KR20180048438A - 교통 체계용 부상 제어 체계 - Google Patents

교통 체계용 부상 제어 체계 Download PDF

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3세 존 리 웜블
존 콜
클락 비. 포스터
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스카이트랜 인코포레이티드
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Abstract

운송 장치는 적어도 하나의 부상 발생기 및 적어도 하나의 구동 발생기를 가진다. 적어도 하나의 부상 발생기는 부상 자속을 발생하고, 대응하는 적어도 하나의 리프팅 부재 내부에서 이동하고, 부상 자속에 대응하여 적어도 하나의 리프팅 부재에 대해 정지 위치 위로 상승하도록 구성된다. 적어도 하나의 구동 발생기는 구동 자속을 발생하고, 대응하는 적어도 하나의 구동 부재 내부에서 이동하고, 구동 자속에 대응하여 적어도 하나의 구동 부재에 대해 측면으로 이동하도록 구성된다. 적어도 하나의 부상 발생기의 적어도 일부분이 적어도 하나의 구동 발생기에 대해 이동 가능할 수 있다.

Description

교통 체계용 부상 제어 체계{LEVITATION CONTROL SYSTEM FOR A TRANSPORTATION SYSTEM}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 전체가 원용에 의해 이에 포함되는 2014년 9월 8일자 출원된 미국 가 출원 번호 제62/047,624호를 우선권으로 주장한다.
본 출원에서의 요지는 교통 체계용 부상 체계, 더 구체적으로는 구동 계통을 포함할 수 있는 교통 체계용 부상 체계에 관한 것이다.
자기 부상 체계는 일반적으로 두 물체 사이의 인력과 척력의 사용을 통해서 부상하는 체계로서 설계되었다. 이들 자기 부상 체계는 두 물체의 간격에 의존함으로써, 두 물체의 간격이 변화되면, 각각의 물체에 대한 자석에 의해 생성되는 힘이 변화한다. 게다가, 트랙을 통해서 자기 부상을 실시하는 체계, 예를 들어 열차에서는 트랙이 실질적으로 수평일 것을 요구한다. 따라서, 기후 또는 열차 및 트랙의 중량으로 인해 기간 경과에 따라 지면이 변화되면, 트랙은 수리되어야 할 것이다.
자기 부상(magnetic levitation)은 트랙 상의 종래의 휠에 비해서 장점을 제공할 수 있다. 부상은 자기 부상일 수 있다. 일반적으로, 자기 부상은 낮은 또는 제로의 기계적 마찰(zero mechanical friction)을 가지며, 따라서 부상 체계의 부품은 접촉으로 인해 마모되지 않는다. 자기 부상은 작동 가능한 광범위한 속도를 가지며, 작동시 상대적으로 낮은 소음 수치를 발생한다.
자기 부상은 전통적인 대형 열차 체계 건설뿐만 아니라 모노레일 또는 개인 고속 교통(PRT) 체계에도 적용될 수 있다. 자기 부상은 부상 및 센터링 기능을 위한 능동식 또는 수동식 자기 상호작용을 사용할 수 있으며, 추진을 위한 유도식 또는 동기식 자기 상호작용을 사용할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 유도로 교통 체계는 수동 모션의 1차 리프팅을 제공하기 위한 영구 자석 커플링을 사용할 수 있으며, 전기역학적 센터링 기능에 선형 모터 기능을 통합하면서 최대 작동 속도로 센터링력(centering force)을 생성하기 위한 전기역학적 척력을 사용할 수 있다. 예를 들어, 원용에 의해 본 발명에 포함되는 2009년 7월 21일자로 허여된 Wamble, Ⅲ 등의 미국 특허 제7,562,628호, 및 원용에 의해 본 발명에 포함되는 2012년 5월 8일자로 허여된 Wamble, Ⅲ 등의 미국 특허 제8,171,858호 참조. 추진 유닛은 부상 유닛과 통합 또는 그로부터 분리될 수 있다.
예를 들어, 부상 유닛으로부터 분리된 추진 유닛이 원용에 의해 본 발명에 포함되는 2013년 1월 3일자로 공개된 Wamble, Ⅲ의 국제 공개 번호 WO 2013/003387 A2 호에 설명된다. 차량은 하나 이상의 부상 유닛(예를 들어, WO 2013/003387 A2 호의 도 2, 도 3, 도 4, 도 9, 도 10, 도 11a, 및 도 11b의 도면 번호 410)에 의해 부상되며, 각각의 부상 유닛은 하나 이상의 긴 자극(magnetic pole)을 가진다. 차량이 트랙과 맞물릴 때, 각각의 긴 자극은 트랙의 고정된 전기 전도성 레일의 평탄한 수직 표면에 인접하며, 긴 자극은 가변 각도로 경사진다. 긴 자극이 레일을 따라 이동할 때, 긴 자극으로부터의 자기장은 레일에 와전류를 유도하며, 레일의 와전류는 긴 자극에 리프팅을 생성한다. 몇몇 통상적인 작동 조건하에서, 리프팅은 일반적으로 차량의 경사 각도 및 속도에 비례한다(WO 2013/003387 A2 호의 [0066] 내지 [0072] 문단 참조).
예시의 간략화와 명확화를 위해서 적절하다면, 도면 부호가 대응 또는 유사 요소를 나타내기 위해서 상이한 도면들 사이에서 반복될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다수의 특정 세부사항이 본 발명에서 설명되는 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해서 기재된다. 그러나, 본 발명에서 설명되는 실시예가 이들 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 이해될 것이다. 다른 예에서, 방법, 절차 및 구성요소는 설명될 적절한 관련 특징을 모호하지 않게 하기 위해서 상세히 설명되지 않는다. 또한, 설명은 본 발명에서 설명되는 실시예의 범주를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
본 개시의 전반에 걸쳐 적용되는 몇몇 정의가 이제 제시될 것이다. 본 발명에서 사용되는 대로의 용어 "부상(levitation)"은 물체들 사이의 기계적 접촉의 부재시 다른 물체에 대한 한 물체의 리프팅 및 현수를 지칭한다. "부상력(levitation force)"은 부상을 제공하는 힘이다. 부상력은 수직 방향(중력의 방향과 반대 방향)으로 작용할 수 있지만, 통상의 기술자는 동일한 힘이 수직 및 측 방향 구성요소 모두에 대해 측 방향 또는 어떤 방향으로 두 물체를 이동 또는 위치시키는데 사용될 수 있다. 보편적으로, 본 발명에서 사용된 대로의 용어 "부상(levitation)" 및 "부상력(levitation force)"은 각각, 주 이동 방향에 실질적으로 직각인 방향으로의 두 물체들 사이의 무접촉 위치설정 및 힘을 지칭한다. 본 발명에서 추가로 사용된 대로의, "부상 자속(levitation magnetic flux)" 및 "부상력(levitation force)"은 서로 교체 가능하고 동일한 요소를 지칭한다. "부상 발생기(levitation generator)"는 고정 물체에 대해 이동 가능한 물체를 부상시키기 위해서 리프팅 부재와 상호작용하는 자기 파를 발생시키도록 구성되는 장치이다.
"구동력(drive force)"은 다른 물체에 대해 하나의 물체를 가속하고, 모션을 유지하고 감속하는데 요구되는 힘을 지칭한다. 본 발명에서 사용된 대로의 "구동력(drive force)"은 두 물체들 사이의 기계적 접촉 없이 실행되는, 주 이동 방향과 실질적으로 일직선인 힘을 의미한다. 본 발명에서 추가로 사용되는 바와 같이, "구동 자속(drive magnetic flux)" 및 "구동력(drive force)"은 서로 교체 가능하고 동일한 요소를 지칭한다. "구동 발생기(drive generator)"는 고정 물체에 대해 이동 가능한 물체를 구동시키기 위해서 구동 부재와 상호작용하는 자기 파를 발생시키도록 구성되는 장치이다.
