JP2005537466A - 反磁性浮上システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ほとんどエネルギーを消費しない非接触（接触させない）の慣性感知システムを提供する。
【解決手段】
本発明は、反磁性浮上に基づく慣性センサまたはアクチュエータに関し、慣性センサまたはアクチュエータは、支持手段を備えており、これは、慣性センサまたはアクチュエータ、永久磁石の二次元配列およびその配列に面する反磁性要素のためのメイン支持体本体として役立っており、前記反磁性体が慣性体またはアクチュエータの可動部を構成していることを特徴とするものである。

Description

この発明は、反磁性浮上に基づく非接触のシステムに関する。

加速度計、重力計および傾斜計のような最新の慣性感知システムは、計測器のベースが外的原因（振動、「ｇ」のレベル変化、角度）に従うときに、慣性質量体およびそのベース間の相対移動に基づいており、ジャイロスコープは、他の種類の慣性感知システムであるが、慣性の軸の回りに回転する慣性質量体でできており、その測定原理は、その軸および計測器のベース間の相対的な運動に依存するか、または計測器のベース上の前記軸によって発生させられる力に依存し、そのとき、そのベースは外部の運動に従う。

全てのそれらの慣性感知システムの制限は、主に、慣性質量体および計測器のベース間の摩擦による。

実際、この摩擦は、測定値の不正確性、機械的接触部分の疲労の原因であり、それはまた、機械的疲労による破壊に至るかもしれない。

加えて、慣性感知システム、例えば、地震学の地震計または土木工学の傾斜計は、構造または機械をモニターするためにしばしば配置され、そして、この種のシステムのパワー消費は、時には重大な要因である。

それゆえに、ほとんどエネルギーを消費しない非接触（接触させない）の慣性感知システムが必要である。

この課題に答える1つの方法は反磁性浮上を使用することであり、それは、常温で、唯一の安定受動的（エネルギー入力が無い）浮上であり、反磁性体は、磁場によってはね返される。磁場が永久磁石によってつくられる場合、反磁性体はこのように受動的に、そして、安定して浮上されうる。

特許文献１において、傾斜計は、反磁性浮上を使用して設計されるが、反磁性慣性質量体の軸方向非接触の安定化は無い。慣性質量体に及ぼす反磁性力は、大きい馬蹄形磁石の1D配列によってつくられるが、これは、軸方向の不安定な浮上をもたらす。

特許文献２において、永久磁石の配列は、反磁性体（熱分解黒鉛）でもって磁気相互作用により浮上される。この種の構成において、磁石は、同じ容積をもつ材料の黒鉛よりも重く、反磁性体（例えば熱分解黒鉛）は、同じ容積（または同じ重量）をもつ材料の磁石より非常に高価である。加えて、この種の安定化は、センサとして使われる場合、能動でないか、能動であろうとしないボウル形状反磁性体を使用して、力平衡慣性感知システム（例えば本発明のもの）を高感度でもって機能させる。

従来技術は、以下を参照。
米国特許3,831、287 米国特許5,396、136 R. Moser, J. Sandtner, H.Bleuler,Diamagnetic Suspension System for Small Rotors, Journal of Micromechatronics, Vol. 1,N° 2, 2001. R. Moser, J. Sandtner, H. Bleuler, Diamagnetic Suspension Assisted by Active Electrostatic Actuators, 6th International Symposium on Magnetic Suspension Technology, October 6th 2001. R. Moser, Y-J. Regamey, H. Bleuler, Passive Diamagnetic Levitation for Flywheels, ISMB, September 24th 2002. R. Moser, F. Barrot, H. Bleuler, Optimization of Two-Dimensionnal Permanent Magnet Arrays for Diamagnetic Levitation, MAGLEV, September 9th 2002. Science Toys, Levitating Pyrolitic Graphite:http : //www. scitoys. com/scitovs/scitovs/magnets/pyrogaphite. html July 2002.

