JP6546651B2 - 乗り物車両を停止又は発進させるシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般に動作制御機構に関し、具体的には、乗り物車両を停止又は発進させるシステム及び方法に関する。

本節は、以下で説明及び／又は特許請求する本技術の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介するためのものである。本考察は、読者に背景事情を示して本開示の様々な態様のより良い理解を促す上で役立つと考えられる。従って、これらの記載は、先行技術を認めるものとしてではなく、上記の観点から読むべきものであると理解されたい。

乗客を運ぶ車両の加速及び停止を行う機構を利用する用途には様々なものがある。例えば、列車及びローラーコースターなどは、１又は２以上のリニア誘導モータ（ＬＩＭ）又はリニア同期モータ（ＬＳＭ）を利用して乗り物車両又は車を軌道に沿って加速させ、乗り物車両又は車を所望の位置に停止させることができる。ＬＩＭ及びＬＳＭは、基本的にロータが線形構成で横たわる展開された電気モータである。ＬＩＭ及びＬＳＭは、線形磁場を発生させて磁場内で導体又は磁石を引き付け又は遠ざけることによって乗り物車両又は車を動かす力を生じる。通常、ＬＩＭ及びＬＳＭは、軌道に固定されたロータと、動く乗り物車両又は車に固定されたステータとを含み、或いはこの逆の場合もある。ＬＩＭでは、ロータが、３相交流（ＡＣ）電力を供給できるフェライトコアに含まれたリニアコイル巻線を含むことができる。ロータは、パネルによって覆うことができる。ステータは、リアクションプレートとも呼ばれるアルミニウム鋼板などの導体を含むことができる。一方、ＬＳＭでは、ロータを１又は２以上の永久磁石、ステータをコイルとし、これらの両方を別個のパネルによって覆うことができる。いずれのシナリオにおいても、コイルにＡＣ電力を供給することによって磁場を発生させることができる。ＬＩＭでは、ロータの磁場内にリアクションプレートが置かれると、誘発された渦電流によってプレート独自の磁場を生じることができ、２つの磁場が反発し合い又は引き寄せ合うことによって車両を加速又は減速させる。同様に、ＬＳＭでは、励磁されたコイルステータがロータ内の永久磁石を通り過ぎると、電気的に制御された磁場が反発し合い又は引き寄せ合うことによって車両を加速又は減速させることができる。

以下、当初の特許請求の範囲の主題と同一範囲のいくつかの実施形態を要約する。これらの実施形態は、本開示の範囲を制限するものではなく、むしろ開示するいくつかの実施形態の概要を示すものにすぎない。実際に、本開示は、以下に示す実施形態に類似することができる、又はそれとは異なることができる様々な形態を含むことができる。

本開示の１つの態様によれば、システムが、軌道の曲線部分に設置されたリニア誘導モータ（ＬＩＭ）と、軌道上に配置された乗り物車両と、乗り物車両の軌道に面する側に複数のアクチュエータを介して結合された１又は２以上のリアクションプレートと、１又は２以上のリアクションプレートとＬＩＭとの間の空隙をモニタするように構成された１又は２以上のセンサと、乗り物車両による曲線の移動全体を通じて空隙を所望のレベルに維持するように、１又は２以上のセンサから受け取ったデータに基づいて、複数のアクチュエータのうちのどのアクチュエータを作動させるか、及び複数のアクチュエータの各々の所望の動作を決定するように構成されたプロセッサとを含む。

本開示の別の態様によれば、方法が、１又は２以上のセンサを介して、軌道上に配置された遊園地乗り物車両と、軌道の複合曲線部分とに関するデータを取得するステップと、複数のリアクションプレートと軌道に設置されたリニア誘導モータ（ＬＩＭ）との間の十分な空隙を維持するように、閉ループシステムを用いて、データに基づいて、複数のリアクションプレートのうちの作動すべき少なくとも１つの選択されるリアクションプレートを、プロセッサを介して決定するステップと、少なくとも１つの選択されたリアクションプレートを乗り物車両の底部に結合するアクチュエータを、複合曲線全体を通じて決定通りに作動させ、リアクションプレートを屈曲させて十分な空隙を維持するステップとを含む。

本開示の別の態様によれば、システムが、柔軟な基板によって連結された椎骨パネルに取り付けられた交互極永久磁石を含むロータを含むリニア同期モータ（ＬＳＭ）を含む。ロータは、ローラーコースター軌道の複合曲線部分の２つの側面に取り付けられ、ステータは、軌道上に配置された乗り物車両の底部に固定されたリニアコイル巻線を含むことができる。乗り物車両は、電源と、ステータとロータの椎骨パネルとの間に十分な空隙を維持するように、リニアコイル巻線にどれほどの電力を供給すべきか、及び電力をいつ供給すべきかを決定し、電源に複合曲線全体を通じて決定通りに電力を供給させるように構成されたプロセッサとを含む。

全体を通じて同じ部分を同じ符号によって示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本開示のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点がより良く理解されるようになる。

