(57)【要約】交差点で強磁性体レールを備えた軌道を移動する車両用の磁気浮上装置は、強磁性体レールを引き付けられるように実装された複数個の永久磁石と複数個の電磁石とを有する。これらの永久磁石は、強磁性体レールに対する引力を制御するように配置されている。これらの永久磁石の位置、および／または質量は、車両を移動させる前に、その車両とそれが運搬する負荷との重量に基づいて調整可能である。【選択図】図１
2018533332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体レールを備えた軌道に対する車両の磁気浮上装置であって、
前記強磁性体レールを引き付けられるように配置された複数個の永久磁石と複数個の電磁石とを有し、
前記複数個の永久磁石は、前記磁気浮上装置に対して変位することによって前記強磁性体レールに対する引力を制御するように配置されている
ことを特徴とする磁気浮上装置。
【請求項２】
前記複数個の永久磁石は、前記強磁性体レールの下に位置するように配置され、
前記車両が前記軌道を通る際、前記複数個の電磁石は、前記強磁性体レールの上および／または下に位置するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項３】
前記強磁性体レールに対する前記複数個の永久磁石の引力を調整する機能は、前記複数個の永久磁石を前記磁気浮上装置に対して上方および／または下方へ移動させる機能によって得られることを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項４】
前記強磁性体レールに対する前記複数個の永久磁石の引力を調整する機能は、前記複数個の永久磁石を前記磁気浮上装置に対して回転させる機能によって得られることを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項５】
前記複数個の永久磁石は回転軸に対して非対称に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気浮上装置。
【請求項６】
前記複数個の永久磁石は永久磁石の集合体であり、前記強磁性体レールに対する前記集合体の引力を調整する機能は、前記集合体に永久磁石を追加し、もしくは前記集合体から永久磁石を除去する機能によって、前記集合体の全体を置換することによって、または前記集合体の中で一部の永久磁石を前記磁気浮上装置に対して移動させることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項７】
前記複数個の永久磁石は、複数個の永久磁石と複数の磁気回路とから構成された磁気システムであり、前記強磁性体レールに対する前記磁気システムの引力を調整する機能は、磁心を用いて前記磁気システム内の磁石の磁束を結合し、分割し、脇へよけさせ、または偏向させる機能によって得られることを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項８】
前記複数個の永久磁石のうちいくつかの前記磁気浮上装置に対する固定位置を変更可能なサーボ機構、油圧シリンダー、ギア機構、および／またはリンク機構を更に含む請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項９】
強磁性体レールを備えた軌道に対する車両の磁気浮上装置であって、
前記強磁性体レールを引き付けられるように配置される複数個の永久磁石と複数個の電磁石とを含み、
前記複数個の永久磁石は、前記強磁性体レールに対する引力を制御するように配置されており、
前記強磁性体レールに対する前記複数個の永久磁石の引力を制御する機能は、前記車両に対する前記複数個の永久磁石の固定位置を変更可能なサーボ機構、油圧シリンダー、ギア機構、および／またはリンク機構で前記複数個の永久磁石を前記強磁性体レールに対して回転させる機能によって得られる
ことを特徴とする磁気浮上装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の磁気浮上装置を制御するシステムであって、永久磁石調整ユニットと電磁石制御ユニットとを備え、
前記永久磁石調整ユニットは、
前記複数個の永久磁石の補償された負荷、および／または補償されていない負荷を測定する永久磁石負荷測定モジュールと、
前記複数個の永久磁石を前記磁気浮上装置に対して変位させることによって前記強磁性体レールに対する前記複数個の永久磁石の引力を制御して、前記複数個の永久磁石に特定の負荷を確実に担わせ、および／または前記複数個の永久磁石の補償されていない負荷を補償する永久磁石調整モジュールと
を有し、
前記電磁石制御ユニットは、
前記複数個の電磁石と前記強磁性体レールとの隙間の変動量を測定する変動量測定モジュールと、
前記複数個の電磁石を流れる電流を調整して、前記複数個の電磁石と前記強磁性体レールとの隙間の変動を補償する電磁石調整モジュールと