"유도로(guideway)"는 승용차, 차량, 보기 차대(bogie), 운송 장치가 이동할 수 있는 경로를 제공하는 장치 또는 구조물이다. 본 발명에서 사용된 대로의 용어 유도로 및 트랙은 서로 교체 가능하고 동일한 요소를 지칭한다. 승용차는 유도로를 따라 이동하도록 구성되는 장치를 지칭한다. 승용차는 적어도 부분적으로 둘러싸이거나 전체적으로 둘러싸이거나 물체 또는 사람이 배치될 수 있는 표면을 가질 수 있다. 승용차는 차례로 유도로에 커플링되는 보기 차대에 커플링될 수 있다. 보기 차대는 승용차의 통합 구성요소 또는 승용차가 그에 커플링될 수 있는 분리 구성요소일 수 있다. 본 발명에서 사용된 대로의 보기 차대는 반드시 휠을 포함할 필요는 없으며, 대신에 유도로와 맞물리도록 구성된다.
"커플링(coupled)"은 두 물체의 접속 또는 연결을 지칭한다. 커플링은 직접적이거나 간접적일 수 있다. 간접 커플링은 두 물체를 하나 이상의 매개체를 통해서 연결하는 것을 포함한다. 커플링은 또한, 전기적 또는 기계적 연결을 지칭할 수 있다. 커플링은 또한, 물리적 접촉 없는 자기 접속을 포함할 수 있다. "실질적으로(substantially)"는 특정 치수, 형상이 본질적으로 일치하는 요소를 지칭하거나, 다른 말로 실질적으로 수정되어서 구성요소가 똑같을 필요가 없는 것을 지칭한다. 예를 들어, 실질적으로 원통형은 물체가 원통형을 닮았지만, 진정한 원통형으로부터 하나 이상의 편차를 가질 수 있다. 용어 "~를 포함하는(comprising ~)"은 "(~로 반드시 한정될 필요는 없지만, ~를 포함하는(including, but not necessarily limited to)"의 의미이며, 이는 특히, 소위, 조합, 그룹, 연속 등으로 설명되는 개방형 포함(open-ended inclusion) 또는 관계를 나타낸다. "자기 공급원(magnetic source)"은 자기장을 자연적으로 발생하거나 자기장을 발생하도록 유도될 수 있는 임의의 재료이다. 예를 들어, 자기 공급원은 영구 자석, 전자석, 초전도체, 또는 자기장을 생성하거나 자기장을 발생하도록 유도될 수 있는 임의의 다른 재료를 포함할 수 있다. 용어 "피치(pitch)"는 수평 축선에 대한 받음 각(angle of attack)을 증감하는 것으로서 정의된다. 용어 "요(yaw)"는 수직 축선에 관한 비틀림 또는 진동으로서 정의된다.
전술한 다양한 실시예는 단지 예시로서 제공되며 개시의 범주를 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다. 그러므로, 많은 그러한 세부사항이 도시되지도 설명되지도 않았다. 본 기술의 다수의 특징과 장점이 본 개시의 구성과 기능에 대한 세부사항과 함께 위의 설명에서 기재되었지만, 본 개시는 단지 예시적인 것이며, 첨부된 청구범위에서 사용된 넓고 일반적인 의미의 용어에 의해 나타낸 최대한도의 본 개시의 원리 내에서 세부사항, 특히 부품의 형상, 크기 및 배열의 사안에서 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 위에서 설명된 실시예는 첨부된 청구범위의 범주 내에서 변형될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 세트의 "적어도 하나(at least one of)"를 인용하는 청구범위의 표면은 그 세트의 하나의 부재 또는 그 세트의 다수의 부재 세트가 청구범위를 충족시킬 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, A, B, 및 C 중 적어도 하나는 그 부재가 단지 A, 단지 B, 단지 C, A와 B, A와 C, B와 C, 또는 A, B 및 C일 수 있음을 나타낸다.
유도로 스위치는 경로의 분할 또는 병합을 가능하게 하는 유도로의 일부이다. 유도로 스위치는 유도로의 다중 선로의 유도로 네트워크를 구성하기 위한 중요하고 소중한 기술적 특징이다. 하나의 선로로부터 다른 선로로 차량을 스위칭함으로써, 승객 또는 화물은 다른 선로에 있는 다른 차량으로 옮길 필요가 없다.
본 개시는 대응 리프팅 부재의 내부에서 부상 발생기의 방위를 조절하는 것에 관한 것이다. 부상 발생기의 방위는 각각의 트랙 세그먼트(track segment)가 한 쌍의 동일 규모의 이격 가이드 레일로 구성되는 트랙의 세그먼트를 포함하는 유도로 교통 체계에서 대체 경로들 사이에서 차량을 스위칭하는데 도움을 줄 수 있다. 부상 발생기의 방위는 유도로 교통 체계에서 코너링과 같은 조종을 위해서 차량의 리프팅 및/또는 이동 방향을 조절함으로써 경로를 스위칭하는데 도움을 줄 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 각각의 트랙 세그먼트가 한 쌍의 동일 규모의 이격 가이드 레일로 구성되는 트랙의 세그먼트를 포함하는 유도로 교통 체계가 실시된다. 가이드 레일은 교차로를 통해서 서로 연결되는 가이드 레일의 네트워크의 일부일 수 있다. 가이드 레일은 추가의 가이드 레일로 분기되는 주 선로(mainline)를 가질 수 있다. 예를 들어, 주 선로는 네트워크의 중앙 동맥일 수 있으며 네트워크를 형성하도록 분기되는 분기 레일을 가진다.
각각의 세그먼트의 가이드 레일은 일정한 거리만큼 서로로부터 이격되며 수평 또는 경사 평면에서 일반적으로 공면이거나 종래의 철도 트랙과 유사한 방식으로 곡선으로 배열된다. 모노레일에 비해서, 그런 트랙은 짐으로부터의 중량과 관성이 유도로의 더 넓은 구역에 걸쳐서 분포되기 때문에 고속에서 더욱 무거운 짐을 운반할 수 있는 한 쌍의 동일 규모의 이격 가이드 레일로 구성된다. 또한, 동일 규모의 이격 레일의 상부에서 운행하는 차량은 운행 안전성, 유도로 아래를 통과하는 대형 트럭과의 충돌에 대한 안전성, 유도로가 지반 면에 위치된 상황에서의 작동, 및 지반 면에 그리고 유도로와 수평으로 있을 수 있는 통로의 측면에서 몇몇 장점을 가진다.
분기 구역에 있는 레일은 트랙의 평면에 일반적으로 수직한 방향인 수직으로 분기될 수 있어서, 분기 구역에서 레일의 교차가 존재하지 않는다. 본 개시가 분기 구역을 언급하지만, 본 개시는 또한 분기 구역의 반대인 병합 구역을 포함한다. 분기 구역은 상부 레일 세트 및 하부 레일 세트로 분기하는 레일을 포함할 수 있다. 방향은 일반적으로 수직일 수 있으며 정확히 수직일 필요는 없다. 예를 들어, 트랙은 곡선의 형상일 수 있으며 레일은 중력에 수직한 방향으로 분기할 수 있다. 적어도 하나의 배열에서, 네트워크의 주 선로는 분기 구역 전반에 걸쳐 수평 평면으로 있으며 스위칭은 주 선로 위로 또는 아래로 차량을 차량 경로로 또는 차량 경로로부터 보냄으로써 수행된다. 리프팅은 레일에서 자기적으로 유도되는 하나 이상의 와전류로부터의 힘에 의한 것이며, 따라서 그 힘은 일반적으로 차량 속도에 따라서 증가하며, 자석과 레일은 수직 작동 속도에서 차량의 총 질량의 적어도 두 배를 운반하도록 설계될 수 있다. 이런 경우에, 각각의 레일은 레일의 각각의 하프(half)가 다른 하프로부터 수직으로 분기되도록 분할될 수 있으며, 분기 구역을 통과하는 차량의 총 질량은 분기 구역을 통한 선택된 경로에 독립적으로 하프-레일 쌍에 의해 여전히 부상될 것이다.
본 발명에서 설명되는 바와 같은 운반 장치는 적어도 하나의 부상 발생기 및 적어도 하나의 구동 발생기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 부상 발생기는 부상 자속을 발생하고, 대응하는 적어도 하나의 리프팅 부재 내에서 이동하고, 부상 자속에 대응하여 적어도 하나의 리프팅 부재에 대해 정지 위치 위로 상승하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 구동 발생기는 구동 자속을 발생하고, 대응하는 적어도 하나의 구동 부재 내에서 이동하고, 구동 자속에 대응하여 적어도 하나의 구동 부재에 대해 측면으로 이동하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 부상 발생기의 적어도 일부는 적어도 하나의 구동 발생기에 대해 이동될 수 있다.
