JPH0327703A - 同期形リニアモータによる軌道車両の推進方法 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、同期形リニアモー夕による軌道車両の准進方
法に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、陸上及び水中に一連の軌道を敷設して、同軌道上
を水陸両用の車両を走行させる水陸両用輸送システムと
して、特開１１ｊ｛　６　４　−　６　３　４　６　８
号公報が開示されている。

かかるシステムに用いられる車両には、水中での緊急避
難の為に、車両に少なくとも同車両の上部が水上に露出
することができるだけの浮力を付′ｊ．シている。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 上記のように、車両に水中での浮力を付与したために、
同車両をリニアモータで推進する場合、磁気浮上法等に
よって車両を軌道上一定の軌道との間隔に保持して、車
両を案内しようとすると、陸上においては、車両の重量
と磁気による浮上力とを釣合わせることで、車両を軌道
上一定の間隔に保持することができるが、水中において
は、車両の浮力と磁気による浮上力とが同方向に作用す
るため、上記のような力の釣合いによって車両を軌道上
一定の間隔に保持することができないという問題がある
。

また、Ｊ［Ｉｉ進用と２甲上川の２種類のコイルを要し
軌道構遣が複雑になるという欠点もある。

（二）　課題を解決するための手段 本発明では、陸上及び／又は水中に敷設した軌道上を走
行可能に購或した軌道軍両の推進方法であって、軌道に
コイルを所定の間隔を設けて多数配設すると共に、軌道
車両に、上記コイルと対向したマグネッ１・を設けて、
同期形リニアモー夕を構成し、上記コイルに供給する交
′ｔＴｔ７ｌ！力の周波数及び電流を制御することによ
り、軌道車両を推進すると同時に、同車両の陸上におけ
る重量及び水中におけるｌｆ力をバランスさせることを
特徴とする軌道車両の推進方法と、水中に敷設した軌道
上を走行可能に摺或した軌道車両の推進方法であって、
軌道の上面にコイルを所定の間隔を設けて多数配設する
と』（に、軌道車両の下面に上記コイルと対向したマグ
ネットを設けて、同期形リニアモー夕を摺成し、上記コ
イルに供給する交流電力の周波数及び電流を制御して、
同モータの動作点を制御することにより、軌道車両を推
進すると同時に、同車両の水中における浮力をバランス
させ、かつ、同車両を案内することを特徴とする同期形
リニアモータによる軌道車両の推進方法を提０（ぜんと
するものである。

（ホ）　作用・効果 本発明によれば、軌道に多数配設したコイルに交流電力
を供給し、軌道上に移動磁界を励起して、軌道車両を進
行方向に推進することができる。

特に、上記の交流電力の周波数と電流を制御して、上記
リニアモータの動作点を制御することにより、垂直方向
の分力を軌道車両に作用させて、軌道車両の陸上におけ
る重量又は水中における浮力をバランスさせて、車両停
止゛の時及び任意の車両速度において、軌道車両を軌道
に対して空中又は水中に停ＩＬさせることができる。

また、コイルに供給する交流電力の周波数を制御するこ
とによって、車両の速度を制御することができる。

また、水中に敷設された軌道においては、軌道上゜面の
コイルと軌道車両下面のマグネット間の磁気吸引力によ
って、同車両の水中における浮力をバランスさせるので
あるが、上記磁気吸引力の左右方向の分力が軌道車両の
左右変位に対して復元力として作用するので、軌道車両
を軌道の左石所定位置に保持することがてき゛る。

したがって、コイルが車両の推進と、水中における浮力
のバランスと、案内の機能を兼ねることから軌道に配設
するコイル構造が簡単になる。

（へ）　実施例 本発明の実施例を図面に基き詳説すれば、第１図、第２
図は本発明に係る輸送システム（Ａ）を示している。

第１図は、海部（Ｓ）を挾んで向い合う陸部（１，）の
地下に設けた基地（Ｂ）（Ｂ）間の水中に、軌道（ｌ？
）を敷設し、同軌道（Ｒ）上に水中走行可能の軌道車両
（Ｖ）を走行させて、人員・物資等の輪送を行うように
している。

