TW201620755A - 用於運輸系統之懸浮控制系統 - Google Patents

Abstract

一種運輸設備，具有至少一懸浮產生器及至少一驅動產生器。該至少一懸浮產生器被配置來產生懸浮磁通量、在相應的至少一升舉構件內移動、以及回應該懸浮磁通量而提升高於相對於該至少一升舉構件之靜止位置。該至少一驅動產生器被配置以產生驅動磁通量、在相應的至少一驅動構件內移動、以及回應該驅動磁通量而相對於該至少一驅動構件橫向移動。該至少一懸浮產生器之至少一部份相對於該至少一驅動產生器係可移動的。

Description

用於運輸系統之懸浮控制系統

本發明涉及一種用於運輸系統之懸浮控制系統，尤其是一種可包括驅動系統之用於運輸系統之懸浮控制系統。

磁浮系統通常設計為通過使用兩個物體之間的吸引或排斥而懸浮的系統。這些磁浮系統取決於兩個物體的間距，從而如果兩個物體的間距變化，則磁體在每個物體上產生的力會變化。此外，在經由軌道實現磁浮的系統中，例如在列車上，要求該軌道大致水平。因此，如果因為天氣或列車及軌道的重量導致地面隨著時間的推移而移動，則必須維修軌道。

磁浮相較於在軌道上傳統車輪可提供許多優點。一般而言，磁浮具有低或零機械摩擦力，從而在懸浮系統中的零件不會因接觸而磨損。磁浮具有多種運行速度，且在運行時，磁浮產生相當低的噪音水平。

磁浮可應用到傳統的大鐵路系統架構及單軌鐵路或個人化快速傳輸(personal rapid transport,PRT)系統。磁浮可使用主動式或被動式磁交互作用來實現懸浮與中心定位功能，且可使用感應或同步磁性交互作用來實現推進功能，例如：網絡導軌運輸系統可使用永磁耦合以提供具有運動之被動式主升力，並且可在多數運行速度下使用電動斥力以產生中心定位力，同時將線性馬達功能與電動中心定位功能整合，例如：參見併入本文作為參考之2009年7月21日公告之發明人為Wamble,III等的美國專利第7,562,628號、以及併入本文作為參考之2012年5月8日公告之發明人為Wamble,III等的美國專利第8,171,858號，推進單元可與懸浮單元整合或分開。

例如：與懸浮單元分開之推進單元係在2013年1月3日發明人為Wamble,III等的國際公開第WO 2013/003387 A2號中描述，其併入本文作為參考。車輛係藉由一或多個懸浮單元來懸浮(例如，WO 2013/003387 A2之第2、3、4、9、10、11A、11B圖中的410)，並且每一懸浮單元具有一或多個長形磁極。當車輛結合於軌道，每一長形磁極與軌道的固定導電條軌的平坦垂直面相鄰，且長形磁極以一可變角度傾斜。當該長形磁極沿著軌道移動時，從該長形磁極的磁場感應軌條中的渦電流，且該軌條中的該渦電流在該長形磁極上產生升力。在一些典型運行條件下，該升力通常與傾斜角度和車輛速度成正比(請參考WO 2013/003387 A2第[0066]至[0072]段)。

本發明旨在相應的升舉構件內調整懸浮產生器的方向，懸浮產生器的方向可以在包括軌道段之導軌運輸系統中協助不同路徑之間的車輛的轉轍，其中每個軌道段由一對共同延伸且間隔開的導軌組成。懸浮產生器的方向可以在導軌運輸系統中藉由調整升舉及/或調整例如轉彎操縱車輛的行進方向來協助切換路徑。在至少一實施例中，導軌運輸系統包括軌道段，其中每個軌道段係由一對共同延伸並間隔開的導軌組成。導軌可以是通過匯合處而互連導軌的網絡的一部分。導軌可以有分歧成額外條軌的主線，例如，一個主線可以是該網絡的中心幹線和具有分支出形成該網絡的分歧條軌。

每一段導軌係彼此隔開一恆定距離，並且在平面或傾斜面上通常是共平面或以類似於傳統鐵路軌道之方式沿著曲線傾斜轉彎。對照單軌，由於來自裝載的重量和慣性力係分布在導軌之廣泛區域，這種軌道可以由一對共同延伸間隔開的導軌組成，其在高速之下能搭載較重的裝載。同時，行駛在共同延伸間隔開之條軌上的車輛在行駛穩定性、相對於與穿越導軌下之高大貨車之碰撞的安全性、以及導軌係位於地平面且人行道可以在該地平面上且和導軌齊平的車站之運作具有一些優點。

在分歧區的條軌可垂直分歧，其為大致垂直於軌道面之方向，使得分歧區沒有條軌交叉。儘管本發明提及分歧區，本發明也包括與該分歧區相對的匯聚區。分歧區可包括分歧成上條軌組及下條軌組的條軌。方向不必精確地垂直而是大致垂直。例如，軌道可以是一個曲線的形狀，且條軌可在垂直於重力方向上分歧。在至少一種配置中，網絡之主線係在分歧區上方的水平面，並且轉轍係藉由分配車輛至或從主線之上方或下方之車輛路徑來完成。升舉係由於來自條軌中磁感應的一或多個渦電流的力，使得該力通常隨著車輛速度增加，且磁體及條軌在正常運行速度下可被設計來承載至少車輛總質量的兩倍。在這種情況下，各條軌可分開，使得該條軌之每一半與另一半垂直分歧，且穿過分歧區之車輛之總質量仍會被該一對半條軌懸浮，與經由該分歧區之所選路徑無關。

如本文所述之運輸設備可包括至少一懸浮產生器以及至少一驅動產生器，該至少一懸浮產生器可以被配置以產生一懸浮磁通量，在對應的至少一升舉構件內移動，且回應該懸浮磁通量，提升高於相對於所述至少一升舉構件之靜止位置。該至少一個驅動產生器可被配置以產生驅動磁通量，在對應的至少一驅動構件內移動，且回應該驅動磁通量，相對於所述至少一驅動構件橫向移動。所述至少一懸浮產生器的至少一部分相對於所述至少一個驅動產生器是可移動的。

