(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
別々に設置された固定子および回転子を含む分離型電動モータの回転子に別の電動モータを接続し、前記分離型電動モータの回転子を強制的に反転させることにより、前記回転子の回転軸に反トルクを発生させる動的磁気浮上プロペラであって、
前記固定子が磁性を有する単層平面磁路を含み、前記回転子がアーム式電磁石を含み、前記電磁石の１つの磁極はアームの端部、もう１つの磁極はアームの回転軸に接近した部分に位置し、
前記アームが、前記固定子による磁力に抗して、前記別の電動モータにより前記回転軸を中心として回転運動を行い、前記回転運動により前記回転子の回転軸に反トルクが発生し、前記反トルクが磁気浮力および磁気推力を含み、
前記回転子の前記電磁石への通電の有無が前記アームの回転位相に応じて切り替わることを特徴とする、動的磁気浮上プロペラ。
【請求項２】
前記固定子が、磁性を有する溝形鋼型レールまたはＶ字型レールまたはＵ字型レールまたは放物線型レールをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項３】
前記レールが、単軌道式または複軌道式または多軌道式軌道を含み、前記軌道が単列式または複列式または多列式を含み、前記溝形鋼型レールの設置は、溝底部を基準面とし、水平面と平行、または水平面と垂直、または水平面と角度を呈することができることを特徴とする、請求項２に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項４】
前記回転子が、回転軸の平面にいくつかのアーム式電磁石を均等に分布することを含み、円盤型電磁石を構成することを特徴とする、請求項１に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項５】
前記回転子が、多層の円盤型電磁石を組合せて重ね、相互にずらして連結されることを含むことを特徴とする、請求項４に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項６】
前記回転子の回転軸が、前記レールと縦向きに平行、または前記レールと縦向き側に垂直、または前記レールと縦向き側に角度を呈することができることを特徴とする、請求項１に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項７】
前記別の電動モータの作用が、普通モータを使用して前記回転子を反転させることを含み、前記普通モータの回転軸および前記回転子の回転軸が、同一の回転軸であることを特徴とする、請求項１に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項８】
前記別の電動モータの作用が、普通モータを使用し、伝動装置によって前記回転子を反転させることを含むことを特徴とする、請求項１に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【請求項９】
前記磁気浮力および磁気推力は、前記回転子が前記別の電動モータの作用の下で反転することによって、前記回転子の回転軸に反トルクが発生し、前記反トルクが水平トルクおよび垂直トルクに分解され、水平トルクを除去した後の、垂直トルクの合力が磁気浮力であり、垂直トルクを除去した後の、水平トルクの合力が磁気推力であることを特徴とする、請求項１に記載の動的磁気浮上プロペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気浮上技術に関し、主に動的磁気浮上プロペラを示す。
【背景技術】
【０００２】
静磁力は、従来の電磁理論を完全に利用しており、反発力または吸引力により列車を浮上させる。すなわち、電磁力以外に、列車を浮上させることに関係するその他のエネルギーはない。したがって、十分な電磁力で列車を浮上させるため、電磁石は大きく、重く製造する必要がある。このほか、静磁力は安定した磁気浮上状態を保持することができないため、列車の両側に強大な電磁誘導の防護壁を設置し、列車が左右にシフトして事故が起こるのを防止する必要がある。したがって、静磁力の磁気浮上車両は消費エネルギーが大きいだけでなく、同時に移動機構全体が非常に巨大である。外国のデータによると、磁気浮上車両の乗客１人あたりを運ぶのに消費するエネルギーは、飛行機の数十倍にもなる。建設材料として、１キロメートルあたり１３，０００トンのコンクリート、および３，７００トンの銅が必要で、人と車の重量比（両側の防護壁を含まない）は乗客１人あたり１トンに達する。静磁力の磁気浮上車両に存在する共通の欠点は以下の通りである。構造が複雑でかさばり、非常に巨大である。製造費が高い。消費エネルギーが大きい。維持整備費用が高い。経済的な効果および利益が低い。現在、依然として列車運行の安全性には、疑問が残る。
【０００３】