（５）　（５）・・・はエアロックである。

また、第２図は、陸上に基地（１１）　（Ｂ）を設け、
各基地（Ｂ）　（ｎ）間に、陸部（Ｉ，）においては地
上に、海部（Ｓ）においては水中に軌道＜Ｒ）を敷設し
、同軌道（Ｒ）上に水陸両用の軌道車両（Ｖ）を走行さ
せて、人員・物資等の輸送を行うようにしている。

なお、上記水陸両用輻送システム（Ａ）の詳細について
は、前記特開昭６４−６３４６８号公報に記載されたも
のと、推進手段と、車両の重量または浮力のバランス手
段と、案内手段とを除きほぼ同一構成である。

第３図は、軌道車両（Ｖ）及び軌道（Ｒ）の正面断面図
であり、軌道車両（Ｖ）には、水中での緊急避難のため
に、少なくとも同車両（Ｖ）の上部が水面上に浮上する
だけの浮力を付与している。

（１）（１’）は、軌道車両（Ｖ）の下面に設けた左右
一対の超伝導コイルであり、同超伝導コイル（１）（Ｉ
゛）によって、軌道（Ｒ）に垂直な磁束を発生する左７
丁一対の超伝導マグネット（Ｍ）（Ｍ’）を構成してい
る。

（２）（２゜）は、軌道（Ｒ）の上面に配設したコイル
であり、上記超伝導マグネット（Ｍ）（Ｍ’）とで、基
地（ｒ３）から供給された三相交流電力によって作動す
る同期形リニアモータ（１，）を構成している。

（３）（３）・・・は、陸上において軌道車両（Ｖ）の
左右変位を抑制すると共に、後述する水中における軌道
車両（Ｖ）の案内において、゛同車両（Ｖ〉が復元範四
を越えて変位したとき、同変位を制限するためのガイド
ローラであり、（４）（４）は軌道扶持板で緊急避難の
為に開閉自在にしている。

以下、軌道車両（Ｖ）の推進と、軌道車両（Ｖ）の陸上
における重量のバランス及び水中における１７力のバラ
ンスについて説明する。

第４図は、軌道車両（Ｖ）及び軌道（Ｒ）に配設した超
伝導マグネット（Ｍ）（Ｍ’）とコイル（２）　（２゜
）の模式的側面図であり、左方を軌道車両（Ｖ）の進行
方向としている。

図中、（τ）は超伝導マグネット（Ｍ）（Ｍ’）のポー
ルピッチを示しており、上記コイル（２）　（２゜）は
ボールピッチ（τ）の２７３の間隔で配設され、隣接し
た３個のコイル（２）　（２゜）を１組とし、同組中の
それぞれのコイル（２）（２’）に三川交流電力のａ，
ｂ，ｃ相が供給されている。

したがって、軌道（Ｒ）に配設したコイル（２）　（２
゜）は、（ｆｆｉ）で示すような磁束密度を有し、かつ
、左方に進行する移動磁界を励起することになる。

超伝導マグネット（Ｍ）　（Ｍ’）とコイル（２）　（
２゜）とは一定の間隔を保持して上下に対向しており、
上記移動磁界と超伝導マグネット（Ｍ）（Ｍ’）との相
互作用によって、コイル（２）（２゜）に供給された交
流電力の周波数と同期して軌道車両（Ｖ）を左方に推進
する。

第５図は、上記移動磁界と超伝導マグネット（Ｍ）（『
）とによって生ずる軌道（Ｒ）に平行な分力、すなわち
、車両への推進力（Ｄｐ）を示すグラフであり、（Δｘ
）は動作点であり、＋は移動磁界に対する遅れ、一は進
みを示している。

図示するように、動作点・（Δｘ）の変化に対し推進力
（Ｄｐ）は略サインカーブ状に変化し、同推進力（Ｄｐ
）は、動作点（Δｘ）が０及び±τのとき０、＋ｌ／２
τのとき進行方向の最大となり、−１／２τのとき逆方
向の最大となる。

第６図は、軌道（Ｒ）に垂直方向の分力（Ｄｖ）を示す
グラフであり、＋は磁気吸引力、一は磁気反発力を示し
、動作点（Δｘ）の変化に対して略コサインカーブ状に
変化し、同分力（Ｄｖ）は、動作点（Δｘ）が０のとき
磁気吸引力が最大、±　１／２τのとき０１±τのとき
磁気反発力が最大になる。