如本文所述，懸浮產生器可以被配置以升舉與一升舉構件耦接的車輛。懸浮產生器可包括：配置以與升舉構件磁耦合的成形構件，該成形構件可具有被配置以產生用於將該升舉構件之至少一部份相交的升舉磁通量場的至少一長形磁極，該升舉磁通量可取決於行進方向中至少一磁極面的運動和相對於行進方向至少一磁極面的角度。該至少一磁極面可以包括複數個磁源，所產生的升舉磁通量場可與相對於所對應的至少一升舉構件的至少一懸浮產生器的相對位置無關。至少一長形磁極可以相對於至少一懸浮產生器到至少一升舉構件的相對運動的方向的角度來定向，使得升舉力分量在垂直於相對運動的方向上產生。該角度可以是基於磁力相對於法向速度常數K_FN的關係、至少一懸浮產生器和至少一升舉構件之間的相對速度、以及所需的升舉力的預定角度。該角度可以是基於磁力相對於正常速度常數K_FN的關係、至少一懸浮產生器和至少一升舉元件之間的相對 速度、以及所需的升舉力的可變角度。升舉力可取決於相對於長形磁極的寬度和高度之至少一長形磁極的長度，使得升舉力隨著長度相較於寬度和高度更大時而增加。升舉力可取決於長形磁極相對於所述至少一升舉構件的速度，較高的速度產生較大的升舉。該至少一長形磁極可包括成列布置的複數個磁性元件。所述至少一長形磁極可以包括兩個長形磁極，且該兩個長形磁極的每一個可包括成列布置的複數個磁性元件。懸浮構件可以包括電磁磁體、永磁體或其組合。本發明的重點是控制懸浮產生器，以便得知升舉力並根據需要進行修改。欲知道該升舉能力可以從感測器或懸浮產生器與系統互動中之已知的輸入而得知。此外，所描述的各種實施例提供用以改變懸浮產生器的升舉特性。這些實施例分別描述，但本發明考慮到在至少一種實施方式中，兩個或更多個實施例可以被組合以實現更大效益。該些實施例分別描述，用以說明和討論該特定實施例相關的原理。

接著，描述導軌。導軌可以包括：至少一升舉構件；至少一驅動構件，藉由一導軌耦接構件耦接到該至少一個升舉構件；該至少一升舉構件可以被配置以接收由相應的至少一懸浮產生器所產生的懸浮磁通量；以及該至少一個驅動構件可以被配置以接收由相應的至少一驅動產生器所產生的驅動磁通量。該至少一升舉構件可包括兩個升舉構件，該至少兩個升舉構件可以是兩個軌道，每個軌道具有三個側面。每個軌道可包括複數個段。該兩個軌道之每一軌道的剖面可以基本上是矩形，該至少一驅動構件的形狀大致上可以是圓柱形。

100‧‧‧運輸設備

101‧‧‧車輛

102‧‧‧驅動產生器

103‧‧‧驅動構件

104‧‧‧導軌

106‧‧‧懸浮產生器

108‧‧‧升舉構件

109‧‧‧上升舉構件

110‧‧‧磁元件

111‧‧‧下升舉構件

112‧‧‧匯合處

114‧‧‧行進方向

116‧‧‧上條軌

118‧‧‧下條軌

120‧‧‧底部邊緣

122‧‧‧頂部邊緣

124‧‧‧上邊緣感測器

126‧‧‧下邊緣感測器

128‧‧‧軸

130‧‧‧感測器翼

132‧‧‧垂直定位感測器

134‧‧‧上部分

136‧‧‧內表面

138‧‧‧下部分

139‧‧‧內表面

140‧‧‧電磁元件

142‧‧‧電磁陣列控制器

146‧‧‧電磁線圈

148‧‧‧前部分

150‧‧‧後部分

152‧‧‧永磁區

154‧‧‧電磁區

158‧‧‧磁元件

160‧‧‧磁導率背板

162‧‧‧伺服馬達

164‧‧‧連桿

166‧‧‧間隙

168‧‧‧調整片

170‧‧‧突出物

172‧‧‧軸耦接器

262‧‧‧伺服馬達

264‧‧‧連桿

362‧‧‧伺服馬達

364‧‧‧連桿

462‧‧‧伺服馬達

463‧‧‧伺服馬達

464‧‧‧連桿

465‧‧‧連桿

562‧‧‧伺服馬達

563‧‧‧伺服馬達

564‧‧‧連桿

565‧‧‧連桿

1500‧‧‧方法

1061‧‧‧分段

1062‧‧‧分段

1501~1504‧‧‧方塊

現將參考所附圖式僅僅藉由實例說明本發明的實施方式，其中：第1圖係顯示根據例示性實施例之運輸設備的等角視圖，其包括懸浮產生器及具有匯合處的導軌；第2圖係顯示包括驅動構件及導軌的運輸設備之特定實施例的剖面圖；第3圖係顯示懸浮產生器及升舉構件之例示性實施例的剖視圖； 第4圖係顯示根據例示性實施例之懸浮產生器的電磁陣列控制器的示意圖；第5圖係顯示根據例示性實施例之電磁懸浮產生器的示意圖；第6圖係顯示電磁懸浮產生器及升舉構件之第二例示性實施例的剖視圖；第7圖係顯示根據例示性實施例之懸浮產生器的示意圖，其具有配置以改變俯仰的可滑動軸；第8圖係顯示根據例示性實施例之懸浮產生器的示意圖，其具有配置以改變俯仰的可樞轉段；第9圖係顯示根據例示性實施例之懸浮產生器的示意圖，其可樞轉地耦接到偏擺軸；第10圖係顯示根據例示性實施例之懸浮產生器的示意圖，其可樞轉地耦接到俯仰軸；第11圖係顯示根據例示性實施例之懸浮產生器的示意圖，其具有配置以改變俯仰的可樞轉調整片；第12圖係顯示根據例示性實施例之可彎曲之懸浮產生器的示意圖，其耦接到一軸及對應之升舉構件；第13圖係顯示根據例示性實施例之可樞轉之懸浮產生器的示意圖，其耦接到一軸及對應之升舉構件；第14圖係顯示根據例示性實施例之一軸耦接器的等角視圖；以及第15圖係顯示使用運輸設備之方法的流程圖。