ある実施形態による、ローラーコースターの複合曲線部分において利用される、乗り物車両に取り付けられたアクチュエータを含むリアクションプレートを含むリニア誘導モータ（ＬＩＭ）の概略的な斜視図である。 ある実施形態による、図１のアクチュエータを含むリアクションプレートを示す図である。 ある実施形態による、リアクションプレートの側面図である。 ある実施形態による、乗り物車両回路のブロック図である。 ある実施形態による、リアクションプレートに固定されたアクチュエータを利用することによってＬＩＭの空隙を維持するのに適した処理のフロー図である。 ある実施形態による、複合曲線を通る軌道においてリアクションプレートと誘導モータとの間の空隙を維持する、乗り物車両のリアクションプレートに固定された走行軸受を示す図である。 ある実施形態による、乗り物車両に固定されたリアクションプレートと軌道内の誘導モータとの間に、複合曲線において空隙を維持するように配置された油圧流体を示す図である。 ある実施形態による片側式ＬＩＭを示す図である。 ある実施形態による両側式ＬＩＭを示す図である。 ある実施形態による、複合曲線を通じて空隙を維持するように、ロータパネルに取り付けられた永久磁石とリニアコイルステータとを含むリニア同期モータ（ＬＳＭ）を示す図である。 ある実施形態による、リニアコイルの巻線に電力を供給することによってＬＳＭの空隙を維持するのに適した処理を示すフロー図である。

乗り物車両又は車の発進及び停止に使用される機構は、列車などの地上輸送システム及びローラーコースターなどの遊園地乗り物で利用されることが多い。これらの機構は、リニア誘導モータ（ＬＩＭ）及び／又はリニア同期モータ（ＬＳＭ）を含むことができる。ＬＩＭ及びＬＳＭは、空隙によって離間された２つの要素であるステータ及びロータを含むことができる。空隙は、推力ベクトルを生じて機構の効率を高めるように狭く（例えば、一定の閾値距離内に）保たれることが望ましい。一般に、ＬＩＭ又はＬＳＭを利用する用途では、軌道上の直線又は緩やかな曲線にロータが配置される。このことは、ステータとロータとの間に空隙を維持している効率的なＬＩＭ又はＬＳＭを形成する際の主要要素に起因することが多い。現在では、軌道の曲線の複合性が増すにつれて空隙の維持が困難になることが認識されている。

上述したように、これらの用途で利用されるＬＩＭ及びＬＳＭでは、一般に軌道の直線部分又は緩やかな曲線部分にロータが取り付けられる。従って、ＬＩＭでは、ステータが、本明細書ではリアクションプレートと呼ぶパネル（例えば、アルミニウムパネル）を含むことができ、一般にこれらのパネルは、対向する要素と相互作用し、軌道の直線部分又は緩やかな曲線部分の最中に空隙を維持して乗り物車両又は車の発進又は停止を行えるように、平らな連接するセグメント化されたパネルに分割される。ステータとロータとの間の空隙は、ＬＩＭ又はＬＳＭの効率に正比例する。従って、空隙が維持されなければ、ＬＩＭ又はＬＳＭの効率に影響を与える電気スリップが生じる恐れがある。さらに、ＬＩＭ又はＬＳＭが、車両を推進又は減速させるのに必要なエネルギーよりも多くのエネルギーを使用する可能性がある。しかしながら、空隙を管理することは、とりわけ軌道の不正確性、車輪の柔らかさ、及びステータとロータとの間の磁力又は反発力の強度を含む複数の理由によって困難な場合がある。

これらの困難性は、上昇、下降又は連続する半径にステータ及びロータが従わざるを得ないコークスクリューなどの軌道の複合曲線部分において増大することがある。上記の困難性に加え、乗り物車両又は車が複合曲線全体を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う場合もあり、これによってほぼ一定の（例えば、閾値未満の）空隙を維持する困難性が増すこともある。この結果、通常、これらの機構は、複合曲線では利用されていない。それにも関わらず、現在では、改善された動作制御（例えば、停止又は発進）機構、特に軌道の複合曲線部分において利用できる機構に対するニーズが存在すると認識されている。

従って、開示する実施形態は、ロータとリアクションプレートとの間の空隙を管理する動作制御機構のためのシステム及び方法に関する。特に、開示する技術は、軌道の複合曲線部分において空隙を維持する際の上述した困難性を克服できるので特に有利となり得る。従って、本実施形態は、推進力のみに依拠して複合曲線を横切るのではなく、これらの軌道部分中における乗り物車両又は車のさらなる加速又は減速を効率的に可能にすることができる。

本開示に従ってこれらの結果を達成できる実施形態は数多く存在する。１つの実施形態では、乗り物車両又は車のステータに固定された連接リアクションプレートの４隅にアクチュエータを取り付け、乗り物車両又は車が複合曲線の螺旋部分を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う際に、アクチュエータが連接リアクションプレートを軌道上のロータパネルの形状に一致するように連続的に変形又は屈曲させることによって空隙を維持することができる。別の実施形態では、ロータとステータとの間に、乗り物車両又は車が複合曲線全体を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う際に空隙を定めて空隙をほぼ一定に保つ物理的軸受を配置することができる。別の実施形態では、ロータパネルとステータのリアクションプレートとの間に油圧流体を注入して流体力学的軸受を提供することによって２つの要素間の空隙を管理することができる。さらに別の実施形態では、ロータの連接脊椎の個々の椎骨に交互極永久磁石を固定することができ、ステータがコイル巻線を含むことができる。椎骨間に柔軟な基板を配置し、軌道の複合湾曲の周囲で脊椎が屈曲できるようにして空隙を維持することができる。

