JP3152775B2

JP3152775B2 - 磁気浮上装置

Info

Publication number: JP3152775B2
Application number: JP35116792A
Authority: JP
Inventors: 明平森下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: US5477788A; JPH06178409A; DE4341661C2; DE4341661A1; KR970004334B1; KR940013986A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気吸引力で浮上体
（搬送車）を完全非接触に浮上させる磁気浮上装置に係
り、特に、装置の保守性の向上を図れるようにした磁気
浮上装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクトリーオートメーションの
一環として、建屋内の複数の地点間で搬送装置を用いて
半製品や資料を移動させることが広く行われている。こ
のような用途の搬送装置には、搬送物を速やかに、かつ
静かに移動させることが要求される。また、クリーンル
ームなどの超清浄空間で使用される搬送装置にあって
は、動作中に塵埃を発生しないことが要求されている。

【０００３】このようなことから、この種の搬送装置に
おいては、ガイドレールに沿わせて搬送車を非接触で走
行させる方式が採用されている。中でも、搬送車を磁気
吸引力で非接触に支持する方式は、ガイドレールに対す
る追従性や騒音、発塵防止効果に優れている。

【０００４】ところで、搬送車を磁気吸引力によって支
持する方式では、支持に必要な磁気力のすべてを電磁石
で賄おうとすると、電磁石を常時付勢する必要があり、
必然的に消費電力が多くなる。

【０００５】そこで、本出願人は、先に電磁石と永久磁
石とで磁気支持ユニットを構成し、非接触支持に必要な
磁気力の大部分を永久磁石で与えることにより、消費電
力の低減化を図った、いわゆるゼロパワーフィードバッ
ク制御方式（以下、ゼロパワー制御と略す。）の浮上式
搬送装置を提唱した（特開昭６１−１０２１０５号公
報）。

【０００６】ゼロパワー制御方式を採用した浮上式搬送
装置を安定に走行させるには、１つの磁気支持ユニット
だけで搬送車を支持することは困難で、通常、２つ以上
の数、例えば搬送車の前後左右の４か所に合計４個の磁
気支持ユニットを設ける必要がある。このように、４個
の磁気支持ユニットを設けた場合、浮上部全体の重量が
磁気支持ユニットに常に１／４づつ加わることが望まし
いが、実際にはアンバランスが生じる。このアンバラン
スは次のような問題を招く。

【０００７】すなわち、４つの磁気支持ユニットは全て
搬送車に固定されている。このため、４つの磁気支持ユ
ニットのうち３つの磁気支持ユニットが、これらユニッ
トの一部を構成している永久磁石の磁気力で支持できる
重量と等しい吸引力を発生する空隙長をとると、これら
３つの磁気支持ユニットの位置によって残りの１つの磁
気支持ユニットの空隙長が幾何学的に決定されてしま
う。したがって、残りの１つの磁気支持ユニットの実際
の空隙長と、このユニットが本来その支持分担重量を支
えるための吸引力を生じさせる空隙長とが必ずしも一致
しなくなる。

【０００８】たとえば、本来、２kg支持できる空隙長で
あるべきものが、強制的に、つまり幾何学的な条件によ
って、３kgを支持する空隙長に変更される。このため、
これら空隙長の差異を打消すべく上記磁気支持ユニット
の電磁石が必要以上に付勢され、電磁石全体に付与する
電力が増大する。したがって、大容量の電源を搭載する
必要があり、結局、装置全体の大形化を招くことにな
る。

【０００９】そこで本出願人は、磁気支持ユニットを少
なくとも４つ配置するようにした磁気浮上搬送装置にお
いて、２つの磁気支持ユニットを１つの組とし、各組を
別々の分割板で支持し、これら分割板をガイドレールの
下面に垂直な平面内で互いに回転可能とする連結機構で
連結し、さらに搬送車を一方の分割板に固定あるいは分
割板に対応させて分割することにより、各磁気支持ユニ
ットに空隙長方向への移動の自由を持たせ、これによっ
てそれぞれの空隙長を各磁気支持ユニットが本来分担す
べき支持重量に見合った吸引力を生じさせる値に自動調
節可能な構造を提唱した（特開平１−４５７３４号公
報）。

【００１０】しかし、このような空隙可変機構を備えた
ものにあっても次のような問題が残されていた。すなわ
ち、空隙可変機構を備えた浮上式搬送装置の搬送車に１
つの剛体とみなせる積荷を積載したときには、積荷の重
量が高々３つの磁気支持ユニットに分配されるにすぎな
い。これは以下の理由による。

【００１１】ゼロパワー制御を実施したとき、各磁気支
持ユニットとガイドレールとの間の空隙長は、各磁気支
持ユニットの自重と各磁気支持ユニットに加わる負荷重
量との合計値とそれぞれの永久磁石による吸引力とが等
しくなる値となる。各磁気支持ユニットとガイドレール
との間の空隙長は、図８に示すように支持重量が増加す
れば減少し、支持重量が減少すれば増加する。

【００１２】今、空隙可変機構を備え、かつ４つの磁気
支持ユニットを備えた搬送車に１つの剛体とみなせる積
荷を積載した場合を考えてみる。このとき、積荷自体の
重心に偏心があったり、車両に外力が加わると４つの磁
気支持ユニットに加わる負荷重量が増減する。

【００１３】負荷重量の増加した磁気支持ユニットで
は、このユニットとガイドレールとの間の空隙長が減少
する。また、負荷重量の減少した磁気支持ユニットで
は、このユニットとガイドレールとの間の空隙長が増加
する。このため、前者の磁気支持ユニットに負荷重量を
加えていた支持点は上方へ移動し、後者の磁気支持ユニ
ットに負荷重量を加えていた支持点は下方へ移動する。
負荷重量全体は不変であり、また磁気支持ユニットとガ
イドレールとの間の磁気吸引力は空隙長の２乗に反比例
する。このため、上方へ移動した支持点にはこれまで下
方に移動した支持点が支持していた重量が新たに加わ
り、また、下方に移動した支持点では上方に移動した支
持点に新たに加わった分だけ積荷の負荷重量が軽減され
る。こうなると、負荷重量の増加した磁気支持ユニット
の空隙長はさらに減少し、この磁気支持ユニットに負荷
重量を加えていた支持点はさらに上方へ移動する。ま
た、負荷重量の減少した磁気支持ユニットの空隙長はさ
らに増加し、この磁気支持ユニットに負荷重量を加えて
いた支持点はさらに下方へ移動する。

【００１４】このような過程が繰返され、結果として剛
体を支持するのに最小限必要な高々３つの磁気支持ユニ
ットのみに積荷の負荷重量が支持されることになる。こ
のように、空隙可変機構を備え、４つもしくはそれ以上
の磁気支持ユニットを持つ搬送車に積荷を搭載しても、
積荷の剛性が高ければその負荷重量は高々３つの磁気支
持ユニットにしか配分されないことになる。このため、
どの３つの磁気支持ユニットでも積荷の重量を十分支持
できるように各磁気支持ユニットを大形化したり、ある
いは１つの積荷を分割して重量を分散させたりすること
が必要となる。しかしながら、積荷の中には分割できな
いものもあるので、このような積荷に対処するためには
磁気支持ユニットを大形化せざるを得ず、この結果、搬
送車の重量の増加を招き、これに伴なってガイドレール
や軌道も大形化し、結局、装置全体の大形化を招く問題
があった。

【００１５】そこで、本出願人は、上述の空隙可変機構
に弾性体を介在させ、積荷支持点を固定した状態で磁気
支持ユニットに荷重を加えたときの当該磁気支持ユニッ
トの弾性体のばね力に起因する空隙長の単位重量当たり
の変形量の逆数が、電磁石の励磁電流が零でかつ搬送車
が空車の状態にあるときの磁気支持ユニットの空隙長方
向の吸引力を空隙長で微分した値の絶対値と同値もしく
はそれより小さい値として各磁気支持ユニットへの負荷
重量の自動分散が可能な構造を提唱した（特開昭６１−
１７０２０６号公報）。

