(57)【要約】  磁界を使用して、渦電流を誘導し、揚力を発生させる電気機械システムが説明される。本システムに用いられ得る磁石構成が例証される。本磁石構成は、揚力及び／または推力を発生させるために使用され得る。様々な磁石構成における揚力及び推力予測が提供される。本磁石構成を用い得るホバーエンジンの配置、ならびに関連した誘導、航行、及び制御システムが説明される。最後に、本明細書に記載される電気機械システムの実施形態を利用した、列車、エレベータ、及び印刷などのいくつかの異なる用途が提示される。【選択図】図１
2017525325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両であって、
第１のホバーエンジン、第２のホバーエンジン、第３のホバーエンジン、及び第４のホバーエンジンであって、前記第１、前記第２、前記第３、及び前記第４のホバーエンジンのそれぞれが、
巻線、永久磁石の第１のセット、及び前記第１の永久磁石を保持する第１の構造体を含む電気モータであって、電流が、前記巻線または前記永久磁石の第１のセットのうちの１つを回転させるために前記巻線に印加される、電気モータと、
第２の構造体であって、前記第２の構造体を回転させるために前記電気モータから回転トルクを受けるように構成される、第２の構造体と、を有し、
前記第２の構造体が永久磁石の第２のセットを保持し、前記永久磁石の第２のセットが回転されて、基板内に渦電流を誘導し、その結果、前記誘導された渦電流及び前記永久磁石の第２のセットが相互作用して、前記車両を上に浮遊させる及び／または前記基板に沿って場所から場所へ並進させる力を発生させる、第１のホバーエンジン、第２のホバーエンジン、第３のホバーエンジン、及び第４のホバーエンジンと、
前記第１のホバーエンジン、前記第２のホバーエンジン、前記第３のホバーエンジン、及び前記第４のホバーエンジンに連結される１つ以上の速度制御器と、
車台と、
前記車台及び前記第１のホバーエンジンに連結される第１のアクチュエータであって、前記第１のホバーエンジンが前記車台に対して回転可能であり、前記第１のアクチュエータが、誘導、航行、及び制御（ＧＮＣ）システムから第１のコマンドを受信し、前記第１のコマンドに応じて前記第１のホバーエンジンを前記車台に対して回転させる第１の力を発生させるように構成される第１の制御器を含む、第１のアクチュエータと、
前記車台及び前記第２のホバーエンジンに連結される第２のアクチュエータであって、前記第２のホバーエンジンが前記車台に対して回転可能であり、前記第２のアクチュエータが、前記ＧＮＣシステムから第２のコマンドを受信し、前記第２のコマンドに応じて前記第２のホバーエンジンを前記車台に対して回転させる第２の力を発生させるように構成される第２の制御器を含む、第２のアクチュエータと、
前記車台及び前記第３のホバーエンジンに連結される第３のアクチュエータであって、前記第３のホバーエンジンが前記車台に対して回転可能であり、前記第３のアクチュエータが、前記ＧＮＣシステムから第３のコマンドを受信し、前記第３のコマンドに応じて前記第３のホバーエンジンを前記車台に対して回転させる第３の力を発生させるように構成される第３の制御器を含む、第３のアクチュエータと、
前記車台及び前記第４のホバーエンジンに連結される第４のアクチュエータであって、前記第４のホバーエンジンが前記車台に対して回転可能であり、前記第４のアクチュエータが、前記ＧＮＣシステムから第４のコマンドを受信し、前記第４のコマンドに応じて前記第４のホバーエンジンを前記車台に対して回転させる第４の力を発生させるように構成される第４の制御器を含む、第４のアクチュエータと、
前記第１、前記第２、前記第３、及び前記第４のホバーエンジンがそれぞれ独立して、前記車台及び互いに対して回転可能であり、
前記ＧＮＣシステムが、前記第１の制御器、前記第２の制御器、前記第３の制御器、及び前記第４の制御器、ならびに慣性測定装置（ＩＭＵ）に通信可能に連結され、前記ＧＮＣシステムが、前記ＩＭＵからセンサデータを受信し、時間の関数として前記車両の配向及び速度を含む誘導ソリューションを生成し、前記誘導ソリューションを実装するために前記第１、第２、第３、及び第４のアクチュエータに送信するための制御コマンドを生成するように構成され、
前記電流を前記第１のホバーエンジン、前記第２のホバーエンジン、前記第３のホバーエンジン、及び前記第４のホバーエンジン、ならびに前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ、及び前記第４のアクチュエータに供給する搭載電源と、を備える、車両。
【請求項２】
前記搭載電源が１つ以上のバッテリである、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記モータの回転速度を制御するために前記モータが受ける前記電流を制御するように構成される、前記搭載電源と前記第１、前記第２、前記第３、及び前記第４のホバーエンジンとの間に電気的に配置される、１つ以上の速度制御器をさらに備える、請求項１または２のいずれかに記載の車両。
【請求項４】
前記ＧＮＣシステムが、前記１つ以上の速度制御器に通信可能に連結され、かつ前記モータのそれぞれの回転速度を制御するために前記１つ以上の速度制御器と通信するように構成される、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
４つの電子速度制御器をさらに備え、それぞれが前記ホバーエンジンのうちの１つと前記搭載電源との間に電気的に配置され、各電子速度制御器が、前記モータのうちの１つの回転速度を制御するために前記モータのうちの前記１つが受ける前記電流を制御するように構成される、請求項１、２、または３のいずれかに記載の車両。
【請求項６】
前記誘導ソリューションが、時間の関数としての浮遊の高さをさらに含み、かつ前記ＧＮＣシステムが、前記時間の関数としての前記浮遊の高さを制御するために、前記４つのホバーエンジンのそれぞれの傾斜位置、または前記４つのホバーエンジンのそれぞれの揚力出力のうちの１つ以上を制御するようにさらに構成される、請求項１〜３または５のいずれかに記載の車両。
【請求項７】
前記誘導ソリューションが、時間の関数としての加速度をさらに含み、かつ前記ＧＮＣシステムが、前記時間の関数としての前記加速度を発生させるために、前記４つのホバーエンジンのそれぞれの傾斜位置のうちの１つ以上を制御するようにさらに構成される、請求項１〜３、５、または６のいずれかに記載の車両。
【請求項８】
前記車両が前記基板の第１の位置のほぼ上に留まりながらも、ＧＮＣシステムが、前記車両を所定の場所で回転させるために前記第１、第２、第３、及び第４のアクチュエータを制御するようにさらに構成される、請求項１〜３、５〜６、または７のいずれかに記載の車両。
【請求項９】
前記車両が静止位置において浮遊しながらも、前記ＧＮＣシステムが、前記車両を第１の直線方向に動かし、次いで前記車両を前記第１の直線方向に垂直の第２の直線方向に、前記第２の直線方向に動かすために前記車両を回転させることなく動かすために、前記第１、第２、第３、及び第４のアクチュエータを制御するようにさらに構成される、請求項１〜３、５〜７、または８のいずれかに記載の車両。
【請求項１０】
前記ＧＮＣシステムが、有線または無線通信インターフェースを介して移動制御装置と通信するように構成される、請求項１〜３、５〜８、または９のいずれかに記載の車両。
【請求項１１】
前記ＧＮＣシステムが、前記移動制御装置から方向入力コマンドを受信し、それに応じて、前記方向入力コマンドを実装するために前記第１、第２、第３、及び第４のアクチュエータのそれぞれに対する制御コマンドを生成するように構成される、請求項１０に記載の車両。
【請求項１２】
前記第１のホバーエンジンが、前記車台に対して第１の回転軸の周りで傾斜するように構成され、前記第２のホバーエンジンが、前記車台に対して第２の回転軸の周りで傾斜するように構成され、前記第３のホバーエンジンが、前記車台に対して第３の回転軸の周りで傾斜するように構成され、かつ前記第４のホバーエンジンが、前記車台に対して第４の回転軸の周りで傾斜するように構成される、請求項１〜３、５〜９、または１０のいずれかに記載の車両。
【請求項１３】
前記第１の回転軸が前記第２の回転軸に対して９０度の角度で配向され、前記第１の回転軸が前記第３の回転軸に対して９０度の角度で配向され、前記第１の回転軸が前記第４の回転軸に平行であり、かつ前記第２の回転軸が前記第３の回転軸に平行である、請求項１２に記載の車両。
【請求項１４】
前記第１の回転軸が前記第２の回転軸に対してある角度で配向され、前記第１の回転軸が前記第３の回転軸に対して１８０度から前記角度を引いた角度で配向され、前記第１の回転軸が前記第４の回転軸に平行であり、かつ前記第２の回転軸が前記第３の回転軸に平行である、請求項１２に記載の車両。
【請求項１５】
前記第１のホバーエンジンが、前記第１の回転軸の周りを少なくとも２０度の角度範囲で回転するように構成されるか、前記第２のホバーエンジンが、前記第２の回転軸の周りで少なくとも２０度の角度範囲で回転するように構成されるか、前記第３のホバーエンジンが、前記第３の回転軸の周りで少なくとも２０度の角度範囲で回転するように構成されるか、または前記第４のホバーエンジンが、前記第４の回転軸の周りで少なくとも２０度の角度範囲で回転するように構成されるか、のうちの１つ以上である、請求項１２に記載の車両。
【請求項１６】
ある体積の磁石及び極性配置パターンを含む前記永久磁石の第２のセットの単一の磁石構成が、前記第１、第２、第３、及び第４のホバーエンジンのそれぞれで使用される、請求項１〜３、５〜１０、または１２のいずれかに記載の車両。
【請求項１７】
第１の体積の磁石及び第１の極性配置パターンを含む前記永久磁石の第２のセットの第１の磁石構成が、前記第１のホバーエンジンで使用され、第２の体積の磁石及び第２の極性配置パターンを含む前記永久磁石の第２のセットの第２の磁石構成が、前記第２のホバーエンジンで使用される、請求項１〜３、５〜１０、１２、または１６のいずれかに記載の車両。
【請求項１８】
第５のホバーエンジンと、前記車台に連結され、かつ前記第５のホバーエンジンを前記車台に対して回転させるように構成される第５のアクチュエータとをさらに備える、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６、または１７のいずれかに記載の車両。
【請求項１９】
前記車台に対して一定配向に固定される第５のホバーエンジンをさらに備える、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１７、または１８のいずれかに記載の車両。
【請求項２０】
前記第５のホバーエンジンが、前記第１のホバーエンジン、前記第２のホバーエンジン、前記第３のホバーエンジン、または前記第４のホバーエンジンのいずれかよりも多くの揚力を出力するように構成される、請求項１９に記載の車両。
【請求項２１】
第５のアクチュエータをさらに備え、前記第５のアクチュエータが、前記第１のホバーエンジン及び前記第１のアクチュエータを前記車台に対して回転させるように構成される、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１８、または１９のいずれかに記載の車両。
【請求項２２】
前記基板が傾斜している、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１９、または２１のいずれかに記載の車両。
【請求項２３】
前記ＧＮＣシステムが、前記第１、第２、第３、及び第４のアクチュエータを制御して、前記車両を傾斜基板上で静止位置に浮遊させるように構成される、請求項２２に記載の車両。
【請求項２４】
前記ＩＭＵが、加速度計を含み、かつ前記センサデータ内の加速データを前記ＧＮＣシステムに送信するように構成される、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１９、２１、または２２のいずれかに記載の車両。
【請求項２５】
前記ＩＭＵが、ジャイロスコープを含み、かつ前記センサデータ内の前記ジャイロスコープからの回転データを前記ＧＮＣシステムに送信するように構成される、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１９、２１〜２２、または２４のいずれかに記載の車両。
【請求項２６】
前記誘導ソリューションが、時間の関数としての前記車両の角度配向をさらに含み、かつ前記ＧＮＣシステムが、前記時間の関数としての前記車両の前記角度配向を制御するために、前記４つのホバーエンジンのそれぞれの傾斜位置、または前記４つのホバーエンジンのそれぞれの揚力出力のうちの１つ以上を制御するようにさらに構成される、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１９、２１〜２２、２４、または２５のいずれかに記載の車両。
【請求項２７】
ＧＮＣシステムが、前記基板に沿って前記車両を同時に回転及び並進させるために、前記第１、第２、第３、及び第４のアクチュエータを制御するようにさらに構成される、請求項１〜３、５〜１０、１２、１６〜１９、２１〜２２、２４〜２５、または２６のいずれかに記載の車両。
【請求項２８】
ホバーエンジンであって、
巻線、永久磁石の第１のセット、及び前記第１の永久磁石を保持する第１の構造体を含む電気モータであって、電流が、前記巻線または前記永久磁石の第１のセットのうちの１つを回転軸の周りで回転させるために前記巻線に印加される、電気モータと、
第２の構造体であって、前記第２の構造体を前記回転軸の周りで回転させるために前記電気モータから回転トルクを受けるように構成される、第２の構造体と、を備え、
前記第２の構造体が永久磁石の第２のセットを保持し、前記永久磁石の第２のセットが回転されて、基板内に渦電流を誘導し、その結果、前記誘導された渦電流及び前記永久磁石の第２のセットが相互作用して、揚力を発生させ、
前記永久磁石の第２のセットが、１）前記回転軸からある半径距離に第１の極性及び第１の体積の磁石を有する第１の極性領域であって、前記第１の極性が前記回転軸に平行の第１の方向にある、第１の極性領域と、２）前記回転軸の反対側の前記半径距離に第２の極性及び第２の体積の磁石を有する第２の極性領域であって、前記第２の極性が前記第１の極性領域の反対の極性を有して前記回転軸に平行の第２の方向にある、第２の極性領域と、３）前記第１の極性領域と前記第２の極性領域との間に前記回転軸に垂直の線に沿って分散され、前記回転軸に垂直である第３の極性を有し、第３の体積の磁石を有する第３の極性領域と、を含む、ホバーエンジン。
【請求項２９】
前記第２の構造体がディスク形状である、請求項２８に記載のホバーエンジン。
【請求項３０】
前記モータが受ける前記電流の量を制御するように構成される、前記モータに電気的に連結される電子速度制御器をさらに備える、請求項２８〜２９のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３１】
前記モータ及び前記第２の構造体の少なくとも一部分を囲むシュラウドをさらに備える、請求項２８〜３０のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３２】
前記第２の構造体が、前記基板に面する底平面を含み、かつ前記第１の体積の磁石が第１の底平面を含み、前記第２の体積の磁石が第２の底平面を含み、前記第３の体積の磁石が第３の底平面を含み、前記第１の底平面、前記第２の底平面、及び前記第３の底平面が、前記底平面にほぼ平行に前記第２の構造体内に固定される、請求項２８〜３１のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３３】
前記第３の体積が、前記第１の体積及び前記第２の体積の合計以上である、請求項２８〜３２のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３４】
前記第１の体積の磁石が第１の底平面を含み、前記第２の体積の磁石が第２の底平面を含み、前記第３の体積の磁石が第３の底平面を含み、前記第１の底平面の面積、前記第２の底平面の面積、及び前記第３の底平面の面積を含む総面積の、前記第１の体積、前記第２の体積、及び前記第３の体積を含む前記磁石の総体積に対する比率の３分の２乗が、１以上である、請求項２８〜３３のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３５】
前記比率が２以上である、請求項３４に記載のホバーエンジン。
【請求項３６】
前記第１の体積の前記磁石、前記第２の体積の磁石、及び前記第３の体積の磁石がそれぞれ、単一の連続した磁石として形成される、請求項２８〜３４のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３７】
前記第１の体積の磁石、前記第２の体積の磁石、及び前記第３の体積の磁石がそれぞれ、複数の磁石から形成される、請求項２８〜３４、または３６のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３８】
前記第３の体積の磁石が、前記回転軸の近くに開口部が形成されるように配置され、前記開口部が、前記第２の構造体の一部分に取設する前記モータから回転部材を受容するように構成される、請求項２８〜３４または３６〜３７のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項３９】
前記第１の体積の磁石、前記第２の体積の磁石、及び前記第３の体積の磁石が、前記構造体上に互いに隣り合わせに置かれるとき、長方形の箱型を形成するように成形される、請求項２８〜３４または３６〜３８のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項４０】
前記第１の体積の磁石、前記第２の体積の磁石、及び前記第３の体積の磁石が、前記構造体上に互いに隣り合わせに置かれるとき、円筒状のディスクを形成するように成形される、請求項２８〜３４または３６〜３９のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項４１】
空気よりも少なくとも１０倍大きい磁気透磁性を有する材料の層が、前記モータの下ならびに前記第１の体積の磁石、前記第２の体積の磁石、及び前記第３の体積の磁石の上に固定され、前記基板が、前記第１の体積、前記第２の体積、及び前記第３の体積の下にある、請求項２８〜３４または３６〜４０のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項４２】
前記第２の構造体が、湾曲している前記基板に面する底面を含む、請求項２８〜３４または３６〜４１のいずれかに記載のホバーエンジン。
【請求項４３】
前記底面が凸状または凹状である、請求項４２に記載のホバーエンジン。
【請求項４４】
前記第２の構造体が、平坦である前記基板に面する底面を含む、請求項２８〜３４または３６〜４２のいずれかに記載のホバーエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本特許出願は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２０１４年１０月２１日に出願された、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌによる米国仮特許出願第６２／０６６，８９１号、発明の名称「Ｈｏｖｅｒｂｏａｒｄ」への優先権を主張するものであり、これは、本明細書において全ての目的でその全体として参照することにより組み込まれる。本特許出願は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２０１４年６月１１日に出願された、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌによる米国仮特許出願第６２／０１１，０１１号、発明の名称「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ  ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｏｎｅ−ｓｉｄｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｘ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ」への優先権を主張するものであり、これは、本明細書において全ての目的でその全体として参照することにより組み込まれる。本特許出願は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２０１４年７月３１日に出願された、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌによる米国仮特許出願第６２／０３１，７５６号、発明の名称「Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｌｉｆｔｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ」への優先権を主張するものであり、これは、本明細書において全ての目的でその全体として参照することにより組み込まれる。本出願は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０の下、２０１５年３月４日に出願された、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許出願第１４／６３９，０４５号及び第１４／６３９，０４７号、各々の発明の名称「Ｈｏｖｅｒｂｏａｒｄ」への優先権を主張するものであり、かつその一部継続出願であり、これらの各々は、参照することにより、かつ全ての目的で組み込まれる。米国特許出願第１４／６３９，０４５号及び第１４／６３９，０４７号は、米国仮出願第６１／９７７，０４５号、第６２／０６６，８９１号、第６２／０１１，０１１号、及び第６２／０３１，７５６号への優先権を各々主張するものであり、かつ３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２０１３年３月１５日に出願された、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎによる米国仮特許出願第６１／７９９，６９５号、発明の名称「Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ」への優先権を主張する、２０１３年１０月３１日に出願された、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎによる米国特許出願第１４／０６９，３５９号、発明の名称「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｏｒ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｏｂｊｅｃｔ」への優先権を各々主張し、ならびにその一部継続出願であり、これらの各々は、それらの全体として参照することにより、かつ全ての目的で、組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、概して、電磁気浮上システム、より具体的には、電磁気浮上を採用するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  ２つの永久磁石が、磁石の極がどのように整列されるかによって、近距離で互いに引き付け合うまたは反発し合うことは周知である。重力ベクトルと整列されるとき、磁気反発は、重力に逆らって物体を浮揚させるために使用され得る。物体を浮揚させ、次いでそれを１つの場所から別の場所へ動かすという目的において、磁気反発は不安定であるか、安定しすぎているかのいずれかである。具体的には、対向する磁石が、物体は所定の場所に留まるが別の場所へ容易に動かされることができないように整列され得るか、または該磁石が、物体は容易に移動可能であるが所定の場所に留まらないように整列され得るかのいずれかであり、両方ではない。
【０００４】
[0004]  別の磁気反発効果は、導電性物体の近くで移動磁界を発生させることと関連付けられる。永久磁石が金属物体などの導電性物体の近くで動かされると、渦電流が導電性物体内に確立され、それが対向する磁界を発生させる。例えば、永久磁石が銅管を通って落下されるとき、対向する磁界が発生し、それが、この管を通って落下される非磁気物体と比較して、磁石を著しく遅くする。別の例として、いくつかの種類の電気モータでは、磁石と相互作用するコイルに電流が供給されて、磁石を動かす。この移動磁石はコイルと相互作用して、コイル内に渦電流を誘導し、それは、コイルに供給される電流の流れに対向する。
【０００５】
[0005]  物体間の物理的接触を制限しながら、物体を互いに対して潜在的に配向する及び動かすための機械システムでは、磁気揚力を含む磁力が重要である。磁気揚力を発生させる１つの方法は、移動磁界と誘導された渦電流との間の電磁気相互作用に関与する。渦電流を使用するこのアプローチは、比較的未開発である。上記を考慮して、渦電流を使用して磁気揚力を発生させるための新しい方法及び装置が必要とされる。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  磁界を使用して、導電性基板内に渦電流を誘導し、揚力を発生させる電気機械システムが説明される。具体的には、磁石の構成を回転させて、導電性基板内に渦電流を誘導し、そこで磁石と誘導された渦電流との間の相互作用を使用して、揚力及び／または推進力を発生させるホバーエンジンが説明される。一実施形態において、推進力を発生させるため、導電性基板に対する磁石の構成の配向を可能にする機構が提供される。本機構は、推進力の方向及び大きさの制御が可能である。
【０００７】
[0007]  車両は、誘導、航行、及び制御（ＧＮＣ）システムを含み得る。ＧＮＣシステムは、時間の関数としての車両の配向、位置、及び速度を決定するように構成される。この情報に基づいて、ＧＮＣシステムは、誘導ソリューションを生成し、この誘導ソリューションを実装するように構成される。誘導ソリューションの実装は、時間の関数としての車両上のホバーエンジンの配向を制御することを含み得る。
【０００８】
[0008]  一実施形態において、浮遊能力を有する車両が提供される。本車両は、概して、４つのホバーエンジン、１つ以上の速度制御器、車台、４つのホバーエンジンのそれぞれに連結される４つのアクチュエータ、ＧＮＣシステム、慣性測定装置（ＩＭＵ）、及び搭載電源を含むことを特徴とし得る。４つのホバーエンジン、４つのアクチュエータ、１つ以上の速度制御器、ＧＮＣシステム、ＩＭＵ、及び搭載電源は、車台に連結され、かつ車台内に囲まれ得る。
【０００９】
[0009]  ＩＭＵは、ホバーエンジンの位置及び配向を決定するために使用され得る。ＩＭＵは、加速度計及びジャイロスコープを利用し得る。加速度計及びジャイロスコープから測定されるデータは、ＧＮＣシステムに送信され得る。
【００１０】
[0010]  ホバーエンジンの各々は、巻線、第１の組の永久磁石、及び第１の永久磁石を保持する第１の構造体を含む、電気モータを有することができる。モータ内では、電流が巻線に印加されて、巻線または第１の組の永久磁石のうちの１つを回転させる。巻線または永久磁石の第１のセットの回転は、回転シャフトを介してなど、第２の構造体に転移されるトルクを発生させ得る。
【００１１】
[0011]  第２の構造体は、第２の構造体を回転させるために電気モータから回転トルクを受けるように構成される。第２の構造体は、永久磁石の第２のセットを保持し得る。永久磁石の第２のセットが回転されて、基板内に渦電流を誘導し、その結果、誘導された渦電流及び永久磁石の第２のセットが相互作用して、車両を上に浮遊させる及び／または基板に沿って場所から場所へ並進させる力を発生させる。
【００１２】
[0012]  １つ以上の速度制御器が、４つのホバーエンジンに連結され得る。１つ以上の速度制御器は、モータに流れる電流を制御し、それがモータの回転速度を制御するように構成され得る。ある特定の実施形態において、４つのホバーエンジンのそれぞれにつき１つ、４つの電子速度制御器が使用され得る。
【００１３】
[0013]  １つ以上のアクチュエータが、ホバーエンジンのそれぞれに連結され得る。アクチュエータは、誘導、航行、及び制御（ＧＮＣ）システムからコマンドを受信し、そのコマンドに応じて、ホバーエンジンを車台に対して回転させる力を発生させるように構成され得る。一実施形態において、ホバーエンジンはそれぞれ、別個の回転軸の周りで回転される。ホバーエンジンはそれぞれ独立して、車台及び互いに対して回転可能であり得る。
【００１４】
[0014]  ＧＮＣシステムは、アクチュエータの動作を制御する制御器及び慣性測定装置（ＩＭＵ）に通信可能に連結され得る。ＧＮＣシステムは、ＩＭＵからセンサデータを受信し、誘導ソリューションを生成するように構成され得る。誘導ソリューションは、時間の関数としての車両の配向及び速度を含み得る。誘導ソリューションを実装するため、ＧＮＣシステムは、制御コマンドを生成し、その制御コマンドをアクチュエータに送信するように構成され得る。
【００１５】
[0015]  車両は、ホバーエンジン、アクチュエータ、及びＧＮＣシステムに電流を供給する搭載電源を含み得る。一実施形態において、搭載電源は、リチウムポリマーバッテリなどのバッテリであり得る。別の実施形態において、電気を出力するジェネレータを回転させるために燃焼モータが使用され得る。
【００１６】
[0016]  ＧＮＣシステムは、１つ以上の速度制御器に通信可能に連結され得、かつ１つ以上の速度制御器と通信してモータのそれぞれの回転速度を制御するように構成され得る。モータの回転速度によって、永久磁石の第２のセットを含む第２の構造体をより速くまたはより遅く回転させることができる。第２の構造体のより速いまたはより遅い回転速度が、ホバーエンジンから出力される揚力及び推進力の大きさに影響を与え得る。
【００１７】
[0017]  特定の実施形態において、誘導ソリューションは、時間の関数としての浮遊の高さをさらに含み得、ここでＧＮＣシステムは、時間の関数としての浮遊の高さを制御するために、４つのホバーエンジンの傾斜位置または４つのホバーエンジンの揚力出力のうちの１つ以上を制御するように構成される。また、誘導ソリューションは、時間の関数としての加速度をさらに含み得、ここでＧＮＣシステムは、時間の関数としての加速度を発生させるために、４つのホバーエンジンのそれぞれの傾斜位置のうちの１つ以上を制御するように構成される。さらにまた、誘導ソリューションは、時間の関数としての車両の角度配向を含み得、ここでＧＮＣシステムは、時間の関数としての車両の角度配向を制御するために、４つのホバーエンジンのそれぞれの傾斜位置または４つのホバーエンジンのそれぞれの揚力出力のうちの１つ以上を制御するように構成される。
【００１８】
[0018]  他の実施形態において、ＧＮＣシステムは、車両が基板の第１の位置のほぼ上に留まりながらも、車両を所定の場所で回転させるためにアクチュエータを制御するようにさらに構成される。さらに、ＧＮＣシステムは、車両を同時に回転及び並進させるように構成され得る。一実施形態において、ＧＮＣシステムは、車両を制御して、傾斜基板を上または下に移動させ得るか、または傾斜基板上にその位置を保持し得る。車両が静止位置において浮遊しながらも、ＧＮＣシステムは、アクチュエータを制御して、車両を第１の直線方向に動かし、次いで車両を第１の直線方向に垂直の第２の直線方向に、第２の直線方向における動きの前に車両を回転させることなく動かすように構成され得る。
【００１９】
[0019]  他の実施形態において、ＧＮＣシステムは、有線または無線通信インターフェースを介して移動制御装置と通信するように構成され得る。例えば、移動制御装置はスマートフォンであり得る。ＧＮＣシステムは、移動制御装置から方向入力コマンドを受信し、それに応じて、方向入力コマンドを実装するためにアクチュエータのそれぞれに対する制御コマンドを生成するように構成され得る。
【００２０】
[0020]  ４つのホバーエンジンはそれぞれ、軸の周りを回転するように構成され得、ここで軸の周りでの回転がホバーエンジンを車両の車台に対して傾斜させる。一実施形態において、第１のホバーエンジンの第１の回転軸は、第２のホバーエンジンの第２の回転軸に対して９０度の角度で配向され、第１の回転軸は、第３のホバーエンジンの第３の回転軸に対して９０度の角度で配向され、第１の回転軸は、第４のホバーエンジンの第４の回転軸に平行であり、第２の回転軸は、第３の回転軸に平行である。一実施形態において、第１のホバーエンジンの第１の回転軸は、第２のホバーエンジンの第２の回転軸に対してある角度で配向され、第１の回転軸は、第３のホバーエンジンの第３の回転軸に対して１８０度から該角度を引いた角度で配向され、第１の回転軸は、第４のホバーエンジンの第４の回転軸に平行であり、第２の回転軸は、第３の回転軸に平行である。
【００２１】
[0021]  ホバーエンジンはそれぞれ、それらの回転軸の周りをある角度範囲で回転するように構成され得る。一実施形態において、本角度範囲は少なくとも２０度である。一実施形態において、同じ角度範囲がすべてのホバーエンジンに使用され得る。さらに他の実施形態において、ある体積の磁石及び極性配置パターンを含む永久磁石の第２のセットの同じ磁石構成が、第１、第２、第３、及び第４のホバーエンジンのそれぞれに使用される、使用され得る。
【００２２】
[0022]  さらなる実施形態において、第５のホバーエンジン、及び車台に連結され、かつ第５のホバーエンジンを車台に対して回転させるように構成される第５のアクチュエータが使用され得る。代替的に、第５のホバーエンジンは、車台に対して一定配向に固定され得る。いくつかの場合において、第５のホバーエンジンは、第１のホバーエンジン、第２のホバーエンジン、第３のホバーエンジン、または第４のホバーエンジンのいずれかよりも多くの揚力を出力するように構成され得る。
【００２３】
[0023]  上に説明されるように、ホバーエンジンは、１つ以上の構造体を回転させるモータを含み得る。各構造体は、磁石の構成を含み得る。磁石の構成は、ある体積の磁石、ある体積の磁石の構造体上での分散、及び磁石の極性配置パターンを含み得る。
【００２４】
[0024]  一実施形態において、ホバーエンジンが提供され得る。本ホバーエンジンは、概して、永久磁石の２つのセットを含むことを特徴とし得る。永久磁石の第１のセットは、モータ内で使用され得、磁石の第２のセットは、基板内に渦電流を誘導するために使用され得る。
【００２５】
[0025]  電気モータは、巻線、永久磁石の第１のセット、及び第１の永久磁石を保持する第１の構造体を含み得る。電流が巻線に印加されて、巻線または永久磁石の第１のセットのうちの１つを回転軸の周りで回転させ得る。ホバーエンジンは、電子速度制御器を含み得る。電子速度制御器は、電気モータが受ける電流の量を制御し、モータの回転速度を制御するために、モータに連結され得る。
【００２６】
[0026]  第２の構造体は、第２の構造体を回転軸の周りで回転させるために電気モータから回転トルクを受けるように構成され得る。第２の構造体は、永久磁石の第２のセットを保持し得、永久磁石の第２のセットが回転されて、基板内に渦電流を誘導し、その結果、誘導された渦電流及び永久磁石の第２のセットが相互作用して、揚力を発生させる。シュラウドは、モータ及び第２の構造体の少なくとも一部分を囲み得る。
【００２７】
[0027]  永久磁石の第２のセットは、３つの極性領域を有し得る。第１の極性領域は、回転軸からある半径距離に第１の極性及び第１の体積の磁石を有し得、ここで第１の極性方向は、回転軸に平行の第１の方向にある。第２の極性領域は、回転軸の反対側の該半径距離に第２の極性及び第２の体積の磁石を有し得、ここで第２の極性は、第１の極性領域の反対の極性を有して回転軸に平行の第２の方向にある。第３の極性領域は、第１の極性領域と第２の極性領域との間に回転軸に垂直の線に沿って分散される第３の体積の磁石を有し得る。第３の極性領域は、これも回転軸に垂直である第３の極性を有し得る。
【００２８】
[0028]  特定の実施形態において、第２の構造体は、ディスク形状であり得る。さらに、第２の構造体は、湾曲している基板に面する底面を含み得る。この場合、底面は凸状または凹状であり得る。別の実施形態において、第２の構造体は、平坦である基板に面する底面を含み得る。
【００２９】
[0029]  ある特定の実施形態において、第２の構造体は、基板に面する底平面を含み得る。加えて、第１の体積の磁石は第１の底平面を含み得、第２の体積の磁石は第２の底平面を含み得、第３の体積の磁石は第３の底平面を含み得る。第１の底平面、第２の底平面、及び第３の底平面は、底平面にほぼ平行の第２の構造体に固定され得る。
【００３０】
[0030]  様々な実施形態において、第３の体積は、第１の体積及び第２の体積の合計以上であり得る。上に説明されるように、第１の体積の磁石は第１の底平面を含み得、第２の体積の磁石は第２の底平面を含み得、第３の体積の磁石は第３の底平面を含み得る。ある特定の実施形態において、第１の底平面の面積、第２の底平面の面積、及び第３の底平面の面積を含む総面積の、第１の体積、第２の体積、及び第３の体積を含む磁石の総体積に対する比率の３分の２乗は、１以上であり得る。他の実施形態において、該比率は、２以上であり得る。
【００３１】
[0031]  いくつかの場合において、第１の体積の磁石、第２の体積の磁石、及び第３の体積の磁石はそれぞれ、単一の連続した磁石として形成され得る。他の場合において、第１の体積の磁石、第２の体積の磁石、及び第３の体積の磁石はそれぞれ、複数の磁石から形成され得る。加えて、第３の体積の磁石は、回転軸の近くに開口部が形成されるように配置され得る。開口部は、第２の構造体の一部分に取設するモータから回転部材を受容するように構成され得る。
【００３２】
[0032]  一実施形態において、第１の体積の磁石、第２の体積の磁石、及び第３の体積の磁石は、構造体上に互いに隣り合わせに置かれるとき、長方形の箱型を形成するように成形され得る。別の実施形態において、第１の体積の磁石、第２の体積の磁石、及び第３の体積の磁石は、構造体上に互いに隣り合わせに置かれるとき、長方形の箱型を形成するように成形され得る。さらに別の実施形態において、空気よりも少なくとも１０倍大きい磁気透磁性を有する材料の層が、モータの下ならびに第１の体積の磁石、第２の体積の磁石、及び第３の体積の磁石の上に固定され、基板は、第１の体積、第２の体積、及び第３の体積の下にある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
[0033]  含まれる図面は、例解目的のためであり、開示される本発明のシステム及び方法のための可能な構造及びプロセスステップの例を提供するためだけの役割を果たす。これらの図面は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく当業者によって本発明になされ得る、形態及び詳細におけるいかなる変更もいかようにも制限しない。
【００３４】
【図１】説明される実施形態に従う、ホバーボードに乗っている人物の例解図である。
【図２】説明される実施形態に従う、プレートの上で回転される磁石の配置に応じて、導電性プレート上に発生する渦電流の例解図である。
【図３】説明される実施形態に従う、プレートの上で回転される磁石の配置に応じて、導電性プレート上に発生する渦電流の例解図である。
【図４Ａ】説明される実施形態に従う、回転磁石の配置と関連付けられた揚力及び抗力曲線のグラフである。
【図４Ｂ】説明される実施形態に従う、導電性基板からの距離の関数としての回転磁石の配置と関連付けられた揚力のグラフである。
【図４Ｃ】説明される実施形態に従う、導電性基板の厚さ及びＲＰＭの関数としての回転磁石の配置と関連付けられた揚力曲線のグラフである。
【図５Ａ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを例解する図である。
【図５Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを例解する図である。
【図６】説明される実施形態に従う、開始補助装置を伴うシステムを例解するブロック図である。
【図７】説明される実施形態に従う、動的位置を伴う磁石を含むＳＴＡＲＭ上面図である。
【図８】説明される実施形態に従う、移動可能な構成要素を伴うＳＴＡＲＭの例解図である。
【図９】説明される実施形態に従う、互いに対して移動する磁石セクションを伴うＳＴＡＲＭの例解図である。
【図１０】説明される実施形態に従う、図９における磁石セクションの揚力対オフセット角のプロットである。
【図１１】説明される実施形態に従う、多相能力を有するＳＴＡＲＭの例証である。
【図１２】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの例証である。
【図１３】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの例証である。
【図１４】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの例証である。
【図１５】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの例証である。
【図１６】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの例証である。
【図１７Ａ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンの例証である。
【図１７Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンの例証である。
【図１７Ｃ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンの例証である。
【図１８】説明される実施形態を有する、回転可能な磁石の複数のセクションを有するＳＴＡＲＭ構成の例証である。
【図１９】説明される実施形態を有する、回転可能な磁石の複数のセクションを有するＳＴＡＲＭ構成の例証である。
【図２０】説明される実施形態を有する、回転可能な磁石の複数のセクションを有するＳＴＡＲＭ構成の例証である。
【図２１】説明される実施形態に従う、走路構成の例証である。
【図２２】説明される実施形態に従う、走路構成の例証である。
【図２３】説明される実施形態に従う、走路構成の例証である。
【図２４】説明される実施形態に従う、走路構成の例証である。
【図２５Ａ】説明される実施形態に従う、導電性基板に対して傾斜されるＳＴＡＲＭ及び発生する関連した力の例証である。
【図２５Ｂ】説明される実施形態に従う、導電性基板に対して傾斜されるＳＴＡＲＭ及び発生する関連した力の例証である。
【図２６】説明される実施形態に従う、導電性基板に対して傾斜されるＳＴＡＲＭ及び発生する関連した力の例証である。
【図２７】説明される実施形態に従う、導電性基板に対して傾斜されるＳＴＡＲＭ及び発生する関連した力の例証である。
【図２８】説明される実施形態に従う、傾斜するように構成されるホバーエンジンの例証である。
【図２９】説明される実施形態に従う、傾斜及び回転するように構成されるホバーエンジンの例証である。
【図３０Ａ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを傾斜させることから生じる力の不均衡の例証である。
【図３０Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを傾斜させることから生じる力の不均衡の例証である。
【図３０Ｃ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを傾斜させることから生じる力の不均衡の例証である。
