リニア500km/hのひみつ
超電導リニアの
仕組み
How the Linear Train Works
時速500kmの超電導リニア。
東京から大阪まで約1時間で走る
世界最速の乗り物には、
さまざまな技術が込められています。
時速500km。
この速さを実現するためには、
浮かせることが必要でした。
Floating to Reach 500km/h
通常の鉄道は、レールの上を車輪で走ります。
しかし、速度がとても速くなると車輪が空回りしてしまいます。
時速500kmを実現するにはこの摩擦ではない仕組みを考える必要がありました。
行き着いた答えは、
「磁石の力で浮かせて走る」という方法。
TIPS 浮かせることで、こんな効果も
浮いているということは、摩擦が発生しないということ。
通常の鉄道で発生する騒音より最小限に抑えることができます。
TIPS 卓越した加減速性能
従来の摩擦による加減速ではなく、磁力で制御する。
加速中の空転や減速中の滑走が起きません。
磁石の力で浮かせて走る。
実は、どこにでもあるモーターと
同じ原理で動いています。
The Same Principle as Everyday Motors
モーターは磁石の力を使い、電気エネルギーを
「回転する力」に変えることで動きます。
S極とN極が引きつけ合い、
同じ極同士が反発して回転。
この原理を使って、
超電導リニアは浮かび、走ります。
リニアモーターとは
「直線上」のモーターという意味。
車両側の超電導磁石と、地上側の電磁石を
直線上に配置することで、
モーターと同じ「電磁力により動く力」を
生じさせ、前に進みます。
しかし、ただの電磁石では
車両を浮かせて走るほどの
強さと軽さを両立できません。
そこで採用したのが
「超電導磁石」です。
The Power of Superconducting Magnets
強力な磁石の力を得るため、
「ある金属を一定温度以下にすると
電気抵抗がゼロになる
『超電導現象』」を
活用した超電導磁石を採用しています。
超電導磁石は、超電導材料として
ニオブチタン合金を使用し、
液体ヘリウムと液体窒素で
マイナス269℃まで冷やすことで、
半永久的に電流を流すことができます。
発熱によるエネルギーロスがなく
安定した超電導状態を保つことで、
より強力な磁石の力を発揮します。
TIPS
リニアモーターカーには、
さまざまな種類が
リニアモーターカー自体は、すでに世の中にも普及しています。
ただ、10cmも浮かぶものは超電導リニアだけ。
より高い温度域で使用できる
「高温超電導磁石」の採用
従来の超電導磁石より高い温度域のマイナス255℃程度で超電導状態を維持でき、液体ヘリウムを活用したマイナス269℃までの冷却が不要に。
内部構造の簡素化による一層の信頼性向上や冷却に必要な消費電力の低減等が期待できます。
2025年に走行試験を開始した新しいL0系改良型試験車（M10）は「高温超電導磁石」を前提とした車両設計とし、機器構成を最適化しています。
地上側にも、
技術が込められています。
浮かせて走る、
そのために必要な2つの地上コイル。
The Power of Dual Ground Coils
線路のような役目の「ガイドウェイ」に、「推進コイル」と「浮上・案内コイル」という異なる役割を持った2つのコイルが設置されています。
この2つのコイルが、超電導リニアの走行原理の基本要素である、推進・浮上・案内を実現しているのです。
車両に搭載された「超電導磁石」と、
地上に設置された「推進コイル」、
「浮上・案内コイル」。
この3つの技術によって、
超電導リニアは時速500km走行を
安全・安定に実現しています。
前に進むための「推進コイル」
車両を浮かせて中央を維持する
「浮上・案内コイル」
「推進コイル」は前に進む推進力を与える役割を、「浮上・案内コイル」は車両を浮かせ、ガイドウェイの中心に車両を案内する役割を担っています。
パンタグラフが不要になった、
「誘導集電」の仕組み
Pantograph-Free Wireless Technology
超電導リニアの車内における照明等に用いる
電源については、誘導集電を採用しています。
誘導集電により、地上に設置された
地上ループと車両に設置された集電コイルとの
間の電磁誘導作用を利用することで、
時速500km走行中でも非接触での電力供給を
可能とします。