を有するシステム。
【請求項１１】
前記永久磁石負荷測定モジュールは、荷重に基づいて前記複数個の永久磁石の負荷を測定することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記永久磁石負荷測定モジュールは、前記複数個の電磁石と前記強磁性体レールとの隙間の大きさ、および／または変動量に基づいて前記複数個の永久磁石の補償されていない負荷を測定することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記変動量測定モジュールは、光反射式隙間測定に基づいて、前記複数個の電磁石と前記強磁性体レールとの隙間の変動量を測定することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記変動量測定モジュールは、測定コイルの信号に基づいて、前記複数個の電磁石と前記強磁性体レールとの隙間の変動量を測定することを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項１５】
強磁性体レールを備えた軌道用の車両であって、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の磁気浮上装置と、請求項１０から請求項１４までのいずれかに記載の制御システムとを有する車両。
【請求項１６】
磁気浮上なしで移動可能な車輪を更に有する請求項１５に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を浮上させる磁気浮上装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気浮上を利用した人や貨物の輸送については、電磁石または永久磁石が生成する電磁力（磁気ばね）を用いて車両を、軌道（その構造物）とは機械的に接触させることなく、その上方に支持する移動方法が比較的多く提案されている。磁気浮上装置の上では駆動（トラクション）モーターが車両を、通常の輸送手段の速度を大幅に上回る速度まで加速可能である。
【０００３】
軌道には、断面が様々な形をした特別な強磁性体レールがあり、車両には、強磁性体レールを引き付ける電磁石がある。車両上で電磁石の電流の大きさを制御することにより、強磁性体レールに対する電磁石の位置が固定可能である。トラクションモーターは車両を所定の速度まで加速する。それには、空気抵抗と電気力学的な制動力とを克服しさえすればよく、この場合、それらは低い値である。
【０００４】
車両と軌道との隙間を一定に維持して、トラクションモーターの最適な動作を保証することが重要である。静止中と移動中との間での隙間の変動量（車両の荷重と軌道の特性とに依存する）は、車両の電磁石の電流変化で補償される。
【０００５】
消費電力の面では、電磁石に代えて永久磁石の利用が効率的である。しかし、永久磁石のみに基づく方式は、間違いなく不安定である。この問題は、永久磁石と電磁石との両方が組み合わされた複合型浮上装置では除去される。永久磁石は、載荷という基本的な機能に利用され、電磁石は、荷重の変動に加えて、移動する車両と軌道との隙間の変動の補正に利用される。
【０００６】
原則として積み荷の重量は時間帯によって一定ではない。たとえば、客車は場合によって乗客数が異なり、貨車は場合によって貨物の重量が異なり、空でもありうる。積み荷の重量は移動中にも（乾燥、降雨等で）変化しうる。複合型浮上装置が車両にしっかりと固定されていれば、電磁石の制御だけで安定な浮上状態が得られる。それには２つの戦略が可能である。一方は、荷重にかかわらず隙間を一定に維持する制御を行う。もう一方は、与えられた荷重に対してエネルギー消費量が最小であるという条件に基づいて、隙間の大きさを動的に選択する。各戦略には長所と短所とがある。第１戦略の利点は、電磁石とトラクションモーターとの両方が常に、選択された最適条件で動作することである。これにより、動作の最大効率、パラメーターの最大許容範囲、および強いまたは激しい外乱に対する最良の耐性が保証される。第２戦略の利点は、弱い、または穏やかな外乱に対するエネルギー消費がほとんどないことである。
【０００７】
特許文献１で提案されている複合型磁気浮上装置は、荷重が変化した場合、軌道（強磁性体レール）と車両との間の距離を調節することによって揚力を調整可能である。これは上記の第２戦略である。この目的で、永久磁石とそのまわりの電磁石コイルとが車両にしっかりと固定されている。新規な点として、車両と両磁石とに対して垂直方向に可動である特別な樽（バレル）が設置されている。（磁石自身は車両に対して常に静止したままである。）このバレルには、隙間センサーがしっかりと固定されている。このセンサーは、センサー自身と強磁性体レールとの隙間を検出する回路の一部である。電磁石の巻線の平均電流量を測定する別の回路も備えられている。
【０００８】