２０世紀、１９６０年代から、世界の先進国家は大量のマンパワーおよび物的資源を投入して、磁気浮上車両の研究に従事してきた。５０数年が経った現在も、依然として研究段階にある。磁気浮上車両の重要な問題は、如何にして列車を浮上させるかにあり、一貫して、静磁力の磁気浮上原理が採用されてきた。ドイツでは、磁石の吸引力を採用して浮力を発生させるが、日本では反発力を採用している。列車を理想の位置まで浮上させるため、磁気浮上車両には多くの保護措置を講じなければならない。これは、静磁場の不安定性によって引き起こされる先天的な欠点であり、現在の磁気浮上車両が巨大な物体で、高いエネルギー消費を引き起こす原因でもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、動的磁気浮上プロペラを提供することである。原理として、外力を利用して分離型モータの回転子を反転させ、これにより、モータの回転軸に反トルクが発生する。この反トルクの垂直トルクの合力が、磁気浮上車両を浮上させる浮力を構成する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明を実現する技術提案として、この種の動的磁気浮上プロペラは、分離型電動モータおよび分離型電動モータを反転させることができる外力を含む。
【０００６】
技術提案は、さらに以下を含む。
【０００７】
分離型電動モータは、別々に設置された固定子および回転子を含む。固定子は、磁性を有する単層平面磁路を含み、回転子はアーム式電磁石を含む。この電磁石には２つの磁極が分布しており、１つの磁極はアームの端部に、もう１つの磁極はアームの回転軸に接近した部分に位置する。電磁石は外力の作用の下、回転軸を中心として、固定子に相対して反転運動を行い、これにより、固定子の磁力に相対する反トルクが発生する。この反トルクが磁気浮力および磁気推力を含む。
【０００８】
固定子は、磁性を有する溝形鋼型レール、Ｖ字型レール、Ｕ字型レールまたは放物線型レールをさらに含む。
【０００９】
レールは、単軌道式、複軌道式または多軌道式を含み、軌道は単列式、複列式または多列式を含む。溝形鋼型レールの設置は、溝底部を基準面とし、水平面と平行、水平面と垂直、または水平面と角度を呈することができる。
【００１０】
回転子は、回転軸の平面にいくつかのアーム式電磁石を均等に分布することを含み、円盤型の電磁石を構成する。
【００１１】
回転子は、多層の円盤型電磁石を組合せて重ね、相互にずらして連結されることを含む。
【００１２】
回転子の回転軸は、レールと縦向きに平行、レールと縦向き側に垂直、またはレールと縦向き側に角度を呈することができる。
【００１３】
外力は、普通モータを使用して回転子を反転させることを含む。普通モータの回転軸および回転子の回転軸は、同一の回転軸である。
【００１４】
外力は、普通モータを使用し、伝動装置によって回転子を反転させることを含む。
【００１５】
磁気浮力および磁気推力は、回転子が外力の作用の下で反転することを含む。このとき、回転子の回転軸に反トルクが発生し、反トルクは水平トルクおよび垂直トルクに分解される。水平トルクを除去した後の、垂直トルクの合力が磁気浮力であり、垂直トルクを除去した後の、水平トルクの合力が磁気推力である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明が有する有益な効果は、簡単な構造、コンパクトな体積、高効率である。さらに制御しやすく、安全で信頼でき、高い経済効果を有することである。磁気浮上車両または磁路に関わらず、製造費は静磁力式の磁気浮上車両よりはるかに低い。本発明は小型の、その体積が軽自動車に近似した磁気浮上車両の開発に適している。磁路には、磁気レールまたは平面磁路を採用することができる。新しい運輸システムは、全自動制御の実現に対して有利な条件を提供する。このほか、動的磁気浮上車両は、新しい遊具を開発することもでき、その娯楽性および経済効果は十分に示されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図６】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図７】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図８】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図９】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１０】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１１】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１２】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１３】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１４】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１５】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１６】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１７】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１８】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図１９】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２０】