハング部１０ａの上面１０ｄには、軟鉄，鋼，コバルト，ニッケル，又はこれらの合金等を含む強磁性体からなり板状に形成された強磁性体板１４が配置されている。強磁性体板１４は、上部地上コイル１２や車上コイル２１の外形と同様の大きさの長方形状に形成され、上部地上コイル１２の直上に位置するように並設されている。
【００５７】
上記のような構成により、超電導電流により永久磁石化した車上コイル２１は、推進走行により移動し、これにより、車上コイル２１の付近の上部地上コイル１２には浮上用磁界が発生する。この浮上用磁界は、上部地上コイル１２の直上に位置する強磁性体板１４を一時的に磁化させる。このため、車上コイル２１は、この一時的に磁化された強磁性体板１４により上方から強い吸引磁力を受ける。したがって、この吸引磁力を車両の浮上力の一部として利用することが可能となるため、その分だけ各地上コイル１１，１２を小型化することができる。この場合、上部地上コイル１２は上位常電導コイルに相当し、強磁性体板１４は浮上力支援部材に相当している。
【００５８】
また、車両２００の重量の一部は強磁性体板１４により支持され、接地面圧が小さくなるため、緊急時の制動手段として滑走シュー（滑走脚部材）を使用することも可能となる。
【００５９】
また、強磁性体板１４は、車両２００の側から見ると、上部地上コイル１２や車上コイル２１から座席２５へ侵入する磁場を遮蔽する磁気遮蔽効果を有している。
【００６０】
浮上力を支援することを目的として強磁性体部材の吸引磁力を利用する場合には、上記した強磁性体板１４のかわりに、強磁性体からなり進行方向に延在する帯状に形成された部材を配置してもよい。
【００６１】
上記した第１実施形態の磁気浮上式鉄道は、集電方法についても特徴を有している。以下、この集電方法について説明する。
図１に示すように、車両２００の下部には、各強磁性体板１４，１４に対応する左右の各位置に、集電コイル２２が設けられている。
【００６２】
各強磁性体板１４は、進行方向に並設されているが、板と板との間には、強磁性体が存在しない不連続な部分がある。上記したように、車両２００が進行方向に高速で走行すると、車上コイル２１の付近の強磁性体板１４は一時的に磁化され、これに伴い磁界を発生させる。一方、強磁性体板１４の中間の不連続部分には強磁性体は存在しないから、磁界は発生しない。このため、集電コイル２２が強磁性体板１４の中間の不連続部分の上を通過する際に磁界の変化が生じ、これにより集電コイル２２内に誘導起電力が誘起される。すなわち、この誘導起電力により「誘導集電」を行うことが可能となる。また、この場合には、車両２００の下部に配置された磁気遮蔽板２３が、集電コイル２２の誘導磁界を強める作用を発揮するため、集電性能はさらに向上する。
【００６３】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道について、図７，８，９を参照しつつ説明する。図７は、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び推進の原理を示す概念図である。また、図８は、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び浮上の原理を示す概念図である。また、図９は、本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び案内の原理を示す概念図である。
【００６４】
第２実施形態の磁気浮上式鉄道が第１実施形態と異なる点は、車上コイル及び地上コイルの構成であり、他の構成については第１実施形態とまったく同様である。以下、第２実施形態の車上コイルと地上コイルの構成、及び推進・浮上・案内の各作用について説明する。
【００６５】
図７，８，９に示すように、車上コイル２１′は、超電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に二重に巻かれて構成されている。また、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、車上コイル２１′の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００６６】
また、図７，８，９に示すように、下部地上コイル１１′は、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′が略「８」字ループ状になるように点Ｐ5 ，Ｐ6 で接続されて構成されている。各下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′は二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、下部地上コイル１１′内のみに電流を流した場合、下部地上コイル素子１１ａ′内を流れるループ電流の方向と、下部地上コイル素子１１ｂ′内を流れるループ電流の方向とが逆になるように、両者は接続されている。
【００６７】
上部地上コイル１２′についてもまったく同様であり、常電導材料からなる巻線が略「ロ」字ループ状に巻かれた２つの上部地上コイル素子１２ａ′と１２ｂ′が略「８」字ループ状になるように点Ｐ7 ，Ｐ8 で接続されて構成されており、各上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′は二重の巻線で形成されており、ループ上の同一箇所では、いずれの巻線にも同一方向に電流が流れるようになっている。また、上部地上コイル１２′内のみに電流を流した場合、上部地上コイル素子１２ａ′内を流れるループ電流の方向と、上部地上コイル素子１２ｂ′内を流れるループ電流の方向とが逆になるように、両者は接続されている。
【００６８】
