JP7256182B2 - 車両の移動を案内するためのトラックのスイッチ - Google Patents

Description

種々の態様は、磁気浮遊支持式および／または磁気案内式車両を案内するためのトラックのスイッチに関する。

磁気浮遊支持式車両は、例えば、上海浦東空港と上海の浦東郊外との間でより長時間利用可能である。各キャリッジは、磁力によりトラック上に浮遊支持されている。各キャリッジは、それら各キャリッジの底部に設けられた磁石と相互作用するリニアモーターを両側に備えた単一のレールによって案内される。トラックの切り替えのために、２つのトラックセグメント間で機械的な動きを行って車両の経路を画定する各機械的スイッチが設けられる。

第１のトラックセグメントから２つ以上の各トラックセグメントのうちの１つへの切り替え機能を実現するために、トラック内にスイッチの可動部分を必要としない、磁気浮遊支持式車両用のスイッチを提供することが好ましい。

第１の態様は、トラックに沿って車両の移動を案内するための当該トラックのスイッチを提供する。このスイッチは、第１の細形トラックセグメントと、第２の細形トラックセグメントと、第３の細形トラックセグメントとを含む。スイッチは、車両が第１のトラックセグメントから第２のトラックセグメントに案内される第１の案内モードと、車両が第１のトラックセグメントから第３のトラックセグメントに案内される第２の案内モードとの間の選択を行うためのトラック選択モジュールを更に含む。スイッチにおいて、各トラックセグメントは強磁性体材料からなり、トラック選択モジュールは、トラックの車両側にある第１の表面に位置する複数の第１の導体セグメントを有する第１の細形電気導体を含み、当該各第１の導体セグメントは、各トラックセグメントの長さ方向に平行な方向性コンポーネントを有する。

従来の磁気浮上式列車において、強磁性レールに設けられた巻線は、ローレンツ力によってキャリッジを推進するために意図された移動方向に実質的に垂直であり、各導体を流れる電流に垂直であり、磁場に垂直である。トラックの長さ方向に平行な各導体を設けることにより、横方向の移動が実現されてもよく、それによって切り替え機能が提供されてもよい。

一実施形態において、第１の導体は、第１の表面から離間して位置する複数の第２の導体セグメントを含み、第１の導体の各第１の導体セグメントと各第２の導体セグメントとは交互に配置される。

この実施形態では、この態様を実施するために連続導体を使用することができる。導体が、トラックによって案内されるキャリッジの各磁石と相互作用するように配置された表面上から、導体がキャリッジの各磁石と相互作用しないか、相互作用の度合がはるかに少ない表面外に導体を蛇行させることにより、実用的な実施が可能となる。

別の実施形態において、第１の導体の各第２の導体セグメントは、第１のトラックセグメントの第１の側で第１のトラックセグメントから距離を置いて、第１の表面と実質的に同じ平面内に位置する。

この実施形態によって、導体を第１の表面から離間させるためにトラックセグメントに穿孔する必要性が軽減される。そして、各第２の導体セグメントがトラックセグメントから離間して設けられる場合、各第２の導体セグメントの直近には、強い磁場をもたらすための強磁性体材料は存在しない。

スイッチの別の実施形態は、複数の第１の導体セグメントと複数の第２の導体セグメントとを交互に備える第２の細形導体を含む。この実施形態において、第２の導体の各第１の導体セグメントは第１の表面に設けられ、第１の導体セグメントは各トラックセグメントの長さ方向に平行な方向性コンポーネントを有し、第２の導体の各第２の導体セグメントは第１の表面および第１の導体の各第２の導体セグメントから離間して位置する。この実施形態によって、冗長性がもたらされる。

更に別の実施形態において、第１の導体は第１のトラックセグメントから第２のトラックセグメントに続き、第２の導体は第１のトラックセグメントから第３のトラックセグメントに続く。

これにより、継続的な案内と制御が可能になり、随意的に、切り替え動作の提供を含む、トラックおよびスイッチに沿ったキャリッジの推進が可能になる。第１の導体および第２の導体は、必ずしも１つの物理的導体と見なされるべきではなく、共同または単独で制御され得る複数の物理的導体モジュールを含み得る機能的導体として見なされるべきことに留意されたい。各導体モジュールは、しかし、キャリッジの案内を制御し、キャリッジの経路を第２のトラックセグメントもしくは第３のトラックセグメントに（または第３のもしくは第２のトラックセグメントから第１のトラックセグメントに）切り替えるための１つの機能的導体として共に制御される。第２の導体が、第１のトラックセグメント上では使用できず、第３のトラックセグメント上でのみ使用できることも想定され得る。

更に別の実施形態において、第１の導体および第２の導体は、各第１の導体セグメントを各第２の導体セグメントに接続するための複数の第３の導体セグメントを含み、各第１の導体セグメントは、各トラックセグメントの長さ方向に実質的に平行であり、各第３の導体セグメントは、各トラックセグメントの長さ方向に実質的に垂直である。各第３のトラックセグメントは、トラックに沿ってキャリッジを推進するために制御され得る。

更に別の実施形態において、第１の導体は、第１の表面に設けられた複数の第２の導体セグメントを更に含み、各第２の導体セグメントは、各第１の導体セグメントに実質的に平行な方向性コンポーネントを有し、電流が第１の導体セグメントを流れる方向とは実質的に逆の方向に導体に電流を流すように配置される。

