| 【発明の名称】 |
リニア式モノレールキャビン型輸送設備 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤沢 友二
【氏名】若松 幹人
【氏名】衣笠 倫典
【氏名】松沢 正夫
【氏名】石塚 仁司
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| 【要約】 |
【課題】レールから懸垂されたキャビンを、坂部でも速度の低下や停止なく高効率で移動させるキャビン型モノレール。
【解決手段】管状のレール１の天井面１ａには、レール１の長手方向にわたり、励磁コイル１４が所定間隔をあけて取り付けられている。本体６１と車輪６２を備える走行体６からレール１の底面部１ｂのスリット４内を介して配された軸１１によりキャビン８がレール１の下方に懸装されている。本体６１の上面には永久磁石５が取り付けられている。永久磁石５は、励磁コイル１４とにより磁石式の同期リニアーモータを構成し、走行体６はレール１に沿って走行する。走行体６と共に移動するキャビン８により、椅子１７に着席した人間１６が輸送される。永久磁石と上面の励磁コイルとで吸引されるため、重力の低減による動力の低減、ならびに、車輪およびレールの小型化が図れる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 天井面を有し、底面部にスリットを有し、幅方向左右両側に車輪ガイドを有する管状のレールと、前記車輪ガイドに案内される車輪を備え前記レール内を走行可能な走行体と、前記走行体から前記スリット内を介して前記レールの下方に懸垂されたキャビンと、前記天井面に前記レールの長手方向にわたり所定間隔毎に設けられた、その極性が変換可能な励磁コイルと、前記走行体の上面に取り付けられた永久磁石と、前記励磁コイルの位置毎に取り付けられた、前記永久磁石の位置を検知するためのセンサと、前記励磁コイルの極性を変換するための極性変換機構とからなることを特徴とするリニア式モノレールキャビン型輸送設備。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、キャビンにより人間を輸送するリニア式モノレールキャビン型輸送設備に関し、重量の軽減による動力の軽減および小型化ならびに高推力化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のモノレールキャビン型の新交通システムは、支持車輪を備えレールを走行する走行体からキャビンを懸垂し、走行体に電動モータ等の動力を設け、該電動モータ等によって支持車輪を駆動してレールに沿って走行体を走行せしめ、これによりキャビンを移動して乗車した人間を輸送していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような構造の従来設備では、坂の多い地域では、坂部におけるレールと車輪の滑り（スリップ）等により速度が低下または停止し、交通システムとして適用することが難しいといった問題がある。また、動力の増大およびエネルギーコストアップの原因となっていた。
【０００４】従って、この発明の目的は、上述の問題を解決し、モノレールを小型化でき、高効率且つ低コストのリニアモータで駆動するリニア式モノレールキャビン型輸送設備を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、天井面を有し、底面部にスリットを有し、幅方向左右両側に車輪ガイドを有する管状のレールと、前記車輪ガイドに案内される車輪を備え前記レール内を走行可能な走行体と、前記走行体から前記スリット内を介して前記レールの下方に懸垂されたキャビンと、前記天井面に前記レールの長手方向にわたり所定間隔毎に設けられた、その極性が変換可能な励磁コイルと、前記走行体の上面に取り付けられた永久磁石と、前記励磁コイルの位置毎に取り付けられた、前記永久磁石の位置を検知するためのセンサと、前記励磁コイルの極性を変換するための極性変換機構とからなることに特徴を有するものである。
【０００６】永久磁石とレールとの間の吸引力で、重力の低減による動力の低減、ならびに、車輪およびレールの小型化が図れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態に係るリニア式モノレールキャビン型輸送設備を示す正面図、図２は、側面図、図３は、図１の一部拡大図である。図２において、レールおよびキャビンは一部切り欠き断面図で示されている。