図１に、ローラーコースター軌道１７の複合曲線１６の部分において利用される、乗り物車両１４に取り付けられたアクチュエータ１２を含むリアクションプレート１０を含むＬＩＭを示す。この実施形態に示すように、ＬＩＭのステータは、乗り物車両１４の底部に固定されたリアクションプレート１０を含むことができ、ＬＩＭのロータは、ローラーコースターの軌道１７に埋め込まれたリニア誘導コイル１８を含むことができる。具体的には、リニアコイル１８は、軌道１７の複合曲線１６などの１又は２以上の部分全体を通じて取り付けられたフェライトコアのスロット内に配置することができる。リアクションプレート１０は、セグメント化された連接アルミニウムパネル又はいずれかの導電材料とすることができる。連接リアクションプレート１０とは、柔軟な接合部によって接合された２又は３以上のリアクションプレート１０のことを意味することができる。これにより、リアクションプレート１０は、複合曲線の螺旋部分の周辺で屈曲してロータに従うことができる。また、リアクションプレート１０は、リニアコイルによって生じた磁場を維持するようにロータ（例えば、リニアコイル）パネルと同じ長さにすることができ、これによってＬＩＭの効率を維持することができる。すなわち、リニアコイルロータと同じサイズのリアクションプレートは、リニアコイルロータによって生じた磁場に比例する渦電流を生じることができ、これによって効率を維持することができる。従って、ロータのリニアコイル１８の長さが１メートルである場合、各リアクションプレート１０の長さも１メートルにすることができ、他の長さでも同様である。

ステータのリアクションプレート１０は、乗り物車両１４に固定されるので、軌道１７の複合曲線１６を横切る際に乗り物車両１４と共に連続して動く。さらに、遊園地乗り物によく見られるように、１又は２以上の乗り物車両１４を互いに接続して列車乗り物車両を形成することもできる。従って、列車乗り物車両の各乗り物車両１４は、複合曲線１６全体を通じてわずかに異なる角度でローリング運動することができる。従って、乗り物車両１４は、複合曲線１６の螺旋又は円を通じて移動するので、列車内の乗り物車両１４の各車両のリアクションプレート１０は、異なるピッチ及びロールを受けることもある。複合曲線１６の上昇、下降又は連続半径全体を通じてロータと各乗り物車両１４のＬＩＭのステータとの間にできるだけ狭い空隙を維持するには、ほぼ同じ円弧を描くようにステータ及び／又はロータを湾曲させることが有益となり得る。従って、各リアクションプレート１０の各４隅及び乗り物車両１４に固定できるアクチュエータ１２は、複合曲線１６の異なる部分においてそれぞれのリアクションプレート１０の形状を望ましい円弧に修正することによってほぼ一定距離の空隙を維持することができる。例えば、１メートルのＬＩＭ（例えば、ロータ及びステータ）にわたる平均空隙は１センチメートルとすることができ、この場合の空隙は、頂点で２ミリメートル及び外側境界で７〜１１ミリメートルである。従って、いくつかの実施形態では、空隙を平均距離に、又はＬＩＭのステータ及びロータの長さに基づく範囲内に維持することが望ましい。複合曲線１６全体を通じてほぼ一定又は一貫した空隙を達成することにより、ＬＩＭは、効率的にエネルギーを利用する安定した推力クロスベクトルを生成できるようになる。

図２Ａに、リアクションプレート１０のさらに詳細な図を示す。図示の実施形態では、リアクションプレート１０が、プレートの各４隅に固定されたアクチュエータ１２を含む。図示のように、リニアコイルロータ１８は、軌道１７内に接地される。アクチュエータ１２は、油圧式、電気式又は空気圧式などとすることができる。アクチュエータ１２は、ロータのリニアコイルパネルの円弧をほぼ一定の空隙１９を維持できるように適合させるために、螺旋部分の周辺でリアクションプレート１０を適切な幾何学的形状に屈曲させるように機能することができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１２が電気式である場合、乗り物車両１４は、電気式アクチュエータ１２に電力を供給する電源を含むことができる。アクチュエータ１２は、リアクションプレート１０を数多くの方向に動的に屈曲させるように連動するよう構成することができる。後述するように、アクチュエータ１２は、１又は２以上のメモリに記憶されたプロセッサ実行可能コードを実行する１又は２以上のプロセッサから、特定の時点に所望の方法で作動させるコマンドを受け取ることができる。さらに、近接センサなどの１又は２以上のセンサを利用して乗り物車両１４及び軌道１７の位置に関するデータを取得し、このデータを１又は２以上のプロセッサに送信することもできる。プロセッサは、センサデータを閉ループシステムで利用して数学的計算を実行し、空隙１９を維持するためにどのアクチュエータ１２を作動させるべきか、及びどのように実行すべきかを決定することができる。

