RU2288852C2

RU2288852C2 - Устройство, системы и способы для поднятия и перемещения предметов

Info

Publication number: RU2288852C2
Application number: RU2004102691/11A
Authority: RU
Inventors: Карл Дж. ЛЭМБ (US); Карл Дж. ЛЭМБ; Тоби МЕРРИЛЛ (US); Тоби МЕРРИЛЛ; Скотт Д. ГОССЭЙДЖ (US); Скотт Д. ГОССЭЙДЖ; Майкл Т. СПАРКС (US); Майкл Т. СПАРКС; Майкл С. БАРРЕТТ (US); Майкл С. БАРРЕТТ
Original assignee: Магна Форс, Инк.
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2006-12-10
Also published as: KR20040035671A; IL159612A0; AR034685A1; PL367745A1; MXPA04000148A; ATE411920T1; BRPI0210805B1; EP1406782A1; EG24422A; HU228164B1; JP2004534496A; CA2452838A1; EP1406782B1; DE60229525D1; KR100913682B1; PA8549601A1; CN1541167A; US20030000415A1; ES2316587T3; CA2452838C

Abstract

Показаны и описаны устройство, системы и способы для поднятия и перемещения предметов. Варианты осуществления изобретения включают трассу с нижними рельсами, имеющими постоянные магниты, примыкающие друг к другу и выровненные так, что верхняя поверхность каждого из нижних рельсов имеет однородную полярность, и предмет с верхними рельсами, имеющими постоянные магниты, выровненные с нижними рельсами и ориентированные для противодействия полярности нижних постоянных магнитов. Могут быть встроены железные опорные плиты позади нижних рельсов и/или верхних рельсов. Варианты осуществления могут также включать третий рельс из электропроводного материала и ведущий диск, расположенный около третьего рельса. Постоянные магниты в ведущем диске могут вращаться с ведущим диском, взаимодействуя с поверхностью третьего рельса для ускорения тележки верхних рельсов относительно трассы. Технический результат заключается в возможности переноса предметов большого веса с обеспечением плавного перемещения и эффективного управления ускорением и замедлением. 7 н. и 48 з.п. ф-лы, 19 ил.

Description

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение касается устройства, систем и способов для перемещения предметов. Более конкретно, изобретение касается поднятия, ускорения и замедления предметов с уменьшенным трением и повышенной эффективностью.

Описание известного уровня техники

В последние несколько десятилетий много раз предпринимались попытки усовершенствовать поезда, конвейерные системы на магнитном подвешивании и связанные с ними средства транспортировки так, чтобы обеспечить более эффективное средство транспортировки для людей и груза. Несколько примеров таких систем можно увидеть в патенте США 4356772 van der Heide, патенте США 4805761 Totsch и патенте США 5601029 Geraghty et al. Работа этих систем основана на общем свойстве, заключающемся в том, что магниты, имеющие одинаковые полярности, отталкивают друг друга, а магниты, имеющие противоположные полярности, притягивают друг друга. Несмотря на то, что заявки на патенты регистрировались для таких систем в течение десятилетий, система для перемещения людей и груза, являющаяся жизнеспособной при реальных мировых условиях, все еще подлежит разработке.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение направлено на устройство, системы и способы для поднятия и ускорения предметов. В частности, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют поднимать и ускорять предметы с помощью магнитного поля относительно рельсов, типа трассы для поездов.

В одном варианте осуществления, система включает множество нижних рельсов, разнесенных на расстояние друг от друга в поперечном направлении, и предмет, имеющий множество верхних рельсов, выровненных с нижними рельсами. Нижние рельсы имеют постоянные магниты, примыкающие один к другому и выровненные так, что верхняя поверхность нижнего рельса имеет однородную полярность по всей его длине. Нижний рельс также имеет железную опорную плиту, которая электропроводным образом связывает постоянные магниты по всей длине трассы. Верхние рельсы имеют множество постоянных магнитов, выровненных так, чтобы противодействовать магнитам в нижних рельсах, для поднятия предмета. Верхние рельсы также имеют железную опорную плиту, электропроводным образом связывающую постоянные магниты.

Другой вариант осуществления изобретения содержит множество первых рельсов, предмет, подлежащий перенесению, третий рельс и ведущий диск. Каждый из первых рельсов имеет множество постоянных магнитов, выровненных около его верхней поверхности. Постоянные магниты ориентированы для создания однородной полярности по длине каждого из первых рельсов. Подлежащий транспортированию предмет имеет вторые рельсы, которые сконфигурированы выровненными с первыми рельсами. Вторые рельсы имеют постоянные магниты, установленные на них, которые ориентированы для противодействия полярности магнитов в первых рельсах. Следовательно, предмет поднимается над первыми рельсами. Третий рельс проходит по всей длине первых рельсов. Третий рельс изготовлен из электропроводного материала, типа меди или алюминия. Диск подсоединен к транспортируемому предмету и вращается относительно предмета. Диск несет множество постоянных магнитов. Диск расположен так, что постоянные магниты находятся в непосредственной близости от третьего рельса во время работы. Вращение диска и, что еще более важно, постоянных магнитов, поблизости от третьего рельса приводит к вихревым токам, которые ускоряют предмет вдоль третьего рельса в противоположном направлении относительно вращения диска.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет изометрическое изображение трассы и тележки, поднимающейся над трассой, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет изометрическое изображение тележки, показанной на фиг.1.

Фиг.3 представляет изометрическое изображение тележки, показанной на фиг.2 с удаленной оттуда платформой.

Фиг.4 представляет вид с торца части трассы и тележки, показанной на фиг.1.

Фиг.5 представляет вид с торца трассы и тележки, показанной на фиг.1.

Фиг.6 представляет изометрическое изображение узла привода тележки, показанной на фиг.1.

Фиг.7 представляет вид в вертикальном разрезе диска узла привода, показанного на фиг.6, введенного в зацепление с третьим рельсом трассы, показанной на фиг.1.

