JPS5846921B2 - 磁気浮上輸送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低公害の高速大容量輸送機関の１つである磁
気浮上輸送装置に関し、特にその車両の推進特性改善を
こ係るものである。

第１図は従来の磁気浮上車両の構成を示す断面図である
。

図中１は車上に搭載された推進・案内用車上コイル、２
は車上に搭載された浮上用車上コイル、３は推進・案内
用車上コイル１に対向して軌道に設置された推進・案内
用軌道コイル、４は浮上用車上コイル２に対向して軌道
に設置された浮上用軌道コイル、５は推進・案内用軌道
コイル３に結線された推進用電源、６は推進・案内用車
上コイル１及び浮上用車上コイル２を塔載した車体、７
は推進・案内用軌道コイル３及び浮上用軌道コイル４を
設置している軌道である。

ここで、車上コイルは超電導線を巻いた超電導コイルで
あり、軌道コイルは銅線またはアルミニウム線を巻いた
常電導短絡コイルである。

なお、以下各図面に通じ同一符号は相当部分を示すもの
とする。

第２図は、第１図に示した磁気浮上車両の断面図におけ
る片側の列の車上コイル１，２及び軌道コイル３，４の
みを示した斜視図である。

第３図は推進・案内用軌道コイル３の左右相対するコイ
ル間の結線法を示した斜視図で、第３図ａは左右相対す
る推進・案内用車上コイル１の極性が左右で互いに逆で
ある場合の結線法を示している。

第３図すは左右相対する推進・案内用車上コイル１の極
性が左右で同じである場合の結線法を示している。

なお、実際の軌道では、第３図に示したように左右で結
線された推進・案内用軌道コイル３が多数個直列に推進
用電源５に結線されている。

次に第１図〜第３図を用いて磁気浮上車両の動作原理を
説明する。

まず、推進について説明する。推進・案内用車上コイル
１と推進・案内用軌道コイル３でリニアシンクロナスモ
ータを形成している。

すなわち、推進・案内用車上コイル１は界磁であり、車
両の進行方向ｔこ対して交互の極性に励磁されている。

電流の方向は第２図の推進・案内用車上コイル１上に記
した矢印の方向である。

推進・案内用軌道コイル３は電機子であり、例えば、推
進用電源５を３相電源とし第２図中に示したように、推
進・案内用軌道コイル３を車両進行方向に対してＵ相、
■相、Ｗ相、Ｕ相、・・・・という風（こ励磁すれば、
推進・案内用軌道コイル３は移動磁界を作る。

この移動磁界と同期した速度で車両は推進される。

次に浮上について説明する。

浮上用車上コイル２は車両進行方向に対して、交互の極
性に励磁されている。

すなわち、第２図中の浮上用車上コイル２上に記された
矢印の方向に電流が流れている。

車両は前述のリニアシンクロナスモータ（こまって推進
されているから、浮上用軌道コイル４は交番磁束を経験
する。

従って、短絡コイルである浮上用軌道コイル４には電流
が誘起される。

この誘起電流と浮上用車上コイル２の電流との間の電磁
反発力により車両は支持される。

次に案内について説明する。

推進・案内用軌道コイル３は第３図に示した様に、左右
相対するコイルが対になる様に結線されている。

このために、車両が左右の変位なしに走行している場合
は、対になった推進・案内用軌道コイル３に鎖交する推
進・案内用車上コイル１からの磁束は常に左右で打ち消
し合って零になる。

従って、この場合は推進・案内用軌道コイル３には電流
が誘起されず、車両には何ら左右方向の電磁力は働かな
い。

しかし、車両が左右に変位して走行すると、対になった
推進・案内用軌道コイル３に鎖交する推進・案内用車上
コイル１からの磁束は左右で打ち消し合えなくなり、推
進・案内用軌道コイル３には電流が誘起される。

この誘起電流と推進・案内用車上コイル１に流れている
電流との間に働く電磁力が復元力となり、車両は常に左
右のずれをなくする様に案内される。

かくして、磁気浮上車両は非接触で支持、案内及び推進
される。

今、かかる磁気浮上車両の推進に関して更昏こ詳細に説
明する。

第４図は磁気浮上車両の推進装置であるリニアシンクロ
ナスモータの発生する推力Ｆと負荷角δの関係を示した
ものである。

ここで、負荷角δは推進・案内用軌道コイル３の作る移
動磁界と、車両の走行によって推進・案内用車上コイル
１が作る移動磁界の位相差である。

リニアシンクロナスモータにおける推力と負荷角の関係
は、回転形シンクロナスモータをこおけるトルクと負荷
角の関係と同じであり、第４図に示すように正弦関数で
ある。