上述各種實施例僅僅通過舉例說明的方式提供，並且不應被解釋為限制本發明的範圍。因此，很多細節不會被表現出來或加以描述。儘管本技術的許多特徵和優點已連同本發明的結構和功能的細節列於前面的描述中，但其公開內容僅屬說明性質，本發明通過在所附的申請專利範圍中使用的詞彙的廣義含義所表示的整個範圍的原則內，可以在細節上進行改變，尤其是在形狀、大小、和構件的布置。因此，可以理解的是，上述 實施例可以在所附申請專利範圍的範疇內進行修改。申請專利範圍用語記載一組中的「至少一者」表示該組的一個組件或該組的多個組件滿足該申請專利範圍。

為了清楚簡單地進行說明，在適當情況下，元件編號在不同圖式中重複出現是指對應的或類似的元件。另外，為了全面理解本文所描述的實施方式，列舉了大量具體細節。然而，本發明所屬技術領域中具有通常知識者將會理解，沒有這些具體細節也可以實施本文所述的實施方式。在其它實例中，方法、步驟和部件沒有被詳細描述，以避免混淆所描述的有關聯的相關特性。此外，該描述不應被認為是限制本文所述的實施方式的範圍。

以下就適用於本發明全文的幾個詞彙加以定義。本文中所使用的詞彙「懸浮」是指物體相對於另一物體在這些物體之間不存在機械接觸的情況下的升舉和懸置。另一個詞彙是「懸浮力」，懸浮力是提供懸浮的力。懸浮力作用在垂直方向(與重力方向相反的方向上)，但本發明所屬技術領域中具有通常知識者將容易地認識到，相同的力可以用來在橫向方向上或在具有垂直和橫向分量的一些方向上移動或定位兩個物體。概括而言，本文所用的詞彙「懸浮」和「懸浮力」分別是指在與行進的主方向大致垂直的方向上無接觸地定位兩個物體和兩個物體之間的力。如本文進一步所使用的「懸浮磁通量」和「懸浮力」是可互換的，並且指的是相同的元件。「懸浮產生器」是配置以產生與升舉構件相互作用的磁波，以使可移動物體相對於固定物體懸浮的裝置。

「驅動力」是指使一個物體相對於另一物體加速、保持運動或減速所需的力。本文使用的「驅動力」是指與行進的主方向大致成一直線的力，不受兩個物體之間機械接觸的影響。本文使用的「驅動產生器」是配置以產生與驅動構件相互作用的磁波，以相對於固定物體驅動可移動物體的裝置。

「導軌」是提供汽車、車輛或轉向架可以沿著其移動的路徑的裝置或結構。本文所使用的「導軌」一詞和「軌道」是可互換的，並且指的是相同的元件。汽車是指配置以沿著導軌行進的裝置。汽車可以是至少部分封閉的、完全封閉的或具有一個可以放置物體或人的表面。汽車可以結合到轉向架上，轉向架又結合到導軌上。轉向架可以是汽車的一體部件或可以與汽車結合的單獨部件。本文所用的轉向架並非必須包括輪子，而是配置以與導軌接合。

「耦接」一詞可指兩個物體的連結或連接，耦接可以是直接的或間接的，間接耦接包括通過一個或多個中間物體連接兩個物體。結合還可以指電的或機械的連接。結合還可以包括沒有物理接觸的磁性連結。「大致上」一詞是指一個元件實質上符合特定尺寸、形狀、或大致上修改的其他字，使得該元件不必須完全一樣，例如，大致上為圓柱狀意指類似於圓柱體的物體，但可能與真正圓柱具有一或多個偏差。「包括」一詞意指「包括，但不限於」，其特指所描述的組合、群組、系列等開放式的包含或構成。 「磁源」一詞意指自然地產生磁場或者可以被感應以產生磁場的任何材料，例如，磁源可包括永磁體、電磁體、超導體、或產生磁場或可被感應以產生磁場的任何其它材料。「俯仰角(pitch)」一詞被定義為相對於水平軸增加或減少的攻角(angle of attack)。「偏擺角(yaw)」一詞則被定義為繞垂直軸的扭轉或擺動。

上述各種實施例僅藉由舉例說明的方式提供，不應被解釋為限制本發明的範圍。因此，很多細節不會被表現出來或加以描述。儘管本發明的許多特徵和優點已連同本發明的結構和功能的細節敘述在前面的敘述中，但其公開內容僅屬說明性質，本發明通過在所附的申請專利範圍中使用的詞彙的廣義含義所表示的整個範圍的原則內，可以在細節上進行改變，尤其是在形狀、大小、和構件的布置。因此，可以理解的是，上述實施例可以在所附申請專利範圍的範疇內進行修改。申請專利範圍用語記載一組中的「至少一者(at least one of)」表示該組的一個組件或該組的多個組件滿足該申請專利範圍。例如，A、B和C中之至少一者表示可以只是A、只是B、只是C、A和B、A和C、B和C、或A、B以及C。

導軌轉轍器係可使路徑分開或合併的一塊導軌，導軌轉轍器係用於建構多線導軌之導軌網絡之重要且有價值的技術特徵。藉由將車輛從一路徑轉轍到另一路徑，旅客或貨物不須轉移至其他路徑的另一車輛。