なお、この原型において「隙間」という用語はセンサーと軌道との間の距離を意味することに注意すべきである。この用語は通常、軌道とその上の車両との隙間に適用されるものであるが、構造の剛性により、軌道と車両の浮上装置との間の距離に等しい。以後、混乱を避ける目的では、「センサーとの隙間」、特に「自身との隙間を検知するセンサー」という用語が原型に対して適用される。
【０００９】
巻線の電流量がゼロである際に車両が平衡位置にあるとする。自身との隙間を検知するセンサーが自身との隙間の瞬間的な変化を検出した場合（たとえば荷重が変化したとき、または動きに変化があったとき）、電磁石コイルに電流が所望の方向に流れて、隙間が素早く拡げられ、または狭められて修正される。さらに、所定長の遅延後に（更に手動制御が可能な状態で）そのセンサーが取り付けられたバレルを車両と磁石とに対して移動させるシステムが作動する。このバレルの移動方向（上方または下方）は、電磁石の電流量（ある時間での平均値）を減少させる方向である。平均電流量の測定回路がゼロ値を検知するとバレルは停止する。その結果、新たな平衡位置が見つかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ロシア特許第２０３７４３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
原型で提案された磁石による揚力の修正技術には多くの欠点がある。
【００１２】
１）提案による磁気回路は、永久磁石の使用が効果的ではない。この永久磁石からの磁束は空気中で閉じている。これが原因で、永久磁石によって隙間に生じる磁界と、この磁界による揚力とは、かなり重い負荷を浮上させるには不十分になりうる。
【００１３】
２）提案による磁気回路は、電磁石の使用が効果的でない。この電磁石からの磁界も空気中で閉じている。これが原因で、永久磁石の磁界を修正する電磁石の機能が弱い。その結果として外乱に対する許容範囲が狭く、その下ではシステムが浮上状態に保たれない。
【００１４】
３）電磁石と強磁性体レールとの間の距離が変化するという理由でも、電磁石の使用は効果的ではない。この距離が長いほど、修正に必要な電流量が大きいからである。
【００１５】
４）提案の技術は、隙間を狭めなければならない場合（強磁性体レールに対する引力を強める場合）には良好に働く。これは、電磁石が強磁性体レールを常に引き付けるからである。隙間を拡げなければならない場合（引力を弱める場合）、その物理的な過程が更に複雑である。これは、電流がどの方向に流れても電磁石が強磁性体レールを引き付けるからである。引力の減衰効果は、この場合、電磁石と永久磁石との間で磁界が相殺されることで得られる。永久磁石は、その表面に沿ったある種の電流で置換可能である。永久磁石の表面上にある電磁石の巻線が無限に細ければ、電流の逆流に伴う２種類の磁石の磁界間での相殺は部分的である。したがって、次のことは明らかである。強磁性体レールに対する「牽引」機能に実質的な制限が無ければ（電磁石の電流量にのみ依存するならば）、「反発」機能は車両の重量で制限されるが、実際には磁界間での相殺は不完全であるので、「反発」機能はもっと弱い。このように、原型はエネルギー消費がかなり大量である。
【００１６】
５）電磁石の巻線を永久磁石の表面上に置く必要性は、厳密には、「反発」モードがあることによる。これは、永久磁石の上に巻線を置くことが構造の面で不都合な場合、様々な問題の原因になりうる。電磁石が「牽引」モードでのみ動作するならば、このモードには巻線のこの配置が有利ではあっても、この制限は存在しないことに注意すべきである。
【００１７】
６）浮上装置の揚力修正回路が、センサーと強磁性体レールとの隙間を維持する。これは、車両がセンサーを上昇（下降）させた後、全体としては（車両に固定された磁石と共に）強磁性体レールから下方（上方）へ移動することを意味する。すなわち、軌道と車両との間の距離は一定ではない。既に述べたとおり、トラクションモーターの最適な動作状態を保つには、センサーではなく車両と、軌道との隙間を保つことが必要である。この仕組みは原型の仕組みには当てはまらない。
【００１８】
この明細書で提案される装置が達成すべき目的は、上記の欠点を除去することである。提案によるシステムの本質は、浮上装置／車両／軌道に対する永久磁石群の位置／方向の調節によって浮上装置の揚力を調整することにある。同時に、電磁石からは載荷機能が除外され、隙間の変動の修正機能だけが残されて、浮上装置（車両）と軌道との隙間がほぼ一定に維持される。この場合、車両の重量の大部分が永久磁石によって保持されるので、消費される電流量が大幅に減少する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の課題は、強磁性体レールを少なくとも１本備えた軌道の上方に車両を複合型磁気浮上装置で浮上させることによって解決することができる。本発明によれば、載荷の役割を果たす複数個の永久磁石は強磁性体レールの下に配置され、車両と強磁性体レール（軌道）との隙間を修正する複数個の電磁石は強磁性体レールの上下に配置可能である。永久磁石と電磁石とは好ましくは相互にも車両にも接続され、相対的な位置／方向の調整が可能である（永久磁石と車両／浮上装置との接続は、強磁性体レールに作用する永久磁石の磁力を制御して磁気浮上装置／車両と強磁性体レール、すなわち軌道との隙間を一定に維持するように行われる）。強磁性体レールの断面形状は選択可能である（たとえば矩形である）。
