#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

リニアモーターカー

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この用語のポイント

・リニアモーターによって走行する鉄道車両だよ

簡単にいうと…

リニアモーターカーとは

 電動機(リニアモーター)の電磁作用で推進・制動あるいは浮上する鉄道車両

という技術個体です。

車輪を接地したまま走行する鉄輪式と、浮上して走行する浮上式があります。

ここでは、2027年に日本で開業予定のリニア中央新幹線と同じ、磁気浮上式リニアモーターカーについて説明します。

詳しくいうと…

リニアモーターという電動機(電気モーター)があります。

これは、永久磁石や電磁者のN極/S極同士がひっつきあい、同極同士が反発するという磁気作用にもとづいて、電磁石の磁極を制御しつつ、物体を推進・制動します。工作機械など精密さが求められる分野で実装されています。

ここでは、そんなリニアモーターを鉄道車両の原動機として搭載した、リニアモーターカーについてみてゆきます。

 

 

レールの電磁石

走行の仕組みを見る前に、リニアモーターカーのレール構造について触れましょう。

 

レール両側の側には、以下のコイル(電磁石)が二重に内蔵されてます:

浮上・案内コイル
 …車両を浮上させ、両幅を一定に保つための電磁石

推進コイル

 …車両を推進・制動するための電磁石

 

 

浮上・案内

つぎに、車両が浮上する仕組みをみてゆきます。

車両の側面には、超電導磁石と呼ばれる強力な磁石が搭載されてます。

この超電導磁石が、先ほど触れたレール側壁の浮上・案内コイルと、同極同士が反発&異極同士が吸引する磁気作用により、浮き上がります(浮上)。

また、側壁側の磁力制御により、車両はレールの中央にくるよう横幅が調整されます(案内)。

 

浮上・案内コイルは、ひねられた8の字形をしており、上下の輪内を流れる電流の向きが逆になるため、上下で磁極が異なります。
浮上・案内コイルは、車両の走行通過時に生じる誘導電流により、磁性を帯びて電磁石として働きます。

そのため、つねに浮上しているわけではなく、駅からの発進時、車輪はまだレール上に接地しています。発進してしばらくは車輪で走行し、やがて側壁の電磁石の働きで浮上走行するわけです。

 

走行

浮き上がったら、つぎは走行です。

走行は、車両側の超電導磁石と、レール側壁の推進コイルの磁極との吸引・反発により行なわれます。

車両の少し前の推進コイルへの吸引、および車両の少し後ろの推進コイルとの反発により、推進力が生じて前進します。

 

上図から一瞬後の様子が左図です。推進コイルの磁極が変化していますね。

外部から磁性制御を受けるため、車両の位置に応じてレール側壁の磁性はつねに変化します。この制御により、車両は前進しつづけることが可能になるのです。

 

ブレーキ

最後にブレーキの仕組みです。

ブレーキの仕組みは単純で、先ほど見た走行時のレール側磁性制御を、ちょっと止めてみます。

すると、車両前方の推進コイルとの磁極反発により、車両は推進力を削がれ、止まることができます。

 

ここでは車両側が磁極変化しましたが、レール側が磁極変化する方式もあります。

 

以上で概観したリニアモーターカーは、最高時速500km(1時間で東京~大阪間を移動できる速さ)というスピードで、将来の長距離高速鉄道を担うことが期待されています。

 

 

・リニアモーターカーは、リニアモーターという電動機で走る鉄道車両だよ
・レール側壁には推進コイル、浮上・案内コイルが設置されていて、磁極同士の反発・吸引により、車両(超電導磁石を搭載)の走行・制動を可能にするよ
・将来の長距離高速鉄道の仕組みとして期待されているよ

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表紙帯の通り、モーター自体についてはこれ1冊あれば大体OKそうです。

 

 

つまり…

リニアモーターカーとは

 電動機(リニアモーター)の電磁作用で推進・制動あるいは浮上する鉄道車両

という技術個体なわけです。

 

速そうだのぉ。

歴史のツボっぽくいうと…

1911年 イギリスのエミール・バチェレットが

     磁気浮上リニアモーターに関する特許を取得する。

1934年 ドイツの技術者ヘルマン・ケンペルが磁気浮上鉄道に関する特許を取得する。

1940年代~1970年代 イギリスの工学者エリック・レイスウェイトが

           リニアモーターの研究開発を行なう。

1971年 ドイツのメッサ―シュミット・ベルコウ・ブローム社が

     初の有人磁気浮上鉄道を開発する。

 

<参考文献>(2019/01/04 visited)

リニアモーターカー - Wikipedia
磁気浮上式鉄道 - Wikipedia
超電導リニア - Wikipedia
中央新幹線 - Wikipedia
No.63 リニアモータとマグネット
リニアの仕組み
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