JPH08230664A

JPH08230664A - 磁石ベルト式輸送装置

Info

Publication number: JPH08230664A
Application number: JP6480795A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kuriyama; 義彦栗山; Akio Kobayashi; 明男小林; Masaaki Tokunaga; 雅亮徳永; Kazumi Matsui; 一三松井; Takahiro Gomi; 貴公五味
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Magnetic Transportation System Engineering Co
Current assignee: Magnetic Transportation System Engineering Co; Proterial Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】急勾配の坂道走行を可能にする磁石ベルト式輸
送装置を提供する。【構成】台車に取付けられて車体を支持すると共に、レ
ール２の上面に吸着しながら走行する磁石車輪４と、レ
ール２の側面に吸着しながら回転することにより車両に
推力を付与する磁石ベルト５とを有する磁石ベルト式輸
送装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁石とレールとの磁気
的吸着力を利用することにより、地上に固定されたレー
ルに沿って車両が走行する磁石ベルト式輸送装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、輸送需要の比較的小さな箇所に適
する輸送システムとして、磁石を応用し、システム構成
がシンプルな磁石ベルト輸送システム（以下ＢＴＭとい
う）の開発が進められている。ＢＴＭは、車上に動力を
持たせ、磁石と鉄片の吸着力を利用して車両を駆動する
ものである（磁石と鉄片が吸着した時に発生する大きな
磁気摩擦力を利用する）。ここで、従来の磁石ベルト式
輸送装置の正面図を図１０に示す。レール５０には、レ
ール５０の上面に沿って走行する支持車輪５１（ゴム車
輪）が配置されている。また、レール５０の側面には、
レール５０に吸着しながら回転する磁石ベルト５２が配
置されている。このような構成の下、磁石ベルト５２を
回転させると、大きな磁気摩擦力が発生し、車両が推力
を得て支持車輪５１に支持されながらレール５０に沿っ
て走行するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁石ベルト式輸
送装置は、平坦部や緩やかな坂道（例えば４５度未満の
勾配を有する坂道）の走行はある程度可能であるが、勾
配が急になると（例えば４５度以上）、車体の自重によ
る重力の他に水平方向に車体を浮き上がらせようとする
力が発生して車体をレールから離れさせようとするの
で、急勾配の坂道走行が困難となる。この坂道走行時に
車両に発生する力関係を図１１により具体的に説明す
る。ここで、Ｐ１は車体の重心、Ｐ２は磁石ベルトの重
心、Ｆは推力、Ｗは車体の重力である。坂道走行時に
は、重心Ｐ１には車体の重力Ｗが矢印方向に働き、重心
Ｐ２には推力Ｆが矢印方向に働く。このように、重心Ｐ
１，Ｐ２にそれぞれ別々の力（Ｗ，Ｆ）が作用するた
め、勾配角度が急になると、Ｐ１とＰ２との間に発生す
る回転モーメント（Ｍ）が原因となって車体がレール５
０から離れようとする。このような車体の離脱を防止す
るため、図１２（（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図）に
示すように、支持車輪５１の他に背面支持車輪５３（ゴ
ム車輪）を、台車５５を介して支柱５４に支持されたレ
ール５０の下面に配置することも考えられるが、車体重
量が大きくなると共に車体が大型化してしまい、小型化
および軽量化の点からは好ましくない。

【０００４】そこで、本発明では、前記従来技術の問題
点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
急勾配の坂道走行を可能にする磁石ベルト式輸送装置を
提供することにある。特に、小型かつ軽量の装置構成の
下で、急勾配の坂道走行をスムーズに行えるようにする
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における第１の発明では、地上に固定された
レールとの磁気的吸着力を利用することにより車両が上
記レールに沿って走行する磁石ベルト式輸送装置おい
て、上記車両の台車に取付けられて車体を支持すると共
に、上記レールの上面に吸着しながら走行する磁石車輪
と、上記レールの側面に吸着しながら回転することによ
り車両に推力を付与する磁石ベルトとを有する。また、
前記台車に、前記レールの下面に吸着しながら走行する
他の磁石車輪を配置してもよい。次に、本発明における
第２の発明では、地上に固定されたレールとの磁気的吸
着力を利用することにより車両が上記レールに沿って走
行する磁石ベルト式輸送装置おいて、上記車両の台車に
取付けられて車体を支持すると共に、上記レールの上面
および／または下面に吸着しながら走行する磁石車輪
と、上記レールの側面に吸着しながら回転することによ
り車両に推力を付与する磁石ベルトとを有し、さらに、
電源から電力を供給されるモータによって駆動され、か
つこのモータへの給電は、上記電源から前記レール及び
磁石車輪を介して行われるという技術的手段を採用し
た。また、本発明の第１および第２の発明では、前記磁
石車輪は、強磁性体からなる一対の車輪部と、この一対
の車輪部の間に配置された少なくとも一つの永久磁石と
で構成するのが好ましい。