【００１６】しかし、このような負荷重量の自動分散機
構を備えたものにあっても次のような問題があった。す
なわち、上述した弾性体のばね力が、搬送車の積荷支持
点を固定した状態で磁気支持ユニットに荷重を加えたと
きの当該磁気支持ユニットの弾性体のばね力に起因する
空隙長の単位重量当たりの変形量の逆数が、電磁石の励
磁電流が零でかつ搬送車が空車の状態にあるときの磁気
支持ユニットの空隙長方向の吸引力を空隙長で微分した
値の絶対値と同値もしくはそれより小さい値であるた
め、搬送車をガイドレールから取去る場合、分割構造の
搬送車にあっては搬送車の分割板が上記連結機構で磁気
支持ユニットの吸引力により回転し、磁気支持ユニット
がガイドレールに衝突して装置の破損を招くことがあっ
た。また、磁気支持ユニットを弾性体を介して車体に取
付けた搬送車にあっては、車体を押し下げても磁気支持
ユニットがガイドレールに対して吸引力を作用させてい
るために弾性体が過度に変形して装置の破損を招くこと
があった。このため、保守点検等で搬送車をガイドレー
ルから取去る場合には、分割板やすべての磁気支持ユニ
ットを車体に固定したり、すべての磁気支持ユニットを
押し下げて搬送車をガイドレールから取り外さなければ
ならず、結局、装置の保守性の悪化を招いていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
搬送車の積荷支持点を固定した状態で磁気支持ユニット
に荷重を加えたときの当該磁気支持ユニットの弾性体の
ばね力に起因する空隙長の単位重量当たりの変形量の逆
数が、電磁石の励磁電流が零でかつ搬送車が空車の状態
にあるときの磁気支持ユニットの空隙長方向の吸引力を
空隙長で微分した値の絶対値と同値もしくはそれより小
さい値、つまり、磁気支持ユニットに作用する機械的な
バネ力が空車時の磁気支持ユニットに作用する磁気的な
バネ力より弱いため、搬送車をガイドレールから取去る
ときに装置が損傷しないよう分割板やすべての磁気支持
ユニットを車体に固定したり、すべての磁気支持ユニッ
トを押し下げなければならず、ガイドレールから取り外
して搬送車全体の保守を実施することが困難であった。
また、ガイドレールから搬送車を外さない場合には、ガ
イドレール等の軌道構造物が障害となり、搬送車全体の
保守が実施できなかった。

【００１８】そこで本発明は、ガイドレールから容易に
搬送車を取り外すことができ、しかも装置を損傷させる
ことなく取り外しを行うことができ、もって保守性に優
れた磁気浮上装置の提供を目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の磁気浮上装置は、少なくとも一部が強磁
性体で形成されたガイドレールと、このガイドレールに
対して非接触に支持される浮上体と、前記浮上体に空隙
を介して前記ガイドレールに対向する関係に搭載され、
電磁石及び永久磁石を磁気力源として上記電磁石、永久
磁石、前記空隙、前記ガイドレールを経由する磁気回路
で前記浮上体を磁気力浮上させる複数の磁気支持ユニッ
トと、この複数の磁気支持ユニットと前記ガイドレール
との間の空隙長をそれぞれ独立に可変可能とする空隙可
変機構と、前記各電磁石の励磁電流をほぼ零にする状態
で常に前記各磁気回路を安定化させるゼロパワー浮上制
御手段とを備え、前記ゼロパワー浮上制御手段は、前記
浮上体を剛体と見なした場合の少なくとも２自由度の運
動を規定する所定の電磁石の励磁電流の算術結果をゼロ
に収束させる第１ゼロパワー制御ループと、前記２自由
度の運動を規定する少くとも所定の電磁石の励磁電流の
算術結果と前記２自由度の運動に寄与しない電磁石の励
磁電流の算術結果から所定の電磁石の励磁電流をゼロに
収束させる第２のゼロパワー制御ループと、前記第１の
ゼロパワー制御ループ及び前記第２のゼロパワー制御ル
ープを動作させるべく前記複数の磁気支持ユニットのう
ち少くとも一つの前記磁気支持ユニットの電磁石の励磁
電流を調整する特定制御手段とを有することを特徴とす
る。また、上記目的は次のような磁気浮上装置によって
も達成できる。すなわち、本発明は、少なくとも一部が
強磁性体で形成されたガイドレールと、このガイドレー
ルに対して非接触に支持される浮上体と、前記浮上体に
空隙を介して前記ガイドレールに対向する関係に搭載さ
れ、電磁石及び永久磁石を磁気力源として上記電磁石、
永久磁石、前記空隙、前記ガイドレールを経由する磁気
回路で前記浮上体を磁気力浮上させる複数の磁気支持ユ
ニットと、前記各電磁石の励磁電流をほぼ零にする状態
で常に前記各磁気回路を安定化させるゼロパワー浮上制
御手段とを備え、前記ゼロパワー浮上制御手段は、前記
浮上体を剛体と見なした場合の少なくとも２自由度の運
動を規定する所定の電磁石の励磁電流の算術結果をゼロ
に収束させる第１ゼロパワー制御ループと、前記２自由
度の運動を規定する少くとも所定の電磁石の励磁電流の
算術結果と前記２自由度の運動に寄与しない電磁石の励
磁電流の算術結果から所定の電磁石の励磁電流をゼロに
収束させる第２のゼロパワー制御ループと、前記センサ
部の出力に基づき前記第１のゼロパワー制御ループ及び
前記第２のゼロパワー制御ループを動作させるべく前記
複数の磁気支持ユニットのうち少くとも一つの前記磁気
支持ユニットの電磁石の励磁電流を調整する特定制御手
段とを有することを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明を説明するに当たり、まず本装置におけ
る制御方式がいかなる根拠に基くものかを説明する。

【００２１】図１〜図３には、本装置における浮上体の
代表的な構成が示されている。

【００２２】これらの図において、１２ａ，１２ｂはガ
イドレールを示し、１５は浮上体を示している。浮上体
１５の一部を構成している基台２５の四隅位置には空隙
可変機構１０１を介して磁気支持ユニット３１ａ〜３１
ｄが取付けられている。これら磁気支持ユニット３１ａ
〜３１ｄが発生する磁気吸引力によって浮上体１５が非
接触支持される。

【００２３】磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄは、図２
に示すように、永久磁石５３と、互いの発生する磁束を
強め合うように結線され永久磁石５３の両側に配置され
た電磁石５１、５２とで構成されており、電磁石５１、
５２の励磁電流を制御して永久磁石５３に起因する磁気
支持ユニット３１ａ〜３１ｄの磁気吸引力を制御する。
また、磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄは、図２に示す
ようにガイドレール１２ａ，１２ｂに対して外側にずれ
た状態で対向しており、浮上体１５に対して浮上力と案
内力を作用させることが可能な配置となっている。

【００２４】空隙可変機構１０１は、磁気支持ユニット
３１ａ〜３１ｄが取付けられる断面Ｌ字状の台座１０２
と、基台２５の上面四隅に固定された背板１０３と、台
座１０２と背板１０３の側面とをピンで回転可能に連結
して平行リンク機構を構成する４本の棒状部材１０４
と、台座１０２の下面部と基台２５の上面部とに固定さ
れた２つのオイルダンパ１０５と、台座１０２の下面部
と基台２５の上面部との間で２つのオイルダンパ１０５
間に介挿されたコイルスプリング１０６とで構成されて
いる。

【００２５】コイルスプリング１０６は、基台２５を固
定して磁石ユニットに荷重を加えたときのコイルスプリ
ング１０６のばね力に起因する前記空隙の単位重量当た
りの変形量の逆数ｋが、前記電磁石の励磁電流が零でか
つ前記浮上体が最大積載の状態にあるときの前記磁石ユ
ニットの空隙可変方向の吸引力をそのときの空隙長で微
分した値の絶対値より大きな値となっている。ここで
は、簡単のため、ｋをばね定数と呼ぶ。

【００２６】浮上体１５は後に説明する種々の構成要素
により構成されているが、簡単のためここでは説明を省
略する。

【００２７】今、浮上体１５が最大積載重量の積荷を搭
載して浮上している状態を考える。

【００２８】浮上体１５の重心が浮上体１５の中央にあ
ると仮定して、図１中の座標系に基づき、浮上体１５の
運動方程式並びに磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの電
磁石に印加される励磁電圧の電圧方程式を定常浮上状態
の近傍で線形化し、重心の上下動（ｚ方向）、重心回り
のローリング（ｇ方向）、重心回りのピッチング（ｈ方
向）、磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの先端が作る面
のねじれ運動（ｇ_j方向）の４つのモードに分解して記
述すると、(1) 式および(2) 式の座標変換により(3) 式
〜(6) 式が導出される。