第1圖係顯示具有一導軌的運輸設備，一懸浮產生器106收納於該導軌中。運輸設備100可以包括：一驅動產生器(圖中未示)；以及一懸浮產生器106，能夠被收納於導軌104內。該驅動產生器被配置以產生使運輸設備100橫向運動的驅動磁通量。該驅動產生器係顯示在第2圖之懸浮產生器的外側。懸浮產生器106可以用懸浮產生器106之外側或內側的驅動產生器來實現。此外，懸浮產生器106可以被配置為例如在升降機中的大致上或至少部分地垂直配置。本文所描述的原理一般是以相對於大致水平行進方向來說明，但是，本發明可以應用於其他行進方向。

導軌104可包括一個或多個升舉構件108，懸浮產生器106被配置以在升舉構件108內移動，並產生一懸浮磁通量，將升舉構件提升到靜止位置的上方。懸浮產生器106和相應的升舉構件108由一個間隙166(參見第3圖)隔開。在至少一種實施例中，懸浮產生器106可以是一個大致呈矩形的本體，其與傳輸設備100耦接並且被配置以在升舉構件108內移動。在其他實施例中，懸浮產生器106可為任何形狀，配置以在相應的升舉構件108內移動並產生一懸浮磁通量。

為瞭解升舉構件108相對於懸浮產生器之配置，第6圖提供以剖面方式說明懸浮產生器106和升舉構件108。當懸浮產生器106在相應的升舉構件108內移動時，懸浮產生器106可包括配置以產生懸浮磁通量的一或多個磁元件110，磁元件110可以是一或多個磁體。在至少一個實施例中，磁元件110可以是電磁體。在其它實施例中，磁元件110可以包括電磁體、永磁體或其組合。

再次參考第1圖，導軌104包括一升舉構件108，在兩個升舉構件108之間形成一匯合處112。懸浮產生器106至少部分被收納在升舉構件108內。匯合處112包括兩個升舉構件108，其中一個垂直設置在另一個之上。當運輸設備100接近匯合處112，懸浮磁通量可以被增加或減少，從而增加或減少在升舉構件108上方的高度。然後，運輸設備100和懸浮產生 器106可以進入垂直設置的升舉構件108中之任一者。在至少一個實施例中，運輸設備100可以從二個或多個軌道轉換到單一軌道、從單一軌道轉換到一個以上之軌道、或從複數個軌道轉換到複數個軌道。運輸設備100可具有設置在相對側上的兩個懸浮產生器106，每個懸浮產生器106被配置以收納在升舉構件108內。在至少一個實施例中，導軌104包括兩個相對的升舉構件108，每一個升舉構件108被配置以收納懸浮產生器。

導軌104可包括連接上升舉構件109和下升舉構件111的兩個升舉構件108的匯合處112，匯合處112可為運輸設備提供另一行進方向。例如，上升舉構件109可形成相對於行進方向的向右曲線，且下升舉構件111可形成相對於行進方向的向左曲線。在其他實施例中，上升舉構件109可使向左彎曲、向右彎曲、連續垂直分離、水平前進、或者其任意組合，且下升舉構件111可使向左彎曲、向右彎曲、連續垂直分離、水平行進、或者其任意組合。

運輸設備100可藉由改變懸浮產生器106的俯仰角(pitch)通過匯合處112，從而增加或減少所需的懸浮磁通量。運輸設備100可以各種方式改變懸浮產生器106的俯仰角，將在下文討論之。此外，當運輸設備100沿著具有曲線、彎曲、或其它非直線部分的導軌104行進時，運輸設備100可以調整懸浮產生器106的偏擺角(yaw)。偏擺角與俯仰角可分別調整，且運輸設備100可以單獨和同時調整偏擺角和俯仰角。

導軌104具有上條軌116及下條軌118，其與懸浮產生器106中的上、下長形磁元件110磁耦接(參見第6圖)。在至少一個實施例中，該懸浮產生器106被稱為「懸浮翼(levitation wing)」或「磁翼(magwing)」。

運輸設備100可具有感測器翼130，感測器翼130可具有一或多個垂直定位感測器(vertical position sensors,VPS)132，用以判定在導軌104與相應的升舉構件108內之懸浮產生器106之位置。由複數個感測器132收集的資料允許懸浮產生器106在導軌104與匯合處112內轉換。由第1圖可瞭解，上部分134具有配置在內表面136上的感測器132以及下部分138具有配置在內表面139上的感測器132。

一或多個垂直定位感測器(VPS)132可被安裝至轉向架上、感測器翼130上或軸128上之懸浮產生器106的前緣。該一或多個垂直定位感測器(VPS)132可以是各式各樣類型，例如霍爾效應(Hall Effect)、接近度、光學、超音速、場效應及其他常用於機械自動化中的邊緣/定位感測器。在至少一個實施例中，該一或多個垂直定位感測器(VPS)132可與上邊緣感測器124及/或下邊緣感測器126嚙合及/或交互作用。

軸128可將懸浮產生器106與運輸設備100耦接，該軸128可具有與其耦接的一個或多個伺服馬達162，以相對於運輸設備100滑動或旋轉該軸128。在至少一個實施例中，一或多個伺服馬達162繞該軸128的縱向軸線轉動該軸128，從而轉動懸浮產生器106。在其他實施例中，一個或多個伺服馬達162可相對於懸浮產生器106沿運輸設備100之縱向軸線滑動該軸128。又，在其它實施例中，該一或多個伺服馬達162可在相對於該軸128和運輸設備100之任何方向上啟動懸浮產生器106，諸如俯仰角(pitch)、偏擺角(yaw)、及/或轉動角(roll)。

第2圖係顯示運輸設備100及導軌104的具體例子，運輸設備100可包括一車輛101，設置在導軌104的兩個平行間隔開的水平條軌之間。車輛101可被配置以運送乘客、貨物或其組合。車輛101的寬度小於條軌之間的間距，以提供車艙與垂直分歧匯合處112(參見第1圖)之上支線軌道109的條軌之間有足夠的間隙(參見第1圖)。懸浮產生器106被設置在條軌內，並安裝到車輛101。懸浮產生器106可以是被動式永磁體或電磁體，或可包括主動式切換電磁體。