Фиг.8 представляет вид сбоку одного из дисков, показанных на фиг.7.

Фиг.9 представляет вид с торца трассы и тележки альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9A представляет увеличенное изображение части тележки, показанной на фиг.9.

Фиг.10 представляет сечение 10-10 тележки по фиг.9.

Фиг.11A представляет схематическое изображение части тележки по фиг.10, показанной в расцепленной конфигурации.

Фиг.11B представляет часть тележки по фиг.11A, показанной в зацепленной конфигурации.

Фиг.12 представляет вид с торца части трассы и тележки по фиг.9, иллюстрирующий тормозную систему в расцепленной конфигурации.

Фиг.13 представляет часть трассы и тележки по фиг.12, иллюстрирующий тормозную систему в зацепленной конфигурации.

Фиг.14 представляет вид сверху магнитного узла тележки по фиг.9.

Фиг.15 представляет вид в сечении 15-15 магнитного узла по фиг.14.

Фиг.16 представляет вид сверху, схематично иллюстрирующий тележку, имеющую магниты, выровненные для перемещения с поворотом.

Фиг.17 представляет вид сверху, схематично иллюстрирующий тележку, имеющую магниты, выровненные для линейного перемещения.

Подробное описание иллюстрируемых вариантов осуществления

Представленное подробное описание, в общем, направлено на системы, устройство и способы для поднятия тележки или другого предмета над трассой и для ускорения предмета относительно трассы. Несколько вариантов осуществления настоящего изобретения могут позволять индивидуально поднимать над трассой предмет и ускорять и замедлять предмет, все без соприкосновения с трассой. Соответственно, такие варианты осуществления могут обеспечивать высокоэффективное средство транспортировки для людей или груза. С целью обеспечения полного понимания таких вариантов осуществления множество конкретных деталей некоторых вариантов осуществления изобретения сформулированы в последующем описании и на фиг.1-17. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение может иметь дополнительные варианты осуществления или может быть воплощено без некоторых из деталей, описанных в последующем описании.

Фиг.1 иллюстрирует систему 10 для поднятия и ускорения предметов. Система 10 включает трассу 12 и тележку 14, сконфигурированную так, чтобы продольно перемещаться в любом направлении относительно трассы. Трасса 12 включает пару опорных рельсов 16 и приводной рельс 18.

В иллюстрируемом варианте осуществления, опорные рельсы 16 и приводной рельс 18 поддерживаются множеством оснований 20, разнесенных на расстояние друг от друга по длине трассы 12. Основания 20 закреплены в земле, как в общем должно быть понятно в технике. Приводной рельс 18 в иллюстрируемом варианте осуществления установлен прямо на основании 20, например, с помощью фланца, сформированного на нижнем краю приводного рельса. Иллюстрируемый приводной рельс 18 расположен в центре по длине каждого из оснований 20. Однако предполагается, что в зависимости от конкретной конструкции тележки 14, приводной рельс 18 может быть помещен в другие местоположения внутри, снаружи, над и под опорными рельсами 16, как должно быть понятно специалистам в данной области техники.

В иллюстрируемом варианте осуществления, опорные рельсы 16 прикреплены к основаниям 20 с помощью множества стоек 22 и крепежных скобок 24 и проходят вдоль противоположных концов оснований. Однако, как и с приводным рельсом 18, возможны различные конфигурации, как должно быть понятно специалистам в данной области техники.

Верхняя поверхность каждого из опорных рельсов 16 несет множество постоянных магнитов 26, проходящих вдоль рабочего участка их длины. В иллюстрируемом варианте осуществления, постоянные магниты 26 в опорных рельсах 16 занимают всю общую длину. Иллюстрируемые постоянные магниты 26 соединены в торец относительно друг друга по всей длине трассы 12 для обеспечения силы магнитного поля, которая является достаточно постоянной, чтобы обеспечить плавное перемещение тележки 14 по трассе. Постоянные магниты 26 ориентированы таким образом, что каждый магнит вдоль соответствующего опорного рельса 16 имеет свою полярность, выровненную в вертикальном направлении со смежными постоянными магнитами. Автор изобретения принимает во внимание, что для действия изобретения нет необходимости выравнивать каждый постоянный магнит 26. Однако иллюстрируемый вариант осуществления обеспечен в качестве примера одного предпочтительного варианта осуществления.

Фиг.2 и 3 лучше всего иллюстрируют тележку 14 в соответствии с этим конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения. Тележка 14 включает пару рельсов 28 на противолежащих сторонах, разнесенных на расстояние так, чтобы в общем быть выровненными с опорными рельсами 16 на трассе 12. В иллюстрируемом варианте осуществления, боковые рельсы изготовлены из железного материала типа стали. Вместо стали можно использовать другие материалы с подобными качествами.

К нижней стороне каждого из боковых рельсов 28 прикреплен другой набор постоянных магнитов 30, которые выровнены с постоянными магнитами 26 на опорных рельсах 16, когда тележка 14 находится в зацеплении с трассой 12. В иллюстрируемом варианте осуществления, постоянные магниты 30 в боковых рельсах 28 расположены по всей общей длине. Длина каждого постоянного магнита 26 в опорном рельсе 16 является другой, в этом случае она больше, чем длина постоянного магнита 30 в боковом рельсе 28. Специалистам в данной области техники после рассмотрения данного описания должно быть понятно, что разница в длине предотвращает одновременное выравнивание двух смежных мест соединений в постоянных магнитах 26 рельсов основания с двумя смежными местами соединений в постоянных магнитах 30 бокового рельса, таким образом избегая магнитной врубки. Постоянные магниты 30 на тележке 14 ориентированы так, что их полярности противоположны полярностям постоянных магнитов 26 опорных рельсов 16. В результате, тележка 14 поднимается над трассой 12. В иллюстрируемом варианте осуществления постоянные магниты 30, прикрепленные к боковым рельсам 28, упираются друг в друга. Однако автор изобретения принимает во внимание, что эти постоянные магниты не обязательно должны находиться в контакте друг с другом, чтобы тележка 14 имела плавную поездку по трассе 12.

