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誘導反発式磁気浮上とリニア同期電動機推進システムの開発

ML-100

図1 ML-100

実験車両ML-500と逆T型ガイドウェイ

図2 実験車両ML-500と逆T型ガイドウェイ

ガイドウェイと実験車両ML-500の概念図

図3 ガイドウェイと実験車両ML-500の概念図

517km/h達成したときの走行曲線

図4 517km/h達成したときの走行曲線

ML-500R

図5 ML-500R

ML-500の主なデータ

表1 ML-500の主なデータ

 従来型の鉄道は、速度が増すにつれてレール-車輪間の摩擦力(粘着力)が減少するので加速がしにくくなります。そのほか「大電力の集電が難しい」「車両に載せる駆動用機器が増える」「蛇行時に車両が不安定になる」といった問題点が指摘されていました。

 そこで日本国有鉄道(現JR)は1970年、次世代の超高速鉄道は超電導磁石を用いた方式(誘導反発磁気浮上・リニアモータ推進方式)にしようと決めたのです。リニアモータによる直接駆動ならレール-車輪間の摩擦力などとは無関係で、モータを構成する部品の大半をレール側に設置する「地上1次型リニアモータ」を採用すれば、車両に載せる駆動用機器はかなり減らせ、大電力を集電する必要もありません。

 基礎的な実験を積み重ねてから、「日本の鉄道100周年」に当たる1972年、東京都国分寺市の鉄道技術研究所(現在の(財)鉄道総合技術研究所)の構内に小規模な走行路を建設し、超電導磁石を載せた車両ML-100の実験走行を公開しました(図1)。そして営業線の目標である時速500kmが確認できる本格的な実験場として、延長7kmの宮崎実験線の建設を決めたのです。

 やがて、超高速の輸送機関としては地上1次リニア同期電動機(LSM)が望ましいと考えられ、宮崎実験線で採用することになりました。まず事前確認のためML-100の走行路の改造を進め、誘導反発磁気浮上・地上1次リニア同期電動機推進方式のML-100Aを開発して、この実験車によって非接触でも安定して走行することを確認しました。

 宮崎実験線のガイドウェイは断面が逆T型で、中央の突部コンクリートの側面には推進・案内用の地上コイルが、ガイドウェイ底面には浮上用地上コイルが敷設されました。実験車両ML-500は突部コンクリートにまたがる跨座型(こざがた)車両です(図2)。車両に搭載される超電導磁石はL型で、地上コイルに対向して推進・案内用超電導コイルが垂直に、浮上用超電導コイルが水平に配置されました。図3を見ると、ガイドウェイと実験車両の様子が分かります。

 ML-500の走行実験は1977年から始まり、だんだん速度を上げていきました。たった1両でしかも車長が短いため空気力の影響を強く受け、車体の進行前側が持ち上げられたりしましたが、磁力の強さを加減することで解決しました。そして1979年12月には7kmのガイドウェイにより目標速度を超す時速517kmを達成して(図4)、ML-500による走行実験を終了したのです。

 初めML-500は超電導磁石から蒸発するヘリウムガスを大気中に放出していましたが、1979年5月、ML-500の台車上に新たに冷凍システムを載せてヘリウムを循環使用することにしました。この実験のために製作された車両をML-500Rと呼びます(図5)。この実験は、現在の超電導リニアモータカーの基本技術の1つである車載冷凍システムの先駆けとなるものでした。

  ML-500によって誘導反発磁気浮上・地上1次リニア同期電動機方式が安定な時速500km走行に適していることが実証されたので、宮崎実験線の成果を営業規模で確かめるために山梨実験線が建設され、1997年4月から3~5両編成列車による走行実験が続けられています。

 これらの開発研究の先導役を果たした井上等、辰巳保、久山研一、荻原宏康の4氏に対して電気学会は1980年、振興賞進歩賞を贈りました。



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1980
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キーワード

リニアドライブ、リニアモーターカー、宮崎実験線、ML-500、電気鉄道、超伝導・超電導
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