この発明の目的は、殆どエネルギーを消費しない非接触（接触させない）の慣性感知システムを提供することにある。

本発明は、請求項１に記載のセンサおよび請求項11に記載の双方向性アクチュエータに関する。

請求項１に記載の慣性センサは、反磁性浮上に基づく慣性センサであって、慣性センサは、永久磁石の二次元配列と、前記配列に面する反磁性要素とを備えている慣性センサにおいて、前記反磁性体が慣性質量体を構成することを特徴とするものである。

請求項11に記載の双方向性アクチュエータは、反磁性浮上に基づく双方向性アクチュエータあって、双方向性アクチュエータは、双方向性アクチュエータ、永久磁石の二次元配列およびその配列に面する反磁性体のためのメイン支持体として役立つ支持手段を有している双方向性アクチュエータにおいて、前記反磁性体がアクチュエータの可動部分を構成していることを特徴とするものである。

好ましい実施例は、従属クレームにおいて、定められる。

好ましくは、本発明は、反磁性浮上および静電アクチュエータの使用を組合せることであり、それは、永続的二次元磁石配列上の反磁性体の磁気浮上に基づいて、非常に高感度非接触の慣性感知システムを作り出すためである。

本発明において、反磁性要素は、永久磁石の二次元平面配列に面しており、このように、磁石の二次元配列が水平に配置されるときに、反磁性要素は磁石の2D配列上に浮上する。

磁石は、磁石の配列によって及ぼされる反磁性力が反磁性要素の重量を克服するように配置される（例えば、隣接した磁石が逆の極性）。

好ましくは、慣性質量体および磁石の前記配列間の相対的な水平位置は、1または幾つかの非接触の位置センサにより検出され、この位置情報が、非接触静電アクチュエータを使用して、磁石の配列上の正確な位置へ反磁性要素を保持するか、移動させるために使用される。

反磁性要素を動かすために、静電力は、少なくとも3つの静電アクチュエータにより作成され、反磁性体、全ての前記静電アクチュエータに共通である電極の一部である。各々の静電アクチュエータの他の電極は、非強磁性材料でできている。

前記共通電極に関しては、例えば、ディスクに成形された反磁性体を選ぶ場合、反磁性体は、金属製非強磁性リングまたはリング状エレクトレット（それは、静電荷によってあらかじめ帯電されうる）に挿入される。反磁性ディスクおよび金属製リング（またはリング状エレクトレット）の連合は、前記静電アクチュエータの共通電極を構成して、更に、本発明において使用する慣性質量体を構成する。

勿論、反磁性体の形状および対応する非強磁性金属表面（またはエレクトレット面）は、これは、前記反磁性質量体を前記共通電極に変えるものであるが、自由に選択しうる。

勿論、本発明は、前に言及した構成要素を一緒に保持するために機械的ベースを備えている。

好ましい実施例において、本発明は、静電アクチュエータを組み込んでいるフィードバックループ、非接触位置センサ、センサのための信号調整ユニット、高電圧供給機およびコントローラを備えており、これは、慣性質量体をあらかじめ定めた位置に維持するために前記静電アクチュエータの独立電極に供給する電圧の量を計算する。さらに、本発明は、信号処理ユニットを備えていてもよく、これは、コントローラまたは分離装置のために使用される同一の装置であり得る。

ベースの相対的な変化が発生するときに（加速、傾斜等による）、コントローラは外乱（加速、角度）と比例する電圧を電極に印加する。

前記慣性質量体の位置を差動的に測定することが、好ましい。これは、幾つかの感知ユニットを有する１つのセンサを使用するか、または慣性質量体の2つの反対側に面する2つの同一の非接触の位置センサを使用することにより、なされうる。

加えて、ディスク形（または円筒形）の反磁性要素がリング形（または円筒形）のエレクトレット（エレクトレットはあらかじめ帯電されうる）と一緒に使用され、3つ（少なくとも）の電極のそれぞれが、その電極と面する少なくとも３つの交互馬櫛電極でできている場合、運動機能は、慣性質量体をその軸の回りに回転させるために実行されうる。

慣性質量体および磁石の配列間の相対移動が外乱（例えば振動、傾斜、「ｇ」のレベル変化）によるときに、慣性質量体を適当に保つために静電アクチュエータに印加される電圧は、外乱の強度（加速、角度）に比例する。