また、上部地上コイル１２′は、下部地上コイル１１′を上方に平行移動させたものとまったく同一の配置となっている。そして、点Ｐ5 と点Ｐ7 が上下接続用配線１３ａ′（破線）によって接続されるとともに点Ｐ6 と点Ｐ8 が上下接続用配線１３ｂ′（破線）によって接続され、上下接続用配線１３ａ′，１３ｂ′には送電用配線１５ａ′，１５ａ′（破線）が接続され、図示しない送電装置と接続されている。各地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′，１２ａ′，１２ｂ′内の巻線は、１本の線であってもよいし、三重以上に巻かれてもよい。
【００６９】
なお、図７〜９において、車両（車上コイル２１′）は、各図において図の左側から右側に向って進行するものとし、地上コイルペア１１′，１２′は車両の進行方向に向って左側の地上コイルペアを示すものとする。
【００７０】
まず、推進の原理について、図７を参照しつつ説明する。
車上コイル２１′には、予め超電導電流ｉ0 ′が図７において矢印で図示したように流され、車上コイル２１′は永久磁石化されている。一方、外部の送電装置等から、送電用配線１５ａ′等（他の２本は図示せず。）を介して、３相交流電流４ｉ1 ′を送電すると、ｋ番目の下部地上コイル１１′とｋ番目の上部地上コイル１２′からなるｋ番目の地上コイルペアにはそれぞれ電流２ｉ1 ′が供給され、ｋ番目の下部地上コイル１１′を構成する下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′にはそれぞれ電流ｉ1 ′が流れるとともに、ｋ番目の上部地上コイル１２′を構成する上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′にもそれぞれ電流ｉ1 ′が流れ、下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′はそれぞれ電磁石となる。このようにして、車上コイル２１′が、図７の上下の各地上コイル素子から吸引磁力を受けるようにすることができる。
【００７１】
したがって、下部地上コイル１１′と上部地上コイル１２′からなる地上コイルペアを連続的に並設して、これらの地上コイルペアに３相交流電流を供給することにより、地上コイルペアの下部地上コイル１１′と上部地上コイル１２′に、同時に同方向（例えば、図７において矢印Ｄ1 ′で示す方向）への移動磁界を発生させることができる。超電導電流により永久磁石化している車上コイル２１′は、この移動磁界に吸引され、かつ移動磁界とともに移動しようとするので、車両は移動磁界の方向（例えば、図７において矢印Ｄ1 ′で示す方向）に推進される。３相交流電流の周波数と位相を調整すれば、移動磁界の速度を車両の走行速度と同期させることができる。これにより、車両の速度を調整することが可能である。この場合、各地上コイルペア１１′，１２′と車上コイル２１′はリニアモータを構成している。
【００７２】
次に、浮上の原理について、図８を参照しつつ説明する。
車上コイル２１′には、予め超電導電流ｉ0 ′が図８において矢印で図示したように流され、車上コイル２１′は永久磁石化されている。この車上コイル２１′が、ｋ番目の下部地上コイル１１′とｋ番目の上部地上コイル１２′からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル２１′とｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ′，ｋ番目の上部地上コイル素子１２ａ′とに着目して説明する。まず、車上コイル２１′が下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′に挟まれた空間の中央位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａ′に生じる誘起電圧と上部地上コイル素子１２ａ′に生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ′，上部地上コイル素子１２ａ′のいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル２１′には浮上力は作用しない。
【００７３】
これに対し、車上コイル２１′が下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置から、図８における垂直方向のうち上下いずれかの方向、例えば図８において矢印Ｄ2 ′で示される垂直下方へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａ′には接近してくる車上コイル２１′の下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、上部地上コイル素子１２ａ′には遠ざかる車上コイル２１′の上面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′に生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａ′と上下接続用配線１３ａ′，１３ｂ′と上部地上コイル素子１２ａ′との間を循環して流れる循環電流ｉ2 ′が発生する。この循環電流ｉ2 ′により、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′はそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａ′は接近してくる車上コイル２１′の下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａ′は遠ざかる車上コイル２１′の上面側に対し吸引磁力を作用させる。
【００７４】
