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公開番号2019205343
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191128
出願番号2019115289
出願日20190621
発明の名称乗り物車両を停止又は発進させるシステム及び方法
出願人ユニバーサル シティ スタジオズ リミテッド ライアビリティ カンパニー
代理人個人,個人全 7 件を表示,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B60L 13/03 20060101AFI20191101BHJP(車両一般)
要約【課題】乗り物車両を停止又は発進させるシステム及び方法を開示する。
【解決手段】1つの実施形態では、システムが、軌道の曲線部分に設置されたリニア誘導モータ(LIM)と、軌道上に配置された乗り物車両と、乗り物車両の軌道に面する側に複数のアクチュエータを介して結合された1又は2以上のリアクションプレートと、1又は2以上のリアクションプレートとLIMとの間の空隙をモニタするように構成された1又は2以上のセンサと、乗り物車両による曲線の移動全体を通じて空隙を所望のレベルに維持するように、1又は2以上のセンサから受け取ったデータに基づいて、複数のアクチュエータのうちのどのアクチュエータを作動させるか、及び複数のアクチュエータの各々の所望の動作を決定するように構成されたプロセッサとを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
軌道の曲線部分に設置されたリニア誘導モータ(LIM)と、
前記軌道上に配置された乗り物車両と、
前記乗り物車両の前記軌道に面する側に複数のアクチュエータを介して結合された1又は2以上のリアクションプレートと、
前記1又は2以上のリアクションプレートと前記LIMとの間の空隙をモニタするように構成された1又は2以上のセンサと、
前記乗り物車両による前記曲線の移動全体を通じて前記空隙を所望のレベルに維持するように、前記1又は2以上のセンサから受け取ったデータに基づいて、前記複数のアクチュエータのうちのどのアクチュエータを作動させるか、及び前記複数のアクチュエータの各々の所望の動作を決定するように構成されたプロセッサと、
を備えることを特徴とするシステム。
続きを表示(約 2,700 文字)【請求項2】
前記複数のアクチュエータ及び前記1又は2以上のリアクションプレートは、前記プロセッサが決定した選択されたアクチュエータの作動に基づいて、選択されたリアクションプレートを前記曲線の円弧に一致するように協働して屈曲させるように構成される、
請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記プロセッサは、前記空隙を前記所望のレベルに維持するように、閉ループフィードバックシステムを利用して、前記乗り物車両が前記曲線を移動する際の前記複数のアクチュエータの各々の前記所望の動作を決定するように構成される、
請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記LIMは、フェライトコア内に配置されてパネルによって覆われたリニアコイル巻線を含む、
請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記1又は2以上のリアクションプレートは、前記リニアコイル巻線と同じサイズである、
請求項4に記載のシステム。
【請求項6】
前記1又は2以上のリアクションプレートの各々は、前記LIMに面するアルミニウム製の底部側と、鉄製の上部バッキングプレートとを含む、
請求項1に記載のシステム。
【請求項7】
前記1又は2以上のリアクションプレートの各々は4隅を含み、該4隅の各々に前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータが配置される、
請求項1に記載のシステム。
【請求項8】
前記軌道は、2つのレールを含み、前記乗り物車両は、前記軌道の上部に配置された走行面に前記複合曲線全体を通じて接触する、前記乗り物車両の前記軌道に面する側に固定された2つの走行軸受を含み、1つの走行軸受が前記軌道の各レールに位置合わせされて、前記リアクションプレートの前部から前記リアクションプレートの後部に延びる、
請求項1に記載のシステム。
【請求項9】
前記リアクションプレートと前記LIMの間に油圧流体を注入して、流体力学的軸受と、前記乗り物車両が前記複合曲線全体を通じて移動する際に前記乗り物車両の側面に接触して前記油圧流体を保持する壁部シールとを形成する、前記軌道に設置された1又は2以上の噴霧器を含む、
請求項1に記載のシステム。
【請求項10】
前記曲線は複合曲線を含み、前記1又は2以上のリアクションプレートは、連接式であり、柔軟であり、セグメント化され、又はこれらの組み合わせである、
請求項1に記載のシステム。
【請求項11】
前記LIMは、片側式又は両側式である、
請求項1に記載のシステム。
【請求項12】
1又は2以上のセンサを介して、軌道上に配置された遊園地乗り物車両と、前記軌道の複合曲線部分とに関するデータを取得するステップと、
複数のリアクションプレートと前記軌道に設置されたリニア誘導モータ(LIM)との間の十分な空隙を維持するように、閉ループシステムを用いて、前記データに基づいて、前記複数のリアクションプレートのうちの作動すべき少なくとも1つの選択されるリアクションプレートを、プロセッサを介して決定するステップと、