説明に役立つように、一連の軸を参照する。例えば、リアクションプレート１０の前後方向には緯度軸２０が延び、リアクションプレート１０の左右方向には経度軸２２が延びる。乗り物車両１４が複合曲線１６を通過すると、リアクションプレート１０は、軌道１７の螺旋部分から、リアクションプレート１０とリニアコイルロータ１８との間に距離をもたらし得るヒーブ、ピッチ及びロールを受けることがある。従って、アクチュエータ１２は、このロールに適応するように、リアクションプレート１０を緯度軸２０の周囲で矢印２４によって示すように作動及び屈曲させるように構成することができる。ピッチに適応するには、アクチュエータ１２を、アクションプレート１０を緯度軸２２の周囲で矢印２６によって示すように作動及び屈曲させるように構成することができる。ヒーブに適応するには、アクチュエータ１２を、矢印２８によって示すように垂直方向に伸び縮みするように構成することができる。このように、アクチュエータ１２は、乗り物車両１４がピッチング運動、ローリング運動及びヒービング運動を行った時に、複合曲線１６の螺旋部分全体を通じてリニアコイルロータ１８のパネルに従うようにリアクションプレート１０を屈曲及び／又は移動させて、ほぼ一定の空隙１９を維持することができる。

なお、リアクションプレート１０は、柔軟であってアクチュエータ１２を望む通りに屈曲させることができるように適切にサイズ決めし、１又は２以上の好適な材料で構成することができる。例えば、ある実施形態では、リアクションプレート１０の厚みを約８分の１インチ、長さを１メートル、幅を２分の１メートルとすることができる。また、上述したように、リアクションプレート１０は、その柔軟性を高めることができるアルミニウムパネルを含むことができる。さらなる例示として、図２Ｂは、リアクションプレート１０の側面図である。図示の実施形態では、リアクションプレート１０の上部３０をフェライト材料（例えば、鉄）で構成し、リアクションプレート１０の下部３２を非フェライト材料（例えば、アルミニウム）で構成することができる。非フェライト材料は、リニアコイルによって発生した磁場を通過する際に（図２Ａに電流３４として示す）渦電流を含むことにより、リニアコイルの磁場と反応して乗り物車両１４を加速又は減速させる独自の逆磁場を生じることができるように導電性とすることができる。バッキングプレートと呼ぶこともできる上部３０は、フェライト材料（例えば、鉄）を利用することによって渦電流が失われるのを、従ってエネルギーが失われるのを妨げることができる。この実施形態は、バッキングプレート３０を利用しているため片側式ＬＩＭを表すが、以下で詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、バッキングプレートを利用せずにＬＩＭを両側式とする（例えば、リアクションプレートの両側にコイルを含む）こともできる。

上述したように、乗り物車両１４は、アクチュエータを制御する乗り物車両回路４０を含むことができる。従って、図３は、乗り物車両回路４０のブロック図である。乗り物車両４０は、通信要素４２、プロセッサ４４、センサ４６、メモリ４８及び電源５０を含むことができる。通信要素４２は、軌道１７上を動き回る際に乗り物車両１４との無線通信を可能にする回路を含むことができる。従って、通信要素４２は、無線カードを含むことができる。１又は２以上のプロセッサとすることができるプロセッサ４４は、プロセッサ実行可能コードを実行できるいずれかの好適なプロセッサ又はマイクロプロセッサを含むことができる。１又は２以上のセンサを表すことができるセンサ４６は、軌道１７に設置されたリニアコイルロータパネルに対する乗り物車両１４の位置情報（又はその一部）を取得してプロセッサ４４に送信するように構成された近接センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ４６が、乗り物車両１４及び／又は軌道１７に関する情報を追跡する光学系を含むことができる。

一例として、プロセッサ４４は、センサ４６から取得したデータを用いて閉ループフィードバックシステムを実行し、乗り物車両１４が軌道１７上のどこに存在するかに基づいて、どのアクチュエータを作動させるべきか、及びどのように実行すべきかを決定することができる。プロセッサ４４は、乗り物車両１４が、複合曲線を通じてピッチング運動、ローリング運動及び／又はヒービング運動する際に一定の空隙距離を維持するようにそれぞれのリアクションプレートを正しい幾何学的形状に動的に屈曲させるために、いくつかのアクチュエータを延ばすべき又は縮めるべきであると決定することができる。センサ４６は、データを連続的に取得してプロセッサ４４に渡すことができ、プロセッサ４４は、アクチュエータを望む通りに制御するように連続的に計算を実行して命令を発することができる。別の実施形態では、通信要素４２が、乗り物車両１４の外部に位置する乗り物指令センターなどの制御システムからコマンド命令を受け取ることができ、プロセッサ４４を、この受け取った命令を実行するように構成することができる。

１又は２以上のメモリ要素を表すことができるメモリ４８は、プロセッサ実行可能コード又はデータなどを記憶する媒体としての役割を果たすことができるいずれかの好適な製造の物品とすることができる。これらの製造の物品は、開示する技術を実行するためにプロセッサ４４が使用するプロセッサ実行可能コードを記憶できる有形の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、いずれかの好適な形の有形メモリ又はストレージ）を表すことができる。メモリ４８は、センサ４６が取得した車両情報、通信要素４２が受け取ったコマンド命令などを記憶するために使用することもできる。電源５０は、限定するわけではないが、バッテリ、ソーラーパネル、発電機、又はこれらのいずれかの組み合わせを含むいずれかの好適な電源を含むことができる。電源５０は、アクチュエータに電力を供給することができる。