【図３１Ａ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンのための配向制御機構の例証である。
【図３１Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンのための配向制御機構の例証である。
【図３２Ａ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンのための配向制御機構の例証である。
【図３２Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンのための配向制御機構の例証である。
【図３３Ａ】説明される実施形態に従う、推進力を発生させるためにＳＴＡＲＭと関連付けられた磁界の方向を変える、ＳＴＡＲＭと導電性基板との間に介在する機構の例証である。
【図３３Ｂ】説明される実施形態に従う、推進力を発生させるためにＳＴＡＲＭと関連付けられた磁界の方向を変える、ＳＴＡＲＭと導電性基板との間に介在する機構の例証である。
【図３４Ａ】説明される実施形態に従う、推進力を発生させるためにＳＴＡＲＭと関連付けられた磁界の方向を変える、ＳＴＡＲＭ及び導電性基板に隣接する機構の例証である。
【図３４Ｂ】説明される実施形態に従う、推進力を発生させるためにＳＴＡＲＭと関連付けられた磁界の方向を変える、ＳＴＡＲＭ及び導電性基板に隣接する機構の例証である。
【図３５】説明される実施形態に従う、４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図３６Ａ】説明される実施形態に従う、様々な構成で傾斜される４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図３６Ｂ】説明される実施形態に従う、様々な構成で傾斜される４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図３６Ｃ】説明される実施形態に従う、様々な構成で傾斜される４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図３７】説明される実施形態に従う、４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭ及び１つの固定されたＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図３８】説明される実施形態に従う、４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図３９】説明される実施形態に従う、４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図４０】説明される実施形態に従う、６つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図４１】説明される実施形態に従う、長方形の周りに配置される４つの傾斜可能なＳＴＡＲＭを有する磁気的に浮揚されたデバイスの例証である。
【図４２】説明される実施形態に従う、誘導、航行、及び制御システムと関連付けられたブロック図及び等式の例証である。
【図４３】説明される実施形態に従う、誘導、航行、及び制御システムと関連付けられたブロック図及び等式の例証である。
【図４４】説明される実施形態に従う、誘導、航行、及び制御システムと関連付けられたブロック図及び等式の例証である。
【図４５Ａ】説明される実施形態に従う、車輪の回転を制御するために使用されるホバーエンジンの例証である。
【図４５Ｂ】説明される実施形態に従う、車輪の回転を制御するために使用されるホバーエンジンの例証である。
【図４６Ａ】説明される実施形態に従う、浮遊能力を有するハイブリッド車両の例証である。
【図４６Ｂ】説明される実施形態に従う、浮遊能力を有するハイブリッド車両の例証である。
【図４７Ａ】説明される実施形態に従う、信号絶縁を実施するためにホバーエンジンを用いる、部屋を含むシステムの例証である。
【図４７Ｂ】説明される実施形態に従う、信号絶縁を実施するためにホバーエンジンを用いる、部屋を含むシステムの例証である。
【図４８Ａ】説明される実施形態に従う、垂直または水平に配向された走路に沿ってペイロードを動かすためにホバーエンジンを使用するシステムの例証である。
【図４８Ｂ】説明される実施形態に従う、垂直または水平に配向された走路に沿ってペイロードを動かすためにホバーエンジンを使用するシステムの例証である。
【図４９Ａ】説明される実施形態に従う、垂直または水平に配向された走路に沿ってペイロードを動かすためにホバーエンジンを使用するシステムの例証である。
【図４９Ｂ】説明される実施形態に従う、垂直または水平に配向された走路に沿ってペイロードを動かすためにホバーエンジンを使用するシステムの例証である。
【図５０】説明される実施形態に従う、走路筐体内で動くように構成される磁気的に浮揚されたデバイスを有するシステムの例証である。
【図５１Ａ】説明される実施形態に従う、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを有するシステムの例証である。
【図５１Ｂ】説明される実施形態に従う、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを有するシステムの例証である。
【図５２】説明される実施形態に従う、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを有するシステムの例証である。
【図５３Ａ】説明される実施形態に従う、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを有するシステムの例証である。
【図５３Ｂ】説明される実施形態に従う、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを有するシステムの例証である。
【図５４】説明される実施形態に従う、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを有するシステムの例証である。
【図５５】説明される実施形態に従う、飛行機を磁気的に浮揚させるように構成されるそりを有するシステムの例証である。
【図５６】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを使用してローラを有する車両を表面に沿って推進させるシステムの例証である。
【図５７】説明される実施形態に従う、ホバーエンジンを使用して液体を操作するシステムの例証である。
【図５８】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図５９Ａ】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図５９Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図５９Ｃ】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図６０Ａ】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図６０Ｂ】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図６０Ｃ】説明される実施形態に従う、ホバー機関車及び走路構成の例証である。
【図６１Ａ】説明される実施形態に従う、浮遊車両を用いて材料を表面に堆積させるシステムの例証である。
【図６１Ｂ】説明される実施形態に従う、浮遊車両を用いて材料を表面に堆積させるシステムの例証である。
【図６２Ａ】説明される実施形態に従う、浮遊車両を用いて材料を表面に堆積させるシステムの例証である。
【図６２Ｂ】説明される実施形態に従う、浮遊車両を用いて材料を表面に堆積させるシステムの例証である。
【図６３】説明される実施形態に従う、円形パターンに配置される立方磁石を含むＳＴＡＲＭの上面及び斜視図である。
【図６４】説明される実施形態に従う、円形パターンに配置される立方磁石を含むＳＴＡＲＭの上面及び斜視図である。
【図６５】説明される実施形態に従う、円形パターンに配置される、磁石構成及び磁石の極性整列パターンの上面図である。
【図６６】説明される実施形態に従う、円形パターンに配置される、磁石構成及び磁石の極性整列パターンの上面図である。
【図６７】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの回転軸をまたいで広がる磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図６８】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの回転軸をまたいで広がる磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図６９】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの回転軸をまたいで広がる磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７０】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの回転軸をまたいで広がる磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７１】説明される実施形態に従う、ＳＴＡＲＭの回転軸をまたいで広がる磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７２】説明される実施形態に従う、クラスタで配置される磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７３】説明される実施形態に従う、クラスタで配置される磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７４】説明される実施形態に従う、クラスタで配置される磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７５】説明される実施形態に従う、線状アレイに配置される磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７６】説明される実施形態に従う、線状アレイに配置される磁石を含む、磁石構成及び関連した極性整列パターンの上面図である。
【図７７】図６３に示される磁石構成の予測渦電流パターンを例証する。
【図７８】ＳＴＡＲＭの回転軸をまたいで延在する線状アレイに配置される磁石を含む磁石構成の予測渦電流パターンを例証する。
【図７９】図６９に示される磁石構成の予測渦電流パターンを例証する。
【図８０】図７０に示される磁石構成の予測渦電流パターンを例証する。
【図８１】図７６に示される磁石構成の予測渦電流パターンを例証する。
【図８２】図７５に示される磁石構成の予測渦電流パターンを例証する。
【図８３】予測データと実験データとを数値的に比較する揚力対高さのグラフである。
【図８４】予測データと実験データとを数値的に比較する揚力対高さのグラフである。
【図８５】８つの異なる磁石構成における揚力対高さの数値予測のグラフである。
【図８６】８つの異なる磁石構成における揚力対高さの数値予測のグラフである。
【図８７】８つの異なる磁石構成における揚力対高さの数値予測のグラフである。
【図８７】円形に配置された磁石構成における傾斜角の関数としての揚力及び推力対高さの数値予測のグラフである。
【図８８】図６９の磁石構成１２９０における傾斜角の関数としての揚力及び推力の数値予測のグラフである。
【図８９】図６９の磁石構成１２９０における傾斜角の関数としての揚力及び推力の数値予測のグラフである。
【図９０】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９１】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９２】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９３】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９４】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９５】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９６】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９７】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９８】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図９９】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図１００】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図１０１】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図１０２】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図１０３】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図１０４】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する磁石構成、ならびに関連した極性整列パターン及び渦電流パターンの例証である。
【図１０５】説明される実施形態に従う、８立方インチの磁石を利用する様々な磁石構成における揚力対高さの数値予測のグラフである。
【図１０６】説明される実施形態に従う、八角形形状磁石を使用する磁石構成の例証である。
【図１０７】説明される実施形態に従う、正方形の磁石構成及び関連した極性整列パターンの例証である。
【図１０８】説明される実施形態に従う、正方形の磁石構成及び関連した極性整列パターンの例証である。
【図１０９】説明される実施形態に従う、ディスクを形成するように配置される磁石構成及び極性整列パターンの例証である。
【図１１０】説明される実施形態に従う、台形形状磁石を利用する磁石構成及び極性整列パターンの例証である。
【図１１１】説明される実施形態に従う、台形形状磁石を利用する磁石構成及び極性整列パターンの例証である。
【図１１２】説明される実施形態に従う、三角形形状磁石を利用する磁石構成及び極性整列パターンの例証である。
【図１１３】説明される実施形態に従う、磁石の一部分が磁石の対角線を横切る極性方向で磁化される、長方形形状磁石を利用する磁石構成及び極性整列パターンの例証である。
【図１１４】説明される実施形態に従う、４つのホバーエンジンを含む車両構成の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
[0099]  これより本発明は、添付の図面に例解されるように、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の説明において、多数の特定の詳細が、本発明の完全な理解を提供するために明らかにされる。しかしながら、当業者にとっては、本発明は、これらの特定の詳細のうちの一部またはすべてがなくとも実践され得ることが理解されよう。他の例では、周知の工程段階及び／または構造は、本発明を不必要に分かりにくくするのを避けるために詳細には説明されていない。
【００３６】
[00100]  本明細書に説明される様々な実施形態は、いくつかの異なるセクションに分類される。表題「磁気揚力システム概要」の第１のセクションでは、渦電流を誘導して揚力を発生させる電気機械システムが概して説明される。図１〜図４Ｃは、本セクションに含まれる。表題「揚力及び抗力制御を含むホバーエンジン構成」の第２のセクションでは、磁気揚力及び抗力を発生させる及び制御するための様々な方法及び装置が説明される。本セクションは図５Ａ〜図２０を含む。表題「走路構成」の第３のセクションでは、渦電流が誘導される導電性基板を含み得る走路のいくつかの特徴が説明される。本セクションは図２１〜図２４を含む。
【００３７】
[00101]  次に、表題「磁気揚力及び推進」の第４のセクションでは、ホバーエンジンを使用した車両の推進に関する詳細が説明される。具体的には、１つ以上のＳＴＡＲＭの配向が、推進及び／または制御力を発生させるために基板に対して変更され得る。本セクションは図２４Ａ〜図３４Ｂを含む。
【００３８】
[00102]  次に、表題「車両構成、ならびに航行、誘導、及び制御（ＮＧＣ）の第５のセクションでは、ホバーエンジンの配置、次いで動きを提供するためのそれらの作動が説明される。次に、磁気的に浮揚されたデバイスに適用され得る航行、誘導、及び制御（ＮＧＣ）機能が説明される。本セクションは図３５〜図４４を含む。
【００３９】
[00103]  表題「用途」の第５のセクションでは、ホバーエンジンを利用する様々な用途が説明される。例えば、本セクションは、１）ホバーエンジンを使用して車輪を駆動及び制御する用途、２）浮遊するまたは車輪に乗るように構成されるハイブリッド車両、３）外部環境からの信号絶縁を提供する部屋、４）走路に沿って動くように構成されるホバーエンジン、５）航空機のための離陸補助、６）船の上で作業を遂行するために使用され得るデバイス、７）列車及び走路構成、ならびに８）印刷を含む。本セクションは図４５Ａ〜図６２Ｂを含む。
【００４０】
[00104]  表題「磁石構成及び性能比較」の第６のセクションでは、ホバーエンジンにおいて使用され得る様々な磁石構成が説明される。いくつかの構成に関して揚力予測が生成され、実験データに対する比較が行われる。本セクションは図６３〜図１１３を含む。
【００４１】
[00105]  最後に、表題「飛行データ」の第７のセクションでは、２つの車両構成及び飛行中に測定されるテストデータが説明される。本データは２つの表内に提示される。本セクションは図１１３を含む。
【００４２】
磁気揚力システム概要
[00106]  図１〜図４Ｃに関して、磁気浮揚システムの一部の一般例及び動作原理が説明される。具体的には、ライダーを浮揚及び推進するように構成されるホバーボードシステムが説明される。本ホバーボードシステムは、ホバーエンジンを有するホバーボードと、ホバーボードがその上で動作する基板とを含み得る。基板は、渦電流が誘導される導電性部分を含み得る。渦電流を誘導するデバイスと誘導された渦電流との間の電磁気相互作用は、電磁気揚力、ならびに並進及び回転制御力を発生させるために使用され得る。
【００４３】
[00107]  ホバーボードは、移動磁界源（例えば、永久磁石）と誘導された渦電流との間の相互作用を介して、揚力などの力を発生させる電気機械システムの一例である。図１は、ホバーボード１２に乗っている人物１０の例解図である。一実施形態において、ホバーボードは、１６などの、４つのホバーエンジンを含む。ホバーエンジン１６は、時間の関数として変化する磁界を発生させる。時変磁界は、走路１４内の導電性材料と相互作用して、渦電流を形成する。渦電流及びそれらの関連磁界ならびにホバーエンジンからの磁界が相互作用して、揚力または推進力などの力を発生させる。発生し得る渦電流の例は、図２及び図３に関して説明される。誘導された渦電流と関連付けられた揚力及び抗力は、図４Ａ〜図４Ｃに関して説明される。磁石構成、渦電流パターン、揚力予測、及び実験データとの比較のさらなる詳細は、図６３〜図１１７に関して以下に説明される。
【００４４】
[00108]  図１では、走路１４は、銅から形成される。特に、互いの上に積層された３枚の８分の１インチの銅シートが使用される。他の導電性材料及び走路構成を使用することができる。このため、銅シートから形成される走路が、例解のみの目的のために説明される。湾曲面は、いくつかの積層された薄板を使用してより容易に形成され得る。例えば、ハーフパイプが形成され得る。図１では、ハーフパイプの一部分が示される。走路１４は、様々な傾斜面及び平坦面を含み得、ハーフパイプの例は、例解の目的のみのために提供される。
【００４５】
[00109]  使用される導電性材料の厚さは、その通電容量及び所望される磁気揚力量など、導電性材料の材料特性に依存し得る。特定のホバーエンジンは、出力磁界の強度、磁界の動きの速度、及び走路の表面からのホバーエンジンの距離などの因子によって、特定の走路材料内により強いまたはより弱い渦電流を誘導することができる。異なるホバーエンジンは、異なる量の揚力を発生させ、故により強いまたはより弱い渦電流を誘導するように構成され得る。
【００４６】
[00110]  材料内に誘導される渦電流と関連付けられた電流密度は、表面で最大であり得、その後、表面からの距離と共に減少し得る。一実施形態において、表面で誘導される電流密度は、およそ１千〜１万アンペア毎平方センチメートルであり得る。導電性材料が薄くなっていくと、それは、ホバーエンジンによって誘導される可能性のある電流の量が、導電性材料が保持できるよりも多くなる厚さに達し得る。この時点で、ホバーエンジンから出力される磁気揚力の量は、導電性材料がもっと厚かった場合に発生する可能性のあった揚力の量と比較して下がり得る。この効果は、図４Ｃに関してより詳細に説明される。
【００４７】
[00111]  材料の厚さが増加するにつれて、誘導される電流は、表面からの距離が増加すると共にどんどんと小さくなる。特定の厚さに達した後は、追加の材料が、追加の揚力をもたらすことはほとんどない。ホバーボード１２に使用されるホバーエンジンでは、シミュレーションが、２分の１インチの銅の使用が、８分の３インチの銅の使用と比較してはるかに多くの揚力を発生させるわけではないことを示した。
【００４８】
[00112]  図１に示されるデバイスでは、シミュレーションが、わずか８分の１インチの銅シートの使用が、２分の１インチの銅の使用に対して揚力を著しく下げることを予測した。マクスウェルの方程式を解くために有限要素解析を使用した。具体的には、ＡＮＳＹＳ  Ｍａｘｗｅｌｌ（Ａｎｓｙｓ，Ｉｎｃ．，Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，ＰＡ）。
【００４９】
[00113]  様々な実施形態において、使用され得る銅の量は、用途によって様々であった。例えば、人形を運ぶように構成されたホバーボードの小規模モデルでは、８分の１インチの銅シートは十分過ぎるほどであり得る。別の例として、導電性材料のより薄い量を有する走路は、より導電性の高い材料のより厚い量を有する走路と比べて、効率性の低い揚力発生をもたらし得る。しかしながら、導電性材料の費用が、揚力発生の効率性に対する引き換えとなり得る。
【００５０】
[00114]  基板１４は、誘導された渦電流を支えるように構成される部分を含み得る。加えて、それは、機械的支持または剛性を追加するため、冷却を提供するため、及び／または走路部分が組み立てられることを可能にするために使用され得る部分を含み得る。例えば、熱を除去する、及び／または熱を特定の場所へ移動させるように構成される、管またはフィンが提供され得る。別の例において、基板１４は、互いに連動するように構成される複数のタイルとして形成され得る。さらに別の例において、誘導された渦電流を支えるために使用される基板１４の部分は、比較的薄くてもよく、追加の材料が、構造的支持及び剛性を提供するために追加され得る。
【００５１】
[00115]  様々な実施形態において、誘導された渦電流を支えるために使用される基板１４の部分は、その特性が、深さにおいて、及び場所が変わっても、実質的に均一であるという点において、比較的均一であり得る。例えば、銀、銅、またはアルミニウムなどの金属のソリッドシートは、その深さ特性において、及び場所が変わっても、実質的に均一と見なされ得る。別の例として、材料特性が平均して、場所が変わっても、及び深さにおいて、比較的均一である、ポリマーまたは複合物などの導電性複合材料が使用され得る。
【００５２】
[00116]  他の実施形態において、誘導された渦電流を支えるために使用される基板１４の部分は、深さが様々であり得るが、場所が変わっても比較的均一であり得る。例えば、渦電流を支える基板１４の部分は、別の材料でドープされるベース材料から形成され得る。ドーピングの量は、深さが様々であり得、その結果、材料特性は、深さが様々である。
【００５３】
[00117]  他の実施形態において、渦電流を支える基板１４の部分は、異なる材料の層から形成され得る。例えば、互いに絶縁された銅の層など、電気絶縁体が導電性材料の層間で使用され得る。別の例において、強磁性材料の１つ以上の層が、１つ以上の常磁性材料または反磁性材料と共に使用され得る。
【００５４】
[00118]  さらに別の例において、渦電流を支える基板１４の表面は、誘導された渦電流及びいくつかの他の材料特性をもたらす隆起または沈没した凹凸などの表面構造を含み得る。故に、場所によって材料特性におけるわずかなばらつきがあり得るが、特定の領域にわたって平均化された材料特性は、場所が変わっても比較的均一であり得る。
【００５５】
[00119]  一実施形態において、人は、ホバーボード上で自分の体重及び自分の位置を移動させることによって、ホバーボード１２を制御することができる。体重移動は、走路１４の表面に対してホバーエンジン１６のうちの１つ以上の配向を変化させることができる。配向は、ホバーエンジンの各部の走路からの距離を含み得る。走路の表面に対する、１６などの各ホバーエンジンの配向は、表面に平行な力の発生をもたらし得る。
【００５６】
[00120]  ホバーエンジン１６からの正味の力は、本車両を特定の方向に推進し、そのスピンを制御するために使用され得る。加えて、個人は、かがみ込み、表面１４を蹴り出して、ホバーボード１２を特定の方向に推進すること、またはホバーボード１２を押した後に飛び乗って、それを特定の方向に動かすことが可能であり得る。ホバーボードの追加の詳細は、本明細書において先で組み込まれる表題「Ｈｏｖｅｒｂｏａｒｄ」の米国特許出願第１４／６３９，０４５号及び同第１４／６３９，０４７号に説明される。
【００５７】
[00121]  次に、ホバーエンジンと使用され得る磁石配置のいくつかの例が、図２及び図３に関して説明される。図２及び図３は、プレートの上で回転される磁石の配置に応じて導電性プレート上に発生する渦電流の例解である。導電性プレートは、誘導された渦電流を支えるように構成される基板の部分である。渦電流及び発生する関連した力を、Ａｎｓｙｓ  Ｍａｘｗｅｌｌ  ３Ｄ（Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ、ＰＡ）を使用してシミュレートした。シミュレーションの各々において、磁石の配置は、銅プレート５６及び６４それぞれの上の２分の１インチの高さで、１５００ＲＰＭで回転される。銅プレートは、１／２インチ厚でモデル化される。プレートは、深さにおいて、及び場所が変わっても均一にモデル化される。プレートの幅及び長さは、ＳＴＡＲＭがプレートの端部付近の渦電流を誘導するときに発生し得るエッジ効果が最小限であるように選択される。
【００５８】
[00122]  磁石は、強度Ｎ５０の１インチ角ネオジム合金磁石であり、同様の磁石は、Ｋ＆Ｊ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ（Ｐｉｐｅｒｓｖｉｌｌｅ、ＰＡ）より購入することができる。磁石は、重さがそれぞれ約３．６オンスである。異なるサイズ、形状、及び材料の磁石が利用され得、この例は、例解のみの目的のために提供される。
【００５９】
[00123]  図２では、５０などの、８つの１インチ角磁石が、内側端でｚ軸から約２インチに配置される。磁石は、アルミニウムフレーム５２に埋め込まれてモデル化される。矢印は、磁石のＮ極を示す。磁石のうちの４つの極性は、ｚ軸に垂直である。白丸は磁石のＮ極を示し、ｘ付きの丸は磁石のＳ極を示す。４つの磁石に関与する極性パターンは、２回繰り返される。
【００６０】
[00124]  様々な実施形態において、図に示される磁石の極性パターンは、１回以上繰り返され得る。異なるサイズ及び形状の１つ以上の磁石が、極性パターンと関連付けられた極性方向と一致するある体積の磁石を形成するために使用され得る。例えば、１立方インチの総体積を有する２つの２分の１インチ幅の長方形磁石、及び１立方インチの体積を有する２つの三角形磁石が同じ方向に整列されて、ある極性パターンにおいてある極性方向を提供し得る。この極性パターンでは、隣接する磁石と異なる極性方向を有する磁石は、隣接する磁石に接触し得るか、隣接する磁石から離れ得る。
【００６１】
[00125]  ある特定の立方サイズの所与の数の磁石の場合、磁石の面のｚ軸からの距離は、磁石の端が接触しているか、または少し距離が離れているように、調節され得る。８つの磁石を使用したこの例では、八角形形状が形成されることになる。極性パターンで円の周囲に配置される２０個の１インチ角磁石の構成が、以下で説明される。磁石のこの配置の内側端は、回転軸から約３．７５インチである。
【００６２】
[00126]  磁石が一緒になると、磁石ごとに発生する揚力及び抗力の大きさは、磁石が遠く離れて離間されるときと比べて増加され得る。一実施形態において、台形形状磁石は、磁石が回転軸の周りに配置されるときに互いに接触することを可能にするために利用され得る。異なる台形の角度を使用して、４つの磁石（９０度）、８つの磁石（４５度）など、異なる総数の磁石を収容し得る。
【００６３】
[00127]  長方形及び三角形形状磁石の組み合わせもまた、この目的のために使用され得る。例えば、三角形磁石は、図２に示される立方磁石の間に置かれ得る。一実施形態において、４つの台形磁石群、または長方形及び三角形磁石の組み合わせの極性パターンは、図２に示されるものと同様であり得る。
【００６４】
[00128]  ８つの磁石の配置が銅プレートの上で回転されると、渦電流が銅内に誘導される。図２の例において、シミュレーションは、４つの円形渦電流５６が発生することを示す。４つの渦電流は、交互の方向に周回し、周回磁石の下をほぼ中心とする。
【００６５】
[00129]  周回する渦電流が、磁石の配置をはじく磁界を発生させ、そのため、揚力及び抗力が発生する、電磁気相互作用が生じる。上で説明されるように、渦電流の中心位置は、磁石が回転する際に回転する（この回転は、各渦電流を形成する、周回する電流の回転とは異なる）。しかしながら、渦電流は、ｚ軸と整列した４つの磁石の真下にはない。したがって、渦電流は、それが隣接する永久磁石の極のうちの１つを引き付ける磁界を発生させることができる。引力は、揚力に垂直に作用して、磁石の動きに対抗する抗力を生み出すことができる。抗力はまた、トルクと関連付けられ得る。抗力トルクは、磁石の配置に連結されたモータによって供給される入力トルクによって克服される。
【００６６】
[00130]  簡単な例において、円形コイル内を周回する電流は、配向（Ｎ／Ｓ）が電流の方向に依存する棒磁石の磁界のように見える磁界を発生させる。発生する磁界の強度は、円形コイルの面積、及びコイル内を流れる電流の量に依存する。コイルは、電流が流れることができる場所を制約する。
【００６７】
[00131]  この例では、はっきりした回路が存在しない。したがって、１つの渦電流は、隣接する渦電流と相互作用することができる。相互作用は、電流の大きさが各渦電流の円周の周りで様々であるように、電流の大きさを渦電流間の界面で増加させる。さらに、電流はまた、材料内への深さにおいて様々であり、表面で面積あたりの最大電流が発生し、表面内への深さにおいて減少する。
【００６８】
[00132]  加えて、固定位置にある回路とは異なり、渦電流の中心は、電流を誘導する磁石が回転するときに回転する。磁石が導電性材料の上で直線的に動かされるときとは異なり、別個の渦電流が、磁石の前及び後ろで形成される。この例では、４つの極（プレートの表面に垂直なＮ及びＳを有する磁石）は、１つの極の前に形成される渦電流が次の隣接する極の後ろに形成される渦電流と合流するように十分に近い。したがって、形成される渦電流の数は、極の数と等しく、４つである。一般に、この種の構成では、形成される渦電流の数が磁石構成に使用される極の数と等しいことが観察された。
【００６９】
[00133]  さらに、材料接合面は、誘導された渦電流に影響を与え得、その結果、発生する揚力及び抗力の量は、接合面から離れた場合に対して、接合面近くで異なる。例えば、渦電流が誘導される表面は、誘導された渦電流を支える材料が終了する端部を有し得る。境界近くでは、ＳＴＡＲＭが端部に近づくと、渦電流が圧迫される傾向があり、それが結果として生じる揚力及び抗力に影響を与える。
【００７０】
[00134]  別の例において、表面は、導電性に不連続性が存在する接合面を有し得る。例えば、表面を形成するために使用される２つの隣接する銅シートの端部は、接触し得るか、部分的に接触し得るか、互いに導電的に絶縁され得る。不連続の導電性は、電流を小さくするか、誘導された渦電流から発生する揚力及び抗力に影響を与える接合面にわたって電流が流れることを防ぐことができる。
【００７１】
[00135]  一実施形態において、誘導された渦電流を支える基板は、互いの上に積層される８分の１インチ銅シートなど、層内に積層されるいくつかのシートから形成され得る。第１のシートから隣接する第２のシートへ流れる電流を減少させる、２つのシート間の小さな関隙など、不連続性が、２つの隣接するシートが接触する１つの層内に形成され得る。関隙は、熱膨張を可能にし、組み立て工程を簡略化し得る。不連続性の効果を小さくするため、シート間の隣接する端部は、層から層へ互い違いにされ得る。したがって、特定の場所における不連続性は、１つの層で発生するが、他の隣接する層では発生しない場合がある。
【００７２】
[00136]  場合によっては、導電性ペーストが、シート間の導電性を向上するために使用され得る。別の実施形態において、隣接するシートが一緒にはんだ付けされ得る。さらに別の実施形態において、圧縮された後に膨張し得る可撓性の接点が、電流が異なるシート間を流れることを可能にするために使用され得る。
【００７３】
[00137]  図３では、６０など、１インチ角磁石の３行５列アレイが、銅プレートの上で回転される。アレイはまた、各行において、単一の磁石を使用し得る。磁石は、アルミニウムフレーム６２に包囲されるようにモデル化される。この例での磁石は、互いに接触するように構成される。５つの磁石の各行の磁石パターンが示される。代替的な実施形態において、白丸、左矢印（白丸を指す）、「ｘ」付きの丸、右矢印（ｘ付きの丸から離れた方を指す）、及び白丸の５つの磁石パターンが使用され得る。これは、図に示される左矢印、「ｘ」付きの丸、左矢印、白丸、及び右矢印パターンと比較したものである。
【００７４】
[00138]  磁石パターンは、各行で同じであり、磁石極性は、各列で同じである。様々な実施形態において、磁石アレイは、１つ以上の行を含み得る。例えば、図３に示されるパターンのうちの１行のみを含む磁石アレイが使用され得る。
【００７５】
[00139]  １つ以上の行を有する複数アレイは、回転体の均衡が保たれるように、回転体上に配置され得る。例えば、同じ数の磁石の２つ、３つ、４つなどのアレイの磁石アレイが、回転体上に配置され得る。別の実施形態において、第１の数の磁石を有する磁石アレイの２つ以上の対、及び第２の数の磁石を有する磁石アレイの２つ以上の対が、回転体上に互いに対向して配置され得る。
【００７６】
[00140]  図３の例では、２つの渦電流、６６は、磁石アレイの下に発生し、２つの渦電流７０及び６８は、アレイの前及び後ろに形成される。これらの渦電流は、アレイがプレートの周りで回転するときにアレイと一緒に動く。アレイがプレート６４の上で動かされると、７２などの渦電流が派生する。渦電流６６、６８、及び７０は、アレイ上に磁気揚力及び抗力を引き起こし得る磁界を発生させる。これらの種類のアレイのうちの２つが互いに近くに置かれたとき、シミュレーションは、１つのアレイから誘導された渦電流が、他のアレイから誘導された渦電流と合流し得ることを示した。この効果は、アレイが遠く離れて離間されたときには軽減した。
【００７７】
[00141]  図２及び３の例では、シミュレーションは、図２と比較して図３の構成において、より多くの揚力が磁石あたりに発生することを示した。この結果の一部は、図３の磁石の一部分が図２の磁石よりも大きい半径にあるということに起因する。一定のＲＰＭにおいて、より大きな半径は、導電性プレートに対する磁石のより速い速度をもたらし、それがより多くの揚力をもたらし得る。
【００７８】
[00142]  磁石あたりの揚力は、総揚力を、立方インチを単位とする総磁石体積で割ったものであり得る。１インチ角磁石の場合、体積は１立方インチである。したがって、磁石の総数は、立方インチを単位とする体積と等しい。故に、前段落の１つの磁石あたりの揚力の使用。磁石配置の磁石体積で割った総揚力の使用は、異なる磁石配置の揚力効率を比較する一手段を提供する。しかしながら、上記のように、半径及びＲＰＭの関数である基板に対する磁石の速度は、揚力をもたらし、故に、磁石構成を比較するときに検討することが重要であり得る。
【００７９】
[00143]  図２及び３では、磁石極性パターン内の磁石極の一部分は、極がＳＴＡＲＭの回転軸（図中で「ｘ」または「ｏ」と標識された極）に平行であるように整列される。ＳＴＡＲＭの底が誘導された渦電流を支える表面に平行であるとき、磁石極の一部分及び回転軸は、表面にほぼ垂直である。
【００８０】
[00144]  この構成では、表面と相互作用するため、ＳＴＡＲＭは、道を走るタイヤのように、その側面で回転され得、そこで回転軸は表面にほぼ平行である。特定の実施形態において、動作中に磁石極（ここでも、「ｘ」及び「ｏ」と標識された磁石）のうちの１つ以上を動的に回転させるアクチュエータなどの機構が提供され得る。例えば、図２及び図３に示される磁石極は、図２及び３に示されるようにそれらが表面に垂直である配向から、それらが表面に平行であり、かつ元通りの配向に動かされ得るように回転可能であり得る。磁石がこの様式で方向転換されるとき、発生する揚力及び抗力の量は減少し得る。追加の実施形態において、固定された磁石構成が利用され得、ここで図２及び図３に示される磁石極は、図２及び図３におけるそれらの配向に対して０〜９０度のいくらかの角度だけ回転される。
【００８１】
[00145]  図４Ａは、説明される実施形態に従う、回転磁石の配置と関連付けられた揚力１０６及び抗力１０８曲線のグラフ１００を含む。曲線は、力１０２に対する回転速度１０４である。曲線は、実験的測定及び／またはシミュレーションによって決定され得る。磁気揚力及び抗力は、ホバーエンジンと関連付けられた磁石配置の回転と関連付けられ得る任意の空気力学的な揚力及び抗力とは別であることに留意されたい。
【００８２】
[00146]  示されないが、トルクの量が決定され、グラフ化され得る。図２に示されるように、磁石のアレイは、半径方向に対称であり得る。半径方向に対称なアレイが導電性基板に平行であるときなど、場合によっては、正味の抗力はゼロであり得る。それにもかかわらず、アレイの回転に対抗するトルクが発生する。モータから入力される回転は、トルクを克服するために使用され得る。
【００８３】
[00147]  図４Ａに示されるように、磁気抗力は、速度が増加するにつれて増加し、ピークに達し、次いで速度と共に減少し始める。一方、磁気揚力は速度と共に増加する。速度は、渦を誘導する表面に対する磁石の速度であり得る。磁石が回転しているとき、この速度は、回転軸からの距離に角速度を乗算したものである。回転軸からの距離が磁石の面にわたって様々であるため、速度は、磁石の面にわたって様々であり得る。
【００８４】
[00148]  図３に示される磁石構成の様々なシミュレーションにおいて、最大抗力は、２５０〜３５０ＲＰＭで発生することが観察された。しかしながら、そのピークを含む抗力の量は、磁石のサイズ及び形状、渦電流が誘導される基板からの磁石の距離、基板の半径及び厚さの関数として変化する基板に対する磁石の速度、ならびに磁石の強度などの変数に依存する。また、複数の磁石の配置では、それらの極の配置及び互いに対する間隔が、発生する揚力及び抗力の両方に影響を与え得る。したがって、値範囲は、例解のみの目的のために提供される。
【００８５】
[00149]  図４Ｂは、導電性基板からの距離１１０の関数として、回転磁石の配置と関連付けられた力１０２のグラフである。この例では、図３に示されるものと同様の磁石の構成がシミュレートされた。グラフは、一定のＲＰＭでのいくつかのシミュレーションに基づいている。揚力は、表面１１０からの距離が増加するにつれて指数関数的減衰曲線に従うようである。
【００８６】
[00150]  図４Ｃは、導電性基板の厚さ及びＲＰＭの関数として、回転磁石の配置と関連付けられた揚力曲線のグラフである。この例では、図３に示されるものと同様の構成が使用された。導電性基板は銅であり、銅の厚さは、シミュレーションにおいて０．０５〜０．５インチの間で様々である。
【００８７】
[00151]  シミュレーションは、発生する揚力の量が、銅の特定の閾値厚に達した後に減少し始め、閾値の上で比較的一定していることを予測した。閾値の場所は、ＲＰＭの関数として様々である。それは、磁石構成によっても様々であり得る。１つのシミュレーションにおいて、マイナスの揚力が予測され、即ち、厚さが十分に薄いときに引力が発生した。
【００８８】
揚力及び抗力制御を含むホバーエンジン構成
[00152]  次に、ホバーエンジンの詳細が、図５Ａ〜図２０に関して説明される。具体的には、磁気揚力及び抗力を発生させる及び制御するための様々な方法及び装置が説明される。一実施形態において、図５Ａに示されるように、１２２などのＳＴＡＲＭは、ホバーエンジン１２０を形成するためにモータと一体化され得る。モータは、固定子１２４及び回転子１２６を含み得る。動作中、ＤＣもしくはＡＣ電流が固定子１２４内のコイルに印加され、それが回転子１２６を回転させるか、またはＤＣもしくはＡＣ電流が回転子１２６内のコイルに印加され、それが回転子を軸１３２の周りで回転させる。固定子１２４または回転子１２６のうちの一方は、コイルへのＡＣまたはＤＣ電流の印加に応じて生成される磁界と相互作用する永久磁石を含み得る。
【００８９】
[00153]  １２８ａまたは１２８ｂなどの永久または電磁石の第２のセットは、磁気揚力を発生させるために使用されるモータに連結され得る。磁石の第２のセットは、モータを回転させるために使用されない。上に説明されるように、磁石の第２のセットは、回転している回転子に連結されるとき、基板１３０内に渦電流を誘導する移動磁界を発生させる。渦電流は、ホバーエンジン１２０に作用する揚力及び抗力をもたらす対向する磁界を引き起こし得る。
【００９０】
[00154]  図５Ａの例では、回転子１２６は固定子１２４の内側にある。揚力発生磁石の配置は、回転子１２６の底に配置される。代替的な実施形態において、揚力発生磁石は、回転子の上及び底に配置され得る。例えば、この配置は、ホバーエンジン１２０が平坦または湾曲状である２枚の基板シート間を浮遊することを可能にし得る。
【００９１】
[00155]  図５Ａでは、１２８ａ及び１２８ｂなどの揚力発生磁石は、固定子１２４の半径の内側にある。別の実施形態において、図５Ｂに示されるように、ホバーエンジン１４０は、１４６ａ及び１４６ｂなどの揚力発生磁石を含み、それらは、固定子１４２の下に延在する回転子１４４の一部分として、固定子１４２とほぼ同じ半径にある。一般に、磁石の配置は、固定子の半径内、固定子と同じ半径、固定子の配置の外側、またはそれらの組み合わせに位置し得る。
【００９２】
[00156]  図５Ａの例では、モータの回転と関連付けられた磁界は、磁気揚力の発生と関連付けられた磁界とは異なって配向される。具体的には、固定子１２４及び回転子１２６と関連付けられた磁界は、回転子を回転させる効率的な相互作用を生成するために、概して互いの方を指すように構成される。一方、１２８ａ及び１２８ｂなどの揚力発生磁石と関連付けられた磁界は、基板１３０内に渦電流を誘導するために、概して基板に向かって方向付けられる。