前記少なくとも1つの選択されたリアクションプレートを前記乗り物車両の底部に結合するアクチュエータを、前記複合曲線全体を通じて前記決定通りに作動させ、前記リアクションプレートを屈曲させて前記十分な空隙を維持するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項13】
前記センサは、前記乗り物車両に結合された近接センサを含み、該センサは、前記リアクションプレートと前記LIMとの間の前記空隙に関するデータを取得するように構成される、
請求項12に記載の方法。
【請求項14】
前記LIMは、フェライトコア内に取り付けられたリニアコイル巻線を含む、
請求項12に記載の方法。
【請求項15】
前記センサを利用して、前記アクチュエータが前記複合曲線の一部において作動した後の前記空隙の変化を含むフィードバックを前記プロセッサに送信することにより、前記複合曲線の前記一部における後続の作動の変更を前記プロセッサが考慮できるようにするステップを含む、
請求項12に記載の方法。
【請求項16】
リニア同期モータ(LSM)を備えたシステムであって、前記LSMは、柔軟な基板によって連結された椎骨パネルに取り付けられた交互極永久磁石を含む、ローラーコースター軌道の複合曲線部分の2つの側面に取り付けられたロータと、前記軌道上に配置された乗り物車両の底部に固定されたリニアコイル巻線を含むステータとを含み、前記乗り物車両は、
電源と、
前記ステータと前記ロータの前記椎骨パネルとの間に十分な空隙を維持するように、前記リニアコイル巻線にどれほどの電力を供給すべきか、及び前記電力をいつ供給すべきかを決定し、前記電源に前記複合曲線全体を通じて前記決定通りに前記電力を供給させるように構成されたプロセッサと、
を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項17】
前記リニアコイル巻線によって発生した磁場に対する前記永久磁石の引力及び反発力は、前記柔軟な基板を介して、前記複合曲線全体を通じて前記乗り物車両が受けるピッチ及びロールに一致するように前記ロータの前記椎骨パネルを屈曲又は移動させる、
請求項16に記載のシステム。
【請求項18】
前記乗り物車両は、前記ロータと前記ステータとの間の空隙に関するデータを取得して、該データを前記プロセッサに送信するように構成された1又は2以上の近接センサを含む、
請求項16に記載のシステム。
【請求項19】
前記プロセッサは、前記取得したセンサデータに基づいて、前記空隙を調整するために前記リニアコイル巻線にどれほどの電力を供給すべきか、及び前記電力をいつ供給すべきかを決定するように構成される、
請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
前記柔軟な基板は、前記ロータの前記椎骨パネルを前記複合曲線の周辺で異なる角度に位置付けることを可能にするケーブルを含む、
請求項16に記載のシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に動作制御機構に関し、具体的には、乗り物車両を停止又は発進させるシステム及び方法に関する。
続きを表示(約 16,000 文字)【背景技術】
【0002】
本節は、以下で説明及び/又は特許請求する本技術の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介するためのものである。本考察は、読者に背景事情を示して本開示の様々な態様のより良い理解を促す上で役立つと考えられる。従って、これらの記載は、先行技術を認めるものとしてではなく、上記の観点から読むべきものであると理解されたい。
【0003】
乗客を運ぶ車両の加速及び停止を行う機構を利用する用途には様々なものがある。例えば、列車及びローラーコースターなどは、1又は2以上のリニア誘導モータ(LIM)又はリニア同期モータ(LSM)を利用して乗り物車両又は車を軌道に沿って加速させ、乗り物車両又は車を所望の位置に停止させることができる。LIM及びLSMは、基本的にロータが線形構成で横たわる展開された電気モータである。LIM及びLSMは、線形磁場を発生させて磁場内で導体又は磁石を引き付け又は遠ざけることによって乗り物車両又は車を動かす力を生じる。通常、LIM及びLSMは、軌道に固定されたロータと、動く乗り物車両又は車に固定されたステータとを含み、或いはこの逆の場合もある。LIMでは、ロータが、3相交流(AC)電力を供給できるフェライトコアに含まれたリニアコイル巻線を含むことができる。ロータは、パネルによって覆うことができる。ステータは、リアクションプレートとも呼ばれるアルミニウム鋼板などの導体を含むことができる。一方、LSMでは、ロータを1又は2以上の永久磁石、ステータをコイルとし、これらの両方を別個のパネルによって覆うことができる。いずれのシナリオにおいても、コイルにAC電力を供給することによって磁場を発生させることができる。LIMでは、ロータの磁場内にリアクションプレートが置かれると、誘発された渦電流によってプレート独自の磁場を生じることができ、2つの磁場が反発し合い又は引き寄せ合うことによって車両を加速又は減速させる。同様に、LSMでは、励磁されたコイルステータがロータ内の永久磁石を通り過ぎると、電気的に制御された磁場が反発し合い又は引き寄せ合うことによって車両を加速又は減速させることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
以下、当初の特許請求の範囲の主題と同一範囲のいくつかの実施形態を要約する。これらの実施形態は、本開示の範囲を制限するものではなく、むしろ開示するいくつかの実施形態の概要を示すものにすぎない。実際に、本開示は、以下に示す実施形態に類似することができる、又はそれとは異なることができる様々な形態を含むことができる。
【0005】