二次元加速度計（または地震計）、二次元傾斜計（傾斜計）または重力計は、そのような概念から設計されうる。

それゆえに、低コスト構成要素でできている様々な小さい慣性感知システムは、信号処理部分の変化を主に必要とするこの同じ基本的実施例（器具）に設計されうる。

加えて、この種の発明は、また、小さいX-Yアクチュエータとして使用することができ、それは、非常に小さくて（1000マイクロメートル未満の）、正確な位置（使用する非接触距離センサの感度による50ナノメートル未満）をもつ軽い目的物を移動するためのものである。そうするには、位置コントローラに、定位置命令を与える代わりに、様々な命令を与えることを必要とするだけである。

磁石配列X-Y平面に対して直交する方向Zに沿ったフィードバックループの他に、Z位置センサと同様に、Zアクチュエータを組み込むことは、システムに加えうる。

高感度および高精度測定を可能にするから、接触の完全な欠如は本発明の主たる効果である。

さらに、この種の方法で、摩擦課題は多くのエネルギーを費やさずに解決され、慣性質量体が、
−反磁性浮上を使用している計測器のベースを通じて、受動的に浮上される（エネルギー入力無しで）
−静電アクチュエータを用いて、慣性感知システムのための力平衡概念を採用して、正確な位置に維持される、
からである。

この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。

幾つかの種類の精密計は、永久磁石の2D配列を通じて浮上される反磁性体の原理に基づいて設計されかつ静電作動を有する正確な位置に保たれうる。

以下を用いて、好ましい実施例（参照図1、図2、図3、図4、図7）を解説する。

−双方向性加速度センサまたは双方向性地震計
−双方向性傾斜計（伏角計）
−平電極4（または4'and 4"）の代わりに、櫛電極20および21（図11）に印加される交流電圧が付加されたジャイロスコープ
−双方向性アクチュエータ
−重力計
図1、図2、図3、図4および図7に記載されている好ましい実施例において、反磁性ディスク1は、円筒状アルミニウム冠3に囲まれていて、永久磁石10のHalbach-2D配列2（図13-f参照。）を通じて浮上される。

ディスク1の位置は、フィードバックループにおいて、制御される。

このフィードバックループは、以下でできている。

−2対の電極11がアルミニウム冠3および銅電極4の関連によりつくられる。4つの静電アクチュエータは、2本の直交軸線に沿って対をなして直径方向に配置されている。この種のアクチュエータの電極のうちの1つは円筒状アルミニウム冠3であり、図3、図7および図10に見られるように、各々のアクチュエータの他の電極は円筒形状を有する。−反磁性ディスク1およびHalbach-2D配列2を通じて赤外線ＬＥＤ6-7-15を当てられる４分割光学センサ5。

−運動を受けるときに（地震センサの場合には振動することによるか、X-Y傾斜計の場合には角変位によるか、重力計の場合には「ｇ」の変化による）、反磁性ディスク1をあらかじめ定められた位置に保持するために（生成された静電力13による）必要とする電圧（図2および図3）を２対の電極11（または４＋３）に発生させるデジタル制御装置5。

例えば、地震計に応用の場合、制御12（または電極4に印加される電圧）によって発生する静電気の力13は、土壌加速度と比例している。

図4において、見られるように、４分割光学センサ5を有する測定値（XおよびY）は差動である。

この種の差動測定法の効果は、それが温度（または圧力または湿度）変化の効果を相殺するということである。

勿論、また、2対の位置センサ16（図10）（アルミニウム・ディスク１の回りで各々に面している）を使用することができる。差動測定法は、直径方向に相対する2台のセンサ16の出力信号を減算することは、直径方向に相対する2台のセンサ16により定義される方向に沿って、慣性質量体1+3の位置情報を与えるものである。

センサ16は、非接触の位置センサである。それらは、光学的反射センサ、渦電流センサ、容量性センサ（例えば、櫛構造で）または干渉計センサでありうる。

勿論、信号調整ユニットは、非接触位置センサ5または16のために必要とされ、更には、少なくとも2つの入力および4つの出力をもつ高電圧電力供給機、または、高電圧増幅器14は、高電圧（非常に低電流で）を電極に提供するために必要である。