したがって、動作点（Δｘ）を制御することによって、
任意の大きさの推進力（Ｄｐ）と、軌道（Ｒ）に対する
ｆモ意の大きさの垂直方向の分力（Ｄｖ）とを同１１ｊ
ｔに発生させることができる。

したがって、軌道車両（Ｖ）への推進力（Ｄｐ）を発生
させながら、同時に、陸部（Ｌ）においては軌道車両（
Ｖ）の重量をバランスし、水中においては軌道車両（Ｖ
）の浮力をバランスするのに充分な垂直方向の分力（Ｄ
ｖ）を発生させることができることになる。そのために
、車両停止の時及び任意の車両速度において、軌道車両
（Ｖ）を軌道（１？）に対して空中又は水中に停ｌ１二
させることができる。

また、軌道車両（Ｖ）が所定の速度で走行中、外乱によ
って走行速度が変化した場合、リニアモー夕の負荷が変
化して動作点（Δｘ）が変化し、軌道車両〈ｖ）の上下
位置にも偏差を生ずるが、動作点（Δｘ）の変化はコイ
ル（２）　（２゜）に供給する交流電力の電圧及び電流
の変化によって検出することができ、また、軌道車両（
Ｖ）の上下偏差はセンサ等で検出することができるので
、上記の検出値に基づいてコイル（２）　（２゜）に供
給する交流電力の電流と周波数を制御して動作点（Δｘ
）を変位させ、上下位置の偏差を許容範囲内に保持しな
がら、しかも推進力（Ｄｐ）を変化させることにより、
軌道小両（Ｖ）を所定の走行速度に復帰させることがで
きる。

また、本実施例のように、軌道（Ｒ）の上面にコイル（
２）（２゜）を、軌道車両（Ｖ）の下面に超伝導マグネ
ット（Ｍ）（Ｍ゜）を配設した同期形リニアモータ（！
，）において、陸上では、コイル（２）　（２゜）の供
給する交流電力の周波数と電流を制御し、動作点（Δｘ
）が１／２τ〜τ間に位置するようにして、超伝導マグ
ネット０１）　（Ｍ’）とコイル（２）（２’）間の磁
気反発力で軌道車両（Ｖ）を浮上させ、同特に、推進力
（Ｄｐ）により軌道車両（Ｖ〉を推進することができる
。

また、水中では、動作点（Δｘ）が０〜１／２τに位置
するように、交流電力の周波数と電流を制御すれば、超
伝導マグネットてＭ）（Ｍ’）と、コイル（２）（２’
）間に作用する磁気吸引力で、軌道車両（Ｖ）のｌＹ力
をバランスさせ、軌道車両（Ｖ）と軌道（Ｒ）との間隔
を一定に保持することができる。

また、コイル（２）（２’）に供給する交流電力の周波
数を制御することで、軌道車両（Ｖ）の速度を制御する
ことができる。

次に、水中における軌道車両（Ｖ）の案内、すなわち左
右の位置安定について説明する。

第７図は、超伝導マグネット（Ｍ）　（Ｍ’）とコイル
（２）（２゜）の模式的正面図であり、（Ｘ）は軌道（
Ｒ）の中心線、（Δｙ）は軌道車両（Ｖ）の軌道（Ｒ）
に対する左右方向の変位であって、＋は左方向、は右方
向の変位を示している。

第８図は、軌道車両（Ｖ）の軌道（Ｒ）に対する左右方
向の変位（Δｙ）と、超伝導マグネット（Ｍ）（『〉と
コイル（２）（２’）間に発生する左右方向の分力との
関係を示すグラフであって、各分力（ＤＬＯ）（Ｔ）Ｌ
　ｔ）　（ＤＬ２）　（ＤＬ３）　（Ｄｔ４）は、それ
ぞれ動作点（Δｘ）が０、ｌ／４τ、１／２τ、３／４
τ、τのときの左右方向の分力を示している。