この実施形態は、第１の極が第１の導体セグメントと相互作用するように配置され、第１の極とは逆の極性を有する第２の極が第２の導体セグメントと相互作用するように配置されるよう、間隔を置いて設けられた２つまたは３つの極を有する磁石を備えたキャリッジと共同して作用することが好ましい。

更に別の実施形態において、第１の導体は多数のループを備え、各第１の導体セグメントは各ループ間に設けられ、第２の導体セグメントは各ループの一部として設けられる。

この実施形態は、この実施形態を実用的に実施する一例を提供する。

別の実施形態において、第２のトラックセグメントおよび第３のトラックセグメントは、第１のトラックセグメントの延長上で第１のトラックセグメントに接続され、第２のトラックセグメントおよび第３のトラックセグメントは分岐し、各第１の導体セグメントおよび各第２の導体セグメントは第１のトラックセグメント上に設けられる。このようなスイッチは、キャリッジがかなり高速であるのに対して、高速の切り替え動作をもたらすことができる。

第２の態様は、０．１バール未満の圧力を有するように配置された実質的に閉じた管路と、当該管路内に設けられ、第１の態様によるスイッチを含むトラックとを備えた、車両を案内するための移動システムを提供する。

第３の態様は、第１の態様によるスイッチを含むトラックに沿って移動するように配置されたキャリッジを提供し、当該キャリッジは、互いに距離を置いて設けられたＮ極およびＳ極を有する第１の磁石を含み、当該Ｎ極および当該Ｓ極における各磁力線は、互いに実質的に平行であり、車両の意図された移動方向に実質的に垂直である。

様々な態様および実施形態について、以下の各図面に関連して更に詳細に説明する。

トラックセグメントから磁気的に浮遊支持されたキャリッジを示す。

各ループ内に設けられた導体を有するトラックセグメントの側面図を示す。 各ループ内に設けられた導体を有するトラックセグメントの等角図を示す。

導体に与えられた電流信号の概略側面図を示す。

磁気浮遊支持式キャリッジの経路を切り替えるための第１のスイッチを示す。

磁気浮遊支持式キャリッジの経路を切り替えるための第２のスイッチを示す。

三相制御用の各ループ内に設けられた導体を有するトラックセグメントの等角図を示す。

各蛇行導体を有するトラックセグメントの第１の上面図を示す。 各蛇行導体を有するトラックセグメントの第２の上面図を示す。

磁気浮遊支持式キャリッジの経路を切り替えるための第３のスイッチを示す。

境界表面に連続的に設けられた導体を含むトラックの切り替えモジュールを示す。

図９に示す切り替えモジュールを用いて操作されるキャリッジの上面図を示す。

キャリッジをトラック上で支えるための各車輪を含む別のキャリッジを示す。

図１は、貨物、人、またはそれらの組み合わせを運ぶためのペイロードモジュール２０２を含むキャリッジ２００を示す。キャリッジ２００は、第１のレール１０２および第２のレール１０２’を含む第１のトラックセグメント１００から浮遊支持されている。第１のレール１０２および第２のレール１０２’は、強磁性体材料からなり、好ましくは、例えば、鉄を主要成分とする鋼鉄の形態で鉄を主として含む。この実施形態において、第１のトラックセグメント１００は２本のレールを含むが、１本または３本以上のレールを含む実施形態も同様に想定され得る。

説明の大部分に示される各実施形態において、各トラックまたは各トラックセグメントは、それぞれが電磁力を励起するための独自の１つ以上の巻線（または導体）を備えた２本の平行レールを含む。他の各実施形態において、各トラックまたは各トラックセグメントは、それに沿って車両またはキャリッジが案内される１本のレールのみを含んでもよい。代替的に、トラックは３本以上のレールを含んでもよい。これらの３本以上のレールのうち、１本以上が巻線なしで（好ましくは対称に）設けられてもよい。１つの他の実施形態において、１本のメインレールにトラックを設け、車両を案内するためにメインレール上に２つの平行導体をサブレールとして設けてもよい。図１に示される実施形態を参照すると、このことは、第１のレール１０２および第２のレール１０２’が１つのより大きなレール、例えば中央レールの一部として設けられることを意味し得る。

キャリッジ２００の上部において、各磁気浮遊支持モジュール２２０がフレームを介してペイロードモジュール２０２に接続されている。この実施形態において、キャリッジ２００のそれぞれの隅部に１つの磁気浮遊支持モジュール２２０が設けられている。それぞれの磁気浮遊支持モジュール２２０は、少なくとも１つ、好ましくは２つの電磁石２３０を含む。電磁石２３０は、コア２３２を含み、コア２３２に第１のコイル２３４および第２のコイル２３６が巻回されている。各コイルは、電流によって給電されるように配置されている。電流が一方または両方のコイルに流れると、電磁石２３０は給電され、磁力によってキャリッジ２００を第１のトラックセグメントから浮遊支持するための浮遊支持力をもたらす。

電磁石２３０のコア２３２は、１８０度の角度にわたって湾曲し、そのため、両方の極が実質的に同じ平面内にある。第１のコイル２３４および第２のコイル２３６に電流がどのように供給されるかに応じて、第１のコイル２３４が巻回されるコア２３２の端部はＮ極またはＳ極であり得る。第２のコイル２３６が巻回されるコア２３２の端部は、第１の端部の極性とは逆の極性を有することになる。

電磁石２３０は、両脚部に各コイルが巻回されたＵ字形状を有するように示されているが、他のタイプおよび他の形状の磁石も、本明細書で説明する各実施形態に示される各オプションの何れかと組み合わせて使用されてもよい。