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２１】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２２】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２３】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２４】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２５Ａ】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２５Ｂ】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２６】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２７】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２８】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図２９】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３０】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３１】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３２】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３３】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３４】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３５】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３６】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３７】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３８】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図３９】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４０】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４１】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４２】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４３】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４４】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４５】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４６】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４７】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４８】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図４９】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５０】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５１】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５２】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５３】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５４】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【図５５】図１〜図５５は、本発明の基本原理図および使用概要図を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図を組み合わせて、本発明についてさらに説明を行う。
【実施例】
【００１９】
従来のモータの回転子は、偶力により回転子を回転させるが、本発明で前述した分離型モータの回転子は、アーム式電磁石から発生するトルクによって回転子を回転させる。（図１）を参照のこと。外力で分離型モータの回転子を強制的に反転させるとき、モータの回転軸に反トルクが発生する（従来のモータでは反偶力が発生するだけである）。この反トルクの大きさと、回転子および固定子間の磁気誘導強度は正比例し、さらに、回転子のモーメントアームの長さ（すなわちアーム電磁石の長さ）とも正比例する。外力が回転子を強制的に逆方向に回転させるとき、回転軸の反トルクは運動エネルギーに変換される。反トルクの垂直トルクは上向きであるため、変換後、垂直方向の運動エネルギーは磁気浮上車両を浮上させる運動エネルギーを構成する。反転する回転速度が高いほど、回転軸に発生する、浮上する運動エネルギーは大きい。したがって、動的磁気浮上プロペラの浮力は、磁気誘導強度および回転子のモーメントアームの長さと関係があるだけでなく、さらに、外力によって反転する回転速度とも関係する。実際には、回転子および固定子間の磁気誘導力は、直接の浮力ではない。外力が回転子を反転させるとき、回転子のモーメントアームの端点は、回転軸が上向きに返る瞬間の作用点である。回転子を反転させる外力は、価格が安く、構造がコンパクトで、安全で信頼でき、作業効率が８５％以上の普通モータを採用することができる。モータの出力パワーの大部分は、分離型モータの回転軸における反トルクの運動エネルギーに転化される。
【００２０】
分離型モータの固定子について、その機能は動的磁気浮上車両の「磁路」である。固定子は、「有軌道式」および「平面磁路」の２種に分けられる。「有軌道式」の軌道は、各種断面のレールでよく、（図２〜図５）に示す通りである。
【００２１】
Ｉ．動的磁気浮上プロペラの動作原理
一、分離型モータの基本構造
動的磁気浮上プロペラは、外力を利用して分離型モータの回転子を反転させ、これにより、回転軸に反トルクが発生する方法により浮力を得る。したがって、分離型モータは、本発明の必要および前提条件である。
【００２２】
従来の電動モータは、その回転子および固定子間に厳密な機械的連絡を有し、１つの筐体内に正確に取り付けられる。回転子および固定子間の隙間に１つの固定の数値が保持され、回転子は固定子間で回転することしかできず、他の自由度を持たない。分離型モータは異なり、その回転子および固定子は２つの独立した部材であり、両者の間に機械的関係は無く、電磁場の相互作用を有するのみである。
【００２３】
（１）分離型モータの回転子
（図１）に示すように、分離型モータの回転子の基本構造は、１つの棒型電磁石および１つの回転軸から構成される。回転軸は電磁石の一端（Ｓ極）を貫通しており、止めピンで接続される。固定子の電磁場および棒型電磁石の電磁場は相互に作用しており、この作用力が、トルクの形で回転軸を回転させる。
【００２４】
（２）分離型モータの固定子
従来のモータの固定子は、筐体内のいくつかの永久磁石または電磁石に固定され、回転子は、磁石の中間で回転する。分離型モータの固定子は固定される形態を持たず、磁気回路を構成するだけでよい。実際に、分離型モータの固定子は、動的磁気浮上プロペラの「磁路」である。基本的に２種の形態があり、「有軌道式」および「平面磁路式」である。「磁路」は電磁石でよく、永久磁石でもよい。
【００２５】
「有軌道式」の固定子は、（図２）に示す通り、各種断面のレールでよい。溝型レール（図２Ａ）、Ｕ字型レール（図２Ｂ）、Ｖ字型レール（図２Ｃ）、放物線レール（図２Ｄ）、Ｉ字型レール（図２Ｅ）などである。レールの設置形式も複数種の選択がある。溝型レールを例とすると、（図３Ａ）のノッチは水平方向である。（図３Ｂ）のノッチは垂直で上向きである。（図３Ｃ）のノッチは角度を呈し、傾斜して配置される。このほか、２つまたは２つ以上のレールを並列使用して、磁気誘導強度を高めてもよい。例えば、（図４Ａ）は直列型複列溝型レール、（図４Ｂ）は直列型３列溝型レール、（図４Ｃ）は並列型複列溝型レール、（図４Ｄ）は並列型３列溝型レールである。
【００２６】
「平面磁路」固定子の表面は平板である。１つは、「全パネル型磁路」であり、（図５Ａ）に示すように、均一な磁場を有する平面である。もう１つは、「磁気レール型平面磁路」であり、（図５Ｂ）に示すように、レールはなく、図中の暗影部分に磁性を有するだけであり、磁気浮上車両は磁気レールに沿って運行する。
【００２７】
二、外力
原則として、分離型モータの回転子を反転させることができる動力は、すべて外力として使用することができる。外力の最適な選択は電動モータであり、交流モータまたは直流モータに関わらず適している。電動モータの効率が高く、性能も確かで、価格が安いためである。
【００２８】
分離型モータの回転子の「電磁ディスク」は、（図２５Ａ）に示す通り、電動モータの主軸に直接スリーブ接続することができる。電動モータの主軸を長くする場合、主軸をモータの前後両側から伸ばし、両側それぞれに１つの「電磁ディスク」を取り付ける。その作用によって、モータの主軸の反トルクが倍に増強する。電動モータは、伝動装置および変速装置を通して、分離型モータの回転子とつなぐこともできる。
【００２９】
三、動作原理
従来のモータは、交流モータまたは直流モータに関わらず、回転子を偶力の形で回転させるが、分離型モータの回転子はトルクの形で回転させる。分離型モータの回転子を磁路に設置する。分析を便利にするため、ここでは溝型磁石を選択し分離型モータの固定子としており、（図６）に示す。磁石のＮ極は下側、Ｓ極は上側に位置する。
【００３０】
数学において、１つの平面は４つの象限に分かれる。（図７）に示す。
第Ｉ象限０°〜９０°（または０〜１／２π）
第ＩＩ象限９０°〜１８０°（または１／２π〜π）
第ＩＩＩ象限１８０°〜２７０°（またはπ〜３／２π）
第ＩＶ象限２７０°〜０°（または３／２π〜０）
【００３１】