そして、水中では、リニアモータ（Ｌ）の動作点（Δｘ
）がＯ以上、１／２τ以下であるから、この場合の左右
方向の分力は（ＤｔＯ）　（Ｄｔ１）であり、図示する
ように、変位（Δｙ）に対し上記分力（０１０）（ＤＬ
Ｌ）が負の関係にあるので、同分力（ＤｔＯ）（Ｄｔ１
）が復元力として作用し、軌道（Ｒ）上において、軌道
車両（Ｖ）の左イテ位置を１１律的に安定させることが
できる。

本発明の実施例は上記のように構成されており、陸上及
び／又は水中に敷設した軌道（Ｒ）、及び同軌道（Ｒ）
上を走行可能に構成した軌道車両（Ｖ）において、軌道
（Ｒ）上面に多数のコイル（２）（２’）を所定の間隔
を設けて配設すると共に、軌道車両（Ｖ）の下面に、上
記コイル（２）（２゜）と対向した超伝導マグネット（
Ｍ）（Ｍ’）を設けて、超伝導リニアモー夕を構成した
ことで、軌道車両（Ｖ）が集電する必要がなく、また、
コイル（２）（２゜）に作用させる交流電力の周波数及
び電流を制御して、同リニアモタの動作点（Δｘ）を制
御することにより、１種類のコイルで上記軌道車両ｒＶ
）を推進することと、軌道軍両（Ｖ）のｍＢｋまたは浮
力をバランスさせることと、軌道車両（Ｖ）を案内する
ことができ、軌道（Ｒ）に配設するコイル（２）　（２
゜）の構造を簡ｉｔｔ化することができ、設備費を大巾
に軽減することができる。

なお、軌道（Ｒ）に配設したコイル（２）（２’）と、
軌道車両（Ｖ）に設けた超伝導マグネット（Ｍ）（Ｍ’
）とは、互いに対向して配設されておけばよく、例えば
、コイル（２）（２゜）を亨九道（Ｒ）の側面、下面ま
たは傾斜面に配設し、これと対向するように超伝導マグ
ネット（Ｍ）　（Ｍ’）を軌道車両ｍに配設することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明に係る暢送システムの説明図
。 第３図は、軌道車両及び軌道の正面断面図。 第４図は、超伝導マグネットとコイルの模式的側面図。 第５図は、動作点と推進力との関係を示すグラフ。 第６図は、動作点と垂直方向の分力との関係を示すグラ
フ。 第７図は、超伝導マグネットとコイルの模式的ｉＴ二面
図。 第８図は、左右変位と左右方向の分力との関係を示すグ
ラフ。 （Ｌ）　　：同期形リニアモータ ０１）：超伝導マグネッ１・ （Ｒ）：軌道 （Ｖ）二軌道車両 （Δｘ）：動作点 （２）：コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）陸上及び／又は水中に敷設した軌道（Ｒ）上を走行
   可能に構成した軌道車両（Ｖ）の推進方法であって、 軌道（Ｒ）にコイル（２）を所定の間隔を設けて多数配
   設すると共に、軌道車両（Ｖ）に、上記コイル（２）と
   対向したマグネットを設けて、同期形リニアモータ（Ｌ
   ）を構成し、上記コイル（２）に供給する交流電力の周
   波数及び電流を制御して、同モータ（Ｌ）の動作点（Δ
   ｘ）を制御することにより、軌道車両（Ｖ）を推進する
   と同時に、同車両（Ｖ）の陸上における重量及び水中に
   おける浮力をバランスさせることを特徴とする軌道車両
   の推進方法。 ２）水中に敷設した軌道（Ｒ）上を走行可能に構成した
   軌道車両（Ｖ）の推進方法であって、軌道（Ｒ）の上面
   にコイル（２）を所定の間隔を設けて多数配設すると共
   に、軌道車両（Ｖ）の下面に上記コイル（２）と対向し
   たマグネットを設けて、同期形リニアモータ（Ｌ）を構
   成し、上記コイル（２）に供給する交流電力の周波数及
   び電流を制御して、同モータ（Ｌ）の動作点（Δｘ）を
   制御することにより、軌道車両（Ｖ）を推進すると同時
   に、同車両（Ｖ）の水中における浮力をバランスさせ、
   かつ、同車両を案内することを特徴とする同期形リニア
   モータによる軌道車両の推進方法。