電磁石に加え、または電磁石に代えて、永久磁石も使用され得る。電磁石に関し、様々な形状が用いられてもよい。そのような実施形態は磁場の漂遊の観点から好ましくないことから、単一の実質的にまっすぐな脚部を有する単一コアが使用されてもよい。

別の実施形態において、各脚部がトラックに向けられたｅ字型コアを有する電磁石が設けられる。各脚部のうちの１つ、２つ、または３つに、電磁場をもたらすための巻線が設けられてもよい。そのような実施形態においては、各外側脚部における合計磁場が中央脚部における磁場の大きさを有するように巻線が設けられ、給電されるように十分注意する必要がある。好ましくは、各外側脚部における磁場は、それぞれの脚部について同じである。

図２Ａは、第１のレール１０２を更に詳細に示す。第１のレールは、第１のレール１０２に沿って実質的に平行に延び、第１のレールの本体１０４内に設けられた第１の導体１１０を含む。第１の導体は、各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４を含む。各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、実質的に同じ長さを有する。また、一実施形態および特に図示の実施形態において、図２Ａに示すように、各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、コア２３２の長さと実質的に同じ長さを有する。

各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、本体１０４の一方側であって同じ側に設けられる。この実施形態において、キャリッジ２００は、キャリッジ上に設けられた各電磁石２３０によって及ぼされる電磁力によってトラック下に浮遊支持されている。各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、トラックの平面内でトラックの方向に垂直な方向において、トラックに対し、各電磁石２３０の位置を、キャリッジ２００の位置と共に調整するために設けられている。この目的のために、各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、レール本体１０４の底面であって各電磁石２３０に面する表面に設けられる。この表面に設けられるということは、各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４がこの表面上にあるか、またはこの表面に完全にまたは部分的に埋め込まれていることを意味し得る。

各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、第１の導体１１０に電流が供給されると、各第１の導体セグメント１１２を流れる電流が（空間的観点から）各第２の導体セグメント１１４を流れる電流とは逆になるように配置される。これを達成するために、第１の導体１１０はループ状に本体１０４内に設けられる。各第２の導体セグメント１１４はループ内に設けられ、各第１の導体セグメント１１２はループ間に設けられる。

各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４は、コア２３２の各端部間、特にその中心間の距離が、第１の導体セグメント１１２と第２の導体セグメント１１４との間、特にその中心間の距離と実質的に同じになるように離間して配置される。このように、第１のコイル２３４を有する極が第１の導体セグメント１１２に位置する場合、第２のコイル２３６を有する極は第２の導体セグメント１１４に位置する。そして、第１のコイル２３４を有する極が第２の導体セグメント１１４に位置する場合、第２のコイル２３６を有する極は第１の導体セグメント１１２に位置する。言い換えると、第１の導体１１０の空間的周期性は、電磁石の各極間の距離に対応する。各極間の距離は周期を定義するものではない。実際の周期Ｌはより長く、１つの第１の導体セグメント１１２の始めからそれに直接隣接する第１の導体セグメント１１２の始めまで続く。

図３は、第１のレール１０２の等角図を示し、多数の導体１１０が並列に示されている。この特定の実施形態において、各導体１１０の様々なラインセグメントが整列している。図３は、各第３の導体セグメント１１６も示し、各第３の導体セグメント１１６の遠位部は、各第２のセグメント１１４の遠位部に接続され、各第３の導体セグメント１１６の近位部は、各第１の導体セグメント１１２の遠位部に接続されている。また、図３は、各第４の導体セグメント１１８を示し、各第４の導体セグメント１１８の遠位部は各第１のセグメント１１２の近位部に接続され、各第４の導体セグメント１１８の近位部は各第２の導体セグメント１１４の近位部に接続されている。このようにして、各ループが各導体１１０内に構成される。

各第３の導体セグメント１１６および各第４の導体セグメント１１８は、各第１の導体セグメント１１２および各第２の導体セグメント１１４が設けられる側とは反対側のレール本体１０４の表面に設けられる。

上述の通り、このように設けられた第１のトラックセグメント１１０のレール１０２は、電磁石２３０に力を与えるように配置され、その結果、キャリッジ２００が、トラックの平面内でトラックの方向に垂直な方向において、トラックに対して移動する。この力、ローレンツ力は、電流ベクトルと磁場の外積に比例する。一方のレール本体１０４と各第１の導体セグメントとの境界面における磁場と他方の電磁石２３０の各極が互いに実質的に垂直であるため、図２Ａを参照すると、ローレンツ力は、画像の平面に垂直な方向にある。

図４は、第１の導体１１０に対する電磁石２３０上の基準点の位置の関数として、第１の導体１１０を流れる電流を示す第１のグラフ３００を示す。この実施形態において、キャリッジ２００は、第１のレール１０２に平行で、空間的周期性Ｌを有する第１の導体１１０に平行な成分υ_parを有する速度υで第１のトラックセグメント１００に沿って進行する。第１のトラックセグメントに対するキャリッジ２００の円滑な移動を確保するために、第１の導体１００内の電流は交流電流とする。このことは、それぞれの導体セグメントが第１の極性を有する電磁石２３０の第１の極によって最初に通過され、続いて第２の逆の極性を有する電磁石２３０の第２の極によって通過されるため、重要である。第１の導体を流れる電流が交番しない場合、交流（電気機械的な）ローレンツ力がキャリッジに加えられ、結果として乗客に不快な乗り心地を与えてしまう。