本開示の1つの態様によれば、システムが、軌道の曲線部分に設置されたリニア誘導モータ(LIM)と、軌道上に配置された乗り物車両と、乗り物車両の軌道に面する側に複数のアクチュエータを介して結合された1又は2以上のリアクションプレートと、1又は2以上のリアクションプレートとLIMとの間の空隙をモニタするように構成された1又は2以上のセンサと、乗り物車両による曲線の移動全体を通じて空隙を所望のレベルに維持するように、1又は2以上のセンサから受け取ったデータに基づいて、複数のアクチュエータのうちのどのアクチュエータを作動させるか、及び複数のアクチュエータの各々の所望の動作を決定するように構成されたプロセッサとを含む。
【0006】
本開示の別の態様によれば、方法が、1又は2以上のセンサを介して、軌道上に配置された遊園地乗り物車両と、軌道の複合曲線部分とに関するデータを取得するステップと、複数のリアクションプレートと軌道に設置されたリニア誘導モータ(LIM)との間の十分な空隙を維持するように、閉ループシステムを用いて、データに基づいて、複数のリアクションプレートのうちの作動すべき少なくとも1つの選択されるリアクションプレートを、プロセッサを介して決定するステップと、少なくとも1つの選択されたリアクションプレートを乗り物車両の底部に結合するアクチュエータを、複合曲線全体を通じて決定通りに作動させ、リアクションプレートを屈曲させて十分な空隙を維持するステップとを含む。
【0007】
本開示の別の態様によれば、システムが、柔軟な基板によって連結された椎骨パネルに取り付けられた交互極永久磁石を含むロータを含むリニア同期モータ(LSM)を含む。ロータは、ローラーコースター軌道の複合曲線部分の2つの側面に取り付けられ、ステータは、軌道上に配置された乗り物車両の底部に固定されたリニアコイル巻線を含むことができる。乗り物車両は、電源と、ステータとロータの椎骨パネルとの間に十分な空隙を維持するように、リニアコイル巻線にどれほどの電力を供給すべきか、及び電力をいつ供給すべきかを決定し、電源に複合曲線全体を通じて決定通りに電力を供給させるように構成されたプロセッサとを含む。
【0008】
全体を通じて同じ部分を同じ符号によって示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本開示のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点がより良く理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
ある実施形態による、ローラーコースターの複合曲線部分において利用される、乗り物車両に取り付けられたアクチュエータを含むリアクションプレートを含むリニア誘導モータ(LIM)の概略的な斜視図である。
ある実施形態による、図1のアクチュエータを含むリアクションプレートを示す図である。
ある実施形態による、リアクションプレートの側面図である。
ある実施形態による、乗り物車両回路のブロック図である。
ある実施形態による、リアクションプレートに固定されたアクチュエータを利用することによってLIMの空隙を維持するのに適した処理のフロー図である。
ある実施形態による、複合曲線を通る軌道においてリアクションプレートと誘導モータとの間の空隙を維持する、乗り物車両のリアクションプレートに固定された走行軸受を示す図である。
ある実施形態による、乗り物車両に固定されたリアクションプレートと軌道内の誘導モータとの間に、複合曲線において空隙を維持するように配置された油圧流体を示す図である。
ある実施形態による片側式LIMを示す図である。
ある実施形態による両側式LIMを示す図である。
ある実施形態による、複合曲線を通じて空隙を維持するように、ロータパネルに取り付けられた永久磁石とリニアコイルステータとを含むリニア同期モータ(LSM)を示す図である。
ある実施形態による、リニアコイルの巻線に電力を供給することによってLSMの空隙を維持するのに適した処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
乗り物車両又は車の発進及び停止に使用される機構は、列車などの地上輸送システム及びローラーコースターなどの遊園地乗り物で利用されることが多い。これらの機構は、リニア誘導モータ(LIM)及び/又はリニア同期モータ(LSM)を含むことができる。LIM及びLSMは、空隙によって離間された2つの要素であるステータ及びロータを含むことができる。空隙は、推力ベクトルを生じて機構の効率を高めるように狭く(例えば、一定の閾値距離内に)保たれることが望ましい。一般に、LIM又はLSMを利用する用途では、軌道上の直線又は緩やかな曲線にロータが配置される。このことは、ステータとロータとの間に空隙を維持している効率的なLIM又はLSMを形成する際の主要要素に起因することが多い。現在では、軌道の曲線の複合性が増すにつれて空隙の維持が困難になることが認識されている。
【0011】
上述したように、これらの用途で利用されるLIM及びLSMでは、一般に軌道の直線部分又は緩やかな曲線部分にロータが取り付けられる。従って、LIMでは、ステータが、本明細書ではリアクションプレートと呼ぶパネル(例えば、アルミニウムパネル)を含むことができ、一般にこれらのパネルは、対向する要素と相互作用し、軌道の直線部分又は緩やかな曲線部分の最中に空隙を維持して乗り物車両又は車の発進又は停止を行えるように、平らな連接するセグメント化されたパネルに分割される。ステータとロータとの間の空隙は、LIM又はLSMの効率に正比例する。従って、空隙が維持されなければ、LIM又はLSMの効率に影響を与える電気スリップが生じる恐れがある。さらに、LIM又はLSMが、車両を推進又は減速させるのに必要なエネルギーよりも多くのエネルギーを使用する可能性がある。しかしながら、空隙を管理することは、とりわけ軌道の不正確性、車輪の柔らかさ、及びステータとロータとの間の磁力又は反発力の強度を含む複数の理由によって困難な場合がある。