溝型磁石内の分離型モータの回転子について、モーメントアームに電流が通っているとき、磁気誘導力がモーメントアームを、０点を中心として２７０°の位置から時計回りで９０°の位置まで回転させる。（図８）に示す。
【００３２】
固定子内のあらゆる位置の磁気誘導強度がすべて同じであると仮定すると、回転過程において、モーメントアームが受ける磁気誘導力は、一定の数値ｆである。
【００３３】
モーメントアームが２７０°の位置から、時計回りに角度α回転するとき、０点で発生するトルクＭについて、作用力ｆのモーメントアームでの垂直分力ｆ０、およびモーメントアームの長さｌの積と等しい。（図９）に示す。
【００３４】
Ｍ＝−ｆ０・ｌ  すなわちＭ＝−ｆ・１Ｓｉｎα
式中の「−」は、Ｍの方向が時計回りであることを示す。
モーメントアームが２７０°または９０°の位置のとき、Ｓｉｎα＝０、すなわちＭ＝０
モーメントアームが１８０°の位置のとき、Ｓｉｎα＝ｌ、すなわちＭ＝ｆ・ｌ
である。
【００３５】
このことから、モーメントアームが０点を中心として、２７０°から９０°まで回転するとき、トルクＭの大きさは正弦Ｓｉｎαの形態で分布することがわかる。（図１０）に示す。トルクは第ＩＩおよび第ＩＩＩ象限のみで発生するため、Ｍの曲線は座標の下側にある。
【００３６】
（図１１）に示す通り、回転子の回転軸を水平面で、ある角度回転させても、回転子のモーメントアームの受力状態は影響を受けることはない。
【００３７】
（図１２）に示す通り、回転子の回転軸を水平面で９０°回転させた場合でも、回転子のモーメントアームの受力状態は影響を受けることはない。
【００３８】
分離型モータの回転子のモーメントアームを、普通モータｍ０の主軸に取り付ける。（図１３）に示す。
【００３９】
モータＭ０がモーメントアームを有し、９０°から２７０°まで反時計回りに回転するとき、モータＭ０の回転軸に反トルクＭ０が発生する。Ｍ０の大きさ、およびトルクＭは同じであり、方向は反対である。
【００４０】
Ｍ０＝−Ｍ
＝ｆ・１Ｓｉｎα
つまりＭ０は反時計回りである。
【００４１】
実際、Ｍ０は、普通モータｍ０の主軸が反時計回りに回転するとき、電磁石の端点０１を瞬時に支点とし、発生する反トルクである。（図１４）に示す。
【００４２】
トルクＭに相対して述べると、反トルクＭ０を９０°まで導くと、反トルクＭ０は、正弦曲線の形態で、第Ｉおよび第ＩＩ象限に発生する。（図１５）に示す。
【００４３】
反トルクＭ０はトルクと同様に、その方向および大きさは、モーメントアーム（すなわち電磁石）の位置（すなわちα角）に伴って変化する。いかなる位置の反トルクＭ０も水平トルクＭＨおよび垂直トルクＭＶに分解することができる。（図１６）に示す。
【００４４】
水平トルクＭＨ＝Ｍ０Ｃｏｓα、
垂直トルクＭＶ＝Ｍ０Ｓｉｎα、
Ｍ０＝ｆ・１Ｓｉｎαであるため、
ＭＨ＝ｆ・１ＳｉｎαＣｏｓα、
ＭＶ＝ｆ・１Ｓｉｎ２α
である。
【００４５】
上記の公式から以下のように算出することができる。
α＝０°のとき、ＭＨ＝０、ＭＶ＝０、
α＝４５°のとき、ＭＨ＝１／２ＭＯ、ＭＶ＝１／２ＭＯ、
α＝９０°のとき、ＭＨ＝０、ＭＶ＝０、
α＝１３５°のとき、１／２ＭＯ、ＭＶ＝１／２ＭＯ、
α＝１８０°のとき、ＭＨ＝０、ＭＶ＝０
【００４６】
このことから、普通モータｍ０がモーメントアームを９０°から、反時計回りに２７０°まで回転させるとき、垂直トルクＭＶは、座標上の曲線で、α角の２倍の正弦曲線を示すことがわかる。（図１７）に示す。モーメントアームが４５°回転するごとに、ＭＶのピーク値ＭＶｍａｘが発生する。垂直トルクＭＶの方向は、終止上を向いている。水平トルクＭＨは半分が右に向き、もう半分が左に向いており、数値は等しく、方向は反対で、互いに打ち消し合う。垂直トルクの合力は、動的磁気浮上プロペラの浮力である。
【００４７】
普通モータｍ０の主軸が回転するとき、垂直トルクＭＶの働きはＰＶ
（数１）
ＰＶ＝∫ｆｌＳｉｎ２α ｄα
＝１／２ｆｌ
である。
【００４８】
普通モータｍ０の主軸が第ＩＩおよび第ＩＩＩ象限にあるとき（図７を参照のこと）のみ、反トルクが発生するため、上式の定積分は
（数２）
0005594539.tif 000002
と書くべきである。
【００４９】
モータｍ０の回転速度が毎分ｎ回転であると仮定すると、普通モータｍ０の垂直トルクの出力パワーは、
（数３）
Ｎｖ＝１／２×１／６０ｆｌ
＝ｎ／１２０ｆｌ
または
Ｎｖ＝１／７５×ｎ／１２０ｆｌ（馬力Ｈｐ）
である。
式中、ｆは分離型モータの回転子および固定子間の磁気誘導力で、単位はＫｇである。
ｌは、分離型モータの回転子の電磁石の長さで、単位はメートルである。
ｎは、モータＭ０の回転速度で、単位は回転／分である。
【００５０】
以上記載したのは、普通モータｍ０の主軸にアーム式電磁石を１つだけ取り付けた状況である。モータＭ０の主軸が１回転するとき、ＮＶに関しては、主軸で断続的な振動が２回発生する。（図１８）に示す。
【００５１】
（図１９）に示す通り、普通モータｍ０の主軸に、２つの電磁石を対称に取り付ける。ＮＶは、主軸で発生した振動が連続した１つのものに変化する。（図２０）に示す。
【００５２】
（図２１）に示す通り、普通モータｍ０の主軸の電磁石を４つまで増やすと、主軸における垂直トルクの出力パワーＮＶの振動周波数が増加し、振幅は呼応して低下する。合成されたＮＶは、数値が倍に増強する。（図２２）に示す。
【００５３】