また、車上コイル２１′が、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置から、図８における矢印Ｄ2 ′の方向とは反対方向の垂直上方へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａ′は車上コイル２１′の下面側に対し吸引磁力を作用させるとともに、上部地上コイル素子１２ａ′は車上コイル２１′の上面側に対し反撥磁力を作用させる。したがって、車上コイル２１′には、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置からずれた場合に、この中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル素子１１ａ′と上部地上コイル素子１２ａ′の間の中央位置からの車上コイル２１′のずれ量にほぼ比例する。
【００７５】
車上コイル２１′とｋ番目の下部地上コイル素子１１ｂ′とｋ番目の上部地上コイル素子１２ｂ′との間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル２１′が、下部地上コイル素子１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の中央位置から垂直方向のいずれかの方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の誘起電圧に差が生じ、下部地上コイル素子１１ｂ′と上下接続用配線１３ａ′，１３ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′との間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル２１′が方向Ｄ2 ′へずれた場合にはｉ3 ′）によって、車上コイル２１′を下部地上コイル素子１１ｂ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の間の中央位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１′は、地上コイルペア１１′，１２′の中間において車両重量に見合った位置で磁気的に支持されるため、車両は浮上することになる。
【００７６】
次に、案内の原理について、図９を参照しつつ説明する。
車上コイル２１′には、予め超電導電流ｉ0 ′が図９において矢印で図示したように流され、車上コイル２１′は永久磁石化されている。この車上コイル２１′が、ｋ番目の下部地上コイル１１′とｋ番目の上部地上コイル１２′からなるｋ番目の地上コイルペアの間に進入した場合について、車上コイル２１′とｋ番目の下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′とに着目して説明する。まず、車上コイル２１′の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「車上コイル中心線」という。）が、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′の間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「下部地上コイル中心線」という。）の上方位置にある場合には、下部地上コイル素子１１ａ′に生じる誘起電圧と下部地上コイル素子１１ｂ′に生じる誘起電圧とは互いに相殺されるため、下部地上コイル素子１１ａ′，１１ｂ′のいずれにも電流は流れない。したがって、この場合には車上コイル２１′には案内力は作用しない。
【００７７】
これに対し、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図９における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向、例えば図９において矢印Ｄ3 ′で示される車両進行方向の右側方向へずれた場合には、下部地上コイル素子１１ａ′には遠ざかる車上コイル２１′の下面からの磁界と逆方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じる一方、下部地上コイル素子１１ｂ′には接近してくる車上コイル２１′の下面からの磁界と同方向の磁界を発生させるような誘起電圧が生じるため、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′に生じる誘起電圧には差が生じる。この結果、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′との間を循環して流れる循環電流ｉ4 ′が発生する。この循環電流ｉ4 ′により、下部地上コイル素子１１ａ′と１１ｂ′はそれぞれ電磁石となり、下部地上コイル素子１１ａ′は遠ざかる車上コイル２１′の下面側に対し吸引磁力を作用させる。また、同時に、下部地上コイル素子１１ｂ′は、接近してくる車上コイル２１′の上面側に対し反撥磁力を作用させる。
【００７８】
また、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から、図９における矢印Ｄ3 ′の方向とは反対方向である車両進行方向の左側方向へずれた場合には、上記の作用とはまったく逆の作用により、下部地上コイル素子１１ａ′は車上コイル２１′の下面側に対し反撥磁力を作用させるとともに、下部地上コイル素子１１ｂ′は車上コイル２１′の上面側に対し吸引磁力を作用させる。したがって、車上コイル２１′には、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方位置から車両進行方向の左右のいずれかへずれた場合に、車上コイル中心線を下部地上コイル中心線の上方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。この復元力は、下部地上コイル中心線の上方位置からの車上コイル中心線のずれ量にほぼ比例する。