円滑な移動を確保するために、第１の導体１１０を流れる交流電流Ｉの周波数は、第１のレール１０２に対するキャリッジの速度に依存する。好ましくは、この電流は次のようにして得られる。

ａＩ ＝ ｓｉｎ（２π（ｔ／Ｔ）－ｃ）
ただし、Ｔ ＝ Ｌ／υ_par

ａは最大電流を定義する定数、ｔは時間、Ｔは信号の周期および電磁石２３０が第１の導体１１０の周期を進行する期間、υはキャリッジの速度、およびｃは電磁石２３０の第１の極または第２の極の何れかが第１の導体セグメント１１２を通過するときに最大電流がもたらされる定数。

図４は、キャリッジ２００の進行方向を第１のトラックセグメント４１０から第２のトラックセグメント４２０または第３のトラックセグメント４３０の何れかに切り替えるためのスイッチ４００を示す。キャリッジ２００は、第１のトラックセグメント１４０と、第２のトラックセグメント４２０と、第３のトラックセグメント４３０とを含むトラックに沿って推進される。これは、トラックの各レールに沿って設けられた別の導体巻線によって実現され得る。一方の第１のトラックセグメント４１０と他方の第２のトラックセグメント４２０および第３のトラックセグメント４３０との間の接合部には、第１の切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’がトラック内に互いに平行に設けられる。トラックが１本のレールのみで構成されている場合、１本の切り替えレールのみが設けられる。

図２Ｂに示されるように、第１の切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’は多数の導体を含む。第１の切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’の各導体は、図３に関連して上述したように給電される。第１の切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’の各導体１１０に給電することにより、キャリッジ２００の電磁石２３０に面する切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’の表面に設けられた導体１１０の特定のセグメントを特定の極が通過する瞬間に電流がどの方向に流れるかに応じて、キャリッジ２００が、第１のトラックセグメント４１０の左側または第１のトラックセグメント４１０の右側に移動する。

スイッチ４００の場合、第２のトラックセグメント４２０は第３のトラックセグメント４３０と重なり合う。より詳細には、第２のトラックセグメント４２０の左レールが、第３のトラックセグメント４３０の右レールと重なり合う。スイッチは、キャ？？リッジ２００の各縁部が第１の切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’の左側または右側に移動するように操作される。一旦意図された側に来ると、キャリッジ２００は、第１の切り替えレール１２０および第２の切り替えレール１２０’の意図された側に保持され、第１のトラックセグメント４１０から第２のトラックセグメント４２０または第３のトランクセグメント４３０の何れかへの進路をたどるように制御される。

図５は、第１のトラックセグメント５１０から第２のトラックセグメント５２０または第３のトラックセグメント５３０の何れかへの切り替え機能を提供する別のスイッチ５００を示し、このスイッチ５００では、第２のトラックセグメント５２０は第３のトラックセグメントと重なり合わない。スイッチ５００においては、切り替えブロック５４０が設けられ、その上には図２Ｂに示されるように各導体１１０が配置されている。キャリッジ２００が切り替えブロック５４０に沿って進行している間、各導体１１０は上述したように電流によって給電され、それによってキャリッジ２００がトラックに沿って第３のトラックセグメント５３０を介して進行し続ける場合、切り替えブロック５４０に対するキャリッジの横方向の移動が可能になる。一方、キャリッジ２００がトラックに沿って第２のトラックセグメント５２０を介して進行し続ける場合、各導体１１０が給電されないことによって、キャリッジ２００が実質的に直線で進行し続けられるようにすることが好ましい。

これまで、キャリッジ２００が各トラックセグメントを切り替えることを可能にする力をもたらすための単相システムについて説明してきた。図６は、三相電流によって給電されるように配置された別の切り替えセグメント１２０を示す。切り替えセグメント１２０は、第１相の導体１１０、第２相の導体１１０’、および第３相の導体１１０’’の３つの導体からなる各導体群を含む。この実施形態において、３相の導体は、巻線の空間的周期の６分の１だけ互いに対してシフトしている。別の実施形態において、３相の導体は、巻線の空間的周期の３分の１だけ互いにシフトしている。後者の実施形態において、各導体を流れる切り替え電流の位相は、周期の３分の１だけずれている。最初の実施形態において、各導体を流れる切り替え電流の位相は、周期の６分の１だけずれている。

図７Ａは、１つのトラックセグメントから別のトラックセグメントへのキャリッジ１３０の切り替えを可能にするように配置されたレールセグメント１０２の別の実施形態を示す。レールセグメント１０２は、レール本体１０４を含む。レール本体１０４の一表面において、第１の導体１３０および第２の導体１３０’がその表面に完全にもしくは部分的に埋め込まれて、またはその表面上に設けられる。第１の導体１３０および第２の導体１３０’は、各導体が設けられる表面と実質的に一致する一平面内に設けられることが好ましい。これは、キャリッジ１３０上に設けられた電磁石に対して、キャリッジに面するレール本体１０４の表面である。

第１の導体１３０および第２の導体１３０’は蛇行形状を有し、第１の導体１３０の各第１のセグメント１３２および第２の導体１３０’の各第１のセグメント１３２’が、レール本体１０４の表面に設けられ、第１の導体１３０の各第２のセグメント１３４および第２の導体１３０’の各第２のセグメント１３４’が、レール本体１０４から離間して設けられている。前述のように、レール本体１０４が鉄のような強磁性金属を主として含むため、各第１の導体セグメントによって生成される磁場のみがレール本体１０４の強磁性特性の恩恵を受ける。