【０００６】

【作用】上記本発明では、支持車輪としてレールの上面
に吸着しながら走行する磁石車輪を使用した。このよう
にすれば、車両が急勾配の坂道を走行する時でも、車体
がレールから離れずにレールに沿ってスムーズに走行可
能になる。従来では、上述のように、支持車輪としてゴ
ム車輪を使用していたので、例えば、４５度以上の勾配
を有する急勾配の坂道では、車体の自重の他に、水平方
向に車体を浮き上がらせようとする力が発生する。この
結果、車体がレールから離れようとするので、坂道走行
が困難となっていた。これに対して、本発明では、磁石
車輪の有する磁気的吸着力により車体が水平方向に浮き
上がってしまうのを防止するようにしたので、急勾配
（例えば、４５〜９０度）の坂道でも車体がレールから
離れずにスムーズに走行できる。

【０００７】また、車体の浮き上がりを防止するために
装置の大型化及び重量増加がある程度許容される場合に
は、磁石車輪を、レールの上面だけでなく下面（背面）
に配置してもよい。また、支持車輪として磁石車輪（後
述の如く、例えばＳＳ４００等に代表される炭素鋼やＳ
ＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等の磁性ステンレス鋼、ケイ
素鋼等の導電性を有する強磁性体と永久磁石とで構成さ
れる。）を使用することにより、支持車輪を給電子とし
て使用可能である。具体的には、電源からの電力はレー
ル及び磁石車輪を経由して磁石ベルトを駆動するモータ
に供給される。

【０００８】上記磁石車輪は、強磁性体からなる一対の
車輪部と、この一対の車輪部の間に配置された少なくと
も一つの永久磁石とで構成するのが好ましい。ここで、
車体に発生する水平方向に車体を浮き上がらせようとす
る力は、坂道の勾配角に応じて変化する（例えば、勾配
角が急になると、車体を浮き上がらせようとする力は大
きくなる）。従って、坂道の勾配角に応じて磁石車輪の
吸着力を変化させるのが好ましい。吸着力を変化させる
には、例えば、一対の車輪部の間に配置されている永久
磁石の個数を増減させたり、永久磁石の磁化方向を変化
させたりすればよい。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図により説明する。まず、
本発明の磁石ベルト式輸送装置が適用される車両の全体
構成を図２に示す。車両１は、地上に固定されたレール
２に沿って走行する。レール２は、強磁性体（例えば、
鉄鋼材料）で形成されている。車両１の床下には、車体
１ａを搭載するための台車３が配置されている。台車３
には、レール２の上面に沿って走行する磁石車輪４が取
付けられている。

【００１０】また、車両１には、磁石ベルト５が取付け
られている。この磁石ベルト５は、レール２の側面に配
置される。磁石ベルト５の両端には、駆動部材であるプ
ーリー６がそれぞれ設けられている。このプーリー６
は、図３に示すように、モーター７によって駆動され
る。このプーリー６がモーター７によって駆動されるこ
とにより、磁石ベルト５が回転するようになっている。

【００１１】次に、本発明の磁石ベルト式輸送装置を図
１に示す。ここで、図１（ａ）は平面図であり、図１
（ｂ）は側面図である。レール２の上面には、車体１ａ
を支持すると共に、レール２の上面に吸着しながら走行
する磁石車輪４が設けられている。この磁石車輪４は、
強磁性体からなる一対の車輪部４ａ（例えばＳＳ４００
等）と、一対の車輪部４ａの間に配置された永久磁石４
ｂ（例えば、日立金属（株）製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方
性燒結磁石、ＨＳ３７ＢＨ等）とで構成されている。一
方、レール２の側面には、レール２の側面に吸着しなが
ら回転することにより車両１に推力を付与する磁石ベル
ト５が配置されている。