由第2圖可理解，運輸設備100包括配置以產生驅動磁通量的驅動產生器102，驅動產生器102可設置在車輛之外緣，且可收納於設置在各條軌之外部分上的驅動構件103內。

第3圖係顯示根據本發明在升舉構件內之懸浮產生器的剖面圖，第3圖顯示上條軌116的底部邊緣120具有上邊緣感測器124，配置以偵測當運輸設備100接近該匯合處時感測器翼130和懸浮產生器之接近度。同樣地，下條軌118的頂部邊緣122具有下邊緣感測器126，配置以偵測當運輸設備100接近該匯合處時感測器翼130和懸浮產生器106之接近 度。上邊緣感測器124和下邊緣感測器126可以是各式各樣的類型，例如霍爾效應(Hall Effect)、接近度、光學、超音速、場效應及其他常用於機械自動化中的邊緣/定位感測器。上邊緣感測器124和下邊緣感測器126提供關於當運輸設備100通過匯合處112轉換時，懸浮產生器和升舉構件108行進方向114的資料。

在至少一個實施例中，上邊緣感測器124和下邊緣感測器126提供關於接近度的資料給運輸設備100，以調整懸浮產生器106的俯仰角。運輸設備100可以包括處理器、微處理器、或其他控制機制，以調整懸浮產生器的俯仰角，以回應來自感測器翼、上邊緣感測器124、及/或下邊緣感測器126的資料。該資料可與下面敘述的電磁控制器來實現(如第4圖所示)。在其它實施例中，上邊緣感測器124和下邊緣感測器126指示當運輸設備100在該匯合處112轉換時該運輸設備100之行進方向114。上邊緣感測器124和下邊緣感測器126接通和斷開，以引導運輸設備100至適當的上升舉構件109或下升舉構件111(如第1圖所示)。

升舉構件108具有大致矩形的剖面，且懸浮產生器106具有類似形狀，但至少略小於配置以在升舉構件108內移動的大致矩形的剖面。當懸浮產生器106在升舉構件108內沿行進方向114移動時，產生懸浮磁通量。感測器翼130被設置在懸浮產生器106的前面，在至少一個實施例中，運輸設備100具有設置在懸浮產生器106之前面與後面的感測器翼130。

第4圖係顯示根據例示性實施例之電磁陣列控制器和懸浮產生器，電磁陣列控制器142可選擇性地回應來自上或下垂直定位感測器(VPS)132的輸入。控制器輸出係引導到懸浮產生器106中的複數組電磁線圈146的電流，以增加與升舉構件108的磁耦合。

由於電磁元件140可被設置在懸浮產生器106的前端或後端，電流通過它們的效果具有多重功效。一個功效是藉由增加懸浮產生器106的有效長度來增大直接懸浮。電磁元件140的充電增加了與條軌耦接的永磁磁極的長度。在懸浮產生器106中將所有的電磁元件140充電的效果快速，且懸浮磁通量係線性變化。

懸浮產生器106之俯仰力矩平衡也可由電磁元件140之充電來改變。在懸浮產生器106之前端將電磁元件140充電造成俯仰角增大(上仰)，在懸浮產生器106之尾端將電磁元件140充電造成俯仰角減小(下俯)。類似地，在懸浮產生器106之前端將電磁元件140充電造成俯仰角減小(下俯)，在懸浮產生器106之尾端將電磁元件140充電造成俯仰角增大(上仰)。

由第4圖可瞭解，懸浮產生器106具有四個電磁元件104，各電磁元件140具有六個電磁線圈146。電磁陣列控制器142給適當的電磁元件140及相應的電磁線圈146充電，以回應來自複數個感測器132之回饋。在懸浮產生器106之前緣的電磁元件140表示為E和F，而在懸浮產生器106之尾緣的電磁元件140表示為C和D。在至少一實施例中，長形磁極係設置在前緣元件E、F與尾緣元件C、D之間。

在其他實施例中，懸浮產生器106可具有更多或更少的電磁元件，且在每個電磁元件140內，每個電磁元件140可具有更多或更少的電磁線圈146。電磁元件140和電磁線圈146的數目可依各種因素而變化，諸如懸浮產生器106的大小、電磁線圈146、材料選擇可用功率，但不限於此。

第5圖顯示具有永磁元件與電磁元件之升舉構件的示意圖，導軌104與懸浮產生器106之側壁未顯示出來，以便更佳地說明懸浮產生器106的構造。懸浮產生器106之磁元件110可劃分為前部分148和後部分150。每一部分具有永磁區152和電磁區154。懸浮產生器106可相對於軸128俯仰，以回應電磁區之不平衡充電。將前部分148之電磁區154充電增加了懸浮產生器106之俯仰角(上仰)，將後部分150之電磁區154充電減小了懸浮產生器106之俯仰角(下俯)。

懸浮產生器106可具有一永磁區152及電磁區154，可用前述第4圖中顯示和描述的電磁陣列控制器142來實現。永磁區152可產生必要的懸浮磁通量，同時當懸浮產生器106在相應的升舉構件108內行進時，電磁區154可提供俯仰調整。

第6圖係顯示懸浮產生器的剖面圖，電磁區154係在懸浮產生器106之前部分148內。懸浮產生器106在該前部分148內可具有上和下 電磁區154，且類似地在懸浮產生器106之後部分150中包括上和下電磁區154。

由第5、6圖可瞭解，懸浮產生器106在前部分148和後部分150之上和下部分之每一者中具有五個電磁線圈146，每一線圈具有一北極和一南極。永磁區152在前部分148之上和下部分之每一者中具有六個永磁元件156，且在後部分150之上和下部分之每一者中具有六個永磁元件156。懸浮產生器106大致上呈水平，但將電磁區154充電可使懸浮產生器106在導軌104內相對該軸128俯仰。