（図２３）に示す通り、普通モータｍ０の主軸の電磁石を８個まで増やすと、ＮＶに関して、主軸で発生する振動周波数がさらに増加し、振幅はさらに小さくなる。合成されたＮＶは倍に増強される。（図２４）に示す。
【００５４】
８個の電磁石を取り付けたモジュールを「電磁ディスク」と呼ぶ。
【００５５】
いくつかの「電磁ディスク」を普通モータｍ０の主軸に交錯させて取り付け、（図２５Ａ）に示すように、全部で９個の「電磁ディスク」を取り付けた。普通モータｍ０の垂直方向の出力総パワーＮＶは大いに増強し、ＮＶのパワー曲線は直線に近似するように変化する。（図２５Ｂ）に示す。
【００５６】
前述したように、各電磁石について、普通モータｍ０の垂直方向の出力パワーは、
（数５）
Ｎｖ＝１／７５×ｎ／１２０ｆｌ（馬力Ｈｐ）
である。
【００５７】
「電磁ディスク」がｋ１個の電磁石を有し、普通モータｍ０の主軸に全部でｋ２個の「電磁ディスク」を取り付けたと仮定すると、モータＭ０の垂直方向の総出力パワーは、
（数６）
Ｎｖ＝ｋ１・ｋ２・１／７５×ｎ／１２０ｆｌ（馬力Ｈｐ）
である。
【００５８】
普通モータｍ０、いくつかの「電磁ディスク」、および固定子で構成されるモジュールを「動的磁気浮上プロペラ」、簡単に「プロペラ」と呼ぶ。
【００５９】
ＩＩ．動的磁気浮上プロペラの利用
「動的磁気浮上プロペラ」は、主な機能に基づいて「浮力プロペラ」および「移動プロペラ」に分けられる。前者は、磁気浮上車両を浮上させる役割を有し、後者は磁気浮上車両を移動させる役割を有する。
【００６０】
「浮力プロペラ」は、主軸の設置形態に基づいて、「横軸式」および「縦軸式」に分けることができる。
【００６１】
固定子の「磁路」として、形態に基づき、「レール式」および「平面磁路式」に分けられる。
【００６２】
一、レール式
１．横軸式
（図２６）に示すように、「浮力プロペラ」の軸および磁気浮上車両の進行方向は垂直であり、「横軸式」と呼ばれる。矢印は磁気浮上車両の進行方向であり、側面は浮力プロペラである。
【００６３】
磁気浮上車両の左右両側に、４個の「浮力プロペラ」Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３およびＤ−４を設置する。磁気浮上車両の下側に、４個の「移動プロペラ」Ｄ−５、Ｄ−６、Ｄ−７およびＤ−８を設置する。（図２７）に示す。
【００６４】
（図２８）に示すように、磁気浮上車両のレールは混合式を採用する。左右両側のノッチを水平に設置し、下側の２個のノッチを上に向ける。ノッチの磁力線の方向は、図中の矢印で示す通りである。
【００６５】
動作原理
（１）浮力
磁気浮上車両の左側の「浮力プロペラ」Ｄ−１およびＤ−２を例とすると、Ｄ−１は時計回りに回転し、Ｄ−２は反時計回りに回転する。（図２９）に示す。
【００６６】
Ｄ−１の通電区間は第ＩＶ象限であり、反トルクＭは第Ｉ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向きであり、水平トルクＭＨは右向きである。（図３０）に示す。
【００６７】
Ｄ−２の通電区間は第ＩＩＩ象限であり、反トルクＭは第ＩＩ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向きであり、水平トルクＭＨは左向きである。（図３１）に示す。
【００６８】
Ｄ−１およびＤ−２の垂直トルクＭＶは、磁気浮上車両の浮力を構成する。水平トルクＭＨは相互に打ち消し合う。
【００６９】
Ｄ−３およびＤ−４の受力状態は完全に同じであり、その機能はすべて浮力を構成する。
【００７０】
（２）推進力
磁気浮上車両の後部下側の２個の「移動プロペラ」Ｄ−５およびＤ−６を例とすると、Ｄ−５は時計回りに回転し、Ｄ−６は反時計回りに回転する。（図３２）に示す。
【００７１】
Ｄ−５の通電区間は第ＩＶ象限であり、反トルクＭは第Ｉ象限で発生する。反トルクＭの軸方向トルクＭＳは前向き、横方向トルクＭＡは右向きである。（図３３）に示す。
【００７２】
Ｄ−６の通電区間は第ＩＩＩ象限であり、反トルクＭは第ＩＩ象限で発生する。反トルクＭの軸方向トルクＭＳは前向き、横方向トルクＭＡは左向きである。（図３４）に示す。
【００７３】
Ｄ−５およびＤ−６の軸方向トルクＭＳは、磁気浮上車両の前向きの推進力を構成し、横方向トルクＭＡは、左右が同じ時、相互に打ち消し合う。両者が異なるとき、例えばＤ−６の横方向力がＤ−５の横方向力より大きいと、磁気浮上車両が左向きに接近し、結果としてＤ−５およびレールのＮ極の隙間が小さくなり、Ｄ−５の磁気誘導力が増強され、反トルクＭが即時に高まる。他方、Ｄ−６および磁気レールのＮ極の隙間が大きくなると、Ｄ−６の磁気誘導力が低下し、反トルクＭも低下する。Ｄ−５およびＤ−６の反トルクの増減によって、磁気浮上車両が右側に移動したり戻ったりし、平衡になるまで続く。
【００７４】
「動的磁気浮上プロペラ」の自動平衡特性は、静磁力の磁気浮上車両と比べて、本発明が非常に大きな優位性を示すことを明らかにした。
【００７５】
Ｄ−７およびＤ−８の受力状態は完全に同じであり、その機能はすべて推進力である。
【００７６】
２．縦軸式
「浮力プロペラ」の軸および磁気浮上車両の進行方向が一致しており、「縦軸式」と呼ばれる。（図３５）に示す。
【００７７】
磁気浮上車両の前後に４個の「浮力プロペラ」Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３およびＤ−４を取り付け、磁気浮上車両の下側に２個の「移動プロペラ」Ｄ−５およびＤ−６を取り付ける。（図３６）に示す。