【００２９】

【数１】

【００３０】

【数２】

【００３１】

【数３】

【００３２】

【数４】

【００３３】

【数５】

【００３４】

【数６】ここで、添字ａ〜ｄは磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄ
に対応しており、Δは定常浮上状態からの偏差を表す。
また、ｚ_i（ｉ＝ａ〜ｄ）は浮上ギャップ長、ｉ_i（ｉ
＝ａ〜ｄ）は磁気支持ユニットの励磁電流、ｚはガイド
レール１２ａ（１２ｂ）の下面から磁気支持ユニット３
１ａ〜３１ｄの先端を結んで作られる面の中心位置まで
の高さ、ｚ_Lはガイドレール１２ａ，１２ｂの下面から
磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの下方に位置している
基台２５上面位置までの距離、ｇは磁気支持ユニット３
１ａ、３１ｂの先端を結ぶ直線と磁気支持ユニット３１
ｃ、３１ｂの先端を結ぶ直線のロール角の和、ｇ_Lは基
台２５のロール角、ｇ_jは磁気支持ユニット３１ａ，３
１ｂの先端を結ぶ直線と磁気支持ユニット３１ｃ，３１
ｂの先端を結ぶ直線のロール角の差、ｈは磁気支持ユニ
ット３１ａ，３１ｄの先端を結ぶ直線と磁気支持ユニッ
ト３１ｂ，３１ｃの先端を結ぶ直線のそれぞれのピッチ
角の平均値、ｈ_Lは基台２５のピッチ角を示す。

【００３５】ｍは各磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの
質量、Ｍは各磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄを除く浮
上体１５の質量、Ｉ_gはｘ軸まわりの慣性モーメント、
Ｉ_hはｙ軸まわりの慣性モーメント、ｑ_g、ｑ_hはそれ
ぞれ磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄのｙ軸およびｘ軸
に平行な間隔、ｋは空隙可変機構１０１のばね定数（ｋ
＞０）、γは空隙可変機構１０１の減衰定数（γ＞
０）、ｆ_zはそれぞれ磁気支持ユニット３１ａのｚ軸方
向の吸引力、φは磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの主
磁束、

【００３６】

【数７】浮上体１５の定常浮上状態における関数の偏分値を表
す。また、Ｌ_zo，Ｒはそれぞれ浮上体が設計値の空隙長
で浮上しているときのコイル５６の自己インダクタンス
および電気抵抗の値、ｕ_zは磁気支持ユニット３１ａ〜
３１ｄに加えられるｚ軸に平行な外力、ｕ_Lは磁気支持
ユニット３１ａ〜３１ｄ以外の部分に加えられるｚ軸に
平行な外力、ｑ_gｕ_g、ｑ_hｕ_hはそれぞれ磁気支持ユ
ニット３１ａ〜３１ｄに加えられるｘ軸まわりのトルク
外乱およびｙ軸まわりのトルク外乱、Ｔ_g、Ｔ_hはそれ
ぞれ磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄ以外の部分に加え
られるｘ軸まわりのトルク外乱およびｙ軸まわりのトル
ク外乱、ｑ_gjｕ_gjは磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの
先端が作る面のねじれ運動に寄与するｘ軸まわりのトル
ク外乱、記号・は１階の時間微分を表している。

【００３７】ここでは、(3) 式をｚモード、(4) 式をｇ
モード、(5) 式をｈモード、(6) 式をｇ_jモードと呼
ぶ。(3) 式〜(5) 式、(6) 式は、次の状態方程式にまと
めることができる。すなわち、状態ベクトルｘ₃、ｘ₅
を、

【００３８】

【数８】ここで、Ａ₃、ｂ₃、Ｄ₃、ｄ₃、Ａ₅、ｂ₅、Ｄ₅、
ｄ₅は、

【００３９】

【数９】の行列を表す。ｅ₃、ｅ₅はそれぞれのモードを安定化
するための制御電圧ｅ₃＝ｅ_gj ｅ₅＝ｅ_z，ｅ_g，ｅ_h であり、各磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの個々の制
御電圧は下式で与えられる。

【００４０】

【数１０】磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの励磁電流を零に収束
させながら浮上体１５の磁気浮上状態を安定化するた
め、特開昭６１−１０２１０５号公報にも示されている
ゼロパワー制御を各モードに施す。ここでは、簡単のた
め、電流積分形制御を用いた場合を考える。

【００４１】図７に制御ブロック図を示す。ここで、Ｆ
はフィードバックゲイン補償器、Ｋは積分補償器を表
し、ｇ_jモードでは、Ｆ＝（Ｆ_1gj，Ｆ_4gj，Ｆ_7gj）（ｇ_jモード），Ｋ＝（ 0 ， 0 ，Ｋ_7gj）（ｇ_jモード）他のモードでは、Ｆ＝（Ｆ_1i，Ｆ_4i，Ｆ_7i）（ｉ＝ｚ，ｇ，ｈ），Ｋ＝（ 0 ， 0 ，Ｋ_7i）（ｉ＝ｚ，ｇ，ｈ）であり、出力行列Ｃはｇ_jモードでは次数に等しい単位
行列とする。他のモードでは、

【００４２】

【数１１】となる。

【００４３】また、Ａ，ｂ，ｙはそれぞれＡ＝Ａ₃，Ａ₅、ｂ＝ｂ₃，ｂ₅、ｙ＝Ｃｘ（ｘ＝ｘ
₃，ｘ₅）を表す。同様に以下では、Ｄ＝Ｄ₃，Ｄ₅、ｄ＝ｄ₃，
ｄ₅、ｅ＝ｅ₃，ｅ₅とする。

【００４４】上述のゼロパワー制御を各モードに施した
場合、Ｉを該当する各モードの次数に等しい次数の単位
行列として、各モードが安定となるためには、 det[ｓＩ−Ａ＋ｂＦＣ＋ｂＫＣ／ｓ］ｓ＝0 …(10) で表されるｓの特性方程式中、左辺のｓの多項式の定数
項が正であることが必要条件となる。

【００４５】各モード毎に計算した(10)式のｓの多項式
の定数項は、以下のようになる。

【００４６】

【数１２】

【００４７】

【数１３】また、磁石ユニット３１ａ〜３１ｄが直接基台２５に固
定されている場合でも、ｋ→∞とみなせば、同様の必要
条件となる。

【００４８】空隙可変機構１０１のばね定数ｋが(16)式
となるように構成された浮上体１５においては、上述の
第１のゼロパワーフィードバックループの制御定数には
Ｋ_7zおよびＫ_7hが該当し、上述の第２のゼロパワーフィ
ードバックループの制御定数にはＫ_7gおよびＫ_7gjが該
当する。第２のゼロパワーフィードバックループの制御
定数のうち、Ｋ_7gjを第１のゼロパワーフィードバック
ループの制御定数の符号とは異なるように設定して初め
て、浮上体１５の磁気浮上状態の安定化を図ることが可
能となる。

【００４９】したがって、図７からも明らかなように、
第１および第２のゼロパワーフィードバックループの入
力となるΔｉ_z，Δｉ_hおよびΔｉ_gが正（負）の値で
あれば、(15)式よりこれらのゼロパワーフィードバック
ループの出力も正（負）の値となる。一方、もう一つの
第２のゼロパワーフィードバックループの入力となるΔ
ｉ_gjが正（負）の値であれば、(17)式よりこのゼロパワ
ーフィードバックループの出力は負（正）の値となる。

【００５０】これにより、磁気支持ユニットに作用する
空隙可変機構の機械的なバネ力を必要なだけ大きくして
も浮上体１５のゼロパワー制御が可能となり、全ての磁
気支持ユニットが独立にそれぞれの浮上ギャップ長を変
化させることが可能な構成、例えば、車体の分割構造
や、空車時の磁気支持ユニットに作用する磁気的なバネ
力より弱い機械的なバネ力を磁気支持ユニットに作用さ
せる空隙可変機構の使用を避けることが可能となる。し
たがって、従来のように浮上体をガイドレールから取去
る際に装置が損傷しないように分割板やすべての磁気支
持ユニットを車体に固定したり、すべての磁気支持ユニ
ットを押し下げたりする代わりに、浮上体を剛体とみな
して任意の箇所を把持し、容易にガイドレールから取外
せるようになる。このため、磁気浮上装置の保守性が大
幅に向上する。

【００５１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００５２】図１乃至図４には本発明の一実施例に係る
磁気浮上装置１０の主要部が示されている。

【００５３】これらの図において、１１は断面が逆Ｕ字
状に形成され、たとえばオフィス空間において障害物を
避けるようにして敷設された軌道枠を示している。軌道
枠１１の上部壁下面には２本のガイドレール１２ａ，１
２ｂが平行に敷設されている。

【００５４】ガイドレール１２ａ，１２ｂは、強磁性体
で形成された平板状部材によって形成されている。ま
た、軌道枠１１の側壁内面にはそれぞれ断面がコ字状に
形成された非常用ガイド１４ａ，１４ｂが互いの解放側
を対面させて配設されている。