【００９３】
[00157]  特定の実施形態において、基板１３０に対する揚力発生磁石の配向を変更して傾斜角を導入する機構が提供され得る。例えば、固定子１２４、回転子１２６、ならびに１２８ａ及び１２８ｂなどの浮揚磁石は、何らかの種類のアクチュエータを使用して、軸１３５の周りで単一体として傾斜され得る。基板１３０に対する浮揚磁石の傾斜角の変更は、力の不均衡を引き起こし得る。力の不均衡は、車両を推進するために使用され得る推進力をもたらし得る。例えば、推進力は、車両を所望の方向に基板１３０に沿って並進させるために使用され得る。
【００９４】
[00158]  別の実施形態において、ＳＴＡＲＭ１２２及び回転子１２６は、固定子１２４及び基板１３０の両方に対して傾斜するように構成され得る。例えば、回転子１２６は、図５Ａの紙面に垂直である回転軸１３５の周りで傾斜され得る。可能な傾斜の量は、固定子１２４と回転子１２６との間のすき間に依存し得る。さらに別の実施形態において、固定子１２４及び回転子１２６は、単一体として傾斜され得、回転子はまた、固定子に対して変更され得、それが基板に対する回転子の傾斜も変更し得る。
【００９５】
[00159]  最大動力要件は、回転子の慣性モーメントを克服する必要があり、かつ抗力がＳＴＡＲＭにおいて最も高い始動中に発生し得る。特定の実施形態において、始動動力要件の一部分を別のデバイスに転移し、それにより初期動力要件を低減する装置及び方法が使用され得る。磁気浮揚車両の始動動力要件の低減と関連付けられたいくつかの例が、図６、図７、及び図８に関して次のように説明される。
【００９６】
[00160]  車両は、電気または燃料を格納するバッテリなどの搭載電源１５２を有し得る。搭載電源１５２は、車両の飛行中に、車両に給電し得る。一実施形態において、車両は、補助動力インターフェース１５０を含み得る。補助動力インターフェースは、モータ１５４及びＳＴＡＲＭ１５６を含むホバーエンジンが静止から給電されているとき、車外電源から動力を提供するために使用され得る。車外電源はまた、搭載バッテリなどの搭載源を充電するために使用され得る。したがって、車外電源の使用は、搭載源の寿命を増加させることを可能にし得る。
【００９７】
[00161]  始動中、車外電源が、搭載電源１５２の代わりに使用され得る。始動後、車外電源が外され、車両は、搭載電源の使用に切り替えることができる。したがって、２つの動力源（搭載及び車外）の間で切り替える切替機構が提供され得る。切替機構は、手動で操作されるスイッチであり得る。別の実施形態において、自動スイッチが制御器に連結され得る。制御器は、制御論理を含み得、それは、制御器が、車両が車外電源に接続されているかどうかを検出し、搭載電源１５２と車外電源との間で切り替えることを可能にする。制御器はまた、バッテリが使用されているときなど、搭載電源を充電モードにするように構成され得る。
【００９８】
[00162]  一実施形態において、車外電源は、搭載電源とは異なる特徴を有し得る。例えば、車外電源は、搭載電源よりも大きな電圧を有し得る。より大きな電圧は、始動プロセス中にモータからより多くのトルクを発生させるために使用され得る。一度浮遊条件が達成されると、トルク要件は低下し得、車外源より低い電圧出力を有する搭載電源が使用され得る。
【００９９】
[00163]  別の実施形態において、外付けの始動用モータ１５８が利用され得る。外付けの始動用モータ１５８は、ＳＴＡＲＭ１５６にトルクを供給するために使用され得、それがＳＴＡＲＭ１５６をいくらかの初期回転速度まで回転させる。その後、１５４などの内部モータ（複数可）が引き継ぎ得る。図６の例では、始動用モータ１５８は、基板１３０の下に位置し、始動用モータがＳＴＡＲＭ１５６またはホバーエンジンの何らかの他の部分に連結されることを可能にする始動用モータインターフェース１６０を含む。始動用モータインターフェースがＳＴＡＲＭと係合されるとき、始動用モータからのトルクがＳＴＡＲＭに転移され得る。始動中、トルクは、搭載モータ１５４によってＳＴＡＲＭに供給される場合、またはされない場合がある。始動用インターフェースが脱係合されるとき、ＳＴＡＲＭ１５６は、搭載モータ１５４からトルクを受け得る。
【０１００】
[00164]  一実施形態において、モータ１５４は、ＳＴＡＲＭ１５６が始動用モータによって回転されている間、ＳＴＡＲＭ１５６に連結され得るため、それもまた回転される。したがって、モータ１５４は、搭載電源１５２を充電するためのジェネレータとして作用し得る。別の実施形態において、始動中、搭載モータ１５４がＳＴＡＲＭ１５６から脱係合されるようにクラッチ機構が使用され得る。したがって、始動用モータ１５８は、トルクを、ＳＴＡＲＭ及びモータではなく、ＳＴＡＲＭのみに供給し得る。始動後、クラッチ機構は、ＳＴＡＲＭ１５６をモータ１５４に再係合するために使用され得る。
【０１０１】
[00165]  始動用インターフェースの他の例が可能であり、図６の例は、例証の目的のみのために提供される。例えば、ＳＴＡＲＭの側面に当接し、ＳＴＡＲＭと接触しているとき角運動量をＳＴＡＲＭに転移する回転車輪が使用され得る。別の例では、ＳＴＡＲＭ１５６の側面は歯を含み得、この歯は回転ギヤと連動するように構成され、回転ギヤはＳＴＡＲＭ１５６の側面で歯とかみ合う。
【０１０２】
[00166]  いくつかの浮揚磁石構成において、ＳＴＡＲＭが発生させる磁気抗力の量は、磁石が回転軸により近いとき、より少なくなり得る。磁気抗力は、移動磁界に対する基板の抵抗と関連付けられ、ＳＴＡＲＭと関連付けられた慣性モーメントまたはＳＴＡＲＭに作用する空気力学的な抗力とは別個である。上に説明されるように、回転速度が、ピーク磁気抗力が発生するところまで達した後は、磁気抗力は、回転速度の増加と共に減少し得る。図７に示されるように、一実施形態において、１７０などのＳＴＡＲＭ上の磁石アレイ内の１７４などの磁石のすべてまたは一部分は、スロット内に置かれ、ばね１７２などの抵抗機構に連結され得る。スロットは、磁石及びばねを保持する支持構造体１７８の一部であり得る。ＳＴＡＲＭ１７０がスピンアップされると、磁石は、スロット内をＳＴＡＲＭの中央にある回転軸１７６から離れて動き得る。
【０１０３】
[00167]  抵抗機構の力プロファイルは、それが回転子の特定の速度プロファイルに従って克服されるように選択され得る。したがって、回転軸からの磁石の半径は、速度の関数として制御され得る。抵抗機構の異なる力プロファイルは、時間の関数としての半径の変化を制御するために選択され得る。ピーク抗力は、磁石アレイが位置する半径の影響を受け得る。具体的には、速度の関数としての磁気抗力の大きさは、磁石が回転軸により近いとき、磁石が軸から遠くに位置するときと比べて、より小さくなり得る。したがって、このアプローチを使用すると、ＳＴＡＲＭを回転させるのに必要なピークトルクを減少させ、必要とされるモータのサイズを達成することが可能であり得る。
【０１０４】
[00168]  抗力の量はまた、回転子の上の磁石アレイ内の磁石の高さの影響を受け得る。いくつかのＳＴＡＲＭ構成における磁気抗力は、上に説明されるように、回転速度が増加するにつれて、増加し、ピークに達し、次いで減少し得る。一実施形態において、図８に示されるように、基板上部からの永久磁石の距離は、回転速度の関数として制御され得る。
【０１０５】
[00169]  図８では、最初に磁石１８２が基板１３０上部から第１の距離にあるように、ＳＴＡＲＭ１８０はヒンジされる。この例では、２つのヒンジ側面１８４ａ及び１８４ｂは、ばね１８６または抵抗力を発生させる何らかの他の種類の機構（例えば、ゴムバンド）によって結び付けられる。ヒンジ側面は、ヒンジ１８８の周りを回転する。ＳＴＡＲＭが軸１９０の周りを回転するとき回転速度が増加すると、ヒンジ側面１８４ａ及び１８４ｂが広がり、ばね（複数可）が伸び、ＳＴＡＲＭ１８０上の磁石が基板により近づけられる。
【０１０６】
[00170]  特定の実施形態において、ばねの力プロファイルは、ＳＴＡＲＭの速度が最大抗力が発生するピーク速度を超えるまで、ＳＴＡＲＭが、表面からのその最小距離、即ち、それが平坦であるか、またはばねがこれ以上伸びないところまで達しないように選択され得る。ピーク抗力速度の後、抗力は、回転速度が増加するにつれて減少し得る。したがって、このアプローチでは、ＳＴＡＲＭ上の磁石を基板の表面から離しておくことによってピーク磁気抗力状態が回避されるため、磁気浮揚システムの始動エネルギーが低減され得る。
【０１０７】
[00171]  図８の例では、ＳＴＡＲＭ１８０は、それが２つの部分に分けられるようにヒンジされる。他の実施形態において、ＳＴＡＲＭは、３つ、４つ、５つのセクションなどのペタルを含み得、それは速度が増加すると低くなる。ペタルは、必ずしも同じ速度で低くされる必要はない。例えば、４つのペタルを有するＳＴＡＲＭの場合、２つの対向するペタルは、速度の関数として第１の速度で低くされ得、第２の２つの対向するペタルは、第２の速度で低くされ得る。異なる速度は、異なるばね定数を有するばねなど、異なる力保持機構を使用することにより生成され得る。
【０１０８】
[00172]  図７の例では、ＳＴＡＲＭ１８０の部分が、速度が増加するにつれて広がり、速度が減少するにつれて元に戻るという、受動的なシステムが使用される。他の実施形態においては、１つ以上のアクチュエータなどの能動的な機構を使用して、基板の上部からのＳＴＡＲＭの高さ、または図７の例にあるように、永久磁石の半径距離を制御し得る。さらに他の実施形態においては、ばね及びアクチュエータなど、能動的な機構及び受動的な機構の組み合わせが使用され得る。
【０１０９】
[00173]  一実施形態において、図８に示されるように、アクチュエータを使用して、ＳＴＡＲＭ１８０のヒンジ側面を制御し得る。別の実施形態において、ＳＴＡＲＭ１８０はディスク形状であり得、ここでディスクの形状は固定される。ＳＴＡＲＭを単独で、またはＳＴＡＲＭ及びモータを、基板の表面に対して高く及び低くする機構が提供され得る。別の実施形態において、着陸ギヤシステムなど、車両全体を表面に対して高くする機構が提供され得る。さらに別の実施形態において、ヒンジされたＳＴＡＲＭが使用される場合、１つ以上のヒンジ機構は、ＳＴＡＲＭの底面の下に延在するように成形されて、着陸機構として作用し得る。例えば、底面の下に延在する部分は、ローリング能力を有し得、それは、ＳＴＡＲＭが始動モードにおいて地面に沿って転動することを可能にする。
【０１１０】
[00174]  ホバーエンジンから出力される揚力及び抗力の量を制御するための別の方法及び装置が、図９及び１０に関して説明される。図９では、２つの層を含む永久磁石の構成が提供される。磁石の極性は、図９に示される。この例では、図２に関して説明される極性パターンが使用される。
【０１１１】
[00175]  本磁石を含むＳＴＡＲＭは、磁石の第１の層が互いに対して回転することを可能にするように構成され得る。例えば、２つの層及びそれらの関連した支持構造体は、何らかの種類の軸受けシステムによって分離され得る。この例では、下層にある磁石は、渦電流を誘導するために基板の最も近くに置かれ得る。
【０１１２】
[00176]  第１の位置２００では、各層内の磁石の極性は整列される。第２の位置２０４では、各層内の磁石の極性は互いに反対である。磁石を保持する機構は、２つの層が位置２００と２０４との間で回転することを可能にするように設計され得る。２つの層が互いに対して４５度回転される中間位置２０２が示される。
【０１１３】
[00177]  Ａｎｓｙｓ  Ｍａｘｗｅｌｌを使用してシミュレーションを実施し、ここでは２つの層を互いに対して回転した。オフセット角は、回転の量を指し、ここではゼロ度が位置２０２と関連付けられ、９０度が位置２０４と関連付けられる。揚力は、オフセット角が増加するにつれて減少する。揚力の最小値は、９０度で発生する。
【０１１４】
[00178]  揚力は、上層によって誘導される渦電流が下層から誘導される渦電流を妨げるため、減少する。揚力は、磁石の効果が基板からの距離と共に減少するため、ゼロに達しない。したがって、表面により近い下層は、表面から遠く離れた上層より多くの影響力を有する。この例では、上層及び下層は、等しい質量の磁石を含んでいた。故に、下層はより多くの影響力を有する。
【０１１５】
[00179]  代替的な実施形態において、各層内の磁石質量の量は、様々であり得る。例えば、より大きい磁石質量が、下層に対して上層に置かれ得る。上層内のより大きな磁石質量は、下層と比較したときの表面からのそのより大きな距離を相殺するために使用され得る。したがって、揚力は、ゼロにより近づけられ得る。
【０１１６】
[00180]  動作中、低ＲＰＭで、ＳＴＡＲＭは、最小限の揚力及び抗力を発生させるように位置２０４で始動され得る。次いで、閾値ＲＰＭに達すると、磁石層は、位置２０４から位置２０２に移動され得る。このアプローチは、この構成を有するＳＴＡＲＭが発生させる抗力のピーク量を少なくし得る。
【０１１７】
[00181]  いくつかの実施形態において、ホバーエンジンは多相であり得る。ホバーエンジンから発生する揚力及び抗力は、出力磁界の速度に依存する。多相ホバーエンジンは、デバイスの異なる領域にわたって異なる速度で移動する磁界を出力するように構成され得る。したがって、揚力及び抗力特徴は、ＳＴＡＲＭの領域によって様々であり得る。
【０１１８】
[00182]  例えば、図１１に示されるように、ＳＴＡＲＭ２１０は、外半径２１２と第１の半径２１４との間に第１の領域２２２を含み、それは２１６ａ及び２１６ｂなどの永久磁石を含む。第１の領域では、磁石及び磁界は、軸２１８に対して第１の速度で回転される。第２の領域２２２では、第１の半径２１４と回転軸２１８との間で、磁界は、回転軸２１８に対して第２の速度で回転される。異なる相を有するより多くの領域が可能であり、２つの領域のみを示す図１１の例は、例証のみの目的のために示される。
【０１１９】
[00183]  ホバーエンジンは、各領域内の磁界を異なる速度で回転させるための異なる機構を含み得る。例えば、永久磁石及び／または電磁石を含む外側のディスクならびに永久磁石及び／または電磁石を含む内側のディスクが提供され得、ここではホバーエンジンは、外側のディスク及び内側のディスクを異なる速度で機械的に回転させるように構成され得る。ディスクの外側及び内側部分は、異なる回転速度を可能にするために必然的に互いから機械的に分離される。
【０１２０】
[00184]  別の実施形態において、ディスクは、単一の速度で回転するように構成される単一片であり得る。したがって、端部近くの永久磁石は、ディスクが回転する速度で回転し得る。しかしながら、内側領域では、２２４などの電磁石が発生させる磁界は、ディスクの回転速度とは異なる、基板に対して効果的な回転速度で回転するように構成され得る。異なる回転速度は、電磁石が受ける電流を時変動させることによって発生し得る。したがって、基板２２６に対する、電磁石が発生させる磁界の効果的な回転速度は、ディスクの回転速度に依存する永久磁石の磁界の回転速度とは異なり得る。例えば、電磁石への電流は、ディスクの機械的回転と反対方向に循環され得、その結果、基板に対して、電磁石が発生させる磁界の速度は、基板に対する永久磁石の磁界の回転速度より小さい。電磁石への電流が回転ディスクと同じ方向に循環される場合には、基板に対する電磁石からの磁界の速度は、永久磁石から発生するものよりも大きくなり得る。
【０１２１】
[00185]  他の実施形態において、ディスクは全く回転しない場合がある。代わりに、電磁石への電流は、磁界速度が基板に対して発生するように循環され得る。２列以上の電磁石が回転軸からの異なる半径に提供されるとき、各列が異なる速度で循環されて、領域によって揚力及び抗力特徴を様々にし得る。
【０１２２】
[00186]  一実施形態において、いくつかの巻きを有するコイルであり得る各電磁石に送られる電流の大きさは、電流がディスクの底面の半分においてディスクの底面のもう半分と比較して大きくなるように（底面とは基板に面する側を指す）様々であり得る。具体的には、電磁石がディスクの第１の半分に位置するとき、制御器は、電磁石がディスクの第２の半分に位置するときよりも多くの電流を電磁石に印加するように構成され得る。この様式で電流を変動させることによって、推進のために使用され得る力の不均衡が生じ得る。特定の実施形態において、力の不均衡は、ディスクの片側に、ディスクの反対側と対照的に、より大きな抗力を引き起こし得る。抗力の不均衡は、推進、及びおそらくは車両の方向を制御するために使用され得る力の発生をもたらし得る。航行、誘導、及び制御の詳細は下に説明される。
【０１２３】
[00187]  他の実施形態において、図１１のＳＴＡＲＭを製造するために使用される材料によっては、第３の磁界が、基板内に誘導される磁界からＳＴＡＲＭ内に誘導され得る。例えば、ＳＴＡＲＭの内側領域は、銅などの非強磁性材料、またはアルミニウム及び鋳鉄などの強磁性及び非強磁性材料の組み合わせ、または鉄などの強磁性材料のみからなり得る。内側コア内の電磁石は、基板内に渦電流を誘導する移動磁界を発生させるように構成され得る。基板内に誘導される渦電流は、ＳＴＡＲＭ材料内に渦電流及び／または磁界の整列を誘導し得、それがＳＴＡＲＭと基板との間に引力をもたらす。このアプローチは、単相デバイスにおいて使用され得、上の例は例証のみの目的のために提供される。
【０１２４】
[00188]  図１２は、磁気揚力を発生させるために使用され得るＳＴＡＲＭ設計２３０の上面図を示す。ホバーエンジン内で使用される場合、ＳＴＡＲＭ設計の底側が基板に面する。ＳＴＡＲＭは、軸２３２の周りを回転するように構成される。図１２では、４つの磁石２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、及び２３４ｄが示され、それらは永久磁石または電磁石であり得る。４つすべての磁石の磁力線は、すべて結合し得る。このパターンは、ＳＴＡＲＭの底側でＳＴＡＲＭの反対側と比較してより大きい磁束分布を有するＳＴＡＲＭを生成し得る。
【０１２５】
[00189]  図１２では、磁石２３４ａ及び２３４ｃの内側の矢印は、各磁石のＮ極を指す。磁石のうちの２つの極は、回転軸にほぼ垂直に整列され、磁石のうちの２つは、回転軸２３２にほぼ平行に整列される。磁石２３４ｂの極性は、回転軸にほぼ平行に整列され、かつ紙面内へ方向付けられ、即ち、「ｘ」付きの丸はＳ極である。磁石２３４ｄは、紙面の外へ方向付けられ、即ち、磁石２３４ｄの上の白丸はＮ極である。磁石の方向は、回転軸に平行及び回転軸に垂直まで様々であり得、図１２の例は、例証のみの目的のために提供される。
【０１２６】
[00190]  永久磁石のパターンは、所与の半径で複数回繰り返され得る。例えば、８、１２、１６個の永久磁石のパターンが使用され得る。加えて、５、６、７つなど、４つを超える磁石を伴う単一パターンが、片側磁束分布を発生させるために使用され得る。これらのパターンも繰り返され得る。加えて、複数の半径で、磁石の異なるパターンが配置され得る。例えば、４つの磁石が、第１の半径に配置され得、８つの磁石が第２の半径に配置され得る。この８つの磁石は、４つの磁石パターンの２回の繰り返しか、または８つの磁石を伴う独特のパターンであり得る。
【０１２７】
[00191]  磁石界整列領域とは、共通の磁界整列を有するＳＴＡＲＭ上の面積を指し得る。各磁界整列領域は、１つ以上の磁石から形成され得る。例えば、図１２では、正方形で囲まれたＸ付きの丸と関連付けられた磁界整列領域は、第１の磁界整列領域と関連付けられ得る。第１の磁界整列領域は、示された方向に整列される単一の立方磁石、または示された方向に整列される複数の磁石から形成され得る。複数の磁石が磁界整列領域内で使用されるとき、磁石は、接触し得るか、またはわずかに離間し得る。
【０１２８】
[00192]  各磁界整列領域の形状及び面積は、領域によって様々であり得、面積が等しい必要はない。図１２の例では、立方磁界整列領域のためは、４つの立方磁石から形成される。したがって、磁界整列領域は、ＳＴＡＲＭの底から見ると正方形のように見える。他の実施形態において、形状は、三角形、円形、または一般的な多角形形状であり得、ここでは磁気整列領域によって形状は様々である。例えば、２つの正方形及び２つの円形領域。
【０１２９】
[00193]  異なるサイズの磁界整列領域を有するＳＴＡＲＭ２４０の例が図１３に示される。第１及び第２の磁界整列領域は、磁石２４２ａ及び２４２ｃから形成される。磁石２４２ａ及び２４２ｃは、立方断面を有する。第３及び第４の磁界整列領域は、磁石２４２ｂ及び２４２ｄから形成される。磁石２４２ｂ及び２４２ｄは、湾曲部分、ならびに磁石２４２ａ及び２４２ｃよりも大きな断面積を有する。
【０１３０】
[00194]  図１２に戻ると、一般に、磁石の形状及び重量分散は、回転の目的のためにＳＴＡＲＭの均衡が保たれるように選択され得る。したがって、図１２の例では、磁気整列領域の２つの対向する対は、同じ形状及び重量分散を有し得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、磁石の２つの対向する対は、何らかの他の様式でＳＴＡＲＭの均衡が保たれる場合、異なる形状及び重量分散を有し得る。したがって、磁石パターンは対称である必要はない。
【０１３１】
[00195]  図１２では、上部断面図は、立方磁石がＳＴＡＲＭ２３０内に固定される方式が理由で、正方形である。他の実施形態において、断面は紙面内へ様々であり得、一貫している必要はない。例えば、磁石は、四面体または円錐の形状であり得、断面は、ＳＴＡＲＭ内への回転軸の方向において様々であり得る。
【０１３２】
[00196]  回転軸からの特定の半径距離でＳＴＡＲＭの円周に沿った磁力線の整列パターンは、磁力線の方向パターンと関連付けられた波長を画定するために使用され得る。波長は、誘導された渦電流の強度、故に誘導された渦電流から生じる揚力及び抗力に影響を与え得ると考えられている。波長は、磁界領域を回転軸のより近く、またはより離れたところに置くことによって、増加または低減され得る。
【０１３３】
[00197]  加えて、波長は、図１２に示されるように、磁界整列領域のパターンを繰り返すことによって影響を受け得る。例えば、磁界整列領域のパターンが特定の半径にある円周の周りで２回繰り返される場合、その半径での効果的な波長は半分に低減され得る。磁気整列領域のパターンが特定の半径にある円周の周りで３回繰り返される場合、効果的な波長は３分の１に低減され得る。様々な実施形態において、波長は、回転速度の関数としてのＳＴＡＲＭの揚力及び抗力発生能力を調節するために様々であり得る。
【０１３４】
[00198]  図１４では、ハイブリッドＳＴＡＲＭ２５０が示される。ハイブリッドＳＴＡＲＭ２５０は、４つの磁気整列領域を含む。永久磁石２５２ａ及び２５２ｃは、２つの磁界整列領域を発生させるために使用され、電磁石２５２ｂ及び２５２ｄは、２つの磁気整列領域を発生させるために使用される。４つの磁気整列領域のそれぞれの方向は、図１４に示され、図１２と同様である。極性パターンは、強い側面及び弱い側面を提供する。強い側面はＳＴＡＲＭ２５０の下である。したがって、導電性基板はＳＴＡＲＭ２５０の下に置かれる。
【０１３５】
[00199]  ２つの電磁石２５２ｂ及び２５２ｄは、電流源２５６及び制御器２５４に連結される。制御器２５４は、各電磁石への電流の大きさ及び／または各電磁石への電流の方向を制御するように構成され得る。電流の方向は、発生する磁界のその後の極性方向に影響を与える。例えば、電流の方向を変えることによって、より強い磁界を有するＳＴＡＲＭ２５０の側面は、一方の側面から他方の側面へ反転され得る。何らかのパターンに従って方向を交互にすることによって、ＳＴＡＲＭの強い側面の時間の量及び弱い側面の量時間は様々にされ得る。この効果は、ＳＴＡＲＭ２５０によって基板内に誘導される渦電流の大きさ、故に発生する磁気揚力及び抗力の量に影響を与えるために使用され得る。
【０１３６】
[00200]  例として、始動時、電流方向は、ＳＴＡＲＭ２５０の強い側面が基板から離れるように選択され得、それが抗力を最小限にする。ＳＴＡＲＭ２５０が特定の閾値速度に達すると、電流方向が反転され得、その結果、強い磁界を有するＳＴＡＲＭ２５０の側面がＳＴＡＲＭに面して、より大きい揚力及び／またはより多くの抗力を発生させ始める。揚力及び抗力の大きさは、回転速度を変動させるため、ＳＴＡＲＭ２５０は、強い側面が始動のために望ましい回転速度で基板に面するように制御され得る。例えば、ＳＴＡＲＭ２５０は、ピーク抗力回転速度を過ぎるまでは弱い側面が基板に面してスピンアップされ得、次いで反転され得る。
【０１３７】
[00201]  別の例では、電流方向は、電磁石上で繰り返し反転され得、ここでは反転の間の間隔が制御され得る。このアプローチを使用すると、ＳＴＡＲＭの強い側面が基板に面する時間の割合が徐々に増加し得る。このアプローチでは、ＳＴＡＲＭを、モータが最も効率的に動作する速度など一定速度でスピンし、次いで最も強い磁界が基板に面する時間の量に影響を与えることによって、ＳＴＡＲＭが発生させる揚力及び抗力を変化させることが可能であり得る。
【０１３８】
[00202]  電磁石を無効にすることは、磁界の強い側面を基板に向けさせるためにＳＴＡＲＭが能動的に制御されるときと比較して、ＳＴＡＲＭが発生させる揚力及び抗力の量を減少させ得ることに留意されたい。しかしながら、電磁石が無効にされるときに発生する揚力及び抗力の量は、ＳＴＡＲＭが発生させる磁界の強い側面が基板に背を向けるようにＳＴＡＲＭが能動的に制御される場合よりも大きくなり得る。したがって、いくつかの実施形態において、電磁石は、発生する揚力及び抗力を少なくするために無効にされ得る。このアプローチの利点は、それが動力を必要としないことである。しかしながら、発生する揚力及び抗力は、電磁石が能動的に制御される場合より大きくなり得る。さらに、この特徴は、電磁石への電流がＳＴＡＲＭの動作中に何らかの理由で失われた状況においてフェイルセーフモードとして作用し得る。
【０１３９】
[00203]  別の実施形態において、抗力を減少させるため、永久磁石を所定の場所で回転させて、磁極を異なる方向に向ける機構が使用され得る。例えば、図１４では、永久磁石２５２ａ及び２５２ｃのうちの一方または両方が、紙面に対して垂直向きから紙面に対して接線向き（また、その間の角度）に磁極を回転させ得る機構に連結され得る。配向の変化は、発生する磁石揚力及び抗力の量を変化させ得る。１つ以上の永久磁石をＳＴＡＲＭ上の所定の場所で回転させることは、発生する磁力の大きさを制御するために使用され得る別の機構である。
【０１４０】
[00204]  図１５は、電磁気ＳＴＡＲＭ２６０の一実施形態を示す。この例では、ＳＴＡＲＭ２６０を回転させるよりも、制御器２６４を使用して、電磁石への電流が何らかのパターンで循環されて、いくらかの速度で回転するＳＴＡＲＭをシミュレートし得る。電流源２６６は、バッテリまたはジェネレータであり得る。したがって、ＳＴＡＲＭ２６０を回転させるために使用されるモータは、必要とされない場合がある。ＳＴＡＲＭが回転しないとき、それは、円形である必要も、またはＳＴＡＲＭが回転するときの場合のように均衡が保たれる必要もない。
【０１４１】
[00205]  電流は、ＳＴＡＲＭを有効及び無効にするように制御され得る。スピンアップが必要とされないため、ＳＴＡＲＭは、所望の揚力対抗力比で始動及び動作され得る。例えば、ＳＴＡＲＭは、同等の回転ＳＴＡＲＭのピーク抗力回転速度より大きい初期の効果的な回転速度で始動され得る。
【０１４２】
[00206]  さらに、電磁石が有効及び無効にされ得るため、永久磁石が使用されるときとは異なる磁石の整列パターンが使用され得、上の例は例証のみの目的のために提供される。様々な実施形態において、本明細書に説明される磁気極性パターンのいずれかは、永久磁石、電磁石、または永久磁石及び電磁石の組み合わせを使用して具現化され得る。加えて、電流の方向が変更され得る。したがって、図１５に示される磁気極性の方向及び関連した磁力線は、時間の関数として変更され得る。
【０１４３】
[00207]  図１６は、電磁石を有効及び無効にし、電流の方向を変更する能力を有するＳＴＡＲＭ２７０の例を示す。ＳＴＡＲＭは、４対の電磁石を含み、ここで各対は、回転軸に平行の磁界を発生させるように配置される電流ループ、及び回転軸２７５に垂直の磁界を発生させるように配置される電流ループを含む。例えば、回路２７６は、回転軸に平行の磁気極性方向を発生させるように構成され、回路２７８は、回転軸に平行の磁気極性を発生させるように構成される。制御器２７２は、８つの電流ループ及び電流源２７４に連結され得る。
【０１４４】
[00208]  制御器２７２を使用すると、各対内の１つの電流ループが、図１２〜図１５に示される磁気整列パターンを生成するために、所望の方向において一度に有効にされ得る。次いで、このパターンは、２７６及び２７８などの各対内の適切な電磁石を適切な方向の電流で有効にすることによって、時計回りまたは反時計回りに回転され得る。電磁石が有効及び無効にされる速度、ならびにパターンが回転される速度は、図１２に示される整列パターンで永久磁石を有する回転ＳＴＡＲＭの効果をシミュレートすることができる。
【０１４５】
[00209]  この例では、ＳＴＡＲＭ２７０は正方形形状である。ＳＴＡＲＭは回転する必要がないため、任意の形状が利用され得、正方形は例証のみの目的のために利用される。ＳＴＡＲＭが回転する場合、それは必ずしも円形である必要はない。例えば、回転時に均衡の保たれる非円形形状が使用され得る。
【０１４６】
[00210]  追加の回路を伴う他のより複雑なパターンが可能であり、この例は例証のみの目的のために提供される。例えば、電磁石の対のパターンは、４、８、１２など、所与の半径で繰り返され得る。さらに、中央から異なる半径にあるパターンが繰り返され得る。例えば、第１の半径には、４対の電磁石が置かれ得、第２の半径には、８対の電磁石が置かれ得る。
【０１４７】
[00211]  さらに他の実施形態において、磁石コイル配向によって表される磁石極性は、同じ方向に整列される複数のコイルループ内に離散化されて、異なる磁界整列領域を提供し得る。例えば、各場所で紙面に対して法線方向のコイルループ及び紙面に対して接線方向の１つのコイルループよりも、紙面に対して法線方向の１つのコイルループ及び紙面に対して接線方向の２つのコイルループが使用され得る。別の例では、紙面に対して法線方向の２つのコイルループ及び紙面に対して接線方向の２つのコイルループが各場所で使用され得る。加えて、各コイルループ内のコイルの数及び各コイルループの直径は、ループによって様々であり得る。異なる回路構成が可能であり、コイルループの例は例証のみの目的のために提供される。
【０１４８】
[00212]  ホバーエンジンのより詳細な説明は、図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｃに関して説明される。図１７Ａは、ＳＴＡＲＭ４００の斜視図である。ＳＴＡＲＭ４００は、直径が１０インチである。様々な実施形態において、ホバーボードなどのデバイス上で使用されるＳＴＡＲＭは、直径が４〜１４インチであり得る。しかしながら、他のデバイスでは、より大きいまたはより小さい直径のＳＴＡＲＭが使用され得る。
【０１４９】
[00213]  概して、ＳＴＡＲＭのサイズは、収容されるべき磁石の体積及び使用される磁石の配置に依存する。下により詳細に説明されるように、異なる磁石構成は、異なる梱包計画を可能にし、かつそれを必要とする。使用される磁石の総体積は、浮揚されるべき所望の最大ペイロード重量及び動作の高さに依存する。一度磁石の総体積が決定されると、それは、選択された構成内の１つ以上のホバーエンジンに分散され得る。ホバーエンジン内で使用される磁石の体積及び選択された磁石構成、即ち、ＳＴＡＲＭ上の磁石体積の分散及び利用される極性方向に基づいて、ＳＴＡＲＭを回転させるのに必要とされる適切なモータ（複数）が選択され得、ここでは１つのモータが１つ以上のＳＴＡＲＭを回転させ得る。例として、１つ以上のＳＴＡＲＭに分散され得るホバーボード上の磁石の体積は、３０〜８０立方インチであり得る。
【０１５０】
[00214]  一般に、様々な比率のモータ対ＳＴＡＲＭがホバーエンジンで利用され得る。例えば、ホバーエンジンは、１つのＳＴＡＲＭの回転させる１つのモータを含み得る。別の例として、ホバーエンジンは、２つ以上のＳＴＡＲＭを駆動する１つのモータを含み得る。別の例では、ホバーエンジンは、１つのＳＴＡＲＭを駆動する２つのモータを含み得る。一般に、１つ以上のモータは、１つ以上のＳＴＡＲＭと対になり得、ここではモータの数は、ＳＴＡＲＭの数よりも少ないか、同じか、または多い場合がある。したがって、１つのモータ及び１つのＳＴＡＲＭを含むホバーエンジンの例は、例証のみの目的のために提供されるものであり、限定することを意味しない。
【０１５１】
[00215]  図１７Ａに戻ると、ＳＴＡＲＭは、隆起した外輪４０５を含む。ＳＴＡＲＭ４００の底から外輪の上部までの距離は約１．１３インチである。この高さが、１インチ角の磁石を収容することを可能にする。一実施形態において、２０個の１インチ角磁石が外輪内に配置される。極性パターンの追加の繰り返しを提供するためにさらに４つの磁石など、円内に配置される立方磁石をより多く収容するため、より大きな外輪が使用され得る。より少ない立方磁石を使用する場合は、より小さい半径が用いられ得る。異なる形状磁石及び異なる極性パターンは、異なる梱包計画を可能にし得る。したがって、磁石が環内に配置されるこの例は、例証のみの目的のために提供されるものであり、限定することを意味しない。
【０１５２】
[00216]  一実施形態において、外輪４０５を含むＳＴＡＲＭ４００は、いくつかの層、それぞれ上から下へ４０２、４０８、４１０、４１２、４０４、及び４１４から形成され得る。層４０２及び４１４は、外輪内の磁石の上部分及び底部分を覆うカバーを形成する。一実施形態において、層４０２及び４０８は、は、約０．０６５インチ厚である。代替的な実施形態において、層４０２及び４０８のうちの１つまたは両方は、省かれ得る。一実施形態において、上層及び下層は、アルミニウムなどの材料から形成され得る。別の実施形態において、上層４０２は、ミューメタル、鉄、またはニッケルなどの磁気特性を有する材料から形成され得る。
【０１５３】
[00217]  層４０８、４１０、４１２、４０４はそれぞれ、２０個の磁石を収容するために２０個の開口部を含む。より多いまたは少ない磁石、故により多いまたはより少ない開口部が利用され得、この例は例解の目的のみのために提供される。層の総厚は１インチであり、各層は０．２５インチ厚である。一実施形態において、２つの層は、ポリカーボネートプラスチックから形成され、２つの層は、アルミニウムから形成される。ポリカーボネートプラスチックは、重量を軽減させることができる。様々な実施形態において、各層の厚さ、各層に使用される材料、及び層の数は、様々であり得る。例えば、異なる金属またはプラスチックの種類が使用され得る。別の例として、単一の材料が層のそれぞれに使用され得る。
【０１５４】
[00218]  層が整列されるとき、１インチ角磁石が層を挿通され得る。長方形形状磁石、台形形状磁石、または１．５立方インチ磁石など、異なる形状または異なるサイズの磁石には、異なる開口部形状またはサイズが使用され得る。一実施形態において、強力瞬間接着剤など、粘着剤が、磁石を所定の場所に固定するために使用され得る。固定されると、磁石の底は、層４０４の底とほぼ同一平面である。この特徴は、ＳＴＡＲＭ設計４００を使用した車両が浮遊しているとき、磁石の底と基板との間の高さを最大限にし得る。
【０１５５】
[00219]  １つ以上の層は、留め金具を挿入することを可能にする４１６などの開口部を含み得る。留め金具は、層を一緒に固定することができる。別の実施形態において、粘着剤を使用して層のうちの１つ以上を互いに固定し得る。代替的な実施形態において、層４０４、４０８、４１０、及び４１２は、単一片として形成され得る。
【０１５６】
[00220]  図１７Ｂは、埋込み型モータ４２２を有するＳＴＡＲＭ４２０の側面図である。２つの磁石４１５の断面図が、外輪４０５内に示される。磁石の上部は、層４０８の外側上部と同一平面であり、磁石の底は、層４０４の底と同一平面である。様々な実施形態において、ＳＴＡＲＭ４２０は、０．５〜２．５インチの高さの磁石を受容するように構成され得る。
【０１５７】
[00221]  一実施形態において、磁石の上部は、４０８の上部を超えて延在し得る。したがって、外輪４０５は、各磁石の側面の上方に部分的にのみ延在し得る。この特徴は、重量を軽減すると同時に、磁石を所定の場所に固定することを可能にし得る。
【０１５８】
[00222]  代替的な実施形態において、異なる磁石構成を使用する場合、磁石はモータの下に位置し得る。さらに、モータは、必ずしもＳＴＡＲＭ４２０の上の方向である必要はない。例えば、ベルト、ギヤ、または何らかの他のトルク伝達機構を使用して、モータをＳＴＡＲＭ４２０の側面に置き得る。さらに、いくつかの実施形態において、モータは複数のＳＴＡＲＭを駆動し得る。加えて、モータ回転軸及びＳＴＡＲＭの回転軸は、互いに平行である必要はない。例えば、モータ回転アクセスは、ＳＴＡＲＭの回転軸に対して、回転軸に垂直など、角度付けされ得る。次いで、ベルト及び／またはギヤシステムを使用して、モータから出力されるトルクの方向を転移及び変更し得る。
【０１５９】
[00223]  外輪４０５の内半径４２４は、モータ４２２の半径よりも大きい。したがって、モータは、モータが操作されたときにＳＴＡＲＭ４２０が回転され得るように、外輪内に挿入され、層４０４に固定され得る。したがって、外輪は、モータの側面４３０に沿って延在する。この様式でモータを取り付ける利点は、ホバーエンジンの全体的な高さプロファイルが、モータ４２２を外輪の上部の上の高さで取り付ける場合と比較して、減少され得ることである。
【０１６０】
[00224]  様々な実施形態において、外輪の高さ４２８高さは、外輪がモータ４２２の側面４３０の上方に部分的に延在するように、モータ４２６の高さ未満であり得る。別の実施形態において、外輪４０５の高さ４２８及びモータの高さは、ほぼ等しくなり得る。さらに別の実施形態において、外輪の高さ４２８は、モータの高さよりも大きくなり得る。
【０１６１】
[00225]  より背の高い磁石を収容するために高さ４２８を増加させることが望ましい場合がある。より背の高い磁石は、４１５などの磁石が基板からより離れた距離にあるときに発生する磁気揚力の量を増加させるために使用され得る。磁石の体積は、その高さを含め、磁石から延在する特定の距離での磁界の強度に影響を与え得る。
【０１６２】
[00226]  様々な実施形態において、より広い高さ範囲にわたってまたはＳＴＡＲＭの底のより広い面積にわたって分散する磁石間でトレードオフがなされ得る。所与の磁石の体積では、ＳＴＡＲＭの底の設置面積は、より背の高い磁石を使用することによって減少され得る。設置面積を減少することは、より小さい半径のＳＴＡＲＭが使用されることを可能にし得る。しかしながら、ホバーエンジンの高さは増加し得る。
【０１６３】
[00227]  代替的に、磁石の体積がより広い面積に広げられて、ＳＴＡＲＭの底に磁石のより広い設置面積を提供し得る。より広い設置面積は、磁石の最大高さを減少させることを可能にし、ホバーエンジンの最大高さを減少させることが可能である。しかしながら、より広い設置面積は、より大きな半径を有するＳＴＡＲＭを必要とし得る。
【０１６４】
[00228]  ＳＴＡＲＭを回転させるために使用される４２２などのモータは、電気式または燃焼式であり得る。一般に、好適な量のトルクを出力する任意の種類のモータが使用され得る。電気モータは、電気を供給するためにバッテリまたは燃料電池などの電源を必要とする。燃焼モータは、モータを操作するために燃焼される燃料を必要とする。バッテリタイプは、リチウムイオン、リチウムポリマー、または亜鉛−空気システムなど、リチウムまたは亜鉛陽極を有するバッテリを含むが、それに限定されない。
【０１６５】
[00229]  電気モータは、回転軸の周りでトルクを出力するように構成され得る。電気モータは、ワイヤ巻線の構成及び永久磁石の構成を含み得る。電流が巻線を通って提供されて、時間の関数として様々である磁界を発生させる。巻線からの磁界は、永久磁石からの磁界と相互作用して、回転トルクを発生させる。誘導モータまたはＤＣブラシレスモータなど、ＡＣまたはＤＣモータが利用され得る。
【０１６６】
[00230]  様々な実施形態において、磁石が静止している一方で、巻線が回転するように構成され得るか、巻線が静止している一方で、磁石が回転するように構成され得る。モータの回転部分をＳＴＡＲＭ４００に連結するシャフトなどの接合面が提供され得る。図２６Ａでは、ＳＴＡＲＭ４００は、４０６でモータと連動するように構成される。
【０１６７】
[00231]  モータ４２２の非回転部分は、磁石及び巻線を包囲するモータケース内に組み込まれ得る。モータ筐体は、それがデバイスと関連付けられたもう１つの構造体に取設されることを可能にする接合面を含み得る。別の実施形態において、モータの非回転部分は、それが、磁気的に浮揚されたデバイスと関連付けられた１つ以上の構造体に直接取設されることを可能にする接合面を含み得る。
【０１６８】
[00232]  ある特定の実施形態において、モータ４２２のコアは静止状態であり得、ここでモータと関連付けられた磁石及びＳＴＡＲＭと関連付けられた磁石の両方が静止コアの周りで回転する。１つの非回転支持構造体は、モータ及びＳＴＡＲＭが、デバイスに連結されることを可能にするコアから延在し得る。第２の非回転支持構造体は、ＳＴＡＲＭの底と誘導された渦電流を支える基板との間に介在するシュラウドの一部分に対して支持を提供するコアから延在し得る（図１７Ｃを参照のこと）。利用することができる様々なシュラウド構成は、本明細書において先で組み込まれる米国特許第１４／６３９，０４５号及び第１４／６３９，０４７号において説明される。
【０１６９】
[00233]  モータ４２２内の磁石の配置は、モータの回転軸に実質的に垂直である極を含み得るか（多くの場合、同心電気モータと称される）、モータの回転軸に実質的に平行である極を含み得る（多くの場合、軸性電気モータと称される）。一実施形態において、軸性モータと関連付けられた巻線構成などの巻線構成は、基板内に渦電流を誘導するために使用され得る。これらの実施形態において、回転部は存在せず、電気モータと関連付けられたＳＴＡＲＭ及び磁石は省かれる。ホバーエンジンの一部として、巻線は、上で先に説明される様態で、制御力を発生させるために、デバイスに対して傾斜され得る。
【０１７０】
[00234]  さらに別の実施形態において、モータ４２２と関連付けられた磁石は取り除かれ得、ＳＴＡＲＭ内の磁石と直接相互作用するモータ巻線が設計され得る。例えば、巻線は、磁石４１５の上に置かれて、磁石の上の磁束と相互作用し得るか、巻線は、磁石４１５の外側の周り、もしくは磁石４１５の内側の周りに置かれ得る。ＳＴＡＲＭを回転させるために、巻線に印加された電流。上記のように、ＳＴＡＲＭの回転は、渦電流を基板の一部分に誘導し得る。
【０１７１】
[00235]  例として、モータ４２２は、回転するように構成される外輪を含み得る。ＳＴＡＲＭ４００は、モータの中央から延在するシャフトの代わりに、モータ４２２の外輪に取り付けられ得る。この種類のモータ設計は、外部設計と称され得る。この特徴は、モータの底が外輪４０５の底により近づくように、外輪４０５の内半径４２４内の層４０４及び４１２の一部分を取り除くことを可能にし得る。このアプローチの１つの利点は、ＳＴＡＲＭ４２０及びモータ４２２の全体的な高さが減少され得ることである。
【０１７２】
[00236]  ある特定の実施形態において、モータの外輪４３０及びＳＴＡＲＭの外輪４０５は、一体化ユニットとして形成され得る。例えば、モータ４２２の外輪は、側面４３０から外向きに延在する層を有し得る。側面４３０から延在する層は、磁石が挿通され得るいくつかの開口部を含み得る。任意に、４０８、４１０、及び４１２などの開口部を有する１つ以上の層が磁石の上に置かれ得る。
