リニアが走る仕組みとは?磁石のメカニズムを簡単に解説します!

 
JRが計画を進めている『リニア中央新幹線』

 
品川駅から名古屋駅間の営業を2027年
以降に始めるとされています。

 
このリニア中央新幹線で走るリニア
モーターカーは「超電導リニア」と呼ばれ
なんと時速500km走行することができる
のです。

 
 
新幹線よりも圧倒的な速さで移動ができる
ようになるのは便利ですよね。

 
 
ところで、超電導リニアが走る仕組み
知っていますか?

 
 
仕組みまでは意外と知られていないかも
しれません。

 
 
超電導リニアの仕組みを簡潔に言うと、
『車体をレールから浮き上がらせ、磁石の
力で引っ張って進む』のです。

 
電車や新幹線とはまったく違う走行方法
なんですね。

 
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超伝導リニアは車体・レール・側壁に埋め込まれた磁石で浮かせて走る

 
冒頭で述べたように、超電導リニアは磁石の
力を使って車体を浮かせて走ります。

 
 
走り始めは電車や新幹線と同じように
車輪を使って走るのですが、ある程度の
速さ(時速150km位)に達したら
車輪を格納して車体を浮かせて走ります。

 
なんとレールから約10cm
車体を浮き上がらせるそうです。

 
車輪とレールの間の摩擦がゼロになるので、
時速500kmものスピードを出せるという
わけですね。

 
 
しかし、これだけ聞いてもピンとこない
かと思います。

 
 
まず、どうやって大きな車体を浮かせる
のか?という疑問が湧いてきますよね。

 
車体を受かせるには、磁石の力を使います。

 
実はリニア中央新幹線の車体、レール、
そして側壁には磁石が埋め込まれています。

 
磁石にはN極とS極がありますよね。

N極同士(またはS極同士)が向かい合う
と反発しあい、N極とS極が向かい合うと
くっつくという特質は知っている人も多い
かもしれません。

 
 
この原理を利用して、リニアの車体を
浮かせたいタイミングで同じ極同士を
合わせることで車体が浮き上がるのです。

 
簡単に言ってしまうと、磁石が反発する
力を使って浮かせているということですね。

 
 
しかし、リニアが走るには長時間浮いて
いられること必要です。

 
車体を制御するための電気系統に送る
電気も必要ですよね。

 
リニアの車体には、超電導コイル(ニオブ
チタン合金)というものが使われています。

ニオブチタン合金という名は聞きなれ
ませんね。

 
 
実はこの金属は液体ヘリウムで-269℃まで
冷やすと、半永久的に電流を流せる
ようになるのです。

走行中はリニアの車体に埋め込まれた
超電導コイルを液体ヘリウムで冷やし、
その電流を使って電気を作っています。

 
 
リニアが浮き上がる仕組みは分かりました
が、どうやって進行方向へ進んでいるので
しょう?
 
 
 
実は、リニアを浮かせるだけでなく、進ま
せることにも最新の技術が使われています。

進行方向に進む仕組みは側壁に使われた
磁石について知れば解決します。

側壁には2種類のコイルが取り付けられて
います。

「推進コイル」「浮上・案内コイル」です。

浮上・案内コイルは、リニアの車体の
バランスを取る役割があります。

 
そして推進コイルが、リニアが進行方向に
進むため必要なコイルです。

 
推進コイルはN極とS極が固定されて
おらず、指令室のコントロールによって
N極とS極が交互に切り替わり続けるように
なっています。

切り替わることによって反発と吸引が
繰り返され、リニアが前に進むのです。

 
 
つまり、リニアの進行方向より前の
コイルが車体を引き付け、進行方向より
後ろのコイルが車体をしりぞけます。

 
リニア磁石に引っ張られて進んでいる
ようなイメージを持ってもらえると
分かりやすいかもしれません。

 
図や動画でこの仕組みを説明している
『発見リニア未来シティ(JR)』のHPも
参考にしてみてください。

発見!リニア未来シティ|リニア中央新幹線|JR東海
ようこそ、リニア未来シティへ! 未来の街をぐるっと探検して、リニアにくわしくなっちゃおう!

 

新幹線と比べた2つのメリット:静かな走行音と事故削減

 
超電導リニアが走る仕組みが分かった
ところで、新幹線と比べてのメリット
2つ紹介しましょう。

 

走行音が静か

これは、レールと車体の摩擦がなくなるため
です。

また、新幹線で使われているパンタグラフ
もリニアにはないので走行音がかなり軽減
されます。

 
 
新幹線の走行音はうるさいと感じる人も
リニアならゆったり過ごせるかもしれま
せんね。

 

運転手がいない

リニアは指令室からコントロールするため、
運転席や運転手は要りません。

 
毎回運転士を付ける手間がなくなり、
うっかりミスで事故が起こるリスク減らせ
ます。
 

まとめ

 
新時代の乗り物として注目を集めている
リニアですが、課題が多いことも事実です。

 
莫大な予算や適切なルート作り、レールや
トンネルの建設計画の延期などいろいろな
過程で問題が起こっています。

それもそのはず、超電導リニアは今までに
ないような乗り物だからです。

 
初めての試みには問題がつきものと言え
ますね。

 
 
リニアが全国で乗れるような未来が来る
ことを期待したいですね。
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