【0012】
これらの困難性は、上昇、下降又は連続する半径にステータ及びロータが従わざるを得ないコークスクリューなどの軌道の複合曲線部分において増大することがある。上記の困難性に加え、乗り物車両又は車が複合曲線全体を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う場合もあり、これによってほぼ一定の(例えば、閾値未満の)空隙を維持する困難性が増すこともある。この結果、通常、これらの機構は、複合曲線では利用されていない。それにも関わらず、現在では、改善された動作制御(例えば、停止又は発進)機構、特に軌道の複合曲線部分において利用できる機構に対するニーズが存在すると認識されている。
【0013】
従って、開示する実施形態は、ロータとリアクションプレートとの間の空隙を管理する動作制御機構のためのシステム及び方法に関する。特に、開示する技術は、軌道の複合曲線部分において空隙を維持する際の上述した困難性を克服できるので特に有利となり得る。従って、本実施形態は、推進力のみに依拠して複合曲線を横切るのではなく、これらの軌道部分中における乗り物車両又は車のさらなる加速又は減速を効率的に可能にすることができる。
【0014】
本開示に従ってこれらの結果を達成できる実施形態は数多く存在する。1つの実施形態では、乗り物車両又は車のステータに固定された連接リアクションプレートの4隅にアクチュエータを取り付け、乗り物車両又は車が複合曲線の螺旋部分を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う際に、アクチュエータが連接リアクションプレートを軌道上のロータパネルの形状に一致するように連続的に変形又は屈曲させることによって空隙を維持することができる。別の実施形態では、ロータとステータとの間に、乗り物車両又は車が複合曲線全体を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う際に空隙を定めて空隙をほぼ一定に保つ物理的軸受を配置することができる。別の実施形態では、ロータパネルとステータのリアクションプレートとの間に油圧流体を注入して流体力学的軸受を提供することによって2つの要素間の空隙を管理することができる。さらに別の実施形態では、ロータの連接脊椎の個々の椎骨に交互極永久磁石を固定することができ、ステータがコイル巻線を含むことができる。椎骨間に柔軟な基板を配置し、軌道の複合湾曲の周囲で脊椎が屈曲できるようにして空隙を維持することができる。
【0015】
図1に、ローラーコースター軌道17の複合曲線16の部分において利用される、乗り物車両14に取り付けられたアクチュエータ12を含むリアクションプレート10を含むLIMを示す。この実施形態に示すように、LIMのステータは、乗り物車両14の底部に固定されたリアクションプレート10を含むことができ、LIMのロータは、ローラーコースターの軌道17に埋め込まれたリニア誘導コイル18を含むことができる。具体的には、リニアコイル18は、軌道17の複合曲線16などの1又は2以上の部分全体を通じて取り付けられたフェライトコアのスロット内に配置することができる。リアクションプレート10は、セグメント化された連接アルミニウムパネル又はいずれかの導電材料とすることができる。連接リアクションプレート10とは、柔軟な接合部によって接合された2又は3以上のリアクションプレート10のことを意味することができる。これにより、リアクションプレート10は、複合曲線の螺旋部分の周辺で屈曲してロータに従うことができる。また、リアクションプレート10は、リニアコイルによって生じた磁場を維持するようにロータ(例えば、リニアコイル)パネルと同じ長さにすることができ、これによってLIMの効率を維持することができる。すなわち、リニアコイルロータと同じサイズのリアクションプレートは、リニアコイルロータによって生じた磁場に比例する渦電流を生じることができ、これによって効率を維持することができる。従って、ロータのリニアコイル18の長さが1メートルである場合、各リアクションプレート10の長さも1メートルにすることができ、他の長さでも同様である。
【0016】
ステータのリアクションプレート10は、乗り物車両14に固定されるので、軌道17の複合曲線16を横切る際に乗り物車両14と共に連続して動く。さらに、遊園地乗り物によく見られるように、1又は2以上の乗り物車両14を互いに接続して列車乗り物車両を形成することもできる。従って、列車乗り物車両の各乗り物車両14は、複合曲線16全体を通じてわずかに異なる角度でローリング運動することができる。従って、乗り物車両14は、複合曲線16の螺旋又は円を通じて移動するので、列車内の乗り物車両14の各車両のリアクションプレート10は、異なるピッチ及びロールを受けることもある。複合曲線16の上昇、下降又は連続半径全体を通じてロータと各乗り物車両14のLIMのステータとの間にできるだけ狭い空隙を維持するには、ほぼ同じ円弧を描くようにステータ及び/又はロータを湾曲させることが有益となり得る。従って、各リアクションプレート10の各4隅及び乗り物車両14に固定できるアクチュエータ12は、複合曲線16の異なる部分においてそれぞれのリアクションプレート10の形状を望ましい円弧に修正することによってほぼ一定距離の空隙を維持することができる。例えば、1メートルのLIM(例えば、ロータ及びステータ)にわたる平均空隙は1センチメートルとすることができ、この場合の空隙は、頂点で2ミリメートル及び外側境界で7〜11ミリメートルである。従って、いくつかの実施形態では、空隙を平均距離に、又はLIMのステータ及びロータの長さに基づく範囲内に維持することが望ましい。複合曲線16全体を通じてほぼ一定又は一貫した空隙を達成することにより、LIMは、効率的にエネルギーを利用する安定した推力クロスベクトルを生成できるようになる。