【００２０】
したがって、本発明では、強磁性体レールを備えた軌道に対する車両の磁気浮上装置は、強磁性体レールを引き付けられるように配置された複数個の永久磁石と複数個の電磁石とを有する。永久磁石は、磁気浮上装置に対して変位することによって強磁性体レールに対する引力を制御するような配置で取り付けられている。永久磁石の位置とは、磁気浮上装置に対する位置だけではなく、それらの配向も示唆している。すなわち、永久磁石は、磁気浮上装置に対して変位可能なだけでなく、磁気浮上装置に対して同じ位置のまま、向きを変えることができる。永久磁石の位置および／または質量は、車両が移動を開始する前に、車両の重量に合わせて調整可能である。
【００２１】
強磁性体レールを備えた軌道に対する車両の磁気浮上装置の別の実施形態は、強磁性体レールを引き付けるように配置された複数個の永久磁石と複数個の電磁石とを有することに加え、これらの永久磁石は、強磁性体レールに対する引力を制御するように配置されている。この機能は、複数個の永久磁石のうちいくつかの車両に対する固定位置を変更可能なサーボ機構、油圧シリンダー、ギア機構、および／またはリンク機構で永久磁石を強磁性体レールに対して回転させる機能によって得られる。さらに、車両の実施形態は、磁気浮上装置の最初の実施形態ともう１つの実施形態とのいずれを搭載していてもよい。
【００２２】
実施形態の１つでは、強磁性体レールに対する永久磁石の引力を制御する機能が、永久磁石を磁気浮上装置に対して上方および／または下方へ移動させる機能によって得られてもよい。これにより、強磁性体レールに対して永久磁石が位置する距離が変更される。
【００２３】
別の実施形態では、強磁性体レールに対する永久磁石の引力を調整する機能が、磁気浮上装置に対して、したがって、強磁性体レールに対して、永久磁石を回転させる機能によって得られてもよい。何故なら、永久磁石とは異なり、磁気浮上装置は強磁性体レールに対して回転しないからである。回転の調整効果を高める目的で、永久磁石が回転軸に対して非対称に取り付けられていてもよい。
【００２４】
永久磁石は磁石の集合体であってもよい。この場合、強磁性体レールに対する集合体の引力を制御する機能は、集合体に磁石を追加し、もしくは集合体から磁石を除去する機能によって、集合体の中で一部の磁石を磁気浮上装置に対して移動させることによって、および／または集合体の全体を置換することによって得られてもよい。
【００２５】
永久磁石と磁気回路とから、更に複雑な磁気システムが組み立てられてもよい。この場合、強磁性体レールに対する磁気システムの引力を制御する機能は、磁気回路を用いて磁気システム内の磁石の磁束を結合し、分割し、脇へよけさせ、または偏向させる機能によって得られてもよい。
【００２６】
好ましい実施形態では、本発明による磁気浮上装置は、磁気浮上装置／車両に対して永久磁石を変位させることによって強磁性体レールに対する永久磁石の引力を調整可能なサーボ機構、油圧シリンダー、ギア機構、および／またはリンク機構を備えている。磁石の位置を調整する目的で、車両／磁気浮上装置に対する永久磁石ユニットの固定位置も複数設けられていてもよい。
【００２７】
本発明の課題はまた、上記の実施形態のいずれかによる磁気浮上制御装置によっても解決可能である。この装置は永久磁石制御ユニットと電磁石調整ユニットとを備えている。
【００２８】
永久磁石制御ユニットは、永久磁石の補償された負荷、および／または補償されていない負荷を測定する永久磁石負荷測定モジュールと、永久磁石を浮上装置に対して変位させることによって強磁性体レールに対する永久磁石の引力を制御して、永久磁石が特定の負荷を確実に担い、および／または永久磁石の補償されていない負荷を確実に補償する永久磁石調整モジュールとを含む。
【００２９】
電磁石制御ユニットは、電磁石と強磁性体レールとの隙間の変動量を測定する変動量測定モジュールと、電磁石を流れる電流量を制御することにより、電磁石と強磁性体レールとの隙間の変動を補償する電磁石調整モジュールとを含む。
１つの実施形態では、永久磁石負荷測定モジュールは、荷重に基づいて永久磁石の負荷を測定するように構成されている。別の実施形態では、永久磁石負荷測定モジュールは、電磁石と強磁性体レールとの隙間の大きさ、および／または変動量に基づいて永久磁石の補償されていない負荷を測定するように構成されている。
【００３０】
変動量測定モジュールは、光反射式隙間測定または測定コイルの信号に基づいて、電磁石と強磁性体レールとの隙間の変動量を測定するように構成されていてもよい。
