リニアモーターの原理

質問

リニアモーターカーの浮上の原理と案内の原理についての質問ですが、
原理としては、
(1) 車両に取り付けられている超伝導磁石が作る磁場・・・磁場
(2) 車両の前進・・・力
で、フレミングの法則から、誘導電流がコイルに流れ電磁石になる
ということでよいのでしょうか？
高校の時の教科書を調べればすぐにわかることなのですが、
教えてください。

参考サイト
http://www.pref.yamanashi.jp/linear/technology/technology.html

回答No.4

foobar

まず、磁気浮上型リニアモーターカーでは、浮上と推進は分けて考えるほうがよいかと思います。

推進の方ですが、こちらは他の回答にあるように、
a. 複数のコイル（電磁石）を用意して移動する磁界を作る
b. 移動する磁界と、磁石（同期型）やコイルに流れる誘導電流（誘導型）との相互作用で推進力を発生する
です。ただし、移動磁界を作るコイルをレール側に置くか車体側に置くかの二通りあります。JRの磁気浮上リニアはレール側に、愛知のリニモや地下鉄では車体に電磁石をつけています。
（もひとつ、JRのリニアは車体に磁石をつけてる同期型、リニモや地下鉄のはレールに導体をつけてる誘導型のリニアモータになっています。）

次に浮上ですが、JRのリニアは車体に強力な磁石（超伝導磁石）をつけていて、軌道上には浮上（＋ガイド）用のコイルを置いています。で、車体が高速で通過するときに浮上コイルに誘導電流が流れて、これと車体の磁石の相互作用で浮上＋ガイドします。（停止や低速時には浮上できないので車輪を出して車体を保持する）
浮上高さの調節や左右のガイドは特に制御しなくても行われるつくりになっています。（高さや位置がずれると、勝手に修正するような力が作用する）

愛知のリニモでは車体に積んだ電磁石に電流を流し、レール（モノレールの構造になってる）の鉄板を吸引して浮上してます。こちらは、浮上高さはセンサで検出して、電磁石の電流を調節して制御してます。

と、JRリニアとリニモで浮上の方式が異なり、車体側の要求条件が異なるので、推進方式も異なるものになってるようです。（JRリニアでは車体にあまり電力を使うものを乗せられないので、推進用電磁石は軌道側に置いて、リニモでは車体内で電力を使えるので車体側に電磁石を置いて軌道が簡単（低コスト）になるようになってる）

回答No.3

debukuro

側壁のコイルも地上のはしご形と同じで移動する車体の磁界によって磁気が誘導されるのです
独立した側壁用の励磁装置があるわけではありません

回答No.2

mazeran

Ｎｏ，１様も書かれている通り、「超伝導」は「原理」には関係ないです。
事業としての採算を考えた場合、「効率」を上げるために「超伝導」が利用されるだけのことです。

「原理」と言われれば、普通のモータと同じですが、回転半径が無限大のモータになります。普通のモータを「回転モータ」と呼ぶと、リニアモータは「直線モータ」と言えます。
普通のモータの外周に１箇所切れ目を入れて開き、平面状に並べたモータなので「原理」は同じです。

乗り物としての「効率」を上げるためには機械的な損失を排除する必要があり、磁力を使って「宙に浮かせる」ことを考えました。
通常（常温）であれば莫大な電力が必要になるため、「超伝導」と言う方式を利用して電力を抑えようと考えたところ、超伝導方式の方がいろいろな面でメリットがあると言うことで実用化に向けて研究がされているわけです。

「リニアモーターカー」として細かいところの変更があったり、専用の制御方法などする必要があるため、ただ単に回転モータを広げただけと言うわけには行きませんが、「原理」は同じです。
「超伝導」は効率や安全性を考えての手段です。

回答No.1

debukuro

超伝導磁石
これは直接関係ありません
電力の損失を少なくして強い磁力を得るためのものです

原理は
磁石に磁石を近付けてみてください
吸引し合うか反発しあうかのどちらかの現象が起こると思います
この力を
上下方向に働かせれば車体を浮上させることが出来ます
前後方向に働かせれば推進させることが出来ます
リニアモーターカーは必ずしも浮上させる必要はありません
東京の地下鉄には車輪で支えられたリニアモーターカーが既に実用化されています
モーターのかご型回転子を開いて長いはしごのような形にしてレールの間に敷きます
界磁を車体の下に取り付けてこれに連続して変化する交流磁界を発生させると界磁が移動します
いわばモーターの固定子を車体に取り付け回転子を地上に設置して回転子の代わりに固定子を動かすというのがリニアモーターの考えです

お礼

ありがとうございました。
リニアモーターカーの推進力は理解できました。
浮上の原理も磁石を上下方向に配列して車体を浮上させるということは
わかったのですが、側壁のコイルには電流を直接流していないと
聞きました。
ということは、側壁の磁石は誘導電流で電磁石になっていると思う
のですが、その誘導電流はどこから発生するのでしょうか？
車体の磁場と車体が動くことによる誘導電流でしょうか？
すみません・・・。