JPH09267605A

JPH09267605A - 磁石車輪

Info

Publication number: JPH09267605A
Application number: JP8079716A
Authority: JP
Inventors: Akio Kobayashi; 明男小林; Yoshihiko Kuriyama; 義彦栗山; Masaaki Tokunaga; 雅亮徳永; Kazumi Matsui; 一三松井
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Magnetic Transportation System Engineering Co
Current assignee: Magnetic Transportation System Engineering Co; Proterial Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】磁性および導電性を有する走行路と磁石車輪
とを利用した電力供給を可能とする、集電機能を備えた
磁石車輪を提供する。【構成】車軸と、その車軸まわりに配置される永久磁
石と車輪と導電部材とを備えるとともに、前記の車軸と
車輪との間に抵抗体（２０℃での電気的体積抵抗率が１
０^-4Ω・ｍ以上。）が設けられ、さらに前記の永久磁石
と車軸との間に空隙部が設けられて前記車輪に集電機能
が付与されることを特徴とする磁石車輪。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、磁性およ
び導電性を有する走行路に沿って走行する走行体（例え
ば、台車等。）に設けられて、吸着回転することにより
その走行体を移動させる磁石車輪に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−２９３６８８号公報によれ
ば、磁性材料からなる一対の車輪が車軸で連結されるこ
と及び車軸の一部が磁石（例えば円柱状磁石）で構成さ
れることが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、地上に固定さ
れた磁性を有する走行路に沿って走行する台車に上記従
来の磁石車輪を搭載する場合、磁石車輪を回転駆動する
ための電動機の電力が必要である。その電力は、台車に
蓄電池を搭載するかまたは地上からトロリー線により供
給する方法などが考えられる。しかし、蓄電池による場
合では蓄電池の交換費用が生じ、トロリー線による供給
ではその設備設置の費用が大きく、コスト低減化が難し
い。そこで、本発明の課題は、磁性および導電性を有す
る走行路と磁石車輪とを利用した電力供給を可能とす
る、集電機能を備えた磁石車輪を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
達成するために、車軸と、その車軸まわりに配置される
永久磁石と車輪と導電部材とを備えるとともに、前記の
車軸と車輪との間に抵抗体（２０℃での電気的体積抵抗
率が１０^-4Ω・ｍ以上。）が設けられ、さらに前記の永
久磁石と車軸との間に空隙部が設けられて前記車輪に集
電機能が付与されることを特徴とする磁石車輪を採用し
ている。

【０００５】また、本発明では、磁性および導電性を有
する走行路に沿って走行する台車に設けられて、その走
行路上を吸着回転することにより前記台車に推力が付与
される磁石車輪であって、車軸と、その車軸まわりに配
置される一対の車輪と、一対の車輪の間に配置される少
なくともひとつの永久磁石と、その車輪に接続される導
電部材とを備えるとともに、前記の車軸と車輪との間に
抵抗体（温度２０℃での電気的体積抵抗率が１０^-4Ω・
ｍ以上。）が設けられ、さらに前記の永久磁石と車軸と
の間に空隙部が設けられて前記車輪に集電機能が付与さ
れることを特徴とする磁石車輪を採用した。

【０００６】上記本発明では、集電機能は、車輪側に設
けられた導電板と、台車側に設けられた導電板と、前記
車軸の中心線延長上に配置されるとともにその２つの導
電板間に接触状態で配置された導電球とを介して付与さ
れる。また、本発明では、球面状の凹部を車輪側の導電
板に設ける構成を採用している。また、本発明では、球
面状の凹部は、半径ｒの導電球を配置するために、その
凹部の半径をＲ、深さをＨとする時、Ｒ≧ｒでかつ２ｒ
＞Ｈ＞０の寸法とされる。また、本発明では、永久磁石
の形状をリング状、扇形板状、台形板状のうちの１種ま
たは２種以上とすることが好ましい。

