способ и система для транспортировки с использованием магнитной опоры

Формула изобретения

1. Устройство для перемещения груза вдоль намагничиваемой конструкции, содержащей верхнюю часть, нижнюю часть, первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, указанное устройство содержит:

источник магнитного потока, содержащий внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, а также дополнительно содержащий:

первую верхнюю часть первой полярности и первую нижнюю часть второй полярности, противоположной первой полярности, причем первая верхняя часть и первая нижняя часть отстоят от первой стороны намагничиваемой конструкции;

вторую верхнюю часть первой полярности и вторую нижнюю часть второй полярности, причем вторая верхняя часть и вторая нижняя часть отстоят от второй стороны намагничиваемой конструкции, первая верхняя часть и вторая верхняя часть магнитно притянуты к верхней части намагничиваемой конструкции, первая нижняя часть и вторая нижняя часть магнитно притянуты к нижней части намагничиваемой конструкции;

первый магнитопровод, прикрепленный к внутренней поверхности источника магнитного потока и содержащий первый намагничиваемый материал;

второй магнитопровод, прикрепленный к внешней поверхности источника магнитного потока и содержащий второй намагничиваемый материал; и

контроллер, выполненный с возможностью управления положением источника магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции.

2. Устройство по п.1, в котором источник магнитного потока содержит по меньшей мере одно из нижеперечисленного: по меньшей мере один постоянный магнит; источники магнитного потока, разделенные ненамагничиваемыми прокладками; магнит со связками; равномерно радиально намагничиваемый магнит.

3. Устройство по п.1, в котором первый магнитопровод и второй магнитопровод выполнены с возможностью концентрации магнитного потока, создаваемого источником магнитного потока.

4. Устройство по п.1, в котором контроллер содержит катушку управления, выполненную с возможностью пропуска электрического тока для отклонения магнитного потока, создаваемого источником магнитного потока.

5. Устройство по п.1, в котором контроллер дополнительно содержит:

по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью генерации данных датчика, отображающих положение по меньшей мере одной из указанных частей источника магнитного потока, относительно намагничиваемой конструкции; и

схему, выполненную с возможностью создания тока в зависимости от данных датчика.

6. Устройство по п.5, в котором указанный по меньшей мере один датчик выполнен с возможностью определения величины зазора между источником магнитного потока и намагничиваемой конструкцией.

7. Устройство по п.5, в котором созданный ток обладает возможностью уравнивания магнитного потока с обеих сторон намагничиваемой конструкции.

8. Устройство по п.5, в котором созданный ток обладает возможностью создания отклоняющего магнитного потока для увеличения или уменьшения магнитного потока, создаваемого источником магнитного потока.

9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее двигатель, выполненный с возможностью создания тяговой силы вдоль намагничиваемой конструкции.

10. Устройство по п.1, дополнительно содержащее дополнительный источник магнитного потока для использования с дополнительной намагничиваемой конструкцией, содержащей верхнюю часть, нижнюю часть, первую сторону и вторую сторону, противоположную первой, причем указанный дополнительный источник магнитного потока содержит:

дополнительную первую верхнюю часть первой полярности и дополнительную первую нижнюю часть второй полярности, причем дополнительная первая верхняя часть и дополнительная первая нижняя часть отстоят от первой стороны дополнительной намагничиваемой конструкции, и дополнительную вторую верхнюю часть первой полярности и дополнительную вторую нижнюю часть второй полярности, причем дополнительная вторая верхняя часть и дополнительная вторая нижняя часть отстоят от второй стороны дополнительной намагничиваемой конструкции, первая верхняя часть и вторая верхняя часть магнитно притянуты к верхней части дополнительной намагничиваемой конструкции, первая нижняя часть и вторая нижняя часть магнитно притянуты к нижней части дополнительной намагничиваемой конструкции, а намагничиваемая конструкция и дополнительная намагничиваемая конструкция отстоят друг от друга.

11. Устройство по п.10, дополнительно содержащее груз, связанный с источниками магнитного потока, так что эти источники ограничивают вращение груза вокруг намагничиваемых конструкций.

12. Устройство по п.1, в котором источник магнитного потока содержит выступы, проходящие в сторону намагничиваемой конструкции и выполненные с возможностью оказания сопротивления вертикальному смещению источника магнитного потока.

13. Устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере одно колесо с ребордой, выполненное с возможностью направления груза вдоль намагничиваемой конструкции.