Тележка 14 имеет платформу 32 (фиг.2) для переноса людей или предметов. Настоящее изобретение может быть создано для переноса груза или людей и, в результате, платформа 32 может иметь широкое разнообразие конфигураций. Например, платформа 32 может быть в форме вагона поезда или грузового контейнера. Аналогично этому, платформа 32 и тележка 14 могут иметь размер для переноса только маленьких предметов.

Боковые стороны тележки 14 имеют множество роликов 36, разнесенных на расстояние в длину вдоль тележки. Ролики 36 расположены для соприкосновения с опорными рельсами 16, с целью перемещения тележки при точном выравнивании с трассой 12. Ролики 36 вращаются относительно вертикальных осей и, следовательно, существенно не влияют на перемещение тележки 14 по трассе 12. Автор изобретения полагает, что для удерживания тележки 14 по центру относительно трассы 12 ролики 36 может заменить широкое разнообразие средств.

Как иллюстрируется на фиг.3, в этой конкретной тележке 14 размещены аккумуляторная батарея 38, двигатель 40 и ведущий диск 42. Иллюстрируемая аккумуляторная батарея 38 представляет собой 12-вольтовую аккумуляторную батарею, аналогичную используемой в настоящее время в автомобиле. Однако автор изобретения принимает во внимание, что взамен аккумуляторной батареи 38 можно использовать большое разнообразие источников энергии, типа топливного элемента.

Двигатель 40 соединен с ведущим диском 42 ремнем 44. Однако автор изобретения аналогично принимает во внимание, что двигатель 40 и ремень 44 могут принимать другие конфигурации до тех пор, пока ведущий диск 42 может вращаться управляемым образом с целью ускорения или замедления тележки 14 относительно трассы 12. Для обеспечения возможности пользователю управляемым образом ускорять и замедлять вращение ведущего диска 42 встроена бортовая система управления 45 (фиг.6) для управления скоростью и ускорением тележки 14.

Фиг.4 иллюстрирует взаимное ориентирование постоянных магнитов 30 на боковых рельсах 28 тележки 14, когда они введены в зацепление с трассой 12. Как обсуждалось выше, полярность постоянных магнитов 30 противоположна полярности постоянных магнитов 26. Кроме того, в этом конкретном варианте осуществления, поперечный размер постоянных магнитов 30 больше, чем поперечный размер постоянных магнитов 26. Автор изобретения принимает во внимание, что эти постоянные магниты 26, 30 могут иметь одинаковые размеры, или постоянные магниты 26 могут быть больше, чем постоянные магниты 30. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что когда магниты имеют одинаковую ширину, как было замечено в известных технических решениях, необходимо дополнительное поперечное основание и/или средство управления для поддержания оптимальной поперечной устойчивости между магнитами. Напротив, в иллюстрируемом варианте осуществления, площадь основания верхнего магнита 30 шире, чем площадь основания нижнего магнита 26, что, естественно, обеспечивает дополнительную устойчивость в поперечном направлении.

Под постоянными магнитами 26 в опорном рельсе 16 размещен железный материал подложки 46. Железным материалом подложки 46 могут быть стальной или эквивалентный материалы. Подложка 46 проходит по всей длине бокового рельса 16.

Как лучше всего иллюстрируется на фиг.5, ведущий шкив 48 на двигателе 40 использует ремень 44 для вращения ведомого шкива 50, прикрепленного к ведущему диску 42. Двигатель 40 смонтирован на поперечине 52, которая, в свою очередь, установлена на тележке 14. Точно так же, ведущий диск 42 смонтирован на нижней стороне поперечины 52. Ведущий диск 42 вращающимся образом смонтирован на парных опорах 54 для вращения относительно тележки 14.

Как иллюстрируется на фиг.7, третий рельс 18 имеет шейку 56 и фланец 58. Фланец 58 прикреплен к опоре 20, чтобы поддерживать третий рельс 18 в фиксированном выравнивании относительно трассы 12. Шейка 56 имеет форму плоской пластины, проходящей по всей длине трассы 12. Ведущий диск 42 в иллюстрируемом варианте осуществления имеет пару магнитных роторов 60, расположенных по одному с каждой стороны шейки 56 третьего рельса 18. Каждый из магнитных роторов 60 имеет не содержащий железа монтажный диск 62, поддерживаемый железным диском подложки 64, предпочтительно из мягкой стали. Монтажные диски 62 могут быть из алюминия или подходящего немагнитного соединения, и каждый изготовлен с множеством постоянных магнитов 66, разнесенных на расстояние друг от друга и установленных по кругу относительно вала 68, несущего ведущий диск 42. Каждый из постоянных магнитов 66 опирается на внешнюю сторону ведущего диска 42 напротив соответствующего диска подложки 64. Смежные постоянные магниты 66 могут изменять свои полярности на противоположные. Каждый из постоянных магнитов 66 отделен от шейки 56 воздушным промежутком 70.

Монтажные диски 62 установлены на валу 68 для вращения вместе с валом. Вращение ведущего диска 42 относительно шейки 56 приводит к относительному перемещению между постоянными магнитами 66 и шейкой в направлении в общем по касательной к ведущему диску. Это направление по касательной выровнено с отрезком трассы. Как, в общем, известно в промышленности, относительное перемещение между постоянным магнитом и электропроводным материалом приводит к вихревым токам, побуждающим электропроводный материал следовать за постоянными магнитами. Однако в настоящем случае, поскольку электропроводный материал в шейке 56 прикреплен к опоре 20, электропроводный материал не может следовать за постоянным магнитом. Вместо этого равная и противоположно направленная сила прикладывается к тележке, которая несет постоянные магниты 66. Эта противодействующая сила ускоряет тележку в направлении, противоположном перемещению постоянных магнитов 66. Соответственно, управляемое вращение ведущего диска 42 относительно шейки 56 может ускорять или замедлять тележку 14 относительно трассы 12.