図７Ａは、電磁石２３０も示す。電磁石２３０の位置が図７Ａに示される通りである場合、第２のコイル２３６に囲まれた極は、第１の導体１３０の第１の導体セグメント１３２および第２の導体１３０’の第１の導体セグメント１３２’の影響下にある。第１の導体１３０の各第２のセグメント１３４および第２の導体１３０’の各第２のセグメント１３４’は強磁性レール本体１０４から離間して位置するので、これらの第２の導体セグメント１３４によって生成される磁場の第１のコイル２３４を有する極への影響は、各第１の導体セグメント１３２によって生成される磁場の効果に対して無視できる。

第１のコイル２３４および第２のコイル２３６に直流電流が供給される場合、第１の導体１３０および第２の導体１３０’には交流電流が供給されることが好ましい。交流電流の周波数は、上記と同じ方法で計算される。

ａＩ ＝ ｓｉｎ（２π（ｔ／Ｔ）－ｃ）
ただし、Ｔ ＝ Ｌ／υ

ａは最大電流を定義する定数、ｔは時間、Ｔは信号の周期および電磁石２３０が各導体２２０の周期Ｌを進行する期間、υはキャリッジの速度、およびｃは電磁石２３０の第１の極または第２の極の何れかが第１の導体セグメント１３２を通過するときに最大電流がもたらされる定数。

各導体を流れる電流の方向（左から右、またはその逆）に応じて、左または右（図中では上または下）への力が電磁石２３０に、従ってキャリッジ１３０に作用する。作用する力はローレンツ力であり、しかるべく計算できる。すなわち、コア２３２の中心が各第１の導体セグメントの中心と一致する。

図７Ｂは、各導体セグメントに対して僅かにシフトした電磁石２３０の位置を示す。図７Ｂに示される構成において、電磁石の各極は、第１の導体１３０の各第３の導体セグメント１３６および第２の導体１３０’の各第３の導体セグメント１３６’に位置する。この位置において、各導体内の電流は、トラックセグメントの長さ方向とキャリッジ２００の進行方向に垂直に流れる。そして、電流が第１の導体１３０および第２の導体１３０’内をトラックに沿って同じ方向に流れるという前提で、第１の導体１３０および第２の導体１３０’内の電流は、今や各極の位置で互いに逆方向に流れている。これにより、不要な電気機械効果が生じる恐れがある。この影響に対処するために２つのオプションが利用可能である。

第１に、上記の式に従って電流信号を得る。このことは、各極の中心が各第３のトラックセグメントと一致する場合、各導体を流れる電流はゼロになることを意味する。第２に、極の中心の位置が各第３の導体セグメントと一致する場合、第１の導体１３０の各第３の導体セグメント１３６および第２の導体１３０’の各第３の導体セグメント１３６’内の電流は、それらが同じ方向になるように与えられる。効果として、それらの電流は、電磁石２３０に、よってキャリッジ２００に、キャリッジ２００の進行方向および／またはトラックの長さ方向に実質的に平行な方向（進行方向またはそれと逆の方向）の力を及ぼす。

この効果により、図７Ａおよび図７Ｂに示されるレールセグメントの実施形態は、切り替え機能および推進機能のために使用され得る。このことは、ひいては、レール上にトラックに沿ってキャリッジ２００を推進するための別の巻線が必要ないことを意味する。この実施形態が、上記の式によって得られる制御とは異なる電流の制御を要したことに留意されたい。

図８は、キャリッジ２００用のトラックに設けられたスイッチ８００を示す。スイッチ８００は、キャリッジ２００の方向を第１のトラックセグメント８１０から第２のトラックセグメント８２０および第３のトラックセグメント８３０のうちの一方に切り替えるために設けられる。第１のトラックセグメント８１０は第１のレール８１２および第２のレール８１２’を含み、第２のトラックセグメント８２０は第１のレール８２２および第２のレール８２２’を含み、第３のトラックセグメント８３０は第１のレール８３２および第２のレール８３２’を含む。

第１のトラックセグメント８１０の第１のレール８１２上には、第１の導体１３０および第２の導体１３０’が設けられる。同様に、第１のトラックセグメント８１０の第２のレール８１２’には、第３の導体１３０’’および第４の導体１３０’’’が設けられる。第１の導体１３０は、第１のトラックセグメント８１０の第１のレール８１２から第２のトラックセグメントの第１のレール８２２まで続く。第２の導体１３０’は、第１のトラックセグメント８１０の第１のレール８１２から第３のトラックセグメント８３０の第１のレール８３２まで続く。第３の導体１３０’’は、第１のトラックセグメント８１０の第２のレール８１２’から第２のトラックセグメント８２０の第２のレール８２２’まで続く。そして、第４の導体１３０’’’は、第１のトラックセグメント８１０の第２のレール８１２’から第３のトラックセグメント８３０の第２のレール８３２’まで続く。

この実施形態において、また他の実施形態においても、各導体は必ずしも１つの物理的導体ではないことに留意されたい。追加的または代替的に、各導体は、例えばオーム接点によって接続されるか、または電気的に絶縁された複数のモジュールによって設けられてもよい。各導体モジュールは、しかし、上述の切り替え機能を提供するように配置された１つの機能的導体を形成することが好ましい。

図９は、スイッチに組み込まれ得る切り替えモジュール９００である更に別の実施形態を示す。各導体９３０は、電磁石２３０との境界面にあるモジュール本体９００の境界表面に断続的に設けられるのではなく、当該表面に、トラックの長さ方向およびキャリッジ２００の意図された方向に実質的に平行に連続的に設けられる。このためには、図１に示したものとは異なるトラックに対する電磁石２３０の向きが必要である。図９および図１０に、このことが示されている。