14. Устройство по п.1, в котором первая верхняя часть выполнена с возможностью ввода магнитного потока в верхнюю часть намагничиваемой конструкции с первой стороны, вторая часть выполнена с возможностью ввода магнитного потока в верхнюю часть намагничиваемой конструкции со второй стороны, причем обеспечено проведение магнитного потока в намагничиваемой конструкции к нижней части, где обеспечено возвращение по меньше мере части магнитного потока к первой нижней части через нижнюю часть намагничиваемой конструкции с первой стороны, и обеспечено возвращение по меньшей части магнитного потока ко второй нижней части через нижнюю часть намагничиваемой конструкции со второй стороны.

15. Способ управления источником магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции, содержащей верхнюю часть, нижнюю часть, первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, согласно которому:

берут источник магнитного потока, содержащий внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность, первую верхнюю часть первой полярности, первую нижнюю часть второй полярности, противоположной первой полярности, вторую верхнюю часть первой полярности и вторую нижнюю часть второй полярности, первый магнитопровод, содержащий первый намагничиваемый материал и прикрепленный к внутренней поверхности источника магнитного потока, и второй магнитопровод, содержащий второй намагничиваемый материал и прикрепленный к внешней поверхности источника магнитного потока;

размещают первую верхнюю часть источника магнитного потока и первую нижнюю часть источника магнитного потока на расстоянии от первой стороны намагничиваемой конструкции;

размещают вторую верхнюю часть источника магнитного потока и вторую нижнюю часть источника магнитного потока на расстоянии от второй стороны намагничиваемой конструкции, причем первая верхняя часть и вторая верхняя часть магнитно притягиваются к верхней части намагничиваемой конструкции, первая нижняя часть и вторая нижняя часть магнитно притягиваются к нижней части намагничиваемой конструкции; и

управляют положением источника магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции.

16. Способ по п.15, в котором источник магнитного потока содержит по меньшей мере одно из нижеперечисленного: по меньшей мере один постоянный магнит; источники магнитного потока, разделенные ненамагничиваемыми прокладками; магнит со связками; равномерно радиально намагниченный магнит.

17. Способ по п.15, в котором этап управления положением включает генерирование электрического тока для отклонения магнитного потока, создаваемого источником магнитного потока.

18. Способ по п.15, в котором этап управления положением включает использование датчиков для определения положения по меньшей мере одной из указанных частей источника магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции и подачу тока в зависимости от определенного датчиком положения.

19. Способ по п.18, в котором этап использования датчиков для определения положения включает определение величины зазора между источником магнитного потока и намагничиваемой конструкцией.

20. Способ по п.15, в котором этап управления положением включает уравнивание магнитного потока по обеим сторонам намагничиваемой конструкции.

21. Устройство для перемещения груза вдоль намагничиваемой конструкции, содержащей верхнюю часть, нижнюю часть, первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, содержащее:

средства для генерирования магнитного потока, содержащие:

первые верхние средства для генерирования магнитного потока первой полярности, отстоящие от первой стороны намагничиваемой конструкции;

первые нижние средства для генерирования магнитного потока второй полярности, противоположной первой, отстоящие от первой стороны намагничиваемой конструкции;

вторые верхние средства для генерирования магнитного потока первой полярности, отстоящие от второй стороны намагничиваемой конструкции;

вторые нижние средства для генерирования магнитного потока второй полярности, отстоящие от второй стороны намагничиваемой конструкции, причем первые верхние средства и вторые верхние средства магнитно притянуты к верхней части намагничиваемой конструкции, а первые нижние средства и вторые нижние средства магнитно притянуты к нижней части намагничиваемой конструкции;

первые средства для направления магнитного потока, прикрепленные к внутренней поверхности указанных средств для генерирования магнитного потока;

вторые средства для направления магнитного потока, прикрепленные к внешней поверхности указанных средств для генерирования магнитного потока; и

средства для управления положением указанных средств для генерирования магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции.

22. Устройство по п.21, в котором средства для генерирования магнитного потока содержат по меньшей мере одно из нижеперечисленного: по меньшей мере один постоянный магнит; источники магнитного потока, разделенные ненамагничиваемыми прокладками; магнит со связками; равномерно радиально намагничиваемый магнит.

23. Устройство по п.21, в котором средства управления содержат схему контроллера.

24. Устройство по п.21, в котором средства управления содержат средства для генерирования электрического тока для отклонения магнитного потока.

25. Устройство по п.21, в котором средства управления содержат средства для определения положения средств для генерирования магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции и средства для подачи тока в зависимости от определенного положения.

26. Устройство по п.25, в котором средства для определения положения содержат средства для измерения величины зазора между указанными средствами для генерирования магнитного потока и намагничиваемой конструкцией.

27. Устройство по п.21, в котором средства управления содержат средства для уравнивания магнитного потока с первой и со второй стороны намагничиваемой конструкции.