Специалистам в данной области техники также должно быть понятно, что можно использовать связи через регулируемые промежутки для увеличения и уменьшения результирующих сил между постоянными магнитами 66 и шейкой 56. Автор изобретения объединяет здесь путем ссылки патент США №6005317, патент США №6072258 и патент США №6242832 во всей их полноте, чтобы раскрыть различные конструкции, которые можно использовать для регулирования интервала между постоянными магнитами 66 и шейкой 56. Кроме того, автор изобретения принимает во внимание, что вместо пары магнитных роторов можно использовать единственный магнитный ротор 62.

Варианты осуществления настоящего изобретения имеют многочисленные преимущества по сравнению с системами транспортирования известного уровня техники. Например, выровненные полярности в трассах и железном материале подложки объединяются, создавая мощную и согласующуюся магнитную силу, которая позволяет переносить значительный вес и обеспечивает возможность плавного перемещения, когда вес транспортируется по трассе. Точно так же, железный материал подложки, встроенный в боковые рельсы тележки, обеспечивает аналогичные выгоды.

Помимо этого, магнитный ведущий диск, содержащийся в тележке, позволяет обеспечивать строго управляемые эффективные ускорение и замедление. Поскольку ведущий диск не входит в соприкосновение с третьим рельсом, нет никакого износа между этими двумя частями. Далее, поскольку ведущий диск содержится в тележке, каждой тележкой можно управлять независимо для ускорения и уменьшения скорости по трассе.

Фиг.9 и 9A иллюстрируют трассу 112 и тележку 114 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В общем, изображенные на фиг.9 тележка 114 и трасса 112 функционируют аналогично описанным выше и иллюстрируемым на фиг.1-8. Однако, в частности, система управления на расстоянии и система приведения в движение, обе отличаются от описанных выше. Соответственно, до некоторой степени элементы, особенности и преимущества ниже не обсуждаются, они могут быть приняты, как подобные или идентичные описанным выше.

В иллюстрируемом варианте осуществления фиг.9 приводной рельс 118 включает фланец 158 и шейку 156, подобно описанному выше. Кроме того, поверх противоположных сторон шейки 156 помещен обшивочный лист 157 и проходит по всей длине приводного рельса 118. В этом конкретном варианте осуществления, шейка 156 и фланец 158 изготовлены из стали, в то время как обшивочный лист 157 изготовлен из алюминия. Однако авторы изобретения принимают во внимание, что обшивочный лист 157 может быть изготовлен из любого другого проводящего материала, шейка 156 может быть изготовлена из любого другого материала, предпочтительно железного материала типа стали, и фланец 158 может быть изготовлен из любого подходящего материала. В иллюстрируемом варианте осуществления, алюминий в обшивочном листе 157 служит в качестве проводника для набора нижних магнитных роторов 142, а сталь в шейке 156 служит в качестве железной опорной плиты для каждого из противолежащих обшивочных листов.

Как и с вышеупомянутым вариантом осуществления, нижние магнитные роторы 142 помещены с противоположных сторон от приводного рельса 118 и действуют для ускорения и замедления тележки 114 относительно трассы 112. Однако в этом конкретном варианте осуществления, две пары противолежащих нижних магнитных роторов 142 помещены одна пара перед другой вдоль приводного рельса 118 (лучше всего иллюстрируемые на фиг.10). Каждая пара нижних магнитных роторов 142 вращается вокруг нижнего вала 168 для создания относительного перемещения между нижним магнитным ротором 142 и приводным рельсом 118 и ускорения или замедления тележки 114 относительно трассы 112.

Как видно на фиг.10, каждый нижний вал 168 имеет направляющий ролик 159, прикрепленный к нему для вращения нижнего магнитного ротора 142 в ответ на перемещение горизонтального ремня 161. Горизонтальные ремни 161 приводятся центральным шкивом 163, который, в свою очередь, приводится вертикальным ремнем 165. В отличие от предшествующего варианта осуществления, где ремень приводится непосредственно двигателем 40, вертикальный ремень 165 в настоящем варианте осуществления приводится парой верхних магнитных роторов 167. Эти верхние магнитные роторы 167 совместно используют верхний вал 169 и верхний шкив 171, который приводит вертикальный ремень 165.

Вращение верхних магнитных роторов 167 относительно верхнего вала 169 приводит к вращению верхнего шкива 171, который, в свою очередь, приводит вертикальный ремень 165, вращающий центральный шкив 163. Вращение центрального шкива 163 приводит в действие противолежащие горизонтальные ремни 161, каждый из которых приводит направляющий ролик 159 на одной из пар нижних валов 168. Вращение нижнего вала 168 приводит к вращению обеих пар нижних магнитных роторов 142. Как обсуждалось выше, вращение магнитных роторов 142 относительно приводных рельсов 118 приводит к ускорению или замедлению тележки 114 относительно трассы 112.

Скорость и мощность магнитных роторов 167 регулируют через аксиальное перемещение противолежащей пары роторов 173 проводников, расположенных так, что они обращены к верхним магнитным роторам 167 с противоположных сторон. Роторы 173 проводников и противолежащие верхние магнитные роторы 167 функционируют аналогично связям через регулируемые промежутки, известным в технике. Как таковой, вращающий момент, передаваемый от роторов 173 проводников к верхним магнитным роторам 167, изменяется посредством изменения размера промежутка 175 между ними. В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.9, промежуток 175 в связи на левом конце верхнего вала 169 больше, чем промежуток на правом конце верхнего вала. Авторы изобретения принимают во внимание, что эти две связи взаимодействуют с целью приведения верхнего вала 169, и что противоположные связи могут быть отрегулированы независимо или в сочетании, чтобы увеличивать или уменьшать вращающий момент, передаваемый от роторов 173 проводников к верхним магнитным роторам 167.