各極は、トラックの長さ方向および意図された移動方向に実質的に平行に一列に設けられるのではなく、トラックの長さ方向および意図された移動方向に実質的に垂直に一列に設けられる。図１０は、このことをキャリッジ２００および第１のトラックセグメント１００からの上面図で更に詳細に示す。トラックに対するキャリッジ２００の位置制御のために、各磁気浮遊支持モジュール２２０がフレーム２０４を介してペイロードモジュールのそれぞれの隅部に設けられている。それぞれの磁気浮遊支持モジュール２２０は、少なくとも１つ、好ましくは２つの電磁石２３０を含む。磁気浮遊支持モジュール２２０が２つの電磁石２３０を含む場合、それらは２つの極を通る線上で互いに対して相対的に僅かにずれている。電磁石２３０は、コア２３２を含み、コア２３２に第１のコイル２３４および第２のコイル２３６が巻回されている。各コイルは、電流によって給電されるように配置されている。一方または両方のコイルに電流が流れると、電磁石２３０が給電される。

制御の観点からも、図９に示される実施形態では、各導体に別の方法で給電する必要がある。図２Ａおよび図２Ｂに示される実施形態において、（キャリッジが連続前進速度で進行するという前提で）実質的に一定の正弦形電流信号が得られる。横方向の移動の量について、電流の強度のみが制御される。一方、図９に示される構成では、図９に示される切り替えモジュール９００に対するキャリッジ２００の横移動速度に応じた周波数で、各導体ごとに電流を切り替える必要がある。

上述のように、上記各実施形態は、キャリッジ２００の推進のために設けられる追加的な巻線と組み合わされてもよい。そのような巻線は、レールのキャリッジ境界表面またはトラックのレールに、トラックの長さ方向に実質的に垂直に設けられた各第１のセグメントを含む。これらの第１の巻線は、各第２のセグメントによって接続され、各第２のセグメントは、レールの長さ方向に平行に設けられてもよく、各第２のセグメントによって誘導される磁場が各第１のセグメントによって誘導される磁場よりも大幅に小さくなることを確実にするためにレールから離間して設けられる。そのような巻線は、単一モード、上述の三相モード、または別の構成で設けられてもよい。

これまで、トラックから浮遊支持されたキャリッジを備える各実施形態を開示してきた。様々な態様およびその更なる特性は、キャリッジがトラックの上側に設けられる他の実施形態においても採用され得る。図１１に示されるそのような実施形態において、各車輪２９２によってキャリッジがトラック１００上を走行する。各車輪２９２が、各車輪２９２の主径を超えて延びる実質的な延長部を有しないため、各スイッチの電磁機能を制御することによってのみ、スイッチにおいて他の各トラックセグメントへの切り替えができるようになっている。

別の実施形態において、キャリッジ２００はトラック１００の上側に設けられ、各磁気浮遊支持モジュール２２０がトラック１００の下側に設けられる。そのような各実施形態において、スイッチ内の重なり合うレールは省略される。このことは、キャリッジ２００上に４つの磁気浮遊支持モジュール２２０が設けられた場合、そのようなスイッチにおいて、キャリッジ２００は３つの磁気浮遊支持モジュール２２０のみによって浮遊支持されることを意味する。

要約すると、様々な態様は、磁気浮遊支持式車両または少なくとも磁気案内式車両に関して提示されたスイッチに関する。このスイッチは、第１のトラックセグメントから第２および第３のトラックセグメントへの分岐点を含む。細形導電性モジュール、例えば導電性ワイヤが、少なくとも第１のトラックセグメントに沿って、そして随意的に第２および第３のトラックセグメントに沿って設けられる。導電性モジュールは、トラックの第１の表面において、トラックの長さ方向に実質的に平行な方向性コンポーネントで電流を案内する各導体セグメントを含む。キャリッジ上に、トラックの第１の表面に方向付けられた極を有する電磁石が設けられる場合、トラックの長さ方向に垂直な方向にキャリッジを付勢するローレンツ力がもたらされ得る。これにより、第１のトラックセグメントに沿って移動するキャリッジを、分岐点の反対側の第２または第３のトラックセグメントに向かって付勢することができる。

これまでに説明した各実施形態は、一般にトラック、特にレールの長さ方向に平行な方向性コンポーネントを有する各導体セグメントに関連するものである。これらの導体セグメントは、スイッチの１つまたは２つ以上のトラックに向かって、トラック選択モジュール上の特定の位置に車両を案内することについて説明されている。これらの導体セグメントがトラックの長さ方向に垂直に設けられる場合、各導体セグメントは、トラックの長さ方向に垂直な方向、よってトラックに沿った車両の主要移動方向に垂直な方向におけるトラック上の車両の位置を特定するために使用されてもよい。

これらの導体セグメントがトラックの長さ方向に対して対角線状に設けられる場合、各導体セグメントは、トラックに平行な、およびトラックに垂直な（何れの場合も各導体セグメントの長さ方向に実質的に垂直な）方向におけるレールに対する車両の変位を確立するために使用されてもよい。

この実施形態は、材料の観点、従ってコストの観点からは有利かもしれないが、好ましい実施形態ではない。好ましい実施形態において、トラックの長さ方向に垂直な、およびトラックに平行な、トラックに沿った変位の量および速度は、互いに独立して制御されてもよい。従って、一方で特にトラックおよびレールに実質的に平行な各導体セグメントと、他方で特にトラックおよびレールに実質的に垂直な別の各導体セグメントとを含む実施形態が特に好ましい。各導体セグメントを含み、独立した各導体セグメントが独立して給電される場合、この実施形態によって、独立した前進および横方向速度並びに変位制御が可能になる。