【０１７３】
[00237]  一般に、ホバーエンジン内で、ＳＴＡＲＭと関連付けられた支持構造体、モータの固定子、シュラウド、及びケースは、互いに一体化され得る。例えば、モータ及びＳＴＡＲＭのための筐体は、一体化したシュラウドを含み得る。別の例において、モータ用の回転子を形成する構造体は、ＳＴＡＲＭ用の構造体と一体化され得る。別の例において、モータの固定子を形成する構造のすべてまたは一部分が、ホバーエンジンと関連付けられたケース及び／またはシュラウドと一体化され得る。
【０１７４】
[00238]  図１７Ｃは、同じようにモータと一体化されたＳＴＡＲＭ４６５を有するホバーエンジン４５０の側面図である。ホバーエンジン４５０は、磁石４６０と相互作用して磁石を回転させるように構成された巻線を有する静止コア４５６を含む。コアは、支持構造体４６４に取設される。支持構造体４６４は、ホバーエンジンをホバーボードに取設するための第１の接合面を提供し得る。加えて、支持構造体４６４は、モータ及びＳＴＡＲＭ４６５の両方を包囲するケース４５２に連結され得る。支持構造体４６４は、ＳＴＡＲＭ４６５の底とケース４５２との間に関隙を維持するのを助けるために使用され得る。
【０１７５】
[00239]  一実施形態において、小突起４６６が、支持構造体４６４の端に提供され得る。小突起４６６は、金属、またはテフロン（登録商標）被覆材料などの低摩擦コーティングを有する材料から形成され得る。小突起は、離陸または着陸中など、ホバーエンジンが地面に近いとき、小さな隔離距離を提供し得る。それは、ＳＴＡＲＭ４６５が地面に衝突するのを防ぐのに役立ち得る。特定の実施形態において、突起４６６は、回転するホバーエンジンの一部分、または動作中に静止したままの部分に連結され得る。
【０１７６】
[00240]  ＳＴＡＲＭ４６５は、磁石４５４を包囲する構造４５８を含む。上記のように、磁石４６０を包囲する構造４６２及び磁石４５４を包囲する構造４５８は、単一片として形成され得る。磁石４５４及び４６０は、形状が異なり、かつ互いに対して異なるサイズを有し得る。
【０１７７】
[00241]  様々な実施形態において、軸受け（図示せず）が支持構造体４６４と構造４５８との間に提供されて、ＳＴＡＲＭ４６５が静止コアの周りで回転することを可能にし得る。ＳＴＡＲＭ構造４５８と支持構造体４６４との間の軸受けに代わって、またはそれに加えて、ケース４５２と構造４５８との間の１つ以上の場所に軸受けが提供され得る。例えば、軸受けは、ＳＴＡＲＭ４６５の底とケース４５２との間に置かれて、ＳＴＡＲＭの底においてケース４５２とＳＴＡＲＭ４６５との間の間隔を維持するのを助け得る。別の例において、軸受けは、ＳＴＡＲＭの側面とケース４５２の側面との間に置かれて、ケース４５２の内側とＳＴＡＲＭの側面との間の間隔を維持し得る。
【０１７８】
[00242]  一実施形態において、ホバーエンジンの高さは、３インチ未満であり得る。別の実施形態において、ホバーエンジンの高さは、２インチ未満であり得る。さらに別の実施形態において、ホバーエンジンの高さは、１インチ未満であり得る。磁石は、ホバーエンジンの上部高さ及び底高さの間に詰められる。したがって、これらの例のそれぞれにおいて、磁石の最大高さは、最大でもホバーエンジンの高さと同じである。典型的には、磁石の最大高さは、ホバーエンジンの高さよりも低くなる。
【０１７９】
[00243]  図１８、図１９、及び図２０では、代替のホバーエンジン設計２８０が示される。この実施形態では、４つの永久磁石２８２ａ、２８２ｂ、２８２ｃ、及び２８２ｄはそれぞれ、モータ２９２の回転軸２９０に垂直である、２８４ａ及び２８４ｂなどの回転軸を有する別個の回転アームの周りで回転される。４つの磁石の各磁石のそれら各々の軸の周りでの回転の方向が、図１８及び図１９に例証される。
【０１８０】
[00244]  具体的には、矢印付きの線は、磁石のそれぞれの回転の方向、例えば、２８８を示す。この例では、磁石は反時計回りに回転する。矢印付きの丸、「ｘ」付きの丸、または白丸は、磁石２８２ａ、２８２ｂ、２８２ｃ、及び２８２ｄの極性方向を表す。磁石は、片側束磁束分布が上で先に説明されるように発生するように配向される。
【０１８１】
[00245]  磁石が一致して回転すると、磁極の配向が変化し、その結果、片側束分布は、時計回り方向、即ち、モータが回転している方向２９０に回転するように見える。モータの方向の逆転は、片側束分布を反対方向に移動させる。時間の関数としての磁束分布の変化は、導電性基板との相互作用を引き起こして、磁気揚力を発生させ得る。さらに、上に説明されるように、モータ及び回転磁石は、導電性基板に対して傾斜されて、推進力を発生させ得る。
【０１８２】
[00246]  一実施形態において、磁石は、ギヤシステムを介してモータ２９２に連結されて、モータの回転運動をモータに連結される４つの回転アームを介して４つの磁石のそれぞれに伝達する。４つの回転アームはそれぞれ、何らかの様式で（図示せず）支持構造体に連結される軸を含み得る。支持構造体は回転軸受けを含み得る。
【０１８３】
[00247]  磁石は、箱形状で示される。しかしながら、円筒形状磁石など、異なる形状磁石が使用され得る。加えて、４つを超える回転アームが使用され得、それに沿って永久磁石が配置される。
【０１８４】
[00248]  各磁石の長さは、回転アームによって様々であり得る。さらに、各磁石の形状は、各回転アームに沿って様々であり得る。また、磁石の慣性モーメントは、回転アームのそれぞれに沿って様々であり得る。例えば、より大きい磁石質量は、回転アームに沿って異なる場所に集中され得る。
【０１８５】
[00249]  一実施形態において、片側束分布を維持しながら、磁石極性は、回転アームのそれぞれに沿って様々であり得る。例えば、図１８に示される磁石は、回転アームのそれぞれに沿って２部に分けられ得る。次いで、各回転アーム上で、２つの磁石のうちの一方が、他方の磁石に対して回転アームの周りをいくらかの量だけ回転され得、その結果、各回転アーム上の２つの磁石のそれぞれの上のＮ極及びＳ極は、もはや整列されていない。動作中、片側束分布の２つの領域が発生し、ここでは極が回転するように見える。しかしながら、各領域において、磁極は互いに対してオフセットである。オフセットの量は、磁石が互いに対してどこまで回転されるかに依存する。
【０１８６】
[00250]  磁石極性が回転アームに沿って様々である構成の例が図２０に示される。各回転アーム上に、２９８ａ及び２９８ｂなどの２つの永久磁石が示される。この例では、磁石２９８ａは、磁石２９８ｂよりも大きい質量を有し、かつ異なる極性方向を有する。モータ（図示せず）は、トルクをコグ２９４に伝達する。コグ２９４は、時計回り方向２９０に回転して、矢印によって示されるように、２９６などのギヤを反時計回り方向に回転させる。
【０１８７】
走路構成
[00251]  次に、走路構成のいくつかの例が、図２１〜図２４に関して説明される。上に説明されるように、ホバーエンジンは、導電性基板内に渦電流を誘導する。導電性基板の材料特性が、発生する渦電流の特性に影響を与える。導電性基板が、セグメント内で組み立てられる走路に利用されるとき。走路がどのように組み立てられるかによって、導電性特性は、セグメント間の接合面で変化し得る。導電性特性の変化は、ホバーエンジンが接合面を通り過ぎるときに、揚力及び抗力がホバーエンジンからどれだけ出力されるかに影響を与え得る。走路の端部で、渦電流はまた、限られた領域の影響を受け得、即ち、渦電流は走路の端部を越えて延在することはできない。したがって、ここでも、ホバーエンジンから出力される揚力及び抗力は、それが接近すると及び接合面、変化し得る。
【０１８８】
[00252]  走路セグメント接合面は、図２１に関して説明される。図２０では、４つのセグメント３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、及び３０２ｄを含む走路３００が示される。セグメントは、銅などの導電性材料から形成され得るが、それに限定されない。
【０１８９】
[00253]  一実施形態において、走路片は、単に共に押しつけられ、機械的システムを介して互いと接触状態に保たれ得る。別の実施形態において、片は、互いから電気的に絶縁され得る。したがって、電流はセグメントからセグメントへ流れない場合がある。
【０１９０】
[00254]  さらに別の実施形態において、金属条片などの導体がセグメント間で使用され得る。例えば、可撓性導電性条片３０６が２つのセグメント３０２間の接点として使用される。導電性条片３０６は隆起を含む。２つのセグメントが共に押しつけられると、導電性条片３０６が平坦化して、条片によって提供される接触面積を増加させ得る。
【０１９１】
[00255]  導電性条片は、フレーム（図示せず）内に組み込まれ得る。フレームは、２つのセグメントが機械的に結合されることを可能にする連結片を含み得る。さらなる実施形態において、導電性ペースト３０４または接着剤が接合面に使用され得る。導電性ペーストは、単独で、または導電性条片３０６などの他の方法と組み合わせて使用され得る。
【０１９２】
[00256]  一実施形態において、走路は穴を有し得る。図２２では、正方形の穴を有する走路３１０が示される。穴は、銅シート内に穴を打ち抜くこととなど、材料を除去することによって形成され得る。別の例では、金属条片などの導電性条片が交互に配置されて、走路３１０を形成し得る。
【０１９３】
[00257]  基板３１４まで通り抜ける穴であるよりも、材料の一部分が、正方形の陥凹を形成するなどのために、除去され得る。さらに、走路は、層で形成され得、ここでは層は、異なる度合いのソリディティを有し得る。例えば、走路の上層は、ソリッドシートから形成され得る一方、上層の下の１つ以上の層は、打ち抜かれた穴、または金網の使用を介するなど、開口部を有し得る。
【０１９４】
[00258]  穴を有する走路３１０は、渦電流が走路を通って流れる能力を減少させ得る。シミュレーションにおいては、穴がホバーエンジンから出力される揚力及び抗力の量を変化させ得ることが予測された。具体的には、穴を有する走路と比較して、より少ない揚力及びより多くの抗力が、固体走路上を動作するホバーエンジンから発生した。
【０１９５】
[00259]  穴を有する走路を形成する１つの利点は、必要とされる導体の量の減少であり得る。さらに、穴を有する走路は、ホバー車両を静止状態にするために使用され得る。除去される材料の量は、第１の位置から第２の位置へ向かって増加され得る。車両が第１の位置から第２の位置へ移動するにつれて、揚力が減少し得、車両の浮遊の高さは、車両が走路の上表面の上で静止状態にされるまで減少される。別の実施形態において、走路は、第１の位置から第２の位置へ向かって薄くされ得る。この操縦中、ホバーエンジンは、一定ＲＰＭなど、一定条件で動作し得る。このアプローチは、ホバーエンジンのＲＰＭをそれを静止状態にするために変更することの代わりに、またはそれと併せて使用され得る。
【０１９６】
[00260]  ホバーエンジンによって誘導される電子の流れに対する導体の抵抗の結果として熱が生成され得る。いくつかの実施形態において、走路構成は、一体化した冷却機構を含み得る。例えば、図２３に示されるように、管３２４は、導電性基板３２０の下に、コンクリート、土、または砂利などの何らかの媒体３２２内に置かれ得る。管は、導電性基板内に生成される熱を取り除く流体またはガスを運ぶように構成され得る。管３２４は、銅などの導電性材料から作製され得る。この場合では、渦電流が管内に誘導され得、それは車両に作用する磁力に影響を与え得る。他の実施形態において、プラスチックまたは何らかの他の材料を使用して管を形成し得る。
【０１９７】
[00261]  別の例として、図２４に示されるように、冷却フィン３２２が導電性基板３３０の下に提供される。冷却フィン３３２は、導電性基板から熱を取り除くように構成され得る。一実施形態において、熱は、フィンの間のエアギャップ３３４内に放射され得る。いくつかの実施形態において、フィンを冷却するためにエアギャップを通って空気を移動させるために、強制的なエアシステムが使用され得る。別の実施形態において、水が冷却フィンのギャップ間に周回されて、冷却フィンから熱を取り除き得る。冷却フィンは、概して、熱伝導性材料から形成され、それは導電性基板３３０に使用される材料と同じ、または異なる場合がある。
磁気揚力及び推進
【０１９８】
[00262]  次に、１つ以上のＳＴＡＲＭを含む車両の推進に関与するいくつかの詳細が、図２４Ａ〜図３４Ｂに関して説明される。特定の実施形態において、基板に対する１つ以上のＳＴＡＲＭの配向が、推進及び／または制御力を発生させるために使用され得る。推進の他の機構が、単独で、または推進及び方向制御力を発生させるためにＳＴＡＲＭ配向を制御することと組み合わせて、可能である。したがって、これらの例は、例証のみの目的のために提供されるものであり、限定することを意味しない。
【０１９９】
[00263]  図２４Ａでは、ＳＴＡＲＭ３３０は中立位置に示される。ＳＴＡＲＭは、３３８ａ及び３３８ｂなどの磁石を含む。中立位置において、揚力３３４は経時的に平均して、ＳＴＡＲＭ３３０の底面にわたって等しい。さらに、ＳＴＡＲＭ３３０に作用する正味抗力３３２は、均衡が保たれる（回転しながら、ＳＴＡＲＭは、導電性基板３３６を通って移動される磁界を発生させる。移動磁界の結果として基板内に形成される渦電流はこの動きに抵抗し、それがＳＴＡＲＭ３３０に対する抗力３３２として作用し得る）。均衡の保たれる揚力及び抗力に起因する不均衡により、ＳＴＡＲＭ３３０は、導電性基板の上の所定の場所に実質的に留まる。
【０２００】
[00264]  小さな不均衡が存在し得、それがＳＴＡＲＭを一方向または別方向に移動させる。例えば、導電性基板３３６内の材料特性における局所的なばらつきが、小さな力の不均衡を引き起こし得る。別の例として、負荷を追加または除去することなどからの、ＳＴＡＲＭ３３０の動的なばらつきが、小さな力の不均衡を引き起こし得る。しかしながら、小さな力の不均衡が特定の方向に偏らない限り、ＳＴＡＲＭは、比較的同じ場所に留まる（即ち、それは何らかの様式で特定の場所を動き回る）。
【０２０１】
[00265]  回転運動量の均衡が保たれない場合、ＳＴＡＲＭは所定の場所で回転し得る。車両は、回転力の均衡を保つために逆回転している複数のＳＴＡＲＭを含み得る。さらに、下により詳細に説明されるように、ＳＴＡＲＭの配向は、車両の質量中心の周りにモーメントを発生させるように制御され得、それが車両の回転を制御することを可能にする。
【０２０２】
[00266]  図２４Ｂは、傾斜位置にあるＳＴＡＲＭ３３０を示す。ＳＴＡＲＭ３３０は、ＳＴＡＲＭ３３０の回転軸３３５に垂直である軸３４２の周りを回転されている。ＳＴＡＲＭ３３０が傾斜されると、より多くの抗力が、基板３３６に最も近いＳＴＡＲＭ３３０の側面に発生する。下により詳細に説明されるように、抗力は、典型的には、磁石が基板に最も近づけられるときに増加する。ＳＴＡＲＭの異なる側面における抗力の不均衡は、推力を傾斜軸３４２の方向に、即ち、紙面内または紙面外へ、発生させる。いくつかの磁石及びシステム構成において、揚力３４４は、比較的一定に留まり得るか、あるいは傾斜角の関数として増加し得、即ち、揚力３４４は、揚力３３４よりも大きい場合がある。推力の量は、傾斜角が最初に増加されるときに増加し得る。可能な傾斜の量は、ＳＴＡＲＭ３３０が基板３３６にぶつかることを防ぐために制限され得る。
【０２０３】
[00267]  図２６は、傾斜基板３３６を上る、ＳＴＡＲＭ３３０及びモータ３５２を含むホバーエンジンの例を示す。ホバーエンジンは、傾斜されて、ホバーエンジンを含まれた表面を上って方向３３３に動かす推進力３３１を発生させる。一実施形態において、推進力３３１の大きさは、ホバーエンジンがペイロードを垂直方向に浮揚させるのに十分であり得る。例えば、導電性基板３３６は、垂直に整列され得、ホバーエンジンは、垂直に上り、その重量及びペイロードを壁を上って運ぶように構成され得る。
【０２０４】
[00268]  ホバーエンジンを垂直面の近くに保つために様々な機構が使用され得る。例えば、ホバーは、何らかの種類の走路を使用して、垂直面に対して所定の位置に保持され得る。別の例では、ホバーエンジンを垂直面に向けて引っ張る機構が使用され得る使用され得る。上に説明されるように、ホバーエンジンは、ホバーエンジンが上っているとき、それを垂直面の近くに保つために使用され得る引力を発生させるように構成され得る。水平運動及び垂直上昇のための走路構成のさらなる詳細は、「用途」と表題の付いたセクションで説明される。
【０２０５】
[00269]  図２７は、傾斜を下降するときにブレーキをかけるホバーエンジンの例を示す。図２７では、モータ３５２及びＳＴＡＲＭ３３０を含むホバーエンジンは、傾斜した基板を方向３３７に下っている。ホバーエンジンは、推進力３３５を出力しており、それがホバーエンジンを動き３３７の方向と反対の傾斜に押し上げている。ブレーキ力は、傾斜基板を下るホバーエンジンの下降を遅くする。ある特定の実施形態において、ホバーエンジンは、それが傾斜面上にその位置を保持することを可能にする十分な力を出力するように構成され得、即ち、ホバーエンジンから出力される力は重力と均衡する。一般に、ホバーエンジンは、推進のための動きの方向に、またはブレーキのための動きの方向と反対に力を出力するように構成され得る。
【０２０６】
[00270]  導電性基板に対するそのＳＴＡＲＭの配向の変化によって推進力を発生させるホバーエンジン構成の追加の詳細は、以下のように説明される。上に記されるように、アクチュエータが、ホバーエンジンにおける配向制御を提供し得る。図２８では、アクチュエータの一部であるサーボモータ３４５が、モータ３５２及びＳＴＡＲＭ３３０構成を含むホバーエンジンを軸３５５の周りで回転させるように構成され得る。この実施形態において、モータ３５２は、部材３３９に連結される。部材３３９は、続けてアンカー３４７、及びサーボモータ３４５に連結される。
【０２０７】
[00271]  サーボモータ３４５は、モータ３５２及びＳＴＡＲＭ３３０を単一体として傾斜させる力を提供する。一実施形態において、サーボモータ３４５は、部材３３９を回転させるトルクを出力するように構成され得る。別の実施形態において、サーボモータは、直線力を出力するように構成され得る。直線力は、部材３３９に連結されるレバーアームを押すために使用され得、レバーアームは直線力を部材３３９を回転させるトルクに変換する。一実施形態において、ＳＴＡＲＭ３３０及び／またはモータ３５２は、プラスマイナス１０度など、水平線からプラスマイナス何度か傾斜され得る。この構成は、モータ及びＳＴＡＲＭが軸３５５の周りを回転される方向に応じて、第１の方向及び第１の方向と反対の方向に力を発生させることを可能にする。
【０２０８】
[00272]  水平位置は、ＳＴＡＲＭ３３０が支持構造体３４９にほぼ平行であるとき、ゼロの傾斜角として参照される。したがって、傾斜角については、ホバーエンジンを使用したデバイスと関連付けられた参照フレームが参照され得る。この参照フレームは、デバイスが基板３３６に対して傾斜される状況の主要因である。したがって、基板３３６に対するＳＴＡＲＭ３３０の傾斜角は、デバイスに対するＳＴＡＲＭ３３０の傾斜角及び基板３３６に対するデバイスの傾斜角の組み合わせである。様々な実施形態において、磁気的に浮揚されたデバイスは、デバイスに対するＳＴＡＲＭ３３０（ならびにホバーエンジン）の傾斜角、基板３３６に対するデバイスの傾斜角、及び基板３３６に対するＳＴＡＲＭ３３０の傾斜角のうちの１つ以上を検出するための１つ以上のセンサを有し得る。
【０２０９】
[00273]  例として、第１のセンサは、デバイスに対するＳＴＡＲＭ３３０の傾斜角を検出するために使用され得、第２のセンサは、導電性基板３３６に対するデバイスの傾斜角を検出するために使用され得、第３のセンサは、基板３３６に対するＳＴＡＲＭ３３０の傾斜角を検出するために使用され得る。一実施形態において、磁気的に浮揚されたデバイスは、様々な場所に置かれるセンサを有し得、それらはその場所から導電性基板までの距離を決定するために使用される。センサの既知の配置場所及び決定された距離を使用して、基板に対するデバイスの配向が推定され得る。例として、センサは、表面に向けて電磁気または音響信号を発し、反射された信号を検出して、その表面までの距離を決定し得る。
【０２１０】
[00274]  さらに別の実施形態において、ＳＴＡＲＭは、０〜２０度など、水平線から一方向のみに回転するように構成され得る。この構成では、ＳＴＡＲＭは、一方向にのみ力を発生させ得、ここで発生する力の量は、ＳＴＡＲＭが表面に対して傾斜される量に従って様々であり得る。ここでも、ホバーエンジンから出力される推進力は、導電性基板３３６に対する３３８Ａ及び３３８Ｂなどの磁石の配向に依存する。したがって、所望の推進力を出力するため、表面に対するＳＴＡＲＭの全配向が考慮され得、ＳＴＡＲＭが、それが取り付けられるデバイスに対してどれくらい傾斜されているかのみが考慮されるわけではない。他の実施形態において、デバイスが動作中に導電性基板に対してあまり傾斜することが予期されないときなど、この効果は制御システムによって無視され得る。
【０２１１】
[00275]  さらに別の実施形態において、アクチュエータ３４５は、軸３５５の周りで一方向において、他方向とは対照的に、より大きな角度でＳＴＡＲＭを回転させるように構成され得る。例えば、アクチュエータ３４５は、最大で水平線を超えてプラス１５度〜水平線を超えてマイナス５度でＳＴＡＲＭを回転させるように構成され得る。したがって、一方向に発生し得る力の最大量は、反対方向に生成され得る力の最大量よりも大きくなり得る。
【０２１２】
[00276]  次に、複数の自由度制御を有するＳＴＡＲＭのいくつかの実施形態が説明される。図２９では、図２８と同様の設計が示される。本設計は、第１のアクチュエータ３４５に連結されるＳＴＡＲＭ３３０及びモータ３５２を含む。第１のアクチュエータ３４５は、モータ３５２及びＳＴＡＲＭ３３０を第１の軸３３５の周りを何らかの角度で回転させるように制御され得る。ＳＴＡＲＭ、モータ、及び第１のアクチュエータは、支持プラットフォーム３５３に連結される。支持プラットフォーム３５３は、磁気的に浮揚されたデバイスの支持フレームに連結され得る。
【０２１３】
[00277]  支持プラットフォーム３５３を回転させ得るサーボモータ３５１が提供される。支持プラットフォームの回転は、第１のアクチュエータによってモータ及びＳＴＡＲＭが周りを回転される第１の軸３５５の方向を変化させる。ＳＴＡＲＭ３３０を傾斜させることによって生じる推進力は第１の軸３５５と実質的に整列され得るため、第１の軸３５５の方向の変化は、推進力が作用する方向を変化させ得る。したがって、支持プラットフォーム３５３は、ＳＴＡＲＭ３３０を含むホバーエンジンが発生させる力の方向を変化させ、故にホバーエンジンを含むデバイスを異なる方向に操縦するために回転され得る。
【０２１４】
[00278]  図３０Ａ、図３０Ｂ、及び図３０Ｃは、ホバーエンジン内で使用される磁石の配置を回転させることによる浮遊及び推進効果と関連付けられたさらなる詳細を説明するために使用されるブロック図である。図３０Ａでは、ホバーエンジンは、ＳＴＡＲＭ３５４に連結されるモータ３５２を含む。ＳＴＡＲＭ３５４は、モータ３５２に連結され、モータ３５２は、回転可能部材３５８に連結される。回転可能部材３５８は、アンカー３５６ａ及び３５６ｂに連結される。回転可能部材３５８ならびにアンカー３５６ａ及び３５６ｂの組み合わせは、回転可能部材の回転の範囲を制約するように構成され得る。例えば、回転可能部材３５８は、その軸の周りを何らかの角度範囲３６４で回転することが許され得る。
【０２１５】
[00279]  回転可能部材３５８は、何らかの機構からトルクを受けて入力するように構成され得る。例えば、一実施形態において、使用者が力を供給することを可能にする機械的リンク機構が提供され得る。力は、トルクに変換され得、それが回転可能部材３５８、故にモータ３５２及びＳＴＡＲＭ３５４を回転させる。
【０２１６】
[00280]  別の実施形態において、アクチュエータが、トルクを供給して回転可能部材３５８を回転させるために使用され得る。アクチュエータの作動は、モータ３５２及びＳＴＡＲＭ３５４を基板３６６に対して傾斜させ得る。アクチュエータは、制御器からの制御コマンドを受信するサーボモータを含み得る。一実施形態において、アクチュエータは、制御システムの一部である別個のプロセッサから制御コマンドを受信する独自の制御器を含み得る。
【０２１７】
[00281]  さらに別の実施形態において、ホバーエンジンは、使用者から入力される力を受けるように構成され得、かつアクチュエータを含み得る。アクチュエータは、ＳＴＡＲＭの位置を変えるため、例えば使用者がＳＴＡＲＭを傾けた後にそれを指定の位置に戻すために使用され得る。別の操作モードにおいて、アクチュエータは、入力される力によって使用者が引き起こしたある傾斜位置周辺での自動制御を提供するために使用され得る。
【０２１８】
[00282]  さらに別の実施形態において、アクチュエータは、使用者からの制御入力を修正するために使用され得る自動制御を提供するために使用され得る。例えば、制御システムが、磁気的に浮揚されたデバイスが使用者入力の結果として不安定な位置であることを検出した場合、制御システムは１つ以上のＳＴＡＲＭを制御して、この事象が起きるのを防ぐことができる。ホバーボードなどの磁気浮揚デバイスは、これらの修正を行うために使用される１つ以上の搭載センサを含み得る。
【０２１９】
[00283]  磁気的に浮揚されたデバイスはまた、ペイロードの重量分散を決定するための１つ以上の重量センサを含み得る。デバイス及びペイロードと関連付けられた重量分散は、傾斜可能なホバーエンジンなど、何らかの機構によってデバイスの配向を変えるためのコマンドに応じたデバイスの反応に影響を与え得る。例えば、ペイロードと関連付けられた重量分散は、回転モーメントの大きさに影響を与え得る。したがって、重量分散の知識は、どのＳＴＡＲＭを作動させるか、及びそれを作動させる量を選択するなど、ＳＴＡＲＭの配向を制御するために使用されるコマンドをより細かく調整するために使用され得る。
【０２２０】
[00284]  ＳＴＡＲＭ３５４及びモータ３５２が回転しているとき、回転可能部材３５８の回転は、ＳＴＡＲＭ及びモータの角運動量を変化させる。それは、磁力がＳＴＡＲＭ３５４内の磁石の基板３６６からの距離によって異なるため、ＳＴＡＲＭ３５４に作用する磁力も変化させ得る。故に、部材３５８を回転させるために必要とされるトルクの量は、ＳＴＡＲＭ３５４及びモータ３５２と関連付けられた慣性モーメント、ＳＴＡＲＭ３５４及びモータ３６２がどれ位の速さでスピンしているか、及び基板３６６の上のＳＴＡＲＭ３５４の高さに依存し得る。基板の上のＳＴＡＲＭの高さは、１）どれくらいの揚力が発生するかに影響を与えるその回転速度、及び２）ペイロード重量、及び３）ペイロード重量がデバイス上にどのように分散されるかに依存し得る。基板の上のＳＴＡＲＭの高さは、ＳＴＡＲＭの異なる部分、及びデバイスが複数のＳＴＡＲＭを含む場合にはＳＴＡＲＭによって様々であり得る。
【０２２１】
[00285]  図３０Ａの例では、ＳＴＡＲＭ３５４は、基板３６６にほぼ平行である。３６２ａ及び３６２ｂなどの磁気抗力は、ＳＴＡＲＭ３５４の回転に対抗する。モータ３５２は、時計回りの方向３６０に回転するように構成される。したがって、抗力トルクは、反時計回りの方向にある。抗力トルクを克服するために、モータ３５２に電力が供給される。
【０２２２】
[00286]  ＳＴＡＲＭが基板３６６に平行であるとき、磁気抗力は、ＳＴＡＲＭ３５４のすべての側面で均衡が保たれている。したがって、磁気抗力から生じる正味の並進力は存在しない。図２５Ｂに関して説明されるように、正味の並進力は、ＳＴＡＲＭ３５４及びその関連した磁石が基板に対して傾斜されるときに発生する。
【０２２３】
[00287]  図３０Ｂでは、ＳＴＡＲＭ３５４は、傾斜位置３７０にある。したがって、ＳＴＡＲＭ３５４の側面のうちの１つの側面が基板３６６により近く、ＳＴＡＲＭ３５４の１つの側面は基板３６６から遠く離れている。ＳＴＡＲＭ３５４内の磁石と基板との間の磁気相互作用は、ＳＴＡＲＭ内の磁石と基板３６６との間の距離が増加するにつれて減少する（下の図に示されるように、相互作用の大きさは、基板からの距離と非線形に変化する。）したがって、傾斜位置３７０では、図３０Ｂに示されるように、抗力３６８ｂは、ＳＴＡＲＭ３５４の１つの側面で増加され、抗力３６８ａは、ＳＴＡＲＭ３５４の対向する側面で減少される。抗力の不均衡は、牽引力を生み出し、それが並進力をほぼ回転部材３５８の回転軸の方向に発生させる。
【０２２４】
[00288]  ＳＴＡＲＭ３５４が最初に傾斜されるとき、並進力は、示された方向にＳＴＡＲＭ１２４の加速をもたらし、故に示された方向における速度を変化させ得る。特定の実施形態において、並進力を発生させるように構成された１つ以上のＳＴＡＲＭでは、デバイスは、上るように構成され得る。別の実施形態において、デバイスは、デバイスに作用する重力が、デバイス及びその関連したホバーエンジンが発生させる並進力によって均衡が保たれるように、浮遊しながら斜面上でその位置を維持するように構成され得る。
【０２２５】
[00289]  ホバーボードなどのデバイスの位置が傾斜した基板上で維持される構成及び操作モードは、使用者が仮想現実ヘッドセットを装着する仮想現実システムの一部として使用され得る。ヘッドセットを介して、使用者は、ヘッドセットによって生成される画像のみを見ることができるか、使用者に見える局所的な周囲と合わせてヘッドセットによって生成される画像を見ることができる。仮想現実ヘッドセットは、使用者が乗っている浮遊デバイスが傾斜した基板上を左右及び前後に動く間、雪の積もった斜面などの何らかの地域を通って進む画像を生成するために使用され得る。傾斜した基板が、使用者に傾斜した斜面を移動する感覚を提供し得ると同時に、仮想現実画像が動きに関連付けられた視覚画像を提供し得る。動きのさらなる感覚を追加するためにファンが使用され得る（例えば、使用者の皮膚に対する風の感覚）。
【０２２６】
[00290]  本デバイスは、重力に逆らって斜面上でその位置を保持することを可能にする十分な推進能力を有し得る。例えば、本デバイスは、その位置を斜面上に維持しながら左右に動かされ得る。さらに、本デバイスは、斜面上を下方に動き、次いで重力に逆らって斜面上を上方に上ることが可能であり得る。場合によっては、本デバイスの配向は比較的未変化のまま、上りがなされ得、即ち、本デバイスは上るために方向転換する必要がない。この操縦は、誘導された渦電流を支える基板に対してホバーエンジンの配向を変えることによって達成され得る。これらの制御機能は、以下のように、より詳細に説明される。
【０２２７】
[00291]  図３０Ａ及び図３０Ｂに戻ると、特定の方向における傾斜の量は、力不均衡の量、故に加速の大きさに影響を与え得る。磁気抗力は磁石の基板からの距離の関数であるため、磁気抗力は、基板に近い側面で増加し、基板から遠く離れた側面で減少する。磁力は表面からの磁石の距離と非線形的に様々であるため、発生する並進力の量は、ＳＴＡＲＭの傾斜位置と非線形的に様々であり得る。
【０２２８】
[00292]  ＳＴＡＲＭ３５４（またはＳＴＡＲＭ３５４及びモータ３５２の両方）が部材３５８を介して反時計回りの方向に回転され、かつＳＴＡＲＭが第１の方向に並進し始めた後、ＳＴＡＲＭを時計回りの方向に傾斜させてＳＴＡＲＭが発生させる並進力の量を減少させる入力トルクが提供され得る。ＳＴＡＲＭが時計回りの方向に水平線を過ぎて傾斜されると、ＳＴＡＲＭは、第１の方向の反対方向にある並進力を発生させ得る。運動の方向に対向する並進力は、ＳＴＡＲＭを遅くさせ、かつそれを停止させ得る。所望の場合、並進力は、ホバーボードが停止し、次いでＳＴＡＲＭが反対方向に並進し始め得るように、適用され得る。
【０２２９】
[00293]  図３０Ｃは、傾斜位置にある傾斜機構に連結されたホバーエンジン３８０の側面図である。ホバーエンジンは、図２５Ｂ及び図２５Ｃに示されるように基板３６６の上に位置し得るモータ３５２及びＳＴＡＲＭ３５４を含む。一実施形態において、本機構は、最小傾斜オフセット角３８４を含み得る。この例における最小傾斜オフセット角３８４は、水平線と線３８２との間である。傾斜範囲角３８６は、最小傾斜オフセット角３８４から開始してホバーエンジンが回転し得る角度量である。傾斜機構は、傾斜機構の運動を傾斜角範囲に制約する１つ以上の構造体を含み得る。
【０２３０】
[00294]  最小傾斜オフセット角３８４がゼロであり、かつＳＴＡＲＭ３５４が基板３６６に平行であるとき、ＳＴＡＲＭ３５４は、正味の並進力を発生させ得ない。ＳＴＡＲＭが連結されるデバイスは、傾斜され得る。故に、基板に対するＳＴＡＲＭの角度は、デバイスと関連付けられた何らかの参照システムに対するＳＴＡＲＭの配向、及び基板に対するデバイスの配向に依存し得、ここで両方の配向は時間の関数として変化し得る。したがって、場合によっては、並進力は、最小傾斜オフセットがゼロのとき発生し得る。最小傾斜オフセット角がゼロより大きいとき、ＳＴＡＲＭは、特定の方向にその最小位置で正味の並進力を発生させ得る。最小傾斜オフセット角がゼロ未満のとき、傾斜角範囲中、力の大きさは、ゼロになり得、発生する力の方向もまた変化し得る。
【０２３１】
[00295]  いくつかの実施形態において、１つのホバーエンジンが発生させる正味の最小力は、他のホバーエンジンと関連付けられた並進力によって何らかの様式で均衡が保たれ得る。例えば、示されるように、２つのホバーエンジンが傾斜されて、反対方向に力を発生させ、互いを取り消し得る。したがって、単一のホバーエンジンの正味の力は最小傾斜オフセット角位置でゼロより大きくなり得るが、それは、デバイスに作用する正味の力がゼロであるように、別のＳＴＡＲＭから発生する力によって均衡が保たれ得る。
【０２３２】
[00296]  傾斜したＳＴＡＲＭから発生する力は、基板に対するホバーエンジンの角度と非線形的に様々であり得る。したがって、角度の変化の関数として発生する力の変化は、非線形的に様々であり得る。最小傾斜角オフセットを利用することによって、ホバーエンジンは、選択された傾斜角範囲にわたって傾斜角の変化に応じてより大きいまたは小さい力を出力するように構成され得る。この様式では、デバイスの制御特徴は調節され得る。
【０２３３】
[00297]  一実施形態において、傾斜機構は、最小傾斜オフセット角を手動で設定することを可能にする調節可能な傾斜オフセット機構を含み得る。例えば、突起付きの回転可能部材が提供され得、ここで突起は、その回転範囲の一端でねじに衝突するように構成される。ねじが回して外されると、回転可能部材の回転の範囲は減少し得、かつ最小傾斜オフセット角が増加し得、逆もまた真である。調節可能な傾斜オフセット機構を使用すると、使用者または操作者は、デバイスの取扱い特徴を手動で調節することが可能であり得る。
【０２３４】
[00298]  次に、図３１Ａ、図３１Ｂ、図３２、及び図３３に関して、傾斜能力を有するホバーエンジンを操作すること、及びそれを磁気的に浮揚されたデバイスに組み込むことを可能にする装置及び方法のいくつかの詳細が説明される。加えて、ホバーエンジンを傾斜させるために使用される力を提供するためのいくつかの方法及び装置が説明される。図３４Ａ、図３４Ｂ、図３５Ａ、及び図３５Ｂに関して、ＳＴＡＲＭを含むホバーエンジンをデバイスに対して傾斜することなく推進力を発生させることを可能にし得るいくつかの代替方法が説明される。
【０２３５】
[00299]  次に、複数の自由度を介して傾斜され得るＳＴＡＲＭの別の例が説明される。図３１Ａでは、モータ３５２に連結されるＳＴＡＲＭ３５４を含むホバーエンジンが示される。ホバーエンジンは、ボールジョイント３７３を介して支持構造体３７１に連結される。ホバーエンジン及び支持構造体３７１に連結される２つのピストン３７５ａ及び３７５ｂが示される。ピストン３７５ａ及び３７５ｂは、ホバーエンジンを下方へ押し、基板３６６に対するＳＴＡＲＭ３５４の傾斜角を変化させるために使用され得る。複数の異なるピストンが、複数の異なる方向にモータを傾斜させるために使用され得る。他の種類のアクチュエータが、ホバーエンジンに対する下方の力を発生させてＳＴＡＲＭ３５４を傾斜させるために使用され得、例証のみの目的のためのピストンの例。
【０２３６】
[00300]  図３１Ｂでは、第１のピストン３７５Ａは、下方に伸長されて示され、それがモータ３５２及びＳＴＡＲＭ３５５を片側で下方に傾斜させる。モータ３５２を水平位置に戻すため、第２のピストン３７５ｂが下方に伸長され得、それが第１のピストンを短くする３７５ａ。モータ３５２及びＳＴＡＲＭ３５４を反対方向に傾斜させるため、第２のピストン３７５ｂがより大きい量で伸長され得、それが第１のピストンを強制的に短くする３７５ａ。様々な実施形態において、複数対のピストンが、モータを異なる方向に傾斜させ、ＳＴＡＲＭを傾斜させた結果として力が発生する方向を変化させるために使用され得る。ピストンは、何らかの回転自由度を保有し得る適切な結合機構を介してモータ及び／または支持構造体に連結され得る。
【０２３７】
[00301]  図３２Ａでは、レバーアーム５０２は、ボールジョイント５０６を介してモータ／ＳＴＡＲＭに連結される。浮遊しているとき、レバーアーム５０２の左右の移動は、ホバーエンジンを含む車両が前方及び後方に移動するように、磁石５１２の配置を含むＳＴＡＲＭ５１０を、導電性表面に対して傾斜させ得る。左右の傾斜の量は、車両がこれらの方向に動く速度に影響を与え得る。前後の移動は、車両が左または右のいずれかに動くように、ＳＴＡＲＭ５１０を傾斜させ得る。レバー５０２の左または右の移動及び前または後の移動の組み合わせが、車両が異なる線に沿って様々な方向に移動するように、ＳＴＡＲＭを傾斜させ得る。時間の関数としてのレバー方向の変化は、時間の関数として発生する力の方向ベクトルを変化させ得、故に車両はほぼ湾曲した経路に沿って動くことができる。
【０２３８】
[00302]  様々な実施形態において、レバーアーム５０２の移動に応じて１つ以上のホバーエンジンを傾斜させる機械的リンク機構が使用され得る。例えば、２つのホバーエンジンが、共通の回転部材に連結され得、その結果、両方のホバーエンジンが、回転部材に印加されるトルクに応じて回転される。加えて、デジタル制御が使用され得、ここでレバーアーム５０２の移動は、１つ以上のセンサによって検出される。センサデータは、搭載プロセッサ内で受信され得る。レバーアーム５０２の移動の量、移動の方向、及び移動の速度などの因子、ならびに電流配向及び車両の運動の方向などの他の因子に基づいて、搭載プロセッサは１つ以上のコマンドを生成し得る。コマンドは、有線または無線通信を介して１つ以上のアクチュエータに送信され得る。アクチュエータは、搭載プロセッサとの通信及び搭載プロセッサからのコマンドの解釈を可能にする論理デバイス（例えば、制御器）を含み得る。
【０２３９】
[00303]  １つ以上のアクチュエータは、単一のホバーエンジンまたは複数の異なるホバーエンジンに連結され得る。コマンドの受信に応じて、アクチュエータ制御器は、アクチュエータに力またはトルクを出力させ得る。力またはトルクは、ホバーエンジンにその位置を、限定するものではないが傾斜位置など、何らかの様式で変えさせ得る。
【０２４０】
[00304]  いくつかの実施形態において、搭載プロセッサは、ホバーエンジンと関連付けられたＳＴＡＲＭの回転速度が特定のＲＰＭ値になるようにするコマンドを送信し得る。モータ５０８によって受信され得るモータコマンドは、アクチュエータコマンドと合わせて生成され得る。ＲＰＭ値は、ホバーエンジンの位置が変更された後にそれから発生する力の量に影響を与え得る。モータ５０８は、１）搭載プロセッサと通信する（有線または無線で）ため、２）搭載プロセッサから受信されたコマンドを処理するため、及び３）モータに送達される動力の量などの、コマンドを実装するために使用される、モータと関連付けられた制御機構に対するコマンドを生成するための１つ以上の制御器を含み得る。
【０２４１】
[00305]  図３２Ｂは、モータ５６２及びＳＴＡＲＭ５６４を含むホバーエンジンを傾斜させるために使用され得るフットペダル５５２を示す。１つのフットペダル５５２が下方に押されるとき、ＳＴＡＲＭ５６４は紙面に垂直の力を発生させ得、それが車両を前方へ移動させ得る。他方のフットペダルが下方に押されるとき、ＳＴＡＲＭ５６４は、車両を後方へ移動させ得る力を発生させ得る。各ペダルが押し下げられる量は、特定の方向における車両の速度を制御するために使用され得る。第１のペダルが押されて車両を一方向に動かすとき、第１のペダルから圧力を取り除き、第２のペダルに圧力を加えることが、ブレーキとして作用して車両を遅くさせ得る。
【０２４２】
[00306]  機構は、回復力を発生させる各フットペダルを備える。それは、ペダルを動かすためにペダルにどれ位の力が加えられる必要があるかに影響を与えるためにも使用され得る。さらに、本機構は、ペダルがどこまで動くことができるかを制限し得る。図３２Ｂでは、本機構は、ばねとして表される。本機構は、フットペダルの変位の量とほぼ線形及び／または非線形である力を発生させ得る。特定の実施形態において、回復力を発生させる１つ以上の機構もまた、図３２Ａに示されるレバーアームと共に使用され得る。ここでも、上記のように、１つ以上のフットペダルが、デジタル制御システムの一部として使用され得る。
【０２４３】
[00307]  次に、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ、及び図３４Ｂに関して、推進力を発生させるために使用され得るホバーエンジン構成のいくつかの代替的な実施形態が説明される。具体的には、ホバーエンジンを磁気的に浮揚されたデバイス及び／または導電性基板に対して傾斜させることなく推進力を発生させることを可能にする装置及び方法が説明される。これらの実施形態は、導電性基板に対するＳＴＡＲＭの配向を変化させるためにＳＴＡＲＭを傾斜させることを利用する、上に説明される方法及び装置に代わって、またはそれと組み合わせ使用され得る。
【０２４４】
[00308]  図３３Ａ及び図３３Ｂでは、ホバーエンジンの構成要素であり得るＳＴＡＲＭ６０２は、基板６０４の上で軸６０５の周りを回転するように構成される。ＳＴＡＲＭ６０２は、時計回りまたは反時計回り方向に回転するように構成され得る。ＳＴＡＲＭ６０２は、８つの極性領域を含む。この例では、８つの極性領域は、磁石６０８などの正方形断面を有する永久磁石によって提供される。
【０２４５】
[00309]  図３３Ａでは、構成要素６１０は、ＳＴＡＲＭ６０２と基板６０４との間に位置する。構成要素６１０は、Ｍｅｔｇｌａｓ（Ｍｅｔｇｌａｓ，Ｉｎｃ．Ｃｏｎｗａｙ，ＳＣ）、鉄、ミューメタル、Ｎａｎｏｐｅｒｍ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ＧｍｂＨ）、電気鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイトステンレス鋼、炭素鋼、及びコバルトなどの高い磁気透磁性を有する材料から形成され得るが、それらに限定されない。ＳＴＡＲＭ６０２の下の位置から、ＳＴＡＲＭ６０２と基板との間にもはやない位置へのずりを可能にする機構が提供され得る。本機構は、構成要素６１０を第１の位置から第２の位置へ動かすアクチュエータを含み得る。一実施形態において、構成要素６１０は方向６２０に動かされ得る。構成要素６１０は、ＳＴＡＲＭと共に回転しない。
【０２４６】
[00310]  例として、構成要素６１０は、構造部材に連結され得る。構造部材は、一端で構成要素６１０に取設され得、もう一方の端で走路に係合し得る。走路は、構造部材及び構成要素６１０が走路に沿って動いて、ＳＴＡＲＭに対する構成要素６１０の位置を変化させることを可能にし得る。一実施形態において、構造部材及び構成要素６１０は、単一片として形成され得る。
【０２４７】
[00311]  ＳＴＡＲＭ６０２が基板６０４の上で回転されるとき、構成要素６１０の介在は、構成要素６１０を有しないＳＴＡＲＭの下の基板の領域と比較して、その下の基板内に形成される渦電流を弱め得る。この効果は、抗力の不均衡を生み出し、それが６０６などの並進力を発生させ得る。