【0017】
図2Aに、リアクションプレート10のさらに詳細な図を示す。図示の実施形態では、リアクションプレート10が、プレートの各4隅に固定されたアクチュエータ12を含む。図示のように、リニアコイルロータ18は、軌道17内に接地される。アクチュエータ12は、油圧式、電気式又は空気圧式などとすることができる。アクチュエータ12は、ロータのリニアコイルパネルの円弧をほぼ一定の空隙19を維持できるように適合させるために、螺旋部分の周辺でリアクションプレート10を適切な幾何学的形状に屈曲させるように機能することができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ12が電気式である場合、乗り物車両14は、電気式アクチュエータ12に電力を供給する電源を含むことができる。アクチュエータ12は、リアクションプレート10を数多くの方向に動的に屈曲させるように連動するよう構成することができる。後述するように、アクチュエータ12は、1又は2以上のメモリに記憶されたプロセッサ実行可能コードを実行する1又は2以上のプロセッサから、特定の時点に所望の方法で作動させるコマンドを受け取ることができる。さらに、近接センサなどの1又は2以上のセンサを利用して乗り物車両14及び軌道17の位置に関するデータを取得し、このデータを1又は2以上のプロセッサに送信することもできる。プロセッサは、センサデータを閉ループシステムで利用して数学的計算を実行し、空隙19を維持するためにどのアクチュエータ12を作動させるべきか、及びどのように実行すべきかを決定することができる。
【0018】
説明に役立つように、一連の軸を参照する。例えば、リアクションプレート10の前後方向には緯度軸20が延び、リアクションプレート10の左右方向には経度軸22が延びる。乗り物車両14が複合曲線16を通過すると、リアクションプレート10は、軌道17の螺旋部分から、リアクションプレート10とリニアコイルロータ18との間に距離をもたらし得るヒーブ、ピッチ及びロールを受けることがある。従って、アクチュエータ12は、このロールに適応するように、リアクションプレート10を緯度軸20の周囲で矢印24によって示すように作動及び屈曲させるように構成することができる。ピッチに適応するには、アクチュエータ12を、アクションプレート10を緯度軸22の周囲で矢印26によって示すように作動及び屈曲させるように構成することができる。ヒーブに適応するには、アクチュエータ12を、矢印28によって示すように垂直方向に伸び縮みするように構成することができる。このように、アクチュエータ12は、乗り物車両14がピッチング運動、ローリング運動及びヒービング運動を行った時に、複合曲線16の螺旋部分全体を通じてリニアコイルロータ18のパネルに従うようにリアクションプレート10を屈曲及び/又は移動させて、ほぼ一定の空隙19を維持することができる。
【0019】
なお、リアクションプレート10は、柔軟であってアクチュエータ12を望む通りに屈曲させることができるように適切にサイズ決めし、1又は2以上の好適な材料で構成することができる。例えば、ある実施形態では、リアクションプレート10の厚みを約8分の1インチ、長さを1メートル、幅を2分の1メートルとすることができる。また、上述したように、リアクションプレート10は、その柔軟性を高めることができるアルミニウムパネルを含むことができる。さらなる例示として、図2Bは、リアクションプレート10の側面図である。図示の実施形態では、リアクションプレート10の上部30をフェライト材料(例えば、鉄)で構成し、リアクションプレート10の下部32を非フェライト材料(例えば、アルミニウム)で構成することができる。非フェライト材料は、リニアコイルによって発生した磁場を通過する際に(図2Aに電流34として示す)渦電流を含むことにより、リニアコイルの磁場と反応して乗り物車両14を加速又は減速させる独自の逆磁場を生じることができるように導電性とすることができる。バッキングプレートと呼ぶこともできる上部30は、フェライト材料(例えば、鉄)を利用することによって渦電流が失われるのを、従ってエネルギーが失われるのを妨げることができる。この実施形態は、バッキングプレート30を利用しているため片側式LIMを表すが、以下で詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、バッキングプレートを利用せずにLIMを両側式とする(例えば、リアクションプレートの両側にコイルを含む)こともできる。
【0020】
上述したように、乗り物車両14は、アクチュエータを制御する乗り物車両回路40を含むことができる。従って、図3は、乗り物車両回路40のブロック図である。乗り物車両40は、通信要素42、プロセッサ44、センサ46、メモリ48及び電源50を含むことができる。通信要素42は、軌道17上を動き回る際に乗り物車両14との無線通信を可能にする回路を含むことができる。従って、通信要素42は、無線カードを含むことができる。1又は2以上のプロセッサとすることができるプロセッサ44は、プロセッサ実行可能コードを実行できるいずれかの好適なプロセッサ又はマイクロプロセッサを含むことができる。1又は2以上のセンサを表すことができるセンサ46は、軌道17に設置されたリニアコイルロータパネルに対する乗り物車両14の位置情報(又はその一部)を取得してプロセッサ44に送信するように構成された近接センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ46が、乗り物車両14及び/又は軌道17に関する情報を追跡する光学系を含むことができる。