上記の説明において、層、領域、基板などの要素が別の要素の「上（ｏｎ）」または「上（ｏｎｔｏ）」にあるとされる場合、その要素は当該別の要素の直接上にあるか、または介在する要素も存在し得ることが理解されるであろう。また、上記の説明において与えられた値は例であり、他の値が可能および／または求められてもよいことが理解されるであろう。

また、本発明は、本明細書で説明する各実施形態において設けられるよりも少ない構成要素で具現化されてもよく、その場合、１つの構成要素が複数の機能を実行する。同様に、本発明は、各図に示されるよりも多くの要素を使用して具現化されてもよく、その場合、提供される実施形態における１つの構成要素によって実行される各機能は複数の構成要素に分散される。

各図面は本発明の実施形態を模式的に示したものに過ぎず、非限定的な例として与えられることに留意すべきである。明瞭化および簡潔な説明のために、特徴は同じまたは別個の実施形態の一部として本明細書に記載されるが、本発明の範囲は、記載された特徴の全てまたは一部の組み合わせを有する実施形態を含み得ることが理解されるであろう。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は、請求項に列挙されたもの以外の特徴または工程の存在を排除するものではない。また、単語「ａ」および「ａｎ」は、「１つだけ」に限定されるとは解釈されないものとし、「少なくとも１つ」を意味するために用いられ、複数を排除しない。

当業者は、本明細書に開示される様々なパラメータおよびその値が変更されてもよく、開示および／または特許請求される様々な実施形態が本発明の範囲から逸脱することなく組み合わされてもよいことを容易に理解するであろう。

請求項中の参照符号は、請求項の範囲を限定するものではなく、請求項の可読性向上のために挿入されているに過ぎないことが規定されている。

Claims (23)