【００５５】ガイドレール１２ａ，１２ｂの下側には、
浮上体１５がガイドレール１２ａ，１２ｂに沿って走行
自在に配置されている。軌道枠１１の上部壁下面でガイ
ドレール１２ａ，１２ｂの間の部分には、図２および図
３に示すように、ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿って
所定の距離を隔ててリニア誘導電動機の固定子１６が配
置されている。

【００５６】浮上体１５は、ガイドレール１２ａ，１２
ｂの下面と対向するように配置された平板状の基台２５
を備えている。基台２５の上面四隅位置には空隙可変機
構１０１を介してそれぞれ計４個の磁気支持ユニット３
１ａ〜３１ｄが搭載されている。これら磁気支持ユニッ
ト３１ａ〜３１ｄには、各ユニットとガイドレール１２
ａ，１２ｂの下面との間のギャップ長（空隙長）を検出
する光学式のギャップセンサ３４ａ〜３４ｄがそれぞれ
取付けられている。

【００５７】基台２５の下面には、図３にも示すよう
に、連結部材３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂを介して
搬送物を収納するための容器３７が取付けられている。

【００５８】容器３７の上面には、前述した４つの運動
モードに基いて浮上体１５をゼロパワー制御で磁気浮上
させるための制御装置４１と、定電圧発生装置４２と、
これらに電力を供給する小容量の電源４３とがそれぞれ
四つに分割されて搭載されている。

【００５９】さらに、基台２５の四隅位置には、各磁気
支持ユニット３１ａ〜３１ｄの磁気力喪失時などにおい
て前記非常用ガイドレール１４ａ，１４ｂの上下壁内面
に接触して浮上体１５を上下方向に支持するための４つ
の縦車輪４５ａと、同非常用ガイドレール１４ａ，１４
ｂの側壁内面に接触して浮上体１５を左右方向に支持
し、過大な横方向の外力で浮上体１５がガイドレール１
２ａ，１２ｂから外れて脱落することを防止するための
横車輪４５ｂとがそれぞれ取付けられている。

【００６０】なお、基台２５は前述したリニア誘導電動
機の可動要素である二次導体板を兼ねたものであり、装
置の稼働時おいては固定子１６と僅かのギャップを介し
て対向する高さに位置する。

【００６１】各磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄは、図
４に示すように、上端部がガイドレール１２ａ（１２
ｂ）の下面に対して外側にずれて対向するように配置さ
れた２つの電磁石５１，５２と、これら電磁石５１，５
２の各下部側面間に介挿された永久磁石５３とで構成さ
れており、全体としてＵ字状に形成されている。各電磁
石５１，５２は、強磁性体で形成された継鉄５５と、こ
の継鉄５５に巻装されたコイル５６とで構成されてい
る。

【００６２】各コイル５６は、電磁石５１，５２によっ
て形成される磁束が互いに加算されるような向きで直列
に接続されている。そしてガイドレール１２ａ，１２ｂ
のそれぞれの幅Ｌ₁は、磁気支持ユニット３１ａ〜３１
ｄのそれぞれの幅Ｌ₂より狭く設定されている。

【００６３】空隙可変機構１０１は、磁気支持ユニット
３１ａ〜３１ｄが取付けられる断面がＬ字状の台座１０
２と、基台２５の上面四隅に固定された背板１０３と、
台座１０２と背板１０３の側面とをピンで回転可能に連
結して平行リンク機構を構成する４本の棒状部材１０４
と、台座１０２の下面部と基台２５の上面部とに固定さ
れた２つのオイルダンパ１０５と、台座１０２の下面部
と基台２５の上面部との間で２つのオイルダンパ１０５
間に介挿されたコイルスプリング１０６とで構成されて
いる。

【００６４】コイルスプリング１０６は、基台２５を固
定して磁石ユニットに荷重を加えたときのコイルスプリ
ング１０６のばね力に起因する前記空隙の単位重量当た
りの変形量の逆数ｋが、前記電磁石の励磁電流が零でか
つ前記搬送車が最大積載の状態にあるときの前記磁石ユ
ニットの空隙可変方向の吸引力をそのときの空隙長で微
分した値の絶対値より大きな値となっている。

【００６５】制御装置４１は、図１に示すように分割さ
れてはいるが、たとえば図５に示すように、全体として
１つに構成されている。なお、以下のブロック図におい
て、矢印線は信号経路を、また棒線はコイル５６の周辺
の電力経路を示している。この制御装置４１は、浮上体
１５に取付けられて磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄに
よって形成される磁気回路中の起磁力あるいは磁気抵抗
もしくは浮上体１５の運動の変化を検出するセンサ部６
１と、このセンサ部６１からの信号に基いて各コイル５
６に供給すべき電力を演算する演算回路６２と、この演
算回路６２からの信号に基いて各コイル５６に電力を供
給するパワーアンプ６３ａ〜６３ｄとで構成されてお
り、これらで４つの磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの
吸引力をそれぞれ制御している。

【００６６】電源４３はパワーアンプ６３ａ〜６３ｄに
電力を供給すると同時に、演算回路６２およびギャップ
センサ３４ａ〜３４ｄに一定電圧で電力を供給する定電
圧発生装置４２にも電力を供給している。

【００６７】定電圧発生装置４２は、パワーアンプ６３
ａ〜６３ｄへの大電流の供給などにより電源４３の電圧
が変動しても常に一定の電圧で演算回路６２およびギャ
ップセンサ３４ａ〜３４ｄに電力を供給する。このた
め、ギャップセンサ３４ａ〜３４ｄおよび演算回路６２
は常に正常に動作する。

【００６８】センサ部６１は、前述したギャップセンサ
３４ａ〜３４ｄと、各コイル５６の電流値を検出する電
流検出器６５ａ〜６５ｄとで構成されている。

【００６９】演算回路６２は、図１に示される運動座標
毎に浮上体１５の磁気浮上制御を行っている。ここでは
浮上体１５の重心のｚ座標に関する磁気浮上制御系をｚ
モード、浮上体１５のロール（ｇ方向）に関する磁気浮
上制御系をｇモード、浮上体１５のピッチ（ｈ方向）に
関する磁気浮上制御系をｈモード、磁気支持ユニット３
１ａ〜３１ｄの先端が作る面のねじれ運動（ｇ_j方向）
に関する磁気浮上制御系をｇ_jモードとして説明する。

【００７０】すなわち、演算回路６２は、ギャップセン
サ３４ａ〜３４ｄで得られたギャップ長信号ｚ_a〜ｚ_d
からそれぞれのギャップ長設計値ｚ_a0〜ｚ_d0を減算して
得られるギャップ長偏差信号Δｚ_a〜Δｚ_dを演算する
減算器８０ａ〜８０ｄと、ギャップ長偏差信号Δｚ_a〜
Δｚ_dから(1) 式中のｚ、ｇ、ｈおよびｇ_jの各偏差Δ
ｚ、Δｇ、ΔｈおよびΔｇ_jを演算する浮上ギャップ長
偏差座標変換回路８１と、電流検出器６５ａ〜６５ｄで
得られた励磁電流検出信号ｉ_a〜ｉ_dからそれぞれの電
流設計値ｉ_a0〜ｉ_d0を減算して得られる電流偏差信号Δ
ｉ_a〜Δｉ_dを演算する減算器８２ａ〜８２ｄと、電流
偏差信号Δｉ_a〜Δｉ_dから(2) 式中のｉ_z、ｉ_g、ｉ
_hおよびｉ_gjの各偏差Δｉ_z、Δｉ_g、Δｉ_hおよびΔ
ｉ_gjを演算する電流偏差座標変換回路８３と、浮上ギャ
ップ長偏差座標変換回路８１および電流偏差座標変換回
路８３の出力Δｚ、Δｇ、Δｈ、Δｇ_j、Δｉ_z、Δｉ
_g、Δｉ_hおよびΔｉ_gjを導入してｚ、ｇ、ｈおよびｇ
_jの各モードにおいて浮上体１５を安定に磁気浮上させ
るモード別電磁石制御電圧ｅ_z、ｅ_g、ｅ_hおよびｅ_gj
を演算する制御電圧演算回路８４と、この制御電圧演算
回路８４の出力ｅ_z、ｅ_g、ｅ_hおよびｅ_gjより(9) 式
に基いて磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄのそれぞれの
電磁石励磁電圧ｅ_a〜ｅ_dを演算する制御電圧座標逆変
換回路８５とで構成されている。そして、制御電圧座標
逆変換回路８５の演算結果、つまり上述したｅ_a〜ｅ_d
がパワーアンプ６３ａ〜６３ｄに与えられ、コイル５６
に電圧ｅ_a〜ｅ_dに起因する励磁電流が供給される。