Промежуток 175 регулируют, перемещая двигатель 140 к верхнему магнитному ротору 167 или от него. Двигатель 140 имеет ведущий вал 177, выступающий из него, который подсоединен к ротору 173 проводника. Двигатель 140 установлен на тележке 114 в скользящей втулке 179, которая перемещается в поперечном направлении по регулировочному стержню 181. Скользящая втулка 179 может перемещаться назад и вперед по регулировочному стержню 181 с помощью пневматического цилиндра 183 двойного действия. Пневматический цилиндр 183 перемещает скользящую втулку 179 по регулировочному стержню 181 между парой внутренних ограничителей 185 и парой противолежащих внешних ограничителей 187. Поскольку роторы 173 проводников смонтированы на двигателях 140, аксиальное перемещение двигателей приводит к аксиальному перемещению роторов проводников и, в результате этого, регулированию промежутка 175.

Двигатели 140 управляются с помощью исполнительного механизма, типа переключателя 185, показанного на фиг.9. Иллюстрируемый переключатель 185 подсоединен между источником электричества, типа аккумуляторной батареи 187, и двигателями 140, и может приводиться в действие с целью вращения двигателей в любом направлении для ускорения или замедления тележки 114 относительно трассы 112.

Фиг.11A и 11B иллюстрируют нижние магнитные роторы 142, находящиеся в расцепленном состоянии с приводным рельсом 118 и сцепленном состоянии с приводным рельсом, соответственно. Каждый нижний магнитный ротор 142 связан с тележкой 114 поворотным кронштейном 189, который смонтирован поворотным образом для поворачивания магнитного ротора вокруг по существу горизонтальной оси так, что магнитный ротор перемещается вертикально для сцепления и расцепления с приводным рельсом 118. От лебедки 193 через шкивы 195 проведена пара тросов 191 и управляется исполнительным механизмом 197 с целью регулирования высоты каждого из нижних магнитных роторов 142.

Магнитные роторы 142 можно приподнимать или опускать, чтобы компенсировать вес полезной нагрузки на тележке 114. В частности, при более тяжелой полезной нагрузке, тележка 114 может ехать по трассе 112 ниже, и для компенсации магнитные роторы 142 можно приподнять, или наоборот.

Фиг.12 и 13 иллюстрируют один конкретный тормозной механизм 202 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Тормозной механизм 202 иллюстрируется на фиг.12 в расцепленной конфигурации, а на фиг.13 - в зацепленной конфигурации.

Тормозной механизм 202 включает пневматический поршень 204, исполнительный механизм 206 и пару противолежащих тормозных рычагов 208. Пневматический поршень 204 подсоединен парой пневматических линий 210 к блоку 212 управления. Блок 212 управления направляет сжатый воздух по пневматическим линиям 210 к пневматическому поршню 204 или от него для создания давления во внутренней камере в нем (не показанной) и перемещения там поршня (не показанного) по оси относительно пневматического поршня. Исполнительный механизм 206 присоединен к внутреннему поршню для перемещения с помощью внутреннего поршня, когда он управляется блоком 212 управления.

Тормозные рычаги 208 присоединены к исполнительному механизму 206 в паре удлиненных прорезей 214. Когда исполнительный механизм 206 перемещается вниз, штифт 216 в тормозном рычаге 208 скользит по направлению внутрь по прорези 214. Когда штифт 216 перемещается внутрь по прорези 214, тормозной рычаг 208 поворачивается вокруг центра 218 вращения, а тормозные колодки 220 поворачиваются от приводного рельса 118. Аналогично этому, когда исполнительный механизм 206 перемещается вверх, как видно на фиг.13, штифты 216 перемещаются по направлению наружу по прорезям 214, а тормозные рычаги 208 поворачиваются вокруг центров вращения 218, прижимая тормоза к приводному рельсу 118. Поскольку тормозной механизм 202 жестко прикреплен к тележке 114, когда тормозные колодки 220 прижимаются к приводному рельсу 118, тележка может приводиться в состояние упора относительно трассы 112.

Фиг.14-16 иллюстрируют магнитный узел 300 и тележку 314, сконфигурированную с таким магнитным узлом для облегчения маневрирования тележки на крутых поворотах. Как лучше всего иллюстрируется на фиг.15, магнитный узел 300 включает постоянный магнит 302, размещенный внутри каретки 304 суппорта для перемещения в поперечном направлении внутри крепежной скобки 306. Каретка 304 суппорта включает корпус 308, который вмещает магнит 303, обращенный вниз, и который имеет железную опорную плиту 310, расположенную над корпусом 308. Постоянный магнит 302 соприкасается с железной опорной плитой 310 для увеличения воздействия сил, проявляемых постоянными магнитами на противолежащий магнит в трассе (не показанный). Пара кронштейнов 312 соединяет каретку 304 суппорта с поперечным валом 314. Втулка 316 сконфигурирована так, чтобы позволить каретке 304 суппорта перемещаться по длине поперечного вала 314. Пара роликов 318 присоединена к каретке 304 суппорта посредством соответствующих монтажных стержней 320. Ролики 318 удерживаются подшипниками 322 сжатия на их соответствующих монтажных стержнях 320, которые, в свою очередь, удерживаются на каретке 304 суппорта соответствующими гайками 324. Подшипники 322 сжатия позволяют роликам 318 свободно вращаться относительно монтажных стержней 320. Расположенная между корпусом 308 и роликом 318 гильза 326 поддерживает требуемый интервал между корпусом и роликом.

Как показано на фиг.16, магнитные узлы 300 прикреплены с помощью крепежных скобок 306 к продольным конструктивным элементам 328 на тележке 313. Поперечные валы 314 ориентированы по существу перпендикулярно продольным конструктивным элементам 328 так, что магнитные узлы 300 являются свободными для перемещения в поперечном направлении относительно тележки. Иллюстрируемая на фиг.16 тележка 313 сконфигурирована для перемещения с поворотом. Как таковые, магнитные узлы 300 передвигаются в поперечном направлении, чтобы соответствовать искривленной форме трассы 330. Поскольку каждый магнитный узел 300 свободен для перемещения независимо от других магнитных узлов, ролики 318 по мере необходимости передвигают каждый магнитный узел, чтобы соответствовать конкретной форме трассы. Магнитные узлы 300 могут смещаться, например, пружинами или другими средствами для перемещения в конфигурацию для приведения в движение по прямому отрезку трассы. Аналогично этому, магнитные узлы 300 могут быть сконфигурированы для перемещения без какого-либо ограничения.