少なくとも1つのZ位置センサ（慣性ディスクの表面の一つに面する）とともに、Z静電アクチュエータを組み込んだ、磁石配列のX-Y平面に対して直角のZ方向に沿ったフィードバックループが前記慣性感知システムの実施例に加えられる場合、全体のシステムは、X-Y-Zアクチュエータになり、そして、高電圧増幅器は、付加的入力および付加的出力を必要とする。Zアクチュエータは、反磁性ディスク1によって作られた少なくとも一つの静電アクチュエータと、高電圧が反磁性ディスクを引きつけるために適用される磁石2の配列とを含む。

この種のアクチュエータは、原子間力顕微鏡プルーブのためのスキャン・モジュールとして使うことができる。原子間力顕微鏡プルーブは、反磁性ディスク1の中心に固定されかつ磁石2の配列に向かって、下に向いている。丁度、原子間力顕微鏡プルーブの下で、磁石配列2の磁石は、磁石配列2から除去され、走査される要素は除去された磁石によって残った穴内に位置させられる。

この種の三軸のアクチュエータ（X-Y-Z）は、また、例えば、より大きなX-Yテーブルに取り入れられることが可能である精密位置決め装置として使うことができる。

慣性感知システムのための、または双方向性または三方向アクチュエータのための好ましい実施態様は、図9の構成の磁石の2D（例えばHalbach-2Dまたは逆の2D）配列である。

実際、慣性質量体1+3の形状および2D磁石配列の形状の双方に依存して、図5、図6、図7、図8、図9の、数種類の慣性質量体の安定化が達成されうる。

−図5において、反磁性体17は、長方形の形状を有しかつHalbach-1Dの上で安定して浮上している。この種の構成は、例えば、マイクロ工場の小さい予備部品を運搬するために用いることができる線形反磁性ドライブを設計するのに特によく適している。

−図6において、反磁性体17は、正方形の形状を有しかつ永久磁石のHalbach 2D配列上で、6つの自由度の安定でかつ受動的な浮上にある。この構成は、図8において、例示される。

−図7において、アルミニウム冠3を有する反磁性ディスク1は、不安定な非接触浮上状態を構成しており、これは、能動的静電アクチュエータ3+4によって半径方向に安定させられている。この構成は、図9において、例示される構成に対応する。この種の構成は、本発明にて説明されている慣性感知システムの設計によく適している。

2D磁石配列に関しては、それがHalbach-2D配列（2または図13-f)である必要はなく、それは、図13に示される可能な磁石配列のいずれかでありうる。Halbach-2D配列（2または図13-f）は、全てのそれらの配列の中で最も大きな反磁性力を発生するものであるが、しかし、例えば、磁石の逆2D配列（図13-a）もまた、使うことができる。そして、それは、Halbach-2D配列（2または図13-f）への抵抗によって、自動安定しうる（即ち、この配列のアセンブリのために必要とされる接着剤はない）。

ジャイロスコープとしてのこの慣性センサの使用を除いて、慣性質量体1+3の形状は、ディスクもシリンダでもある必要はない。それは、例えば、平行六面体、三角形または正方形でありうる。

ジャイロスコープとして使われるために、若干の小さい変化は、好ましい実施例に適用されなければならない。

−アルミニウム冠3は、帯電または非帯電の電気冠と交換される。

−平銅電極4は、図11に記載されている、少なくとも3つの位相を有する櫛電極20-21と交換される。

−電気冠の内面に向かって突き出した、幾つかの付加的平電極4'（図12参照）は、よりよく慣性質量体の軸方向移動を安定させるために加えられることが可能である。

勿論、平電極4'および櫛形電極20-21の位置は、転換することが可能である。即ち、平電極4'（図12参照）が電気冠の外面に向かって突き出し、櫛形電極20-21が電気冠の内面に向かって突き出すように。

電極4は銅でできている必要はないが、しかし、それらは非強磁性金属でできていなければならない。実際、電極4が強磁性材料でできているならば、永久磁石2が電極4の配列の次に配置され、後者2の力線18は、高度に修正されるであろう。加えて、慣性質量3+1が複数の電極4と接触しているときに、短絡を回避するために、絶縁層8が、電極4-4'-4"またはアルミニウム冠3上に必要である。

本発明に記載されている慣性感知システムを理解するために必要とする検出する静電電極の数は、3まで減じうる。制御は4つの電極より多少複雑であるが、しかし、高圧電源供給ステージは、4つの電極実施例において4つの独立出力を必要とする3つの独立出力を必要とするだけである。