図４に、リアクションプレート及び乗り物車両１４に固定されたアクチュエータを利用することによって複合曲線全体を通じてＬＩＭの空隙を維持するのに適した処理５２のフロー図を示す。処理５２は、乗り物車両１４及び複合曲線に関するデータを取得するステップ（処理ブロック５４）と、閉ループシステムを用いて、データに基づいて、どのアクチュエータを作動させるべきか、及びアクチュエータの動作を決定するステップ（処理ブロック５６）と、乗り物車両１４による複合曲線の移動全体を通じてアクチュエータを決定通りに作動させるステップ（処理ブロック５８）とを含むことができる。処理５２は、１又は２以上の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、メモリ４８）に記憶されたプロセッサ実行可能コードとして実装することができる。具体的には、処理ブロック５４について言えば、乗り物車両回路４０に含まれるセンサ４６が、軌道１７に対する乗り物車両１４の位置データを取得することができる。例えば、１又は２以上のセンサ４６は、各リアクションプレートと軌道１７に設置されたリニアコイルロータパネルとの間の空隙がどれほど離れているかを検知することができる。また、センサ４６は、複合曲線全体を通じたリニアコイルロータパネルの円弧の角度を検知することもできる。センサ４６は、このデータをプロセッサ４４に送信することができる。

プロセッサ４４は、取得したセンサデータを利用して、リアクションプレート毎にどのアクチュエータを作動させるべきか、作動時間、及び選択されたアクチュエータの動作（例えば、伸び、縮み）を、閉ループシステムを用いて決定することができる（処理ブロック５６）。制御ループシステムとは、フィードバックデータと入力データとの差分に基づいて自動的に出力コマンドを変更する制御システムのことを意味することができる。１つの実施形態における入力データは、作動前のリアクションプレートとリニアコイルロータパネルとの間の空隙に関するデータを含むことができる。センサ４６は、乗り物車両１４が複合曲線を移動する際に、必要時にプロセッサ４４が複合曲線の当該部分において後続のアクチュエータを調整できるように、作動が行われた後のリアクションプレートとリニアコイルロータパネルとの間の空隙の距離に関するモニタリングを行ってプロセッサ４４にフィードバックを提供することができる。例えば、作動後の空隙が所望の空隙よりも狭い場合、プロセッサ４４は、後続のリアクションプレートのアクチュエータに、複合曲線の当該部分の空隙を増やすためにそれ以上伸びないようにコマンドを与えることができる。アクチュエータが選択されてそれぞれの動作が決定された後、プロセッサ４４は、進行中の継続的に更新される手順で適宜アクチュエータを作動させることができる（処理ブロック５８）。このように、プロセッサ４４は、リニアコイルロータパネルに従うためにリアクションプレートがどのように屈曲し及び／又は動作するかを動的に制御し、アクチュエータを利用することによってほぼ一定の空隙を維持することができる。

図５に、ローラーコースターの複合曲線全体を通じてＬＩＭのロータとステータとの間にほぼ一定の空隙を維持するシステム６０の別の実施形態を示す。この実施形態は、走行軸受６２及び走行面６４の利用を含む。説明を目的として、一連の軸を参照する。これらの軸は、リアクションプレート６６の前後方向に延びる緯度軸２０と、リアクションプレート６６の左右方向に延びる経度軸２２とを含む。図示のリアクションプレート６６は、乗り物車両１４の底部に固定することができる。実際には、乗り物車両１４の底部に固定されたセグメント化されたリアクションプレート６６は複数存在することができ、これらのプレートは、特定の全体的形状を形成するように連接することができる。また、リアクションプレート６６はアルミニウムとすることができ、リニアコイルロータ６８によって発生する磁場に対抗する渦電流を効率的に生成できるように、軌道１７に固定されたリニアコイルロータ６８（例えば、誘導モータ）と同じ長さにすることができる。さらに、リアクションプレート６６は、複合曲線の螺旋部分のピッチ及びロールに従って屈曲するために柔軟であるように適切にサイズ決めすることができる。

この実施形態では、リニアコイルロータ６８を走行面６４によって実質的に覆うことができる。走行面６４は、走行面６４に接触した物体が摺動又は転動できるようにプラスチックとすることができる。同様に、走行軸受６２は、リアクションプレート６６の底部の両側に固定される。走行軸受６２は、幅が数インチ、厚みも数インチのストリップとすることができる。走行軸受６２の正確な厚みは、ステータ（例えば、リアクションプレート６６）とリニアコイルロータ６８の間に、ＬＩＭが効率的な推力クロスベクトルを生じることができるような空隙７０をもたらすように設計することができる。また、複合曲線全体を通じて走行軸受６２を走行面６４に接触させて摺動させることによって空隙７０を維持することができる。

しかしながら、複合曲線は、乗り物車両１４にピッチ及びロールを引き起こすことがあり、従って走行軸受６２及び走行面６４は、螺旋部分のピッチ及びロールに従うように構成することができる。従って、走行軸受６２及び走行面６４は、複合曲線全体を通じて、緯度軸２０の周囲で矢印２４によって示すように屈曲することができる。また、走行軸受６２及び走行面６４は、複合曲線全体を通じて、経度軸２２の周囲で矢印２６によって示すように屈曲することもできる。複合曲線全体を通じた複数の地点においてリニアコイル及びリアクションプレート６６の引力が強くなることもあるが、走行軸受６２は、リアクションプレート６６がリニアコイルロータ６８と組み合わさるのを妨げる。