【００１２】図１では、磁石ベルト５は、レール２の両
面に配置（両側吸着）されているが、レール２の片面に
のみ配置（片側吸着）してもよい。このような構成の
下、モータ７（図３参照）を駆動させると、磁石ベルト
５がレール２の側面に吸着しながら回転することにより
大きな磁気摩擦力が発生し、車両１が磁石車輪４に支持
されながらレール２に沿って走行する。

【００１３】次に、上記磁石車輪４の詳細な構成を図４
により説明する。ここで、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜
視図である。図４に示すように、一対の強磁性体（例え
ばＳＳ４００）からなる車輪部４ａが永久磁石（例えば
日立金属（株）製ＨＳ３７ＢＨ）からなる車軸部４ｂに
より連結され、かつ適宜の着磁手段によって車軸部４ｂ
部分に図４に示すようなＮ磁極およびＳ磁極が形成され
ている。このような構成の下、Ｎ極側の車輪部４ａから
出た磁束はレール２を通って、Ｓ極側の輪体部４ａへ戻
る磁束ループＡを形成する。このようにして、永久磁石
４ｂの磁力が車輪部４ａのレール２に対する磁力に活か
される。なお、上記車輪部４ａは円板状に形成されてい
る。

【００１４】次に、吸着力を一層向上させるための磁石
車輪４の構成を図５に示す。ここで、（ａ）は正面図、
（ｂ）は斜視図である。磁石車輪４は、強磁性体（例え
ばＳＳ４００）からなる一対の車輪部４ａの間に、二つ
の永久磁石４ｂ（例えばＨＳ３７ＢＨ）と一つのヨーク
４ｃ（強磁性体（例えばＳＳ４００））を配置して構成
されている。ヨーク４ｃは、二つの永久磁石４ｂの間に
配置されている。ヨーク４ｃを挟んでこの二つの永久磁
石４ｂ間の隣り合う磁極の極性が同一磁極となる（反発
する）ように配置されている。なお、車輪部４ａ及びヨ
ーク４ｃは円板状に形成されている。また、車輪部４ａ
とヨーク４ｃの径寸法を同一にするとレール２に接触す
る面積が増加するため磁気的吸着力の更なる向上の点か
ら好ましい。また、図５における永久磁石４ｂを３つ以
上およびこれに対応してヨーク４ｃを２つ以上とし、さ
らに各４ｃを挟んだ永久磁石４ｂ間の対向磁極を同磁極
とする構成とすれば任意の形状、寸法に対応できる。

【００１５】永久磁石４ｂのＮ極から出た磁束は、それ
ぞれ車輪部４ａとレール２を通って中間部に位置するヨ
ーク４ｃに戻る。このように、本実施例に示す磁石車輪
４では、複数の磁束ループ（Ｂ，Ｃ）が形成されるの
で、１つの永久磁石４ｂで構成され、１つの磁束ループ
しか形成されない図４の磁石車輪４に比べて吸着力を一
層向上させることができる。

【００１６】上記磁石車輪４を構成する永久磁石４ｂと
しては、公知の製造方法（例えば粉末治金法、塑性加工
法（据え込み、押し出し、圧延等）、ボンド磁石法、鋳
造法、超急冷法等）により製造可能である。そして、前
記永久磁石としてその基本組成を表す一般式がＲ−Ｆｅ
−Ｂ系、Ｒ−Ｃｏ₅ 系、Ｒ₂ −Ｃｏ₁₇系、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ
系（ＲはＹを含む希土類元素のうちの１種または２種以
上であり、必要に応じてＣｏ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｇａ，Ｆ
ｅ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｎｉ，Ｖ，Ｓｉ，Ｓｎ等
から選ばれる１種または２種以上の磁気特性に有効な元
素を含有できる。さらに、Ｏ，Ｃ，Ｎ，Ｈから選ばれる
１種または２種以上の不可避不純物元素を含有でき
る。）で示される希土類磁石およびフェライト磁石、ア
ルニコ磁石、Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ磁石等の公知の永久磁石材
料の１種または２種以上を使用することができる。さら
に、上記永久磁石材料の１種または２種以上からなる粉
末状粒子と、公知の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂ま
たはゴム材料またはこれらのうちの１種または２種以上
とを主体として構成される公知のボンド磁石材料（好ま
しくは異方性磁石）によって本発明の永久磁石を構成し
てもよい。そして、上記のうちＲ−Ｆｅ−Ｂ系燒結磁石
が特に好ましい。また、車輪部４ａおよびヨーク４ｃに
は、公知の強磁性材料を使用することができる。