さらに、慣性質量体に動作する静電力は、図12に図示したように、二重電極を用いて２倍にすることができる。この種の構成において、内側の銅電極4"に提供される電圧は、直径方向に相対する外部電極4'の電圧と同じである。

冠3に関しては、それがアルミニウムでできている必要はなく、それは、エレクトレット（あらかじめ帯電またはそうでない）または非強磁性金属でできていることがありうる。

実際、冠3は強磁性金属でできているはずはない。なぜならば、さもなくば、それが磁石配列の方へ引きつけられ、それは反磁性浮上と同様に反磁性力をキャンセルする。

慣性感知システムのメイン・パラメータ、例えば、静電アクチュエータの等価な剛性および減衰は、デジタル制御装置の数値を変えることによって変化しうる。それゆえに、センサのバンド幅は、ユーザーが選択可能である。加えて、いくらかの前処理または処理タスクはデジタル制御装置において、直接行うことができる。そして、結果はデータ収納部コンポーネントに保存されうる。

補償磁石の添加を有する加算において、より大きいボディは、反磁性的に浮上することができ、そして、はずみ車のような他の装置が設計されるか、または、より大きい慣性質量が本発明の慣性センサのために使うことができる。

慣性感知システム応用について以前に述べられたすべてのことは、双方向性X-Yおよび三方向X-Y-Zアクチュエータのために適用される。

測定値の精度は、主に、使用される電気的なもの（センサの解像度および感度、少しのADコンバータの数、コントローラにおいて使用されるビットの数等）に依存する。我々がシステム内部で空所を適用する場合、我々はまた、測定値の精度を高められる。

以下を有する、この発明による慣性センサシステムの側断面図を示す。

1) 反磁性ディスク
2) 永久磁石の2D配列
3) アルミニウム冠
4) 銅電極
5) 光学センサ
6) 赤外線ダイオード
7) 反磁性ディスクの穴および磁石の配列の穴を通過している赤外線ビーム
8) 単離層
9) 構造的支持体
10) 極性を有する磁石
以下を有する反磁性ディスクの位置制御の説明図である。

11) 静電アクチュエータ（銅電極+アルミニウム冠）
12) コントローラ
以下を有するディファレンシャルモード（Vxと同様にVy手順のための）の反磁性ディスクの位置制御の詳細図である。

13) 静電アクチュエータによって反磁性ディスクに動作する静電力
14) 電圧増幅器
以下を有する慣性感知システムにおいて用いられうる４分割センサの信号調整の説明図である。iA,iB,iC,iDは、照射面および点の強度に比例する電流である。

15) 赤外線の点
以下を有する磁石の1D Halbach配列の上の反磁性体でできている線形ドライブを示す。

17) 反磁性体
永久磁石の2D Halbach配列の上の6自由度の安定浮上の反磁性体を示す。 能動的静電アクチュエータ（そのアルミニウム冠を有する反磁性ディスクおよび永久磁石の2D Halbach配列の上の電極）を有する不安定な非接触浮上状態を示す。 以下の磁力線を有する、永久磁石の2D Halbach配列の上の5自由度の浮上の反磁性体の側面図を示す。

18) 磁場線
磁力線を有する、永久磁石の2D Halbach配列の上の3自由度の浮上の反磁性体の側面図を示す。 以下を有する2対の非接触距離センサを有する慣性センサの器具を示す。

16) 変位量センサ
以下を有するジャイロスコープへの応用において3つの位相交互の電界を作成するために使用される電極のスケッチである。

a) 位相１電極
b) 位相１電極
c) 位相３電極
20) 位相３電極の正面図
21) 位相３電極の背面図
以下を有する2対の直角二重電極を有するディスク形慣性質量体の平面図である。

4') 内部銅電極
4'') 外部銅電極
反磁性浮上のための可能とする磁石配列。

a) 反対2D b）反対1D c) 反発2D、d) 反発1D、e）Halbach 1D f) Halbach 2D g) 参照磁石。

Claims (17)