一般をこシンクロナスモータの定常運転時の負荷角はＯ
とπ／２ ［ｒａｄ］の間に選ばれる。

今、リニアシンクロナスモータの運転負荷角をδ。

とする。この時の推力はＦ。であって、列車の抗力と平
衡しているとする。

今、列車に働く抗力が軌道の登り勾配等によりＦ。

からＦ１＆こ増加したとする。

この時、負荷角はδ。からδ１に増加し、リニアシンク
ロナスモータの発生推力はＦ。

からＦｌに増加する。

従って、列車（こ働く抗力と推力は平衡して、列車は等
速走行を続ける。

また、上述とは逆に、列車に働く抗力がＦ。

からＦ２に減少した場合は、負荷角δ。

からδ２に減少してリニアシンクロナスモータの発生推
力はＦ。

からＦ２に減少することになる。

かくして、この場合も抗力と推力は平衡して列車は等速
走行を続ける。

この様Ｏこ、列車に働く抗力の変化に対応して負荷角が
変化し、抗力と平衡するように推力が変化する。

列車の抗力の変化が十分緩やかである場合は、負荷角は
抗力の変化に十分追随することができる。

しかしながら、抗力の変化が急峻である場合は（たとえ
ば、突風、勾配軌道への突入等）、負荷角は平衡値を中
心に振動することになる。

すなわち、磁気浮上車両は進行方向に振動しながら走行
することになる。

この様な状態は乗り心地上望ましくない。

この様な振動を減衰させるものは、磁気浮上車両は非接
触浮上しているために、リニアシンクロナスモータの制
動作用以外にない。

すなわち、磁気浮上車両が前後に振動した場合、推進・
案内用軌道コイル３の電流に起因して、推進・案内用車
上コイル１に取り付けられている導体板（こ渦電流が流
れ、車両の前後振動の運動エネルギーはこの渦電流損失
として消費され、車両の前後振動は減衰する。

なお、推進・案内用車上コイル１に取り付けられた導体
板とは、具体的には、超電導コイルである推進・案内用
車上コイル１を収納している金属性低温容器のことであ
る。

更に、特別な導体板を制動用に取り付けることもある。

般に、＝気浮上車両のリニアシンクロナスモータでは、
推進・案内用車上コイル１の起磁力は犬であるが、推進
・案内用軌道コイル３の起磁力は小である。

従って、車両の前後振動によって生じる上述の導体板中
の渦電流損失は小さい。

すなわち、車両の前後振動の運動エネルギーはあまり消
費されず、車両の前後振動はあまり減衰しない。

以上述べた様に、従来の磁気浮上車両では、進行方向の
車両振動に対する制動効果が小さく、そのために車両の
進行方向の振動があまり減衰せず、乗り心地が良くない
という欠点があった。

この発明はこのような点にかんがみてなされたもので、
車両と車両の間に機械的な制動装置を設置することによ
り、車両の前後振動に対する制動効果を増加させて、す
みやかに車両の前後振動を減衰させることにより従来の
欠点を解消し良好な乗り心地を有する磁気浮上車両を提
供するものである。

以下、図面に従ってこの発明の一実施例を説明する。

第５図は、この発明による磁気浮上列車の一実施例を示
す車両の正面図である。

各車両間には機械式制動装置８が設置されている。

機械式制動装置８は、たとえば、オイルダンパー等の様
なものである。

この様に構成した磁気浮上列車において、車両に働く抗
力が急変した場合、負荷角は新しい平衡点を中心として
振動しようとする。

すなわち、磁気浮上車両は進行方向に振動しようとする
が、この振動エネルギーは車両間に設置された機械式制
動装置８に吸収されて、車両の進行方向の振動は速やか
に減衰する。

かくして、各車両の進行方向の振動に対する制動効果は
著るしく高まり、乗り心地の良好な磁気浮上列車が得ら
れる。

なお、本発明の機械式制動装置８を車両間の連結装置（
こ共用しても良い。

以上の説明から明らかな様Ｑこ、本発明は各車両間（こ
機械式制動装置を設置することにより、この機械式制動
装置の制動作用が導体板中の渦電流損失による制動作用
を補助し、両割動作用の相乗効果によって高速走行する
磁気浮上車両の前後振動を極めて円滑に減少させること
ができるもので、従来の磁気浮上鉄道の欠点を解消し良
好な乗り心地を有する磁気浮上鉄道を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気浮上車両の構成を例示する断面図、
第２図は従来の磁気浮上車両の片側の列のコイル配置を
示す斜視図、第３図ａ、ｂは推進・案内用軌道コイルの
結線法を示す斜視図、第４図はリニアシンクロナスモー
タの推力と負荷角の関係を示す図、第５図はこの発明の
一実施例である磁気浮」二車両を示す原理図である。 図中、１は推進・案内用車上コイル、２は浮上用車上コ
イル、３は推進・案内用軌道コイル、４は浮上用軌道コ
イル、５は推進用電源、６は車体、７は軌道、８は機械
式制動装置である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 推進・案内用車上コイル及び浮上用車上コイルを搭
   載した磁気浮上車両と、前記推進・案内用車上コイル及
   び前記浮上用車上コイル（こ対向して推進・案内用軌道
   コイル及び浮上用軌道コイルを設置した軌道とからなり
   、前記磁気浮上車両を複数両編成してなる磁気浮上輸送
   装置において、前記磁気浮上車両の前後振動により前記
   推進・案内用軌道コイルの電流に起因して該磁気浮上車
   両（こ設けた導体板中の渦電流損失による制動効果を補
   助するため（こ、前記磁気浮上車両間に機械式制動装置
   を設置したことを特徴とする磁気浮上輸送装置。