第7圖顯示根據例示實施例之可滑動式懸浮產生器，當懸浮產生器106接近且穿過匯合處112時，增加及減少俯仰角，以調整懸浮磁通量。懸浮產生器106藉由將該軸向前或向後滑動改變合正向力來調整俯仰角，懸浮產生器106在中心點相對於該軸128平衡。在至少一個實施例中，伺服馬達及/或連桿(如第1圖和第9-11圖所示)可滑動該軸至中心點之後端而增加俯仰角α。作用在懸浮產生器106之力矩係在穩定狀態下之懸浮力F_N乘上該軸從中心點移動的距離X。在其他實施例中，伺服馬達及/或連桿(如第1圖和第9-11圖所示)可將懸浮產生器106相對於該軸128向前或向後滑動，從而產生不平衡的懸浮磁通量來改變懸浮產生器106之俯仰角。

由第7圖可瞭解，軸128向中心點的後面移動距離X，使懸浮產生器106向上仰α。為了說明計算，F_N為100kg且該軸移動1cm，從而作用在懸浮產生器之合力矩係1kgm，合力矩增加懸浮產生器106之俯仰角α。在其他實施例中，該軸可向中心點的前面移動而減小懸浮產生器106之俯仰角α。該例子僅是一例示，且所敘述的值僅為了易於瞭解，不同的值可用來進行計算，該些值係取決於該系統。

第8圖係顯示根據例示實施例之懸浮產生器從上而下的示意圖，懸浮產生器106包括沿著懸浮產生器106之長度而設置的複數個磁元件110，一或多個磁元件110係耦接到懸浮產生器106之可樞轉的磁元件158。磁元件158之樞轉改變由懸浮產生器106產生的懸浮磁通量，懸浮產生器106與相應的升舉構件108交互作用而使懸浮產生器106繞著軸128旋轉。

可樞轉的磁元件158調整在該軸128之任一側產生的磁通量，而使懸浮產生器106俯仰，在尾端處樞轉磁元件158，使懸浮產生器106在前端產生更高的磁通量，從而懸浮產生器106向上仰。在前端處樞轉磁元件158，使懸浮產生器106在尾端產生更高的磁通量，從而懸浮產生器106向下俯。懸浮產生器106可樞轉一或多個可樞轉磁元件158，以回應來自上緣感測器124、下緣感測器126、垂直定位感測器(VPS)132、以及運輸設備100之處理器的回饋。

由第8圖可瞭解，懸浮產生器106係由設置在懸浮產生器106之大致中心點處之軸128耦接，懸浮產生器106具有複數個磁元件110，且一或多個磁元件110係可樞轉地被耦接到該懸浮產生器，懸浮產生器106可進一步具有可設置磁元件110於其上的磁導率背板160，磁導率背板160也可樞轉地被連接至可樞轉的磁元件158。懸浮產生器106的尾端磁元件110係該可樞轉的磁元件158，且偏離相應的升舉構件108，從而增加懸浮產生器106之俯仰角，前端元件也可樞轉地被耦接以偏離相應的升舉構件108，從而減小懸浮產生器106之俯仰角。可樞轉的磁元件158可由運輸設備100之處理器或微處理器所控制，以回應上緣感測器124、下緣感測器126、垂直定位感測器(VPS)132、或設置在懸浮產生器106或相應的升舉構件108上的其他感測器。在其他實施例中，可實現一個以上之可樞轉的磁元件158，諸如兩個、三個或更多個，以提供俯仰角的額外改變。

第9圖係顯示懸浮產生器從上而下的示意圖，運輸設備100可要求調整俯仰角和偏擺角。俯仰角係調整懸浮產生器106相對於行進方向114的上仰或下俯，而偏擺角係調整懸浮產生器106繞著垂直於行進方向114的軸的偏轉。調整偏擺角係改變水平面內的行進方向，而調整俯仰角係改變垂直面內的行進方向。

懸浮產生器106之偏擺角可藉由改變一或多個磁元件110和相應的升舉構件108之間的間隙166來調整，懸浮產生器106可樞轉地與軸128耦接，該懸浮產生器也可與伺服馬達162和連桿164耦接。伺服馬達162和連桿164可相對於相應的升舉構件108樞轉懸浮產生器106。當伺服 馬達162啟動時，懸浮產生器106樞轉，懸浮產生器106與相應的升舉構件108之間的間隙166會改變，從而懸浮磁通量隨之改變。

當間隙166改變時，所得到的力矩產生作用以增加或減少懸浮產生器106的俯仰角，這取決於偏擺角的方向。在懸浮產生器106的前緣處較小的間隙166會增大俯仰角，而在懸浮產生器的前緣處較大的間隙166會減小俯仰角。類似地，在懸浮產生器106的尾緣處較小的間隙166會增大俯仰角，而在懸浮產生器的後緣處較大的間隙166會增大俯仰角。

由第9圖可瞭解，伺服馬達162和連桿164與懸浮產生器106的前端耦接，間隙166相對於相應的升舉構件108係一致的。虛線的懸浮產生器106顯示所感應的偏擺角。伺服馬達162啟動而將前端移到更靠近升舉構件108，這縮小了懸浮產生器106與升舉構件108之間的間隙166，從而感應俯仰角的增大。在其他實施例中，伺服馬達162和連桿164可耦接在懸浮產生器106的後緣、或在沿著懸浮產生器106的長度的任何點以調整俯仰角。