【００７１】制御電圧演算回路８４は、ΔｚとΔｉ_zか
らｚモードの電磁石制御電圧ｅ_zを演算する上下動モー
ド制御電圧演算回路８６と、ΔｇとΔｉ_gからｇモード
の電磁石制御電圧ｅ_gを演算するロールモード制御電圧
演算回路８７と、ΔｈとΔｉ_hからｈモードの電磁石制
御電圧ｅ_hを演算するピッチモード制御電圧演算回路８
８と、Δｇ_jとΔｉ_gjからｇ_jモードの電磁石制御電圧
ｅ_gjを演算するツイストモード制御電圧演算回路８９と
で構成されている。

【００７２】上下動モード制御電圧演算回路８６、ロー
ルモード制御電圧演算回路８７、ピッチモード制御電圧
演算回路８８、ツイストモード制御電圧演算回路８９は
図６に示すように、全て同一の構成要素で構成されてい
る。ここでは、上下動モード制御電圧演算回路８６を例
として制御電圧演算回路８４の構成を説明する。

【００７３】すなわち、上下動モード制御電圧演算回路
８６は、Δｚを導入しΔｚの時間微分値Δｚ′（この明
細書の本文中では、時間微分を表す記号・の代りに記
号′を用いる。）を演算して出力する微分器９０と、Δ
ｚを導入して図７に示すフィードバックゲインＦ_1zをΔ
ｚに乗じるゲイン補償器９１と、Δｚを導入し同フィー
ドバックゲインＦ_4zをΔｚに乗じるゲイン補償器９２
と、Δｉ_zを導入し同フィードバックゲインＦ_7zをΔｉ
_zに乗じるゲイン補償器９３と、電流偏差目標値発生器
９４と、Δｉ_zを電流偏差目標値発生器９４の目標値よ
り減じる減算器９５と、この減算器９５の出力値を積分
し図７に示すフィードバックゲインＫ_7zを積分結果に乗
じる積分補償器９６と、ゲイン補償器９１〜９３の出力
を入力しこれらの総和を演算する加算器９７と、加算器
９７の出力値を積分補償器９６の出力値から減じる減算
器９８とで構成されている。減算器９８の出力信号はｅ
_zとなる。かくして、上下動モード制御電圧演算回路８
６は、図７のｚモードの制御を実現する。ここで、積分
補償器９６のゲインＫ_7zが負の値をとることはいうまで
もない。

【００７４】また、ツイストモード制御電圧演算回路８
９は、構成要素が上下動モード制御電圧演算回路８６と
同一であるが、図７のｇ_jモードの制御を実現するた
め、積分補償器９６のゲインＫ_7gjが正の値をとること
はいうまでもない。

【００７５】次に、上記のように構成された本実施例に
係る磁気浮上装置の動作を説明する。

【００７６】装置が停止状態にあるときは、非常用ガイ
ドレール１３ａ，１３ｂの上下壁のいずれか一方の内面
に浮上体１５の縦車輪４５ａが接触している。この状態
で装置を起動させると制御装置４１は各永久磁石５３が
発生する磁束と同じ向きまたは逆向きの磁束を各電磁石
５１、５２で発生させるとともに、磁気支持ユニット３
１ａ〜３１ｄとガイドレール１２ａ，１２ｂとの間の空
隙長を所定に維持させるべく各励磁コイル５６に流す電
流を制御する。これによって、図４に磁気支持ユニット
３１ａの部分だけを取出して代表して示すように、永久
磁石５３〜継鉄５５〜空隙Ｐ〜ガイドレール１２ａ〜空
隙Ｐ〜継鉄５５〜永久磁石５３の経路からなる磁気回路
が形成される。

【００７７】空隙Ｐにおけるギャップ長は、ガイドレー
ル１２ａ，１２ｂに作用する各永久磁石５３の起磁力に
起因する磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの磁気的吸引
力が積荷を含む浮上体１５全体の重量、積荷等により発
生する浮上体１５の重心を通るｘ軸回りのトルク、同ｙ
軸回りのトルクおよび空隙可変機構１０１のばね力と各
磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの重量との合力の全て
と丁度釣合うような長さに設定される。

【００７８】制御装置４１は、このギャップ長を維持す
べく各磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄの電磁石５１，
５２の励磁電流制御を行う。このとき、空隙可変機構１
０１のばね定数ｋは、浮上体１５が最大積載状態にある
ときの各永久磁石５３の起磁力に起因する磁気支持ユニ
ット３１ａ〜３１ｄの磁気的吸引力をそのときの浮上ギ
ャップ長で微分した値の絶対値、つまり図８に示す接線
の傾きの絶対値，すなわち磁気ばね定数より大きく設定
されており、これによっていわゆるゼロパワー制御がな
されることになる。

【００７９】浮上体１５がリニア誘導電動機の固定子１
６の真下にあるときに固定子１６を付勢すると基台２５
が固定子１６から推力を受ける。この結果、浮上体１５
は磁気浮上状態のままガイドレール１２ａ，１２ｂに沿
って走行を開始する。浮上体１５が空気抵抗等の影響で
完全に停止するまでの間に再び固定子１６が配置されて
いれば、浮上体１５は再度推力を受ける。したがって、
ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿った移動を持続する。
かくして、浮上体１５を非接触状態で目的地まで移動さ
せることができる。

【００８０】ところで、保守や点検のために浮上体１５
を軌道１１の端部から取外す場合には、空隙可変機構１
０１のばね定数ｋのほうが磁気支持ユニット３１ａ〜３
１ｄの磁気ばね定数より大きいので、空隙可変機構１０
１より下方の部位たとえば連結部材３５ａ，３５ｂ，３
６ａ，３６ｂや容器３７を把持して取外しても、ガイド
レール１２ａ，１２ｂに作用する吸引力で磁気支持ユニ
ット３１ａ〜３１ｄがガイドレールに衝突したり吸着す
ることがない。したがって、装置を損傷することなく容
易に浮上体１５を取扱うことができる。このため、磁気
浮上装置の保守性を大幅に向上できる。

【００８１】なお、上述した実施例では浮上体１５が４
つの磁気支持ユニットと空隙可変機構とを備えている
が、磁気支持ユニットの個数や空隙可変機構の使用およ
びこれらに付随する制御装置の構成が何等限定されるも
のではなく種々変更が可能である。

【００８２】たとえば、図９に示すように、一本のガイ
ドレール１２ｃに対向する３つの磁気支持ユニットを備
えた浮上体１５ａにより磁気支持装置１０ａを構成する
ものであって何等差し支えない。

【００８３】この磁気支持装置１０ａでは、軌道１１ａ
に沿って所定の間隔で配置されリニア誘導電動機の２次
導体板を兼ねた容器３７の下面と僅かのギャップを介し
て対向する高さに設置された固定子１６（図示せず）を
励磁することで浮上体１５ａに推進力が与えられる。以
下では、簡単のため、図１と同一構成要素には必要に応
じて添字付の同一番号を付して説明は省略する。

【００８４】磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｃは、浮上
体１５ａ上において十分剛性の高い基台２５ａに直接取
付けられている。この場合、制御装置４１ａは図１０に
示すように構成される。

【００８５】演算回路６２ａは、浮上体１５ａのｚモー
ド、ｈモードのゼロパワー制御を行うとともに磁気支持
ユニット３１ａの励磁電流ｉ_aから磁気支持ユニット３
１ｂの励磁電流ｉ_bを減算した差ｉ_wを零にするｗモー
ドのゼロパワー制御を行っている。

【００８６】すなわち、演算回路６２ａはギャップセン
サ３４ａ〜３４ｃで得られたギャップ長信号ｚ_a〜ｚ_c
からそれぞれのギャップ長設計値ｚ_a0〜ｚ_c0を減算して
得られるギャップ長偏差信号Δｚ_a〜Δｚ_cを演算する
減算器８０ａ〜８０ｃと、ギャップ長偏差信号Δｚ_a〜
Δｚ_cから，

【００８７】

【数１４】に基いてｚおよびｈの各偏差ΔｚおよびΔｈを演算する
浮上ギャップ長偏差座標変換回路８１ａと、電流検出器
６５ａ〜６５ｃで得られた励磁電流検出信号ｉ_a〜ｉ_c
からそれぞれの電流設計値ｉ_a0〜ｉ_c0を減算して得られ
る電流偏差信号Δｉ_a〜Δｉ_cを演算する減算器８２ａ
〜８２ｃと、電流偏差信号Δｉ_a〜Δｉ_cから