Описание изобретения к патенту

ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка в соответствии с §119(e) патентного закона США (35 U.S.С.) притязает на приоритет по предшествующей предварительной заявке на патент США № 61/163778, поданной 26 марта 2009 г., которая включена в настоящую заявку посредством ссылки. Настоящая заявка также связана с патентами США № № 7617779; 3569804 и 6977451, каждый из которых полностью включен посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] В целом изобретение относится к способу и системе для транспортировки с использованием магнитной опоры. В частности, изобретение применяется для транспортировки груза посредством левитации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В одном из аспектов изобретения устройство для перемещения груза содержит источник магнитного потока и контроллер, выполненный с возможностью управления положением источника магнитного потока относительно намагничиваемой конструкции. Источник магнитного потока содержит первую верхнюю часть и первую нижнюю часть противоположных полярностей. Указанные первые части отстоят в горизонтальном направлении от первой стороны намагничиваемой конструкции. Источник магнитного потока также содержит вторую верхнюю часть и вторую нижнюю часть противоположных полярностей. Указанные вторые части отстоят в горизонтальном направлении от второй стороны намагничиваемой конструкции. Указанная вторая сторона противоположна указанной первой стороне. Первая и вторая верхние части магнитно притянуты к верхней части намагничиваемой конструкции, а первая и вторая нижние части магнитно притянуты к нижней части намагничиваемой конструкции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0004] На фиг.1А показан вид в перспективе системы, содержащей трубчатую магнитную опору, расположенную вблизи рельса.

[0005] На фиг.1В показан вид в разрезе системы, изображенной на фиг.1A, иллюстрирующий силовые линии, представляющие магнитное поле.

[0006] На фиг.2А показан вид спереди системы, содержащей трубчатую магнитную опору с катушкой управления.

[0007] На фиг.2В показана функциональная блок-схема системы горизонтального позиционирования.

[0008] На фиг.2С показана блок-схема, иллюстрирующая способ подачи тока на катушку управления в зависимости от полученных датчиком данных.

[0009] На фиг.3 показан вид в разрезе системы, содержащей транспортное средство с магнитной опорой, расположенной вблизи рельсов.

[0010] На фиг.4 показан вид в разрезе системы, содержащей призматическую магнитную опору.

[0011] На фиг.5 показан вид в разрезе системы, содержащей магнитную опору с магнитами.

[0012] На фиг.6 показан вид в разрезе системы, содержащей магнитную опору с двумя магнитами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Представленное ниже подробное описание направлено на раскрытие некоторых конкретных аспектов изобретения. Тем не менее изобретение может быть реализовано множеством различных способов, например, так, как ограничено формулой изобретения. Следует понимать, что раскрытые в этом документе аспекты могут быть реализованы в разнообразном множестве форм и что раскрытие любой конкретной конструкции, функции, либо конструкции и функции в совокупности приведено для репрезентативных целей. На основе изложенного специалисту должно быть понятно, что аспект, раскрытый в описании, может быть использован независимо от других аспектов и что по меньшей мере два аспект могут сочетаться различными способами. Например, устройство может быть выполнено, а способ применен с использованием любого количества изложенных в описании аспектов. Кроме того, такое устройство может быть выполнено, а такой способ применен с использованием иной конструкции, функциональности либо конструкции и функциональности в совокупности в дополнение или в отличие от одного или нескольких аспектов, изложенных в описании. Подобным же образом, способы, раскрытые в описании, могут быть реализованы по меньшей мере одним компьютерным процессором, выполненным с возможностью исполнять команды, считываемые с машиночитаемого носителя информации. Машиночитаемый носитель хранит информацию, например данные или команды, в течение некоторого времени, так что такую информацию можно в течение этого времени считывать с помощью компьютера. Примером машиночитаемых носителей могут служить запоминающие устройства, такие как оперативная память (оперативное запоминающее устройство ОЗУ), и устройства хранения информации, такие как жесткие диски, оптические диски, флэш-память, дискеты, магнитная лента, перфолента и перфокарты.

[0014] На фиг.1 показан вид в перспективе системы 10, содержащей трубчатую магнитную опору 100, расположенную вблизи рельса 120. Магнитная опора 100 содержит источник 104 магнитного потока, расположенный между внутренним корпусом 106 и внешним корпусом 102. В одном варианте реализации изобретения внешний корпус 102 имеет «С»-образное поперечное сечение и концентрически установлен вокруг внутреннего корпуса 106, который также имеет «С»-образное сечение. И внутренний корпус 106, и внешний корпус 102 предпочтительно изготовлены из намагничивающегося материала, например из железа или стали. Корпуса 102, 106 могут направлять магнитный поток от источника 104 магнитного потока вдоль внутреннего и внешнего периметра магнитной опоры 100 и таким образом обеспечивать удерживание и концентрацию магнитного потока.

