リニアモーターカーは後退しない？

質問

リニアモーターカーですが、どの様に進行方向を決定しているのでしょうか。

磁力の引く力と反発する力で動いているということですが、全く同じだけの力で後退することも十分有り得ると思えるのですが。。。

リニアモーターに限らず、一般のモーターでも、回転と逆回転のコントロールは何故可能なのでしょうか。

宜しくお願い致します。

回答No.2

chirubou · ベストアンサー

基本的には No.1 さんの通りですが、もう少し優しく説明してみようと思います。

リニアモーターは小学校の理科で習うモーターとは少し違う原理で動いています。小学校の（２極）モーターは確かに最初に弾みを付けた方向に回ったりしますね。

ちょっと話はモーターとは関係ない方向になりますが、最近 IH（調理器具）というのを良く耳にされると思います。これはコイルに交流電流を流すと交流磁界（NとSが周期的に入れ替わる）が発生し、これが近くにある鉄鍋などの電気の導体に電流を発生させ（これを電磁誘導と言います）、最終的にはこの電流が鍋を温めます。

リニアモーターでもこの電磁誘導を使います。IH と同様、一方はコイルですが、もう一方は磁石ではなく、単なる電気の導体（アルミ）です。ただ IH と違い、このコイルは特殊は構造（あるいは流す交流電流が特別）になっていて、NあるいはSが前に進んでいくようになっています（コイルは止まっている）。すると、導体に電磁誘導で電流が発生し、それが磁界を、コイルの磁界に吸引する方向で、発生させます。導体はコイルの形になっていないのですが、電流が流れれば磁界は発生するので普通は単に板状になっています。この時には既にコイルの磁界の方は前方に進んでいるため、結果的にそれに引っ張られて導体（リニアモーターカーの場合は、車体）が前に進むのです。

実は同じ原理の回転するモーター（シンクロナスモーター）は古くからあります。コンセントの電源は交流なので、コイルの撒き方を工夫すると同じ原理でモーターが回ります。ただしコンセントの交流電源を使う関係で、回転速度一定で、回転の向きも固定になってしまいます。逆に言えば、リニアモーターはこのシンクロナスモーターを開きにして長く延ばしたものと考える事もできます。

ということで進行方向は、磁界の進む方向です。ブレーキをかけたければ磁界の進行方向を逆にします（そうなるようにコイルに流す交流電流を調整する）。この時、普通の電車は自動車のブレーキと違い機械的な摩擦を使いませんので、雨や雪があっても影響を受けません（高速なリニアモーターカーは浮上してますから当然と言えば当然なんですが。実際には故障を考えて、摩擦を使ったブレーキも付いています）。

摩擦を使わない事が高速な電車を実現するには重要なのです。高速になると空気の力で車体が軽くなって、車輪とレールの間で十分な摩擦が得られないため、加速が難しくなるのです。

回答No.3

foobar

若干(？)補足
リニアモータや普通の(交流で回る)回転機には、「誘導機」と「同期機(シンクロナスモータ）」の二種類あります。
リニアモータだと、JRの超伝導磁石浮上式が同期機のタイプ、リニモや地下鉄で使われているのが誘導機のタイプだったかと。

同期型リニアモータだと、２ないし３組のコイルに順番に電流を流すと、コイルのN,S極が前方（あるいは流す順を切り替えると後方)に移動します。移動体には磁石がついてて、電磁石に引きずられて推力が出ます。
ブレーキをかけるときは、移動体の磁石の後を電磁石のNS極が追いかけるようにタイミングを変えます。そうすると、移動体にブレーキがかかります。(移動体とレール側で電磁石と磁石を入れ替えたタイプもできます。）
誘導型では、移動体にはただのアルミ板（や銅板）を乗せておいて、#2さん回答にあるように電磁誘導でアルミ板や銅板に電流を誘導させて推力をだします。移動体の移動速度よりも速く電磁石の磁極を移動させれば加速する推力が出ますし、移動体よりも遅く電磁石を切り替えるとブレーキがかかります。(説明の都合上、移動体にアルミ板が乗っている説明にしましたが、リニモや地下鉄だと車体(移動体)に電磁石、レール側にアルミ板がついています）
同期型でも、誘導機型でも進行方向は電磁石の切り替える順番で変わります。(ただ、誘導機を極低速で減速するときには、車体の進行方向と電磁石の切り替える向きが反転する場合も出てきますが）

通常の回転型のモータでも、同様にコイルに流す電流の順番で回転の向きをコントロールして、トルクのコントロールは同期型では電流のタイミング(位相）で、誘導機型では周波数で制御をしています。（一部誘導機の制御では、周波数が表に表れないような制御方法もありますが、、、）

回答No.1

foobar

リニアモータや普通のモータでは、コイルを2組以上(三相交流モータでは3組）使います。
電流を流すタイミング(位相)をずらせて、進行磁界や回転磁界をつくり、推進や回転の向きを決めています。
タイミング(どのコイルに先に通電するか）を反転させると、磁界の進行方向や回転の向きが反転し、モータは逆向きのに推進あるいは回転します。