1. 反磁性浮上に基づく慣性センサであって、慣性センサは、永久磁石の二次元配列と、前記配列に面する反磁性要素とを備えている慣性センサにおいて、前記反磁性体が慣性質量体を構成することを特徴とする慣性センサ。
2. 請求項１の慣性センサであって、前記配列が、"Halbach 2D"と称される永久磁石の二次元配列である慣性センサであって、
   −永久磁石を構成する幾つかが、前記配列を定めているXY面と直交するZ方向に突き出しており、
   −磁場線の大部分が前記配列の一方の側に集中させられ、その極めて少ない磁場線が前記配列の他方の側に向けられており、
   −永久磁石の"Halbach 2D"を定めている2つの方向XおよびYに沿って、永久磁石の線形Halbach配列を見ることができ、隣接した磁石（一方向に沿って）の極性は、９０°の増加だけ相違させられており、
   −磁束線の左右対称を壊すことを回避するために、前記配列から若干の磁石が無くなっており、それらの磁石の無い部分は前記磁石のX+Y方向との方向と平行な方向にそって同じ垂直の極を有する2個の磁石の間に位置させられている、
   ことを特徴とする慣性センサ。
3. 請求項１または２の慣性センサであって、さらに、フィードバックループを備えており、フィードバックループに、
   −前記慣性質量体の移動を検出する少なくとも1つの非接触位置センサ
   −前記慣性質量体を定位置に保持するか、移動させるための少なくとも3つの静電アクチュエータ
   −および、前記支持手段に動作する誘導を引出しかつ前記慣性質量体を移動させるか、定位置に保持するための計算手段、
   が組み込まれ、
   前記静電アクチュエータは、物理的に前記慣性質量体にシールされている1つの共通電極を有しており、前記静電アクチュエータの各々が、前記共通電極に面しかつ囲むか、または、共通電極によって囲まれている慣性センサ。
4. 請求項３に記載の慣性センサであって、
   −2対の電極
   −４分割光学センサ
   −ＬＥＤまたはレーザ源
   を備えており、
   前記慣性質量体が、このように前記共通電極を構成しているアルミニウム冠によって囲まれている反磁性体のディスクであり、
   前記対の電極は、前記アルミニウム冠に直径方向に面しており、各対の電極は、その他の対の電極と直交して配置され、
   前記４分割光学センサおよび前記ＬＥＤまたはレーザ源は、前記慣性ディスク体によって区切られる面と反対の面にそれぞれ面しており、
   前記慣性質量体は、前記ＬＥＤまたはレーザ源の光が前記４分割光学センサ上の当てられるその中心に穴を有していることを特徴とする慣性センサ。
5. 請求項３に記載の慣性センサであって、
   −2対の電極
   −2対の非接触位置センサ
   を備えており、
   前記慣性質量体は、前記共通電極を構成しているアルミニウム冠によって囲まれている反磁性体のディスクであり、
   前記対の電極は、前記アルミニウム冠に直径方向に面しており、各対の電極は、その他の対の電極と直交して配置され、
   非接触位置センサの前記対は前記アルミニウム冠に直径方向に面しており、各対の電極は、その他の対の電極と直交して配置されていることを特徴とする慣性センサ。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の慣性センサを、双方向性非接触加速度計または双方向性非接触地震計として使用する使用。
7. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の慣性センサを、非接触双方向性傾斜計または傾斜計として使用する使用。
8. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の慣性センサを、非接触重力計として使用する使用。
9. 請求項３、４または５のいずれか１つの慣性センサであって、
   慣性センサは、円筒形状を有しており、
   前記静電電極は、前記静電アクチュエータの前記共通電極に面するシリンダの表面に等間隔をおいて配置され、
   前記静電アクチュエータの前記共通電極は、予め充電されたエレクトレット層によってカバーされ、そして、前記静電アクチュエータの他の電極は、前記慣性質量体を回転させうる回転電界を作成するために少なくとも3つの独立静電交代櫛状のものでできている慣性センサ。
10. 請求項９に記載の慣性センサを、非接触ジャイロスコープとして使用する使用。