[0015] Вследствие магнитного притяжения между магнитной опорой 100 и рельсом 120 магнитная опора 100 может удерживать груз без контакта с рельсом 120. Как описано далее в отношении фиг.3, такая магнитная опора может использоваться для создания подъемной силы, компенсирующей действующую на транспортное средство силу притяжения, что уменьшает трение при движении транспортного средства вдоль рельса.

[0016] В одном варианте реализации изобретения источник 104 магнитного потока содержит один постоянный магнит. Постоянные магниты могут содержать редкоземельные магниты, магниты из сплава самарий-кобальт, магниты Алнико (ЮНДК) и неодимовые магниты. Постоянные магниты позволяют опоре 100 обеспечивать «постоянно действующие» подъемные силы левитации, не требующие источника электроэнергии. В других вариантах реализации изобретения источник 104 магнитного потока может содержать по меньшей мере один постоянный магнит и/или по меньшей мере один электромагнит. В одном варианте реализации изобретения источник 104 магнитного потока намагничен равномерно радиально, так что боковые поверхности источника 104 магнитного потока, контактирующие с внешним корпусом 102, имеют одну полярность, а боковые поверхности источника 104, контактирующие с внутренним корпусом 106, имеют противоположную полярность. Источник 104 магнитного потока может представлять собой магнит со связками. В одном варианте реализации изобретения магнит со связками содержит магнитный порошок, смешанный с термопластичной смолой для получения магнитов литьем под давлением, прессованием, или гибкие магниты. Магнитный порошок может быть выровнен в предпочтительном направлении, пока смола жидкая, и удерживаться в предпочтительном направлении посредством этой смолы после ее отверждения. Магнит со связками можно использовать для минимизации паразитных потоков, например потока, выходящего за заданные пределы магнитной опоры 100.

[0017] На фиг.1В показан вид в разрезе системы, изображенной на фиг.1А, иллюстрирующий силовые линии 190 магнитного поля. Хотя показаны только шесть силовых линий 190, понятно, что магнитное поле является непрерывным, и для иллюстративного представления такого поля можно использовать как большее, так и меньшее количество линий 190. Внешний корпус 102 содержит первый конец 152 и второй конец 154, расположенные близко к выступам рельса 120. Внутренний корпус 106 также содержит первый конец 162 и второй конец 164, также расположенные вблизи выступов рельса 120. В одном из вариантов реализации изобретения источник 104 магнитного потока генерирует магнитное поле, представленное в виде множества силовых линий 190, начинающихся и заканчивающихся на источнике 104 магнитного потока. Внешний корпус 102 направляет каждую магнитную силовую линию 190 вдоль внешнего корпуса 102 к первому концу 152 или второму концу 154, где линия пересекает зазор между внешним корпусом и рельсом 120. Каждая силовая линия 190 продолжается через рельс 120 и выходит из нее, пересекая зазор между рельсом и первым концом 162 или вторым концом 164 внутреннего корпуса 106. Внутренний корпус 106 направляет каждую линию 190 вдоль внутреннего корпуса 106, а каждая силовая линия возвращается обратно в источник 104 магнитного потока. В зависимости от полярности источника магнитного потока 104, направление может быть обратным.

[0018] В одном варианте реализации изобретения длина опоры 100 в осевом направлении (вдоль рельса 120) превышает радиальную толщину корпуса. Такая конфигурация позволяет минимизировать неполезный магнитный поток и уменьшить паразитные магнитные поля, поскольку пути наименьшего магнитного сопротивления между внешним корпусом 102 и внутренним корпусом 106 проходят сквозь рельс 120 через зазоры между опорой 100 и рельсом 120.

[0019] Рельс 120, изображенный на фиг.1, расположен между первым и вторым концами внутреннего и внешнего корпусов и имеет двутавровое сечение. В других вариантах реализации изобретения могут использоваться и другие формы сечения. В одном из вариантов реализации рельс 120 достаточно узок, чтобы поместиться в зазорах между первыми концами 152, 154 и вторыми концами 162, 164. В другом варианте реализации рельс 120 достаточно узок, чтобы поместиться в зазорах между первыми концами 152, 154 и вторыми концами 162, 164 без контакта с магнитной опорой 100. Рельс 120 может иметь произвольную длину в осевом направлении, обеспечивающую помимо левитации поступательное перемещение.

[0020] В одном из вариантов реализации изобретения рельс 120 содержит намагничивающийся материал, например сталь или железо. В другом варианте рельс 120 содержит магнитный материал. Опора 100 может «захватывать и удерживать» рельс 120, поскольку любое вертикальное перемещение магнитной опоры 100 встречает сопротивление из-за действия магнитных сил, создаваемых источником 104 магнитного потока, которые стремятся минимизировать длину силовых линий 190 магнитного поля.