본 발명에서 설명되는 바와 같이, 부상 발생기는 리프팅 부재와 관련하여 커플링된 차량을 리프팅하도록 구성될 수 있다. 부상 발생기는 리프팅 부재와 자기적으로 커플링되도록 구성되는 성형 부재를 포함할 수 있다. 성형 부재는 리프팅 부재의 적어도 일부분과 교차하는 리프팅 자속 자계(flux field)를 발생하도록 구성되는 적어도 하나의 긴 자극을 가질 수 있다. 리프팅 자속은 이동 방향으로의 적어도 하나의 자극 표면의 모션 및 이동 방향에 대한 적어도 하나의 자극 표면의 각도에 의존할 수 있다. 적어도 하나의 자극 표면은 복수의 자기 공급원을 포함할 수 있다. 생성되는 리프팅 자속 자계는 대응하는 적어도 하나의 리프팅 부재에 대한 적어도 하나의 부상 발생기의 상대 위치와 무관할 수 있다. 적어도 하나의 긴 자극은 리프팅력 성분이 상대 모션의 방향에 수직한 방향으로 발생되도록 적어도 하나의 리프팅 부재에 대한 적어도 하나의 부상 발생기의 상대 모션의 방향에 대해 경사지게 지향될 수 있다. 그 각도는 자력 대 정상 속도 상수(KFN), 적어도 하나의 부상 발생기와 적어도 하나의 리프팅 요소 사이의 상대 속도, 및 요구되는 리프팅력에 기초한 미리 결정된 각도일 수 있다. 그 각도는 자력 대 정상 속도 상수(KFN), 적어도 하나의 부상 발생기와 적어도 하나의 리프팅 요소 사이의 상대 속도, 및 요구되는 리프팅력에 기초한 가변 각도일 수 있다. 리프팅력은 긴 자극의 폭과 높이에 대한 적어도 하나의 긴 자극의 길이에 의존할 수 있으며, 따라서 길이가 폭과 높이와 비교할 때 더 클 때 리프팅력은 증가한다. 리프팅력은 적어도 하나의 리프팅 부재에 대한 긴 자극의 속도에 의존할 수 있으며, 더 높은 속도는 더 큰 리프팅을 생성한다. 적어도 하나의 긴 자극은 일렬로 배열되는 복수의 자기 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 긴 자극은 두 개의 긴 자극을 포함할 수 있으며 각각의 두 개의 긴 자극은 일렬로 배열되는 복수의 자기 요소를 포함할 수 있다. 부상 부재는 전자기 자석, 영구 자석, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 본 개시는 리프팅이 필요에 따라 알려지고 수정될 수 있도록 부상 발생기를 제어하는데 초점을 둔다. 리프팅을 알 수 있는 능력은 센서로부터 또는 부상 발생기가 상호작용하는 시스템으로 공지된 입력으로부터 유도될 수 있다. 게다가, 부상 발생기의 리프팅 특성을 변경하기 위해 제공되는 다양한 실시예가 설명된다. 이들 실시예는 별도로 설명되지만, 본 개시는 적어도 하나의 실시예에서 두 개 이상의 실시예가 더 큰 이득을 달성하도록 조합될 수 있다는 것을 고려한다. 그 특정 실시예와 관련된 원리에 대한 예시와 논의를 위해서 실시예가 별도로 설명된다.
추가로, 유도로가 제시된다. 유도로는 적어도 하나의 리프팅 부재를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 구동 부재가 유도로 커플링 부재에 의해 적어도 하나의 리프팅 부재에 커플링될 수 있으며, 적어도 하나의 리프팅 부재는 대응하는 적어도 하나의 부상 발생기에 의해 발생되는 부상 자속을 수용하도록 구성될 수 있으며, 적어도 하나의 구동 부재가 대응하는 적어도 하나의 구동 발생기에 의해 발생되는 구동 자속을 수용하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 리프팅 부재는 두 개의 리프팅 부재를 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 리프팅 부재는 두 개의 트랙을 포함할 수 있으며, 각각의 트랙은 3 개의 측면을 가진다. 각각의 트랙은 복수의 세그먼트를 포함할 수 있다. 두 개의 트랙 각각의 횡단면은 실질적으로 직사각형일 수 있다. 적어도 하나의 구동 부재는 실질적으로 형상이 원통형일 수 있다.
본 기술의 실시예는 이제, 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 부상 발생기 및 교차로를 갖는 유도로를 포함하는 운반 장치의 등각도이다.
도 2는 구동 부재 및 유도로를 포함하는 운반 장치의 특정 예에 대한 횡단면도이다.
도 3은 부상 발생기 및 리프팅 부재의 예시적인 실시예에 대한 횡단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 부상 발생기의 전자석 어레이 제어기에 대한 개략도이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 전자석 부상 발생기의 개략도이다.
도 6은 전자석 부상 발생기 및 리프팅 부재의 예시적인 제2 실시예에 대한 횡단면도이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따라서 피치(pitch)를 변화시키도록 구성되는 미끄럼 가능한 축을 갖는 부상 발생기의 개략도이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따라 피치를 변화시키도록 구성되는 피벗 가능한 세그먼트(pivotable segment)를 갖는 부상 발생기의 개략도이다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 요 축(yaw axle)에 피벗 가능하게 커플링되는 부상 발생기에 대한 개략도이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 피치 축에 피벗 가능하게 커플링되는 부상 발생기에 대한 개략도이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따라서 요를 조절하고, 그에 따라 피치를 변화시키도록 구성되는 피벗 가능한 트림 탭(trim tab)을 갖는 부상 발생기에 대한 개략도이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따라서 피치를 변화시키기 위한 피벗 가능한 트림 탭을 갖는 부상 발생기에 대한 개략도이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따라서 축 및 대응 리프팅 부재에 커플링되는 굽힘 가능한 부상 발생기에 대한 개략도이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따라서 축 및 대응 리프팅 부재에 커플링되는 피벗 가능한 부상 발생기에 대한 개략도이다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 축 커플링의 등각도이다.
도 16은 운송 장치를 사용하는 방법에 대한 흐름도이다.
전술한 다양한 실시예는 단지 예시로서 제공되며 개시의 범주를 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다. 그러므로, 많은 그러한 세부사항이 도시되지도 설명되지도 않았다. 본 기술의 다수의 특징과 장점이 본 개시의 구성과 기능에 대한 세부사항과 함께 위의 설명에서 기재되었지만, 본 개시는 단지 예시적인 것이며, 첨부된 청구범위에서 사용된 넓고 일반적인 의미의 용어에 의해 나타낸 최대한도의 본 개시의 원리 내에서 세부사항, 특히 부품의 형상, 크기 및 배열의 사안에서 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 위에서 설명된 실시예는 첨부된 청구범위의 범주 내에서 변형될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 세트의 "적어도 하나(at least one of)"를 인용하는 청구범위의 표면은 그 세트의 하나의 부재 또는 그 세트의 다수의 부재 세트가 청구범위를 충족시킬 수 있음을 나타낸다.
도 1은 내부에 수용되는 부상 발생기(106)를 갖춘 유도로를 가지는 운송 장치를 도시한다. 운송 장치(100)는 구동 발생기(도시 않음) 및 유도로(104) 내부에 수용될 수 있는 부상 발생기(106)를 포함할 수 있다. 구동 발생기는 운송 장치(100)의 측면 운동을 유발하는 구동 자속을 발생하도록 구성된다. 구동 발생기는 도 2의 부상 발생기의 외측에 도시된다. 본 부상 발생기(106)는 부상 발생기(106)의 외측 또는 내측에 있는 구동 발생기로 실시될 수 있다. 추가로, 본 부상 발생기(106)는 예를 들어, 엘리베이터(elevator)에서 실질적으로 또는 적어도 부분적으로 수직 구성으로 구성될 수 있다. 본 발명에서 설명되는 원리는 일반적으로 수평 이동 방향에 대해 일반적으로 제시되지만, 본 기술은 다른 방향의 이동에도 적용될 수 있다.