Фиг.17 схематично иллюстрирует тележку 313 этого альтернативного варианта осуществления, сконфигурированную для перемещения по прямому отрезку трассы. Все магниты 302 выровнены с продольными конструктивными элементами 328, чтобы позволить тележке 313 перемещаться по трассе с требуемым совмещением.

Заявитель принимает во внимание, что можно сделать много видоизменений и модификаций к обсуждавшимся выше вариантам осуществления, не отступая при этом от сущности изобретения. Например, тележки можно изготавливать с одним, двумя или более ведущими дисками для независимого или совместного ускорения и замедления тележки в прямом и обратном направлениях. Аналогично этому, может быть включено больше или меньше опорных рельсов для варьирования левитационных сил и характеристик распределения веса конкретной системы. Как обсуждалось выше, ведущий диск и третий рельс могут быть помещены в другие местоположения, например, выше тележки для "подвешенной" конфигурации. Специалистам в данной области техники могут быть очевидны другие видоизменения и модификации. Соответственно, объем изобретения должен интерпретироваться только на основании приведенной ниже формулы изобретения.

Все приведенные выше патенты США, публикации заявок на патенты США, заявки на патенты США, иностранные патенты, иностранные заявки на патенты и непатентные публикации, упомянутые в этом описании и/или перечисленные в перечне данных по применению, включены здесь путем ссылки, во всей их полноте.

Claims

1. Система для магнитного поднятия и перемещения предмета, содержащая трассу, имеющую множество первых рельсов, разнесенных в поперечном направлении на расстояние друг от друга по всей длине трассы, причем каждый первый рельс несет множество постоянных магнитов, имеющих свои полюсы, выровненные друг с другом так, что верхняя поверхность каждого из первых рельсов имеет однородную полярность по всему рабочему участку длины, предмет, имеющий множество вторых рельсов, сконфигурированных так, что они выровнены с первыми рельсами, причем каждый второй рельс несет множество постоянных магнитов, ориентированных для противодействия полярности постоянных магнитов в соответствующих первых рельсах таким образом, что предмет поднимается над трассой, третий рельс, изготовленный из электропроводного материала и проходящий по всей длине трассы, и диск, присоединенный к предмету с возможностью вращения вокруг оси вращения относительно предмета, имеющий множество постоянных магнитов, разнесенных на расстояние вокруг оси вращения, расположенный своим участком в непосредственной близости от третьего рельса и управляемым образом вращающийся в присутствии третьего рельса для создания вихревых токов между постоянными магнитами в диске и электропроводным материалом третьего рельса, для ускорения и замедления перемещения предмета относительно трассы.

2. Система по п.1, в которой множество первых рельсов содержит два первых рельса.

3. Система по п.1, в которой каждый из множества постоянных магнитов в первом рельсе находится в контакте со смежными постоянными магнитами в соответствующем первом рельсе.

4. Система по п.1, в которой поперечный размер постоянных магнитов в первых рельсах отличается от соответствующего поперечного размера постоянных магнитов во вторых рельсах.

5. Система по п.1, в которой поперечный размер постоянных магнитов в первых рельсах меньше, чем соответствующий поперечный размер постоянных магнитов во вторых рельсах.

6. Система по п.1, дополнительно содержащая железный держатель, находящийся в контакте с множеством постоянных магнитов в, по меньшей мере, одном из первых рельсов.

7. Система по п.1, дополнительно содержащая первый железный держатель, находящийся в контакте с множеством постоянных магнитов в, по меньшей мере, одном из первых рельсов, и второй железный держатель, находящийся в контакте с множеством постоянных магнитов в, по меньшей мере, одном из вторых рельсов.

8. Система по п.1, дополнительно содержащая железный держатель, находящийся в контакте с множеством постоянных магнитов в каждом из первых рельсов и расположенный на поверхности постоянных магнитов, наиболее удаленной от верхней поверхности рельса.

9. Система по п.1, дополнительно содержащая железный держатель и электропроводное покрытие на каждом из первых рельсов, причем держатель находится в контакте с множеством постоянных магнитов в первом рельсе и помещен на поверхности постоянных магнитов, наиболее удаленных от верхней поверхности рельса, покрытие помещено на верхней поверхности первого рельса.

10. Система по п.1, дополнительно содержащая направляющие элементы, подсоединенные к трассе и предмету для поддержания предмета по оси трассы.

11. Система по п.1, дополнительно содержащая направляющие элементы, подсоединенные к трассе, и дополнительные ролики, подсоединенные к предмету, для поддержания предмета по оси трассы.

12. Система по п.1, дополнительно содержащая ролики, подсоединенные к предмету, отделенные от рельсов промежутком и поддерживающие предмет по оси трассы.

13. Система по п.1, в которой третий рельс имеет форму удлиненной пластины, а ось вращения, по меньшей мере, перпендикулярна пластине.

14. Система для магнитного поднятия предмета, содержащая трассу, имеющую множество первых рельсов, разнесенных в поперечном направлении на расстояние друг от друга по длине трассы, первое множество постоянных магнитов, присоединенных к первым рельсам, имеющих свои полюсы, выровненные так, что верхняя поверхность каждого из первых рельсов имеет однородную полярность по рабочему участку длины, каждый из первого множества постоянных магнитов в первом рельсе находится в контакте со смежными постоянными магнитами, первый железный держатель в каждом первом рельсе, контактирующий с первым множеством постоянных магнитов, предмет, имеющий множество вторых рельсов, по меньшей мере по существу выровненных с частью длины множества первых рельсов, второе множество постоянных магнитов, выровненных для противодействия полярности постоянных магнитов в первых рельсах таким образом, что предмет поднимается над трассой, и второй железный держатель в каждом втором рельсе, контактирующий со вторым множеством постоянных магнитов.