【０２４８】
[00312]  発生する力の量は、ＳＴＡＲＭの底上の磁石のより多くの部分またはより少ない部分を被覆することにより様々であり得る。ある特定の実施形態において、一対の構成要素６１０がＳＴＡＲＭの反対側に使用され得る。この一対の構成要素は、ＳＴＡＲＭと基板との間に介在されて、ホバーエンジンから出力される制御力の方向及び大きさを変化させるように独立して作動及び制御され得る。
【０２４９】
[00313]  構成要素６１０を使用した抗力低減は、先に説明されるようなＳＴＡＲＭを傾斜させることとは異なる。ＳＴＡＲＭが傾斜されると、抗力は、ＳＴＡＲＭの片側で、他のＳＴＡＲＭと比較して増加される。さらに、いくつかの磁気構成では、正味の揚力も増加され得る。図３３Ａの実施形態では、抗力は片側で小さくなる。加えて、揚力も小さくなる。
【０２５０】
[00314]  図３３Ｂでは、ディスク６１５がＳＴＡＲＭ６０２の下に取り付けられる。ディスク６１５は、ＳＴＡＲＭ６０２と共に回転しない。ディスク６１５は、高い磁気透磁性を有する第１の部分６１６、空気のものと近い磁気透磁性（即ち、空気の相対透磁性）を有する第２の部分６１６を含む。したがって、第２の部分６１８は、基板６０４内に形成される渦電流にほとんど影響を及ぼさない。
【０２５１】
[00315]  ＳＴＡＲＭ６０２が基板６０４の上で回転されるとき、第１の部分６１６は、その下の渦電流を弱める。この効果は、抗力の不均衡を生み出し、それが推力を発生させる。一実施形態において、ディスク６１５は、それが第１の位置から第２の位置へ変更されることを可能にするように回転可能であり得る。例として、ディスクは、シュラウド内に組み込まれる走路または溝などの走路と連動するエクステンションを含み得る。ディスク及びエクステンションは、ディスクの位置が変更され得るように走路と連動し得る。
【０２５２】
[00316]  推力方向は、構成要素５１６の位置に依存する。したがって、ディスクは、ＳＴＡＲＭ６００と基板５０４との間の構成要素６１６の介在から生じる推力方向を変化させるために能動的に回転され得る。一実施形態において、車両は、アクチュエータなどの、制御器からのコマンドに応じてディスク６１５を回転させるように構成される機構を含み得る。制御器は、アクチュエータを異なる位置へ制御し、発生する推力の方向を変化させ得る。この機構は、車両を場所から場所へ動かすために制御システム内で利用され得る。
【０２５３】
[00317]  ＳＴＡＲＭ６０２が回転しているとき、ディスク６１５は常に推力を発生させる。車両が特定の場所で浮遊したままでいることを可能にするため、この推力を取り消す何らかの他の力発生機構が利用され得る。例えば、６１５などのディスクを有する２つのホバーエンジンが利用され得る。２つのホバーエンジン内のディスクは、推力出力が互いを取り消す（反対方向）、部分的に取り消す、または互いに整列される（同方向）ように回転され得る。
【０２５４】
[00318]  図３４Ａでは、ＳＴＡＲＭ上で使用され得る磁石構成６３４が示される。ＳＴＡＲＭは、ホバーエンジンの構成要素であり得る。したがって、磁石構成６３４は、基板６３０の上で回転されて、揚力を発生させ得る。本磁石構成は、図３３Ａにおいて構成要素６１０に関して上に説明される材料など、材料６３２ａ及び６３２ｂの環に囲まれる。材料の環は、磁石構成６３４を含むＳＴＡＲＭに連結されないため、それはＳＴＡＲＭと共に回転しない。したがって、それは、ＳＴＡＲＭとは無関係に動かされ得る。
【０２５５】
[00319]  磁石構成６３４は、Ｎ極性及びＳ極性をそれぞれ有する２つの極、さらに第１の極から第２の極へ向く磁石を有する２つの極の間の領域を含む。極の間の領域は、回転軸からのある半径距離にあり、それは極より小さい。回転軸は磁石構成の中心にある。
【０２５６】
[00320]  磁石構成６３４から発生する磁界は、材料６３２ａ及び６３２ｂの環へのその近接によって影響を受け得る。具体的には、この磁石構成の場合、材料６３２ａ及び６３２ｂの環は、揚力を強化することが予測された。一実施形態において、セクション６３２ａ及び６３２ｂのうちの一方または両方が、セクション６３２ａと６３２ｂとの間の距離を変化させることを可能にする機構に連結され得る。
【０２５７】
[00321]  例えば、図３４Ｂでは、セクション６３２ａのみが、水平面にある磁石のより近くへ、またはそこから遠くへ離れて動くように構成される。６３２ａが磁石から離されると、抗力の不均衡が生じる。抗力の不均衡は、一方向に推進力を発生させ得る。セクション６３２ａの磁石からの距離は、推進力の大きさを変更するために調節され得る。
【０２５８】
[00322]  セクション６３２ａ及び６３２ｂの両方が動くように構成されるとき、推進力はいずれかの方向に発生し得る。さらに、セクション６３２ａ及び６３２ｂの両方を同時に磁石構成から離すことによって、ホバーエンジンから発生する揚力及び抗力の量を制御し得る。例えば、セクション６３２ａ及び６３２ｂの両方を同時に磁石から離すことにより揚力及び抗力を小さくし得、磁石へ近づけることにより揚力及び抗力を上げ得る。セクション６３２ａ及び６３２ｂのうちの一方または他方距離が異なるとき、推進力が発生し得る。
車両構成、ならびにナビゲーション、誘導、及び制御（ＮＧＣ）
次に、図３５〜図４４に関して、複数のホバーエンジンを含む磁気的に浮揚されたデバイスの様々な構成が説明される。具体的には、ホバーエンジンの配置、次いで動きを提供するためのそれらの作動が説明される。次に、図３５〜図４１に示されるものなど、磁気的に浮揚されたデバイスに適用され得る航行、誘導、及び制御（ＮＧＣ）機能が、図４２、図４３及び図４４に関して説明される。
【０２５９】
[00323]  図３５は、導電性基板７２２の上で動作するように構成される車両７００の上面図を示す。車両７００は、４つのホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄを含む。各ホバーエンジンは、ＳＴＡＲＭ及びモータ、ならびに推進力が各ホバーエンジンから出力されることを可能にする機構を含む。一実施形態において、ホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｂのそれぞれは、アクチュエータの制御によって、７２４ａ、７２４ｂ、７２４ｃ、７２４ｄなどの軸の周りで傾斜され得る。特定の実施形態において、ホバーエンジンはそれぞれ、方向及び時間の関数としての傾斜角の量が４つのエンジンのそれぞれのために個別に変更され得るように、個別に作動され得る。
【０２６０】
[00324]  代替的な実施形態において、２つ以上のホバーエンジンが、単一体として制御され得る。例えば、２つ以上のホバーエンジンは、単一のアクチュエータに機械的に連結され得る。単一のアクチュエータが両方のホバーエンジンを同時に動かし得る。別の例では、２つ以上のホバーエンジンが常に同時に一緒に動かされるように、２つ以上のホバーエンジンはデジタル的に連結され得、即ち、両方が同じ様式で傾斜されるなど、１つのホバーエンジンの動きがもう一方のホバーエンジンの何らかの特定の動きを指定する。独立して制御されるとき、１つのホバーエンジンの動きは、ＧＮＣ機能を実装することなど、他のエンジンの動きに影響を与え得る。しかしながら、２つのホバーエンジンがデジタル的に制御される、及び／または単一体として機械的に制御される場合と同じように、第２のホバーエンジンは、第１のホバーエンジンの動きに応じて常に特定の制御運動に制約されるわけではない場合がある。
【０２６１】
[00325]  各ホバーエンジンと関連付けられたアクチュエータは、１つ以上の制御器７０６及びＩＭＵ７０８（慣性測定装置）に連結され得る。アクチュエータはまた、制御器７０６からのコマンドに応答する別個の制御器を有し得る。制御器７０６はまた、電源７２０及び１つ以上の速度制御器７１８に連結され得る。１つ以上の速度制御器７１８は、機械式速度制御器または電子速度制御器であり得る。電源は、搭載型または非搭載型であり得る。ホバーエンジンは、ケース及び関連した支持構造体７１０によって固定される。
【０２６２】
[00326]  車両の質量中心は、円７０５によって示される。質量中心は、４つのホバーエンジンのそれぞれが作動されるときに発生するモーメントに影響を与える。特定の実施形態において、車両は、質量をある場所から別の場所へ動かすための機構など、質量中心が飛行中に調節されることを可能にする機構を含み得る。例えば、飛行機内では、燃料が１つのタンクから別のタンクへと動かされて、質量中心特徴に影響を与え得る。
【０２６３】
[00327]  ＩＭＵ７０８は、１つ以上の加速度計を使用して加速の現在の速度を検出することで作用し、１つ以上のジャイロスコープを使用して、ピッチ、転動、及び偏揺れなどの回転属性の変化を検出する。それはまた、配向ドリフトに対する較正を補助するために、磁気計を含み得る。慣性航行システムは、角及び直線加速度計を有するＩＭＵを含み得る（位置の変更のため）。いくつかのＩＭＵは、ジャイロ素子を含み得る（絶対角度参照を維持するため）。
【０２６４】
[00328]  角加速度計は、車両が空間内でどのように回転しているかを測定し得る。一般には、ピッチ（機首の上下）、偏揺れ（機首の左右）、及び転動（コックピットから時計回りまたは反時計回り）の３つの軸のそれぞれに少なくとも１つのセンサが存在する。直線加速度計は、車両の非重力的な加速を測定し得る。は３つの軸（上下、左右、前後）で動くことができるため、各軸に直線加速度計が存在し得る。
【０２６５】
[00329]  プロセッサが、車両の現在の位置を絶えず計算し得る。最初に、６つの自由度（ｘ、ｙ、ｚ、ならびにθｘ、θｙ、及びθｚ）のそれぞれについて、感知された加速を、重力推定値と一緒に、経時的に積分して、現在の速度を計算し得る。次に、この速度を積分して、現在の電流位置を計算し得る。これらの数量は、ＧＮＣシステム内で利用され得る。
【０２６６】
[00330]  図３５に戻ると、上に説明されるように、基板７２２に対する回転ＳＴＡＲＭの傾斜を変化させることにより発生する力は、車両が基板７２２に平行であるとき、主に傾斜軸に沿って方向付けられる。例えば、ホバーエンジン７０２ａの傾斜は、軸７２４ａに主に平行である力を発生させ得る。
【０２６７】
[00331]  図３５に示されるように互いにある角度で配置される傾斜軸では、ＳＴＡＲＭの組み合わせが作動されて、任意の所望の方向に正味の直線力を発生させ得る。さらに、ＳＴＡＲＭが組み合わせて作動されて、モーメントを取り消す、または所望の場合、特定の方向に所望の回転を誘導し得る。加えて、ＳＴＡＲＭの異なる組み合わせが時間の関数として作動されて、時間の関数として所望の方向（複数可）に湾曲した経路を生成し得る。さらにまた、ＳＴＡＲＭの組み合わせは、車両が直線または湾曲した経路に沿って動き、その経路に沿って動きながら軸の周りを回転するように作動され得る。
【０２６８】
[00332]  傾斜制御は、単独で、または各ホバーエンジンの回転速度制御と組み合わせて使用され得る。発生する並進力及び揚力は、回転速度及び浮遊の高さの関数として変化し得る。ホバーエンジンの回転速度は、１つ以上のホバーエンジンから出力される揚力及び抗力の大きさを変化させるために、他のホバーエンジンに対して、または他のホバーエンジンと組み合わせて、変化され得る。例えば、回転速度制御は、質量中心を移動させることによって生じるものなど、力の不均衡に対抗するために使用され得る。電気モータの場合、１つ以上の制御器７０６が、速度制御器７１８を制御して、ホバーエンジンの回転速度を変化させ得る。
【０２６９】
[00333]  図３５の例では、角度は、傾斜軸に対して画定され得る。例えば、傾斜軸７２４ａと７２４ｂとの間の角度は約９０度である。傾斜軸７２４ａと７２４ｃとの間の角度は約９０度であり、傾斜軸７２４ａと傾斜軸７２４ｃとの間の角度は１８０度である。
【０２７０】
[00334]  一実施形態において、互いに対向するホバーエンジンの傾斜軸は、互いに平行、即ち、１８０度の角度であり得る。しかしながら、互いに隣接するホバーエンジンの傾斜軸間の角度は、等しい必要はない。具体的には、傾斜軸７２４ａと７２４ｂとの間の角度は、第１の角度であり得、傾斜軸７２４ａと７２４ｃとの間の角度は、１８０度から第１の角度を引いた角度であり得、ここでは第１の角度は、０〜１８０度である。例えば、傾斜軸７２４ａと７２４ｂとの間の角度は１０度であり得、傾斜軸７２４ａと７２４ｃとの間の角度は、１７０度であり得る。一般に、傾斜軸７２４ａ、７２４ｂ、７２４ｃ、及び７２４ｄ間のすべての角度は、互いに異なり得る。
【０２７１】
[00335]  図３５では、ホバーエンジンは、左７１４ａ、右７１４ｂ、前７１４ｂ、及び後ろ７１４ｂなど、様々な動きを発生させるために傾斜され得る。さらに、ホバーエンジンは、車両７００を７１６ａ及び７１６ｂなどの湾曲した経路に従わせるために時間の関数として傾斜され得る。加えて、ホバーエンジンは、車両７００を所定の場所で時計回りまたは反時計回り回転７１２で回転させるように傾斜され得る。例えば、車両７００は、回転せずに、第１の距離は第１の直線に動き、次いで第２の距離は第１の直線に垂直の第２の直線に動くように制御され得る。次いで、車両７００は所定の場所で回転し得る。
【０２７２】
[00336]  車両７００と同様の構成を有する車両を構築した。本車両は、直径１４．５インチ及び高さ２．１２５インチを有する円筒形状であった。車両の重量は、無負荷で１２．８４ポンドであった。車両がその無負荷重量を２５ポンド超えたペイロードを運搬する場合の試験を実施した。
【０２７３】
[00337]  ４つのホバーエンジンを使用する。各ホバーエンジンは、直径が４．２５インチであるＳＴＡＲＭを含む。１６個の２分の１インチ立方磁石が、各ＳＴＡＲＭ内に円形パターンで配置される。本配置は、２０個の磁石を用いた図６３に示される構成と同様である。Ｎ５２強度ネオジム磁石を使用する。
【０２７４】
[00338]  １つのモータを使用して各ＳＴＡＲＭを回転させる。本モータは、Ｈｉｍａｘ６３１０−０２５０アウトランナーであった。モータの重量はそれぞれ２３５グラムであった。モータの最適作動範囲は、４８Ａｍｐの最大電流で２０〜３５アンペアである。モータは、長さ３２ｍｍ及び直径約６３ｍｍを有する円筒形状である。モータ電力は約６００ワットであり、モータ定数Ｋvは約２５０である。
【０２７５】
[00339]  電子速度制御器を、各モータにおいて使用した。具体的には、Ｐｈｏｅｎｉｘ  Ｅｄｇｅ  電子速度制御器（Ｅｄｇｅ  Ｌｉｔｅ５０、Ｃａｓｔｌｅ  Ｃｒｅａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．Ｏｌａｔｈｅ、Ｋａｎｓａｓ）を使用した。速度制御器はバッテリに連結される。この実施形態では、２つのＶＥＮＯＭ  ５０Ｃ  ４Ｓ  ５０００ＭＡＨ  １４．８ボルトリチウムポリマーバッテリパックを使用する（Ａｔｏｍｉｋ  ＲＣ、Ｒａｔｈｄｒｕｍ、ＩＤ）
【０２７６】
[00340]  ４つのＨｉｔｅｃサーボ（ＨＳ−６４５ＭＧ  Ｕｌｔｒａ  Ｔｏｒｑｕｅ、Ｈｉｔｅｃ  ＲＣＤ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．Ｐｏｗａｙ、ＣＡ）をアクチュエータとして使用した。本サーボは、１３３ｏｚ−ｉｎの最大トルクを出し、４．８〜６Ｖの間で動作する。作動されるホバーエンジンのサイズによって、様々なトルク出力能力を有する異なるサーボが使用され得、この例は例証の目的のみのために提供される。
【０２７７】
[00341]  加えて、１つのアクチュエータがモータごとに示される。代替的な実施形態において、単一のアクチュエータを使用して、１つを超えるホバーエンジンを傾斜させ得る。さらに他の実施形態において、複数のアクチュエータを使用して、ＳＴＡＲＭ及び／またはモータの配向を変化させ得る。さらなる実施形態において、１つ以上のアクチュエータが、使用者から提供される入力された力と組み合わせて使用されて、ＳＴＡＲＭ及び／またはモータの配向を変化させ得る。
【０２７８】
[00342]  サーボは、モータ及びＳＴＡＲＭを一致して傾斜するために使用される。本制御システムは、モータ及びＳＴＡＲＭを含む各ホバーエンジンを個別に傾斜させるように構成される。ある特定の実施形態において、モータ及びＳＴＡＲＭは、−１０〜１０度の範囲で傾斜するように構成される。この区間より広いまたは狭い範囲が使用され得、この例は例証のみの目的のために提供される。
【０２７９】
[00343]  一実施形態において、同じ傾斜範囲が各ホバーエンジンに実装され得る。他の実施形態において、傾斜範囲は、ホバーエンジンによって様々であり得る。例えば、第１のホバーエンジンは、−１５〜−１５度の範囲で傾斜され得、第２のホバーエンジンは、−５〜１０度の範囲で傾斜され得る。
【０２８０】
[00344]  ６０５０ＭＰＵを有するＨｏｂｂｙｋｉｎｇ  ＫＫ２．１．５マルチ回転子ＬＣＤ飛行制御基板及びＡｔｍｅｌ  ６４４ＰＡを制御目的のために使用した。本基板は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１２ｍｍであり、重量は２１グラムである。入力電圧は４．８〜６Ｖである。ジャイロ／加速度計は、６０５０ＭＰＵ  ＩｎｖｅｎＳｅｎｓｅ，Ｉｎｃ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ）である。それは、複雑な９軸モーション／フュージョンアルゴリズムの処理が可能な搭載型Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（商標）（ＤＭＰ（商標））と共に、同じシリコンダイ上にＭＥＭＳ３軸ジャイロスコープ及び３軸加速度計を有する。
【０２８１】
[00345]  本車両は、傾斜面を上ることができた。平坦走路での試験では、５．４ｆｔ／秒2の加速を測定し、それは約０．１７ｇ’ｓであった。加速は、出力される推力、車両の全体の重量、ＳＴＡＲＭの傾斜角、及びＳＴＡＲＭ磁石構成に依存する。したがって、この例は例証のみの目的のために提供される。
【０２８２】
[00346]  特定の実施形態において、車両は、移動制御装置を介して制御され得る。移動制御装置は、無線または有線通信リンクを介して車両に連結され得る。移動制御装置は、制御棒、タッチスクリーン、スライダーなどの１つ以上の入力機構を含み得る。
【０２８３】
[00347]  移動制御は、入力機構からの入力を受信し、次いでコマンドなどの情報を車両に送信し得る。コマンドは、右への動き、何らかの方向への動き、所定の場所での回転であり得る。車両上のＧＮＣシステムは、コマンドを受信し、それを解釈し、次いでそれに応じて、１つ以上の追加のコマンドを生成し得、それはそのコマンドを実装するためにアクチュエータ及び／またはホバーエンジンを制御することを伴う。例では、車両上のアクチュエータのうちの１つ以上が、受信した動きまたは回転コマンドを実装するために制御され得る。
【０２８４】
[00348]  一実施形態において、移動制御装置は、タッチスクリーンインターフェースを有するスマートフォンであり得る。スマートフォン上で実行されるアプリケーションは、制御コマンドを入力するために使用されるタッチスクリーン上にインターフェースを生成し得る。加えて、本アプリケーションは、速度、配向、モータＲＰＭ、残りの飛行時間など、車両の性能に関する情報をディスプレイに出力するように構成され得る。スマートフォンは、限定されるものではないがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信インターフェースを介して車両と通信するように構成され得る。
【０２８５】
[00349]  別の実施形態において、クアッドコプターまたはラジコンカーを制御するために使用されるものなど、携帯制御装置が使用され得る。携帯制御装置は、複数のチャネル、チャネルスイッチ、デジタルディスプレイ、アンテナ、制御棒、トリム、及びオン／オフスイッチを含み得る。一例は、Ｓｐｅｋｔｒｕｍ  ＤＸ６ｉ  ＤＳＭＸ  ６チャネル送信機（Ｈｏｒｉｚｏｎ  Ｈｏｂｂｙ，Ｉｎｃ．、Ｃｈａｍｐａｉｇｎ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）である。次に、車両を制御するためにＳＴＡＲＭを傾斜させることについてのいくつかの詳細が説明される。
【０２８６】
[00350]  図３６Ａ、３６Ｂ、及び３６Ｃは、動きまたは回転を生み出すためにホバーエンジンの異なる組み合わせを作動させるいくつかの例を示す。図３６ａでは、網掛けされている２つのホバーエンジン７０２ｂ及び７０２ｃが作動されて、車両を右７４２に動かすことができる正味の右へ向かう力７４２を生成する。２つのホバーエンジンのそれぞれが発生させる正味の力の方向は、隣接する矢印７４０ａ及び７４０ｂによって示される。ホバーエンジン７０２ｂは、下方及び右へ向かう力成分を有する正味の力７４０ａを発生させる。ホバーエンジン７０２ｃは、上方及び右へ向かう正味の力７４０ｂを発生させる。
【０２８７】
[00351]  ２つのホバーエンジンが作動されて基板内に誘導される渦電流から生じる力と同じ大きさを発生させるとき、上方及び下方の並進力は相殺する。右へ向かう力成分は付加的であり、右への正味の並進力を生成する。２つのホバーエンジンが車両の質量中心から等しい距離にあるとき、２つのホバーエンジンから発生するモーメントは互いに相殺し、故に回転の安定性が維持され得る。
【０２８８】
[00352]  ホバーエンジンは、たとえ同一であっても、同じ量だけ作動されない場合がある。例えば、車両７００は、ホバーエンジン７０２ｂ及び７０２ｃのうちの一方が基板により近づくように傾斜され得る。基板に対するホバーエンジンの距離は、その傾斜の結果としてホバーエンジンから出力される力に影響を与える。したがって、各ホバーエンジンから出力される力の均衡を保つためには異なる傾斜角が必要とされ得る。
【０２８９】
[00353]  さらに、車両７００が積載されるとき、質量中心は、ペイロードの重量がどのように分散されるかによって移動し得る。したがって、質量中心は、無負荷状態から負荷状態で移動し得、２つのホバーエンジンはもはや車両の質量中心から等しい距離にない場合がある。この場合、一対のホバーエンジンがそれぞれ同じ量の正味の力を発生させるとき、２つのホバーエンジンが質量中心から異なる距離にあることから、正味のモーメントが存在し得る。故に、使用されるホバーエンジンの組み合わせ及び各ホバーエンジンの作動量は、ペイロード移動または基板（車両がその上で動作している）に対する車両７００の全体の配向に起因して、移動中心質量を考慮するように調節される必要があり得る。
【０２９０】
[00354]  質量中心の変化から生じる効果の大きさは、質量中心が負荷から無負荷状態でどれくらい移動するかに依存する。さらに、いくつかの場合、質量中心は、ペイロードが動作中に動くことが許される場合、またはペイロードが減少している場合、動作中に移動し得る。例えば、燃料が車両の動作中に消費される場合、車両の質量中心は、消費されている燃料に起因して変化し得る。別の例として、１人以上の人物が車両に乗っていて、かつ動き回ることができる場合、質量中心は変化し得る。故に、特定の実施形態において、質量中心は、動作中に動的に変化している場合があり、ＧＮＣシステムは、回転及び並進制御を維持するとき車両の質量中心における移動を考慮するように構成され得る。
【０２９１】
[00355]  図３６Ｂでは、４つのホバーエンジンを使用して正味の右へ向かう動きを発生させる。この例では、４つすべてのホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄが作動されて、正味の力７４６を右へ向かう方向に発生させる。一般に、ホバーエンジンは、実質的に右へ向かう方向にある正味の並進力を発生させるために作動され得る。具体的には、ホバーエンジンは、右へ向かう方向以外にある並進力を相殺するために作動される。さらに、ホバーエンジンは、車両に作用している正味のモーメントがゼロであるように作動され得る。上に説明されるように、車両を回転させるため、時計回りまたは反時計回りの方向に車両を回転させる正味のモーメントを発生させ得る。
【０２９２】
[00356]  図３６Ｃでは、４つのホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄは、時計回りの方向に正味のモーメントを発生させる様式で作動されて示される。４つのホバーエンジンと関連付けられた並進力は互いに相殺する。故に、車両は所定の場所で回転することができる。
【０２９３】
[00357]  図３６ａ、３６ｂ、及び３６ｃの例では、４つすべてのホバーエンジンの傾斜軸が長方形の端周辺に配向される。この構成は、車両が紙面上の上方／下方または左／右に同じくらいに容易に動くことを可能にする。他の実施形態において、ホバーエンジン傾斜軸は、平行四辺形の外周周辺に位置し得る。故に、ホバーエンジンは、紙面上の左／右対紙面上の上／下など、特定の方向においてより容易に並進力を発生させ得る。さらに、いくつかの実施形態において、上に説明されるように、飛行中に傾斜軸の方向を変化させることを可能にする機構が提供され得る（例えば、図２９を参照のこと）。故に、飛行中にホバーエンジン傾斜軸の構成を変化させることが可能であり得る。
【０２９４】
[00358]  図３６Ａ、図３６Ｂ、及び図３６Ｃの例では、各ホバーエンジンが発生させる力ベクトルは、車両の質量中心から等しい距離にあると仮定される。他の実施形態において、ホバーエンジンは、車両の質量中心から異なる距離にあり得る。例えば、一対の２つのホバーエンジンはそれぞれ質量中心から第１の距離にあり得、第２の対のホバーエンジンはそれぞれ質量中心から第２の距離にあり得る。
【０２９５】
[00359]  さらに、ホバーエンジンが質量中心から同じ距離にあるとしても、ホバーエンジンは、異なるレベルの推進力を出力するように構成され得る。例えば、１つのホバーエンジンは、別のホバーエンジンよりも大きい体積の磁石を使用してより多くの力を出力し得る。別の例では、２つの同一のホバーエンジンの回転速度は異なり得、それがホバーエンジンに互いに対して異なるレベルの推進力を出力させ得る。一実施形態において、車両上で使用される複数のホバーエンジンは同一であり、かつそれらがそれぞれ同様の量の力を出力するように同様の回転速度で動作され得る。
【０２９６】
[00360]  一般に、複数の作動可能なホバーエンジンが使用される場合、各ホバーエンジンは、質量中心から異なる距離に位置し得るか、ホバーエンジンの組み合わせが、質量中心から同じ距離に位置し得る。さらに、各ホバーエンジンのサイズ、各ホバーエンジン上で使用される磁石構成、及び各ホバーによって出力される結果として生じる力は、車両上のホバーエンジンによって様々であり得る。しかしながら、複数のホバーエンジン内のホバーエンジンの組み合わせは、等しい力発生能力を伴って選択され得る。ＧＮＣシステムは、車両におけるホバーエンジン配置場所の差異、及びホバーエンジン間で異なる力発生能力を考慮して設計され得る。加えて、ＧＮＣシステムは、各ホバーエンジンから出力される力及びモーメントに影響を与える車両の動的な荷重変化及び動的な配向変化を考慮するように構成され得る。
【０２９７】
[00361]  上の例では、ホバーエンジン部分であるＳＴＡＲＭは、揚力、推進力、及び回転力を発生させるように構成される。他の実施形態において、ホバーエンジンを特化することが望ましい場合がある。例えば、第１のホバーエンジンは、主に揚力を発生させるように構成され得、推進力を発生させるために作動されない場合がある。次いで、追加のホバーエンジンは、揚力のいくらかの部分を発生させるように構成され得、かつ推進力及び回転力も同様に発生させるために作動され得、それは車両を制御及び移動させるために使用され得る。いくつかの磁石構成は、揚力と比較して推進力を発生させるのにより好適であり得る。したがって、複数のホバーエンジンが車両上で使用される場合、磁石構成は、ホバーエンジン間で様々であり得る。
【０２９８】
[00362]  図３７は、５つのホバーエンジンを有する車両７５０の例を示す。ホバーエンジンのうちの４つは、図３５に関して上に説明される様式で構成される。しかしながら、車両の中央に位置する第５のホバーエンジン７５２は、揚力のみを発生させるように構成され、４つのホバーエンジンが先に説明されたものと同様に、推進力、回転力、及び制御力を発生させるために作動され得る一方で、作動不可能である。
【０２９９】
[00363]  特定の実施形態において、４つのホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄは、車両を単独で浮遊させることができない場合がある。例えば、一実施形態において、４つのＳＴＡＲＭは無負荷車両を浮遊させることができない場合があり、揚力限定エンジンからいくらかの揚力を発生させる必要があり得る。別の実施形態において、４つのＳＴＡＲＭは、車両をそれが無負荷の間は浮遊させることが可能であり得る。しかしながら、車両がいくらかの量のペイロードを運搬する場合は、揚力限定ホバーエンジンを動作させることが必要とされ得る。
【０３００】
[00364]  一実施形態において、推進ホバーエンジン内の磁石の底の表面上の高さ及び揚力限定ホバーエンジン内の磁石の底の表面上の高さは、推進ホバーエンジン及び揚力限定ホバーエンジン内のＳＴＡＲＭが表面に対して平行であるとき、互いにオフセットであり得る。例えば、推進ＳＴＡＲＭ内の磁石の底の高さは、浮揚ＳＴＡＲＭ内の磁石の底の高さよりも表面から遠く離れた距離に位置し得る。ホバーエンジン内のＳＴＡＲＭを表面に対して傾斜させるために必要とされる力の量は、ＳＴＡＲＭが表面に近づくにつれて増加し得る。力の量が増加するのは、磁力は、非直線的に発生し、磁石が表面に近づくほど増加するためである。故に、動作中、推進ＳＴＡＲＭを浮揚ＳＴＡＲＭよりも表面から遠くに離しておくことによって、より少ない力を利用して推進ＳＴＡＲＭを傾斜させることが可能であり得る。浮揚ＳＴＡＲＭと比較して推進ＳＴＡＲＭ上での磁石体積が小さいＳＴＡＲＭは、推進ＳＴＡＲＭから出力される力も小さくし得、したがって傾斜するために浮揚ＳＴＡＲＭよりも小さい力を必要とする。
【０３０１】
[00365]  一実施形態において、傾斜機構とは別個に、表面からの推進ＳＴＡＲＭなどのホバーエンジンの距離を制御するために使用され得る機構が提供され得る。例えば、本機構は、ホバーエンジンを表面のより近くへ、またはそこから遠く離して垂直方向に動かすように構成され得る。この能力はまた、車両が最初に始動されるときに使用され得る。例えば、静止時、車両の底は地面の上で静止し得、ホバーエンジンは車両筐体内へ引き上げられ得る。次いで、ホバーエンジンが始動され得る。ホバーエンジンがある特定の速度に達した後、ホバーエンジンが車両の底に近づくように、ホバーエンジンは車両に対して動かされ得る。
【０３０２】
[00366]  全浮揚負荷を運搬するために推進ホバーエンジンが必要とされない場合があるため、いくつかの実施形態において、浮揚負荷全体を運搬するために制御及び推進ＳＴＡＲＭも使用される場合よりも小さい推進及び制御ＳＴＡＲＭを使用する可能性があり得る。このアプローチを使用する１つの利点は、制御及び推進ＳＴＡＲＭがより小さくされ得る場合（例えば、より小さい半径及び慣性モーメント）、ＳＴＡＲＭを作動するのに使用される力の量がより小さくなり得ることである。故に、より小さく、より軽く、かつより低価格のアクチュエータを使用することが可能であり得る。
【０３０３】
[00367]  浮揚または制御に特化されたホバーエンジンを使用する別の利点は、揚力を最も効率的に発生させるために使用されるホバーエンジンの動作条件が、推進及び制御力を最も効率的に発生させるために使用される動作条件とは異なり得ることである。故に、ホバーエンジンのうちのいくつかが揚力のみのために主に使用されるとき、これらのホバーエンジンは、制御力を発生させるように構成されるホバーエンジンと比較して異なる条件で動作され得る。例えば、相対的により多くの推進力を発生させるために、制御ホバーエンジンは、ピーク抗力に近い回転速度で動作され得、即ち、より高い回転速度と比較してより低い揚力対抗力比である。対照的に、揚力限定ホバーエンジンは、上に説明されるように、ピーク抗力後、ホバーエンジンに対する抗力は減少し得、揚力対抗力比は回転速度が増加するにつれて増加し得るため、抗力を最小限にしかつ揚力を最大限にするためにより高い回転速度で動作され得る。
【０３０４】
[00368]  図３８及び図３９は、車両７６０及び７６０の２つの追加のホバーエンジン構成を示す。図３８では、４つすべてのホバーエンジンの傾斜軸が互いに平行に整列される。故に、車両７６０は、上方及び下方方向にのみ動くように構成される。ＳＴＡＲＭからの正味の力は、傾斜軸の方向に沿う。故に、横の力を発生させることは可能ではない。
【０３０５】
[00369]  ホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄは、質量中心７０５の周りに分散される。故に、ホバーエンジンが発生させる力は、時計回りまたは反時計回りの方向にモーメントを発生させるために使用され得る。これらのモーメントは、車両を方向７６６に回転させるために使用され得る。したがって、車両７０６は、位置から位置へ動かされ、かつ所定の場所で回転され得る。
【０３０６】
[00370]  対照的に、図３９では、３つのホバーエンジン７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄは、互いに平行であるそれらの傾斜軸と共に配向され、第４のホバーエンジン７０２ａは、他の３つのホバーエンジンに垂直の傾斜軸を有する。ホバーエンジン７０２ａは、質量中心７０５から距離を置いて位置する。故に、ホバーエンジン７０２ａは、車両７７０を方向７６８ａ及び７６８ｂに操縦することができる横の力を発生させるために使用され得る。下の３つのホバーエンジンは、上方または下方方向７１４ａ及び７１４ｂに推進力を発生させるために使用され得る。
【０３０７】
[00371]  しかしながら、ホバーエンジン７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄ、傾斜軸、ならびに出力される力は、質量中心７０５を通過する。故に、この構成では、モーメントアームはゼロである。したがって、これらのホバーエンジンはモーメントを発生させることはできない。
【０３０８】
[00372]  車両７８０における別のホバーエンジン構成が図４０に示される。この構成では、それぞれ３つのホバーエンジンを有する２つの列が提供される。第１の列は、ホバーエンジン７０２ａ、７０２ｃ、及び７０２ｅを含み、第２の列は、ホバーエンジン７０２ｂ、７０２ｄ、及び７０２ｆを含む。各列において、上部にある第１のホバーエンジンの傾斜軸、７０２ａ、及び７０２ｂは、列内の下の２つのホバーエンジンの傾斜軸に垂直である。この構成では、各列の上部のホバーエンジンが、方向７１４ａ及び７１４ｂに操縦力を提供し得る。各列内の下の２つのホバーエンジンは、前方及び後ろ方向７１４ｂ及び７１４ｄに推進力を発生させ得る。
【０３０９】
[00373]  この構成では、ホバーエンジン７０２ａ及び７０２ｂから出力される力は、質量中心７０５を通る。故に、これらのホバーエンジンは、質量中心の周りにモーメントを発生させるために使用され得る。しかしながら、下の２つのホバーエンジンは、質量中心７０５から距離を置いている。故に、正味のモーメントが発生し得る。このモーメントは、操縦力のみとして、またはホバーエンジン７０２ａ及び７０２ｂによって提供される操縦力と組み合わせて、使用され得る。
【０３１０】
[00374]  図４１では、車両７９０におけるさらに別のホバーエンジン構成が示される。この例では、４つのホバーエンジンが長方形の端の周辺に配置され、ここでは各ホバーエンジン７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、及び７０２ｄの傾斜軸は、長方形の隣接する側面に平行である。故に、二対のホバーエンジン（７０２ａ及び７０２ｃ）、（７０２ｂ及び７０２ｄ）が提供され、ここではホバーエンジンの第１の対の傾斜軸がホバーエンジンの第２の対の傾斜軸に垂直である。ここでも、各対における傾斜軸は互いに平行である。
【０３１１】
[00375]  この例では、一方の対のホバーエンジン（７０２ｂ及び７０２ｄ）の距離は、他方の対のホバーエンジン（７０２ａ及び７０２ｃ）よりも車両７９０の質量中心７０５に近い。故に、一方の対のホバーエンジンは、他方の対のホバーエンジンとは異なるモーメントを有する。したがって、二対のホバーエンジンから発生するモーメントの範囲は異なり得る。様々な実施形態において、ＮＧＣシステムは、制御力が発生するときにホバーエンジンのそれぞれに対する車両の質量中心の場所を考慮するように構成され得る。
【０３１２】
[00376]  次に、ホバーエンジン構成を制御して磁気的に浮揚された車両を動かすために使用され得るＮＧＣシステムが説明される。まず、航行、誘導、及び制御（ＮＧＣ）の機能のそれぞれを簡単に説明する。これらの機能は、磁気的に浮揚されたデバイス上に電気回路として実装されるＮＧＣシステムのための論理として組み込まれ得る。例えば、ＮＧＣシステムは、先の図中の制御器７０６の構成要素であり得る。
【０３１３】
[00377]  まず、航行は、使用者がどこにいるのか、及び使用者が定義された参照フレームに対してどのように配向されているかを解明する。例えば、使用者が私道において自分の自動車内にいて、かつ使用者の配向が縁石に向かった自動車のトランクである場合。この例では、参照フレームは平面地球である。
【０３１４】
[00378]  第二に、誘導は、取るべき経路を解明することに関与する。具体的には、誘導は、使用者がいる場所に基づいて、どのようにして使用者が行きたい場所に辿り着くかを解明することである。使用者が自分が今どこにいるのかが分からなければ、どの道を行けばよいのかを解明することは困難であるため、誘導は航行の後に来る。誘導は、潜在的にかなり多数のソリューションを有する。しかしながら、ソリューションサイズを制限するために規則及び制約が課され得る。
【０３１５】
[00379]  例として、使用者は、自分が自分の後ろ側が縁石を向いて自らの私道にいることを知っている。使用者はどのようにして店に行くのか？使用者は道路の規定されたシステムに従わなければならないという規則が課され得る。これは使用者の誘導オプションを制限する。使用者はまた、速度制限及び一時停止標識に従うことに関する規則を含め得る。これがソリューションスペースをさらに小さくする。使用者はまた、車両制限を有し得る。例えば、４気筒カローラは、フェラーリと同じ加速能力を有しない場合がある。この考えは、異なる性能特徴を有し得るホバーエンジンの異なる構成に適用され得る。
【０３１６】
[00380]  規則及び制限が組み合わされると、時間の関数として配向、速度、及び加速を定義する誘導ソリューションが獲得され得る。誘導スペースには、所望される性能を達成するために規則を課すまたは緩める柔軟性が存在し得る。例えば、上の例につき、使用者が何らかの理由で目的地に急いで到着しようとしているとき、使用者はある期間にわたって速度制限を無視することを選択し得る。
【０３１７】
[00381]  誘導ソリューションが車両に実行を要求すると、制御が車両に実行させる。これは、車両が所望されるものに近づけて誘導ソリューションに従うように、加速、減速、速度維持することなどを意味する。現在の例では、運転者が制御システムである。故に、運転者は、速度及び加速を監視し、所望の条件を維持するために微調節を行い得る。上の例では、ＮＧＣシステムは、所望の条件を維持するためにホバーエンジンの傾斜角に対して調節を行い得る。
【０３１８】
[00382]  故に、航行、誘導、及び制御の組み合わせが、磁気的に浮揚された車両を所望の方向に動かすことを可能にする。障害がシステム内に入るため、航行、誘導、及び制御ソリューションを定期的に更新することが重要であり得る。この様式で更新されるシステムは、閉ループシステムを形成し得る。閉ループシステムは、ＧＮＣ下で車両のより正確な動きを可能にし得る。
【０３１９】
[00383]  代替的な実施形態において、非フィードバック制御器とも呼ばれる開ループ制御器が使用され得る。開ループ制御器は、現在の状態のみを使用するシステム内へのその入力及び該システムのそのモデルを計算する制御器の一種である。開ループ制御器の特徴は、それが、その出力が入力の所望の目標を達成したかどうかを決定するためにフィードバックを使用しないことである。故に、本システムは、それが制御しているプロセスの出力を観察しない。
【０３２０】
[00384]  磁気的に浮揚された車両の場合、ＧＮＣは、１）速度制御、２）ウェイポイント管理、３）加速／減速曲線（プロファイル）、４）速度プロファイル、５）加速／減速プロファイル及び途中の速度を組み合わせる自由行程、ならびに６）航行の組み合わせを含み得る。航行は、ａ）デッドレコニング、ｂ）屋内測位システム、ｃ）逆反射体、ｄ）赤外線、ｅ）磁気、ｆ）ＲＦＩＤ、ｇ）Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ｆ）超音波、及びｇ）ＧＰＳのうちの１つ以上を利用することを含み得る。屋内測位システム（ＩＰＳ）は、磁気的に浮揚された車両など、建物内の物体の場所を、電波、磁界、音響信号、または適切なセンサによって収集される他のセンサ情報を使用して決定するためのソリューションである。異なる種類のエネルギーに対して感受性のある様々な種類のセンサが航行ソリューションに使用され得る。故に、これらの例は、説明の目的のために提供されるものであり、限定することを意味しない。
【０３２１】
[00385]  ＧＮＣの一手法は、加速／減速プロファイル（曲線、制限など）を確立することに関与し得、それは速度加速／減速プロファイル（曲線など）を確立することを含み得る。次に、ルートが作成され得る。ルートは、表面上のｘ及びｙパスポイントに変換され得る。
【０３２２】
[00386]  一実施形態において、ウェイポイントが追加され得る。典型的には、スタート及びエンドは、デフォルトでウェイポイントである。ウェイポイントで何が起きるか（ヌル、停止、特定の速度など）が定義され得る。パスセグメントはウェイポイントによって定義され得る。
【０３２３】
[00387]  次に、各パスセグメントの配向（速度方向に対して、固定地点に対して、スピンプロファイルなど）が定義され得る。パスセグメントが定義されると、ＧＮＣシステムは、ユーザ定義された速度／加速プロファイル及び配向に従って各パスセグメントに沿って車両を操縦し得る。最後に、車両の現在位置（ｘ、ｙ）が、定期的な航行更新を伴って、前もって計画されたルートに対して監視され得る。車両が動くと、現在位置及び所望の位置が、センサデータに基づいて比較され得る。次いで、本システムは誤差を修正するように構成され得る。
【０３２４】
[00388]  いくつかの実施形態において、車両の浮遊の高さは制御され得る。故に、本システムは、パスセグメントに沿って車両の高さプロファイルを決定するように構成され得る。次いで、車両がパスセグメントに沿って操縦される間、本システムは、車両の高さを決定するために使用されるセンサデータを受信し得る。本システムは、測定された高さを所望の高さと比較し、次いで誤差を修正するように構成され得る。
【０３２５】
[00389]  次に、図４２、図４３、及び図４４に関して説明される車両を制御するために使用されるＧＮＣシステムの実施形態が説明される。この例では、無線制御器を使用して車両を制御する。無線制御器は、ユーザコマンドに応じて入力信号を生成し得る。
【０３２６】
[00390]  比例−積分−微分制御器（ＰＩＤ制御器）は、工業用制御システムにおいて多く使用される制御ループフィードバック機構（制御器）である。ＰＩＤ制御器は、測定されたプロセス変数と所望の設定点との間の誤差値を計算し得る。制御器は、操作変数の使用によりプロセスを調節することによって誤差を最小限にすることを試み得る。
【０３２７】