【００８８】

【数１５】に基いてｉ_z、ｉ_hおよびｉ_wの各偏差Δｉ_z、Δｉ_h
およびΔｉ_wを演算する電流偏差座標変換回路８３ａ
と、浮上ギャップ長偏差座標変換回路８１ａおよび電流
偏差座標変換回路８３ａの出力Δｚ、Δｈ、Δｉ_z、Δ
ｉ_hおよびΔｉ_wを導入してｚ、ｈおよびｗの各モード
において浮上体１５を安定に磁気浮上させるモード別電
磁石制御電圧ｅ_z、ｅ_hおよびｅ_wを演算する制御電圧
演算回路８４ａと、この制御電圧演算回路８４ａの出力
ｅ_z、ｅ_hおよびｅ_wより、

【００８９】

【数１６】に基いて磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｃのそれぞれの
電磁石励磁電圧ｅ_a〜ｅ_cを演算する制御電圧座標逆変
換回路８５ａとで構成されている。

【００９０】そして、制御電圧座標逆変換回路８５ａの
演算結果、つまり上述したｅ_a〜ｅ_cがパワーアンプ６
３ａ〜６３ｃに与えられ、コイル５６に電圧ｅ_a〜ｅ_c
に起因する励磁電流が供給される。

【００９１】制御電圧演算回路８４ａは、ΔｚとΔｉ_z
からｚモードの電磁石制御電圧ｅ_zを演算する上下動モ
ード制御電圧演算回路８６ａと、ΔｈとΔｉ_hからｈモ
ードの電磁石制御電圧ｅ_hを演算するピッチモード制御
電圧演算回路８８ａと、Δｉ_wからｗモードの電磁石制
御電圧ｅ_wを演算するツイストモード制御電圧演算回路
８９ａとで構成されている。

【００９２】ここで、上下動モード制御電圧演算回路８
６ａは、たとえば状態観測器で磁石ユニット３１ａ〜３
１ｃに加わるｚ軸方向の外力の平均値ｕ_zを推定し、こ
れに所定のゲインを乗じて電磁石励磁電圧ｅ_zにフィー
ドバックするゼロパワー制御ループを構成している。ま
た、ピッチモード制御電圧演算回路８８ａは、Δｈ、Δ
ｈとΔｉ_hをそれぞれに全てが同時に零でない所定のゲ
インを乗じて一次伝達関数を有するフィルタに入力し、
同フィルタの出力を電磁石励磁電圧ｅ_hにフィードバッ
クするゼロパワー制御ループを構成している。一方、ツ
イストモード制御電圧演算回路８９ａはΔｉ_wを所定の
ゲインを有する積分補償器に入力し、同積分補償器の出
力を電磁石励磁電圧ｅ_wにフィードバックするゼロパワ
ー制御ループを構成している。

【００９３】すなわち、上下動モード制御電圧演算回路
８６ａは、図１１に示すように、ΔｚおよびΔｉ_zを導
入し、Δｚ、Δｚ′”、Δｉ_zおよびｕ_z”を演算して
出力する状態観測器２０１（この明細書の本文中では推
定を表すハット記号の代りに記号”を用いる。）と、Δ
ｚを導入しフィードバックゲインＦ_1zをΔｚに乗じるゲ
イン補償器９１と、Δｚを導入し同フィードバックゲイ
ンＦ_4zをΔｚに乗じるゲイン補償器９２と、フィードバ
ックゲインＦ_7zをΔｉ_zに乗じるゲイン補償器９３と、
フィードバックゲインＦ_8zをｕ_zに乗じるゲイン補償器
２０３と、ゲイン補償器９１〜９３および２０３の出力
を入力しこれらの総和を演算する加算器９７ａと、加算
器９７ａの出力値を目標値発生器９４ａの出力値から減
じる減算器９８とで構成されている。減算器９８の出力
信号はｅ_zとなる。かくして、上下動モード制御電圧演
算回路８６ａは、図１２に示される制御を実現する。な
お、図１２中、

【００９４】

【数１７】であり、α₁₁およびα₂₁は、det[ｓＩ−Ａ”］＝０にお
いて特性根ｓが複素平面上で左半面に位置するように適
宜決定することのできる定数である。

【００９５】このようなｚモードのゼロパワー制御は、
たとえば特願昭６０−１４６０３３号にも示されており
詳細な説明は省略する。ここで、ｕ_z”を入力としこれ
にゲインＦ_8zを乗じて減算器９８で出力を得ることによ
りゼロパワー制御ループを構成している。このとき、Ｆ
_8ZはＦ_8Z＝（ｄ₄₁／ａ₄₁）であるため、Ｆ_8ZはＦ_1Zと同
様にＦ_8Z＜0 となる。したがって、入力ｕ_z”が正
（負）なら出力ｅ_zは正（負）となることはいうまでも
ない。

【００９６】ピッチモード制御電圧演算回路８８ａは、
図１３に示すように、Δｈを導入しΔｈの時間微分値Δ
ｈ′を演算して出力する微分器９０と、Δｈを導入しフ
ィードバックゲインＦ_1hをΔｈに乗じるゲイン補償器９
１と、Δｈを導入しフィードバックゲインＦ_4hをΔｈに
乗じるゲイン補償器９２と、Δｉ_hを導入しフィードバ
ックゲインＦ_7hをΔｉ_hに乗じるゲイン補償器９３と、
目標値発生器９４ａと、Δｈを目標値発生器９４ａの目
標値より減じる減算器９５ａと、この減算器９５ａの出
力値を入力する特性根−λ_f、ゲインＰ_1hの一次伝達関
数を有するフィルタ２１１と、目標値発生器９４ａａ
と、Δｉ_hを目標値発生器９４ａａの目標値より減じる
減算器９５ａａと、この減算器９５ａａの出力値を入力
する特性根−λ_f、ゲインＰ_7hの一次伝達関数を有する
フィルタ２１２と、ゲイン補償器９１〜９３の出力を入
力しこれらの総和を演算する加算器９７と、フィルタ２
１１，２１２の出力を入力しこれらの和を演算する加算
器９７ａと、加算器９７の出力値を加算器９７ａの出力
値から減じる減算器９８ａとで構成されている。

【００９７】減算器９８ａの出力信号はｅ_hとなる。か
くして、ピッチモード制御電圧演算回路８８ａは、図１
４のｈモードの制御を実現する。なお、図１４中、Ｐ＝
（Ｐ_1h ０Ｐ_7h），Ｔ_f＝１／λ_fであり、Ｐ_1H＝−Ｆ_1h，Ｐ_7h＝−Ｆ_7h，λ_f＜０である。このため、減算器９５ａ，減算器９５ａａを介
したフィルタ２１１，２１２への入力がそれぞれ正のス
テップ入力であれば、ｅ_h＞０となる。ここで、減算器
９５ａおよび減算器９５ａａのそれぞれの出力値をフィ
ルタ２１１，２１２を介して減算器９８ａで出力を得る
ことによりゼロパワー制御ループを構成していることは
いうまでもない。

【００９８】また、ツイストモード制御電圧演算回路８
９ａは、図１５に示すようにΔｉ_wを導入してフィード
バックゲインＦ_7wをΔｉ_wに乗じるゲイン補償器９３
と、電流偏差目標値発生器９４と、Δｉ_wを電流偏差目
標値発生器９４の目標値より減じる減算器９５と、この
減算器９５の出力値を積分し、図７に示すフィードバッ
クゲインＫ_7wを積分結果に乗じる積分補償器９６と、ゲ
イン補償器９３の出力を入力し、これを積分補償器９６
の出力値から減じる減算器９８ａとで構成されている。
減算器９８ａの出力信号はｅ_wとなる。かくして、ツイ
ストモード制御電圧演算回路８９ａは、図７のｇ_jモー
ドのフィードバックゲインＦおよびＫにおいて、Ｆ＝
（００Ｆ_7w），Ｋ＝（００Ｋ_7w）とした場合に
相当する制御を実現する。ここで、積分補償器９６のゲ
インＫ_7wが正の値をとることはいうまでもない。

【００９９】また、上述の実施例では浮上体の案内方向
の制御を行っていないが、これは案内方向の制御の有無
を何等限定するものではない。たとえば、図１６に示す
ような装置であっても何等差し支えない。

【０１００】この装置は、図１に示す実施例に関わる磁
気浮上装置１０の浮上体１５において、空隙可変機構１
０１を介さず磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄを高剛性
の基台２５に直接取付けて浮上体１５を構成している。
この磁気浮上装置１０ｂにおいては、本出願人らが先に
出願した特願平１−５３１６５号に示す制御装置と同様
の構成の制御装置４１ｂが用いられている。制御装置４
１ｂの構成を図１７に示す。