【０００７】上記抵抗体の形成材料としては、２０℃で
の電気的体積抵抗率が１０^-4Ω・ｍ以上を有するものが
好ましい。例えば、テフロン、ウレタン、ナイロンなど
の合成樹脂材料または酸化物、窒化物、炭化物などのセ
ラミックス材料が好ましい。２０℃での電気的体積抵抗
率が１０^-4Ω・ｍ未満では、車輪と車軸との絶縁が困難
となる。すなわち、例えば、車輪の内周面側表面に層状
に設けられた電気的抵抗体、および車軸と永久磁石との
間の空隙部の存在により、導電性の金属強磁性材料で形
成された車輪と車軸とを絶縁し、本発明の磁石車輪に集
電機能を付与することが可能となる。また、車軸の外周
面側表面に上記の電気的抵抗体を設けてもよいことは勿
論である。

【０００８】集電機能は、例えば、車輪側と台車側に各
々設けられた導電板と、車軸の中心線延長上でその２つ
の導電板の間に接触状態で配置された導電球と、導電性
の金属強磁性材料で形成された車輪等で付与される。詳
述すると、その２つの導電板の間に半径ｒの導電球を配
置するために、球面状の凹部（ただし、凹部の半径を
Ｒ、深さをＨとする時、Ｒ≧ｒ、２ｒ＞Ｈ＞０とす
る。）をその２つの導電板の一方または両方に設ける。
導電球は車輪部と電気的および機械的に結合された導電
板と、台車側に固設された導電板との間に保持される。
また、その導電球の磨耗を防止するため、導電球は車軸
の中心線延長上に位置することが好適である。なお、前
記導電板に設ける球面状の凹部の半径Ｒは導電球の半径
ｒと同等またはそれ以上でよく、その球面状の凹部の深
さＨは導電球の半径ｒの２倍未満が好ましい。以上の構
成により、例えば磁性および導電性を有する走行路から
磁石車輪の車輪部、車輪側の導電板、導電球、台車側の
導電板を通じて、台車上の電動機に電力を供給すること
が可能になる。このように、本発明の磁石車輪の走行路
として必要な機能は、導電体および磁性体の機能であ
り、例えばSS400などの圧延鋼材で形成するのが適当で
ある。

【０００９】本発明の永久磁石としては、希土類磁石
（例えば、Ｒ−Ｃｏ系磁石、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、Ｓｍ
−Ｆｅ−Ｎ系磁石などであり、ＲはＹを含むＮｄ，Ｄｙ
等の希土類元素の内の１種または２種以上。）、フェラ
イト磁石およびアルニコ磁石などの公知の永久磁石の１
種または２種以上を使用できる。これらには、公知のボ
ンド磁石（好ましくは異方性ボンド磁石等。）が含まれ
ることは勿論である。また、本発明の磁石車輪を構成す
る車輪の形成材料としては、強磁性および導電性を備え
る点から炭素鋼、合金鋼、鋳鋼等の鉄系の金属材料が良
い。さらに、必要に応じて、車輪の耐摩耗性を高めるた
めに、熱処理や表面処理などを実施するとより好まし
い。したがって、上記本発明によれば、走行路から上記
の車輪と導電板と導電球等を通じて、例えば台車上の電
動機に電力を供給する集電機能を備えた磁石車輪を提供
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を実施例により以下に説明
する。図１に本発明の磁石車輪の一実施例である正面図
を示す。また、図２に図１のＡ−Ａ矢視断面図を示す。
図１および図２において、車軸１３（例えば、外径１０
mm×長さ４０mmで、SS400製。）のまわりに一対の車輪
１１（例えば、外径４０mm×内径２２mm×長さ１０mm、
SS400製。）を設け、車軸１３と車輪１１，１１とを電
気的抵抗体１４（例えば、ウレタン樹脂。）を介して連
結している。抵抗体１４の電気的体積抵抗率は２×１０
¹¹Ω・ｍであり、車輪１１の内周側に層状に設けられて
いる。また、車軸１３のまわりにおいて、一対の車輪１
１，１１の側面間に４個の扇状希土類磁石１２を同一円
周上に配置している。この磁石１２は、リング状磁石
（例えば外径３８mm×内径２０mm×長さ５mm）をその半
径方向に等寸法に４分割したもので、例えば外径３８m
m、内径２０mm、分割角度８８度、厚み５mm、日立金属
（株）製Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性燒結磁石（HS-30BV）
を使用した。永久磁石１２の磁化方向（Ｎ極、Ｓ極）は
その厚さ方向である。また、これら永久磁石１２の両側
面は一対の車輪１１，１１の側面間に挟まれて例えばエ
ポキシ系接着剤等を用いて接着固定されている。さら
に、車軸１３と永久磁石１２との間には空隙部１５（概
略寸法で外径２０mm×内径１０mm×長さ５mm）が存在す
る。上記磁石車輪１を鉄板１００（例えば縦５５mm×横
５０mm×厚さ２０mm、SS400製。）の上面に置き、上記
磁石車輪１と鉄板１００との間の磁気吸着力を測定した
ところ、磁気吸着力は２２．３ｋｇｆであった。