11. 反磁性浮上に基づく双方向性アクチュエータあって、双方向性アクチュエータは、双方向性アクチュエータ、永久磁石の二次元配列およびその配列に面する反磁性体のためのメイン支持体として役立つ支持手段を有している双方向性アクチュエータにおいて、前記反磁性体がアクチュエータの可動部分を構成していることを特徴とする双方向性アクチュエータ。
12. 請求項11の双方向性アクチュエータであって、前記配列が"Halbach 2D"と称される永久磁石の２次元配列であり、この配列は、
    −磁石を構成している幾つかが、その配列を画定しているXY平面に対して直交する方向Zに突き出しており、
    −磁場線の大部分が前記配列の一方の側に集中させられ、その極めて少ない磁場線が前記配列の他方の側に向けられており、
    −永久磁石の"Halbach 2Dを定めている2つの方向XおよびYに沿って、永久磁石の線形Halbach配列を見ることができ、隣接した磁石（一方向に沿って）の極性は、９０°の増加だけ相違させられており、
    −磁束線の左右対称を壊すことを回避するために、前記配列から若干の磁石が無くなっており、それらの磁石の無い部分は前記磁石のX+Y方向との方向と平行な方向にそって同じ垂直の極を有する2個の磁石の間に位置させられている、
    ことを特徴とする双方向性アクチュエータ。
13. 請求項11または12の双方向性アクチュエータであって、さらに、フィードバックループを備えており、フィードバックループに、
    −アクチュエータの可動部の移動を検知する少なくとも１つの位置センサ
    ―アクチュエータの前記可動部を定位置に保持するか、移動させるための少なくとも3つの静電アクチュエータ
    ―アクチュエータの前記可動部を移動させるか、定位置に保持するための計算手段
    とが組み込まれており、
    前記静電アクチュエータは、前記慣性質量体に物理的にシールされた１つの共通電極を有しており、各前記静電アクチュエータの他の電極は、共通電極に面しかつ部分的に囲むか、共通電極によって部分的に囲まれている双方向性アクチュエータ。
14. 請求項13の双方向性アクチュエータであって、
    −2対の電極
    −４分割光学センサ
    −ＬＥＤまたはレーザ源
    を備えており、
    前記慣性質量体が、このように前記共通電極を構成しているアルミニウム冠によって囲まれている反磁性体のディスクであり、
    前記対の電極は、前記アルミニウム冠に直径方向に面しており、各対の電極は、その他の対の電極と直交して配置され、
    前記４分割光学センサおよび前記ＬＥＤまたはレーザ源は、前記慣性ディスク体によって、区切られる面と反対の面にそれぞれ面しており、
    前記慣性質量体は、前記ＬＥＤまたはレーザ源の光が前記４分割光学センサ上の当てられるその中心に穴を有している双方向性アクチュエータ。
15. 請求項13の双方向性アクチュエータであって、
    −2対の電極
    −2対の非接触位置センサ
    前記慣性質量体は、前記共通電極を構成しているアルミニウム冠によって囲まれている反磁性体のディスクであり、
    前記対の電極は、前記アルミニウム冠に直径方向に面しており、各対の電極は、その他の対の電極と直交して配置され、
    非接触位置センサの前記対は前記アルミニウム冠に直径方向に面しており、各対の電極は、その他の対の電極と直交して配置されている双方向性アクチュエータ。
16. 請求項13、14または16のいずれか１つの双方向性アクチュエータであって、
    −２つの付加的静電電極の間に前記反磁性体が位置させられるように位置させられる付加的静電電極であって、前記付加的静電電極および前記反磁性体の関連により構成される2つの新規な静電アクチュエータにおいて、共通電極の役割を前記反磁性体が果たしている少なくとも２つの付加的静電電極
    −前記付加的な電極に関して前記反磁性体の位置を測定する少なくとも１つの付加的な非接触位置センサ
    を備えており、
    前記反磁性要素は、平坦に成形された反磁性体であり、
    そして、前記位置センサは、前記付加的静電アクチュエータおよび前記計算手段を有するフィードバックループ組み込まれている双方向性アクチュエータ。
17. 請求項１６の双方向性アクチュエータを、原子間力顕微鏡プルーブのためのスキャン・モジュールとして使用する方法であって、原子間力顕微鏡プルーブが永久磁石の前記2D配列の前記穴に面する前記反磁性体に固定され、原子間力顕微鏡プルーブの下で、スキャンされる要素が前記穴の内側に位置させられる使用。
    

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