【０１０１】制御装置４１ｂにおいて、上下動モード制
御電圧演算回路２２１、ロール，左右動モード制御電圧
演算回路２２３およびピッチモード制御電圧演算回路２
２５は、特願平１−５３１６５号に示す上下動モード制
御電圧演算回路、ロール，左右動モード制御電圧演算回
路およびピッチモード制御電圧演算回路と同様に構成さ
れている。浮上体１５ｂは、基台２５が高剛性を有する
ため、ヨーモード制御電圧演算回路２２７が特願平１−
５３１６５号のロール，ヨーモード制御電圧演算回路の
構成と異なっている。

【０１０２】浮上体１５ｂの重心が浮上体１５ｂの中央
にあると仮定して、図１６中の座標系に基づき、浮上体
１５ｂの運動方程式並びに磁石ユニット３１ａ〜３１ｄ
の電磁石に印加される励磁電圧の電圧方程式を定常浮上
状態の近傍で線形化し、重心の上下動（ｚ方向）、重心
回りのローリング（ｇ方向）、重心回りのピッチング
（ｈ方向）、重心回りのヨーイング（ｊ方向）の４つの
モードに分解して記述すると、ｚ、ｇおよびｈの各モー
ドについては、特願平１−５３１６５号のｚ、θ _yおよ
びξの各モードの線形化微分方程式と同様になる。Ｉ_j
を浮上体１５のｚ軸回りの慣性モーメント、ｙを磁石ユ
ニット３１ａ〜３１ｄの定常浮上状態からのｙ軸方向の
偏位、Ｔ_jを浮上体１５ｂに加えられるｚ軸回りのトル
ク外乱として各モードについて、座標変換４Δｚ＝Δｚ_a＋Δｚ_b＋Δｚ_c＋Δｚ_d ｑ_gΔｇ＝Δｚ_a−Δｚ_b−Δｚ_c＋Δｚ_d ２ｑ_hΔｈ＝−Δｚ_a−Δｚ_b＋Δｚ_c＋Δｚ_d ２ｑ_hΔｊ＝Δｙ_a＋Δｙ_b−Δｙ_c−Δｙ_d …(21) ４Δｉ_z＝Δｉ_a＋Δｉ_b＋Δｉ_c＋Δｉ_d ｑ_gΔｉ_g＝Δｉ_a−Δｉ_b−Δｉ_c＋Δｉ_d ２ｑ_hΔｉ_h＝−Δｉ_a−Δｉ_b＋Δｉ_c＋Δｉ_d ｑ_gΔｉ_j＝Δｉ_a−Δｉ_b＋Δｉ_c−Δｉ_d …(22) を施すと、ｊモードについて(23)式が導出される。

【０１０３】

【数１８】他の３つのモードについては特願平１−５３１６５号を
参照することとして説明を省略する。ここで、(21)式の
座標変換に伴い、浮上ギャップ長偏差座標変換回路８１
ｂにおいてはΔｚ，Δｇ，Δｈの３信号が出力されるこ
とになる。(23)式は、状態ベクトルをｘ₃＝（Δｊ Δｊ′ Δｉ_j） …(24) とすれば、(7) 式で記述することができる。このとき、
ｅ_jをｊモードを安定化するための制御電圧とすれば、
(7) 式中、ｅ₃＝ｅ_jであり、各磁石ユニット３１ａ〜
３１ｄの個々の制御電圧は(9) 式中のｅ_gjをｅ_jで置換
えて与えられる。

【０１０４】ｊモードについて，(7) 式からΔｉ_jを用
いてΔｊ”およびΔｊ′”を推定する状態観測器は、例
えば、

【０１０５】

【数１９】ように構成される。Δｉ_jと推定されたΔｊ”およびΔ
ｊ′”のそれぞれを適当なゲイン補償器を介してｅ_jに
フィードバックすると同時に、Δｉ_jを適当な積分補償
器を介してｅ_jにフィードバックすれば、(7) 式のｊモ
ードの安定化とゼロパワー制御を達成することができる
ので，Δｉ_jが零に収束するとともに浮上体１５ｂのヨ
ーイングも速やかに減衰する。この場合の制御ブロック
図を図１８に示す。

【０１０６】図１８のシステムの安定化には、

【０１０７】

【数２０】で表されるｓの特性方程式中、左辺のｓの多項式の定数
項が正であることが必要条件となる。図１８中、出力行
列Ｃ、フィードバックゲイン補償器Ｆおよび積分補償器
Ｋはそれぞれ，Ｃ＝（００１），Ｆ＝（Ｆ_3j Ｆ_6j
Ｆ_7j），Ｋ＝（Ｋ_7j）である。

【０１０８】

【数２１】また、状態観測器以外のｚモードとｈモードの特性方程
式も(26)式と同様になるため、これらのモードのｓの０
次の項はそれぞれ、

【０１０９】

【数２２】図１８の制御を実現するため、ヨーモード制御電圧演算
回路２２７は図１９のように構成されている。すなわ
ち、(22)式で表されるΔｉ_jおよびｊモードの電磁石制
御電圧ｅ_jを導入し、浮上体１５ｂのヨー角Δｊおよび
ヨー方向角速度Δｊ′のそれぞれの推定値Δｊ”および
Δｊ′”を推定してΔｊ”、Δｊ′”およびΔｉ_gjを出
力するヨーモード状態観測器２３０と、Δｊ”を入力し
フィードバックゲインＦ_3jを乗じるゲイン補償器９１
と、Δｊ′”を入力しフィードバックゲインＦ_6jを乗じ
るゲイン補償器９２と、Δｉ_jを入力しフィードバック
ゲインＦ_7jを乗じるゲイン補償器９３と、電流偏差目標
値発生器９４と、Δｉ_jを電流偏差目標値発生器９４の
目標値より減じる減算器９５と、この減算器９５の出力
を積分しフィードバックゲインＫ_7jを積分結果の乗じる
積分補償器９６と、ゲイン補償器９１〜９３の出力を入
力し、これらの総和を演算する加算器９７と、加算器９
７の出力値を積分補償器９６の出力値から減じる減算器
９８とで構成されている。減算器９８の出力信号はｅ_j
となる。ここで、積分補償器９６のゲインＫ_7jが正の値
をとるとともに他のモードの積分補償器のゲインＫ
_7i（ｉ＝ｚ，ｈ）が負の値をとることはいうまでもな
い。

【０１１０】さらに、上述の実施例では、浮上体１５の
ｚモード、ｈモード以外のモードでは、ゼロパワー制御
として磁気支持ユニットの励磁電流を積分補償器を介し
て励磁電圧にフィードバックしているが、これは、ｚモ
ード、ｈモード以外のゼロパワー制御ループの制御方式
を何等限定するものでない。

【０１１１】たとえば、制御装置４１のツイストモード
制御電圧演算回路８８を図１１に示す構成としてもよ
い。このように外乱を推定してゼロパワー制御を行う場
合、セロパワーフィードバックループのゲインＦ_8i（ｉ
＝ｚ，ｈ，ｇ，ｇ_j）はｇ_jモードで、Ｆ_8gj＝（ｄ₄₁／ａ₄₁）Ｆ_1gj となるが、Ｆ_1gj＜０，ａ₄₁＜０，ｄ₄₁＞０であるた
め、Ｆ_8gj＞０となる。また、ツイストモード制御電圧
演算回路８８を図１３に示す構成とすることもできる。
この場合、ｇ_jモードが安定となるためには、（ｓ＋λ_f）det[ｓＩ−Ａ＋ＢＦＣ＋λ_fＢＰＣ／（ｓ＋λ_f）］＝０ …(32) で表されるｓの特性方程式中、左辺のｓの多項式の定数
項λ_fａ₄₁ａ₇₇が λ_fａ₄₁ａ₇₇＞０ …(33) でなければならない。(31)式では、ａ₄₁＜０，ａ₇₇＜０
であるため、λ_fは、 λ_f＞０ …(34) でなければならない。したがって、減算器９５ａ，９５
ａａの出力信号が正の値となるステップ信号であれば、
フィルタ２１１，２１２の出力は負の値となり、ｇ_jモ
ードのゼロパワー制御が可能となる。

【０１１２】なお、上記各実施例では、磁気支持ユニッ
トの数が剛体である基台を磁気浮上させるために最低限
必要な制御モードの数より１つだけ多くなっているが、
これは、基台を磁気浮上させるための制御モードの数や
磁気支持ユニットの個数、ガイドレールの本数を何等限
定するものでない。本発明に係わる磁気浮上装置は、用
途、浮上体の形状、積載重量等により特許請求の範囲内
で、たとえば、図２０〜図２６に示すように種々変形可
能である。