【0021】
一例として、プロセッサ44は、センサ46から取得したデータを用いて閉ループフィードバックシステムを実行し、乗り物車両14が軌道17上のどこに存在するかに基づいて、どのアクチュエータを作動させるべきか、及びどのように実行すべきかを決定することができる。プロセッサ44は、乗り物車両14が、複合曲線を通じてピッチング運動、ローリング運動及び/又はヒービング運動する際に一定の空隙距離を維持するようにそれぞれのリアクションプレートを正しい幾何学的形状に動的に屈曲させるために、いくつかのアクチュエータを延ばすべき又は縮めるべきであると決定することができる。センサ46は、データを連続的に取得してプロセッサ44に渡すことができ、プロセッサ44は、アクチュエータを望む通りに制御するように連続的に計算を実行して命令を発することができる。別の実施形態では、通信要素42が、乗り物車両14の外部に位置する乗り物指令センターなどの制御システムからコマンド命令を受け取ることができ、プロセッサ44を、この受け取った命令を実行するように構成することができる。
【0022】
1又は2以上のメモリ要素を表すことができるメモリ48は、プロセッサ実行可能コード又はデータなどを記憶する媒体としての役割を果たすことができるいずれかの好適な製造の物品とすることができる。これらの製造の物品は、開示する技術を実行するためにプロセッサ44が使用するプロセッサ実行可能コードを記憶できる有形の非一時的コンピュータ可読媒体(例えば、いずれかの好適な形の有形メモリ又はストレージ)を表すことができる。メモリ48は、センサ46が取得した車両情報、通信要素42が受け取ったコマンド命令などを記憶するために使用することもできる。電源50は、限定するわけではないが、バッテリ、ソーラーパネル、発電機、又はこれらのいずれかの組み合わせを含むいずれかの好適な電源を含むことができる。電源50は、アクチュエータに電力を供給することができる。
【0023】
図4に、リアクションプレート及び乗り物車両14に固定されたアクチュエータを利用することによって複合曲線全体を通じてLIMの空隙を維持するのに適した処理52のフロー図を示す。処理52は、乗り物車両14及び複合曲線に関するデータを取得するステップ(処理ブロック54)と、閉ループシステムを用いて、データに基づいて、どのアクチュエータを作動させるべきか、及びアクチュエータの動作を決定するステップ(処理ブロック56)と、乗り物車両14による複合曲線の移動全体を通じてアクチュエータを決定通りに作動させるステップ(処理ブロック58)とを含むことができる。処理52は、1又は2以上の非一時的コンピュータ可読媒体(例えば、メモリ48)に記憶されたプロセッサ実行可能コードとして実装することができる。具体的には、処理ブロック54について言えば、乗り物車両回路40に含まれるセンサ46が、軌道17に対する乗り物車両14の位置データを取得することができる。例えば、1又は2以上のセンサ46は、各リアクションプレートと軌道17に設置されたリニアコイルロータパネルとの間の空隙がどれほど離れているかを検知することができる。また、センサ46は、複合曲線全体を通じたリニアコイルロータパネルの円弧の角度を検知することもできる。センサ46は、このデータをプロセッサ44に送信することができる。
【0024】
プロセッサ44は、取得したセンサデータを利用して、リアクションプレート毎にどのアクチュエータを作動させるべきか、作動時間、及び選択されたアクチュエータの動作(例えば、伸び、縮み)を、閉ループシステムを用いて決定することができる(処理ブロック56)。制御ループシステムとは、フィードバックデータと入力データとの差分に基づいて自動的に出力コマンドを変更する制御システムのことを意味することができる。1つの実施形態における入力データは、作動前のリアクションプレートとリニアコイルロータパネルとの間の空隙に関するデータを含むことができる。センサ46は、乗り物車両14が複合曲線を移動する際に、必要時にプロセッサ44が複合曲線の当該部分において後続のアクチュエータを調整できるように、作動が行われた後のリアクションプレートとリニアコイルロータパネルとの間の空隙の距離に関するモニタリングを行ってプロセッサ44にフィードバックを提供することができる。例えば、作動後の空隙が所望の空隙よりも狭い場合、プロセッサ44は、後続のリアクションプレートのアクチュエータに、複合曲線の当該部分の空隙を増やすためにそれ以上伸びないようにコマンドを与えることができる。アクチュエータが選択されてそれぞれの動作が決定された後、プロセッサ44は、進行中の継続的に更新される手順で適宜アクチュエータを作動させることができる(処理ブロック58)。このように、プロセッサ44は、リニアコイルロータパネルに従うためにリアクションプレートがどのように屈曲し及び/又は動作するかを動的に制御し、アクチュエータを利用することによってほぼ一定の空隙を維持することができる。
【0025】