【００７９】
車上コイル２１′とｋ番目の上部地上コイル素子１２ａ′，１２ｂ′との間においても同様の作用がなされ、この場合には、車上コイル中心線が上部地上コイル素子１２ａ′と１２ｂ′の間の中心線で車両の進行方向と平行な線（以下、「上部地上コイル中心線」という。）の下方位置から、図９における水平方向のうち車両進行方向に対して左右両側となる方向のうちいずれかの方向へずれた場合には、上部地上コイル素子１２ａ′と上部地上コイル素子１２ｂ′の誘起電圧に差が生じ、上部地上コイル素子１２ａ′と上部地上コイル素子１２ｂ′との間を循環して流れる循環電流（例えば、車上コイル２１′が方向Ｄ3 ′へずれた場合にはｉ5 ′）によって、車上コイル２１′の車上コイル中心線を上部地上コイル中心線の下方位置に戻そうとする復元力が作用することになる。このようにして、車上コイル２１′は、地上コイルペア１１′，１２′の中間において、車上コイル中心線が下部地上コイル中心線の上方でかつ上部地上コイル中心線の下方となる位置をつねに維持するよう磁気的力により制御されるため、車両は案内されることになる。
【００８０】
上記のような各地上コイル１１′，１２′のコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル１１′，１２′間の接続、及びコイルペア１１′，１２′と送電装置との接続により、車上コイル２１′には進行方向への推進力、浮上力、及び進行方向の左右側に関する案内力が作用する。上記のようなコイル巻線形状、コイル素子どうしの接続、上下コイル間の接続、及びコイルペアと送電装置との接続は、ＰＬＧ接続に相当している。また、下部地上コイル１１′と上部地上コイル１２′は、磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに相当している。
【００８１】
したがって、上記の第２実施形態の磁気浮上式鉄道においては、片側のガイドビームの地上コイルペア１１′，１２′のみにより進行方向の左右側に関する案内を行うことができ、左右の車上コイルの一方がクエンチ状態となった場合でも支障なく案内を行うことができる利点と、構成が簡素で製作費が低廉なガイドウェイを提供できるという利点を有している。
【００８２】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００８３】
例えば、上記各実施形態においては、左右の各ガイドビームにおいて、２個の常電導コイルである地上コイルが、超電導コイルである車上コイルを上下に挟み込むように配置される例、すなわち各コイルの平面が水平面となる例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他のコイル配置方式、例えば、２個の常電導コイルである地上コイルが、超電導コイルである車上コイルを左右に挟み込むような状態、すなわち各コイルの平面が垂直面となるように配置されてもよい。あるいは、２個の常電導コイルである地上コイルが、超電導コイルである車上コイルを斜めに挟み込むような状態、すなわち各コイルの平面が傾斜面となるように配置されてもよい。
【００８４】
また、上記各実施形態においては、支持・案内用構造物であるガイドビームが、支承や橋脚等の介在構造物を介して地盤上に支持される例について説明したが、本発明はこれには限定されず、ガイドビームが直接地盤上に固定されるような構成であってもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、地上側の１対の常電導コイルが、車両の左右において、車両側の超電導コイルをそれぞれ独立に挟み込むように配置されるので、車両側超電導コイルがクエンチ状態となっても、案内を支障なく行うことができる。また、左右の一方のみ固定接続した部材によりガイドウェイを構成可能であり、ガイドウェイ左右のヌルフラックス配線が不要となる。また、各コイルを８字状ループとすれば、特に車両側コイルの磁場のうち外部に漏洩する量を低減ことができる。また、地上側常電導コイルのうち上位のコイルの上方に強磁性体部材を配置することにより、磁気浮上性能を支援することができ、車両側に対する磁気遮蔽を行うこともできる。さらに、強磁性体部材を所定間隔で不連続に配置し、車両側に集電コイルを設け、車両の走行に伴う磁場の変化により集電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である磁気浮上式鉄道におけるガイドウェイ及び車両の構成を示す横断面図である。
【図２】図１に示すガイドウェイの片側部分を形成するガイドビームの構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示すガイドウェイのガイドビーム、及び推進・浮上・案内用地上コイルの接続構成を示す展開図である。
【図４】図１に示す磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び推進の原理を示す概念図である。
【図５】図１に示す磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び浮上の原理を示す概念図である。
【図６】図１に示す磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び案内の原理を示す概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び推進の原理を示す概念図である。
【図８】本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び浮上の原理を示す概念図である。