【００１１】上記の磁石車輪１に導電部材を付設した一
実施例を図３に示す。図３の磁石車輪１において、導電
板２２（例えば、外径３０mm×厚さ３mmでＡｌ合金
製。）が、導電性を有する支持体２１を介して車輪１１
の側面部に電気的および機械的に接続固定されている。
また、導電板２２は車軸１３の中心線延長上の位置に球
面状の凹部２５（例えば半径Ｒ＝６mm、深さＨ＝１．５
mm）を有して配置される。また、その凹部２５に配置さ
れた導電球２４（例えば、半径ｒ＝３mmでＳＵＪ２
製。）は、磁石車輪１が配設される台車（図示省略）に
固設された導電板２３（例えば、縦２０mm×横５０mm×
厚さ３mmで、Ａｌ合金製。）と前記導電板２２との間に
接触状態で置かれ、弾性的にかつ凹部２５面上を回転移
動自在に固定される。上記図３の集電部の構成により、
磁性および導電性を有する走行路（図示省略）から磁石
車輪１の車輪１１と、導電部材である支持体２１と一方
の導電板２２と導電球２４と他方の導電板２３とを通じ
て図示されない例えば台車上の電動機に電力を供給する
ことができる。

【００１２】図４および図５に集電機能を有する本発明
の磁石車輪の応用の一例を示す。図４はその正面図を示
し、図５は図４の側面図を各々示している。図４および
図５において、複数の支持車輪３１を有する走行台車３
２は、地上に固定された磁性および導電性を有する走行
路３３（例えば、ＳＳ４００製。）に沿って、電動機３
４および減速機３５により磁石車輪１の車軸１３を回転
駆動させ、その走行路３３（または３３ａ，３３ｂ）お
よび磁石車輪１との間の磁気吸着力とその摩擦力により
走行する。上記図１、図３に示す通り、磁石車輪１は車
軸１３、一対の車輪１１、永久磁石１２、片側の車輪１
１に取付けられた導電板２２、導電球２４および走行台
車３２から延長された支持体３６に固設された他方の導
電板２３等を備えて構成されている。また、走行台車３
２は一対の磁石車輪１，１と複数の支持車輪３１の他
に、案内車輪３７を有し、磁石車輪１はベアリング３８
を介して、案内車輪３７はベアリング３９を介して走行
台車３２に接続固定されている。図５において、商用電
源５０からの電力は、地上に固定されて磁性および導電
性を有する走行路３３ａ、車輪１１、その片側の車輪１
１に取付けられた一方の導電板２２、導電球２４、他方
の導電板２３を経由し走行台車３２の端子Ａに結線され
ている。また、同様に地上に固定されて磁性および導電
性を有する走行路３３ｂを経由して端子Ｂにも商用電源
５０からの電力が供給される。したがって、走行台車３
２の電動機３４の入力側電力端子を上記端子Ａ，Ｂに結
線することにより、電動機３４の回転駆動力が減速機３
５を介して磁石車輪１に伝達される。そして、磁石車輪
１が回転することにより、走行路３３（３３ａ，３３
ｂ）と磁石車輪１との間の磁気摩擦力が発生し、走行台
車３２に推力を発生してその走行路に沿って走行するこ
とができる。