図5に、ローラーコースターの複合曲線全体を通じてLIMのロータとステータとの間にほぼ一定の空隙を維持するシステム60の別の実施形態を示す。この実施形態は、走行軸受62及び走行面64の利用を含む。説明を目的として、一連の軸を参照する。これらの軸は、リアクションプレート66の前後方向に延びる緯度軸20と、リアクションプレート66の左右方向に延びる経度軸22とを含む。図示のリアクションプレート66は、乗り物車両14の底部に固定することができる。実際には、乗り物車両14の底部に固定されたセグメント化されたリアクションプレート66は複数存在することができ、これらのプレートは、特定の全体的形状を形成するように連接することができる。また、リアクションプレート66はアルミニウムとすることができ、リニアコイルロータ68によって発生する磁場に対抗する渦電流を効率的に生成できるように、軌道17に固定されたリニアコイルロータ68(例えば、誘導モータ)と同じ長さにすることができる。さらに、リアクションプレート66は、複合曲線の螺旋部分のピッチ及びロールに従って屈曲するために柔軟であるように適切にサイズ決めすることができる。
【0026】
この実施形態では、リニアコイルロータ68を走行面64によって実質的に覆うことができる。走行面64は、走行面64に接触した物体が摺動又は転動できるようにプラスチックとすることができる。同様に、走行軸受62は、リアクションプレート66の底部の両側に固定される。走行軸受62は、幅が数インチ、厚みも数インチのストリップとすることができる。走行軸受62の正確な厚みは、ステータ(例えば、リアクションプレート66)とリニアコイルロータ68の間に、LIMが効率的な推力クロスベクトルを生じることができるような空隙70をもたらすように設計することができる。また、複合曲線全体を通じて走行軸受62を走行面64に接触させて摺動させることによって空隙70を維持することができる。
【0027】
しかしながら、複合曲線は、乗り物車両14にピッチ及びロールを引き起こすことがあり、従って走行軸受62及び走行面64は、螺旋部分のピッチ及びロールに従うように構成することができる。従って、走行軸受62及び走行面64は、複合曲線全体を通じて、緯度軸20の周囲で矢印24によって示すように屈曲することができる。また、走行軸受62及び走行面64は、複合曲線全体を通じて、経度軸22の周囲で矢印26によって示すように屈曲することもできる。複合曲線全体を通じた複数の地点においてリニアコイル及びリアクションプレート66の引力が強くなることもあるが、走行軸受62は、リアクションプレート66がリニアコイルロータ68と組み合わさるのを妨げる。
【0028】
いくつかの実施形態では、ステータのセグメント化されたリアクションプレート66及び/又はリニアコイルロータ68の走行面64に1又は2以上のトレーリングアーム又はその他の球面関節機構を取り付け、必要時にジンバルに推力を加えて、複合曲線全体を通じた乗り物車両14又は車のピッチング運動及びローリング運動に適合させることができる。トレーリングアームは、走行軸受62を含むリアクションプレート66をロータの走行面64に押し付けることができる。トレーリングアームは、磁力の支援を得ることによってロータの走行面64に抗してリアクションプレート66を引っ張り、結果的にリアクションプレート66及び走行軸受62を屈曲させることができる。従って、リアクションプレート66及びリニアコイルロータ68を相対的に平行に保つことによってほぼ一定の空隙70を維持することができる。
【0029】
さらに、図6に、油圧流体を利用することによってローラーコースター軌道17の複合曲線全体を通じてLIMの1又は2以上のリアクションプレート72を含むステータと1又は2以上のリニアコイル74を含むロータとの間にほぼ一定の間隙を維持するシステム71の実施形態を示す。説明を目的として、一連の軸を参照する。これらの軸は、リアクションプレート72の前後方向に延びる緯度軸20と、リアクションプレート72の左右方向に延びる経度軸22とを含む。図示のリアクションプレート72は、乗り物車両14の底部に固定することができる。実際には、乗り物車両14の底部に固定されたセグメント化されたリアクションプレート66は複数存在することができ、これらのプレートは連接することができる。また、リアクションプレート72はアルミニウムとすることができ、リニアコイルロータ74によって発生する磁場に対抗する渦電流を効率的に生成できるように、軌道17に固定されたリニアコイルロータ74(例えば、誘導モータ)と同じ長さにすることができる。さらに、リアクションプレート72は、複合曲線の螺旋部分のピッチ及びロールに従って屈曲するために柔軟であるように適切にサイズ決めすることができる。
【0030】
この実施形態では、システム71が、リアクションプレート72とリニアコイルロータ74との間に油圧流体76を注入して間隙を維持することができる。油圧流体76は、軌道17及び/又は乗り物車両14に設置された1又は2以上の噴霧器によって注入することができる。システム71は、リアクションプレート72とリニアコイルロータ74との間に油圧流体76を噴霧した後に油圧流体76を保持するシール78を含むことができる。また、軌道17は、液体流を促す修正された表面形状80(例えば、溝)を含むこともできる。油圧流体76は、リアクションプレート72とリニアコイルロータ74の間でリアクションプレート72とリニアコイルロータ74とが互いに接触するのを防ぐ流体力学的軸受として機能できる水を含むことができる。油圧流体76を利用すると、乗り物車両14の構造要件を低下させることができる。乗り物車両14が複合曲線の螺旋部分を移動する際には、リアクションプレート72を乗り物車両14のピッチ及びロールに適合するように緯度軸20の周囲で矢印24によって示すように、及び経度軸22の周囲で矢印26によって示すように屈曲させると同時に、油圧流体76を注入してリアクションプレート72がリニアコイルロータ74と組み合わさるのを防ぐことができる。油圧流体76は、非圧縮性物質とすることができるので、リアクションプレート72とリニアコイルロータ74との間の間隙が維持されることによってLIMの効率を維持することができる。
【0031】