【００１７】上記磁石車輪４の有する吸着力により、車
体１ａが水平方向に浮き上がってしまうのが防止される
ので、急勾配（例えば、４５〜９０度）の坂道でも車体
１ａがレール２から離れずにスムーズに走行できる。特
に、図５に示す磁石車輪４は、大きな吸着力が得られる
ので、例えば４５〜９０度の勾配角が大きな坂道走行に
適している。

【００１８】次に、磁石ベルト５の構成を図６により説
明する。図６において、磁石ベルト５の裏面の断面は凹
凸状に形成されている。そして、磁石ベルト５の裏面の
凹凸部６０がプーリー６の側面（凹凸状に形成）と係合
する。この状態でプーリー６を回転させれば、磁石ベル
ト５の裏面の凹凸部６０とプーリー６の側面とが噛み合
って、磁石ベルト５が一定方向に回転する。なお、磁石
ベルト５のベルト５ａは、例えば、スチールワイヤー等
の補強芯線（図示省略）を埋設したポリウレタン樹脂で
形成する。

【００１９】ベルト５ａの表面位置には複数個の磁石ユ
ニット１００が配置されている。磁石ユニット１００
は、ヨーク６１と、このヨーク６１に固着された磁石６
２とで構成されている。磁石６２は、永久磁石であり、
例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の異方性燒結磁石（日立金属
（株）製ＨＳ３７ＢＨ）に磁力が付与されて使用され
る。この磁石ユニット１００はプロフィル６３（例えば
ポリウレタンで樹脂形成）によって覆われており、この
プロフィル６３をベルト５ａ（プロフィル６３と同一か
または溶融固着が可能な類似の材料で形成する。）の表
面に適宜の金型等を用いた加熱および冷却手段によって
融着することにより磁石ユニット１００がベルト５ａの
表面に強固に固定される。

【００２０】なお、図６では、磁石ユニット１００をプ
ロフィル６３で覆って形成したが、図７に示すように、
磁石ユニット１００を断面略コ字型のヨーク７０と、こ
のヨーク７０に固着された永久磁石７１とで構成し、固
定部材７２によりベルト５ａの表面に固定するようにし
てもよい。

【００２１】次に、本発明の磁石ベルト式輸送装置に適
用される給電システムを図８に示す。図８において、レ
ール２の側面に配置されている磁石ベルト５は、減速機
８を介してモータ７（例えば定格１８Ｖ，１Ａの直流モ
ータ）に接続されている。この直流モータ７には、本発
明の支持車輪となる磁石車輪４（例えば図４のもの。）
と集電板９（例えばＡｌ薄板で形成する。）がそれぞれ
接続されており、一方の電極（極性は限定されない。）
は磁石車輪４から、他方の電極（一方の電極と反対極性
である。）は集電板９から取るようにする。なお、磁石
車輪４からの電極は、車軸４ｂから取ってもよいしベア
リング（図示せず）から取ってもよい。（好ましくはベ
アリングから取るのが望ましい。）

【００２２】レール２の略中央部には絶縁体１０が設け
られており、この絶縁体１０上にはトロリー線１１が配
設されている。また、集電板９は、絶縁体１２（例えば
公知の絶縁性樹脂で形成）を介して、モータ７に接続さ
れており、トロリー線１１に押し当てる力を発生するよ
うに配置されている。そして、レール２とトロリー線１
１に対して電源１３から電力が供給されるようになって
いる。この電源１３には、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）が
供給されると共に、直流モータ７の正・逆転の切替等を
行う制御装置１４が接続されている。なお、この制御装
置１４に代えて直流モータ７に接続する減速機８のギア
構造を工夫して正・逆転の切換等を行ってもよい。