【００３１】
本発明の課題はまた、強磁性体レールを備えた軌道の上方を進むことを目的として、上記の実施形態のいずれかによる磁気浮上装置と、上記の実施形態のいずれかによる磁気浮上制御システムとを有する車両によっても解決可能である。このような車両は、実施形態の１つでは、磁気浮上なしで移動可能な車輪を含んでいてもよい。
【００３２】
永久磁石の配置は、移動が開始される前に、特定の車両の重量に合わせて調整されてもよい。この場合、電磁石は移動に伴う変動を相殺するだけでよい。これにより、エネルギー消費量の減少、安全な車両交通、車両の平衡機能、その他の技術的効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態の１つにおける磁気浮上装置を示す。
【図２】別の実施形態における磁気浮上装置の模式図である。
【図３】磁気浮上制御システムのブロック図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、強磁性体レールを備えた軌道の上方を進むことを目的とする車両に関する。強磁性体レールは任意の形状で構わないが、好ましい実施形態の１つでは、軌道に沿って水平に配置された平たい梁である。鋼、鉄、または鋳鉄等の強磁性体から成るレールはコストの削減に寄与する。これは次の理由に因る。鉄は広く普及している。鉄からの製造コストは低い。鉄からは、たとえば、何百、何千キロメートルもの長さの軌道用強磁性体レールを製造するのに必要な製品のように、大規模な製品が製造可能である。強磁性体レールの利用の利点はその他にも、車両が強磁性体レールに沿って移動していても、移動していなくても、たとえば停止していても、磁石が強磁性体レールと相互作用可能であることにある。
【００３５】
車両は好ましくは、１両以上の牽引車（機関車）と何両かの牽引エンジンのない車両とから成る列車である。しかし、実施形態の１つでは、車両がトラクションモーター搭載車１両だけで構成されていてもよい。機能の向上を目的として車両は、磁気浮上装置（単に「浮上装置」ともいう。詳細は後述する。）と、磁気浮上制御システム（これの詳細もまた後述する。）とを備えている。好ましい実施形態では、車両は従来の車輪を備え、たとえば、駅、操車中、または磁気浮上の調整時では、磁気浮上なしで移動可能である。
【００３６】
図１、図２は、車両の複合型磁気浮上装置の図面である。車両は、強磁性体レール１を備えた軌道に沿って移動する。車両の下部は、その車両が軌道内（上）の正常位置にあるとき、すなわち、強磁性体レールがその車両の底を通過するとき、その強磁性体レールの下に位置する部分である。車両のこの下部に永久磁石６と電磁石３とが位置する。永久磁石６は強磁性体レール１の下であるように取り付けられ、電磁石３は車両の底に、強磁性体レール１の上および／または下にあるように取り付け可能である。磁石は、永久磁石６として示されているように、それら自体が強磁性体レール１にまっすぐに向けられていても、電磁石３として示されているように、それらの磁界が磁気回路４によって強磁性体レール１へ向けられてもよい。
【００３７】
電磁石３は車両の台車枠２に実装されている。その台車枠は、好ましくは、側面で強磁性体レールを覆っている。カートリッジ式の永久磁石６も台車枠２に実装されているが、図１、図２には、調整装置７、８を用いた実装形態が示されている。装置７は、浮上装置（車両）に対する磁石６の高さを調整可能な油圧シリンダーを含み、装置８は、浮上装置に対する磁石６の高さを手動で決めるための所定の穴群を含む支持装置である。好ましい変形例では、浮上装置は、車両が強磁性体レール１に対して上下に緩衝運動するのを止めるのに役立つ車輪５を備えている。上側の車輪はまた、磁気浮上なしの変位にも役立つ。
【００３８】
永久磁石の最小数は、車両の「設計重量」を維持するように決められる。設計重量はたとえば、荷物を積載していないときの車両の重量であっても、運行中の車両の平均重量であってもよい。設計重量に車両の重量が等しければ、磁気浮上装置に設置された永久磁石のおかげで、車両は軌道の上方で設計上の高さに位置する。
【００３９】
車両の重量が設計値よりも大きければ、磁気浮上するには磁力が足りない。車両を軌道から設計上の高さまで浮上させる目的で揚力を補うように、下側の電磁石３が設置されている。
【００４０】
車両の重量が設計値よりも小さければ、車両は軌道の上方で設計上の高さを超える。この場合に過剰な揚力を相殺するように、上側の電磁石３が設置されている。好ましい実施形態では、磁石はすべて、上側も下側も、たとえば台車枠に固定された留め具によって、相互にしっかりと固定されている。この場合、上側と下側との両方の電磁石が常に強磁性体レールに対する引力を補う。しかし、これらは強磁性体レールに対して互いに反対側に位置するので、これらの引力はレールに対する高さを互いに反対方向に変化させる。
【００４１】