유도로(104)는 하나 이상의 리프팅 부재(108)를 포함할 수 있다. 부상 발생기(106)는 리프팅 부재(108) 내부에서 이동하고, 부상 자속을 발생하고, 정지 위치 위로 리프팅 부재를 상승시키도록 구성된다. 부상 발생기(106) 및 대응 리프팅 부재(108)는 갭(gap)(166)(도 3 참조)만큼 분리된다. 적어도 일 실시예에서, 부상 발생기(106)는 운송 장치(100)와 커플링되는 실질적으로 직사각형 성형체일 수 있고 리프팅 부재(108) 내부에서 이동하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 부상 발생기(106)는 대응 리프팅 부재(108) 내부에서 이동하고 부상 자속을 발생하도록 구성되는 임의의 형상일 수 있다.
부상 발생기에 대한 부상 부재(108)의 배치를 이해하기 위해서, 부상 발생기(106) 및 리프팅 부재(108)를 횡단면으로 도시하는 도 6이 제공된다. 부상 발생기(106)는 부상 발생기(106)가 대응 리프팅 부재(108) 내부에서 이동할 때 부상 자속을 발생하도록 구성되는 하나 이상의 자기 요소(110)를 포함할 수 있다. 자기 요소(110)는 하나 이상의 자석을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 자기 요소(110)는 전자석일 수 있다. 다른 실시예에서, 자기 요소(110)는 전자석, 영구 자석, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 유도로(104)는 두 개의 리프팅 부재(108)들 사이에 교차로(112)를 형성하는 리프팅 부재(108)를 포함한다. 부상 발생기(106)는 리프팅 부재(108) 내부에 적어도 부분적으로 수용된다. 교차로(112)는 상하로 수직하게 배열되는 두 개의 리프팅 부재(108)를 포함한다. 운송 장치(100)가 교차로(112)로 접근할 때, 부상 자속이 증감될 수 있으며, 그에 의해서 리프팅 부재(108) 위로의 상승을 증감시킨다. 운송 장치(100) 및 부상 발생기(106)는 이어서 수직으로 배열되는 리프팅 부재(108)들 중의 어느 하나로 진입할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 전송 장치(100)는 두 개 이상의 트랙으로부터 단일 트랙으로, 단일 트랙으로부터 하나 이상의 트랙으로, 또는 복수의 트랙으로부터 복수의 트랙으로 변환될 수 있다. 운송 장치(100)는 반대쪽에 배치되는 두 개의 부상 발생기(106)를 가질 수 있으며, 각각의 부상 발생기는 리프팅 부재(108) 내부에 수용되도록 구성된다. 적어도 하나의 실시예에서, 유도로(104)는 두 개의 대향 리프팅 부재(108)를 포함하며, 각각의 대향 리프팅 부재는 부상 발생기를 수용하도록 구성된다.
유도로(104)는 두 개의 리프팅 부재(108), 상부 리프팅 부재(109) 및 하부 리프팅 부재(111)를 연결하는 교차로(112)를 포함할 수 있다. 교차로(112)는 운송 장치를 위한 대체 이동 방향을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상부 리프팅 부재(109)는 이동 방향에 대해 우측으로의 곡선을 형성할 수 있으며 하부 리프팅 부재(111)는 이동 방향에 대해 좌측으로의 곡선을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 리프팅 부재(109)는 좌측으로 구부러지고, 우측으로 구부러지고, 계속해서 수직 분리, 수평 유지, 또는 이의 임의의 조합일 수 있으며, 하부 리프팅 부재(111)는 좌측으로 구부러지고, 우측으로 구부러지고, 계속해서 수직 분리, 수평 유지, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
운송 장치(100)는 부상 발생기(106)의 피치를 변화시킴으로써 교차로(112)를 운행할 수 있으며, 따라서 필요한 부상 자속을 증감시킨다. 운송 장치(100)는 아래에서 논의되는 바와 같이 다양한 방식으로 부상 발생기(106)의 피치를 변화시킬 수 있다. 또한, 운송 장치(100)가 곡선, 굽힘, 또는 다른 비-직선 부분을 갖는 유도로(104)를 따라 이동할 때, 운송 장치(100)는 부상 발생기(106)의 요를 조절할 수 있다. 요는 피치와는 별도로 조절될 수 있으며, 운송 장치(100)는 요와 피치를 개별적으로 그리고 동시에 조절할 수 있다.
유도로(104)는 상부 및 하부 긴 자기 요소(100)를 부상 발생기(106)에 자기적으로 커플링하는 상부 레일(116) 및 하부 레일(118)을 가진다(도 6 참조). 적어도 하나의 실시예에서, 부상 발생기(106)는 "부상 윙(levitation wing)" 또는 "매그윙(magwing)"으로서 지칭된다.
운송 장치(100)는 센서 윙(130)을 가질 수 있다. 센서 윙(130)은 유도로(104) 및 대응 리프팅 부재(108) 내부의 부상 발생기(106)의 위치를 결정하는 하나 이상의 수직 위치 센서(VPS)(132)를 가질 수 있다. 복수의 센서(132)에 의해 수집되는 데이터는 부상 발생기(106)가 유도로(104)와 교차로(112) 내부에서 변환될 수 있게 한다. 도 1에서 이해될 수 있듯이, 센서(132)를 갖는 상부 부분(134)은 내부 표면(136)에 배치되며 센서(132)를 갖는 하부 부분(138)은 내부 표면(139)에 배치된다.
하나 이상의 VPS(132)가 부상 발생기(106) 선단 에지, 보기 대차, 센서 윙(130), 또는 축(128)에 장착될 수 있다. 하나 이상의 VPS(132)는 기계 자동화에 일반적으로 사용되는 홀 효과(hall effect), 근접도, 광학, 초음파, 전계 효과 및 다른 에지/위치 센서와 같은 다양한 유형일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 하나 이상의 VPS(132)는 상부 에지 센서(124) 및/또는 하부 에지 센서(126)와 맞물리고/맞물리거나 상호작용할 수 있다.
축(128)은 부상 발생기(106)를 운송 장치(100)에 커플링할 수 있다. 축(128)은 운송 장치(100)에 대해 축(128)을 미끄럼 또는 회전시키기 위해서 그에 커플링되는 하나 이상의 서보 모터(servo motor)(162)를 가질 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 하나 이상의 서보 모터(162)는 축(128)의 길이 방향 축선에 대해 축(128)을 회전시키며, 그에 의해서 부상 발생기(106)를 회전시킨다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 서보 모터(162)는 부상 발생기(106)에 대해서 운송 장치(100)의 길이 방향 축선을 따라 축(128)을 미끄럼시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 서보 모터(162)는 피치, 요, 및/또는 롤(roll)과 같은, 축(128)과 운송 장치(100)에 대해서 임의의 방향으로 부상 발생기(106)를 작동시킬 수 있다.
도 2는 운송 장치(100) 및 유도로(104)의 특정 예를 도시한다. 운송 장치(100)는 차량(101)을 포함할 수 있으며 유도로(104)의 두 개의 평행-이격된 수평 레일들 사이에 배치된다. 차량(101)은 승객, 화물 또는 이의 조합을 운송하도록 구성될 수 있다. 차량(101)의 폭은 레일들 사이의 간격보다 작아서 수직 분기 교차로(112)(도 1 참조)의 상부 리프팅 부재(109)(도 1 참조)의 레일과 객실 사이에 충분한 틈새를 제공한다. 부상 발생기(106)는 레일 내부에 배치되고 차량(101)에 장착된다. 부상 발생기(106)는 수동 영구 자석 또는 전자석일 수 있거나, 이들은 능동적으로 스위칭되는 전자석을 포함할 수 있다.
도 2에서 이해될 수 있듯이, 운송 장치(100)는 구동 자속을 발생하도록 구성되는 구동 발생기(102)를 포함한다. 구송 발생기(102)는 차량의 외부 에지에 배치될 수 있으며 각각의 레일의 외부 부분에 배치되는 구동 부재(103) 내부에 수용될 수 있다.