[00391]  車両の並進運動制御は、横の加速制御にはＰＩＤ制御システムを使用し得る。２つの横の加速入力が、無線制御器を介してユーザから受信され得る。これらの入力は、図４２において下に図解されるように、それら独自の個々のＰＩＤ制御ループに供給され得る。
【０３２８】
[00392]  制御ループの内部で、この入力は、加速度計によって測定される加速出力フィードバックと差分され得る。結果として生じる差異が誤差である。誤差は、比例制御、積分制御、及び微分制御の３つの構成要素を有し得るＰＩＤ制御器へ供給され得る。
【０３２９】
[00393]  比例要素は、比例ゲイン、Ｋpによって誤差を乗算する。積分要素は、経時的な誤差の合計を計算し、これを積分ゲイン、ＫIによって乗算する。微分制御は、現在の入力を以前の入力と差分し、この差異を微分ゲイン、ＫDによって乗算する。次いでこの比例、積分、及び微分要素を合計し、図４３の等式８１０に示されるように混在論理に送信する。
【０３３０】
[00394]  混在論理からの出力を装置Ｇに送信する。結果として生じる並進加速は該装置からの出力である。車両の並進加速は、加速度計によって測定される。この測定された加速は、ＰＩＤ制御ループの始めに戻される。
【０３３１】
[00395]  車両のスピン制御は、図４４のブロック図に示されるように、偏揺れ速度制御用のＰＩ（比例−積分）制御システムを使用し得る。偏揺れ加速入力は、ＲＣ制御器を介してユーザから受信される。この偏揺れ入力は、ジャイロスコープによって測定される偏揺れ出力フィードバックと差分され得る。結果として生じる差異が誤差である。この誤差は、２つの構成要素、比例制御及び積分制御を有するＰＩ制御器へ供給され得る。比例要素は、比例ゲイン、Ｋpによって誤差を乗算する。
【０３３２】
用途
[00396]  次に、ホバーエンジンを利用し得る用途のいくつかの差が、図４５Ａ〜図６２Ｂに関して説明される。具体的には、図４５Ａ及び図４５Ｂに関して、ホバーエンジンを使用して、車輪を駆動及び制御する、及び／または車輪の回転からエネルギーを収集する用途が説明される。図４６Ａ〜図４６Ｂに関して、浮遊するまたは車輪上に乗るように構成されるハイブリッド車両が説明される。図４７Ａ及び図４７Ｂに関して、ホバーエンジンを使用して信号絶縁を提供する用途が説明される。図４８Ａ〜図５４に関して、走路に沿って動くように構成されるホバーエンジンを使用する用途が説明される。具体的には、ペイロードを垂直方向に動かすことに関与する用途が説明される。
【０３３３】
[00397]  図５５に関して、ホバーエンジンを使用して航空機のための離陸補助を提供する用途が説明される。図５６に関して、船上で仕事を遂行するために使用され得る用途が説明される。図５７に関して、ホバーエンジンを使用して液体材料を操作する用途が説明される。図５８〜図６０Ｃに関して、ホバーエンジンを用いる列車及び走路構成が説明される。最後に、図６１Ａ〜図６２Ｂに関して、磁気的に浮揚された車両を用いて、印刷プロセスの一部など材料を堆積させる用途が説明される。
【０３３４】
[00398]  図４５Ａ及び図４５Ｂでは、８５４及び８５６などのホバーエンジンは、車輪８５０を回転させるために使用される。車輪は、導電性主要部８６２を含む内側部分及び外側部分８６４を含む。一実施形態において、車輪８５０は、道路上で使用され得、外側部分は、自動車のタイヤに使用される材料から形成され得る。導電性主要部８６２は、洗濯機のような形状である。車輪は、円形形状で示される。しかしながら、他の形状が可能であり、例は例証された目的のみのために提供される。例えば、図４４及び図４５のホバーエンジンは、垂直に取り付けられた長方形トレイを回転させるために使用され得る。
【０３３５】
[00399]  車輪８５０は、軸８６０に連結され、その周りを回転する。車輪は、表面に対して垂直または水平など、表面に対してある角度であるように配置され得る（例えば、図４６Ａ及び図４６Ｂを参照のこと）。一実施形態において、車輪は、それが表面に沿って転動するように、垂直に配置され得る。ある特定の実施形態において、軸は、第２の車輪に連結され得る。
【０３３６】
[00400]  ホバーエンジン８５４及び８６６はそれぞれ、８５２及び８６８などのモータ及びＳＴＡＲＭを含む。ＳＴＡＲＭ８５２及び８６８は、特定の極性パターンを有するある体積の磁石を含み得る。一実施形態において、アクチュエータは、ホバーエンジン８５４を第１の軸８５６の周りで回転させるように構成され得る。ホバーエンジン８５４は、モータによって駆動されるとき、第１の軸８５６にほぼ垂直である第２の軸の周りを回転するように構成される。
【０３３７】
[00401]  ＳＴＡＲＭ８５２の底が導電性主要部８６２の上表面に平行であるようにホバーエンジン８５４が中立位置で動作しているとき、ホバーエンジン８５４は、車輪８５０を回転させ得る推進力を発生させない場合がある。ホバーエンジン８５４が、アクチュエータによって第１の軸８５６の周りを第１の方向に回転されるとき、車輪８５０を時計回りの方向に回転させる推進力が発生し得る。ホバーエンジンが、アクチュエータによって第１の軸８５６の周りを第１の方向と反対の方向に回転されるとき、車輪８５０を反時計回りの方向に回転させる力が発生し得る。故に、車輪８５０は、方向８５８に回転するように構成される。
【０３３８】
[00402]  ホバーエンジン８５２は、車輪８５０を回転させる推進力を発生させ得、動力がモータに供給されるとき、それはＳＴＡＲＭ８５２を回転させる。別の実施形態において、モータへの動力はオフにされ得る。次いで、車輪８５０が回転するとき、それは、ＳＴＡＲＭ８５２の回転を引き起こし得、それがモータを回転させる。モータの回転は、電気などの動力を発生させ得る。この動力は、バッテリまたは蓄電器などに格納され得る。その後、バッテリまたは蓄電器に格納されたエネルギーは、ホバーエンジン内のモータを駆動するために使用され得る。
【０３３９】
[00403]  図４５では、車輪８５０の導電性基板８６２に部分的に重なるホバーエンジン８６６が示される。ホバーエンジン８６６は、８５４よりも大きい。具体的には、ＳＴＡＲＭ８６８の直径は、ＳＴＡＲＭ８５２の直径よりも大きい。ＳＴＡＲＭ８６８は、ＳＴＡＲＭ８５２よりも大きい体積の磁石を含む場合、またはそうでない場合がある。
【０３４０】
[00404]  導電性主要部８６４に対するホバーエンジン８６６の部分的な重なりは、力の不均衡を生み出し、それは車輪８５０に動力を転移するために使用され得る。この例では、ホバーエンジン８６６は、転移される力の方向を変化させるために傾斜されない場合がある。具体的には、それは、導電性主要部８６２に対して、ゼロ（水平）を含む何らかの角度で固定され得る。一実施形態において、ＳＴＡＲＭ８６８の底から導電性主要部８６４の上部までの距離は固定され得る。別の実施形態において、ホバーエンジン及びＳＴＡＲＭ８６８の底を導電性主要部８６２の上表面のより近くまたはそこから遠く離して動かす機構が提供され得る。
【０３４１】
[00405]  図４５では、ＳＴＡＲＭ８６８の回転方向が、ホバーエンジンから出力される力の方向を変化させるために変更され得る。故に、車輪が回転する方向は変更され得る。一実施形態において、ＳＴＡＲＭ８６８と車輪の導電性基板８６２との間の重なりの量が調節されることを可能にする機構が提供され得る。具体的には、本機構は、ホバーエンジンを軸８６０のより近くに、または軸８６０から遠く離して動かすように構成され得る。この相互作用は、ホバーエンジンから車輪に転移される力の大きさを変化させ得る。
【０３４２】
[00406]  これらのアプローチを使用すると、ホバーエンジンは、車輪に接触することなく、いくらかのその回転エネルギーを車輪８５０に転移するトランスミッションとして作用し得る。ホバーエンジン８５４から車輪８５０に転移されるトルクの量は、ホバーエンジン８５４が軸８５６の周りで車輪に対してどれくらい傾斜されるかによって様々であり得る。さらに、ホバーエンジン８５６または８６６から出力される推進力は、それらそれぞれのＳＴＡＲＭの回転速度の関数である。故に、ＳＴＡＲＭの回転速度は、単独で、またはホバーエンジンを傾斜させることと組み合わせて、どれくらいのトルクが車輪８５９に転移されるかを制御するために使用され得る。
【０３４３】
[00407]  他の実施形態において、ホバーエンジン８５４及び８６６は、車輪の回転と反対方向にある力を発生させて、車輪８５０の回転を遅くするように制御され得る。加えて、上に説明されるように、モータに動力が供給されないとき、回生ブレーキの一部として、導電性主要部８６２とホバーエンジン内のＳＴＡＲＭとの間の相互作用が、ＳＴＡＲＭを回転させ得、その結果、モータが回転される。このモータの回転は、モータに動力を供給するバッテリを再充電するためなど、動力を発生させるために使用され得るか、または他の目的のために使用され得る。ＳＴＡＲＭと車輪との間の相互作用の量は、上に説明されるように、アクチュエータを使用してＳＴＡＲＭと車輪との間の角度を変動させることによって制御され得る。
【０３４４】
[00408]  上に説明されるように、車輪８５０に対するホバーエンジンの高さは、ホバーエンジンのＳＴＡＲＭと車輪との間の相互作用の量を変化させるために調節され得る。ＳＴＡＲＭと導電性基板との間の力は、高さによって様々である。故に、高さ制御は、ＳＴＡＲＭから導電性基板へまたはその逆に転移される力の量を変化させるために使用され得る。
【０３４５】
[00409]  例として、ホバーエンジンは、作動されたレバーアームに連結され得、それはホバーエンジンが車輪の導電性基板のより近くへ、またはそこから遠く離れて動くことを可能にする。この運動は、傾斜運動とは別個に実装され得る。ホバーエンジンはまた、新しい高さに置かれるときに傾斜され得る。故に、導電性基板からのＳＴＡＲＭの距離及び導電性基板に対するＳＴＡＲＭの角度は、様々であり得る。一実施形態において、第１のアクチュエータは、ＳＴＡＲＭを導電性基板のより近くへ、またはそこから遠く離して動かすために使用され得、第２のアクチュエータは、導電性基板に対するＳＴＡＲＭの傾斜角を変化させるために使用され得る。第１及び第２のアクチュエータは、車両制御器と通信するように構成される制御器を含み得る。
【０３４６】
[00410]  様々な実施形態において、個々のモータを有するまたは有しない複数のＳＴＡＲＭが車輪に連結され得る。例えば、それぞれが個々のモータを有する４つのＳＴＡＲＭが、ＳＴＡＲＭのそれぞれが車輪を回転させる力を発生させ得るように車輪８５０に連結され得る。４つのＳＴＡＲＭは、４つのアクチュエータのそれぞれに制御信号を送信する制御器を使用して個々に制御され得、その結果、各ＳＴＡＲＭによって適用されるトルクはＳＴＡＲＭによって様々である。例えば、４つのＳＴＡＲＭのうちの１番目は、アクチュエータによって車輪の導電性主要部に対する第１の角度まで傾斜され得、４つのＳＴＡＲＭのうちの２番目は、アクチュエータによって第１の角度とは異なる導電性主要部に対する第２の角度まで傾斜され得る。さらに、上に説明されるように、制御するように構成され得る制御器は、ＳＴＡＲＭのそれぞれの回転速度を変化させて、発生するトルクの量も変化させ得る。
【０３４７】
[00411]  次に、表面の上に浮遊し得るかまたは表面に沿って転動し得るハイブリッド車両８７０が、図４６Ａ及び４６Ｂに関して説明される。本車両は、８７５ａ及び８７５ｂなどの複数のホバーエンジンを含む。例えば、２つ、３つ、４つ、５つなどのホバーエンジンが、ハイブリッド車両内で利用され得る。ホバーエンジンはそれぞれ、モータ及びＳＴＡＲＭを含む。例えば、ホバーエンジン８７５ａは、モータ８７４ａ及びＳＴＡＲＭ８７６ａを含む。一方、ホバーエンジン８７５ｂは、モータ８７４ｂ及びＳＴＡＲＭ８７６ｂを含む。
【０３４８】
[00412]  ホバーエンジン８７５ａ及び８７５ｂは、支持構造体８７２に連結される。支持構造体は、ペイロード８８５を支持し得る。例えば、自動車のようなデバイス内で。ペイロード８８５は、客室または乗客であり得る。
【０３４９】
[00413]  ホバーエンジンが軸８７８の周りで回転されることを可能にする機構が提供され得る。一実施形態において、ホバーエンジンは、９０度の角度だけ回転され得る。０度では、ＳＴＡＲＭは導電性基板８８４にほぼ平行であり得る。９０度では、ＳＴＡＲＭは、図４６Ｂに示されるように、表面に垂直である。
【０３５０】
[00414]  回転の範囲は、必ずしも０〜９０である必要はない。例えば、ホバーエンジンは、１０〜３０度、または０〜１５度回転するように構成され得る。さらに、回転の範囲は、１つの車両上のホバーエンジンのすべてにおいて同じである必要はない。故に、図４６Ａ及び図４６Ｂに示される範囲は、例証のみの目的のためである。
【０３５１】
[00415]  タイヤ８７８は、各ＳＴＡＲＭ８７６ａ及び８７６ｂの外端の周辺に置かれる。タイヤは、自動車または自転車のタイヤに使用される、ゴムなどの材料から形成され得る。動作中、タイヤは、時間のすべてまたは一部、基板８８４に接触し得る。故に、推進力は、基板８８４と相互作用するＳＴＡＲＭの磁石、及びタイヤと基板８８４との間の摩擦の結果として発生し得る。さらに、ホバーエンジンは、車両８７０が浮遊し始めるように、十分な揚力を発生させるように動作され得、その時点で、タイヤはもはや基板に接触し得ず、推進力は、単に磁気相互作用または何らかの他の推進手段（例えば、プロペラまたはジェットからの推力）によって生成され得る。
【０３５２】
[00416]  加えて、ハイブリッド車両８７０は、異なる種類の表面上で利用され得る。例えば、図４６Ａでは、それは導電性基板８８４の上に示される。導電性基板の上にある間、揚力及び／または推進が、ホバーエンジンから発生し得る。図４６Ｂでは、車両８７０は、路盤８８４の上で動作される。導電性基板の上にある間、ホバーエンジン内のモータは、タイヤを回転させて推進を発生させ得る。しかしながら、ホバーエンジンは、渦電流を生成する磁気相互作用の結果として揚力を発生させない。
【０３５３】
[00417]  次に、信号絶縁能力を提供する部屋が、図４７Ａ及び図４７Ｂに関して説明される。信号絶縁内では、振動または電磁気信号など、空間内で生成される信号は、それらの周囲環境から隔離され得る。図４７Ａ及び図４７Ｂでは、周囲の筐体９０２内で浮遊される部屋９０４の上部及び側面図。９０６及び９０８などの磁気浮揚デバイスは、部屋９０４を持ち上げ、部屋の側面が周囲の筐体９０２に衝突しないようにするように構成される。部屋が会議スペースとして使用されるとき。９１４などの家具が部屋の中に置かれ得る。
【０３５４】
[00418]  一実施形態において、浮遊された部屋と周囲の筐体との間の空間は真空にされ得る。会議スペースとして、空気供給が部屋９０４に提供される。真空を可能にするため、９１２などのエアロックが部屋への入口として提供され得る。部屋はまた、ファラデーケージで包まれるなど、電磁気的に隔離され得る。
【０３５５】
[00419]  磁気浮上は、隔離された空間内で生成されるエネルギー信号を漏出から分離し、かつ空間の外側からの振動などのエネルギー信号が隔離された空間に入り込まないようにし得る。一実施形態において、この種類のシステムは安全な通信のために使用され得る。通信を偵察するいくつかの方法は、人間が話すときに生じる振動を検出することに関与し、信号絶縁は、これらの通信が外へ漏れること及び検出されることがないようにし得る。
【０３５６】
[00420]  次に、走路に沿ってペイロードを運搬することに使用されるいくつかのデバイス構成が、図４８Ａ及び図４８Ｂに関して説明される。走路は、ペイロードが、水平に、垂直に、ならびに水平及び垂直の間の角度で動かされることを可能にするように構成され得る。走路は、直線及び／または湾曲要素の組み合わせを伴い得る。
【０３５７】
[00421]  図４８Ａでは、磁石が円筒の側面に沿って配置されるＳＴＡＲＭ９２８が示される。磁界は、外側へ延在して導電性基板９２４と相互作用する。導電性基板９２４は、基板９２４及び支持構造体９２６を含む走路９２２の一部である。ＳＴＡＲＭはモータ９３０によって回転される。ＳＴＡＲＭ内の磁石からの磁界の基板９２４との相互作用は、垂直方向、ならびに表面に接線方向に力を引き起こす渦電流を発生させ得る。接線方向の力は、ＳＴＡＲＭ９２８が基板に接触しないようにし得る。
【０３５８】
[00422]  この例では、磁石の極は、ＳＴＡＲＭを形成する円筒の湾曲部分にほぼ垂直であり得る。このアプローチは、極が円筒の平坦部分に垂直である上に説明される例とは異なる。図４６Ａ及び４６Ｂのアプローチの欠点は、先に説明されるアプローチと比較して、磁石のごく一部分のみが常に導電性基板に近いことである。加えて、この部分は湾曲の半径によって制限される。故に、以下の図において、磁石体積のより多くの部分が常に導電性基板のより近くに置かれることを可能にする代替の設計が説明される。
【０３５９】
[00423]  １つ以上のＳＴＡＲＭ９２８が、互いに及びペイロードに機械的に連結され得る。いくつかの実施形態において、１つ以上のＳＴＡＲＭは、ペイロードが垂直に持ち上げられるのを可能にするのに十分な垂直力を発生させ得る。下降中、ＳＴＡＲＭ９２８は、ペイロードの下降を遅くするように動作し得る。
【０３６０】
[00424]  ＳＴＡＲＭ９２８が上で動作する走路は、建物の内部など構造体の内部、または建物の外表面に沿うなど構造体の外部に位置し得る。建物の内部では、ＳＴＡＲＭは、貨物または乗客を運搬するためのエレベータとして作用するように構成され得る。エレベータ構成では、ＳＴＡＲＭの使用が、従来型エレベータで使用される長い支持ケーブルの必要性を除去し得る。
【０３６１】
[00425]  建物の外部では、ＳＴＡＲＭは走路に連結され得る。ＳＴＡＲＭは、窓清掃などの保守を行うための設備及び／または人を浮揚するために使用され得る。さらに、建物の外部上のＳＴＡＲＭは、緊急下降機構の一部として使用され得る。例えば、ＳＴＡＲＭは、人が着用するハーネスに連結され得るフックを含み得る。ＳＴＡＲＭは、ＳＴＡＲＭに連結される人の下降を遅くすることを可能にするブレーキ力を受動的及び／または能動的に発生させるように構成され得る。受動的なシステムは、ＳＴＡＲＭに連結されるモータを必要としない場合がある。能動的なシステムは、ＳＴＡＲＭに連結されるモータを使用して、ペイロードが下降するにつれてＳＴＡＲＭが発生させるブレーキ力を増加させ得る。
【０３６２】
[00426]  図４８Ａ及び図４８Ｂでは、張力付与機構がＳＴＡＲＭ９２８間に示される。張力付与機構は、支持ロッド９３４、張力付与棒９３２、アクチュエータ９３６を含む。アクチュエータ９３６は、張力付与棒９３２を作動させてＳＴＡＲＭ２２８間の距離を変化させるように構成され得る。
【０３６３】
[00427]  ＳＴＡＲＭが発生させる、基板９２４の表面に垂直の揚力は、ＳＴＡＲＭを基板から遠ざけ得る。ＳＴＡＲＭが発生させる力は基板９２４の表面からのＳＴＡＲＭの距離の関数であり得るため、ＳＴＡＲＭが発生させる上昇／下降力は、ＳＴＡＲＭが表面から遠ざかるときに減少され得る。張力付与機構は、ＳＴＡＲＭを表面近くに保つ逆の力を発生させ得る。故に、上昇／下降力は、ＳＴＡＲＭが発生させる表面に垂直の力の結果として減少されず、そうでなければ、ＳＴＡＲＭを表面から遠ざけることになる。
【０３６４】
[00428]  図４９Ａ及び図４９Ｂは、磁気揚力システム９４０の例を示す。ペイロードを水平方向に輸送するために使用され得る磁気揚力システム９４０。走路９４８は、水平であり得るかまたは傾斜され得、ペイロードが水平方向に輸送されるならびに垂直に持ち上げられることを可能にする。異なる実施形態において、ペイロードは、ホバーエンジン９４２ａ及び９４２ｂを含むデバイスの上に固定され得るか、またはデバイスの下に垂設され得る。
【０３６５】
[00429]  図４９Ａ及び図４９Ｂの構成では、走路９４８はスロットを含む。モータ９４４に連結されるＳＴＡＲＭ９４６を含む第１のホバーエンジン９４２ａは、走路９４８の上に位置する。モータ９５２に連結されるＳＴＡＲＭ９５６を含む第２のホバーエンジン９４２ｂは、走路９４８の下に垂設される。第１のホバーエンジン９４２ａは、部材９５８を介して第２のホバーエンジンに連結される。
【０３６６】
[00430]  一実施形態において、走路９４８は、銅またはアルミニウムプレートなどの連続した導電性材料から形成され得る。他の実施形態において、走路９４８は、上走路及び下走路を形成するために、二片のアルミニウムの間に挟まれた絶縁体など、絶縁体を含み得る。一実施形態において、絶縁体は、ＳＴＡＲＭ９４６から発生する渦電流がＳＴＡＲＭ９５６から発生する渦電流と相互作用することを防ぐ電気絶縁体であり得る。別の実施形態において、走路の上部分及び走路の下部分は、上のＳＴＡＲＭ９４６が走路の下部分に最小限の影響を及ぼし、下のＳＴＡＲＭ９５６が走路の上部分に最小限の影響を及ぼすように、十分に離間され得る。
【０３６７】
[00431]  一実施形態において、走路の上の第１のホバーエンジン９４２ａは、２つのホバーエンジン９４２ａ及び９４２ｂならびにペイロードを含む運搬車両を重力に対して浮遊させるのに必要とされる揚力など、揚力のみを発生させるように構成される。第２のホバーエンジン９４２ｂは、推進力のみを発生させるように構成され得る。故に、第２のＳＴＡＲＭ９５６は、第１のＳＴＡＲＭ９４６よりも小さく、少ない磁石体積を使用し得る。
【０３６８】
[00432]  代替的な実施形態において、第１及び第２のＳＴＡＲＭは、単一のモータによって駆動され得るか、または別個のモータがＳＴＡＲＭのそれぞれを駆動させるために使用され得る。代替的な実施形態において、作動され得る単一のＳＴＡＲＭが、揚力及び推進力の両方を発生させるために使用され得、第２のＳＴＡＲＭが使用されない場合がある。
【０３６９】
[00433]  第２のホバーエンジン９４２ｂは、走路９４８の底に対するＳＴＡＲＭ９４６の配向を変化させるために軸９６０の周りを回転９６２するように構成され得る。ＳＴＡＲＭ９４６の配向を変化させるために使用される力は、アクチュエータから提供され得る。ＳＴＡＲＭ９４６の配向の変化を可能にするため、１つ以上の回転自由度を有するジョイント（図示せず）が、ホバーエンジン９４２ｂと部材９５８との間に提供され得る。
【０３７０】
[00434]  動作中、ホバーエンジン９４２ａは、運搬車両及びペイロードを浮遊させるのに十分な揚力を発生させるように動作され得る。ホバーエンジン９４２ｂは、ＳＴＡＲＭ９５６を走路から押し出し、運搬車両を下方に引っ張る力を発生させるように動作され得る。故に、２つのＳＴＡＲＭ９４６及び９５６は、走路９４８の間で垂直に中央に保たれ得る。上に説明されるように、下のホバーエンジン９４２ｂは、ＳＴＡＲＭ９５６を走路の底に対して傾斜させ得るアクチュエータに連結され得る。下のＳＴＡＲＭは、運搬車両を走路に沿って９６４などの特定の方向に加速させ、運搬車両を減速させ、それを停止させるまたはそれを反対方向に動かすために、一方向に傾斜され得る。
【０３７１】
[00435]  図５０では、浮遊可能な運搬車両９７４が、走路筐体９７２内に位置して示される。９７４２などの走路筐体は、複数の側面上に導電性基板を含み得る。この例では、走路筐体は、４つの側面上に導電性基板を含む。運搬車両９７４は、４つの行９７６ａ、９７６ｂ、９７６ｃ、及び９７６ｃ内にホバーエンジンを含む。ホバーエンジンはそれぞれ、筐体９７２の４つの側面上の導電性基板と相互作用して、筐体内で運搬車両を位置付ける及び推進するように構成される。
【０３７２】
[00436]  筐体９７２の断面９７８は、真っ直ぐな端を有する長方形として示される。様々な実施形態において、断面形状は様々であり得る。例えば、三角形断面が使用され得る。一般に、「ｎ」個の側面を有する多角形（ｎは３よりも大きい）が使用され得る。様々な実施形態において、断面の１つ以上の側面は湾曲され得る。ある特定の実施形態において、円形または楕円形断面が使用され得る。断面は、一定のままである必要はなく、走路筐体の長さに沿って様々であり得る。
【０３７３】
[00437]  ある特定の実施形態において、走路筐体の一部分は、筐体を取り巻く環境の圧力より大きいまたは小さい圧力が維持され得ることを可能にするために、完全に囲まれ得る。例えば、相対真空が筐体内で維持され得る。他の実施形態において。筐体は、運搬車両９７４を部分的にのみ囲み得る。例えば、筐体９７２の上部は、谷を形成するために開放され得る。
【０３７４】
[00438]  ホバーエンジンが筐体と相互作用する場所の数は様々であり得る。場所の数は、断面形状に従って様々であり得る。例えば、三角形断面または谷断面の場合、ホバーエンジン間の相互作用は、走路の３つの側面にわたって発生し得る。別の例として、円形断面が使用される場合、導電性基板の６つの条片が、基板周辺の６つの場所での相互作用を可能にするために用いられ得る。
【０３７５】
[00439]  走路筐体の内側における相互作用が連続していない場合があり得る場所。例えば、図５０では、走路筐体９８０は、切り抜き部分９８０を含む。切り抜き部分の前及び切り抜き部分の後は、走路筐体が断面周辺で連続している。切り抜き部分９８０は、ペイロードが、運搬車両９７４のペイロードセクション９８２に置かれること、またはペイロードセクション９８２から取り除かれることを可能にする。
【０３７６】
[00440]  様々な実施形態において、運搬車両は、伸長及び退縮され得るアームに連結されるトレイなどの機構を含み得る。別の実施形態において、運搬車両は、ペイロードを掴むように構成される機構を有するアームを含み得る。本機構は、それがペイロードセクション９８２から伸長し、その中へ退縮するように構成され得る。
【０３７７】
[00441]  動作中、ペイロードは、アーム及びトレイ機構の上に置かれ得る。アームが伸長されるとき、ペイロードはペイロードセクションから伸長され得、そこでそれは別のデバイスによって取り除かれ得る。さらに、空のアーム及びトレイが、ペイロードセクションから切り抜きセクション９８０を通って伸長され得る。次いで、ペイロードがアーム及びトレイ上に置かれ得る。アーム及びトレイは、アーム、トレイ、及びペイロードがペイロードセクション９８０に入るように退縮され得る。次いで、運搬車両及びペイロードは、走路筐体の別のセクションへ動かされ得る。
【０３７８】
[00442]  図５１Ａは、図４９Ａ及び図４９Ｂに示されるスロット付き走路９４８のような２つのスロット付き走路１００８を使用する垂直輸送システム１０００を示す。４つのホバーエンジン１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃ、及び１００２ｄが、２つの走路の両側に位置する。４つのホバーエンジンは、部材１０１０を介して、互いに及びペイロード１０１２に機械的に連結される。４つのホバエンジンは、方向１０１４に上るために垂直配向に配置される。
【０３７９】
[00443]  走路１００８は、両側に導電性主要部を含み、それがホバーエンジンと相互作用し得る。一実施形態において、走路は、アルミニウムから形成されるなど、導電性主要部から形成され得る。ホバーエンジンはそれぞれ、１００４及び１００６などのモータ及びＳＴＡＲＭを含む。この例では、ホバーエンジンのそれぞれは、軸の周りを回転するように構成される。例えば、ホバーエンジン１００２ｄは、軸１００７の周りを両方向１００５に回転し得る。代替的な実施形態において、ホバーエンジンのうちの１つ以上は、それが回転しないように一定配向に取り付けられ得る。
【０３８０】
[00444]  図５１Ａの構成では、ホバーエンジンのそれぞれは、アクチュエータに連結される。アクチュエータは、上昇または下降力が発生するように、ＳＴＡＲＭの底を走路に対して傾斜させるように構成され得る。上昇力は、４つのＳＴＡＲＭ及びペイロード１０１２を含む運搬車両を持ち上げるために使用され得る。
【０３８１】
[00445]  図５１Ｂは、下降モードにある図５１Ａの構成１００を示す。下降中、１００６などのＳＴＡＲＭは、重力に対抗するブレーキ力を能動的に発生させるために傾斜され得る。故に、ペイロードは、何らかの所望の速度で下げられ得る。モータのうちの１つが故障したときなどのフェイルセーフモードでは、ＳＴＡＲＭは依然として走路１００８の基板部分内に渦電流を受動的に発生させ得る。具体的には、運搬車両の下降１０１６は、モータからの入力なしにＳＴＡＲＭの回転を引き起こし得る。ＳＴＡＲＭの回転は渦電流を発生させ得、それが車両を遅くする。さらに、ＳＴＡＲＭの回転は、モータのうちの１つ以上または何らかの他の緊急システムに給電するために使用され得る動力を発生させ得る。当然ながら、緊急時に基板と係合し得る摩擦ブレーキなどの他のブレーキ機構もフェイルセーフブレーキモードの一部として使用され得る。
【０３８２】
[00446]  図５２は、図５１Ａ及び図５１Ｂに示されるようなスロット付き走路ではなく、ソリッド走路１０２４ａ及び１０２４ｂを使用する代替的な実施形態を例証する。図５２では、それぞれＳＴＡＲＭ及びモータを含む２つのホバーエンジンが、構造１０１０を介して、互いに及びペイロード１０１２に機械的に連結される。ＳＴＡＲＭのそれぞれが、走路１０２４ａ及び１０２４ｂの上表面に垂直である力を発生させるある体積及び構成の磁石を含み得る。対抗する力は、２つの走路の間に運搬車両を位置付け、中心に置き得る。ＳＴＡＲＭのそれぞれが作動されて、運搬車両及びペイロードを浮揚させるか、または運搬車両及びペイロードの下降を遅くするための上昇力を発生させ得る。
【０３８３】
[00447]  上の例では、回転ＳＴＡＲＭは、ＳＴＡＲＭの半分またはＳＴＡＲＭのもう半分において力の不均衡を発生させるために傾斜される。どの方法でＳＴＡＲＭが傾斜されるかによって、正味の力は、傾斜軸に沿った作用を伴って発生する。このアプローチの利点は、ＳＴＡＲＭが単一の方向に回転され得る一方で、ＳＴＡＲＭが発生させる推進力が大きさ及び方向の両方において変化され得ることである。
【０３８４】
[00448]  図５３ａ及び図５３ｂは、ＳＴＡＲＭ１０３４ａ及びモータ１０３６ａを有する第１のホバーエンジン、ならびにモータ１０３６ｂ及びＳＴＡＲＭ１０３４ｂを有する第２のホバーエンジンを含む走路輸送システム１０３０を示す。第１及び第２のホバーエンジンは、支持構造体１０３８を介して互いに機械的に連結される。
【０３８５】
[00449]  図５３Ａでは、２つのＳＴＡＲＭは、２つのセクションを含む走路１０３２に隣接して位置する。２つのセクションは、互いに対してある角度で配向され得る。図５３Ａ及び図５３Ｂの例では、２つの走路セクションは、互いに対して９０度で配向される。２つの部分は４５度などの異なる角度で配向され得るため、角度は例証のみの目的のためである。さらに、走路の２つのセクションは、連続した様式で互いに結合されて示される。他の実施形態において、２つの別個の走路セクションが使用され得る。
【０３８６】
[00450]  ２つの走路セクションのそれぞれが導電性基板を含む。導電性基板は、ホバーエンジン内のＳＴＡＲＭと相互作用する。図５３Ａ及び図５３Ｂでは、ＳＴＡＲＭの一部分のみが走路１０３２の上に位置するため、力の不均衡が生じる。具体的には、ＳＴＡＲＭ１０３４ａ及び１０３４ｂのそれぞれの半分が、走路の上に位置する。他の実施形態において、４分の１、３分の１、３分の２、４分の３などの異なる割合（最大１００％）のＳＴＡＲＭが、走路の上に位置し得、２分の１の例は例証のみの目的のために説明される。
【０３８７】
[00451]  さらに、複数のＳＴＡＲＭが利用される場合、走路の上に位置するＳＴＡＲＭのそれぞれの部分は、ＳＴＡＲＭによって様々であり得る。例えば、ＳＴＡＲＭ１０３４ａの半分が走路１０３２に面して位置し得る一方、ＳＴＡＲＭ１０３４ｂの３分の２が走路に面して位置し得る。加えて、ＳＴＡＲＭのうちの１つ以上の走路に対する位置が調節されることを可能にする機構が提供され得る。故に、走路に面するＳＴＡＲＭの割合は調節可能であり得る。様々な実施形態において、本機構は、ＳＴＡＲＭを走路に対して動かすため、走路をＳＴＡＲＭに対して動かすため、またはそれらの組み合わせのために使用され得る。
【０３８８】
[00452]  第１及び第２のホバーエンジンのそれぞれが有効にされるとき、ＳＴＡＲＭは磁気抗力の発生を開始し得る。磁気抗力は、走路に面するＳＴＡＲＭの部分のみに作用する。故に、力の不均衡が生じ、それがＳＴＡＲＭを走路に沿って推進させ得、故にＳＴＡＲＭに取設される運搬車両が走路に沿って推進され得る。ＳＴＡＲＭは、推進力が発生するとすぐに、特定の方向に動き始める。推進力の量は、ＳＴＡＲＭが回転される速度、使用される磁石構成、使用される磁石の体積、及びＳＴＡＲＭ上の磁石の走路１０３２からの距離に依存し得る。
【０３８９】
[00453]  発生する力の方向は、ＳＴＡＲＭが回転される方向に依存する。故に、力の方向を変化させるために、ＳＴＡＲＭの回転の方向が変更される。力の大きさを変化させるために、ＳＴＡＲＭの回転速度が修正され得る。加えて、ＳＴＡＲＭの走路からの距離が調節されることを可能にする機構が提供され得る。このアプローチは、ホバーエンジンから出力される推進力の方向が、ＳＴＡＲＭが単一の方向に回転する間に逆転され得るという点で、上のものとは異なる。さらに、傾斜可能なホバーエンジンが発生させる力の大きさは、必ずしもＳＴＡＲＭの回転速度を変更することなく変動され得る。いくつかの実施形態において、ＳＴＡＲＭの傾斜角及び回転速度の両方は、単独で、または互いと組み合わせて、ホバーエンジンから出力される推進力の大きさを変化させるために使用され得る。
【０３９０】
[00454]  図５３Ａ及び図５３Ｂに示されるアプローチは、ＳＴＡＲＭが傾斜されるアプローチと比較してより多くの正味の推進力を発生させ得る。ＳＴＡＲＭが傾斜されると、対抗する力がＳＴＡＲＭの両側に発生する。しかしながら、正味の力を生成するために、一方に他方よりも多くの力を発生させる。ＳＴＡＲＭの一部分を走路の上に置かないことによって、走路の上にないＳＴＡＲＭの部分に対する対抗する力が除去される。したがって、より多くの正味の推進力が発生し得る。
【０３９１】
[00455]  傾斜可能なＳＴＡＲＭは、ＳＴＡＲＭの両側に発生する力の均衡が保たれ、推進が発生しない中立位置を可能にする。図５３ａ及び図５３ｂの例では、異なる方向に回転する２つのＳＴＡＲＭが、対抗する力を発生させて、推進が発生しない中立位置に到達し得る。故に、一方のＳＴＡＲＭは他方のＳＴＡＲＭに対するブレーキとして作用する。代替的な実施形態において、走路に連結され得る機械式ブレーキなど、機械式ブレーキが、１つ以上のＳＴＡＲＭを固定位置に係留するために使用され得る。具体的には、推進ＳＴＡＲＭは、図５３ａ及び図５３ｂに示されるように、スピンされ得るが、次いで機械式ブレーキによって所定の場所に保持され得る。ブレーキが解放されると、ＳＴＡＲＭを含む運搬車両は動き始め得る。
【０３９２】
[00456]  図５４は、それぞれ図５３Ａ及び図５３Ｂに示される様式で配置される４つのホバーエンジン１０４６ａ、１０４６ｂ、１０４６ｃ、及び１０４６ｄを示し、即ち、ここではＳＴＡＲＭの一部分のみが常に導電性基板に面している。一実施形態において、走路は垂直に配置され得る。しかしながら、走路はまた、水平に、または水平と垂直との間の何らかの角度で配置され得る。４つのホバーエンジンは、支持構造体１０４４を介して互いに連結される。４つのホバーエンジンは、２つの走路１０４２ａ及び１０４２ｂの表面に垂直の対抗する力を発生させるように並置され、それが運搬車両を走路間で中心に保つ。
【０３９３】
[00457]  図５５は、磁気浮揚そり１０５２を使用した離陸補助のためのシステム１０５０の例を示す。１０５６などの飛行機は、それが最大ペイロードを有するとき、離陸時に最大翼面荷重を経験する。最大ペイロードは、必要とされる翼面領域、関連した構造要件、滑走路の長さ、及びエンジンサイズに対して強い影響力を有する。離陸と関連付けられたエネルギーコストが減少され得る場合、より短い滑走路上で離陸すること、車両の範囲を伸長すること、より大きなペイロードを運搬すること、車両の翼面サイズを減少させること、及びより高所により素早く達し得るために環境騒音を減少させることが可能であり得る。
【０３９４】
[00458]  離陸と関連付けられたエネルギーコストを減少させる１つの方法は、磁気浮揚そり１０５２の使用であり得る。磁気浮揚そりは、離陸中に滑走路上のタイヤの摩擦を除去するために使用され得る。１０５６などの既存の飛行機では、そりは飛行機の下に取り付けられ得る。浮揚そり１０５２は、飛行機を地面から浮揚させるために作動され得る。浮揚そりは、導電性基板１０５４の上で動作する。
【０３９５】
[00459]  飛行機１０５６は、タイヤの転動摩擦を克服する必要なしに滑走路を減速するためにそのエンジンを使用し得る。図５５では、推力出力１０６０が飛行機１０５６を前方１０６２へ推進させる。故に、飛行機は、浮揚そりが所定の場所にない場合よりも、より素早く加速し、より高い離陸速度に達し、ならびにより早く巡航速度及び高度に達することが可能であり得る。加えて、所望の場合、そり１０５２はまた、飛行機を本明細書に説明される様式で加速させる力を発生させ得る。
【０３９６】
[00460]  次に、渦電流を誘導して誘引効果を発生させる車両が、図５６に関して説明される。車両１０７０は、車両を車両の表面に向かって引っ張るアトラクタ機構１０７６を含み得る。例えば、永久磁石は、車両を船の船体などの強磁性表面に向かって引っ張るために使用され得る。別の実施形態において、上に説明されるように、渦電流を誘導して、車両１０７０を常磁性表面または強磁性表面などの導電性表面に向かって引っ張る引力を発生させるホバーエンジンが、構成及び動作され得る。
【０３９７】
[00461]  例として、車両は、飛行機またはアルミニウム表皮を有する他の種類の車両の表面上を動くために使用され得る。さらに別の例では、車両は管内で動作され得、ここではホバーエンジンが管内で車両を推進させる。管は、図５０に関して上で説明されたように、走路筐体と見なされ得る。さらなる例では、車両は管の外側で動作され得る。
【０３９８】
[00462]  車両１０７０は、車両が表面１０７４に沿って転動することを可能にする球状ローラ１０８０ａ及び１０８０ｂなどの車輪を有し得る。１０７２ａ及び１０７２ｂなどの１つ以上のホバーエンジンは、車両を方向１０８２など場所から場所へ動かすための推進力を発生させるために使用され得る。さらに、ホバーエンジンは、出力される正味の引力を制御するために使用され得るいくらかの揚力を発生させ得る。さらに、この揚力は、所望の場合、浮遊モードで動作させるために使用され得る。
【０３９９】
[00463]  車両１０７０は、表面を検査するためのセンサならびに保守及び修理を実施するための器具を含み得る。一実施形態において、車両は、それが水中で機能することが可能であるように耐水性であり得る。別の実施形態において、表面１０７４内のホバーエンジンから誘導された渦電流は、表面内の亀裂及び他の欠陥を検出するために使用され得る。この種の検査を可能にするために、車両は、車両から伸長して表面１０７４に接触する探針を含み得る。探針は、２つ以上の地点の間の導電性測定を実施するために使用され得る。２つの測定地点の間の導電性の変化は、亀裂の存在を示し得る。
【０４００】
[00464]  例として、軍艦上で、車両１０７０は、船体からフジツボを除去するための器具を含み得る。別の実施形態において、車両１０７０は、船体内の亀裂を修理するための溶接器具などの器具を含み得る。さらに別の実施形態において、亀裂または不備は船体中を流れる電流を妨げ得るため、車両は、ＳＴＡＲＭが発生させる渦電流を使用して、船体内の亀裂または不備を検出し得る。さらなる実施形態において、車両は、表面を塗装するための塗料及びノズルを含み得る。
【０４０１】
[00465]  次に、ホバーエンジンを使用した流体操作の例が、図５７に関して説明される。アルミニウムは、錠剤ケーシングから飛行機まで、ますます多くの用途に使用されている材料である。上に説明されるように、渦電流が、アルミニウムなどの非強磁性材料内に誘導され得る。上の実施形態では、渦電流が磁界を発生させ、それが揚力を発生させるために使用され得る。別の実施形態において、発生する磁力は、車両を浮揚するのではなく、液体を押し出すために使用され得る。微小重力環境では、磁気揚力は、ホバーエンジン及び関連した車両を表面から押し離すために使用され得る。
【０４０２】
[00466]  例えば、図５７に示されるように、１つ以上のホバーエンジン１０９６ａ及び１０９６ｂは、液体アルミニウムなどの液体金属１０９３をあちこちに動かすために使用され得る。ホバーエンジンは、液体金属１０９８を押す力１０９８を放出し、その結果、それを鋳型１０９１と関連付けられた複雑な幾何学的形状に押し出すために使用され得る。この技術は、別の方法で可能な形状よりも複雑な形状が形作られることを可能にし得る。
【０４０３】
[00467]  次に、いくつかの列車及び走路構成が、図５８〜図６０Ｃに関して説明される。図５８では、ホバー機関車１１００及び走路の断面が示される。ホバー機関車は、垂直部分１１０８ａ及び１１０８ｂならびに水平部分１１０８ｂを含む走路で動作する。水平及び垂直に整列される３つのホバーエンジンが示される。より多くのホバーエンジンが利用され得、この例は例証の目的のみのために提供される。
【０４０４】
[00468]  ホバー機関車１１００は、第１のＳＴＡＲＭ１１０６ａ及び第１のモータ１１０４ａを含む第１のホバーエンジンを利用する。第１のホバーエンジンは走路の水平部分１１０８ｂの上に位置し、その結果、ＳＴＡＲＭ１１０６ａの底が水平部分１１０８ｂの上部に面する。この例では、第１のホバーエンジンは、揚力のみを発生させるように構成され、推進力を発生させない。他の実施形態において、第１のホバーエンジンは、推進力を発生させるように構成される。
【０４０５】
[00469]  モータ１１０４ｂ及び１１０４ｃならびにＳＴＡＲＭ１１０６ｂ及び１１０６ｃを含む２つのホバーエンジンが、機関車１１０２の両側に示される。これらのホバーエンジンは、垂直に取り付けられ、ここでは各ＳＴＡＲＭの一部分のみが走路に隣接して位置する。これらの２つのＳＴＡＲＭは、推進力を発生させるように構成される。２つの垂直ＳＴＡＲＭ１１０６ｂ及び１１０６ｃはそれぞれ、走路の隣接する垂直部分１１０８ａ及び１１０８ｃに対して法線方向の力を発生させる磁石構成を含む。法線力は、機関車を走路上で中央に保つために使用され得る。
【０４０６】
[00470]  上の例では、２つの垂直ホバーエンジンは、垂直走路に隣接する。故に、これら２つのホバーエンジンは、重力の力に逆らう揚力を発生させない。しかしながら、２つのホバーは、ホバーエンジンを走路に垂直の方向に走路から押し離す力が発生するという意味では揚力を発生させる。他の実施形態において、２つのホバーエンジン及び／または隣接する走路は、揚力及び推進力の両方を発生させるために何らかの様式で角度付けされ得る。
【０４０７】
[00471]  ２つの外側のホバーエンジンは、ＳＴＡＲＭの一部分のみが特定の時間に走路の上にあるため、ＳＴＡＲＭの一部分からのみ常に揚力を発生させ得る。故に、２つの外側のＳＴＡＲＭ１１０６ｂ及び１１０６ｃは、図５８に示される水平ＳＴＡＲＭ１１０６ａなどの走路の上に完全に位置するＳＴＡＲＭと比較して、揚力を発生させるのに効率的でない場合がある。
【０４０８】
[00472]  複数の外側のＳＴＡＲＭが、推進力を発生させるために連続して使用され得る。さらに、異なる構成を有する複数の水平ＳＴＡＲＭが、揚力を発生させるために使用され得る。例えば、図５８では、示される単一のホバーエンジンではなく、逆回転しておりかつ隣り合った、２つの水平に取り付けられたホバーエンジンが、揚力を発生させるために使用され得る。
【０４０９】
[00473]  他の実施形態において、走路構成は、推進力を発生させるため発生させるため、異なる場所ではその長さに沿って様々であり得る。例えば、図５９Ａ、図５９Ｂ、及び図５９Ｃでは、３つの走路構成１１１０ａ、１１１０ｂ、及び１１１０ｃが示される。図５９Ａ、図５９Ｂ、及び図５９Ｃのそれぞれにおいて、２つのホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂに連結される輸送車１１１２の断面が示される。一実施形態において、ホバーエンジンは、輸送車１１１２に対して固定位置に取り付けられ、傾斜するように構成されない。他の実施形態において、ホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂは、傾斜するように構成され得る。