【００２３】このような構成の下、電源１３からの電流
は制御装置１４を介してレール２に流れ、磁石車輪４の
車輪部４ａを通って、車軸４ｂあるいは車軸４ｂを受け
るベアリング部（図示省略）に導かれて直流モータ７に
供給される。これにより直流モータ７が駆動され減速機
８を介して磁石ベルト５が回転する。磁石ベルト５の回
転方向を逆転させたい場合には上述の制御装置１４によ
り正逆の切替制御を行えばよい。このように、本実施例
では、支持車輪として磁石車輪４を使用することによ
り、支持車輪に磁気吸着性を付与し、さらに直流モータ
ー７に対する給電子として利用することができる。

【００２４】また、車体１ａの浮き上がりを防止するた
めに装置の大型化及び重量増がある程度許容される場合
には、図９に示すように、磁石車輪４を、レール２の上
面だけでなく下面（背面）にも台車３を介して配置する
ように構成してもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、支持車輪として磁石車
輪を使用したので、急勾配（例えば、４５〜９０度）の
坂道でも車体がレールから離れずに走行することができ
る。さらに、小型かつ軽量の装置構成の下で、急勾配の
坂道走行をスムーズに行うことができる。また、磁石車
輪の吸着力を変化させることにより勾配角に応じた坂道
走行が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石ベルト式輸送装置を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図２】本発明の磁石ベルト式輸送装置が適用される車
両の全体構成を示す図である。

【図３】磁石ベルトの駆動方法を示す図である。

【図４】磁石車輪の構成を示す図であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）は斜視図である。

【図５】磁石車輪の他の構成を示す図であり、（ａ）は
正面図、（ｂ）は斜視図である。

【図６】磁石ベルトの構成を示す図である。

【図７】磁石ベルトの他の構成を示す図である。

【図８】本発明の磁石ベルト式輸送装置に適用される給
電システムを示す図である。

【図９】本発明の他の磁石ベルト式輸送装置を示す図で
ある。

【図１０】従来の磁石ベルト式輸送装置を示す図であ
る。

【図１１】坂道走行時に車両に発生する力関係を示す図
である。

【図１２】磁石ベルト式輸送装置の比較例である。

【符号の説明】

１車両２レール３台車４磁石車輪５磁石ベルト７モーター１００磁石ユニット

フロントページの続き (72)発明者徳永雅亮埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地日立金属株式会社磁性材料研究所内 (72)発明者松井一三東京都千代田区外神田１丁目17番４号磁石輸送システム開発株式会社内 (72)発明者五味貴公東京都千代田区外神田１丁目17番４号磁石輸送システム開発株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地上に固定されたレールとの磁気的吸着力
を利用することにより車両が上記レールに沿って走行す
る磁石ベルト式輸送装置おいて、上記車両の台車に取付けられて車体を支持すると共に、
上記レールの上面に吸着しながら走行する磁石車輪と、
上記レールの側面に吸着しながら回転することにより車
両に推力を付与する磁石ベルトとを有することを特徴と
する磁石ベルト式輸送装置。
【請求項２】前記台車に、前記レールの下面に吸着しな
がら走行する他の磁石車輪を配置したことを特徴とする
請求項１に記載の磁石ベルト式輸送装置。
【請求項３】地上に固定されたレールとの磁気的吸着力
を利用することにより車両が上記レールに沿って走行す
る磁石ベルト式輸送装置おいて、上記車両の台車に取付けられて車体を支持すると共に、
上記レールの上面および／または下面に吸着しながら走
行する磁石車輪と、上記レールの側面に吸着しながら回
転することにより車両に推力を付与する磁石ベルトとを
有し、さらに、電源から電力を供給されるモータによっ
て駆動され、かつこのモータへの給電は、上記電源から
前記レール及び磁石車輪を介して行われることを特徴と
する磁石ベルト式輸送装置。
【請求項４】前記磁石車輪は、強磁性体からなる一対の
車輪部と、この一対の車輪部の間に配置された少なくと
も一つの永久磁石とで構成されていることを特徴とする
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の磁石ベルト
式輸送装置。