【００１３】本発明における車輪と永久磁石との構成は
上記実施例に限定されず、例えば、３つ以上の車輪を一
対として各車輪の間に少なくともひとつの永久磁石を配
置する構成や、ひとつの車輪の片側側面に少なくともひ
とつの永久磁石を貼着する構成等を採用できる。このよ
うに、車輪および永久磁石の数によって本発明が制限さ
れることはない。また、車輪の形状は上記実施例の環状
に限定されず、楕円状であってもよい。また、環状車輪
の吸着面表面に部分的な平面をひとつまたは２つ以上有
するように構成してもよいことは勿論である。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、蓄電池またはトロリー線
を使用することなく、地上からの電力供給が可能とな
り、その工業的価値は極めて大きい。そして、例えば、
地上に固定された磁性および導電性を有する走行路か
ら、磁石車輪の車輪、磁石車輪と一体で同時に回転する
車輪側の導電板、導電球、台車に固設された導電板等を
順次経由して、台車側の電動機への電力供給が可能とな
る。したがって、磁石車輪における電力供給装置の構成
を簡略化でき、電力設備費用が低廉となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石車輪の一実施例を示す正面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明の集電機能を説明する図である。

【図４】本発明の磁石車輪の応用の一例を示す正面図で
ある。

【図５】本発明の磁石車輪の応用の一例を示す側面図で
ある。

【符号の簡単な説明】

１磁石車輪、１１車輪、１２永久磁石、１３車
軸、１４抵抗体、１５空隙、２１支持体、２２，
２３導電板、２４導電球、２５凹部３１支持車輪、３２台車、３３走行路、３４電
動機、３５減速器、３６支持体、３７案内車輪、
３８，３９ベアリング、５０商用電源

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車軸と、その車軸まわりに配置される永
久磁石と車輪と導電部材とを備えるとともに、前記の車
軸と車輪との間に抵抗体（２０℃での電気的体積抵抗率
が１０^-4Ω・ｍ以上。）が設けられ、さらに前記の永久
磁石と車軸との間に空隙部が設けられて前記車輪に集電
機能が付与されることを特徴とする磁石車輪。
【請求項２】磁性および導電性を有する走行路に沿っ
て走行する台車に設けられて、その走行路上を吸着回転
することにより前記台車に推力が付与される磁石車輪で
あって、車軸と、その車軸まわりに配置される一対の車輪と、一
対の車輪の間に配置される少なくともひとつの永久磁石
と、その車輪に接続される導電部材とを備えるととも
に、前記の車軸と車輪との間に抵抗体（温度２０℃での
電気的体積抵抗率が１０^-4Ω・ｍ以上。）が設けられ、
さらに前記の永久磁石と車軸との間に空隙部が設けられ
て前記車輪に集電機能が付与されることを特徴とする磁
石車輪。
【請求項３】集電機能は、車輪側に設けられた導電板
と、台車側に設けられた導電板と、前記車軸の中心線延
長上に配置されるとともにその２つの導電板間に接触状
態で配置された導電球とを介して付与されることを特徴
とする請求項２に記載の磁石車輪。
【請求項４】球面状の凹部を車輪側の導電板に設ける
ことを特徴とする請求項３に記載の磁石車輪。
【請求項５】球面状の凹部は半径ｒの導電球を配置す
るために、その凹部の半径をＲ、深さをＨとする時、Ｒ
≧ｒでかつ２ｒ＞Ｈ＞０であることを特徴とする請求項
４に記載の磁石車輪。
【請求項６】永久磁石がリング状、扇形板状、台形板
状のうちの１種または２種以上の形状を有することを特
徴とする請求項５に記載の磁石車輪。