도 3은 본 개시에 따른 리프팅 부재 내부의 부상 발생기의 횡단면을 도시한다. 도 3은 운송 장치(100)가 교차로로 접근할 때, 상부 레일(116)의 바닥 에지(120)가 센서 윙(130)과 부상 발생기의 근접도를 검출하도록 구성되는 상부 에지 센서(124)를 가지는 것을 도시한다. 유사하게, 하부 레일(118)의 최상부 에지(122)는 운송 장치(100)가 교차로로 접근할 때, 센서 윙(130)과 부상 발생기(106)의 근접도를 검출하도록 구성되는 하부 에지 센서(126)를 가진다. 상부 에지 센서(124) 및 하부 에지 센서(126)는 기계류 자동화에 일반적으로 사용되는 홀 효과, 근접도, 광학, 초음파, 전계 효과 및 다른 에지/위치 센서와 같은 다양한 유형일 수 있다. 상부 에지 센서(124) 및 하부 에지 센서(126)는 운송 장치(100)가 교차로(112)를 통해 변환할 때, 이동 방향(114), 부상 발생기 및 부상 부재(108)에 관한 데이터를 제공한다.
적어도 하나의 실시예에서, 상부 에지 센서(124) 및 하부 에지 센서(126)는 부상 발생기(106)의 피치를 조절하기 위해서 근접도에 관한 데이터를 운송 장치(100)에 제공한다. 운송 장치(100)는 센서 윙, 상부 에지 센서(124) 및/또는 하부 에지 센서(126)로부터의 데이터에 대응하여 부상 발생기 피치를 조절하는 프로세서, 마이크로프로세서, 또는 다른 제어 기구를 포함할 수 있다. 데이터는 (도 4에 도시된)아래에서 설명되는 전자석 제어기로 실시될 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 에지 센서(124) 및 하부 에지 센서(126)는 운송 장치가 교차로(112)를 변환시킬 때 운송 장치(100)에 대한 이동 방향(114)을 나타낸다. 상부 에지 센서(124) 및 하부 에지 센서(126)는 운송 장치(100)를 적절한 상부 리프팅 부재(109) 또는 하부 리프팅 부재(111)(도 1에 도시됨)로 지향시키기 위해서 켜지고 꺼진다.
리프팅 부재(108)는 실질적으로 직사각형 횡단면을 가지며 부상 발생기(106)는 유사한 형상을 가지나, 리프팅 부재(108) 내부로 이동하도록 구성되는 적어도 조금 더 작은 실질적으로 직사각형 횡단면을 가진다. 부상 발생기(106)는 이동 방향(114)을 따라 리프팅 부재(108) 내부에서 이동할 때 부상 자속을 발생한다. 센서 윙(130)은 부상 발생기(106)의 앞에 위치된다. 적어도 하나의 실시예에서, 운송 장치는 부상 발생기(106)의 전방 및 후방에 위치되는 센서 윙(130)을 가진다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 전자석 어레이(array) 제어기 및 부상 발생기를 도시한다. 전자석 어레이 제어기(142)는 상부 또는 하부 VPS(132)로부터의 입력에 선택적으로 반응할 수 있다. 제어기 출력은 리프팅 부재(108)와의 자기 커플링을 증가시키도록 부상 발생기(106)의 전자석 코일(146) 세트로 지향되는 전류이다.
전자석(140)이 부상 발생기(106)의 선단부와 말단부에 위치될 수 있기 때문에, 이들을 통한 통과 전류의 효과는 다중 효과를 가진다. 하나의 효과는 부상 발생기(106)의 유효 길이를 증가시킴으로써 직접적인 부상의 증대이다. 전자석 요소(140)의 충전은 레일과 커플링되는 영구 자극의 길이를 증가시킨다. 부상 발생기(106) 내의 모든 전자석 요소(140)를 활성화하는 효과는 부상 자속의 신속한 선형 변화이다.
부상 발생기(106)의 피치 모멘트 균형은 또한 전자석 요소(140)의 활성화에 의해 변경될 수 있다. 부상 발생기(106)의 선단부에서의 전자석 요소(140)의 활성화는 증가된 피치(상승)를 유발한다. 부상 발생기(106)의 말단부에서의 전자석 요소(140)의 활성화는 감소된 피치(하락)를 초래한다. 유사하게, 부상 발생기(106)의 선단부에서의 전자석 요소(140)의 활성화는 감소된 피치(하락)를 유발할 수 있으며, 부상 발생기(106)의 말단부에서의 전자석 요소(140)의 활성화는 증가된 피치(상승)를 초래한다.
도 4에서 이해될 수 있듯이, 부상 발생기(106)는 4 개의 전자석 요소(140)를 가지며, 각각의 전자석 요소(140)는 6 개의 전자석 코일(146)을 가진다. 전자석 어레이 제어기(142)는 복수의 센서(132)로부터의 피드백에 대응하여 적절한 전자석 요소(140)와 대응 전자석 코일(146)을 활성화한다. 부상 발생기(106)의 선단부에 있는 전자석 요소(140)는 E와 F로 표시되는 반면에, 부상 발생기(106)의 말단부에 있는 전자석 요소(140)는 C와 D로 표시된다. 적어도 하나의 실시예에서, 긴 자극은 선단 에지 요소(E, F) 및 말단 에지 요소(C, D) 사이에 배치된다.
다른 실시예에서, 부상 발생기(106)는 다소간의 전자석 요소를 가질 수 있으며, 각각의 전자석 요소(140)는 각각의 전자석 요소(140) 내부에 다소간의 전자석 코일(146)을 가질 수 있다. 전자석 요소(140)와 전자석 코일(146)의 수는 이에 한정되지 않지만, 부상 발생기(106)의 크기, 전자석 코일(146), 재료 선택, 이용 가능한 전력과 같은 요인에 따라서 변화할 수 있다.
도 5는 영구 자석 요소 및 전자석 요소를 갖춘 리프팅 부재의 개략도를 도시한다. 유도로(104) 및 부상 발생기(106)의 측벽은 부상 발생기(106)의 구성을 더 양호하게 도시하기 위해서 도시되지 않았다. 부상 발생기(106)의 자기 요소(110)는 전방 부분(148)과 후방 부분(150)으로 분할될 수 있다. 각각의 부분은 영구 자석 구역(152) 및 전자기 구역(154)을 가질 수 있다. 부상 발생기는 전자석 구역의 불균형 활성화에 대응하여 축(128)에 대해 피치될 수 있다. 전방 부분(148)의 전자기 구역(154)의 활성화는 부상 발생기(106)의 피치를 증가(상승)시키며 후방 부분(150)의 전자기 구역(154)의 활성화는 부상 발생기(106)의 피치를 감소(하락)시킨다.
부상 발생기(106)는 영구 자석 구역(152)을 가질 수 있으며 영구자석 구역(154)은 위의 도 4에 도시되고 설명된 전자석 어레이 제어기(142)로 실시될 수 있다. 영구 자석 구역(152)은 필요한 부상 자속을 발생시킬 수 있는 반면에, 전자석 구역(154)은 부상 발생기(106)가 대응 리프팅 부재(108) 내부에서 이동할 때 피치 조절을 제공할 수 있다.
도 6은 부상 발생기의 단면도를 도시한다. 전자석 구역(154)은 부상 발생기(106)의 전방 부분(148) 내에 있다. 부상 발생기(106)는 전방 부분(148) 내부에 상부 및 하부 전자석 구역(154)을 가질 수 있으며, 유사하게 부상 발생기의 후방 부분(150)에 상부 및 하부 전자석 구역(154)을 포함한다.