[0021] В одном из вариантов реализации изобретения рельс 120 содержит по меньшей мере два по существу параллельных рельса, разделенных промежутком, при этом каждый рельс имеет по существу двутавровое сечение, в котором головка отделена от подошвы шейкой. В одном варианте рельс 120 содержит рельсы со стандартной (международной) колеей, например, с промежутком колеи около 1435 мм. Промежуток может быть меньше или больше 1435 мм. В одном из вариантов рельс 120 позволяет езду колес с ребордой вдоль головки рельса. Следовательно, приведенные в данном описании варианты реализации изобретения совместимы с существующей технологией производства рельсов и других элементов подвижного состава.

[0022] На фиг.2А показан вид спереди системы, содержащей трубчатую магнитную опору 200, содержащую катушку 225 управления. Магнитная опора 200 содержит источник 204 магнитного потока, расположенный между внутренним корпусом 206 и внешним корпусом 202. Как описано выше для системы 10, показанной на фиг.1, опора 200 может «захватывать и удерживать» рельс 220. Как описано ниже, управляющий ток в катушке 225 изменяет величину магнитного потока и таким образом меняет силу с каждой стороны зазоров между источником 204 магнитного потока и рельсом 220, при этом обеспечена возможность генерировать и контролировать боковые силы и предотвращать контакт.

[0023] Система 210 горизонтального позиционирования может содержать контроллер, процессор или иную схему и может быть выполнена с возможностью горизонтального центрирования опоры 200 относительно рельса 220. Система 210 горизонтального позиционирования может содержать или быть функционально связанной с датчиком 290 и катушкой 225 управления. Катушка 225 управления может проводить электрический ток, который создает внутри нее магнитный поток. Следовательно, катушка 225 работает как электромагнит, который преобразует электрический ток в магнитный поток. Созданный магнитный поток может отклонять магнитное поле, описанное выше в примере, относящемся к фиг.1В, и таким образом создавать горизонтальную силу, действующую на магнитную опору, посредством дифференциального управления потоком. Следовательно, величину магнитного потока можно по-разному регулировать, добавляя отклоняющий магнитный поток, создаваемый катушкой 225, к магнитному потоку, создаваемому источником 104 магнитного потока. Как можно видеть из фиг.1В, направление потока в зазоре 187 между рельсом и внешним корпусом 102 и направление потока в зазоре 188 между рельсом и внутренним корпусом 106 противоположны вследствие полярности и ориентации источника магнитного потока. Таким образом, для создания необходимой результирующей боковой силы, действующей в одном направлении, можно последовательно или параллельно использовать более одной катушки 225, если направление витков каждой катушки известно или задано.

[0024] Управляя током в катушке 225 управления, система 210 горизонтального позиционирования может горизонтально центрировать опору 200 на рельсе 220. В одном из вариантов реализации изобретения система 210 горизонтального позиционирования сохраняет постоянный суммарный воздушный зазор между источником 204 магнитного потока и рельсом 220, уравновешивая горизонтальные силы притяжения между источником 204 магнитного потока и рельсом 220. В частности, поскольку магнитное притяжение тянет оба конца каждого корпуса 202 и 206 к рельсу 220, эффективность управления увеличивается. В одном из вариантов система 210 горизонтального позиционирования задействована для уравнивания магнитного потока с обеих сторон рельса 220.

[0025] Чтобы определить горизонтальное положение, можно использовать по меньшей мере один датчик 290 положения. Датчик 290 может генерировать данные датчика, отображающие расстояние от датчика 290 до объекта или до заранее определенной базовой точки. Например, датчик 290 может генерировать данные датчика, отображающие, горизонтальное положение магнитной опоры 200 относительно рельса 220. Датчик 290 может включать, не ограничиваясь только этим, индукционный преобразователь расстояния, емкостный датчик смещения, или лазерный дальномер. В одном из вариантов реализации изобретения датчик 290 испускает свет или акустический сигнал и измеряет изменения отраженного поля. В другом варианте датчик 290 может также генерировать данные датчика, отображающие скорость изменения расстояния между датчиком 290 и объектом. Например, датчик 290 может генерировать данные датчика, отображающие как быстро магнитная опора 200 приближается к рельсу 220. Датчик 290 может включать датчик, основанный на эффекте Доплера. В одном варианте реализации изобретения, датчик 290 испускает свет или акустический сигнал и измеряет изменение в длине волны отраженного сигнала.