【０００８】図１〜３に示すように、地面１０から鉛直に立設された支持梁２の上端部には、吊り梁３が左右両側に広がって設けられている。吊り梁３のそれぞれの先端部には、地面１０とほぼ平行にレール１が設けられており、レール１、１は、互いにほぼ平行に設けられている。支持梁２および吊り梁３は、レール１の長手方向にわたり所定間隔毎に複数設けられている。
【０００９】レール１の各々は、角型断面の管状に形成され、天井面１ａを有しており、更に、底面部１ｂにスリット４を有している。また、レール１の幅方向左右両側には、レール１の外側に向けて突出している溝からなる車輪ガイド７が設けられている。スリット４および２本の車輪ガイド７は、レール１の長手方向にわたり設けられている。
【００１０】レール１内には、リニアモータにより走行する走行体６が配される。走行体６は、走行体本体６１、および、本体６１の左右両側に軸着されている走行体６１を支持する車輪６２を４輪備えている（図２参照）。車輪６２は、レール１の左右両側の車輪ガイド７の溝内に装入され（図３参照）、該溝の大きさよりわずかに小さい径を有するゴムタイヤからなっている。更に、本体６１の左右両側には、車輪６２の前後に８つのサイドローラ９が、車輪ガイド７の側面の内壁面と当接する位置に、軸を鉛直にして軸着されている（図２参照）。本実施の形態においては、このような構成の走行体６が、キャビン８の１台に付き２体使用される（図２参照）。このように構成された走行体６は、レール１内において、サイドローラ９の作用により左右に振れずに、車輪ガイド７に案内されてレール１に沿って後述のリニアモータにより走行可能である。
【００１１】走行体６、６の各々には、キャビン８を吊るための軸１１が取り付けられている。キャビン８は、スリット４内を介して配された軸１１によって走行体６およびレール１の下方に懸垂されている。
【００１２】図４は、他の実施の形態に係る走行体を示す平面図である。図４に示すように、Ｘ形状に設けられている走行体６の本体６１の中心部に軸１１が配されている。なお、永久磁石５の位置は、破線によって示した。支持車輪６２は軸１１の両側に２輪、そして、サイドローラ９は４つ設けられ、図２に示す実施の形態よりも少ない個数となっている。このように、走行体６の構造、規模は、キャビン８の大きさや重量により変えればよい。
【００１３】キャビン８は、車内の床上に複数の椅子１７を備え、中央部に人間１６が乗降するための扉１２を備えている。扉１２は、左右に摺動する方式により開閉可能となっている。キャビン８の前後両側面には、ガイドローラ１３が設けられており、キャビン８ａが乗降位置１８等に設けられた枠１９内に進入したときはガイドローラ１３が枠１９の内壁と当接して揺れを防止するようになっている（図１参照）。図１に示す左右のレール１、１のキャビン８ａと８ｂとを反対の進行方向に移動するように構成することにより、往復の輸送を行うことができる。
【００１４】走行体６の上面には、複数極（例えば、５極）の永久磁石５が取り付けられている。レール１の天井面１ａには、レール１の長手方向にわたり、励磁コイル１４が所定間隔毎に設けられている。ここでいう、「所定間隔毎に設けられた」というのは、完全に等間隔に設けられた場合以外に、走行体の永久磁石の長さとの関係で推進力が得られる範囲で、等間隔に設けられたものから一部を間引いた場合も含むものである。
【００１５】励磁コイル１４と、励磁コイル１４に対応した永久磁石５のそれぞれには透磁率の高い強磁性体のバックコアが取り付けられ、永久磁石５と励磁コイル１４のバックコアとの間で吸着力が発生し、リニアモータ用の磁路の確保が図られている。励磁コイル１４と永久磁石５との隙間を接触しないように可能な限り狭めるように位置調整することで、更に強い推力および吸着力が得られ、輸送効率が向上する。
【００１６】図５は、この発明の実施の形態に係る搬送ラインにおけるセクション制御および複数キャビンが同時駆動するためのゾーンの制御方法を示す配線図、図６は、この発明の実施の形態に係るリニアモータの原理を示す配線図である。
【００１７】切替器２３と位置センサ１５との間は、信号線２７により接続されており、信号線２７が切替器２３内のサイリスタまたはパワートランジスタ等の電気的なスイッチに繋がっている。レール１の外側には電源（図示せず）から励磁コイル１４に給電するための電源ケーブル２９がレール１の長手方向にわたり設けられている。電源ケーブル２９は切替器２３内のサイリスタ等の電気的スイッチを経て励磁コイル１４に繋がっている。切替器２３は励磁コイル１４に給電される電流を逆転し励磁コイル１４（電磁石）の極性を変換するための極性変換機構を構成している。