いくつかの実施形態では、ステータのセグメント化されたリアクションプレート６６及び／又はリニアコイルロータ６８の走行面６４に１又は２以上のトレーリングアーム又はその他の球面関節機構を取り付け、必要時にジンバルに推力を加えて、複合曲線全体を通じた乗り物車両１４又は車のピッチング運動及びローリング運動に適合させることができる。トレーリングアームは、走行軸受６２を含むリアクションプレート６６をロータの走行面６４に押し付けることができる。トレーリングアームは、磁力の支援を得ることによってロータの走行面６４に抗してリアクションプレート６６を引っ張り、結果的にリアクションプレート６６及び走行軸受６２を屈曲させることができる。従って、リアクションプレート６６及びリニアコイルロータ６８を相対的に平行に保つことによってほぼ一定の空隙７０を維持することができる。

さらに、図６に、油圧流体を利用することによってローラーコースター軌道１７の複合曲線全体を通じてＬＩＭの１又は２以上のリアクションプレート７２を含むステータと１又は２以上のリニアコイル７４を含むロータとの間にほぼ一定の間隙を維持するシステム７１の実施形態を示す。説明を目的として、一連の軸を参照する。これらの軸は、リアクションプレート７２の前後方向に延びる緯度軸２０と、リアクションプレート７２の左右方向に延びる経度軸２２とを含む。図示のリアクションプレート７２は、乗り物車両１４の底部に固定することができる。実際には、乗り物車両１４の底部に固定されたセグメント化されたリアクションプレート６６は複数存在することができ、これらのプレートは連接することができる。また、リアクションプレート７２はアルミニウムとすることができ、リニアコイルロータ７４によって発生する磁場に対抗する渦電流を効率的に生成できるように、軌道１７に固定されたリニアコイルロータ７４（例えば、誘導モータ）と同じ長さにすることができる。さらに、リアクションプレート７２は、複合曲線の螺旋部分のピッチ及びロールに従って屈曲するために柔軟であるように適切にサイズ決めすることができる。

この実施形態では、システム７１が、リアクションプレート７２とリニアコイルロータ７４との間に油圧流体７６を注入して間隙を維持することができる。油圧流体７６は、軌道１７及び／又は乗り物車両１４に設置された１又は２以上の噴霧器によって注入することができる。システム７１は、リアクションプレート７２とリニアコイルロータ７４との間に油圧流体７６を噴霧した後に油圧流体７６を保持するシール７８を含むことができる。また、軌道１７は、液体流を促す修正された表面形状８０（例えば、溝）を含むこともできる。油圧流体７６は、リアクションプレート７２とリニアコイルロータ７４の間でリアクションプレート７２とリニアコイルロータ７４とが互いに接触するのを防ぐ流体力学的軸受として機能できる水を含むことができる。油圧流体７６を利用すると、乗り物車両１４の構造要件を低下させることができる。乗り物車両１４が複合曲線の螺旋部分を移動する際には、リアクションプレート７２を乗り物車両１４のピッチ及びロールに適合するように緯度軸２０の周囲で矢印２４によって示すように、及び経度軸２２の周囲で矢印２６によって示すように屈曲させると同時に、油圧流体７６を注入してリアクションプレート７２がリニアコイルロータ７４と組み合わさるのを防ぐことができる。油圧流体７６は、非圧縮性物質とすることができるので、リアクションプレート７２とリニアコイルロータ７４との間の間隙が維持されることによってＬＩＭの効率を維持することができる。

なお、上述したＬＩＭは、図７Ａ及び図７Ｂにそれぞれ示すような片側式であっても、又は両側式であってもよいと理解されたい。図７Ａに示す片側式ＬＩＭ８２は、ステータ８４及びロータ８６を含む。ステータは、ロータ８６に面する非フェライトパネル８８（例えば、アルミニウム）を含むリアクションプレートを含むことができる。非フェライトパネル８８は、導電性とすることができ、ロータ８６によって発生した磁場を通過する際に渦電流を誘発することができる。リアクションプレート８４は、鉄などのフェライト材料で構成されたバッキングプレート９０をさらに含むことができる。バッキングプレート９０は、非フェライト材料８８に誘発された渦電流の消失及び損失を妨げることができる。ロータ８６は、フェライトコア間に配置されたリニアコイル（例えば、誘導モータ）を含むことができる。リニアコイルに３相電力を供給すると、磁場を発生することができる。図７Ｂに示す両側式ＬＩＭ９２は、リニアコイル９６（例えば、誘導モータ）に両側を挟まれたアルミニウムなどの導電材料製のリアクションプレート９４を含むことができる。片側式ＬＩＭ８２であっても、両側式ＬＩＭ９２であっても、上述した技術を利用することによってほぼ一定の空隙を維持することができる。