【図９】本発明の第２実施形態である磁気浮上式鉄道における車上コイル、及び推進・浮上・案内用地上コイルの構成、及び案内の原理を示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 梁状部材
１０ａ オーバーハング部
１０ｂ 下部地上コイル配置面
１０ｃ 上部地上コイル配置面
１０ｄ 強磁性体板配置面
１１，１１′ 下部地上コイル
１１ａ，１１ａ′，１１ｂ，１１ｂ′ 下部地上コイル素子
１２，１２′ 上部地上コイル
１２ａ，１２ａ′，１２ｂ，１２ｂ′ 上部地上コイル素子
１３ａ，１３ａ′，１３ｂ，１３ｂ′ 上下接続用配線
１４ 強磁性体板
１５，１５ａ，１５ａ′，１５ｂ，１５ｃ 送電用配線
２０ 車体
２０ａ 翼状部
２１ 車上コイル
２１ａ，２１ｂ 車上コイル素子
２１′ 車上コイル
２２ 集電コイル
２３ 磁気遮蔽板
２４ 床構造
２５ 座席
１００ ガイドビーム
２００ 車両
３００ 橋脚
３０１ 支承
Ｄ1 〜Ｄ3 ，Ｄ1 ′〜Ｄ3 ′ 方向
ｉ0 〜ｉ5 ，ｉ0 ′〜ｉ5 ′ 電流
Ｐ1 〜Ｐ8 接続点
Claims (16)
- 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルであって、
常電導材料からなり略環状に形成された常電導コイルを有するとともに前記常電導コイルは前記進行方向に沿いかつ前記超電導コイルに対応する位置に所定間隔で並設され前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、
前記常電導コイルのうちの特定のものに電力が供給された場合に、前記超電導コイルと前記常電導コイルとでリニアモータを構成して前記車両を前記進行方向に推進させるとともに、
前記推進に伴い前記常電導コイルに浮上用誘導電流を誘起させて少なくとも磁気反撥作用を含む磁気作用により前記車両を浮上させ、
かつ、
前記車両が進行中に前記進行方向の右側又は左側に偏位した場合には、前記１対の常電導コイルのそれぞれに案内用誘導電流が誘起され、磁気反撥作用及び磁気吸引作用により、前記常電導コイルにおける前記偏位の量を零に戻させるように、
前記常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイル。 - 請求項１記載の磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルにおいて、
前記超電導コイルは略８字状に形成されるとともに、
前記常電導コイルは略８字状に形成され前記超電導コイルに対応する状態で配置されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイル。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせることを目的とし、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記超電導コイルに対応する位置に所定間隔で並設され前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置された磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法であって、
前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルのうちの特定のものに電力が供給された場合に、前記超電導コイルと前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルとでリニアモータを構成して前記車両を前記進行方向に推進させるように、前記進行方向に隣接するものどうしを結線するとともに、
前記推進に伴い前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルに浮上用誘導電流を誘起させて少なくとも磁気反撥作用を含む磁気作用により前記車両を浮上させるように、前記１対となるものどうしを結線し、
かつ、
前記車両が進行中に前記進行方向の右側又は左側に偏位した場合に、前記１対の磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルのそれぞれに案内用誘導電流が誘起され、磁気反撥作用及び磁気吸引作用により、前記磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルにおける前記偏位の量を零に戻させるように、前記１対となるものどうしを結線するＰＬＧ接続を行うこと
を特徴とする磁気浮上式鉄道用推進・浮上・案内用地上コイルの接続方法。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物であって、
前記推進・浮上・案内用地上コイルは、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記進行方向の右側又は左側の超電導コイルのうちのいずれか一方に対応する位置に所定間隔で並設され、前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、かつ相互間でＰＬＧ接続されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物。 - 請求項４記載の磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物において、
前記車両が磁気浮上による進行を行わず接触走行による進行を行う場合に、前記接触走行又は停止を支持するための走行路と、
前記車両が磁気による案内を行わず接触走行による案内を行う場合に、前記接触案内又は停止を支持するための案内路を