同様な仕組みは、列車の移動中、たとえば、列車がカーブを曲がる間、強磁性体レールの高さが変わる間、車両自体に外乱（降雨、突風、または貨物もしくは乗客の移動等）が及ぶ間には不可避である隙間の変動を相殺するのにも利用される。隙間が狭まると、上側の電磁石３で電流量が増し、または下側の電磁石３で電流量が減り、隙間が広がると、その逆の作用が生じる。システムは不安定な平衡位置にあるので、原型と同様、上側と下側との磁石において電流量がゼロ付近で振動する。これにより、消費電力の最小化が保証される。トラクションモーターの最適動作が保証されるには、隙間が高精度に維持されなければならない。隙間の変化に対する応答時間は１０ｍ秒のオーダーでなければならない。このような応答時間を永久磁石の調整によって実現することは極めて難しい。それ故、トラクションモーターの安定化（隙間の固定）は電磁石によって実現される。
【００４２】
車両は貨物の積み降ろし、または乗客の乗り降りの際に重量が変化する。たとえば、無載荷状態での２０トンから、載荷状態では５０トンまで増える。さらに、乗客数だけでなく、貨物の種類と量とに依存して車両の載荷状態は運行ごとに異なる。この点で、磁気浮上と安全運行とを保証するには、磁気浮上装置の与える磁界の強さを制御することが必要である。このような調整は電磁石を使えば可能であるが、この実施形態では消費電力が上昇する。電磁石には直流が行程全体にわたって供給されねばならないからである。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態では、磁気浮上装置の出発前の揚力が、永久磁石の調整によって車両の実際の重量に予備調整されている。したがって、電磁石３は、列車の移動中、隙間の大きさの変動を補正するのに必要なだけであるので、電力と電流との消費量が大幅に削減される。永久磁石６の数、（好ましくは磁気浮上装置に対する）位置、および／または配置を変更することにより、永久磁石は調整可能である。
【００４４】
ある実施形態では、磁気浮上装置の揚力の調整は、磁気浮上装置／車両に対する永久磁石６の位置の調整、たとえば上下変位による強磁性体レール１に対する高さ調整によって達成可能である。強磁性体レール１に対する車両／磁気浮上装置の位置が一定であることが保証されるからである。この実施形態が図１と図２とには示されている。永久磁石の位置調整は磁気浮上装置の（比較的）内側で行われるので、この調整では原型とは異なり、磁気浮上装置（車両）と強磁性体レール（軌道）との隙間が変わらない。
【００４５】
別の実施形態では、強磁性体レールに対する永久磁石の引力の制御機能は、磁気浮上装置に対する回転、したがって、強磁性体レールに対する永久磁石の回転の機能によって実現される。磁化ベクトルの方向が磁気浮上装置（強磁性体レール）に対して変化するように磁石を回転させねばならない。この場合、強磁性体レールに対する磁石の引力がわずかしか変わらないからである。
【００４６】
磁石の回転の効果を高めるには、磁石が回転軸に対して非対称に配置されていればよい（すなわち、回転軸が回転対象の磁石、それらの集合体、またはシステムの質量中心から外れていればよい）。この場合、磁石は、回転する際に、回転に加えて磁気浮上装置に対し、上下を含む方向へ移動する。その結果、磁石は強磁性体レールに近づき、またはそれから遠ざかる。この実施形態では、磁化ベクトルの方向または変化は問題にされなくてもよい。
【００４７】
回転を調整に利用する利点は、その実現に、たとえば、ステッピングモーター、ギア、およびその他、回転運動を形成して変換する器具が利用可能であり、これらの器具は小型で密に配置可能であることにある。その上、磁石は、軸方向に回転した筒またはその他の回転体の中に位置する場合、一般的には回転要素と筐体との隙間、すなわち大きさの変わる隙間が制御機器の中から除去可能である。これが、これらの機器の信頼性を高めて寿命を延ばす。こうして、生きた動物がこれらの隙間に侵入するのが防止されるだけでなく、有害で、周りを汚染し、または阻害する物質または物体でこれらの隙間が詰まり、または埋まる可能性が排除されるので、一般に列車の信頼性と安全性とも向上する。
【００４８】
さらに、永久磁石は磁石の集合体であってもよい。このとき、強磁性体レールに対する集合体の引力を制御する機能は、集合体に磁石を追加し、集合体から磁石を除去する機能によって、または集合体全体を置換することによって実現される。強磁性体レールに対する集合体の引力の調整はまた、集合体の中で磁石の位置を、浮上装置および／または残りの磁石に対して移動させることによっても可能である。こうして、集合体に対して磁石が標準化されるので、調整方法が簡単化可能であり、制御装置のコストが削減可能である。
【００４９】