第10圖係顯示根據本發明之懸浮產生器的示意圖，懸浮產生器106可與伺服馬達262和連桿264耦接以調整俯仰角，伺服馬達262和連桿264樞轉懸浮產生器106而直接調整俯仰角。由第10圖可瞭解，伺服馬達262與懸浮產生器106之前緣耦接，懸浮產生器106相對於行進方向114係向上仰，懸浮產生器106之前緣可朝向上升舉構件109向上仰，且可朝向下升舉構件111向下俯。在其他實施例中，伺服馬達262與連桿264可與沿著懸浮產生器106上之任一點耦接，耦接於前端或尾端可最大化懸浮產生器106的俯仰角範圍。在其他實施例中，伺服馬達262與連桿264可耦接在懸浮產生器106之尾緣、或沿著懸浮產生器106之長度的任一點以調整間隙166。

第11圖係顯示根據本發明之懸浮產生器的示意圖，懸浮產生器106可以有兩個調整片168，其與伺服馬達362和連桿364耦接以調整俯仰角。在行進方向114且零俯仰角的行進期間，調整片大致上保持平行於懸浮產生器106。調整片168可樞轉朝向和遠離上條軌116和下條軌118(如第3圖所示)以調整俯仰角。調整片168樞轉朝向或遠離相應的升舉構件109 使懸浮產生器106繞著軸128樞轉，調整片168樞轉朝向上升舉構件109增大懸浮產生器106的俯仰角，而調整片168樞轉朝向下升舉構件111減小懸浮產生器106的俯仰角。

由第11圖可瞭解，調整片168係設置在懸浮產生器106的後緣，且朝向上條軌116向上樞轉而使懸浮產生器106向上仰。在其他實施例中，懸浮產生器106可包括設置在前端或尾端的一個調整片168、二個調整片168、或任何數量的調整片168，以調整在相應的升舉構件108內的俯仰角。

在其他實施例中，懸浮產生器106包括調整片168，透過小型伺服馬達362耦接到懸浮產生器106，伺服馬達362可使調整片傾斜，而與行進方向114不成一直線。反作用力使該懸浮產生器傾斜，而使調整片168回到與行進方向114成一直線。這種實施方式可使用重量更輕的伺服馬達362，且僅需要俯仰調整片168，這種實施方式也可自我穩定。

第12圖係顯示根據本發明之可撓性懸浮產生器106，懸浮產生器106與配置在該軸兩側上的兩個伺服馬達462、463和兩個連桿464、465耦接，連桿464、465將伺服馬達462、463與懸浮產生器106的前端和尾端耦接，伺服馬達462、463偏轉懸浮產生器106之兩端以維持懸浮產生器106和相應的升舉構件之間的一恆定間隙166，維持恆定間隙166以控制懸浮磁通量，並允許主動控制懸浮產生器106。

由第12圖可瞭解，懸浮產生器106包括突出物170，將懸浮產生器106耦接至伺服馬達462、463，伺服馬達462、463係設置在與突出物170一致的軸上。在其他實施例中，伺服馬達462、463可設置在遠離懸浮產生器的軸上，其造成一相對於懸浮產生器106的有角度的連桿。

第13圖係顯示根據本發明之懸浮產生器，懸浮產生器106可具有兩個分段1061、1062，可樞轉地耦接在軸128上，分段1061、1062藉由伺服馬達562、563和連桿564、565與軸128耦接，伺服馬達562、563和懸浮產生器106之各分段1061、1062係相對於相應的升舉構件108。

第14圖係顯示根據本發明之軸耦接器，軸耦接器172將懸浮產生器106與軸128耦接，軸耦接器172允許懸浮產生器106向上仰、向下俯、向左偏擺、以及向右偏擺。

第15圖係顯示使用運輸設備之方法的流程圖，參考第15圖，流程圖係根據例示實施例來說明，因為有多種方式來實施該方法，本實施例方法1500係透過例示實施例的方式提供。例如以下描述的方法1500可以使用第1-14圖所示的配置來進行，這些圖式中的各種元件是在解釋例示性方法1500中作為參考。第15圖中所示的各方塊表示在例示性方法1500中進行的一或多個步驟、方法或子流程。此外，所示方塊的順序僅僅是說明性的，並且這些方塊的順序可根據本發明內容而改變。在不脫離本發明的範疇之下，可加入額外的方塊或使用較少的方塊。例示性方法1500可從方塊1501開始。

在方塊1501，運輸設備100可藉由驅動產生器102產生驅動磁通量而沿著導軌104移動。在至少一種實施例中，驅動產生器102是螺旋形的，且在對應的驅動構件內轉動。

在方塊1502，驅動磁通量促使沿著導軌104行進，且使懸浮產生器106在相應的升舉構件108內移動，從而產生懸浮磁通量。懸浮磁通量沿著導軌104而隨著運輸設備100之速度而變化。

在方塊1503，運輸設備100在相應的升舉構件108內調整懸浮產生器106之方向，該方向(包括俯仰角、偏擺角及/或轉動角)會改變懸浮磁通量。

在方塊1504，運輸設備100接近匯合處112，且懸浮產生器106之方向使運輸設備100進入上升舉構件109或下升舉構件111其中之一者。

相信例示性實施例及其優點可從前面描述中理解，很明顯地，在不脫離本發明的精神和範圍或犧牲其所有優點的情況下，可作各種改變，上文所述的實施例僅僅是本發明較佳或例示性實施例。

本申請案主張2014年9月8日提交之美國臨時申請案第62/047,624號之優先權，其全部內容併入於本文中作為參考。

100‧‧‧運輸設備

101‧‧‧車輛

102‧‧‧驅動產生器

103‧‧‧驅動構件

104‧‧‧導軌

106‧‧‧懸浮產生器

Claims (30)