備えることを特徴とする磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物。 - 請求項４又は請求項５に記載の磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物において、
前記進行方向への延長が所定長さに設定され、
前記所定長さに応じた個数の推進・浮上・案内用地上コイルと、前記推進・浮上・案内用地上コイルの両端に配置された接続端子が予め一体に形成されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側又は左側となる部分に配置された超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる推進・浮上・案内用地上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法であって、
前記推進・浮上・案内用地上コイルは、常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記進行方向の右側又は左側の超電導コイルのうちのいずれか一方に対応する位置に所定間隔で並設され、前記超電導コイルを挟んで１対をなすように配置され、相互間でＰＬＧ接続され、
前記推進・浮上・案内用地上コイルの両端に配置されるとともに前記推進・浮上・案内用地上コイルと予め一体に形成された接続端子を備えて構成されており、
前記磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物を、前記進行方向に沿わせるとともに、前記進行方向の右側又は左側のうち前記推進・浮上・案内用地上コイルにより決定される側に並設して地盤上又は介在構造物上に固定し、隣接する前記接続端子どうしを相互に電気的接続すること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の支持・案内用構造物の施工方法。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせるための磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置であって、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、
前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を備え、
前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ
前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置。 - 請求項８記載の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、
前記第１超電導コイルは前記車両の右側から水平右方向へ突設された略翼状部分にコイル面が水平になるように配設されるとともに、前記第２超電導コイルは前記車両の左側から水平左方向へ突設された略翼状部分にコイル面が水平になるように配設され、
前記１対の第１常電導コイルはそれぞれ水平なコイル面を有し前記第１超電導コイルを上下に挟み、かつ前記１対の第２常電導コイルはそれぞれ水平なコイル面を有し前記第２超電導コイルを上下に挟むように配設されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置。 - 請求項９記載の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、
強磁性体からなり、前記１対の第１常電導コイルのうち上方に配置された第１上位常電導コイルの上方に配置されるとともに、前記進行方向に沿って水平方向に延設された第１浮上力支援部材と、
強磁性体からなり、前記１対の第２常電導コイルのうち上方に配置された第２上位常電導コイルの上方に配置されるとともに、前記進行方向に沿って水平方向に延設された第２浮上力支援部材を有し、
前記推進に伴い前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルにそれぞれ誘起される第１浮上用磁界及び第２浮上用磁界により前記第１浮上力支援部材及び前記第２浮上力支援部材をそれぞれ磁化させて前記第１超電導コイル及び前記第２超電導コイルとの間で磁気吸引作用を発揮させ、前記車両の浮上作用を支援させるように構成されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置。 - 請求項１０記載の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、
前記第１浮上力支援部材及び前記第２浮上力支援部材は、前記車両に対する磁気遮蔽手段として利用されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置。 - 請求項１０又は請求項１１に記載の磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置において、
前記車両は、緊急時に滑走脚部材により制動を行うこと
を特徴とする磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内装置。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両と、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、
前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を