[0026] В одном варианте реализации изобретения ток, проводимый управляющей катушкой 225, поступающий от системы 210 горизонтального позиционирования, зависит от горизонтального положения определяемого датчиком 290. В одном варианте реализации изобретения ток увеличивается в соответствии с линейным уравнением, по которому ток прямо пропорционален расстоянию, определяемому датчиком 290. В другом варианте реализации изобретения ток увеличивается в соответствии с квадратным уравнением, по которому ток обратно пропорционален квадрату расстояния, определяемому датчиком 290. Еще один вариант реализации изобретения заключается в том, что ток пропорционален, линейно или нелинейно, разнице между расстояниями, определяемыми двумя датчиками, установленными на противоположных сторонах рельса 220. Поскольку ток зависит по меньшей мере частично от показаний датчика 290, которые по меньшей мере частично определяются подаваемым на катушку током, система 210 горизонтального позиционирования может содержать сервопривод, эффективной работающий с такой обратной связью. В общем случае сервопривод получает командный сигнал от системы управления, усиливает этот сигнал и передает электрический ток, создавая движение, пропорциональное командному сигналу.

[0027] В одном варианте реализации изобретения катушка 225 управления намотана вокруг внешнего корпуса 202. В другом варианте катушка 225 управления намотана вокруг внутреннего корпуса 206. В следующем варианте реализации изобретения катушки управления могут быть намотаны вокруг внешнего корпуса 202 и/или внутреннего корпуса 206. Например, в одном варианте реализации первая катушка управления намотана вокруг внешнего корпуса 202, а вторая катушка намотана вокруг внутреннего корпуса 206. Катушка 225 может быть физически изолирована от внешнего корпуса 202, источника 204 магнитного потока и внутреннего корпуса 206 с помощью изоляционного материала.

[0028] На фиг.2В показана функциональная блок-схема системы 210 горизонтального позиционирования в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения. Система 210 горизонтального позиционирования получает сигнал от датчика 290, отображающий горизонтальное положение магнитной опоры 200 относительно рельса 220. Контроллер 212 обрабатывает сигнал от датчика 290, чтобы определить соответствующий ток корректировки, подаваемый на катушку 225 управления. Контроллер 212 управляет источником питания 216 (и может заряжаться от него), например, батареей или другим источником электрического тока. Контроллер 212 управляет источником 216 питания так, чтобы подавать ток на катушку 225 управления. В одном варианте реализации изобретения система 210 горизонтального позиционирования содержит запоминающее устройство 214 для хранения алгоритма для определения соответствующего тока в зависимости от сигнала, получаемого от датчика 290.

[0029] Контроллер 212 может представлять собой универсальный процессор, цифровой сигнальный процессор (DSP), проблемно-ориентированную интегральную микросхему (ASIC), программируемую вентильную матрицу (FPGA) или иное программируемое логическое устройство, логический элемент или транзисторные логические схемы, дискретные аппаратные компоненты либо любые надлежащие комбинации таковых, предназначенные для выполнения функций, описанных в этом документе. Контроллер 212 может также быть выполнен в виде комбинации компьютерных устройств, например в виде сочетания цифрового сигнального процессора и микропроцессора, множества микропроцессоров, по меньшей мере одного микропроцессора в сочетании с ядром памяти цифрового сигнального процессора или любой иной конфигурации.

[0030] Контроллер 212 может быть соединен посредством по меньшей мере одной шины с запоминающим устройством 214 для считывания информации с запоминающего устройства 214 или записи информации на него. Дополнительно либо как альтернативный вариант контроллер 212 может содержать память, например регистры процессора. Запоминающее устройство 214 может содержать кэш-память процессора, содержащую многоуровневую кэш-память с иерархическим кэшированием, при котором различные уровни имеют различные емкости памяти и различные скорости доступа. Запоминающее устройство также может содержать оперативную память (ОЗУ) и прочие энергозависимые или энергонезависимые запоминающие устройства.

[0031] На фиг.2С показана блок-схема, иллюстрирующая способ 270 подачи тока на катушку управления. Способ 270 может быть реализован, например, системой 210 горизонтального позиционирования, показанной на фиг.2В. Способ 270 начинается в блоке 271 с приема данных датчика, отображающих горизонтальное положение. В одном варианте реализации изобретения данные датчика отображают расстояние от датчика до объекта или до заранее определенной базовой точки. Например, в одном варианте данные датчика отображают горизонтальное положение магнитной опоры относительно рельса. В другом варианте данные датчика отображают скорость изменения расстояния от датчика до объекта. Например, в одном из вариантов реализации изобретения данные датчика отображают, как быстро магнитная опора приближается к рельсу. В другом варианте реализации данные содержат информацию, полученную от датчиков, каждый из которых отображает расстояние или скорость изменения расстояния.