【０４１０】
[00474]  加速モード１１１０ａの最中、部分１１１６ａ及び１１１６ｂを含む走路は、２つのホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂが示される様式で走路上で中央に位置するように広がり、その結果、ホバーエンジン内のＳＴＡＲＭの一部分のみが走路の上にある。このように位置するとき、推進力が発生し、輸送車１１１２は加速され得る。
【０４１１】
[00475]  輸送車が巡航速度を超えて加速された後など、図５９Ｂに示されるような巡航環境１１１０ｂでは、走路１１１６ａ及び１１１６ｂが合流して走路１１１８を形成し得る。この構成では、ＳＴＡＲＭに作用する力の不均衡がもはや存在しないため、ホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂは、走路とのそれらの相互作用においてもはや推進力を発生させないが、依然として揚力を発生させ得る。
【０４１２】
[00476]  この例では、巡航速度に達した後は、ホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂ内のＳＴＡＲＭを回転させる必要がない場合がある。ＳＴＡＲＭは、磁石構成が走路と磁石構成との間の線速度の結果として揚力を発生させる位置で停止され得る。次いで、車両はこの位置で巡航し得る。
【０４１３】
[00477]  ホバーエンジンが表面に対して回転及び並進の両方を行っており、かつ回転速度に対する並進速度が著しい場合、推進力が発生し得る。推進力が発生するのは、ＳＴＡＲＭの片側で並進速度が表面に対する磁石の正味の相対速度に加わり、ＳＴＡＲＭの反対側で並進速度が正味の相対速度から引くためである。故に、より多くの揚力及び抗力が、ＳＴＡＲＭの片側でＳＴＡＲＭの反対側に対して生成され得る。この力の不均衡が推進力を発生させ得る。図３５〜図４０に関して上に説明されるものなど、表面上で自由に並進するための車両構成の場合。制御システムは、それが並進している間、ホバーエンジンを作動させてこれらの力の均衡を保つように構成され得る。
【０４１４】
[00478]  ブレーキモード１１１０ｃでは、走路１１２０は、走路１１１８と比較して狭くなっている。この構成では、ホバーエンジン１１１４ａは、加速に関して示されるように、反対方向に力を発生させる。この力は、輸送車１１１２を遅くするために使用され得る。上の例では、走路に対するＳＴＡＲＭの回転方向または角度は、推進力を発生させるため変更される必要はない。他の実施形態において、ＳＴＡＲＭの回転制御及び／またはＳＴＡＲＭの傾斜制御は、車両の推進を可能にするために異なる走路構成と併せて使用され得る。
【０４１５】
[00479]  走路構成を使用して推進力を発生させる別の例が、図６０Ａ、図６０Ｂ、及び図６０Ｃに示される。加速モード１１２０ａでは、走路１１２０ａ及び１１２０ｂは、ホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂ内のＳＴＡＲＭに対して第１の方向に傾斜されて、輸送車１１１２ならびにホバーエンジン１１１４ａ及び１１１４ｂを含む車両を第１の方向に加速させる。巡航モード１１２０ａでは、走路１１２４は水平であり、ホバーエンジンと走路との間の相互作用は、推進に著しく寄与しない。ただし、上に説明されるように、ＳＴＡＲＭが回転しており、かつＳＴＡＲＭの回転速度に対する並進速度が著しい場合を除く。
【０４１６】
[00480]  ブレーキモード１１２０ｃでは、走路１１２６ａ及び１１２６ｂは、加速モードと比較して反対方向に傾斜される故に、車両は、それが加速モードと関連付けられた方向に動いている場合は遅くなる。本実施形態において、ここでも、ＳＴＡＲＭは固定位置にあり得、故に作動しない。
【０４１７】
[00481]  一方向または別方向における走路の傾斜は、ホバエンジン内のＳＴＡＲＭの回転方向に応じて推力またはブレーキを発生させる。故に、１１２０ａ及び１１２０Ｃにおける傾斜方向は、いくつかの場合、逆転され得る。別の例として、走路構成要素は、常に同方向に傾斜され得るが、ＳＴＡＲＭのスピン方向は、ブレーキまたは加速を発生させるために変更され得る。
【０４１８】
[00482]  図５９Ａ〜図６０Ｃに関して説明される上の例では、走路構成は固定され得る。故に、例えば、走路の傾斜角は、それが一度設定されると変更され得ない。他の実施形態において、走路は、様々な表面特性を用いて設計され得る。例えば、走路セクションは、走路の同じセクションに沿って加速特性またはブレーキ特性のいずれかを提供するために、部分が異なる方向に傾斜され得るように設計され得る。
【０４１９】
[00483]  代替的な実施形態において、３つ、４つ、５つ、もしくは６つのホバーエンジンまたは複数のＳＴＡＲＭを有する単一のホバーエンジンなど、２つを超えるホバーエンジンが輸送車全体で利用され得る。故に、図５９Ａ〜図６０Ｃの走路パターンが、複数のホバーエンジンを利用するために水平方向に繰り返され得る。さらに、図５９Ａ及び６０Ｃの走路パターンが組み合わされ得る。例えば、４つのＳＴＡＲＭが水平方向に使用される場合、２つの走路部分は、２つの外部ＳＴＡＲＭと図５９Ａ（加速）の様式で整列され得、２つの走路部分は、図６０Ａ（加速）に示されるように２つの内部ＳＴＡＲＭと整列され得る。別の例では、４つのＳＴＡＲＭが水平方向に使用されるとき、２つの走路部分は、図６０Ａ（加速）に示される様式で２つの外部ＳＴＡＲＭと整列され得、２つの内部ＳＴＡＲＭは、図６０Ｂ（巡航）に示される様式で整列され得る。
【０４２０】
[00484]  次に、印刷または他の作業を実施するために使用され得る磁気浮揚デバイスが、図６１Ａ、図６１Ｂ、図６２Ａ、及び図６２Ｂに関して説明される。自由印刷システム１１４０では、１１４４及び１１４８などの磁気浮揚デバイスは、第１の材料１１１４の上を浮遊し、１つ以上の第２の材料１１５０を様々な場所に堆積させ得る。第１の材料１１４４は、導電性基板１１４２上に置かれ得る。デバイス１１４４及び１１４８は、導電性基板１１４２との相互作用の結果として揚力及び推進力を発生させるホバーエンジンを含み得る。
【０４２１】
[00485]  例えば、第１の材料１１４４は１枚の紙であり得、１つ以上の第２の材料１１５０はインクであり得る。別の例では、第１の材料１１４４はキャンバスであり得、１つ以上の第２の材料１１５０は様々な塗料色であり得る。さらに別の例では、第２の材料１１５０はエッチング液であり得、第１の材料１１４４は、エッチング液によってエッチされるものであり得る。故に、第２の材料が堆積される場所は、半導体層が形成される様式において見られるように、別の材料に曝露されたときに第２の材料及び第１の材料を除去させる。さらに別の例では、第２の材料１１５０は、３Ｄ印刷の場合など、複数層を堆積させて３Ｄ構造を形成することを可能にするために、第１の材料１１１４４及びそれ自体に結合するポリマーであり得る。
【０４２２】
[00486]  一般に、磁気浮揚デバイス１１４６及び１１４８は、粉末などの固体材料、液体材料、ガス、または組み合わせを運搬及び分注するように構成され得る。分注された材料は、それが置かれる材料と結合及び／または相互作用し得る。例えば、インクが分注され得、それは紙などの受容媒体に結合し、かつその中に吸収される。
【０４２３】
[00487]  磁気的に浮揚されたデバイスが導電性基板の上で動作されるとき、熱が発生し得る。特定の場所の上での時間、ならびにホバーエンジンの回転速度及び表面からの距離などのホバーエンジンの動作条件が、どれくらいの熱が表面に伝達されるかに影響を与え得る。ある特定の実施形態において、磁気的に浮揚されたデバイスは、それが堆積させた材料を、その下の表面をある程度の時間加熱することにより硬化するように構成され得る。
【０４２４】
[00488]  一実施形態において、磁気的に浮揚されたデバイスは、それがその下の材料の温度を検出することを可能にする温度センサを含み得る。これらの温度測定値は、硬化プロセスを制御するために使用され得る。例えば、本デバイスは、表面が特定の温度に達したことを温度測定が示すまで特定の場所に留まり得、それに達すると、デバイス１１４６及び１１４８は別の場所へ動かされ得る。
【０４２５】
[00489]  単一の磁気浮揚デバイスまたは複数の磁気浮揚デバイスは、特定の場所で複数層の材料を堆積させるように構成され得る。２つの層が、何らかの様式で互いに相互作用するように構成され得る。例えば、２つの層内の材料は、混合されて特定の色を生成するように構成され得る。別の例として、２つの層内の材料は、何らかの種類の化学反応を介してなど、別のものと反応するように構成され得る。
【０４２６】
[00490]  図６１Ａに示されるように、１つ以上の磁気浮揚デバイスは、位置から位置へ並進し、所定の場所で回転し、及び／または同時に並進及び回転して、様々な場所で材料を堆積させるように構成され得る。磁気浮揚デバイスが移動する経路は、それが使用されるたびに異なり得る。例えば、磁気浮揚デバイスが紙上の様々な場所に黒色インクを堆積して絵を描いている場合、磁気浮揚デバイスが移動する経路は、その組成、及び黒色インクが必要とされる場所に応じて絵とは異なり得る。本システムの一態様は、材料が堆積される必要のある場所に基づいて、磁気浮揚デバイスの最適移動経路を決定するプログラムであり得る。このアプローチは、印刷ヘッドが、行から行へ紙の上を横断し、各行に沿って必要とされる場合に様々な場所で材料を堆積させるように制約される従来の印刷システムとは異なる。
【０４２７】
[00491]  複数の磁気浮揚デバイスが、並行して材料を堆積させ得、ここでは各磁気浮揚デバイスは同じまたは異なる材料を堆積させ得る。例えば、第１及び第２の磁気浮揚デバイスは、黒色塗料を運搬するように構成され得、ここでは第１の磁気浮揚デバイスは第１の角から開始し、第２の磁気浮揚デバイスは第２の角から開始する。次いで、第１及び第２の磁気浮揚デバイスは、各デバイスが画像の一部分を生成するように黒色塗料を様々な場所で堆積させ得る。
【０４２８】
[00492]  別の例では、第１の磁気浮揚デバイスは、第１の色材料を堆積させるように構成され得、第２の磁気浮揚デバイスは、第２の色材料を堆積させるように構成され得、第３の磁気浮揚デバイスは、第３の色材料を堆積させるように構成され得る。開始位置は、各磁気浮揚デバイスに対して決定され得、次いで各デバイスは、経路に従って特定のパターンで材料を堆積させ得る。本システムは、磁気浮揚デバイスがそれぞれそれらの所定のルートに従うとき、それらが互いに衝突しないように３つの経路を生成するように構成され得る。
【０４２９】
[00493]  異なる磁気浮揚デバイスは、様々なスケールで第１の材料を受容媒体上に堆積させるように構成され得る。例えば、第１のシステムは、書籍サイズから最大で机または会議テーブルのサイズまでの紙面上に印刷するように構成され得る。別の例では、第２のシステムは、看板サイズの画像を印刷するように構成され得る。故に、磁気浮揚デバイスは、どれくらいの材料が堆積される必要があるか、及び特定の用途のために被覆される必要のある面積に応じて、異なるサイズに拡大縮小され得る。材料が堆積される受容媒体は、湾曲及び直線端を含め、ほぼどんな形状であってもよい。故に、図６１ａでは、例として、長方形形状の受容材料１１４４及び一般的な多角形形状の堆積材料１１５０が示される。さらに、システム１１４０は、受容媒体の異なる配向を考慮するように構成され得る。故に、水平表面上に任意の配向に置かれる長方形受容媒体上に印刷することが可能であり得る。
【０４３０】
[00494]  １１４６及び１１４８などの磁気浮揚デバイスは、その位置を決定するための機構を含み得る。例えば、測位システムは、既知の場所に置かれるラジオ送信機、及び各磁気浮揚デバイス上にラジオ受信機を含み得る。図６１Ａでは、４つのラジオ送信機１１５２が示される。磁気浮揚デバイスは、各送信機からラジオ信号を受信し、次いで三角測量を用いてその位置を決定し得る。この情報は、先に説明されるように、ＧＮＣシステムの一部として使用され得る。
【０４３１】
[00495]  磁気浮揚デバイスから堆積される材料を受容する受容媒体は、磁気浮揚デバイスからの材料が所望の場所に堆積されるように、ラジオ送信機に対して位置し得る。位置データを使用して、開始場所及び従うべき経路が磁気浮揚デバイスのために生成され、ここでは磁気浮揚デバイスの正確な場所は、所望の経路に沿って特定の時間において知られ得る。
【０４３２】
[00496]  他の測位機構が利用され得る。例えば、受容媒体は、一意識別子を有する格子で印を付けられ得、ここでは磁気浮揚デバイス上の光学センサが一意識別子を検出するように構成される。次いで、磁気浮揚デバイス上の論理デバイスまたは磁気浮揚デバイスと通信している遠隔デバイスは、検出されたデータに基づいてその位置を決定し、磁気浮揚デバイスの位置を経時的に修正するように構成され得る。
【０４３３】
[00497]  一実施形態において、測位システムは、携帯型及び自己較正であり得る。例えば、大面積に関与する用途において、測位発信機が置かれ得、次いでシステムは、この発信機に対してその位置を較正するように構成され得る。一実施形態において、センサが受容媒体上に置かれるか、またはカメラなどのセンサが受容媒体の位置を検出するために使用され得、そのため、位置発信機または他の測位センサに対する受容媒体の位置は様々であり得る。
【０４３４】
[00498]  図６１Ｂは、磁気浮揚デバイス１１４８の底側を示す。磁気浮揚デバイス１１４８は、回転軸１１５８の近くに位置する第１の材料放出体１１５６ａ、及び回転軸からある半径距離にある第２の材料放出体１１５６ｂを含む。車両が同時に並進及び回転する場合、第１の材料放出体１１５６ａが、材料を第１の場所に堆積させ得る一方で、車両は回転して、第２の材料放出体１１５６ｂが材料を第１の場所を中心に弧状に堆積させることを可能にする。
【０４３５】
[00499]  一般に、１１４６ａ及び１１４６ｂなどの磁気浮揚デバイスは、揚力を発生させるための機構（例えば、回転子及びモータ）、外部電源または内部電源への動力インターフェース、材料貯蔵器、材料を分注するための機構、磁気浮揚デバイスの現在の位置を検出するための１つ以上のセンサ、何らかの種類の推進システムを介して磁気浮揚デバイスの並進位置及び／または回転配向を制御するための制御システム、ならびに推進システムを含み得る。一実施形態において、磁気浮揚デバイス上の回転要素は、推進システムを作用させるために何らかの様式で傾斜するように構成され得る。一実施形態において、磁気浮揚デバイスは、上で先に説明されるように、４つのそのような回転要素を有し得る。
【０４３６】
[00500]  図６２Ａでは、第１の材料１１６８、即ち、導電性基板１１７０の上に置かれた受容媒体を含むシステム１１６０が示される。１１６０では、磁気浮揚デバイス１１６２は、導電性基板１１７０を使用して磁気揚力を発生させる。一実施形態において、導電性基板１１７０は金属テーブルトップであり得、ここでは第１の材料は金属テーブルトップ上に置かれる。別の実施形態において、導電性基板１１７０及び第１の材料１１６８は、互いに接触している必要はない。例えば、机上の木材表面など、木材表面は、木材表面の下に導電性基板１１７０を有し得る。次いで、第１の材料が木材机の上に置かれ得、次いで磁気浮揚デバイスが、揚力を発生させるために金属基板を使用して、机の上を浮遊し、様々な場所に材料を堆積させ得る。例として、１枚の紙または複数枚の紙が机上に置かれ得、次いで１つ以上の磁気浮揚デバイスが動作されて、紙の上に画像を印刷し得る。
【０４３７】
[00501]  別の実施形態において、第１の材料１１６８及び基板１１７０は、互いに一体化され得る。例えば、第１の材料１１６８は、可撓性導電性基板１１７０に結合され得る。１枚の大きな一体型材料が生成され、次いで、大きな幕を形成するためなど、水平表面上に展開され得る。次いで、磁気浮揚デバイス１１６２が動作されて、幕上の画像など、一体型材料上に画像を形成し得る。その後、この幕は掲示され得る。
【０４３８】
[00502]  新たな画像が、第１の画像を覆い隠すことにより幕の上に描かれ得るか、または一体型材料は、リサイクルされて再び使用され得る。別の実施形態において、一体型材料は、特定の場所でそのすべてまたは一部分を除去するために加熱され得る。故に、画像は、第１の材料１１６８を除去して下部の基板１１７０を曝露することにより形成され得る。
【０４３９】
[00503]  一実施形態において、浮遊の高さ１１６４は、材料がどのように磁気浮揚デバイスから分注されるかに影響を与えるために様々であり得る。例えば、磁気浮揚デバイスが円形面積の上に材料を堆積させるように構成される場合、浮遊の高さは、堆積される材料の円の面積を増加または減少させるために様々であり得る。故に、浮遊の高さ１１６４及び円形面積のサイズは、磁気浮揚デバイス１１６２がその経路に沿って移動するとき、場所によって様々であり得る。
【０４４０】
[00504]  別の例では、浮遊の高さは、複数層を堆積させて３Ｄ構造を生成するために様々であり得る。例えば、３Ｄ立体地図が生成され得る。３Ｄ構造の最大の高さは、磁気浮揚デバイスの最大の浮遊の高さに依存し得る。
【０４４１】
[00505]  様々な実施形態において、受容材料は平坦である必要はない。例えば、システム１１８０では、図６２Ｂに示されるように、受容材料１１８８は、溝１１８６を有し、ここでは磁気浮揚デバイス１１８２が溝内に材料を堆積させる。磁気浮揚デバイスは、基板１１９０とのその相互作用を介して揚力を発生させる。
【０４４２】
[00506]  一実施形態において、堆積される材料は、磁気特性を有し得、磁気浮揚デバイスは、材料と相互作用するように構成される１１８４などの磁界ジェネレータを含み得る。磁界ジェネレータは、制御可能であり得、磁気揚力または推進を発生させるために使用される要素に組み込まれ得るか、またはそれとは別個であり得る。別個の場合、磁界ジェネレータは、別個に制御可能であり得る。
【０４４３】
[00507]  磁界ジェネレータを使用すると、堆積される材料は、何らかの様式で操作され得る。例えば、磁界ジェネレータは、図６２Ｂに示されるように、堆積材料を溝内へと押す力を発生させるために使用され得る。別の例では、磁界ジェネレータは、堆積される材料の方向を飛行中に変えて、材料がどこに落下するか及び／またはそれが落下する形状を制御するために使用され得る。
【０４４４】
[00508]  一実施形態において、堆積材料は、強磁性、反磁性、または常磁性特性を有し得る。例えば、上に説明されるように、堆積材料は、インクであり得る。受容媒体１１８８は、透過性であり得るか、または堆積材料に対して不透過性であり得る。故に、磁界ジェネレータは、堆積材料に対するその透磁性に応じて、材料を表面に沿って、または表面内へと押すために使用され得る。例えば、磁界ジェネレータは、インクを紙内へと、または材料を表面に沿って、それが特定の場所に封じ込められるまで押すために使用され得る。
【０４４５】
[00509]  磁界ジェネレータ１１８４は、堆積材料の上に位置し得、即ち、それらが浮遊デバイス１１８２に連結されるためである。しかしながら、磁界ジェネレータはまた、机の下に取り付けられるなど、堆積材料の下に位置し得る。この場合、磁界ジェネレータは、堆積材料を操作するため、例えば、表面に向けて及び亀裂もしくは他の形質内へ引き寄せること、またはそれを表面に沿って動かすことに使用され得る。導電性基板が強磁性である場合、磁気浮揚デバイスの磁石に曝露されると、基板内に引力が発生し得る。引力は、磁気特性を有する堆積材料を受容媒体の表面に向けて、またはその中へ引き寄せ得る。それはまた、磁気浮揚デバイスを受容媒体の表面に向けて引き寄せ得、それは渦電流に起因する反発力により均衡が保たれる。
【０４４６】
[00510]  受容媒体または受容媒体上に堆積される材料に影響を与える他の機構が提供され得る。例えば、受容媒体及び／または任意の堆積材料を切断する、尖った刃、レーザーカッター、またはトーチカッターなどの切断機構が磁気浮揚デバイス上に提供され得る。別の例では、受容機構上に置かれる材料を冷却するまたは硬化する、冷却または加熱機構が提供され得る。例えば、磁気浮揚デバイスから発生する導電性基板内の誘導加熱を使用すると、材料を硬化すること、または基板の上にある２つの材料間に熱活性化結合を形成することが可能であり得る。
【０４４７】
[00511]  切断能力は、他の用途のために使用され得る。例えば、磁気浮揚デバイスは、大きな帆を作製するために使用される材料を切断するために使用され得る。さらに他の例では、磁気浮揚デバイスは、船を解体するまたは船を修理するためなど、船上の金属を切断するために使用され得る。
【０４４８】
磁石構成及び性能比較
[00512]  このセクションでは、ＳＴＡＲＭに使用され得る様々な磁石構成が、図６３〜図１１７に関して説明される。磁石構成を説明する前に、いくつかの専門用語を説明する。典型的には、永久磁石は、磁石を外部磁界内に置くことにより作成される。外部磁界の方向は、磁化されている永久磁石の幾何学的形状に対して何らかの配向にある。永久磁石が磁化されるとき、永久磁石の幾何学的形状に対する外部磁界の方向が、永久磁石の極を決定し、そこではＮ極及びＳ極が磁石の極性方向を表す。
【０４４９】
[00513]  下の例では、ＳＴＡＲＭは回転軸を有する。磁石の第１の群は、「極」と称され得る。極は、ＳＴＡＲＭの回転軸にほぼ平行である極性方向を有し得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、磁石は、磁石の極性方向とＳＴＡＲＭの回転軸との間に、ある角度が存在するようにＳＴＡＲＭ内で固定され得る。加えて、上に説明されるように、永久磁石の配向がＳＴＡＲＭ上で動的に変更されることを可能にする機構が提供され得る。
【０４５０】
[00514]  磁石の第２の群は、「ガイド」と称され得る。ガイドは、ガイドの極性方向と回転軸との間の角度がほぼ９０度であるようにＳＴＡＲＭ内に固定され得る。しかしながら、ガイド磁石と回転軸との間の角度はまた、９０度からいくらかの量だけオフセットされ得る。極磁石が交互の極性方向でＳＴＡＲＭ内に固定されるとき、１つの極磁石のＮ極から発出している磁力線が湾曲して、隣接する極磁石のＳ極内へと入り得、１つの極磁石のＳ極から発出している磁力線が湾曲して、隣接する磁石のＮ極内へと入り得る。典型的には、ガイド磁石は、極間に置かれ得る。「ガイド」磁石は、極磁石間を移動する磁界の経路をガイドし得る。
【０４５１】
[00515]  極磁石及びガイド磁石の組み合わせが、ＳＴＡＲＭ内に固定されて、極性領域の構成を形成し得る。ＳＴＡＲＭ上では、この構成は極性配置パターンと称され得る。下の例のうちのいくつかにおいて、ＳＴＡＲＭの極性配置パターンは、繰り返される第１の極性配置パターンから形成され得る。例えば、極性配置パターンは、２、３、４、５回など繰り返される第１の極性配置パターンから形成され得る。他の実施形態において、ＳＴＡＲＭの極性配置パターンは、第１の極性配置パターン及び第２の極性配置パターンから形成され得、ここでは第１の極性配置パターンまたは第２の極性配置パターンが１回以上繰り返される。
【０４５２】
[00516]  極性配置パターン内の極性領域は、共通の極性方向を有し得る。極性領域は、極性領域と関連付けられた共通の方向に極性を与えられる１つ以上の磁石から形成され得る。以下に続く例では、１インチ立方磁石などの単一の磁石が、極性領域を形成すると説明される。しかしながら、より小さいサイズの複数の磁石が、極性領域を形成するために使用され得る。例えば、１インチ角の極性領域は、同じ方向にすべて配置される８つの２分の１インチ角の磁石、または１６個の４分の１インチ角の磁石から形成され得る。故に、下の例は、例証のみの目的のために提供されるものであり、限定することを意味しない。
【０４５３】
[00517]  永久磁石を使用してＳＴＡＲＭ上で発生する全体的な極性配置パターンが、特定の形状及びの密度の磁力線を有する磁界を形成し得る。磁界は、本質的には３次元であり、極めて複雑であり得る。異なる場所での磁界の強度は、磁石の体積分布及びそれらの関連した強度に依存し得る。
【０４５４】
[00518]  磁界は、電流がワイヤを通って移動するときに発生する。例えば、ワイヤコイルを通過する電流は、棒磁石と近似する磁界を発生させる。この様式で構築される磁石は、多くの場合、「電磁石」と称される。様々な実施形態において、永久磁石の配置からの磁力線の磁界形状及び密度は、ワイヤの配置を使用し、かつワイヤに電流を通すことによって近似され得る。故に、永久磁石の例は、例証のみの目的のために提供されるものであり、限定することを意味しない。
【０４５５】
[00519]  ＳＴＡＲＭは、上側及び底側を有し得る。渦電流が発生するとき、底側は導電性基板に面し得、ここで渦電流がＳＴＡＲＭの回転により誘導される。多くの場合、永久磁石が使用される場合、永久磁石は、少なくとも１つの平坦表面を有し得る。例として、立方形状磁石は６つの平坦表面を有し、一方で、円筒形状磁石は、湾曲表面により接合される２つの平坦表面を有する。いくつかの実施形態において、ＳＴＡＲＭ上の永久磁石のそれぞれの少なくとも１つの平坦表面は、共通の面に固定され得る。共通の面は、ＳＴＡＲＭの底側近くに存在し得る。
【０４５６】
[00520]  代替的な実施形態において、ＳＴＡＲＭは、湾曲され得るか、または角度付けされ得る。例えば、ＳＴＡＲＭは、凸もしくは凹形状であり得るか、及び／または他の湾曲部分を含み得る。ＳＴＡＲＭの磁石の底は、湾曲表面を含むＳＴＡＲＭの底面に沿うように配置され得る。磁石は、立方磁石など、平坦な底を有し得る。しかしながら、他の実施形態において、磁石は、ＳＴＡＲＭの湾曲に確認するのを助けるために形湾曲状に形成され得る。
【０４５７】
[00521]  例として、ホバーエンジンは、管または谷内で動作するように構成され得、ここでは管の内表面は導電性基板を含む。ホバーエンジンのＳＴＡＲＭは、お椀形状であり得、ＳＴＡＲＭ上の磁石の底は、お椀形状の外表面に沿うように配置され得る。ＳＴＡＲＭが湾曲表面の隣に置かれるとき、平坦ディスクの底に沿ってなど磁石が共通の面に配置される場合と比較して、ＳＴＡＲＭ上のより大きい割合の磁石が、管の内表面のより近くにあり得る。
【０４５８】
[00522]  次に、いくつかの磁石及びＳＴＡＲＭ構成が説明される。図６３はＳＴＡＲＭ１２００を示す。ＳＴＡＲＭ１２００は、１０インチの外径を有する。２０個の１インチ立方磁石が、円の円周の周りに配置される。具体的には、２０個の１インチ角磁石のそれぞれの１つの内半径側面は、３．７５インチ半径円のほぼ接線である。
【０４５９】
[00523]  内半径距離は、各磁石間に小さな関隙を提供する。磁石間の関隙は、半径距離が増加するにつれて増加する。最小内半径距離は、磁石が互いにほぼ接触することを可能にする。内半径距離は増加され得、それは同じ量の磁石の場合、磁石間の最小関隙を増加させる。
【０４６０】
[00524]  約０．２５インチ厚の構造体が、磁石の外半径端とＳＴＡＲＭの外径１２０２との間に提供される。一実施形態において、ＳＴＡＲＭの中央は、１２０４などのいくつかの取り付け点を含み得る。取り付け点は、ＳＴＡＲＭ１２００を、モータから延在する回転可能部材などの回転可能部材に固定するために使用され得る。
【０４６１】
[00525]  ＳＴＡＲＭの極性配置パターンは、１０個の極磁石及び１０個のガイド磁石を含む。極性配置パターンは、磁石１２０６、１２０８、１２１０、及び１２１２によって例示されるように第１の極性配置パターンから形成される。この例では、第１の極性配置パターンが４回繰り返される。他の実施形態において、第１の極性配置パターンは、ＳＴＡＲＭ上で１回使用され得るか、または２、３、４回など繰り返され得る。さらに、第１の極性パターンを利用した、磁石の１つを超える環が提供され得る。例えば、第１の極性パターンは、図６３に示されるように、内環内で２回、次いで外環内で４回繰り返され得る。
【０４６２】
[00526]  上の例では、各極及びガイド磁石の体積は同じである。他の実施形態において、極磁石及びガイド磁石の体積は、全体的な極性配置パターンは依然として維持しながら、磁石によって様々であり得る。例えば、極磁石の体積は、ガイド磁石の体積の半分であり得る。別の例では、極磁石の体積は、ガイド磁石の体積の２倍であり得る。
【０４６３】
[00527]  極及びガイド磁石の形状は、各磁石が１立方インチ体積を有する立方体である。他の実施形態において、各極性領域の体積は維持され得るが、異なる形状が使用され得る。さらに他の実施形態において、極性配置パターンは維持され得るが、異なる体積サイズが各極性領域に使用され得る。例えば、０．１２５インチ、０．２５インチ、０．５インチ、０．７５インチ、１インチ、２インチ、３インチ、４インチ、５インチ以上の側面を有する単一の立方磁石が、各極性領域を提供するために使用され得る。
【０４６４】
[00528]  ２０個のより小さい立方磁石が使用される場合、それらをより小さい半径の円の周りに配置することが可能である。２０個のより大きい立方磁石が使用される場合、より大きい半径の円が必要とされる。第１の極性配置パターンがより多くの回数繰り返され、かつ磁石サイズが図６３と同じである場合、より大きい半径のＳＴＡＲＭが必要とされる。第１の極性配置パターンがより少ない回数繰り返され、かつ磁石サイズが同じである場合、より小さい半径のＳＴＡＲＭが使用され得る。しかしながら、磁石はまた、同じ半径の周りをより大きな磁石間の関隙で配置され得る。
【０４６５】
[00529]  図６３では、極性配置パターンを形成する極及びガイド磁石は、円の周りに配置される。他の実施形態において、磁石は、正方形または楕円形などの他の形状の周りに配置され得る。第１の極性配置パターンを使用するが、磁石を異なる形状の周りに配置するいくつかの例が、以下に続く図に関して説明される。
【０４６６】
[00530]  図６３では、２０個の磁石の底は、ＳＴＡＲＭ１２００の底の近くのある面内に配置される。磁石の底の面積は、およそ２０立方インチであり、磁石の体積はおよそ２０立方インチである。様々な実施形態において、ＳＴＡＲＭ１２００の底に最も近い底磁石の面積を体積2/3で割ったものは、１以上、即ち、面積／体積2/3≧１である。
【０４６７】
[00531]  ＳＴＡＲＭ１２００の場合、面積／体積2/3は、約２．７１に等しい。他の実施形態において、この比率は２以上であり得る。さらに他の実施形態において、この比率は３以上であり得る。さらなる実施形態において、この比率は４以上であり得る。さらに他の実施形態において、この比率は５以上であり得る。
【０４６８】
[00532]  図６４では、ＳＴＡＲＭ１２００は、上片１２１４及び下片１２１６を有する筐体内に固定されて示される。筐体はいくつかの層から形成される。この例では、アルミニウム及びポリカーボネートプラスチックの層が使用され、ここでは層１２１４及び１２１６はアルミニウムから形成される。他の材料が可能であり、これらは例証のみの目的のために提供される。
【０４６９】
[00533]  一実施形態において、ＳＴＡＲＭ１２００の中央領域は、モータがこの領域内に収まるように十分に大きい空間を提供し得る。他の実施形態において、モータは、磁石の上側がモータの下にあるように上側１２１４の上に取り付けられ得る。さらに他の実施形態において、モータは、ＳＴＡＲＭ１２００の側面に取り付けられ得、ＳＴＡＲＭ１２００を回転させるために使用されるトルクを伝達するためにベルト及びギヤを含む機構などの伝達機構が提供され得る。ＳＴＡＲＭ１２００がお椀形状である場合、モータは、お椀の上縁の下に部分的または完全に収まり得る。
【０４７０】
[00534]  図６４では、モデルを構築して実験的に試験した。加えて、Ａｎｓｙｓ  Ｍａｘｗｅｌｌを用いて結果をシミュレートした。実験結果及び数値結果の比較は、図８３に示される。いくつかの他の設計もシミュレートした。これらの設計は、図６５〜図７６に関して説明される。加えて、図８５及び図８６では、数値結果が互いに比較される。最後に、数値結果が、ＳＴＡＲＭを回転することから誘導される渦電流パターンを予測する。いくつかの異なる設計におけるこれらの渦電流パターンのいくつかの例が、図７７〜図８２に例証される。
【０４７１】
[00535]  図６５では、図６３の設計１２００の変形形態１２３０。１２３０では、磁石の数は２０個であり、磁石体積は２０立方インチである。磁石の数は、設計１２００と比較して、より大きな円の周りに配置される。具体的には、円の半径は、３．７５インチではなく４．２５インチである。増加された円の半径は、隣接する磁石間により大きな間隔をもたらす。一実施形態において、設計１２３０は、１１インチの外径を有するＳＴＡＲＭ内に構成される。この設計における揚力の数値予測は図８６に示される。
【０４７２】
[00536]  設計１２００の第２の変形形態１２４０が、図６６に示される。１２４０では、磁石の数は２０個であり、磁石体積は２０立方インチである。しかしながら、半分の高さの磁石が使用される。磁石は、２インチ×１インチ×２分の１インチ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）である。磁石は、図６３に示されるものと同じ開始位置で配置される。しかしながら、磁石のそれぞれは、半径方向に外側へ１インチ余分に延在する。磁石の追加の半径長さを収容するため、ＳＴＡＲＭの半径距離が増加され得る。この設計における揚力の数値予測は図８６に示される。
【０４７３】
[00537]  磁石の底面積は４０立方インチである。総体積2/3で割った面積は約５．４３である。代替的な実施形態において、一定体積を維持しながら、磁石の高さを低くし、かつそれらの半径長さを伸長することによって、この比率は増加され得る。例えば、図６６では、磁石の高さは３分の１インチまで低くされ得、長さは半径方向に３インチ伸長され得る。この設計では、磁石の底面積は６０平方インチであり、総体積2/3で割った面積は約８．１４である。
【０４７４】
[00538]  １２４０では、関隙１２４２が各磁石間に示される。一実施形態において、三角形形状磁石１２４４などの磁石が関隙内に挿入され得る。一実施形態において、関隙磁石の極性は、隣接するガイド磁石または極磁石の極性に一致するように選択され得る。例えば、隣接するガイド磁石の極性は、関隙磁石のすべてのために選択され得、隣接する極磁石の極性は、すべての関隙磁石のために選択され得る。別の実施形態において、２つの三角形形状磁石が関隙内に置かれ得、ここでは磁石の極性のうちの一方が隣接する極磁石に一致し、他方が隣接するガイド磁石に一致する。さらに別の実施形態において、２０個の磁石は、磁石が最小関隙で組み合わさるように、特注の形状であり得る。
【０４７５】
[00539]  図６７では、いくつかの極性配置パターンを有する異なる磁石配置１２５０が示される。１２５０では、１２５２などの２０個の１立方インチ磁石が提供され、それがＳＴＡＲＭの回転軸を回す。２０個の磁石は、２×１０のアレイ内に配置される。磁石は、２つの大きな渦電流を誘導するように配置される。２つの誘導された渦電流は、概して、円の中心にある回転軸に向かって内向きに延在する。
【０４７６】
[00540]  ２つの渦電流パターンを生成する４つの異なる極性配置パターン１２５４、１２５６、１２５８、及び１２６０が示される。シミュレートされた条件では、パターン１２５４が最も多い揚力を発生させた。しかしながら、著しい揚力は他のパターンで予測される。パターン１２５８は、最も少ない量の揚力を発生させることが予測された。
【０４７７】
[00541]  一実施形態において、フェライトトップを設計に追加し、シミュレートした。一般に、高い磁気透磁性を有する材料が利用され得る。これらの材料のいくつかの例は先に説明されている。数値シミュレーションは、フェライトトップが設計１２５０に追加されると揚力が増加することを予測した。
【０４７８】
[00542]  別の実施形態において、空間が回転軸の上に導入され得る。この空間は、回転部材のＳＴＡＲＭへの取設を可能にし得る。この設計（中心に空間を有する）に予測される渦電流パターンは図７８に示され、この設計における揚力の予測は図８５に示される。図７８の予測渦電流パターンは、設計１２５０の渦電流パターンと同様である。
【０４７９】
[00543]  上の例では、１立方インチ磁石を用いる必要はない。例えば、３つの磁石が、極性配置パターン１２５４を形成するために使用され得、ここでは端にある第１及び第２の磁石は、３インチ×２インチ×１インチであり、中央の第３の磁石は、４インチ×２インチ×１インチである。より少ない磁石が使用される場合、組み立てプロセスは簡略化され得る。
【０４８０】
[00544]  図６７では、ガイド磁石の極磁石に対する総体積は、３分の２（パターン１２５４及び１２５８）から１．５（パターン１２５６及び１２６２）まで様々である。ガイド磁石の極磁石に対する体積の比率は、特定の体積の磁石及び極性配置パターンのために発生させる揚力を最適化するために、この範囲を超えて様々であり得る。この例では、磁石の底の面積は２０インチであり、体積は２０インチである。図６６に関して先に説明される設計のように、磁石の底の面積は、磁石の高さを低減し、かつそれらをより広い面積にわたって広げることにより、体積を一定に保持しつつ増加され得る。
【０４８１】
[00545]  設計１２５０の代替１２８０が図６８に示される。磁石体積は、設計間で一定に保持される。さらに、ガイド磁石の極磁石に対する定量は、極性配置パターン１２５４と同じ、即ち、４０パーセントである。しかしながら、本設計が円の中心の回転軸から延在する距離は減少される。
【０４８２】
[00546]  設計１２８０では、磁石は、図６７の設計１２５０と比較して、回転軸から約４インチ伸長する。さらに、１行あたりの磁石の数は、もはや一定ではない。磁石が中心線から延在する最大距離の減少は、本設計がより小さい半径のＳＴＡＲＭ上に形成されることを可能にし得る。数値シミュレーションは、設計１２５０及び１２８０について同様の量の揚力を予測した。
【０４８３】
[00547]  設計１２５０及び１２８０に対するさらに別の代替が図６９に示され、行の数は５つに減少される。５つの行は、磁石がおよそ３インチ半径の円内に収まることを可能にする。２０インチの面積を有する円は、２．５２インチの半径を有し、それは使用され得る最小の半径である。故に、設計１２９０は、長方形形状磁石を用いながらこの限界に迫っている。
【０４８４】
[00548]  極性配置パターン１２９２は、設計１２９０に使用される。２つの極及び単一のガイド磁石極性が使用される。ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は１．８６である。設計１２９０における渦電流パターンの予測は図７９に示され、揚力の予測は図８６に示される。
【０４８５】
[00549]  設計１２５０、１２８０、及び１２９０に対するさらに別の代替１３００が図７０に示される。設計１３００では、５インチ×４インチの磁石アレイが使用される。極性配置パターン１３０２が用いられる。ガイド磁石体積の浮揚磁石体積に対する比率は、約１．５である。設計１３００において予測される揚力及び渦電流パターンは、設計１２９０と同様である。
【０４８６】
[00550]  図６９及び図７０では、一実施形態において、磁石構成内の小空間が回転軸の近くに提供されて、回転部材がその空間を通って延在し、ＳＴＡＲＭの構造体に取設することを可能にし得る。別の実施形態において、磁石の上部及び側面の上に延在する構造体が提供され得、回転部材はこの構造体に固定され得る。
【０４８７】
[00551]  図７０では、３行のガイド磁石及び２行の極磁石が使用される。図７１の設計１３１０では、４行のガイド磁石が使用され、２行の極磁石が使用される。極磁石の行における磁石の体積は、ガイド磁石の行における磁石の体積とは異なる（３立方インチと比較して４立方インチ）。余分の行の磁石の追加は、図７０に示される設計１３００と比較して、設計１３１０における揚力予測に著しい影響を与えることはなかった。
【０４８８】
[00552]  別の磁石構成１３２０が図７２に示される。ここでも、２０個の１インチ角磁石が示される。磁石は、４つのクラスタ１３３０、１３３２、１３３４、及び１３３６内にそれぞれ５立方インチの磁石を有して配置される。各クラスタは、極及びガイド磁石を含む。
【０４８９】
[00553]  例として、クラスタ１３３０は、３つの立方インチ磁石を有する極セクション１３２４を含む。極セクション内の磁石は、半径方向線に沿って配置される。極セクション１３２４は、紙面内へ向くように配向される。２つのガイド磁石１３２２ａ及び１３２２ｂは、極の中心の方向を向く。ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は、３分の２である。
【０４９０】
[00554]  クラスタ１３３２は極セクション１３２８を含む。この極セクションは、回転軸１３３８から半径方向線に沿って整列される３つの１インチ角磁石を含む。極セクション１３２８内の磁石の極性は、紙面の外であり、即ち、白丸はＮ極を表し、内側に「Ｘ」付きの丸はＳ極を表す。２つのガイド磁石１３２６ａ及び１３２６ｂが提供される。ガイド磁石の極性は、極セクション１３２８から離れている。
【０４９１】
[00555]  クラスタ１３３０及び１３３２は、極性配置パターンを提供する。このパターンは、クラスタ１３３４及び１３３６で繰り返される。様々な実施形態において、ＳＴＡＲＭは、クラスタ１３３０及び１３３２のみで形成され得るか、またはこの極性配置パターンが１回、２回、３回、４回など繰り返され得る。設計１３２０における渦電流の予測は、図８０に提示され、この設計における揚力の予測は、図８６に提示される。
【０４９２】
[00556]  様々な実施形態において、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は様々であり得る。さらに、各個々のクラスタは、いくらかの角度だけ回転され得る。例えば、極セクションは、回転軸１３３８からの半径方向線と垂直に整列され得る。加えて、各クラスタ内の磁石の体積は、様々であり得る。また、中心回転軸１３３８からの磁石の半径距離は、様々であり得る。
【０４９３】
[00557]  またさらには、１３２４及び１３２８などの極セクションの形状は、様々であり得る。例えば、極セクション１３２４及び１３２８は、約０．９８インチの半径を有する高さ１インチの円筒、または約１．３８インチ半径を有する高さ２分の１インチの円筒など、３立方インチの体積を有する単一の円筒形状磁石として形成され得る。設計１３２０の例では、各クラスタ内のガイド磁石は、線に沿って配置される。他の実施形態において、ガイド磁石は、線に沿って配置される必要はない。ガイド磁石の形状も様々であり得る。
【０４９４】
[00558]  設計１３２０の変形形態１３４０が図７３に示される。１３４０では、１３４４及び１３４６などのクラスタは、設計１３２０と比較して、９０度回転され、その結果、各クラスタ内の極セクションは、回転軸１３３８からの半径方向線と垂直に配置される。加えて、クラスタ１３４４と１３４６との間の距離１３４２ａ、または距離１３４２ｂなど、クラスタ間の距離は様々であり得る。
【０４９５】
[00559]  図７２の設計１３２０では、距離は等しかった。この例では、距離１３４２ａは距離１３４２ｂよりも短い。シミュレーションは、隣接するクラスタを一緒にすることが、クラスタが発生させる渦電流間の相互作用をもたらし得ることを示した。シミュレートされた条件では、この相互作用は、図７２に示されるようにクラスタが等しく離間されたときと比較して、全体的な揚力の増加をもたらした。相互作用は非線形である。故に、この結果は、すべての条件において保持されない場合がある。
【０４９６】
[00560]  設計１３２０の別の変形形態１３５０が図７４に示される。設計１３５０では、設計１３２０のように、極セクションは、回転軸からの半径方向線に沿って配置される。しかしながら、ガイド磁石は、もはや単一の線に沿って配置されない。具体的には、ガイド磁石１３５２ａ及び１３５２ｂは、極セクションの端に配置される。シミュレーションは、この極性配置パターンが設計１３２０と約同じ量の揚力を提供することを予測した。