15. Система по п.14, дополнительно содержащая третий рельс и приводной диск, причем третий рельс изготовлен из электропроводного материала и проходит по всей длине трассы, приводной диск подсоединен к предмету для вращения вокруг оси вращения относительно предмета, имеет множество постоянных магнитов, разнесенных на расстояние относительно оси вращения, помещен своим участком в непосредственной близости от третьего рельса и способен управляемым образом вращаться в присутствии третьего рельса, для создания вихревых токов между постоянными магнитами в приводном диске и электропроводным материалом третьего рельса для ускорения и замедления предмета относительно трассы.

16. Система по п.14, в которой поперечный размер первого множества постоянных магнитов отличается от соответствующего поперечного размера второго множества постоянных магнитов.

17. Система по п.14, в которой поперечный размер первого множества постоянных магнитов меньше чем соответствующий поперечный размер второго множества постоянных магнитов.

18. Система по п.14, в которой первый держатель помещен на поверхности первого множества постоянных магнитов, наиболее удаленной от верхней поверхности рельса.

19. Система по п.14, дополнительно содержащая электропроводное покрытие, при этом первый держатель помещен на поверхности на первом множестве постоянных магнитов, наиболее удаленной от верхней поверхности рельса, и покрытие помещено на верхней поверхности первого рельса.

20. Система по п.14, дополнительно содержащая направляющие элементы, присоединенные к трассе и предмету, для поддержания предмета по оси трассы.

21. Система по п.14, дополнительно содержащая направляющие элементы, присоединенные к трассе, и дополнительные ролики, присоединенные к предмету, для поддержания предмета по оси трассы.

22. Система по п.14, дополнительно содержащая ролики, присоединенные к предмету и отделенные от рельсов промежутком и поддерживающие предмет по оси трассы.

23. Система по п.14, в которой третий рельс имеет форму удлиненной пластины, а ось вращения по меньшей мере перпендикулярна пластине.

24. Система для магнитного поднятия предмета, содержащая множество первых рельсов, разнесенных в поперечном направлении на расстояние друг от друга, причем каждый первый рельс имеет первое множество постоянных магнитов, распределенных по его длине, трассу, имеющую множество вторых рельсов, расположенных так, чтобы они были выровнены с множеством первых рельсов на предмете, когда предмет поднимается над трассой, второе множество постоянных магнитов, присоединенных ко вторым рельсам, причем полюсы второго множества постоянных магнитов ориентированы так, что верхняя поверхность каждого из вторых рельсов имеет однородную полярность по всему рабочему участку длины, каждый из второго множества постоянных магнитов в первом рельсе находится в контакте со смежными постоянными магнитами, и железный держатель, контактирующий с первым множеством постоянных магнитов и помещенный на поверхности второго множества постоянных магнитов, наиболее удаленной от верхней поверхности.

25. Система по п.24, в которой поперечный размер первого множества постоянных магнитов отличается от соответствующего поперечного размера второго множества постоянных магнитов.

26. Система по п.24, в которой поперечный размер первого множества постоянных магнитов меньше чем соответствующий поперечный размер второго множества постоянных магнитов.

27. Система по п.24, дополнительно содержащая электропроводное покрытие, расположенное на верхних поверхностях вторых рельсов.

28. Система по п.24, в которой продольный размер второго множества постоянных магнитов отличается от соответствующего продольного размера первого множества постоянных магнитов.

29. Система по п.24, в которой продольный размер второго множества постоянных магнитов короче чем соответствующий продольный размер первого множества постоянных магнитов.

30. Тележка для поднятия над трассой и перемещения вдоль отрезка трассы, имеющей пару первых рельсов, каждый из которых имеет расположенное на нем первое множество постоянных магнитов выровненной полярности, и второй рельс, изготовленный из электропроводного материала и проходящий по всей длине трассы, при этом тележка содержит пару третьих рельсов, по меньшей мере по существу способную выравниваться с парой первых рельсов, второе множество постоянных магнитов, присоединенных к паре третьих рельсов и выровненных для противодействия полярности постоянных магнитов в первых рельсах так, что предмет поднимается над трассой, железный держатель, контактирующий со вторым множеством постоянных магнитов, и диск, присоединенный к тележке для вращения вокруг оси вращения относительно тележки, имеющий множество постоянных магнитов, разнесенных на расстояние относительно оси вращения, помещенный своим участком в непосредственной близости от второго рельса и способный управляемым образом вращаться в присутствии второго рельса для создания вихревых токов между постоянными магнитами в диске и электропроводным материалом второго рельса для ускорения и замедления предмета относительно трассы.

31. Тележка по п.30, дополнительно содержащая направляющие элементы, присоединенные к предмету, для поддержания предмета по оси трассы.

32. Тележка по п.30, дополнительно содержащая ролики, подсоединенные к тележке, отделенные от рельсов промежутком и поддерживающие предмет соосным с трассой.

33. Тележка по п.30, в которой второй рельс имеет форму удлиненной пластины и ось вращения ориентирована так, что является по меньшей мере перпендикулярной пластине.

34. Тележка по п.30, в которой второе множество постоянных магнитов перемещаемым образом подсоединено к паре третьих рельсов.

35. Тележка по п.30, в которой второе множество постоянных магнитов присоединено к паре третьих рельсов с возможностью перемещения каждого из второго множества постоянных магнитов в поперечном направлении относительно соответствующего третьего рельса.

36. Тележка по п.30, в которой второе множество постоянных магнитов скользящим образом подсоединено к паре третьих рельсов для перемещения в поперечном направлении относительно соответствующего третьего рельса.