[0032] Далее, в блоке 272 определяют, превышают ли данные датчика, отображающие расстояние или скорость, заранее определенное пороговое значение. Это определение может быть выполнено, например, с помощью контролера, показанного на фиг.2В. В одном варианте реализации изобретения, заранее определенное пороговое значение может быть равно нулю. Если расстояние или скорость меньше, чем заранее определенное пороговое значение, процесс по способу 200 переходит к блоку 273, где процесс 200 останавливается на заранее определенное время. Включение в схему блоков 272 и 273 позволяет способу 270 не выполнять постоянную корректировку, которая бывает энергетически затратной либо может привести к чрезмерным рывкам.

[0033] Если определено, что указанные данные датчика, отображающие расстояние или скорость, превышают заранее определенное пороговое значение, процесс по способу 200 переходит к блоку 274, в котором определяют ток, соответствующий полученным данным датчика. Это определение может быть выполнено, например, с помощью контроллера 212, показанного на фиг.2В. В одном варианте реализации изобретения ток усиливается по линейному закону, в котором ток прямо пропорционален расстоянию, определяемому датчиком. В другом варианте ток усиливается в соответствии с квадратичным уравнением, по которому ток обратно пропорционален квадрату расстояния, определяемого датчиком. В следующем варианте реализации изобретения ток пропорционален, линейно или нелинейно, разнице между расстояниями, определяемыми двумя датчиками, установленными с двух противоположных сторон рельса. В еще одном варианте реализации изобретения ток усиливается в соответствии с таблицей соответствия. Такая таблица соответствия может храниться, например, в запоминающем устройстве 214 устройства, показанного на фиг.2В. В одном из вариантов реализации изобретения ток определяют пропорционально скорости, определенной датчиком. В другом варианте ток определяют в зависимости от определяемых датчиком расстояния и скорости.

[0034] При переходе к блоку 275 по меньшей мере на одну катушку управления подается определенный ток. Ток может подаваться, например, от источника питания 216, управляемого контроллером 212, показанном на фиг.2В. Ток, подаваемый на катушки управления, может создавать магнитный поток внутри катушки и таким образом отклонять описанное выше для фиг.1B магнитное поле, чтобы создавать горизонтально направленную силу и горизонтально центрировать опору на рельсе. Очевидно, что в некоторых вариантах реализации изобретения определенный ток может быть равен нулю. Например, определенный ток может быть нулевым, когда магнитная опора центрирована относительно рельса в отсутствии внешних сил.

[0035] После блока 275 по способу 270 идет переход обратно к блоку 271 и процесс повторяется. Таким образом, способ 270 постоянно обеспечивает ток в зависимости от данных датчика. В одном варианте реализации изобретения система 210 горизонтального позиционирования постоянно удерживает магнитную опору центрированной относительно рельса.

[0036] На фиг.3 показано поперечное сечение системы 30, которая содержит транспортное средство 330 с грузом 360, соединенное с магнитными опорами 310, 312, расположенными вблизи рельсов 320, 322. Используя два рельса вместо одного, можно избежать вращения транспортного средства относительно рельса. Транспортное средство содержит первую опору 310, расположенную вблизи первого рельса 320, и вторую опору 312, расположенную вблизи второго рельса 322. Указанные опоры 310, 312 обеспечивают подъемную или левитационую силу, уравновешивающую силу притяжения, действующую на транспортное средство 330 и груз 360, что снижает трение при движении вдоль рельсов. Опоры 310 и 312 прикреплены к грузу 360 посредством по меньшей одного опорного элемента 362. Указанные опоры могут быть прикреплены с помощью сварки, винтовых соединений или иных способов крепления.

[0037] Система горизонтального позиционирования (не показана), содержащая по меньшей мере один датчик положения и по меньшей мере одну катушку управления, может сохранять опоры горизонтально центрированными, так что опоры не контактируют с рельсами, благодаря чему трение снижается еще больше. В одном варианте реализации изобретения система горизонтального позиционирования содержит по меньшей мере одну катушку управления, выполненную с возможностью соответствующего пропуска по меньшей мере одного потока электрического тока, для создания горизонтальной силы, как было ранее описано для фиг.2.

[0038] В одном варианте реализации изобретения в системе могут использоваться асимметричные воздушные зазоры в соответствии с заявкой на патент США № 12/048,062, полностью входящей в настоящую заявку посредством ссылки. В одном варианте внутренние зазоры 380 между опорами 310, 312 и рельсами 320, 322 отличаются по размеру от внешних зазоров 38 между опорами 310, 312 и рельсами 320, 322. Таким образом, если транспортное средство 330 смещается в горизонтальном направлении, в контакт с рельсом входит только одна опора.

[0039] Помимо того что система 30 может содержать опоры, создающие силу в вертикальном направлении, и систему горизонтального позиционирования, создающую силу в горизонтальном направлении, эта система 30 может также содержать двигатель, который обеспечивает тяговую силу, направленную в направлении рельсов 320, 322. Следовательно, система 30 может обеспечивать шесть степеней свободы. В одном варианте реализации изобретения двигатель содержит стандартный двигатель колесного локомотива, соединенный с транспортным средством 330. В другом варианте, двигатель содержит линейный двигатель в соответствии с заявкой на патент США № 12/048,062 или с заявкой № 7,617,779, полностью входящими в настоящую заявку посредством ссылки.