도 5 및 도 6에서 이해될 수 있듯이, 부상 발생기(106)는 전방 부분(148) 및 후방 부분(150)의 상부 및 하부 부분의 각각에 5 개의 전자석 코일(146)을 가지며, 각각의 코일은 북극 및 남극을 가진다. 영구 자석 구역(152)은 전방 부분(148)의 상부 부분 및 하부 부분의 각각에 6 개의 영구 자석 요소(156)를 가지며 후방 부분(150)의 상부 부분 및 하부 부분의 각각에 6 개의 영구 자석 요소(156)를 가진다. 부상 발생기(106)는 실질적으로 수평이지만, 전자석 구역(154)의 활성화는 부상 발생기(106)가 유도로(104) 내부에서 축(128)에 대해 피치되는 것을 유발할 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 미끄럼 가능한 부상 발생기를 도시한다. 부상 발생기(106)는 교차로(112)로 접근하고 이를 통과할 때 부상 자속을 조절하도록 피치를 증감시킨다. 부상 발생기(106)는 축을 전후로 미끄러져서 결과적으로 수직력을 변경시킴으로써 피치를 조절할 수 있다. 부상 발생기(106)는 축(128)에 관한 중심점에서 균형이 잡힌다. 적어도 하나의 실시예에서, 서보 모터 및/또는 연동기(linkage)(도 1 및 도 9 내지 도 11에 도시)는 중심점의 후방으로 축을 미끄럼시켜 피치를 α만큼 증가시킬 수 있다. 부상 발생기(106)에 작용하는 토크는 축이 중심(X)으로부터 이동되는 거리에 의해 곱해지는 부상력을 일정한 상태(FN)로 있게 한다. 다른 실시예에서, 서보 모터 및/또는 연동기(도 1 및 도 9 내지 도 11에 도시)는 축(128)에 대해 전방 또는 후방으로 부상 발생기(106)를 미끄럼시키며, 그에 의해서 부상 발생기의 피치를 변경하는 불균형 부상 자속을 생성한다.
도 7에서 이해될 수 있듯이, 축(128)은 중심의 후방으로 거리(X)만큼 이동되어 부상 발생기(106)가 α만큼 상향으로 피치되게 한다. 그 계산을 설명하기 위해서, FN은 백(100) ㎏이며 축은 일(1) ㎝ 이동되며 결과적으로 부상 발생기에 작용하는 토크는 일(1) kgm이다. 결과적인 토크는 부상 발생기(106)의 피치를 증가시킨다. 다른 실시예에서, 축은 중심점의 전방으로 이동되어서 부상 발생기(106)의 피치를 감소시킬 수 있다. 그 예가 단지 하나의 예이며 설명된 값은 단지 이해의 용이함을 위한 것이다. 상이한 값이 계산을 수행하는데 이용될 수 있다. 그 값은 시스템에 의존한다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 부상 발생기의 하향식 개략도를 도시한다. 부상 발생기(106)는 부상 발생기(106)의 길이를 따라 배열되는 복수의 자기 요소(110)를 포함한다. 하나 이상의 자기 요소(110)는 부상 발생기(106)에 커플링되는 피벗 가능한 자기 요소(158)일 수 있다. 자기 요소(158)의 피벗은 대응 리프팅 부재(108)와 상호작용하는 부상 발생기(106)에 의해 발생되는 부상 자속을 변경하여 부상 발생기(106)가 축(128)에 대해 회전되게 한다.
피벗 가능한 자기 요소(158)는 축(128)의 어느 한쪽에서 발생되는 자속을 조절하여 부상 발생기(106)가 피치되게 한다. 말단부에서 자기 요소(158)의 피벗은 부상 발생기(106)가 선단부에서 더 높은 발생 자속을 갖게 하며, 따라서 부상 발생기(106)가 피치 업(pitch up)(상승)되게 한다. 선단부에서 자기 요소(158)의 피벗은 부상 발생기(106)가 말단부에서 더 높은 발생 자속을 갖게 하며, 따라서 부상 발생기(106)가 피치 다운(pitch down)(하락)되게 한다. 부상 발생기(106)는 상부 에지 센서(124), 하부 에지 센서(126), VPS(132), 및 운송 장치(100)의 프로세서로부터의 피드백에 대응하여 하나 이상의 피벗 가능한 자기 요소(158)를 피벗할 수 있다.
도 8에서 이해될 수 있듯이, 부상 발생기(106)는 부상 발생기(106)의 실질적으로 중심점에 배치되는 축(128)에 커플링된다. 부상 발생기(106)는 복수의 자기 요소(110)를 가지며, 하나 이상의 자기 요소(110)는 부상 발생기에 피벗 가능하게 커플링된다. 부상 발생기(106)는 자기 요소(110)가 배치될 수 있는 자기 투과 가능한 뒷판(160)을 추가로 가질 수 있다. 자기 투과 가능한 뒷판(160)은 피벗 가능한 자기 요소(158)에 또한 피벗 가능하게 부착된다. 자기 투과 가능한 뒷판(160)은 철, 페라이트계 스테인리스 강, 탄소 강, 또는 임의의 다른 자기 투과 가능한 재료일 수 있다. 부상 발생기(106)의 말단 자기 요소(110)는 피벗 가능한 자기 요소(158)이며 대응 리프팅 부재(108)의 반대로 변환되며, 그에 의해서 부상 발생기(106)의 피치를 증가시킨다. 선단 자기 요소는 대응 리프팅 부재(108)의 반대로의 변환에 피벗 가능하게 커플링되며, 그에 의해서 부상 발생기(106)의 피치를 감소시킨다. 피벗 가능한 자기 요소(158)는 상부 에지 센서(124), 하부 에지 센서(126), VPS(132), 또는 부상 발생기(106) 또는 대응 리프팅 부재(108)에 배치되는 다른 센서에 대응하여 운송 장치(100)의 프로세서 또는 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 두 개, 세 개 또는 그 초과와 같은 하나 초과의 피벗 가능한 자기 요소(158)가 피치의 추가 변경을 제공하도록 실시될 수 있다.
도 9는 부상 발생기의 하향식 개략도를 도시한다. 운송 장치(100)는 피치와 요 모두의 조절을 요구할 수 있다. 피치는 이동 방향(114)에 대한 부상 발생기(106)의 상승 또는 하락을 조절하는 반면에, 요는 이동 방향(114)에 수직한 축선에 대해 부상 발생기(106)의 비틀림을 조절한다. 요의 조절은 수평 평면 내부에서의 이동 방향을 변경하는 반면에 피치는 수직 평면 내부에서의 이동 방향을 조절한다.
부상 발생기(106)의 요는 하나 이상의 자기 요소(110)와 대응 리프팅 부재(108) 사이의 갭(166)을 변경함으로써 조절 가능하다. 부상 발생기(106)는 축(128)에 피벗 가능하게 커플링된다. 부상 발생기는 또한 서보 모터(162)와 연동기(164)에도 커플링될 수 있다. 서보 모터(162) 및 연동기(164)는 대응 리프팅 부재(108)에 대해 부상 발생기(162)를 피벗시킬 수 있다. 서보 모터(162)가 작동할 때 부상 발생기(106)가 피벗하며 부상 발생기(106)와 대응 리프팅 부재(108) 사이의 갭(166)이 변화하며, 따라서 부상 자속이 변화한다.
갭(166)이 변화할 때, 결과적인 모멘트가 요의 방향에 따라서 부상 발생기(106)의 피치를 증감시키도록 작용한다. 부상 발생기(106)의 선단 에지에 있는 더 작은 갭(166)이 피치를 증가시키는 반면에, 부상 발생기의 선단 에지에 있는 더 큰 갭(166)은 피치를 감소시킨다. 유사하게, 부상 발생기(106)의 말단 에지에 있는 더 작은 갭(166)이 피치를 감가시키는 반면에, 부상 발생기의 말단 에지에 있는 더 큰 갭(166)은 피치를 증가시킨다.
도 9에서 이해될 수 있듯이, 서보 모터(162) 및 연동기(164)는 부상 발생기(106)의 선단부에 커플링된다. 갭(166)은 대응 리프팅 부재(108)에 대해 일정하다. 일점 쇄선의 부상 발생기(106)는 유도된 요를 도시한다. 서보 모터(162)는 선단부가 리프팅 부재(108)에 더 가깝게 이동하도록 작동시켜 부상 발생기(106)와 리프팅 부재(108) 사이의 갭(166)을 축소시키며, 따라서 피치의 증가를 유도한다. 다른 실시예에서, 서보 모터(162) 및 연동기(164)는 부상 발생기(106)의 말단 에지, 또는 부상 발생기(106)의 길이에 따른 임의의 지점에 커플링될 수 있어서 피치를 조절한다.