37. Тележка по п.30, в которой второе множество постоянных магнитов скользящим образом подсоединено к паре третьих рельсов для перемещения в поперечном направлении относительно соответствующего третьего рельса и дополнительно имеется по меньшей мере один направляющий элемент, подсоединенный к каждому из второго множества постоянных магнитов и помещенный в соприкосновении с одним из первых рельсов во время работы так, что поперечное смещение тележки относительно трассы приводит к поперечному смещению по меньшей мере одного из второго множества магнитов.

38. Способ поднятия предмета над трассой, содержащий следующие операции: крепление к трассе первого множества постоянных магнитов с их полярностями, ориентированными по направлению вверх; соприкосновение каждого из первого множества постоянных магнитов с железным материалом; обеспечение предмета, имеющего второе множество постоянных магнитов, расположенных по оси трассы, причем второе множество постоянных магнитов имеет свои полярности, ориентированные для противодействия первому множеству постоянных магнитов; соприкосновение каждого из второго множества постоянных магнитов с железным материалом.

39. Способ поднятия предмета над трассой и перемещения предмета по трассе, содержащий следующие операции: крепление к трассе первого множества постоянных магнитов с их полярностями, ориентированными по направлению вверх; соприкосновение каждого из первого множества постоянных магнитов с железным материалом; обеспечение предмета, имеющего второе множество постоянных магнитов, расположенных по оси трассы, причем второе множество постоянных магнитов имеет свои полярности, ориентированные для противодействия первому множеству постоянных магнитов; соприкосновение каждого из второго множества постоянных магнитов с железным материалом; расположение рельса из электропроводного материала по всей длине трассы; вращение диска, несущего постоянные магниты, поблизости от рельса из электропроводного материала так, что вихревая сила между рельсом и постоянными магнитами в диске заставляет предмет перемещаться относительно трассы.

40. Система для магнитного поднятия и перемещения предмета, содержащая трассу, имеющую по меньшей мере один первый рельс, проходящий по всей длине трассы и несущий множество первых постоянных магнитов, имеющих их полюса, выровненные друг с другом так, что верхняя поверхность каждого из первых рельсов имеет однородную полярность по всему рабочему участку длины, причем каждый первый постоянный магнит имеет первую длину, измеряемую в направлении трассы, предмет, имеющий по меньшей мере один второй рельс, сконфигурированный выровненным по меньшей мере с одним первым рельсом и несущий множество вторых постоянных магнитов, ориентированных для противодействия полярности постоянных магнитов в соответствующем первом рельсе так, что предмет поднимается над трассой, причем каждый второй постоянный магнит имеет вторую длину, измеряемую в направлении трассы, отличную от первой длины, третий рельс, изготовленный из электропроводного материала и проходящий на всю длину трассы, и по меньшей мере один диск, присоединенный к предмету для вращения вокруг оси вращения относительно предмета, имеющий множество постоянных магнитов, разнесенных на расстояние относительно оси вращения, помещенный своим участком в непосредственной близости от третьего рельса и способный управляемым образом вращаться в присутствии третьего рельса для создания вихревых токов между постоянными магнитами в диске и электропроводным материалом третьего рельса для ускорения и замедления предмета относительно трассы.

41. Система по п.40, в которой множество первых рельсов содержит два первых рельса.

42. Система по п.40, в которой каждый из множества первых постоянных магнитов в первом рельсе находится в контакте со смежными первыми постоянными магнитами в соответствующем первом рельсе.

43. Система по п.40, в которой поперечный размер первых постоянных магнитов отличается от соответствующего поперечного размера вторых постоянных магнитов.

44. Система по п.40, в которой поперечный размер первых постоянных магнитов меньше чем соответствующий поперечный размер вторых постоянных магнитов.

45. Система по п.40, дополнительно содержащая железный элемент держателя, находящийся в контакте с множеством первых постоянных магнитов по меньшей мере в одном первом рельсе.

46. Система по п.40, дополнительно содержащая первый железный держатель, находящийся в контакте с множеством первых постоянных магнитов, и второй железный держатель, находящийся в контакте со вторым множеством постоянных магнитов.

47. Система по п.40, дополнительно содержащая железный держатель, находящийся в контакте с множеством первых постоянных магнитов и помещенный на поверхности первых постоянных магнитов, наиболее удаленной от верхней поверхности рельса.

48. Система по п.40, дополнительно содержащая железный держатель и электропроводное покрытие по меньшей мере одного первого рельса, причем держатель находится в контакте с первыми постоянными магнитами и помещен на поверхность первых постоянных магнитов, наиболее удаленную от верхней поверхности рельса, а покрытие помещено на верхней поверхности первого рельса.

49. Система по п.40, дополнительно содержащая направляющие элементы, присоединенные к трассе и предмету для поддержания предмета по оси трассы.

50. Система по п.40, дополнительно содержащая направляющие элементы, присоединенные к трассе, и дополнительные ролики, присоединенные к предмету, для поддержания предмета по оси трассы

51. Система по п.40, дополнительно содержащая ролики, присоединенные к предмету, отделенные от рельсов промежутком и поддерживающие предмет по оси трассы.

52. Система по п.40, в которой третий рельс имеет форму удлиненной пластины, а ось вращения по меньшей мере перпендикулярна пластине.

53. Система по п.40, которая включает пару дисков, расположенных для вращения поблизости от третьего рельса.

54. Система по п.40, в которой по меньшей мере один диск подвижным образом присоединен к предмету для передвижения управляемым образом между зацепленным положением, в котором постоянные магниты в диске находятся поблизости от третьего рельса, и расцепленным положением, в котором постоянные магниты в диске расположены на расстоянии от третьего рельса, достаточном по меньшей мере для существенного устранения вихревых токов между ними.

55. Система по п.40, которая содержит пару дисков, расположенных для вращения поблизости от третьего рельса, причем пара дисков подвижным образом присоединена к предмету для передвижения управляемым образом между зацепленным положением, в котором постоянные магниты в диске находятся поблизости от третьего рельса, и расцепленным положением, в котором постоянные магниты в диске расположены на расстоянии от третьего рельса, достаточном по меньшей мере для существенного устранения вихревых токов между ними.