【００７８】
（図３７）に示すように、磁気浮上車両のレールには、傾斜ノッチの軌道が採用される。ノッチの磁力線方向は、図中の矢印で示す。
【００７９】
動作原理
（１）浮力
磁気浮上車両の後部に位置する２個の「浮力プロペラ」Ｄ−１およびＤ−２を例とすると、Ｄ−１は反時計回りに回転し、Ｄ−２は時計回りに回転する。（図３８）に示す。
【００８０】
Ｄ−１の通電区間は第ＩＩＩ象限であり、反トルクＭは第ＩＩ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向き、水平トルクＭＨは左向きであり、（図３９）に示す。Ｄ−２の通電区間は第ＩＶ象限であり、反トルクＭは第Ｉ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向き、水平トルクＭＨは右向きであり、（図４０）に示す。
【００８１】
Ｄ−１およびＤ−２の垂直トルクＭＶは磁気浮上車両の浮力を構成し、水平トルクＭＨは相互に打ち消し合う。左右両側の水平トルクが異なるとき、プロペラは自動平衡特性を有する。
【００８２】
Ｄ−３およびＤ−４の受力状態は完全に同じであり、その機能はすべて浮力を構成する。
【００８３】
（２）推進力
磁気浮上車両の下側に位置する２個のプロペラＤ−５およびＤ−６は、「移動プロペラ」である。Ｄ−５は時計回りに回転し、Ｄ−６は反時計回りに回転する。（図４１）に示す。
【００８４】
Ｄ−５の通電区間は第ＩＩ象限であり、反トルクＭは第Ｉ象限で発生する。反トルクＭの軸方向トルクＭＳは前向き、垂直トルクＭＶは上向きである。（図４２）に示す。
【００８５】
Ｄ−６の通電区間は第ＩＶ象限であり、反トルクＭは第Ｉ象限で発生する。反トルクＭの軸方向トルクＭＳは前向き、垂直トルクＭＶは上向きである。（図４３）に示す。
【００８６】
Ｄ-5及びＤ-6の軸方向トルクＭＳは、磁気浮上車両の推進力を構成し、垂直トルクＭＶは磁気浮上車両の補助浮力を構成する。
【００８７】
二、平面磁路式
１．磁気浮上車両の構造
磁気浮上車両の前後に４個の「浮力プロペラ」、Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３およびＤ−４を取り付け、両側にそれぞれ２個の「移動プロペラ」、Ｄ−５、Ｄ−６、Ｄ−７およびＤ−８を取り付ける。ほかに磁気浮上車両の腹部に４個の「着陸輪」Ｗ１〜Ｗ４を取り付け、使用を停止したときの磁気浮上車両を支持するのに使用される。（図４４）に示す。
【００８８】
２．動作原理
（１）浮力
磁気浮上車両後部の２個の「浮力プロペラ」Ｄ−１およびＤ−２を例とすると、Ｄ−１は反時計回りに回転し、Ｄ−２は時計回りに回転する。（図４５）に示す。
【００８９】
Ｄ−１の通電区間は第ＩＩＩ象限であり、反トルクＭは第ＩＩ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向きで、水平トルクＭＨは左向きであり、（図４６）に示す。Ｄ−２の通電区間は第ＩＶ象限であり、反トルクＭは第Ｉ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向き、水平トルクＭＨは右向きであり、（図４７）に示す。
【００９０】
Ｄ−１およびＤ−２の垂直トルクＭＶは、磁気浮上車両の浮力を構成し、水平トルクＭＨは相互に打ち消し合う。
【００９１】
Ｄ−３およびＤ−４の受力状態は完全に同じであり、その機能はすべて浮力を構成する。
【００９２】
「浮力プロペラ」の磁気ディスクの電流強度を制御および調整すること、つまり各プロペラの水平トルクの大きさを制御することによって、磁気浮上車両を所定の位置に浮上させる。
【００９３】
（２）推進力
［１］前進移動
磁気浮上車両の左側に位置する２個の「移動プロペラ」Ｄ−５およびＤ−６を例とする。２個のプロペラは反時計回りに回転する。（図４８）に示す。
【００９４】
Ｄ−５およびＤ−６の通電区間は第ＩＩＩ象限であり、反トルクＭは第ＩＩ象限で発生する。反トルクＭの垂直トルクＭＶは上向き、水平トルクＭＳは前向きである。（図４９）に示す。
【００９５】
Ｄ−５およびＤ−６の垂直トルクＭＶは、磁気浮上車両の補助浮力を構成し、水平トルクＭＳは前進する推進力を合成する。
【００９６】
Ｄ−７およびＤ−８の受力状態は完全に一致しており、その機能はすべて推進力を構成する。
【００９７】
［２］後退移動
ａ．低速後退移動：４個の「移動プロペラ」が反時計回りの回転を維持し、通電区間を第ＩＩ区間に変更する。プロペラの「電磁ディスク」の通電区から磁路（すなわち固定子）までの距離が増すため、反トルクＭは低下し、磁気浮上車両は低速後退移動する。（図５０）に示す。
【００９８】
ｂ．高速後退移動：４個の「移動プロペラ」を時計回りの回転に変更すると、通電区間が第ＩＶ区間に変わり、磁気浮上車両が高速後退移動する。（図５１）に示す。
【００９９】
（３）カーブ
磁気浮上車両の４個の「移動プロペラ」Ｄ−５〜Ｄ−８（図５２）の、いずれか１つまたは複数のプロペラの、いかなる技術データ（回転速度、方向転換、通電区間および通電電流）も、そのプロペラの反トルクを変えることができるため、磁気浮上車両の移動状態が変化する。例えば、Ｄ−５の反トルクを低下させると、磁気浮上車両が左にカーブする。同時にＤ−８の反トルクを低下させると、磁気浮上車両は左に急カーブすることができる。
【０１００】