도 10은 본 개시에 따른 부상 발생기의 개략도를 도시한다. 부상 발생기(106)는 피치를 조절하도록 서보 모터(262) 및 연동기(264)에 커플링될 수 있다. 서보 모터(262) 및 연동기(264)는 부상 발생기(106)를 피벗시켜 피치를 직접적으로 조절한다. 도 10에서 이해될 수 있듯이, 서보 모터(262)는 부상 발생기(106)의 선단 에지에 커플링된다. 부상 발생기(106)는 이동 방향(114)에 대해 피치 업된다. 부상 발생기의 선단 에지는 상부 리프팅 부재(109) 쪽으로 피치 업되고 하부 리프팅 부재(111) 쪽으로 피치 다운될 수 있다. 다른 실시예에서, 서보 모터(262) 및 연동기(264)는 부상 발생기를 따라 임의의 지점에 커플링될 수 있다. 선단부 또는 말단부에의 커플링은 부상 발생기(106)에 대한 피치 범위를 최대화할 수 있다. 다른 실시예에서, 서보 모터(262) 및 연동기(264)는 갭(166)을 조절하도록 부상 발생기(106)의 말단 에지에, 또는 부상 발생기(106)의 길이에 따른 임의의 지점에서 커플링될 수 있다.
도 11은 본 개시에 따른 단일 트림 탭을 갖는 부상 발생기(106)의 하향식 도면을 도시한다. 부상 발생기(106)는 경량 서보 모터(262)에 의해 부상 발생기(106)에 커플링되는 트림 탭(167)을 포함한다. 부상 발생기(106)는 중심점(129)에 대해 피벗 가능하다. 서보 모터(262)는 이동 방향(114)으로 정렬되지 않은 트림 탭(167)의 요를 조절할 수 있다. 반작용력은 중심점(129)에 대해 부상 발생기(106)를 회전시킴으로써 부상 발생기(106)의 피칭을 유발하여, 트림 탭(167)이 이동 방향(114) 내에서 정렬로 복귀한다. 부상 발생기(106)의 피치각(αLG)은 부상 발생기(106)에 대해 αTT만큼 트림 탭을 피칭시킴으로써 피치각(α')으로 증가(또는 감소)한다. 정렬로 복귀시 이동 방향(114)과 트림 탭(167) 사이의 각도는 β이다. 트립 탭(167)이 이동 방향(114)과 정렬될 때, 부상 발생기(106)는 피치 모멘트 균형 상태이다.
도 11과 관련하여 설명된 바와 같은 실시예는 서보 모터(362)가 단지 트림 탭(167)만을 조정할 필요가 있을 때 더 경량의 서보 모터(362)를 허용한다. 실시예는 또한 자체-안정화된다. 적어도 하나의 실시예에서 트림 탭(167)은 미니 부상 발생기, 또는 미니 부상 윙이다.
도 12는 본 개시에 따른 부상 발생기의 개략도를 도시한다. 부상 발생기(106)는 피치를 조절하도록 서보 모터(362) 및 연동기(364)에 커플링되는 두 개의 트림 탭(168)을 가질 수 있다. 이동 방향(114)으로 그리고 피치각으로의 이동 중에, 트림 탭은 부상 발생기(106)에 실질적으로 평행하게 유지된다. 트림 탭(168)은 피치를 조절하도록 상부 레일(116) 및 하부 레일(118)(도 3에 도시됨) 쪽으로 그리고 그 반대로 피벗할 수 있다. 대응 리프팅 부재 쪽으로 또는 그 반대로 트림 탭(168)의 피벗은 부상 발생기가 축(128)에 대해 피벗하게 한다. 상부 리프팅 부재(109) 쪽으로 피벗되는 트림 탭(168)은 부상 발생기(106)의 피치를 증가시키는 반면에, 하부 리프팅 부재(111) 쪽으로 피벗되는 트림 탭(168)은 부상 발생기(106)의 피치를 감소시킨다.
도 12에서 이해될 수 있듯이, 트림 탭(168)은 부상 발생기(106)의 말단 에지에 배치되고 상부 레일(116) 쪽으로 상향으로 피벗되어 부상 발생기(106)가 피치 업되게 한다. 다른 실시예에서, 부상 발생기(106)는 대응 리프팅 부재(108) 내의 피치를 조절하도록 선단부 또는 말단부에 배치되는 하나의 트림 탭(168), 두 개의 트립 탭(168), 또는 임의의 수의 트림 탭(168)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 부상 발생기(106)는 서보 모터(362)에 의해 부상 발생기(106)에 커플링되는 트림 탭(168)을 포함할 수 있다. 서보 모터(362)는 이동 방향(114)으로 정렬되지 않게 트림 탭을 피치할 수 있다. 반작용력은 트림 탭(168)이 이동 방향(114)으로의 정렬로 복귀하도록 부상 발생기(106)를 피치한다.
도 13은 본 개시에 따른 가요성 부상 발생기(106)를 도시한다. 부상 발생기(106)는 축의 어느 한쪽에 배치되는 두 개의 서보 모터(462, 463) 및 두 개의 연동기(464, 465)에 커플링된다. 연동기(464, 465)는 서보 모터(462, 463)를 부상 발생기(106)의 선단부 및 말단부에 커플링한다. 서보 모터(462, 463)는 부상 발생기(106)의 단부를 전향시켜서 부상 발생기(106)와 대응 리프팅 부재 사이에 일정한 갭(166)을 유지한다. 일정한 갭(166)의 유지는 부상 자속을 조절하고 부상 발생기(106)의 능동 제어를 허용한다.
도 13에서 이해될 수 있듯이, 부상 발생기(106)는 부상 발생기(106)를 서보 모터(362, 363)에 커플링하는 돌기(170)를 포함한다. 서보 모터(362, 363)는 돌기(170)와 실질적으로 정렬되는 축에 배치된다. 다른 실시예에서, 서보 모터(362, 363)는 부상 발생기의 반대의 축에 배치될 수 있어서 부상 발생기(106)에 대한 각진 결합을 생성한다.
도 14는 본 개시에 따른 부상 발생기를 도시한다. 부상 발생기(106)는 축(128)에 피벗 가능하게 커플링되는 두 개의 세그먼트(1061, 1062)를 가질 수 있다. 세그먼트(1061, 1062)는 서보 모터(462, 463) 및 연동기(464, 465)에 의해 축(128)에 커플링될 수 있다. 부상 발생기(106)의 서보 모터(462, 463) 및 세그먼트(1061, 1062)는 대응 리프팅 부재(108)에 대해 이격되어 있다.
도 15는 본 개시에 따른 축 커플링을 도시한다. 축 커플링(172)은 부상 발생기(106)를 축(128)에 커플링한다. 축 커플링(172)은 부상 발생기(106)가 피치 업, 피치 다운, 좌측으로의 요, 및 우측으로의 요를 허용한다.
도 16은 운송 장치를 사용하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 16을 참조하면, 흐름도는 예시적인 실시예에 따라서 제시된다. 예시적인 방법(1600)은 방법을 수행하는 다양한 방식이 있을 수 있기 때문에 예로서 제공된다. 아래에서 설명되는 방법(1600)은 예를 들어, 도 1 내지 도 15에 도시된 구성을 사용하여 수행될 수 있으며, 이들 도면의 다양한 요소가 예시적인 방법(1600)을 설명하는데 참조된다. 도 16에 도시된 각각의 블록은 예시적인 방법(1600)에서 수행되는 하나 이상의 공정, 방법 또는 서브루틴(subroutine)을 나타낸다. 게다가, 블록의 도시된 순서는 단지 예시적이며 블록의 순서는 본 개시에 따라서 변경될 수 있다. 본 개시로부터 이탈함이 없이, 추가의 블록이 부가될 수 있거나 더 적은 블록이 이용될 수 있다. 예시적인 방법(1600)은 블록(1601)에서 시작할 수 있다.
블록(1601)에서, 운송 장치(100)는 구동 발생기(102)에 의해 유도로(104)를 따라 이동하여 구동 자속을 발생할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 구동 발생기(102)는 나선형이고 대응 구동 부재 내부에서 회전한다.
블록(1602)에서, 구동 자속은 유도로(104)에 따른 이동을 유발하여 부상 발생기(106)가 대응 리프팅 부재(108) 내부에서 이동하게 하며, 그에 의해서 부상 자속을 발생한다. 부상 자속은 유도로(104)에 따른 운송 장치(100)의 속도에 따라서 변화한다.
블록(1603)에서, 운송 장치(100)는 대응 리프팅 부재(108) 내부에서 부상 발생기(106)의 방위를 조절한다. 피치, 요, 및/또는 롤을 포함한, 방위는 부상 자속을 변화시킨다.