【０４９７】
[00561]  さらに別の磁石構成が、図７４及び図７５に関して説明される。この構成では、磁石は、集められて列に配置され、ここではクラスタの量は様々であり得る。図７５及び図７６の設計１３６０及び１３７０はそれぞれ、２０立方インチの磁石を有する。設計１３６０では、磁石体積は、それぞれ１０立方インチの２つの長方形クラスタ１３６２ａ及び１３６２ｂに分割される。設計１３７０では、磁石体積は、４つのクラスタ１３７２ａ、１３７２ｂ、１３７２ｃ、及び１３７２ｄに分割され、それぞれ各クラスタ内に５立方インチの磁石を有する。
【０４９８】
[00562]  ２０立方インチの磁石の単一のクラスタが提供され得る。この設計は、磁石の重量の均衡を保つためにカウンタウェイトを有する単一アーム付きＳＴＡＲＭまたは円形ＳＴＡＲＭに組み込まれ得る。一般に、１つ、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のクラスタが、ＳＴＡＲＭ上に分散され得る。
【０４９９】
[00563]  ２つの極性配置パターン１３６４及び１３６６が示される。これらの配置は、各クラスタで繰り返され得る。パターン１３６４は２つの極領域を含む。パターン１３６６は３つの極領域を含む。パターン１３６４では、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は、１．５である。パターン１３６６では、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は、約３分の２である。磁石の体積2/3に対する磁石の底面積（２０平方インチ）の比率は、約２．７１である。ここでも、他の設計のように、この比率は様々であり得る。
【０５００】
[00564]  様々な実施形態において、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は、パターン１３６４及び１３６６において様々であり得る。加えて、中心回転軸からの半径距離は様々であり得る。半径距離は慣性モーメントに影響を与える。さらに、基板に対する磁石の相対速度は、ＳＴＡＲＭのＲＰＭ及び半径距離によって異なる。故に、半径距離は、所望の相対速度を得るために選択され得、それはモータのＲＰＭ出力能力と一致し、かつ梱包制約と一致する。
【０５０１】
[00565]  図７５及び図７６では、各クラスタ内の磁石は、長方形に配置され、互いに接触するように構成される。様々な実施形態において、長方形クラスタの幅に対する長さのアスペクト比は、図７５及び図７６に示されるように様々であり得る。さらに、極性領域内の磁石間、または極性配置パターン１３６４及び１３６６内の異なる極性領域間に間隔が提供され得る。間隔は、磁石を固定する構造体を可能にするために使用され得る。さらに、磁石は、長方形を形成するように配置される必要はない。例えば、磁石は、各隣接する磁石の一部分を接触させたまま磁石を互いに対して移動させることにより、弧状に配置され得る。一般に、多くの異なる種類のクラスタ形状が使用され得、長方形の例は、例証のみの目的のために提供される。
【０５０２】
[00566]  次に、異なる磁石構成のうちのいくつかに関していくつかの渦電流パターンが図７７〜図８２に例証される。図中、矢印は、導電性基板の表面上の電流の方向を示す。電流の相対的な大きさは、矢印のサイズによって示される。マクスウェルの等式を解くため、有限要素解析を使用して渦電流パターンを生成した。材料及びそれらの物理的特性は、シミュレーション内でモデル化される。
【０５０３】
[00567]  シミュレーションは、Ａｎｓｙｓ  Ｍａｘｗｅｌｌを用いて実施した。シミュレーションは、２分の１インチ銅プレートを使用した。表面からの距離は、０．２５インチであった。渦電流パターンは、高さが変わっても同様のままであった。しかしながら、渦電流の強度は、表面の上の高さが減少するにつれて増加した。シミュレーションに関して観察されたピーク電流は、表面の上の高さが０．２５で、ｃｍ2につき約３，０００〜８，０００アンペアの間で様々であった。電流は、銅内への深さと共に減少した。
【０５０４】
[00568]  シミュレーションに使用したＲＰＭ値は、図７９に示される結果を除き３０８０ＲＰＭであった。図７９では、６０００ＲＰＭの値を使用した。異なるＲＰＭ値を使用する理由は、図８５及び８６に関してより詳細に説明される。
【０５０５】
[00569]  図７７では、図６３に関して説明される磁石構成及び極性配置パターンが用いられる。極性配置パターンは、１０個の極及び１０個のガイド磁石を含む。１３８２及び１３８４などの１０個の渦電流は、渦電流パターン１３８０から発生する。
【０５０６】
[00570]  渦電流それぞれは、１３８６（極）及び１３８８（ガイド）などの極及びガイド磁石の対の周りに形成する。渦電流は交互の方向にスピンする。電流強度は、渦電流の円周の周りで様々であり、ここでは最も強い電流は、渦電流がぶつかり、互いに相互作用する場所で発生する。各対において、最も強い電流は、１３８８などのガイド磁石の下に生じる。
【０５０７】
[00571]  この構成でのシミュレーションは、極がマイナスの揚力を発生させ、ガイド磁石が揚力を提供することを示した。ガイド磁石からの揚力が極磁石からの引力よりも大きいとき、正味の揚力が発生する。特定の理論に拘束されることなく、ガイド磁石の下を通る、渦電流相互作用に起因する高められた電流強度は、発生する揚力を高めると考えられる。
【０５０８】
[00572]  パターン１３８０は、特定の時間におけるスナップショットである。シミュレーションでは、ＳＴＡＲＭ及び磁石は、所定のＲＰＭ値に従って回転する。故に、１３８２及び１３８４などの渦電流は、静止しているが、磁石がＲＰＭ速度に従って回転すると磁石に従う。
【０５０９】
[00573]  図７８では、図６７の設計１２５０の変形形態１３９５の渦電流パターンが示される。設計１３９５は、回転軸１３９２近くの小さな関隙を含む。上に説明されるように、関隙は、回転部材をＳＴＡＲＭに取り付けるために使用され得る。この設計では、ＳＴＡＲＭ構造体は円筒である必要はない。例えば、箱形状の設計が磁石を運搬及び固定するために使用され得る。したがって、ＳＴＡＲＭに使用される構造体は、この構成では円形磁石構成と比較して減少され得る。
【０５１０】
[00574]  極性配置パターン１２５４が使用される。本極性配置パターンは２つの極セクションを含む。２つの極セクションは、２つの大きな渦電流１３９４及び１３９６を発生させる。シミュレーションは、プラスの揚力が極性配置パターン内のガイド磁石から発生し、マイナスの揚力が極磁石から発生することを予測した。高さの関数としての本構成の揚力予測が図８５に示される。
【０５１１】
[00575]  図７９では、図６９の設計１２９０の渦電流パターン１４００が示される。シミュレーションは、設計１２９０が２つの渦電流１４０２及び１４０４を発生させることを予測する。２つの渦電流からの電流は、中央にある３つのガイド磁石の下を通りつつ回転軸近くで合流する。シミュレーションは、プラスの揚力がこれらのガイド磁石の下を通る電流から発生することを予測する。ここでも、シミュレーションは、マイナスの揚力または引力が極磁石セクションから発生することを予測する。
【０５１２】
[00576]  図８０では、図７２の設計１３２０の渦電流パターン１４１０が示される。シミュレーションは、設計１３２０が１４１２及び１４１４などの４つの渦電流を発生させることを予測する。渦電流は、各クラスタの周りに生じ、それは極セクションの周りを周回する。シミュレーションは、プラスの揚力が各クラスタ内の極セクションに当接するガイド磁石の下を通る電流から発生することを予測する。ここでも、シミュレーションは、マイナスの揚力または引力が各クラスタ内の極セクションから発生することを予測する。
【０５１３】
[00577]  図８１及び８２では、図７５及び図７６の設計１３６０及び１３７０の渦電流パターン１４２０及び１４３０が、それぞれ示される。シミュレーションは、１４２２、１４２４、及び１４２６、または１４３２、１４３４、及び１４３６など、３つの主な渦電流が各クラスタに形成されることを予測する。磁石は、反時計回りに回転し、先頭の渦電流１４２２及び１４３２は、各長方形クラスタの下に生じる２つの渦電流よりも弱い。
【０５１４】
[00578]  各クラスタ内で、最も強い渦電流は、ガイド磁石の下に生じる。シミュレーションは、プラスの揚力がガイド磁石の下を通る電流から発生することを予測する。ここでも、シミュレーションは、マイナスの揚力または引力が極セクションから発生することを予測する。
【０５１５】
[00579]  ２つの設計１３６０及び１３７０は、同じ体積の磁石を使用する。しかしながら、図８６に示されるように、２つのクラスタを使用する設計１３７０では、設計１３６０と比較してより多くの揚力が予測される。特定の理論に拘束されることなく、図８２の設計は、クラスタ内のガイド磁石の下でより多くの電流を強化し、かつ集中させ、それがより多くの揚力を発生させると考えられる。
【０５１６】
[00580]  次に、図８３及び８４に関して、図６３の設計のシミュレーションから得られた揚力予測が、実験的に測定されたデータと比較される。次に、シミュレーションから得られた揚力予測が、図６４、６５、６６、及び７７〜図８２に示される設計について比較される。
【０５１７】
[00581]  実験データを得るため、図６３及び６４に示されるＳＴＡＲＭが、Ｈａｃｋｅｒ  Ｍｏｔｏｒ（Ｅｒｇｏｌｄｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）製のＱＳＬ−１５０  ＤＣブラシレスモータに連結される。モータはバッテリによって駆動された。使用したバッテリは、ＶＥＮＯＭ  ５０Ｃ  ４Ｓ  ５０００ＭＡＨ  １４．８ボルトリチウムポリマーバッテリパック（Ａｔｏｍｉｋ  ＲＣ、Ｒａｔｈｄｒｕｍ、ＩＤ）であった。ある構造体がモータ及びバッテリの周りに構築された。バッテリ、モータ、ＳＴＡＲＭ、及び構造体を含む車両の重量は１８ポンドであった。Ｊｅｔｉ  Ｓｐｉｎ  Ｐｒｏ  Ｏｐｔｏブラシレス電子速度制御器（Ｊｅｔｉ  ＵＳＡ、Ｐａｌｍ  Ｂａｙ、ＦＬ）を使用して、モータに供給される電流、故にそのＲＰＭ速度を制御した。
【０５１８】
[00582]  車両は、浮遊位置で開始した。高さ、ＲＰＭ、及び他の測定値を取得した。次いで、追加の重量を、様々な増分で追加した。追加の重量は、試験車両の浮遊の高さを低くした。高さ測定は、各重量増分について行った。第１の試験では、初期ＲＰＭ速度は、無負荷の試験車両で３０８０であり、重量を追加するたびに減少した。第２の試験では、ＲＰＭ速度は、最初は無負荷の試験車両で１５７０であった。下の表１は、試験番号１及び試験番号２について実験的に測定されたデータを示す。この表は、ペイロードを含む総車両重量を含む。モータのＲＰＭ。引き込まれるアンペア、及び電圧。これらの数量を使用して、電力消費を発生させた。最後に、車両の浮遊の高さを手で測定した。高さは、いくつかの異なる高さ増分で一定のままであることが示される。一定の高さは、手での測定における不正確が原因であった。
【表１】
2017525325.tif 000003
【０５１９】
[00583]  図６３のＳＴＡＲＭ設計のシミュレーションの正確性を得るため、一定のＲＰＭ値を選択し、次いで磁石の底から２分の１インチ銅プレートまでの距離を変動させる。図８３は、４分の３インチ〜４分の１インチの高さにおける数値シミュレーションと試験番号１及び２からの実験データとの比較を示す。数値シミュレーションは、指数関数と曲線適合される。曲線適合は、点線及び実線で表される。
【０５２０】
[00584]  シミュレーションは、０．２５インチ、０．５インチ、０．７５インチ、１インチ、及び１．２５インチの高さで生成された。曲線適合は、０インチ及び１．５インチの高さに外挿された。図８４では、実験データ及びシミュレートされたデータは、０〜１．５インチの高さ範囲で示される。
【０５２１】
[00585]  次に、図８５、８６、及び８７に関して、図６４、図６５、図６６、及び図７７〜図８２の設計が説明される。設計を比較するため、導電性基板の上表面に対する磁石の底の平均速度が検討される。設計のうちのいくつかにおいて、この値は一定に保持された。表面に対する磁石の平均速度は、回転軸までの磁石の底の平均距離×ラジアンに変換されるＲＰＭ速度として推定され得る。
【０５２２】
[00586]  より速い速度では、表面に対する磁石の速度の関数として、揚力は増加する傾向があり、抗力は減少する傾向があるため、平均速度が計算された。図８５では、回転軸から磁石の底までの平均距離は、設計１３９５では約２．８１インチ、設計１２９０では１．５６インチ、及び設計１２００では４．２５インチであった。
【０５２３】
[00587]  シミュレーションのすべては、６０００ＲＰＭで実行された設計１２９０を除き、３０８０ＲＰＭで実行された。ＲＰＭ値が増加されたのは、この設計では平均距離がはるかに小さく、故に３０８０のＲＰＭが選択されたときの平均速度が他の設計よりもはるかに低いためである。これらのＲＰＭ値に基づいて、設計１３９５の平均速度は７５．２フィート／秒であり、設計１２９０の平均速度は８１．７フィート／秒であり、設計１２００の平均速度は１１４．２フィート／秒である。
【０５２４】
[00588]  図８６及び図８７の設計については、回転軸からの平均距離は４．７５インチであり、ＲＰＭ値は３０８０である。故に、５つの設計における表面に対する平均速度は同じであり、１２７．６フィート／秒である。図８６及び図８７は同じ設計を示す。しかしながら、図８７では、設計間の違いが識別され得るように高さ範囲及び揚力範囲が狭められる。
【０５２５】
[00589]  数値結果は、０．２５、０．５、０．７５、１、及び１．２５インチで生成された。数値結果のうちのいくつかは、指数関数等式を使用して曲線適合された。図８５では、設計１２９０は、０．７５インチより上で最も多い揚力を発生させることが予測される。０．２５インチ未満では、曲線適合は、設計１２００がより多くの揚力を発生させることを予測する。設計１２９０は、他の設計と比較して表面に対する磁石の底の平均速度がより低くとも、他の設計よりもより大きい高さ値でより多くの揚力を発生させる。
【０５２６】
[00590]  図８６及び図８７では、高さの関数としての予測された揚力が、５つの設計に関して提示される。実線による曲線適合は、クラスタあたり１０立方インチの磁石を有する２つの線状に配置された磁石のクラスタを含む図７５の設計１３６０のデータの指数関数適合である。点線による曲線適合は、図６５の設計１２３０の円形に配置された磁石の指数関数適合である。
【０５２７】
[00591]  図８８及び図８７の５つの設計はそれぞれ、同じ体積の同じ強度の磁石を使用する。磁石は、表面に対する磁石の平均速度が同じであるように配置される。異なる磁石配置における揚力予測は、配置によって様々である。設計間の性能は、高さ間で様々である。例えば、設計１３６０について予測された揚力は、０．２５及び０．５インチにおいて、５つの設計のうちで最大である。しかしながら、１インチ及び１．２５インチでは、設計１３２０及び１２４０がより多くの揚力を発生させることが予測される。
【０５２８】
[00592]  次に、図８８、図８９、及び図９０に関して、揚力予測及び推力予測が、ＳＴＡＲＭの傾斜角の関数として行われる。図８８では、傾斜角の関数としての総揚力及び推力の予測が、図６３に示される設計１２００に関して示される。図８９では、傾斜角の関数としての予測された総揚力が、図６９の設計１２９０に関して示される。
【０５２９】
[00593]  図９０では、図６９の設計１２９０の傾斜角の関数としての予測された推力が示される。設計１２９０において、推力は、磁石構成が表面に対して回転するため、様々である。それは、最小値と最大値との間で変動する。各傾斜角の最大値及び最小値は図中に示される。
【０５３０】
[00594]  図８８では、傾斜角は、０〜７度の間で様々である。傾斜軸の表面上１インチの高さがシミュレートされ、ここではＳＴＡＲＭは３０８０ＲＰＭで回転される。故に、基板の表面までのＳＴＡＲＭの一部の距離は１より大きく、ＳＴＡＲＭの一部の距離は１より小さい。しかしながら、ＳＴＡＲＭの底から基板までの平均距離は１インチである。図８９及び図９０では、傾斜角は、０〜７度の間で様々である。回転軸の表面上１インチの高さがここでもシミュレートされ、ここではＳＴＡＲＭは６０００ＲＰＭで回転される。
【０５３１】
[00595]  図８８及び図８９では、総揚力は、傾斜角と共に増加することが予測される。この効果は、設計１２９０と比較して設計１２００でより大きい。いくつかの実施形態において、ＳＴＡＲＭは、ゼロより大きい角度で固定されて、発生するより大きい揚力を活用し得る。検討される傾斜角では、総揚力は角度と共に線状に増加するようである。
【０５３２】
[00596]  図８８及び９０では、推力は傾斜角と共に増加する。検討される傾斜角では、推力は角度と共に線状に増加する。図８８の設計１２００では図９０の設計１２９０と比較してより大きい推力が予測されるが、１２９０では設計１２００と比較してより大きい総揚力が予測される。故に、いくつかの実施形態において、設計１２００は推力を発生させるために選択され得る一方、設計１２９０は揚力を発生させるために選択され得る。図３７に関して上に説明されるように、ＳＴＡＲＭは、揚力または推力を発生させることに特化され得る。これらのシミュレーションに基づくと、いくつかの設計は揚力を発生させるのにより好適であり得、他の設計は推力を発生させるのにより好適であり得る。
【０５３３】
[00597]  次に、図９１〜図１０５に関して、８立方インチの磁石を使用したいくつかの磁石構成が説明される。図９１では、磁石構成１５００が示される。本磁石構成は、１回繰り返される磁石１５０２、１５０４、１５０６、及び１５０８で示される極性整列パターンを含む。それは、８つの１インチ角磁石から形成される。磁石構成１５００は、４つの極磁石及び４つのガイド磁石を含む。繰り返される極性整列パターンは、設計１２００について図６３に示されるものと同じである。故に、図６３に関して説明される変形形態が採用され得る。磁石の底面積の総体積2/3に対する比率は２である。
【０５３４】
[00598]  シミュレーションは、磁石構成１５００を使用して生成した。シミュレーションは、様々な高さにおいて６０００ＲＰＭで２分の１インチ銅プレート上で実行した。以下の図では、シミュレーションからの渦電流パターンが示される。表面上０．２５インチの高さを利用する。
【０５３５】
[00599]  図９２では、シミュレーションからの渦電流パターン１５１０が示される。極性配置パターンは図９１内と同じである。１５２０などの４つの渦電流が予測される。渦電流はそれぞれ、ガイド磁石及び極磁石を含む。例えば、渦電流１５２０は、ガイド磁石１５０２及び極磁石１５０４を含む。最も強い電流は、１５０２及び１５０６などのガイド磁石の下に生じる。
【０５３６】
[00600]  図９３では、磁石極性配置パターンは図９１内と同じである。磁石は、高さ０．５インチ×長さ２インチ×幅１インチである。故に、磁石の底面積は１６である。故に、磁石の底の面積の総体積2/3に対する比率は４である。
【０５３７】
[00601]  予測渦電流パターン１５３０が図９４に示される。図９３及び図９４の極性配置パターンは同じである。１５３２などの４つの渦電流が予測される。長さの伸びた磁石による渦電流は、クローバーの葉形状を提供する。
【０５３８】
[00602]  図９５では、８つの立方インチ磁石の構成１５４０が、図９１と同じ構成で配置される。しかしながら、極性配置パターンは異なる。１５４０では、磁石極の交互のＮ−Ｓ分布が使用される。故に、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率はゼロである。渦電流パターン１５５０が図９６に示される。１５５２などの８つの渦電流、即ち、各極磁石につき１つの渦電流が予測される。
【０５３９】
[00603]  図９７では、８つの立方インチ磁石の構成１５６０は、各磁石の２つの側面のそれぞれの一部分が隣接する磁石と接触するように配置される。磁石１５６２、１５６４、１５６６、及び１５６８に示される極性配置パターンは、線に沿って整列され、かつ極磁石１５６４を指す極性方向を有する２つのガイド磁石１５６２及び１５６６を提供する。このパターンが１回繰り返される。
【０５４０】
[00604]  渦電流パターン１５７０が図９８に示される。１５５２などの４つの渦電流が予測される。各渦電流は、ガイド磁石及び極磁石対を含む。
【０５４１】
[00605]  図９９では、２インチ×１インチ×１インチ磁石の４つの磁石アレイを含む構成１５８０が示される。磁石アレイは、回転軸１５８８に及ぶ。本極性配置パターンは、極磁石１５８２及び１５８６を各端に含む。極磁石の間にガイド磁石１５８４ａ及び１５８４ｂが提供される。ガイド磁石極性は、極磁石１５８６から極磁石１５８２に向けて指す。
【０５４２】
[00606]  渦電流パターン１５９０が図１００に示される。１５９２などの２つの渦電流が予測される。２つの渦電流は互いに相互作用して、アレイの中央にあるガイド磁石の下に強い電流を提供する。
【０５４３】
[00607]  図１０１では、４つの磁石の構成１６００が示される。アレイ内の磁石は、高さ０．５インチ×長さ４インチ×幅１インチである。故に、体積は、先の設計にあるように、８立方インチである。極性配置パターンは図９９内と同じである。
【０５４４】
[00608]  渦電流パターン１６１０が図１０２に示される。２つの主渦電流１６１２ａ及び１６１２ｂが予測される。主渦電流と多少一体化される、可能な２次渦電流１６１４ａ及び１６１４ｂが示される。ここでも、大量の電流が構成１６００の中央にあるガイド磁石の下に発生する。
【０５４５】
[00609]  図１０３では、ディスク内に配置される３つの磁石の構成１６２０構成が示される。３つの磁石の体積は８立方インチである。中央磁石１６２６は、ディスク形状をしており、開口部１６２８を含む。開口部１６２８は、回転部材が中央磁石を通って取り付けられることを可能にし得る。磁石１６２２及び１６２４がディスク１６２６を囲んで環を形成する。３つの磁石に割り当てられる極性整列パターンは、図９９及び図１０１に示されるパターンと同様である。
【０５４６】
[00610]  代替的な実施形態において、磁石のすべてが、磁石１６２６の極性を有するガイド磁石であるように割り当てられ得る。次いで、単一のディスク磁石が用いられ得る。この極性整列パターンは、図９９の設計１５８０及び図１０１の設計１６００にも使用され得る。ガイド磁石のみを使用すると、揚力が予測される。しかしながら、予測された揚力は、ガイド磁石及び極磁石の組み合わせが使用されるときよりも小さい。
【０５４７】
[00611]  様々な実施形態において、磁石１６２２及び１６２４の弧長はより小さい場合があり、そのため、磁石はもはや環を形成しない。例えば、磁石１６２２及び１６２４の弧長は、示される１８０度に対し、９０度であり得る。加えて、磁石１６２２、１６２４、及び１６２６の半径方向の幅は、より大きくまたはより小さくされ得る。別の実施形態において、開口部１６２８は、より小さくされ得るか、より大きくされ得るか、または除去され得る。
【０５４８】
[00612]  図１０４では、本設計について予測される渦電流パターン１６３０が例証される。２つの渦電流１６３２及び１６３４が予測される。２つの渦電流が相互作用して、ディスク形状磁石１６２６の下に集中した電流の領域を生成する。この設計について予測された揚力は、検討される１つの条件において、図９９の設計１５８０及び図１０１の設計１６００について予測される揚力よりも小さかった。
【０５４９】
[00613]  図１０５では、ａ）図９７の設計１５６０、ｂ）図９１の設計１５２０、ｃ）図９９の設計１５８０、ｄ）図９５の設計１５４０、ｅ）図１０１の設計１６００、及びｆ）図９３の設計１５３０について、揚力対高さの予測が比較される。本設計はすべて８立方インチの磁石を使用する。シミュレーションは、６０００ＲＰＭで２分の１インチ厚の銅プレート上０．２５、０．５、０．７５、１、及び１．２５インチの高さで実行した。
【０５５０】
[00614]  指数関数曲線適合が、設計１６００及び設計１５４０について示される。これら２つの設計は、揚力予測に上限及び下限を提供する。設計１５４０は、交互に配置される極のみを使用して円に配置される８つの磁石を使用する。
【０５５１】
[00615]  次に、磁石構成及び極性整列パターンのいくつかの代替的な実施形態が、図１０６〜図１１３に関して説明される。図１０６では、１７１０などの八角形形状磁石から形成される磁石構成１７００が示される。磁石のうちの４つの中心は、円１７１２の周りに整列される。残りの４つの磁石は、これら４つの磁石の関隙に収められる。磁石は、各磁石の２つの側面が２つの隣接する磁石に接触するように置かれる。本極性整列パターンは、２つのガイド磁石及び２つの極磁石を含む。本パターンは１回繰り返され、上で先に説明されるパターンと同様である。
【０５５２】
[00616]  図１０７では、１７２２などの長方形形状磁石から形成される磁石構成１７２０が示される。磁石は、真ん中に空間のある正方形を形成するように配置される。本極性整列パターンは、２つのガイド磁石及び２つの極磁石を含む。本パターンは１回繰り返され、上で先に説明されるパターンと同様である。
【０５５３】
[00617]  図１０８では、１７３２などの長方形形状磁石から形成される磁石構成１７３０が示される。磁石は、外側の外周が正方形であるように配置される。一実施形態において、２４個の磁石が用いられる。別の実施形態において、磁石１７３４ａ、１７３４ｂ、１７３４ｃ、及び１７３４ｄは、構成内により大きな空間を提供するために除去され得る。上に説明されるように、この空間は、モータを収容するために使用され得る。この例では、２０個の磁石が使用される。
【０５５４】
[00618]  本極性整列パターンは、２つのガイド領域及び２つの極領域を含む。本パターンは１回繰り返され、上で先に説明されるパターンと同様である。磁石１７３４ａ、１７３４ｂ、１７３４ｃ、及び１７３４ｄを含む第１の実施形態では、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は５である。磁石１７３４ａ、１７３４ｂ、１７３４ｃ、及び１７３４ｄが除去される第２の実施形態では、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は３分の２である。
【０５５５】
[00619]  図１０９では、ディスク形状である磁石構成１７３０が示される。ディスクは、３つの磁石１７４２、１７４６、及び１７４８から形成され得る。開口部１７４８が磁石１７４２の中央に提供され得るか、または磁石１７４２はソリッドであり得る。例として、高さが１インチであるディスクは、２０立方インチの体積を有し、２分の１インチの開口部半径は、約２．４７インチの外半径を有する。様々な実施形態において、総体積、ディスクの高さ、及び開口部半径は、様々であり得る。
【０５５６】
[00620]  極性整列パターンは、２つの極磁石１７４４及び１７４６、ならびに２つの極磁石の間に、単一の極性を有する中央磁石を含む。この極性整列パターンは、様々な設計に関して上に説明されている。ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率は様々であり得、設計１７４０は例証のみの目的のために示される。
【０５５７】
[00621]  図１１０では、磁石構成１７５０が示される。磁石構成は、１７５２などの台形形状磁石を使用し、それが組み合わさって環を形成する。磁石は、ＳＴＡＲＭの構造構成要素であり得るフレーム１７５４に囲まれる。極性整列パターンは、２つのガイド磁石領域及び２つの極磁石領域を含む。本パターンは１回繰り返され、様々な先に説明された設計と同様である。
【０５５８】
[00622]  図１１１では、磁石構成１７６０が示される。構成１７６０は設計１７５０の変形形態である。具体的には、１７６２などの４つの追加の立方形状磁石が、４つの極領域のそれぞれに隣接して追加されている。これら立方形状磁石は、ガイド磁石体積の極磁石体積に対する比率を減少させる。
【０５５９】
[00623]  図１１２では、三角形形状磁石を使用する磁石構成１７７０が使用される。８つの三角形形状磁石が示される。磁石は、長方形の箱型を形成するように配置される。一実施形態において、立方磁石が、２つの三角形形状磁石のために使用され得る。各磁石の極性が示される。本パターンは、２つの極領域及び２つのガイド領域を含む。本パターンは１回繰り返される。
【０５６０】
[00624]  図１１３では、磁石構成１７８０が示される。極性配置パターンは図１１２のパターンと同様であるが、但し、長方形形状磁石が使用される。１７８４などのガイド磁石は、先の例に示されるような磁石の面に垂直であることに対し、対角線を横切って磁化される。
【０５６１】
飛行データ
[00625]  このセクションでは、２つの車両からの性能を含む飛行データが提示される。まず、車両の概要が提示され、次いで試験結果が示される。図１１４は、車両１８００の下面図である。図１１４では、車両１８００は、４つのホバーエンジン１８０４ａ、１８０４ｂ、１８０４ｃ、及び１８０４ｄを含む。ホバーエンジンは等しいサイズであり、同様の構成要素、即ち、同様のモータ、磁石の数、ＳＴＡＲＭ直径などを使用する。車両１８００の寸法は、約長さ３７．５インチ×高さ４．５インチ×幅１８．５インチである。無負荷の車両の重量は、約９６．２ポンドである。
【０５６２】
[00626]  各ホバーエンジンは、モータ（図示せず）及びエンジンシュラウド１８１８を有する１８２５などのＳＴＡＲＭを含み、回転を可能にするためにシュラウド１８１８とＳＴＡＲＭ１８２５との間には関隙がある。ＳＴＡＲＭ１８２５は、コネクタ１８２２によってモータに接続される。本図面内でＳＴＡＲＭの下に取り付けられるモータは、ＳＴＡＲＭを回転させる入力トルクを提供する。代替的な実施形態において、単一のモータが、１８２５などの１つを超えるＳＴＡＲＭを駆動するように構成され得る。
【０５６３】
[00627]  ３２５などのＳＴＡＲＭは、直径が８．５インチである。ＳＴＡＲＭは、１６個の１インチ角磁石を受容するように構成される。故に、車両上の磁石の総体積は、６４立方インチである。各ＳＴＡＲＭ上の１６個の磁石は、図６３に示されるものと同様の円形パターンで配置された。極性配置パターンは図６３に示されるものと同様であるが、但し、２つのガイド磁石及び２つの極磁石を含むパターンが１回少なく繰り返される。
【０５６４】
[00628]  ネオジムＮ５０強度磁石が使用される。磁石はそれぞれ、約３．６オンス（力）の重量である。故に、１つのホバーエンジンの総磁石重量は、約３．６ポンド（力）である。
【０５６５】
[00629]  一実施形態において、モータは、Ｈａｃｋｅｒ  Ｍｏｔｏｒ（Ｅｒｇｏｌｄｉｎｇ、ドイツ）のｑ１５０  ＤＣブラシレスモータであり得る。モータは、５０ボルトの公称電圧及び２アンペアの無負荷電流を有する。重量は、約１９９５グラムである。速度定数は、約５２．７／分である。イータマックスでのＲＰＭは、約２５４０である。イータマックスでのトルクは、約９７３．３Ｎ−ｃｍである。イータマックスでの電流は、約５３．７６アンペアである。
【０５６６】
[00630]  ホバーエンジンはそれぞれ、１８１８などのシュラウドを有する。シュラウド１８１８は、ＳＴＡＲＭの底が露出するように、ＳＴＡＲＭを部分的に囲む。他の実施形態において、シュラウドは、ＳＴＡＲＭの底を囲み得る。傾斜機構１８１２は、各ホバーエンジンのシュラウド１８１８に連結される。傾斜機構１８１２は、ピボットアーム１８１０に連結される。ホバーエンジン１８０４ａ、１８０４ｂ、１８０４ｃ、及び１８０４ｄは、支持構造体１８０２の下に垂設される。１８１０などのピボットアームは、支持構造体内の開口部を通って延在する。
【０５６７】
[00631]  各ホバーエンジン内のモータは、バッテリ駆動であり得る。一実施形態において、１６個のバッテリパックが使用される。バッテリは、ＶＥＮＯＭ  ５０Ｃ  ４Ｓ  ５０００ＭＡＨ  １４．８ボルトリチウムポリマーバッテリパック（Ａｔｏｍｉｋ  ＲＣ、Ｒａｔｈｄｒｕｍ、ＩＤ）である。各バッテリは、約１９．２５オンスの重量である。バッテリの寸法は、５．７１インチ×１．７７インチ×１．４６インチである。最小電圧は１２Ｖであり、最大電圧は１６．８Ｖである。
【０５６８】
[00632]  １６個のバッテリは、４つのバッテリの４つの群に一緒に配線され、それぞれが４つの隣接するバッテリパックへのコネクタ１８１６ａ及び１８１６ｂを介して１８０６ａ及び１８０６ｂなどのモータ電子速度制御器に連結される。各群内の４つのバッテリは、この例では直列に配線されて、最大約６０Ｖを電子速度制御器に提供する。コネクタ１８１６ｃ及び１８１６ｄはそれぞれ、４つのバッテリ及び電子速度制御器に接続する。２つの電子速度制御器は、１８０６ａ及び１８０６ｂの後ろに積層される。故に、各モータにつき１つ、４つのブラシレス電子速度制御器が使用される。電子速度制御器は、Ｊｅｔｉ  Ｓｐｉｎ  Ｐｒｏ３００  Ｏｐｔｏ  ブラシレス電子速度制御器（Ｊｅｔｉ  ＵＳＡ、Ｐａｌｍ  Ｂａｙ、ＦＬ）である。
【０５６９】
[00633]  試験中、データロガーがモータのうちの１つに連結された。データロガーは、モータのアンペア、電圧、及びＲＰＭを記録するために使用された。データロガーは、ｅｌｏｇｇｅｒ  ｖ４（Ｅａｇｌｅ  Ｔｒｅｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＬＬＣ、Ｂｅｌｌｅｖｕｅ、ＷＡ．）である。試験中に記録されたデータは、下に表２内に提示される。
【０５７０】
[00634]  試験に関して、ゼロ秒の時間における車両番号１の無負荷の重量は、９６．２ポンドである。上に説明されるように、車両は、４つのホバーエンジンを含む。電圧、アンペア、及びＲＰＭは、ホバーエンジンのうちの１つからの測定値である。高さは、ホバーエンジンのうちの１つにおけるＳＴＡＲＭ上の磁石の底から銅製試験走路の表面まで測定される。銅製試験走路は、３枚の８分の１インチ厚の銅シートから形成される。
【表２】
2017525325.tif 000004
【０５７１】
[00635]  第２の車両（図示せず）では、車台は合板から形成された。車両の寸法は、４６インチ×１５．５インチ×５インチであった。車両の重量は、無負荷で７７ポンドであった。直径が１４インチのＳＴＡＲＭを有する２つのホバーエンジンを使用した。ホバーエンジンは所定の位置に固定され、ホバーエンジンが傾斜されることを可能にする機構は提供されなかった。
【０５７２】
[00636]  各ＳＴＡＲＭは、図６３に示されるものと同様の円形パターンに配置される３２個の立方インチ磁石を含んでいた。極性配置パターンもまた図６３と同様である。しかしながら、２つのガイド磁石及び２つの極磁石を含む極性配置パターンは、図６３と比較して多くの回数繰り返される。
【０５７３】
[00637]  ２つのハッカーモータが使用される（各ＳＴＡＲＭにつき１つ）。４８のＫVを有するハッカーモータモデル番号ＱＳＴ−１５０−４５−６−４８を使用して、各ＳＴＡＲＭを駆動した。各ハッカーモータは、ＳＴＡＲＭのうちの１つ及び電子速度制御器に連結される。
【０５７４】
[00638]  この車両では、Ｊｅｔｉ  Ｓｐｉｎ  Ｐｒｏ２００  Ｏｐｔｏ  ブラシレス電子速度制御器（Ｊｅｔｉ  ＵＳＡ、Ｐａｌｍ  Ｂａｙ、ＦＬ）が使用される。第１の試験車両について上に説明されるものと同じバッテリの種類を使用した。しかしながら、第１の試験車両と比較して第２の車両では、８つのバッテリのみを使用した。バッテリは、４つ×２群に二分され、直列に配線されて約６０ボルトの公称電圧を各モータに提供する。
【０５７５】
[00639]  第２の車両が無負荷の自由飛行で浮遊することを可能にし、次いでプレート重量が車両に追加される試験を実施した。試験を開始する前にプレートの重量を測った。車両は、８分の１インチ厚の３枚の銅の上で動作された。
【０５７６】
[00640]  モータのうちの１つについて、Ｅａｇｌｅシステムデータロガーを使用して、電流、電圧、及びＲＰＭを飛行中に測定した。浮遊の高さと称される、磁石の底の銅までの距離を手で測定した。飛行における試験結果は、以下のように表３に示される。
【表３】
2017525325.tif 000005
【０５７７】
[00641]  本発明の実施形態は、磁気揚力システムを制御するための実行可能プログラム命令を含むコンピュータ可読媒体にさらに関する。本媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計及び構築されたものであるか、コンピュータソフトウェア分野において当業者にとって周知でありかつ利用可能なあらゆる種類のものであり得る。プロセッサによって実行されるとき、これらのプログラム命令は、上記の方法及び技術ならびにそれらの構成要素のいかなる実装にも好適である。コンピュータ可読媒体の例としては、ハードディスクなどの磁気媒体、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭディスクなどの光学式媒体、光ディスクなどの光磁気記録媒体、ならびに読み出し専用メモリデバイス（ＲＯＭ）、フラッシュメモリデバイス、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭなど、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのプログラム命令を格納するように特別に構成されるハードウェアデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成される機械語、及びインタプリタを使用したコンピュータによって実行され得るより高水準のコードを含むファイルの両方が挙げられる。
【０５７８】
[00642]  先の説明は、説明の目的のため、本発明の徹底的な理解を提供するために特別な呼称を使用した。しかしながら、特定の詳細は、本発明を実践するために必要とされないことは当業者にとっては明白であるものとする。したがって、本発明の特定の実施形態の先の説明は、例解及び説明の目的のために提示される。それらは、網羅的であること、または本発明を開示される正確な形態に限定することを意図されない。上記教示を考慮して多くの修正形態及び変形形態が可能であることは、当業者にとっては明白であるものとする。
【０５７９】
[00643]  実施形態は、いくつかの特定の実施形態に関して説明されているが、これらの全体的概念の範囲内に入る改変、置き換え、及び均等物が存在する。本実施形態の方法及び装置を実装する多くの代替方法が存在することにも留意されたい。故に、以下の添付の特許請求の範囲は、説明された実施形態の真の趣旨及び範囲に入るすべてのそのような改変、置き換え、及び均等物を含むものとして解釈されることが意図される。
【図１】
2017525325.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2017525325.tif 000012
【図５Ｂ】
2017525325.tif 000013
【図６】
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【図７】
2017525325.tif 000015
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017525325.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
2017525325.tif 000025
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2017525325.tif 000030
【図２１】
2017525325.tif 000031
【図２２】
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【図２３】
2017525325.tif 000033
【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
2017525325.tif 000037
【図２７】
2017525325.tif 000038
【図２８】
2017525325.tif 000039
【図２９】
2017525325.tif 000040
【図３０Ａ】
2017525325.tif 000041
【図３０Ｂ】
2017525325.tif 000042
【図３０Ｃ】
2017525325.tif 000043
【図３１Ａ】
2017525325.tif 000044
【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３Ａ】
2017525325.tif 000048
【図３３Ｂ】
2017525325.tif 000049
【図３４Ａ】
2017525325.tif 000050
【図３４Ｂ】
2017525325.tif 000051
【図３５】
2017525325.tif 000052
【図３６Ａ】
2017525325.tif 000053
【図３６Ｂ】
2017525325.tif 000054
【図３６Ｃ】
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【図３７】
2017525325.tif 000056
【図３８】
2017525325.tif 000057
【図３９】
2017525325.tif 000058
【図４０】
2017525325.tif 000059
【図４１】
2017525325.tif 000060
【図４２】
2017525325.tif 000061
【図４３】
2017525325.tif 000062
【図４４】
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【図４５Ａ】
2017525325.tif 000064
【図４５Ｂ】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図５０】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５２】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９Ａ】
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【図５９Ｂ】
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【図５９Ｃ】
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【図６０Ａ】
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【図６０Ｂ】
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【図６０Ｃ】
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【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
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【図６２Ａ】
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【図６２Ｂ】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【国際調査報告】
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