（４）横方向移動
磁気浮上車両の４個の「浮力プロペラ」Ｄ−１〜Ｄ−４（図５２）の、同一側面に位置する２個のプロペラの、どの技術データ（回転速度、通電区間および通電電流）を変更しても、磁気浮上車両を横方向に移動させることができる。例えば、左側Ｄ−１およびＤ−３の反トルクを低下させると、磁気浮上車両が左に横方向移動し、これと反対の場合は、右に横方向移動する。
【０１０１】
３．平面磁路の形式
平面磁路の磁場は、永久磁石または電磁石でよい。平面磁路の磁場の分布形態に基づいて、「全パネル型平面磁路」および「磁気レール型平面磁路」に分けられる。
【０１０２】
（１）全パネル型平面磁路：全体に均一な磁場を有する磁気板から構成される磁路を、（図５３）に示す。磁気浮上車両は、磁路の前後左右またはその場で回転することができ、活用面が非常に広い。
【０１０３】
（２）磁気レール型平面磁路：その構造は磁性を含むレールの上に１枚の平板を敷くのと同じであり、磁力線は平板を通り、「動的磁気浮上プロペラ」に動力を発生させる。（図５４）に示すように、平面磁路は、複軌道複線の磁気レールからなり、左側の２本の磁気レールは低速レーン、右側２本の磁気レールは高速レーンである。磁気浮上車両は、分岐点によってレーンを変更することができる。磁気浮上車両は、磁気レールに沿って運行する。前述したように、磁気浮上車両は、軌道の磁場の影響の下、自動平衡特性を有するため、運行は安定、安全である。図５５は、図５４の部分拡大図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ アーム式電磁石
２ 回転軸
３ 止めピン
４ 固定子の磁力線方向
５ 平面磁路
６ 平板
６１ 低速レーン
６２ 分岐点
６３ 高速レーン
７ 磁気レール
８ 溝型磁石
９ 普通モータ
１０ 磁気浮上車両
２０ ＮＶ合成曲線
３０ 各電磁石のＮＶ曲線
４０ 各電磁ディスクのＮＶ曲線
５０ 通電区間
【図１】
0005594539.tif 000003
【図２Ａ】
0005594539.tif 000004
【図２Ｂ】
0005594539.tif 000005
【図２Ｃ】
0005594539.tif 000006
【図２Ｄ】
0005594539.tif 000007
【図２Ｅ】
0005594539.tif 000008
【図３Ａ】
0005594539.tif 000009
【図３Ｂ】
0005594539.tif 000010
【図３Ｃ】
0005594539.tif 000011
【図４Ａ】
0005594539.tif 000012
【図４Ｂ】
0005594539.tif 000013
【図４Ｃ】
0005594539.tif 000014
【図４Ｄ】
0005594539.tif 000015
【図５Ａ】
0005594539.tif 000016
【図５Ｂ】
0005594539.tif 000017
【図６】
0005594539.tif 000018
【図７】
0005594539.tif 000019
【図８】
0005594539.tif 000020
【図９】
0005594539.tif 000021
【図１０】
0005594539.tif 000022
【図１１】
0005594539.tif 000023
【図１２】
0005594539.tif 000024
【図１３】
0005594539.tif 000025
【図１４】
0005594539.tif 000026
【図１５】
0005594539.tif 000027
【図１６】
0005594539.tif 000028
【図１７】
0005594539.tif 000029
【図１８】
0005594539.tif 000030
【図１９】
0005594539.tif 000031
【図２０】
0005594539.tif 000032
【図２１】
0005594539.tif 000033
【図２２】
0005594539.tif 000034
【図２３】
0005594539.tif 000035
【図２４】
0005594539.tif 000036
【図２５Ａ】
0005594539.tif 000037
【図２５Ｂ】
0005594539.tif 000038
【図２６】
0005594539.tif 000039
【図２７】
0005594539.tif 000040
【図２８】
0005594539.tif 000041
【図２９−３１】
0005594539.tif 000042
【図３２−３４】
0005594539.tif 000043
【図３５】
0005594539.tif 000044
【図３６】
0005594539.tif 000045
【図３７】
0005594539.tif 000046
【図３８−４０】
0005594539.tif 000047
【図４１−４３】
0005594539.tif 000048
【図４４】
0005594539.tif 000049
【図４５−４７】
0005594539.tif 000050
【図４８−４９】
0005594539.tif 000051
【図５０】
0005594539.tif 000052
【図５１】
0005594539.tif 000053
【図５２】
0005594539.tif 000054
【図５３】
0005594539.tif 000055
【図５４−５５】
0005594539.tif 000056