備えた磁気浮上式鉄道において前記車両を、磁力により前記進行方向へ推進させ、又は浮上させ、若しくは案内させ、あるいはこれらの適宜の組合わせを行わせる磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法であって、
前記１対の第１常電導コイルを前記第１超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第１常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、かつ
前記１対の第２常電導コイルを前記第２超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第２常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続すること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の推進・浮上・案内方法。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルを有する車両と、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、
前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を
備えた磁気浮上式鉄道システムであって、
前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ
前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道システム。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルと、前記第１超電導コイル又は前記第２超電導コイルのうちのいずれか一方である対応超電導コイルと同じ側に配置された集電コイルを有する車両と、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、
強磁性体からなり、前記集電コイルに対応する位置で、かつ前記対応超電導コイルと同じ側に配置された前記第１常電導コイル又は前記第２常電導コイルである対応常電導コイルの軸線の近傍位置に配置され、所定間隔で不連続に並設された集電用部材と、
前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を
備えた磁気浮上式鉄道において、前記車両上で非接触状態で集電を行う磁気浮上式鉄道の集電システムであって、
前記１対の第１常電導コイルは前記第１超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第１常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、
前記１対の第２常電導コイルは前記第２超電導コイルを挟むように配置されるとともに前記第２常電導コイル相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続され、かつ
前記推進に伴う前記対応超電導コイルからの変動磁界により前記対応常電導コイルに誘起される対応磁界に起因して前記集電用部材が生成する集電用磁界の変化を利用して前記集電コイルに集電用誘導電流を誘起させるように構成されること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の集電システム。 - 超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し右側となる部分に配置された第１超電導コイルと、超電導材料からなり略環状に形成され超電導電流が流れた状態で維持されるとともに進行方向に対し左側となる部分に配置された第２超電導コイルと、前記第１超電導コイル又は前記第２超電導コイルのうちのいずれか一方である対応超電導コイルと同じ側に配置された集電コイルを有する車両と、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第１超電導コイルに対応する位置に第１の所定間隔で並設された１対の第１常電導コイルと、
常電導材料からなり略環状に形成されるとともに前記進行方向に沿いかつ前記第２超電導コイルに対応する位置に第２の所定間隔で並設された１対の第２常電導コイルと、
強磁性体からなり、前記集電コイルに対応する位置で、かつ前記対応超電導コイルと同じ側に配置された前記第１常電導コイル又は前記第２常電導コイルである対応常電導コイルの軸線の近傍位置に配置され、所定間隔で不連続に並設された集電用部材と、
前記第１常電導コイル及び前記第２常電導コイルのうちの任意のものに電力を供給可能に構成された送電装置を
備えた磁気浮上式鉄道において、前記車両上で非接触状態で集電を行うための磁気浮上式鉄道の集電方法であって、
前記１対の第１常電導コイルを前記第１超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第１常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、前記１対の第２常電導コイルを前記第２超電導コイルを挟むように配置するとともに前記第２常電導コイルを相互間及び前記送電装置との間でＰＬＧ接続し、かつ
前記推進に伴う前記対応超電導コイルからの変動磁界により前記対応常電導コイルに誘起される対応磁界に起因して前記集電用部材が生成する集電用磁界の変化を利用して前記集電コイルに集電用誘導電流を誘起させること
を特徴とする磁気浮上式鉄道の集電方法。
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