1. 一種運輸設備，包括：至少一懸浮產生器，配置以：產生一懸浮磁通量；在相應的至少一升舉構件內移動；以及提升高出相對於該至少一升舉構件之靜止位置，以回應該懸浮磁通量；至少一驅動產生器，配置以：產生一驅動磁通量；在相應的至少一驅動構件內移動；以及相對於該至少一驅動構件橫向移動，以回應該驅動磁通量；其中該至少一懸浮產生器之至少一部分相對於該至少一驅動產生器係可移動的。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，其中該至少一懸浮產生器包括兩個懸浮產生器，且每一個懸浮產生器被配置收納在相應的升舉構件中。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，其中該運輸設備進一步包括一本體，其與該至少一懸浮產生器耦接，該至少一懸浮產生器相對於沿著與該運輸設備之縱軸大致平行之方向的該本體係可滑動的。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，其中該至少一懸浮產生器係由複數個分段組成，至少一分段可朝向該運輸設備樞轉，從而改變該懸浮磁通量。
5. 依據申請專利範圍第4項所述的運輸設備，其中該至少一分段相對於該運輸設備之相對運動之方向係一尾分段。
6. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，進一步包括：一伺服馬達；以及與該至少一懸浮產生器耦接的連桿，該伺服馬達被配置以啟動該連桿，從而將相對於該相應的升舉構件之該至少一懸浮產生器移動。
7. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，進一步包括：一伺服馬達；以及與該至少一懸浮產生器耦接的連桿，該伺服馬達被配置以啟動該連桿，從而將相對於該運輸設備之該至少一懸浮產生器移動。
8. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，其中該至少一懸浮產生器在尾端處具有兩個調整片，該兩個調整片與一伺服馬達耦接，該伺服馬達被配置以啟動該些調整片繞著垂直於該運輸設備之該縱軸之軸。
9. 依據申請專利範圍第8項所述的運輸設備，其中各調整片與相應的伺服馬達耦接，從而允許各調整片分別移動。
10. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，其中該至少一懸浮產生器具有兩個相對端，並且各端係與連桿耦接到配置於一軸上之伺服馬達，該連桿與該伺服馬達被配置以使該至少一懸浮產生器之該端相對於該運輸設備之該縱軸偏斜。
11. 依據申請專利範圍第10項所述的運輸設備，其中該至少一懸浮產生器之各端係可偏轉的，與該相對端無關。
12. 依據申請專利範圍第10項所述的運輸設備，其中該伺服馬達被配置以偏轉該懸浮產生器，以維持在該懸浮產生器與該相應的升舉構件之表面之間大致恆定的間隙。
13. 依據申請專利範圍第1項所述的運輸設備，其中該至少一懸浮產生器包括兩個分段，各分段透過一連桿及一伺服馬達與一軸可樞轉地耦接，各伺服馬達被配置以相對於該升舉構件之該相應的分段樞轉。
14. 依據申請專利範圍第13項所述的運輸設備，其中該懸浮產生器之各分段係可樞轉的，與另一分段無關。
15. 依據申請專利範圍第13項所述的運輸設備，其中該伺服馬達被配置以樞轉該懸浮產生器，以維持在該懸浮產生器與該相應的升舉構件之間大致恆定的間隙。
16. 一種懸浮翼，包括：一懸浮產生器，被配置以與一運輸設備耦接，並且產生一懸浮磁通量；以及該懸浮產生器被配置以在相應的升舉構件內移動；其中該懸浮產生器之至少一部分相對於該運輸設備係可移動的，從而改變所產生之懸浮磁通量。
17. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，其中該至少一懸浮產生器包括兩個懸浮產生器，且每一個懸浮產生器被配置收納在相應的升舉構件中。
18. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，其中該運輸設備進一步包括一本體，其與該至少一懸浮產生器耦接，並且該至少一懸浮產生器相對於沿著與該運輸設備之縱軸大致平行之方向的該本體係可滑動的。
19. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，其中該至少一懸浮產生器係由複數個分段組成，各分段被配置以產生懸浮磁通量，以及至少一分段可朝向該運輸設備樞轉，從而改變該懸浮磁通量。
20. 依據申請專利範圍第19項所述的懸浮翼，其中該至少一分段相對於該運輸設備之相對運動之方向係一尾分段。
21. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，進一步包括：一伺服馬達；以及與該至少一懸浮產生器耦接的連桿，該伺服馬達被配置以啟動該連桿，從而將相對於該相應的升舉構件之該至少一懸浮產生器移動。
22. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，進一步包括：一伺服馬達；以及與該至少一懸浮產生器耦接的連桿，該伺服馬達被配置以啟動該連桿，從而將相對於該運輸設備之該至少一懸浮產生器移動。
23. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，其中該至少一懸浮產生器在尾端處具有兩個調整片，該兩個調整片與一伺服馬達耦接，該伺服馬達被配置以啟動該些調整片繞著垂直於該運輸設備之該縱軸之軸。
24. 依據申請專利範圍第23項所述的懸浮翼，其中各調整片與相應的伺服馬達耦接，從而允許各調整片分別移動。
25. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，其中該至少一懸浮產生器具有前端與尾端之兩個相對端，並且各端係與連桿耦接到配置於一軸上之伺服馬達，該連桿與該伺服馬達被配置以使該至少一懸浮產生器之該端相對於該運輸設備之該縱軸偏轉。
26. 依據申請專利範圍第25項所述的懸浮翼，其中該至少一懸浮產生器之各端係可偏轉的，與該相對端無關。
27. 依據申請專利範圍第25項所述的懸浮翼，其中該伺服馬達被配置以偏轉該懸浮產生器，以維持在該懸浮產生器與該相應的升舉構件之表面之間大致恆定的間隙。
28. 依據申請專利範圍第16項所述的懸浮翼，其中該至少一懸浮產生器包括前分段和尾分段之兩個分段，各分段透過一連桿及一伺服馬達與一軸可樞轉地耦接，各伺服馬達被配置以相對於該升舉構件之該相應的分段 樞轉。
29. 依據申請專利範圍第28項所述的懸浮翼，其中該懸浮產生器之各分段係可樞轉的，與另一分段無關。
30. 依據申請專利範圍第28項所述的懸浮翼，其中該伺服馬達被配置以樞轉該懸浮產生器，以維持在該懸浮產生器與該相應的升舉構件之間大致恆定的間隙。