リニアモーターの仕組み｜磁石で動く原理と超電導リニアが浮上する理由

リニアモーターカーってどうやって走るの？

磁石の力で駆動するリニアモーター

モーターといえば、回転するタイプを思い浮かべる人が多いでしょう。しかし実は、回転するモーターのほかに、リニアモーターという直線運動をするタイプのモーターもあります。それは一体どういうしくみで動くのでしょうか。

リニアモーターは磁石の力で動き、N極とS極は引き合い、N極同士・S極同士は反発し合う性質を利用しています。レールと車体下部にはそれぞれ磁石がついており、最初はN極とS極が引き合うことで車体が前進し、そのあと磁石に流れる電流の向きを変えて極を逆にすることで同じ極同士が反発。その前進を反発の力が後押しする形となります。この一連の動きを繰り返すと車体が進んでいくのです。

リニアモーターには、車両が浮かない鉄輪式リニアと、浮上する超電導リニアがあります。鉄輪式リニアは、一般的な鉄道と構造はほとんど同じで車輪がついています。違うのは、回転ではなく磁石の力で駆動するという点です。

一方、超電導リニアは1962年から開発が進んでおり、レール側面の壁も磁石でできていて、強力な電磁力によって車体が浮いた状態で走行します。接地部分がないのでよりスムーズにスピード感のある走行ができるのが特徴です。現在建設中の中央新幹線も、この超電導リニアを採用しています。

回転しないリニアモーターのしくみ

通常(回転式)のモーター

磁石のN極とS極を交互に並べて筒状に巻くと、N極とS極が引き寄せ合ったり、同じ同士が退け合ったりする力が生まれて回転します。

リニアモーター

リニアモーターは回転式モーターを直線状に延ばしたもの。磁力が直線運動を生み出します。

超電導リニアのしくみ

車両を真上から見た図

車両および壁に磁石が設置されており、磁石の力で前に進みます。N極とS極が引き合う力と、N極同士S同士が反発し合う力を利用しています。

車両を正面から見た図

列車ガイドウェイ(壁)の上下に付けられた極の異なる磁石の力を利用しています。上の磁石は引き合い、下の磁石は反発し合うことにより、車両を浮かせた状態で前に進みます。

【出典】『眠れなくなるほど面白い 図解 鉄道の話 』著：綿貫 渉