更に別の実施形態では、永久磁石と磁心とから、より複雑な磁気システムが組み立てられる。この場合、強磁性体レールに対する磁気システムの引力を制御する機能は、磁気回路を用いて、磁気システムを構成する磁石の磁束を結合し、分割し、脇へよけさせ、または偏向させる機能によって実現される。この場合、分散型の磁気システムを得ることが可能である。分散型磁気システムは、集中的にではなく、より広い空間の中に配置可能であるので、システムと列車との設計および製造が全体的に簡単化される。さらに、このような磁気システムの利用により、調整の自動化の可能性、正確性、および柔軟性が高まる。
【００５０】
強磁性体レールに対する永久磁石の引力を制御する目的で磁気浮上装置は、浮上装置に対する永久磁石の位置を自動で遠隔操作可能なサーボ機構、油圧シリンダー、ギア機構、および／またはリンク機構を備えていてもよい。しかし、実施形態のいくつかでは、永久磁石のこの変位が手動で行われてもよい。これによりシステムがより簡単化され、より安価になる。
【００５１】
好ましくは、車両の運行準備中とその移動中とに磁気浮上装置を制御する目的で磁気浮上制御システムが、図３に示されている可能な実施形態の１つのように設けられる。このような制御システムは、永久磁石調整ユニットと電磁石制御ユニットとを備えていてもよい。
【００５２】
永久磁石調整ユニットは、好ましい実施形態では次の要素を含む。
【００５３】
−  永久磁石負荷測定ユニット１２：永久磁石の負荷、および／またはその負荷のうち補償されていない部分を測定するように構成されている。
【００５４】
−  永久磁石調整ユニット１４：磁気浮上装置に対して永久磁石を変位させることにより、特に調整手段を制御することにより、強磁性体レールに対する永久磁石６の引力を制御するように構成されている。調整手段、たとえば油圧ジリンダー７は永久磁石を上昇させ、ある負荷、および／またはその負荷のうち補償されていない部分を補償可能である。
好ましくは、電磁石で制御される調整ユニットは次の要素を含む。
【００５５】
−  変動量測定ユニット１１：電磁石と強磁性体レールとの隙間の変動量を測定するように構成されている。
【００５６】
−  電磁石調整モジュール１３：電磁石３を流れる電流量を調整することにより、電磁石と強磁性体レールとの隙間の変動を補償するように構成されている。
【００５７】
永久磁石負荷測定モジュール１２は、車両（その運搬中の負荷）の重量を示す値１０に基づいて永久磁石の負荷（その負荷の大きさ）を測定可能である。この値は、たとえば、計算によっても、または計算もしくは実験で決定可能なテーブルによっても、設定可能である。
【００５８】
実施形態の１つでは、永久磁石負荷測定モジュール１２は、電磁石と強磁性体レールとの隙間の大きさ、および／または変動量に基づいて、補償されていない永久磁石の負荷を測定可能である。この実施形態では永久磁石負荷測定モジュール１２が、変動量測定ユニット１１または電磁石制御モジュール１３の出力信号から直流成分を抽出し（または、その直流成分を各モジュールから直に取得してもよい。）、この直流成分に基づいて一定の磁石を調整する。この直流成分が、永久磁石によって補償されていない負荷を反映しているからである。この負荷は永久磁石の調整で補償可能である。これにより、車両の重量を示す値の利用を止めることができる。この利用は、車両の重量が考慮されるので、かなり複雑かつ面倒になるかもしれず、かつ重量の補償が適切に実行されなければならない。たとえば、変動量測定モジュール１１または永久磁石負荷測定ユニット１２自体が、永久磁石の位置を制御するアクチュエーターを適切に制御することによって強磁性体レールに対する永久磁石の引力を徐々に強めながら、隙間センサー９からの信号に基づき、強磁性体レールまたは軌道から車両が離れて浮上し始める瞬間、および／または浮上状態で所定位置に到達する瞬間を測定可能である。
【００５９】
変動量測定ユニット１１は、光反射式隙間測定に基づいて、測定コイル（これは、磁気浮上装置が強磁性体レールに誘起させた磁界をも捕捉する。）からの信号に基づいて、または他の隙間センサー９によって、電磁石と強磁性体レールとの隙間の変動量を測定可能である。
【００６０】
図３のフローチャートに示されている接続関係は一例でしかなく、他の構成も可能である。これらのモジュール／ブロックは組み合わされても、置き換えられても、他の要素に分割されてもよい。これらは、ハードウェアでもソフトウェアでも、両方の組み合わせでも実現可能である。データ処理はアナログでもデジタルでもよい。必要な信号変換はすべて、信号の種類、サイズ、波形、符号、その他のパラメーターに応じて実行可能である。制御システムは、コンピューター、コントローラー等を含む要素、チップ、またはプログラム可能な装置から構成される。
【００６１】
強磁性体レールを牽引する仕組みに永久磁石を利用することは、システムを不安定にする。実際、平衡位置からのずれ（隙間の伸縮）は、車両を軌道に落下させ、または強磁性体レールに固定させかねない。しかし、永久磁石に加えて電磁石が実装されていれば、隙間を素早く調整することができる。計算が示すとおり、コイルで消費される電流量が大幅に減少する。
【００６２】