さらに別の実施形態として、図８に、ロータパネル及びリニアコイルステータ１０４に取り付けられた永久磁石１０２を利用して、ローラーコースター軌道１７の複合曲線を通じてほぼ一定の空隙を維持できる両側式ＬＳＭ１００を示す。これらの永久磁石は、図示のように交互極（例えば、北と南）とすることができ、リニアコイルステータ１０４は、乗り物車両１４に固定することができる。永久磁石１０２は、ステータ１０４の両側の軌道１７のロータパネル１０６に固定することができる。ロータパネル１０６は、永久磁石１０２を含む各部分を椎骨とし、複合曲線の螺旋部分の円弧の周辺で脊椎部分を屈曲させる柔軟な基板（例えば、波形領域）１０８によって椎骨を分離できるという点で、連接脊椎に類似することができる。例えば、柔軟な基板は、ケーブルを含むことができる。乗り物車両１４が複合曲線を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う際には、リニアコイルステータ１０４によってステータ１０４の両側に同時に発生する磁場に対する磁石の引力及び反発力により、リニアコイルステータ１０４と永久磁石１０２との間に間隙が維持される。

この実施形態では、乗り物車両１４が、図３について上述したような回路４０を含むことができる。具体的には、リニアコイルステータ１０４が乗り物車両１４に取り付けられるので、乗り物車両１４は、ロータパネルに固定された磁石１０２を引き付ける又は遠ざける磁場を生じるためにコイルの巻線に電力を供給する電源５０を含むことにより、柔軟な基板を介してロータパネル１０６を望む通りに屈曲又は移動させて空隙を維持することができる。さらに、メモリ４８は、プロセッサ４４が、センサ４６から受け取った位置データに基づいて、複合曲線全体を通じた様々な時点で電力を供給するように電源５０に命令するために利用するプロセッサ実行可能コードを記憶することができる。他の実施形態では、乗り物車両回路４０の通信要素４２が、リニアコイルステータ１０４に電力を提供する方法を示す命令を遊園地の乗り物指令センターなどの外部ソースから受け取ることができる。

図９は、ある実施形態による、リニアコイルの巻線に電力を供給することによってＬＩＭの空隙を維持するのに適した処理１１０のフロー図である。処理１１０は、乗り物車両１４及び複合曲線に関するデータを取得するステップ（処理ブロック１１２）と、データに基づいて、巻線にいつ電力を供給すべきか、及びどれほどの電力を供給すべきかを決定するステップ（処理ブロック１１４）と、リニアコイルの巻線に決定通りに電力を供給するステップ（処理ブロック１１６）とを含むことができる。処理１１０は、１又は２以上の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたプロセッサ実行可能コードとして実装することができる。

具体的には、処理ブロック１１２は、センサを利用することによって乗り物車両１４及び複合曲線に関するデータを取得して、リニアコイルステータと、軌道１７に取り付けられたロータパネル上の永久磁石との間の空隙を検知するステップを含むことができる。空隙が一方のロータパネルに近すぎる場合、他方のロータパネルに対して空隙が大きすぎる可能性がある。センサは、空隙データをプロセッサに送信し、プロセッサは、間隙差を補正するためにどれほどの電力を供給すべきか、及びいつ電力を供給すべきかを決定することができる（処理ブロック１１４）。プロセッサは、電源に決定通りに電力を供給するように命令することができ、電源は、これに応じて実行することができる（処理ブロック１１６）。この結果、永久磁石がリニアコイル巻線の磁場に引き付けられ又は遠ざけられて、柔軟な基板を介してロータパネルを屈曲又は移動させ、空隙を変更することができる。このように、リニアコイルステータとロータパネルに取り付けられた永久磁石との間の間隙をＬＳＭの両側において維持することができる。

本明細書では、本開示のいくつかの特徴のみを図示し説明したが、当業者には多くの修正及び変更が浮かぶであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本開示の実際の趣旨に含まれる全てのこのような修正及び変更も対象とすることが意図されていると理解されたい。

１０ リアクションプレート
１２ アクチュエータ
１４ 乗り物車両
１６ 複合曲線
１７ ローラーコースター軌道
１８ リニア誘導コイル

Claims (20)