1. トラックに沿って車両の移動を案内するための前記トラックのスイッチであって、
   第１の細形トラックセグメントと、
   第２の細形トラックセグメントと、
   第３の細形トラックセグメントと、
   前記車両が前記第１の細形トラックセグメントから前記第２の細形トラックセグメントに案内される第１の案内モードと、前記車両が前記第１の細形トラックセグメントから前記第３の細形トラックセグメントに案内される第２の案内モードとの間の選択を行うためのトラック選択モジュールと、を備え、
   前記各細形トラックセグメントが強磁性体材料からなり、
   前記トラック選択モジュールが、前記トラックの車両側にある第１の表面に位置する複数の第１の導体セグメントを有する第１の細形電気導体を含み、前記複数の第１の導体セグメントが、互いに電気的に直列に接続されるとともに互いの延長上に設けられており、前記複数の第１の導体セグメントが、前記トラックの長さ方向に実質的に平行な方向性コンポーネントで前記第１の細形電気導体に電流を案内するように配置される、スイッチ。
2. 前記第１の細形電気導体が、前記第１の表面から離間して位置する複数の第２の導体セグメントを含み、前記第１の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントと前記複数の第２の導体セグメントとが交互に配置される、請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記第１の細形電気導体の前記複数の第２の導体セグメントが、前記第１の細形トラックセグメントの第１の側で前記第１の細形トラックセグメントから距離を置いて、前記第１の表面と実質的に同じ平面内に位置する、請求項２に記載のスイッチ。
4. 複数の第１の導体セグメントと複数の第２の導体セグメントとを交互に備える第２の細形電気導体を更に含み、
   前記第２の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントが前記第１の表面に設けられ、前記第１の導体セグメントが前記トラックの長さ方向に実質的に平行な方向性コンポーネントを有し、
   前記第２の細形電気導体の前記複数の第２の導体セグメントが、前記第１の表面および前記第１の細形電気導体の前記複数の第２の導体セグメントから離間して位置する、請求項３に記載のスイッチ。
5. 前記第１の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントが前記第２の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントに平行であり、前記第１の細形電気導体の前記複数の第２の導体セグメントが前記第２の細形電気導体の前記複数の第２の導体セグメントに平行である、請求項４に記載のスイッチ。
6. 前記第１の細形電気導体が前記第１の細形トラックセグメントから前記第２の細形トラックセグメントに続き、前記第２の細形電気導体が前記第１の細形トラックセグメントから前記第３の細形トラックセグメントに続く、請求項４または請求項５に記載のスイッチ。
7. 前記第１の細形電気導体および前記第２の細形電気導体が、前記複数の第１の導体セグメントを前記複数の第２の導体セグメントに接続するための複数の第３の導体セグメントを含み、
   前記複数の第１の導体セグメントが、前記各細形トラックセグメントの長さ方向に実質的に平行であり、
   前記複数の第３の導体セグメントが、前記各細形トラックセグメントの長さ方向に実質的に垂直である、請求項４から請求項６の何れかに記載のスイッチ。
8. 前記複数の第２の導体セグメントが前記各細形トラックセグメントに実質的に平行であり、前記複数の第１の導体セグメントと前記複数の第２の導体セグメントが実質的に同じ長さを有する、請求項４から請求項７の何れかに記載のスイッチ。
9. 前記第２の細形トラックセグメントおよび前記第３の細形トラックセグメントが、前記第１の細形トラックセグメントの延長上で前記第１の細形トラックセグメントに接続され、
   前記第２の細形トラックセグメントおよび前記第３の細形トラックセグメントが分岐し、
   前記第１の細形電気導体が、前記第１の細形トラックセグメントおよび前記第２の細形トラックセグメント上に設けられ、前記第２の細形電気導体が、前記第１の細形トラックセグメントおよび前記第３の細形トラックセグメント上に設けられる、請求項４から請求項８の何れかに記載のスイッチ。
10. 前記第１の細形電気導体が、前記第１の表面に設けられた複数の第２の導体セグメントを更に含み、前記複数の第２の導体セグメントが、前記複数の第１の導体セグメントに実質的に平行な方向性コンポーネントを有し、電流が前記複数の第１の導体セグメントを流れる方向とは実質的に逆の方向に前記第１の細形電気導体に電流を流すように配置される、請求項１に記載のスイッチ。
11. 前記第１の細形電気導体が多数のループを含み、
    前記複数の第１の導体セグメントが前記各ループ間に設けられ、
    前記複数の第２の導体セグメントが前記各ループの一部として設けられる、請求項１０に記載のスイッチ。
12. 前記第１の表面から離間して位置する複数の第３の導体セグメントおよび複数の第４の導体セグメントを更に備え、
    前記複数の第３の導体セグメントの遠位部が前記複数の第２の導体セグメントの遠位部に接続され、前記複数の第３の導体セグメントの近位部が前記複数の第１の導体セグメントの遠位部に接続され、
    前記複数の第４の導体セグメントの遠位部が前記複数の第１の導体セグメントの近位部に接続され、前記複数の第４の導体セグメントの近位部が前記複数の第２の導体セグメントの近位部に接続される、請求項１１に記載のスイッチ。
13. 前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントが、空間的に周期的に繰り返す、周期Ｌを有するパターンにおいて実質的に互いの延長上に設けられる、請求項１０から請求項１２の何れかに記載のスイッチ。
14. 複数の第１の導体セグメントと複数の第２の導体セグメントとを含み、前記第１の細形電気導体と同様の形状を有する第２の細形電気導体と、
    複数の第１の導体セグメントと複数の第２の導体セグメントとを含み、前記第１の細形電気導体と同様の形状を有する第３の細形電気導体と、を更に備え、
    前記第１の細形電気導体、前記第２の細形電気導体、および前記第３の細形電気導体のそれぞれの前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントが実質的に同じ長さを有し、
    前記第１の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントが、前記第２の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントに対して、実質的に前記周期Ｌの３分の１だけずれており、
    前記第２の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントが、前記第３の細形電気導体の前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントに対して、実質的に前記周期Ｌの３分の１だけずれている、請求項１３に記載のスイッチ。
15. 前記第２の細形トラックセグメントおよび前記第３の細形トラックセグメントが、前記第１の細形トラックセグメントの延長上で前記第１の細形トラックセグメントに接続され、
    前記第２の細形トラックセグメントおよび前記第３の細形トラックセグメントが分岐し、
    前記複数の第１の導体セグメントおよび前記複数の第２の導体セグメントが前記第１の細形トラックセグメント上に設けられる、請求項１０から請求項１４の何れかに記載のスイッチ。
16. 前記第２の細形トラックセグメントが前記第３の細形トラックセグメントと重なり合わず、前記トラック選択モジュールが、前記スイッチの第１の側の前記第１の細形トラックセグメントと、前記第１の側とは反対側である前記スイッチの第２の側の前記第２の細形トラックセグメントおよび前記第３の細形トラックセグメントとの間に設けられる、請求項１０から請求項１４の何れかに記載のスイッチ。
17. 互いに実質的に平行に設けられた多数の別の導体セグメントを更に含み、前記多数の別の導体セグメントが前記トラックの長さ方向に実質的に平行な方向性コンポーネントを有する、請求項１に記載のスイッチ。
18. ０．９バール未満の圧力を有するように配置された実質的に閉じた管路と、
    前記管路内に設けられ、請求項１から請求項１７の何れかに記載のスイッチを含むトラックと、を備える、車両を案内するための移動システム。
19. ０．１バール未満の圧力を有するように配置された実質的に閉じた管路と、
    前記管路内に設けられ、請求項１から請求項１７の何れかに記載のスイッチを含むトラックと、を備える、車両を案内するための移動システム。
20. 請求項１から請求項１８の何れかに記載のスイッチを含むトラックに沿って移動するように配置されたキャリッジであって、互いに距離を置いて設けられたＮ極およびＳ極を有する第１の磁石を備え、前記Ｎ極および前記Ｓ極における各磁力線が、互いに実質的に平行であり、前記車両の意図された移動方向に実質的に垂直である、キャリッジ。
21. 前記Ｎ極および前記Ｓ極が、前記意図された移動方向に実質的に平行に一列に設けられる、請求項１から請求項１６の何れかに記載のトラック用に構成された、請求項２０に記載のキャリッジ。
22. 前記第１の磁石と同様の形状を有する第２の磁石を更に含み、前記第２の磁石の各極が、前記第１の磁石の各極に対して、前記各Ｓ極と前記各Ｎ極との間の線に垂直に前記各Ｎ極と前記各Ｓ極との間の距離より少ない距離だけずれている、請求項２１に記載のキャリッジ。
23. 前記Ｎ極および前記Ｓ極が、前記意図された移動方向に実質的に垂直に一列に設けられる、請求項１７または請求項１８の何れかに記載のトラック用に構成された、請求項２０に記載のキャリッジ。

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