[0040] Хотя на фиг.3 показаны только две опоры 310, 312, понятно, что транспортное средство или система могут содержать дополнительные отдельные опоры различных конфигураций. Например, опоры можно ориентировочно разместить в четырех углах транспортного средства. В качестве еще одного примера опоры могут иметь осевой размер, близкий к осевому размеру транспортного средства, и их можно разместить с каждой стороны транспортного средства. В одном варианте реализации изобретения множество транспортных средств с опорами можно толкать или тянуть одним или несколькими колесными или левитационными локомотивами.

[0041] По сравнению с колесными тележками левитирующие платформы, такие как транспортное средство 330 на фиг.3, имеют некоторые преимущества, например, среди прочего уменьшение износа механических частей, снижение внешнего вырабатываемого тепла и снижение уровня шума. Гибридная левитационная система имеет потенциал стать более энергоэффективной относительно обычных систем благодаря снижению трения. Один вариант изобретения содержит систему «МагЛев», содержащую по меньшей мере одну магнитную опору.

[0042] На фиг.4 показан вид в разрезе системы 40, содержащей призматическую магнитную опору 400. Система 40 отличается от вышеописанных вариантов реализации изобретения тем, что магнитная опора 400 не является трубчатой, а имеет форму призмы. Хотя на фиг.4 изображена прямоугольная призма, могут быть использованы и другие формы. Например, в одном из вариантов реализации изобретения поперечное сечение магнитной опоры 400 представляет собой треугольник. В иных аспектах конструкция и функциональные возможности системы 40 могут быть такие же, как и у описанной ранее системы 20, показанной на фиг.2. Так как магнитная опора 400 имеет форму призмы опора 400 легче прикрепляется к транспортному средству и ее легче хранить. Вследствие того что призматическая конструкция обычно имеет плоские поверхности, упрощается изготовление источника магнитного потока и облегчается установка катушек управления.

[0043] На фиг.5 показан вид в разрезе еще одной системы 50, содержащей магнитную опору 500. Система 50 отличается от описанных выше вариантов реализации изобретения тем, что источник 504 магнитного потока содержит магниты 504, установленные так, что одна полярность обращена в сторону внешнего корпуса 502, а другая полярность - в сторону внутреннего корпуса 506. Между магнитами 504 имеется ненамагничиваемое вещество 515, например стекло, дерево, резина или воздух, благодаря чему появляется больше пространства и потенциально возможных мест для размещения обмоток катушек управления. В других аспектах конструкция и функциональные возможности системы 50 могут быть такие же, как и у системы 20, показанной на фиг.2. Так как магнитная опора 500 содержит не один магнит, а множество магнитов 504, можно использовать менее дорогой источник магнитного потока. Однако, если расстояние между магнитами 504 слишком велико, линии магнитного поля могут проходить не через рельс 520, а через ненамагничиваемый материал, что будет уменьшать подъемную силу.

[0044] На фиг.6 показан вид в разрезе системы, содержащий магнитную опору с двумя магнитами. Магнитная опора 600 содержит опорный элемент 630 и источник магнитного потока, содержащий два магнита 604а, 604b, установленные с каждой стороны рельса 620. Магниты 604а, 604b установлены так, что верхняя часть каждого магнита имеет одну полярность, а нижняя часть каждого магнита 604а, 604b имеет другую полярность. В одном из вариантов реализации изобретения опорный элемент 360 закрепляет положение магнитов 604а, 604b относительно друг друга. В других аспектах устройство и функциональные возможности системы 60 могут быть такие же, как и у системы 20, показанной на фиг.2. Так как магнитная опора 600 имеет только два магнита, изготовление такой конструкции может быть упрощено, а производственные расходы снижены. Однако линии магнитного поля могут проходить не через рельс 620, а слева от левого магнита 604а или справа от правого магнита 604b, что будет уменьшать подъемную силу.

[0045] В одном варианте реализации изобретения источник магнитного потока, расположенный вблизи рельса, может сужаться в вертикальном направлении, либо может иметь направленные к рельсу суженные участки, чтобы создавать сопротивление вертикальному смещению посредством изменений магнитного сопротивления.

[0046] Учитывая, что в вышеприведенном описании указываются новые признаки изобретения, используемые в различных вариантах его реализации, специалисту будет понятно, что, не выходя за рамки объема формулы изобретения, могут быть внесены любые исправления, замены и изменения, касающиеся формы или деталей описанного устройства или способа.