なお、上述したLIMは、図7A及び図7Bにそれぞれ示すような片側式であっても、又は両側式であってもよいと理解されたい。図7Aに示す片側式LIM82は、ステータ84及びロータ86を含む。ステータは、ロータ86に面する非フェライトパネル88(例えば、アルミニウム)を含むリアクションプレートを含むことができる。非フェライトパネル88は、導電性とすることができ、ロータ86によって発生した磁場を通過する際に渦電流を誘発することができる。リアクションプレート84は、鉄などのフェライト材料で構成されたバッキングプレート90をさらに含むことができる。バッキングプレート90は、非フェライト材料88に誘発された渦電流の消失及び損失を妨げることができる。ロータ86は、フェライトコア間に配置されたリニアコイル(例えば、誘導モータ)を含むことができる。リニアコイルに3相電力を供給すると、磁場を発生することができる。図7Bに示す両側式LIM92は、リニアコイル96(例えば、誘導モータ)に両側を挟まれたアルミニウムなどの導電材料製のリアクションプレート94を含むことができる。片側式LIM82であっても、両側式LIM92であっても、上述した技術を利用することによってほぼ一定の空隙を維持することができる。
【0032】
さらに別の実施形態として、図8に、ロータパネル及びリニアコイルステータ104に取り付けられた永久磁石102を利用して、ローラーコースター軌道17の複合曲線を通じてほぼ一定の空隙を維持できる両側式LSM100を示す。これらの永久磁石は、図示のように交互極(例えば、北と南)とすることができ、リニアコイルステータ104は、乗り物車両14に固定することができる。永久磁石102は、ステータ104の両側の軌道17のロータパネル106に固定することができる。ロータパネル106は、永久磁石102を含む各部分を椎骨とし、複合曲線の螺旋部分の円弧の周辺で脊椎部分を屈曲させる柔軟な基板(例えば、波形領域)108によって椎骨を分離できるという点で、連接脊椎に類似することができる。例えば、柔軟な基板は、ケーブルを含むことができる。乗り物車両14が複合曲線を通じてピッチング運動及びローリング運動を行う際には、リニアコイルステータ104によってステータ104の両側に同時に発生する磁場に対する磁石の引力及び反発力により、リニアコイルステータ104と永久磁石102との間に間隙が維持される。
【0033】
この実施形態では、乗り物車両14が、図3について上述したような回路40を含むことができる。具体的には、リニアコイルステータ104が乗り物車両14に取り付けられるので、乗り物車両14は、ロータパネルに固定された磁石102を引き付ける又は遠ざける磁場を生じるためにコイルの巻線に電力を供給する電源50を含むことにより、柔軟な基板を介してロータパネル106を望む通りに屈曲又は移動させて空隙を維持することができる。さらに、メモリ48は、プロセッサ44が、センサ46から受け取った位置データに基づいて、複合曲線全体を通じた様々な時点で電力を供給するように電源50に命令するために利用するプロセッサ実行可能コードを記憶することができる。他の実施形態では、乗り物車両回路40の通信要素42が、リニアコイルステータ104に電力を提供する方法を示す命令を遊園地の乗り物指令センターなどの外部ソースから受け取ることができる。
【0034】
図9は、ある実施形態による、リニアコイルの巻線に電力を供給することによってLIMの空隙を維持するのに適した処理110のフロー図である。処理110は、乗り物車両14及び複合曲線に関するデータを取得するステップ(処理ブロック112)と、データに基づいて、巻線にいつ電力を供給すべきか、及びどれほどの電力を供給すべきかを決定するステップ(処理ブロック114)と、リニアコイルの巻線に決定通りに電力を供給するステップ(処理ブロック116)とを含むことができる。処理110は、1又は2以上の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたプロセッサ実行可能コードとして実装することができる。
【0035】
具体的には、処理ブロック112は、センサを利用することによって乗り物車両14及び複合曲線に関するデータを取得して、リニアコイルステータと、軌道17に取り付けられたロータパネル上の永久磁石との間の空隙を検知するステップを含むことができる。空隙が一方のロータパネルに近すぎる場合、他方のロータパネルに対して空隙が大きすぎる可能性がある。センサは、空隙データをプロセッサに送信し、プロセッサは、間隙差を補正するためにどれほどの電力を供給すべきか、及びいつ電力を供給すべきかを決定することができる(処理ブロック114)。プロセッサは、電源に決定通りに電力を供給するように命令することができ、電源は、これに応じて実行することができる(処理ブロック116)。この結果、永久磁石がリニアコイル巻線の磁場に引き付けられ又は遠ざけられて、柔軟な基板を介してロータパネルを屈曲又は移動させ、空隙を変更することができる。このように、リニアコイルステータとロータパネルに取り付けられた永久磁石との間の間隙をLSMの両側において維持することができる。
【0036】
本明細書では、本開示のいくつかの特徴のみを図示し説明したが、当業者には多くの修正及び変更が浮かぶであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本開示の実際の趣旨に含まれる全てのこのような修正及び変更も対象とすることが意図されていると理解されたい。
【符号の説明】
【0037】
10 リアクションプレート
12 アクチュエータ
14 乗り物車両
16 複合曲線
17 ローラーコースター軌道
18 リニア誘導コイル

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