블록(1604)에서, 운송 장치(100)는 교차로(112)로 접근하며 부상 발생기(106)의 방위는 운송 장치(100)가 상부 리프팅 부재(109) 또는 하부 리프팅 부재(111) 중의 하나로 진입하게 한다.
예시적인 실시예와 그의 장점이 전술한 설명으로부터 이해될 것이라고 믿어지며, 본 개시의 사상과 범주로부터 이탈함이 없거나 모든 그의 장점을 희생함이 없이 예시적인 실시예에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있으며, 이전에서 설명된 예는 단지 본 개시의 바람직하거나 예시적인 실시예임이 자명할 것이다.

Claims (30)

  1. 운송 장치로서,
    적어도 하나의 부상 발생기; 및
    적어도 하나의 구동 발생기를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는,
    부상 자속을 발생하고;
    대응하는 적어도 하나의 리프팅 부재 내부에서 이동하고,
    부상 자속에 대응하여 적어도 하나의 리프팅 부재에 대해 정지 위치 위로 상승하도록 구성되며,
    상기 적어도 하나의 구동 발생기는,
    구동 자속을 발생하고,
    대응하는 적어도 하나의 구동 부재 내부에서 이동하고,
    구동 자속에 대응하여 적어도 하나의 구동 부재에 대해 측면으로 이동하도록 구성되며,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기의 적어도 일부분이 상기 적어도 하나의 구동 발생기에 대해 이동 가능한, 운송 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 두 개의 부상 발생기를 포함하며, 각각의 부상 발생기는 대응하는 리프팅 부재에 수용되도록 구성되는, 운송 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 운송 장치는 적어도 하나의 부상 발생기에 커플링되는 몸체를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 부상 발생기는 운송 장치의 길이 방향 축선에 실질적으로 평행한 방향을 따라 상기 몸체에 대해 미끄럼 가능한, 운송 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 복수의 세그먼트로 형성되며, 적어도 하나의 세그먼트는 운송 장치 쪽으로 피벗될 수 있으며, 그에 의해서 부상 자속을 변경시키는, 운송 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나의 세그먼트는 운송 장치의 상대 모션의 방향에 대해 말단 세그먼트(trailing segment)인, 운송 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기에 커플링되는 서보 모터 및 연동기(linkage)를 더 포함하며, 상기 서보 모터는 상기 연동기를 작동시키도록 구성되며, 그에 의해서 대응하는 리프팅 부재에 대해 적어도 하나의 부상 발생기를 이동시키는, 운송 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기에 커플링되는 서보 모터 및 연동기를 더 포함하며, 상기 서보 모터는 상기 연동기를 작동시키도록 구성되며, 그에 의해서 운송 장치에 대해 적어도 하나의 부상 발생기를 이동시키는, 운송 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 말단부에 두 개의 트림 탭(trim tab)을 가지며, 상기 두 개의 트림 탭은 운송 장치의 길이 방향 축선에 수직한 축선에 대해 트림 탭을 작동시키도록 구성되는 서보 모터에 커플링되는, 운송 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    각각의 상기 트림 탭은 대응하는 서보 모터에 커플링되며, 그에 의해서 각각의 트림 탭이 개별적으로 이동되게 하는, 운송 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 두 개의 대향 단부를 가지며, 각각의 단부에는 축에 배치되는 서보 모터에 연동기가 커플링되며, 상기 연동기 및 서보 모터는 적어도 하나의 부상 발생기의 단부가 운송 장치의 길이 방향 축선에 대해 전향되게 하도록 구성되는, 운송 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기의 각각의 단부는 대향 단부에 독립적으로 전향될 수 있는, 운송 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 서보 모터는 부상 발생기와 대응하는 리프팅 부재의 표면 사이에 실질적으로 일정한 갭을 유지하기 위하여 부상 발생기를 전향시키도록 구성되는, 운송 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 두 개의 세그먼트를 포함하며, 각각의 세그먼트는 연동기 및 서보 모터에 의해 축에 피벗 가능하게 커플링되며, 각각의 서보 모터는 리프팅 부재에 대해 대응하는 세그먼트를 피벗하도록 구성되는, 운송 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 부상 발생기의 각각의 세그먼트는 다른 세그먼트에 독립적으로 피벗될 수 있는, 운송 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 서보 모터는 부상 발생기와 대응하는 리프팅 부재의 표면 사이에 실질적으로 일정한 갭을 유지하기 위해서 부상 발생기를 피벗시키도록 구성되는, 운송 장치.
  16. 부상 윙(levitation wing)으로서,
    운송 장치에 커플링되고, 부상 자속을 발생하도록 구성되는 부상 발생기를 포함하며,
    상기 부상 발생기는 대응하는 리프팅 부재 내부에서 이동하도록 구성되며,
    상기 부상 발생기의 적어도 일부분은 운송 장치에 대해 이동 가능하며, 그에 의해서 발생된 부상 자속을 변경시키는, 부상 윙.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 두 개의 부상 발생기를 포함하며, 각각의 부상 발생기는 대응하는 리프팅 부재에 수용되도록 구성되는, 부상 윙.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 운송 장치는 적어도 하나의 부상 발생기에 커플링되는 몸체를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 부상 발생기는 운송 장치의 길이 방향 축선에 실질적으로 평행한 방향을 따라 몸체에 대해 미끄럼 가능한, 부상 윙.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 복수의 세그먼트로 형성되며, 각각의 세그먼트는 부상 자속을 발생하도록 구성되며, 적어도 하나의 세그먼트는 운송 장치 쪽으로 피벗될 수 있으며, 그에 의해서 부상 자속을 변경시키는, 부상 윙.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 적어도 하나의 세그먼트는 운송 장치의 상대 모션의 방향에 대해 말단 세그먼트인, 부상 윙.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기에 커플링되는 서보 모터 및 연동기를 더 포함하며, 상기 서보 모터는 상기 연동기를 작동시키도록 구성되며, 그에 의해서 대응하는 리프팅 부재에 대해 적어도 하나의 부상 발생기를 이동시키는, 부상 윙.
  22. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기에 커플링되는 서보 모터 및 연동기를 더 포함하며, 상기 서보 모터는 상기 연동기를 작동시키도록 구성되며, 그에 의해서 운송 장치에 대해 적어도 하나의 부상 발생기를 이동시키는, 부상 윙.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 말단부에 두 개의 트림 탭을 가지며, 상기 두 개의 트림 탭은 운송 장치의 길이 방향 축선에 수직한 축선에 대해 트림 탭을 작동시키도록 구성되는 서보 모터에 커플링되는, 부상 윙.
  24. 청구항 23에 있어서,
    각각의 상기 트림 탭은 개별적인 서보 모터에 커플링되며, 그에 의해서 각각의 트림 탭이 개별적으로 이동되게 하는, 부상 윙.
  25. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 두 개의 대향 단부인, 선단부와 말단부를 가지며, 각각의 단부에는 축에 배치되는 서보 모터에 연동기가 커플링되며, 상기 연동기 및 서보 모터는 적어도 하나의 부상 발생기의 단부가 운송 장치의 길이 방향 축선에 대해 전향되게 하도록 구성되는, 부상 윙.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기의 각각의 단부가 대향 단부에 독립적으로 전향될 수 있는, 부상 윙.
  27. 청구항 25에 있어서,
    상기 서보 모터는 부상 발생기와 대응하는 리프팅 부재의 표면 사이에 실질적으로 일정한 갭을 유지하도록 부상 발생기를 전향시키도록 구성되는, 부상 윙.
  28. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부상 발생기는 두 개의 세그먼트, 선단 세그먼트 및 말단 세그먼트를 포함하며, 각각의 세그먼트는 연동기 및 서보 모터에 의해 축에 피벗 가능하게 커플링되며, 각각의 서보 모터는 리프팅 부재에 대해 대응하는 세그먼트를 피벗하도록 구성되는, 부상 윙.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 부상 발생기의 각각의 세그먼트는 다른 세그먼트에 독립적으로 피벗될 수 있는, 부상 윙.
  30. 청구항 28에 있어서,
    상기 서보 모터는 부상 발생기와 대응하는 리프팅 부재 사이에 실질적으로 일정한 갭을 유지하기 위해서 부상 발생기를 피벗시키도록 구성되는, 부상 윙.
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