【００１８】キャビン８の移動（走行体６の走行）は、永久磁石５に対し「フレミングの左手の法則」に従った励磁パターンを付与することにより行なわれる。励磁コイル１４と、所定幅で複数極（例えば５極）の永久磁石５で構成される磁石型のリニアモータは、複数極の境目を位置センサ（磁気センサ）１５で検知して電流を切替、励磁コイル１４と永久磁石５との間に働く吸着と透過時に反発とを繰り返すことで一定方向の推力を得ている。即ち、走行体６の本体６１に取り付けられた永久磁石５が位置センサ１５を通過すると該センサ１５がこれを検知し、その直後から電流の停止および走行体６の進行方向前方の励磁コイル１４が永久磁石５と異なる極性となるように電流が流れる。これにより、永久磁石５は前記励磁コイル１４に吸引され、走行体６は走行方向へ移動する。次いで、永久磁石５が次の走行方向前方の位置センサ１５を通過すると該センサ１５がこれを検知し、その直後から前記励磁コイル１４に流れる電流が停止および逆転し、前記励磁コイル１４の極性が永久磁石５と同じ極性に変換する。これによって、永久磁石５と前記励磁コイル１４とが反発し、走行体６は走行方向へ押し出される。これを、各励磁コイル１４毎に順次繰り返して行うことにより、走行体６は走行方向へ連続して走行する。このように、励磁コイル１４と複数極の永久磁石５との位置を位置センサ１５により検知し、一定方向（走行方向）にリニアモータによる推力を付与できるように電流が制御される。また、走行体６（キャビン８）の移動速度は、その速度を計測しながらこれに合わせる様に電流を変えて推力を制御して所定の速度に制御する。
【００１９】搬送ライン（レール１および励磁コイル１４）を複数のセクション２０に区切り、その間をリニアモータの駆動用の主配線２２とサイリスタやトランジスタ等の切替器２３を経て、限られた１セクション２０のみに電流を流したり、動力に合わせてセクション２０長を変えることができる。これにより、動力の低減および動力の小型化を図ることができる。また、複数の走行体６（キャビン８）を同時に駆動する場合のためにゾーン２１に分けられ、それぞれのゾーン２１ごとに主配線２２が切替器２３を経てリニア駆動装置２４につながっており、走行体６（キャビン８）は、１台１台が、それぞれのリニア駆動装置２４、２４・・・により制御される。これらは操作盤２５の操作装置２６で制御でき、位置センサ１５からの信号は信号線２７を経てＣＰＵ２８に送られ、常に走行体６（キャビン８）１台１台の位置が把握される。本実施の形態では、１ゾーンに走行体６（キャビン８）が１台となるようにゾーン制御している。
【００２０】人間１６のキャビン８への乗車は、乗車位置（乗降位置）において、キャビンを停止した状態で行なう。キャビン８が発車した後は、途中では発車時よりも比較的高速で走行してもよい。前のキャビンの発車後は、次のキャビンが順次乗車位置に入ってくる。一方、降車位置においても、乗車位置と同様に、キャビン８を停止するか、あるいは、動く歩道を設けこれに同期して移動するキャビン８から該動く歩道に降りる方法による。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、下記に示す有用な効果がもたらされる。
【００２２】■ リニアモータによって非接触で走行体（キャビン）に推力を付加する機構であり、励磁コイルはレールに取り付けられるので、移動体（走行体、キャビン等）に動力を搭載しないことと、永久磁石とレールとの吸引力で、従来技術に比べて移動体の重量を軽減することができ輸送効率が向上する。
【００２３】■ リニアモータによって推力を付加するので、電動機等の動力により車輪を回転させることにより発生する車輪とレールとの滑り（スリップ）の問題が解消され、傾斜部でも安定した確実な走行が可能である。
【００２４】■ 動力部の小型化および車輪の小型化によってレールが小型化する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１２３
【氏名又は名称】日本鋼管株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 泰男
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１２２７１６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２７７４１４ |
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