超伝導リニアモーターカーの疑問

Question

このリニアモーターカーの浮上には電磁誘導が使われているそうですが、電磁誘導は必ず力の向きに逆らう方向に力が発生するんですよね。そしたら車両には常にブレーキがかかってることになりませんか？ブレーキのかからない電磁誘導技術でも使われてるんでしょうか？

FT56F001 · Accepted Answer

JR方式のリニアモータカーで，推進機構はさておき，
浮上機構，すなわち，
車上の超伝導磁石と地上コイルの組み合わせに関して，
浮上力以外に走行抵抗が働かないか，という意味ですね。

>近づく時は反発、遠ざかる時は吸引の磁極になるわけですよね

ここが違うと思います。
質問者さんの想定は，
車両がもっとも近づいたときには，
車上磁石の磁束が，地上コイルを通り抜けてしまう
という想定ですね。

しかし，車両速度が速いので，車上磁石の磁束は，
地上コイルの中を通り抜けるヒマがなく，はじかれたままです。
つまり，地上コイルの時定数(τ=L/R)に対して，
1本のコイル長を列車が進む時間が十分に短いので，
地上コイルの鎖交磁束はほとんど変化するヒマがない，
ように設計されているはずです。

車両磁石が地上コイルに近づくときは，反発向きの起電力が出て，反発向きの電流が流れます。
遠ざかる時，吸引向きの起電力は出ますが，反発向きのコイル電流を止めるために働くだけで，
電流としては反発向きに流れたままです。

結果的に，地上コイルと車上磁石は，
近づくときも遠ざかる時も反発しているため，
近づくときはブレーキでも，遠ざかる時は推進力になります。

もっとも，地上コイルにも巻線抵抗はありますから，
そこに浮上用の電流を流す分だけは，走行抵抗が生じます。

Hayashi_Trek · Answer

先ず、浮上用の磁場は上下方向に向いています。

磁場の「変化」に逆らう方向に電流がながれる。
そうすると、磁場の「変化」を打ち消そうとする磁場が発生するんです。
「変化」を打ち消そうとする磁場とはつまり同極同士が向かい合うような磁場です。
同極同士が向かい合うので反発力が発生します。

これは車体が近づく（磁場が増える）時、および車体が遠ざかる（磁場が減る）時の両方で起こるので常に浮上することになります。

fjnobu · Answer

重量に逆らって浮き上がるには、磁石を同じ局にすれば反発して浮き上がります。
推進するには、進行方向に同じ局になるようにすれば進みます。
ブレーキを掛けるなら、反発するようにすればいいのです。

WiredLogic · Answer

＞電磁誘導は必ず力の向きに逆らう方向に力が発生するんですよね。

どこでかは、よく見えないのですが、どこかでおおきく誤解をしています。

「電磁誘導」は、発電機の仕組側の話、例えば、磁石の出し入れだとか、コイル自体を動かすとかして、コイルの中の磁場が変化する、すると、コイルには、磁場の変化を小さくするような磁場を発生させる向きに、電流が流れる、とようなことです。

ザックリ言えば、磁場の「変化」に逆らう方向に電流が流れるということなので、逆らうは合っていても、力の話ではない、

そこらへんの部分が、モーターの動く原理の、同じ極どうしは反発する、みたいなこととつながってしまったための誤解かと思います。

何かの説明を読みながら、思いついたことかと思うので、とりあえず、思い込みをリセットして、もう一度、問題の説明を読めば、理解できるものと思います。

JR方式のリニアモータカーで，推進機構はさておき，