1. 軌道の曲線部分に設置されたリニア誘導モータ（ＬＩＭ）と、
   前記軌道上に配置された乗り物車両と、
   前記乗り物車両の前記軌道に面する側に複数のアクチュエータを介して結合された１又は２以上のリアクションプレートと、
   前記１又は２以上のリアクションプレートと前記ＬＩＭとの間の空隙をモニタするように構成された１又は２以上のセンサと、
   前記１つ以上のリアクションプレートを屈曲させて前記乗り物車両による前記軌道の前記曲線部分の移動全体を通じて前記空隙を所望のレベルに維持するように、前記１又は２以上のセンサから受け取ったデータに基づいて、前記複数のアクチュエータのうちのどのアクチュエータを作動させるか、及び前記複数のアクチュエータの各々の所望の動作を決定するように構成されたプロセッサと、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記１又は２以上のリアクションプレートと前記ＬＩＭの間に油圧流体を注入して、流体力学的軸受と、前記乗り物車両が前記曲線部分全体を通じて移動する際に前記乗り物車両の側面に接触して前記油圧流体を保持する壁部シールとを形成する、前記軌道に設置された１又は２以上の噴霧器を含む、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記１又は２以上のセンサは、前記乗り物車両に取り付けられた近接センサを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記複数のアクチュエータ及び前記１又は２以上のリアクションプレートは、前記プロセッサが決定した選択されたアクチュエータの作動に基づいて、選択されたリアクションプレートを前記軌道の前記曲線部分の円弧に一致するように協働して屈曲させるように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
5. 前記プロセッサは、前記空隙を前記所望のレベルに維持するように、閉ループフィードバックシステムを利用して、前記乗り物車両が前記軌道の前記曲線部分を移動する際の前記複数のアクチュエータの各々の前記所望の動作を決定するように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記ＬＩＭは、フェライトコア内に配置されてパネルによって覆われたリニアコイル巻線を含む、
   請求項１に記載のシステム。
7. 前記１又は２以上のリアクションプレートは、前記リニアコイル巻線と同じサイズである、
   請求項６に記載のシステム。
8. 前記１又は２以上のリアクションプレートの各々は、前記ＬＩＭに面するアルミニウム製の底部側と、鉄製の上部バッキングプレートとを含む、
   請求項１に記載のシステム。
9. 前記１又は２以上のリアクションプレートの各々は４隅を含み、該４隅の各々に前記複数のアクチュエータのうちの１つのアクチュエータが配置される、
   請求項１に記載のシステム。
10. 前記軌道は、２つのレールを含み、前記乗り物車両は、前記軌道の上部に配置された走行面に前記軌道の前記曲線部分全体を通じて接触する、前記乗り物車両の前記軌道に面する側に固定された２つの走行軸受を含み、１つの走行軸受が前記軌道の各レールに位置合わせされて、前記リアクションプレートの前部から前記リアクションプレートの後部に延びる、
    請求項１に記載のシステム。
11. 前記曲線部分は複合曲線を含み、前記１又は２以上のリアクションプレートは、連接式であり、柔軟であり、セグメント化され、又はこれらの組み合わせである、
    請求項１に記載のシステム。
12. 前記ＬＩＭは、片側式又は両側式である、
    請求項１に記載のシステム。
13. リニア同期モータ（ＬＳＭ）を備えたシステムであって、前記ＬＳＭは、柔軟な基板によって連結された椎骨パネルに取り付けられた交互極永久磁石を含む、ローラーコースター軌道の複合曲線部分の２つの側面に取り付けられたロータと、前記軌道上に配置された乗り物車両の底部に固定されたリニアコイル巻線を含むステータとを含み、前記乗り物車両は、
    電源と、
    前記ステータと前記ロータの前記椎骨パネルとの間に十分な空隙を維持するように、前記リニアコイル巻線にどれほどの電力を供給すべきか、及び前記電力をいつ供給すべきかを決定し、前記電源に前記複合曲線全体を通じて前記決定通りに前記電力を供給させるように構成されたプロセッサと、
    を含む、
    ことを特徴とするシステム。
14. 前記リニアコイル巻線によって発生した磁場に対する前記永久磁石の引力及び反発力は、前記柔軟な基板を介して、前記複合曲線全体を通じて前記乗り物車両が受けるピッチ及びロールに一致するように前記ロータの前記椎骨パネルを屈曲又は移動させる、
    請求項１３に記載のシステム。
15. 前記乗り物車両は、前記ロータと前記ステータとの間の空隙に関するデータを取得して、該データを前記プロセッサに送信するように構成された１又は２以上の近接センサを含む、
    請求項１３に記載のシステム。
16. 前記プロセッサは、前記取得したセンサデータに基づいて、前記空隙を調整するために前記リニアコイル巻線にどれほどの電力を供給すべきか、及び前記電力をいつ供給すべきかを決定するように構成される、
    請求項１５に記載のシステム。
17. 前記柔軟な基板は、前記ロータの前記椎骨パネルを前記複合曲線の周辺で異なる角度に位置付けることを可能にするケーブルを含む、
    請求項１３に記載のシステム。
18. １又は２以上のセンサを介して、軌道上に配置された遊園地乗り物車両と、前記軌道の複合曲線部分とに関するデータを取得するステップと、
    複数のリアクションプレートと前記軌道に設置されたリニア誘導モータ（ＬＩＭ）との間の十分な空隙を維持するように、閉ループシステムを用いて、前記データに基づいて、前記複数のリアクションプレートのうちの作動すべき少なくとも１つの選択されるリアクションプレートを、プロセッサを介して決定するステップと、
    前記少なくとも１つの選択されたリアクションプレートを前記乗り物車両の底部に結合するアクチュエータを、前記複合曲線全体を通じて前記決定通りに作動させ、前記リアクションプレートを屈曲させて前記十分な空隙を維持するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
19. 前記センサは、前記乗り物車両に結合された近接センサを含み、該センサは、前記リアクションプレートと前記ＬＩＭとの間の前記空隙に関するデータを取得するように構成される、
    請求項１８に記載の方法。
20. 前記センサを利用して、前記アクチュエータが前記複合曲線の一部において作動した後の前記空隙の変化を含むフィードバックを前記プロセッサに送信することにより、前記複合曲線の前記一部における後続の作動の変更を前記プロセッサが考慮できるようにするステップを含む、
    請求項１８に記載の方法。

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