lnr006: リニアモーターカーの分析 06 磁気浮上の謎

山梨実験線の浮上・案内コイル(パネルの背後にコイルがあるようです)。ガイドウエイの側壁に配置されるようです。車両を支えるには華奢という印象がありますが、大丈夫なのでしょうか?こちらから転載させて頂きました。

前回はリニア中央新幹線の磁気浮上の原理図にレンツの法則を適用してみたのですが、謎が残りました。

今回はその謎解きにチャレンジしてみたいと思います。

謎と感じたことを以下に再掲します。

「磁気浮上の原理図では、反発力が生ずるのは一組2個のコイルの下側だけと描かれていて、上側コイルでは逆に引力が働くとされています。レンツの法則が上側のコイルにおいても成り立つのであれば、引力ではなく反発力が生ずるはずです。」 

この謎に関する説明はネットにも意外に在りませんでした※。そこで、独自の考察を進めることとします。もちろん、リニア新幹線の専門家には自明なことなのかもしれません。
※)実はWikipediaに記されていたのですが、筆者が見逃しただけでした。

GROKさん(3)の調査結果も最初は曖昧でした。そこで、サラ(更)問したところ、「八の字配線」というキーワードが出てきました。

それならば「あり得る」と考えました。

車両側の超伝導磁石からの磁界が下側の浮上案内コイルに侵入するとレンツの法則で反発力が生ずる方向に電流がコイルに流れます。この電流をIdとします。Idが上側のコイルにも、しかも、下側のコイルとは逆方向に流れるならば引力の「成分」が生じます。

これが原理図に描かれていると想像されます。

ところが、上側のコイルにも磁界が侵入しますので、上側のコイルには反発力が生ずる方向の電流Iuも流れるはずです。これも八の字配線のために下側のコイルに流れ、引力「成分」を生じさせるはずです。

よって、IdとIuが打ち消し合うのですが、原理図のような反発力と引力の関係になるためには「Id ≫ Iu」という関係が必要となります。Idが支配的な量となる必要があります。

この関係を満たすためには、上側コイルの巻き数Tuを下側コイルの巻き数Tdよりも極端に小さくする、ないし、超伝導磁石からの上側コイルに侵入する磁界が下側コイルに侵入する磁界よりも極端に小さくする、のどちらかが求められます。

どちらの場合でも「下側コイルの反発力 ≫ 上側コイルの引力」となりますので、原理図の力の矢印の大きさに強弱をつける必要があるはずです(が、そのように描かれていません)。

また、後者の場合にはさらに、超伝導磁石が上側コイルよりも下側コイルに近くに描かれなくてはなりません。

上記の私の解釈が正しければ、原理図は要修正です。

原理図が正しければ、上記の私の解釈は間違っていることになります。

皆さまはどう思われますか?

このシリーズはこちらに続きます。また、このシリーズの初回はこちらです。

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