提案のシステムは次のように動作する。列車の走行する軌道がある。この軌道は特別な強磁性体レールを備えている。各車両には永久磁石があり、少なくとも１本の強磁性体レールを牽引する。永久磁石の引力は、車両を確実に浮上させる程度の強さである。永久磁石に加え、強磁性体レールの上下に固定された電磁石コイルがあり、強磁性体レールに対する隙間の変動を補償する（隙間は、車両に対する位置が一定の要素のいずれから計測されてもよい）。列車のトラクションモーターは空気抵抗と電気力学的制動力（この場合、いずれも弱い。）を克服するだけで、列車を所定速度まで加速する。
【００６３】
永久磁石の引力の調整、たとえば、それらの位置または方向の調整が、たとえば、制御システムからの信号によって制御可能な上記のシステムまたは装置によって制御される場合、永久磁石の引力が適応的に調整可能である。たとえば、列車がカーブに入る場合（長短にかかわらず）遠心力が現れ、車両を傾かせるので、片側の負荷を反対側よりも増大させる。負荷のバランスにおけるこの変化は、電磁石のおかげで処理（補償）される。しかし、この動作は、カーブが長い場合、電磁石に供給されるエネルギーに余分な消費を招きかねない。一方、永久磁石調整モジュールは永久磁石の引力を列車の側部ごとに可変であるので、車両の横方向への移動において車両のバランスを確実に保つ（高さの変化を伴う移動の場合、縦方向におけるバランスも調整可能である）。
【００６４】
このような調整は自動化可能である。電磁石の調整用電流（または、調整用電流もしくはセンサーの測定動作を制御する信号）から（ある期間中、たとえば、永久磁石を調整する装置の応答時間に相関可能な期間において）直流成分を抽出する場合、この直流成分は永久磁石の引力を調整することによって相殺可能である。これは、負荷を増やし、または減らすことで調整可能である。
【００６５】
こうして、車両の片側で電磁石がカーブに入る時、この電磁石には直流成分が流れ始める。この直流成分が測定された結果、永久磁石の引力が変化し、その結果、電磁石にはもはや、長時間にわたる負荷の変化を補償する必要がなく、消費電流量が減少する。
【００６６】
列車は常設で周知の経路に沿って移動するので、永久磁石、特にそれらの引力は、経路に沿った所定の負荷分布に従って調整可能である。この負荷分布は、様々な速度での試験運行の間に取得可能である。ＧＬＯＮＡＳＳ／ＧＰＳ等のセンサーで検出可能な速度および／または位置に基づいて、現時点での負荷またはそれに続く負荷が任意の時間、測定可能である。それ故、強磁性体レールに対する永久磁石の引力が調整される。センサーは、各車両（この場合、センサーの自立と設置とが保証されるので、制御システムと浮上装置との信頼性と安全性とが一般に向上する。）、および／または、車両と機関車とのうちの１台（この場合、調整システムのコストが削減され、開発と製造とが簡単化される。）に設置されている。
【００６７】
電磁石の調整はまた、位置／速度センサーの測定値と校正値とに基づいて実行可能である。しかし、好ましくは、事前に測定された変動よりも実際の変動に反応する自動モードで電磁石は制御される。強磁性体レール（および軌道）は、外的要因と内的要因との両方の結果（たとえば、環境温度または列車が繰り返し通過する際の衝撃に伴う加熱または冷却の結果、偶発事故または意図的な破壊行為に伴う老朽化の結果）として、その位置、形状等が予期不能に変化しうるので、実際の状況にできる限り追従することで磁気浮上装置に関する列車の安全性と信頼性とが保証されるからである。
【００６８】
これら（センサーの信号および／または電磁石調整モジュール）のデータに基づいて、強磁性体レールと軌道との状態に関する監視データが、収集、伝送、複製、および処理可能である（これらは、たとえば、制御システム、または他の装置もしくはモジュールによって実行可能である）。これにより、職員（たとえば、管理者、運転士）および／または線路もしくは列車制御システムに、強磁性体レールと軌道とに生じた、および／または生じ得る変化について予告し、および／または警告することができる。これにより、職員、制御システムは適切に対応して、予定された修理、および／または予防措置を行うことができる。さらに、軌道、強磁性体レール、磁気浮上装置、車両、および機関車の安全性、信頼性、および寿命が向上する。
【００６９】
ここに記載された実施形態は例示のみを目的とするものに過ぎず、特許請求の範囲で定義された技術的範囲内で、変更、追加、除去がどのようにでも可能である。本発明の課題が解決されてその技術的効果が得られるように、また、副次的な技術的効果に相当するともみなされうる特定の特徴に関する利点が得られるように、すべての特徴はどのように組み合わされても配置されてもよく、一緒に適用されても別々に適用されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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