【０１１３】図２０は、３本のガイドレール１２ａ，１
２ｂ，１２ｃのそれぞれに２組が対向するように基台２
５ｃに磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｆを取り付けて浮
上体１５ｃを構成している。こうした構成にすると浮上
体の総重量が各ガイドレールに分散されるためガイドレ
ール一本当たりに加わる負荷重量を小さくすることがで
きる。また、図２１に示すように４つの強磁性ガイド３
１２ａ〜３１２ｄに対して図示の如く磁気支持ユニット
３１ａ〜３１ｄを対向させて浮上体１５ｄを構成しても
よい。こうした構成は防振台等に有用である。さらに、
図２２は８個の磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｈを基台
２５ｅに取り付けて浮上体１５ｅを構成した例を示して
いる。この構成では、浮上体の総重量が磁気支持ユニッ
トに分散されるため磁気支持ユニット一個当たりに加わ
る負荷重量を小さくすることができる。

【０１１４】また、上述した各例では、磁気支持ユニッ
トを水平に基台に取付け、かつ平板状のガイドレールの
下面に対向配置させている。しかし、本発明は、この配
置関係やガイドレールの断面形状に限定されるものでは
ない。すなわち、磁気支持ユニットがガイドレールに吸
引力を発生し、この吸引力でゼロパワー制御が実現でき
ればよく、この条件を満たせば、ガイドもしくはガイド
レールがどのような配置および断面形状であってもよ
い。たとえば、図２３〜図２６に示されるように種々の
変形が可能である。すなわち、図２３に示されている例
では、幅が磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄ（但し、ユ
ニット３１ｃ，３１ｄは図示せず）の継鉄５５間の外側
寸法と同等の平板状ガイドレール３１４ａ，３１４ｂを
軌道枠３１６に傾けて取付け、さらに磁気支持ユニット
３１ａ〜３１ｄをガイドレール３１４ａ，３１４ｂの下
面に対向させるとともに支持方向の浮上ギャップ長が検
出できるようにギャップセンサ３４ａ〜３４ｄ（但し、
センサ３４ｃ，３４ｄは図示せず）を基台２５ｆの上面
に配置して浮上体１５ｆを構成している。この場合、磁
気支持ユニット３１ａ〜３１ｄとガイドレール３１４
ａ，３１４ｂとの間に発生する吸引力は、支持力（ｚ方
向）と案内力（ｙ方向）とに分解されるため、強い案内
力を得ることができる。図２４に示される例では、断面
が磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄ（但し、ユニット３
１ｃ，３１ｄは図示せず）の２つの継鉄５５に対向する
Ｕ字形状ガイドレール３１８ａ，３１８ｂを軌道枠３２
０に縦に取付け、Ｈ字状の断面形状を有する基台２５ｇ
の側面四隅に磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄをガイド
レール３１８ａ，３１８ｂに対向させて配置し、さらに
案内方向のギャップ長が検出できるようにギャップセン
サ３４ａ〜３４ｄ（但し、センサ３４ｃ，３４ｄは図示
せず）を磁気支持ユニット３１ａ〜３１ｄに取付けて浮
上体１５ｇを構成している。また、基台２５ｇの上方に
は、制御装置４１ｃ、電源４３および荷台３２２が配置
されている。

【０１１５】ここで、制御装置４１ｃは図２５に示すよ
うに構成されている。すなわち、制御装置４１ｃは全体
として制御装置４１と同様の構成となっているが、制御
装置４１の浮上ギャップ長偏差座標変換回路８１、電流
偏差座標変換回路８３および制御電圧座標逆変換回路８
５の演算内容をそれぞれ(35)式、 (36) 式および (37)
式の演算に変更している。

【０１１６】

【数２３】図２５中、それぞれの変換回路には添字ｃが付されてい
る。これに伴って、ロールモード制御電圧演算回路８７
およびツイストモード制御電圧演算回路８９のそれぞれ
の積分補償器９６のゲインＫ_7gおよびＫ_7gjはいずれも
負の値に設定されている。そして、上下動モード制御電
圧演算回路８６のゲインＦ_1z，Ｆ_4z、およびピッチモー
ド制御電圧演算回路８８のゲインＦ_1h，Ｆ_4hの各ゲイン
は浮上体１５ｇに空隙可変機構が無いためゼロに設定さ
れており、また、それぞれの積分補償器９６のゲインＫ
_7zおよびＫ_7hは正の値に設定されている。この例では、
継鉄５５がｚ方向にずれたときにガイドレール３１８
ａ，３１８ｂに作用する上方向の吸引力で浮上体１５ｇ
の総重量を支持しているため、継鉄５５とガイドレール
３１８ａ，３１８ｂとの間の吸引力の大部分を案内力に
利用することができる。

【０１１７】図２６に示される例では、ギャップセンサ
３４ａ〜３４ｄ（但し、センサ３４ｃ，３４ｄは図示せ
ず）が基台２５ｇの四隅下端に下向きに取付けられてい
るとともに、制御装置４１が制御装置４１ｂに変更され
ている。ここでは、浮上体１５ｈが下方に移動したとき
各磁気支持ユニットのギャップ長が減少するので、この
制御装置４１ｂでは、ギャップセンサ３４ａ〜３４ｄに
基づくｚ，ｇ，ｈの各モードの信号が入力されるゲイン
補償器のすべてのゲインの符号が反転されている。この
例では、浮上力に比べて非常に強い案内力が得られると
ともに、浮上案内兼用制御により浮上体１５ｈに生じた
横揺れやヨーイングを速やかに収束させることができ
る。

【０１１８】加えて、上述した実施例では、ゼロパワー
フィードバックループの入力を空隙長の線形結合、その
変化速度またはコイル５６の励磁電流の線形結合として
いるが、これはゼロパワーフィードバックループに入力
すべき状態量を何等限定するものではなく、たとえば図
９に示す浮上体１５ａのゼロパワー制御において各モー
ド毎の励磁電圧ｅ_z，ｅ_hおよびｅ_wをゼロパワーフィ
ードバックループの入力に用いてもよい。このようにコ
イル５６の励磁電圧をゼロパワーフィードバックループ
の入力とするゼロパワー制御方式については、特願平１
−８３７１０号公報に詳細に述べられており、ここでは
その詳しい説明は省略する。

【０１１９】この場合、制御電圧演算回路８４ａ中の上
下動モード制御電圧演算回路８６ａ、ピッチモード制御
電圧演算回路８８ａおよびツイストモード制御電圧演算
回路８９ａは、図２７および図２８に示すような同一構
成要素からなる上下動モード制御電圧演算回路８６
ａ′、ピッチモード制御電圧演算回路８８ａ′およびツ
イストモード制御電圧演算回路８９ａ′に置換えられ
る。

【０１２０】この磁気浮上制御系のブロック図を図２９
に示す。系の特性方程式の定数項は、ｚモード，ｈモー
ドでは、ａ₄₁ａ₇₇Ｋ_7Z，ａ₄₁ａ₇₇Ｋ_7h、ｗモードでは、
−ａ₇₇Ｋ_7Wとなる。磁気浮上系の特性より、ａ₄₁＞0 ，
ａ₇₇＜0 であるため、浮上体１５ａを安定に浮上させる
には、上下動モード制御電圧演算回路８６ａ′、ピッチ
モード制御電圧演算回路８８ａ′のそれぞれの積分補償
器９６ａ′のゲインＫ_7ZおよびＫ_7HＫは負、ツイストモ
ード制御電圧演算回路８９ａ′の積分補償器９６ａ′の
ゲインＫ_7Wは正となることは言うまでもない。

【０１２１】さらに、上述した各例では、制御装置およ
びその動作をアナログ制御的に表現してあるが、このよ
うな制御方式に限定されるものではなく、デジタル制御
方式を採用してもよい。このように本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気浮上
装置によれば、磁気支持ユニットと浮上体が独立した動
きをすることがないので、浮上体の一部を把持して軌道
端部から取出してもガイドレールに作用する吸引力で磁
気支持ユニットがガイドレールに衝突したり吸着するこ
とがなく、しかも浮上体の取扱い自体が容易になり、装
置の保守性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気浮上装置における
要部の斜視図

【図２】同要部の縦断面図

【図３】同要部の一部切欠した側面図

【図４】同装置における磁気支持ユニットの縦断面図

【図５】同装置における制御装置のブロック構成図

【図６】同制御装置における制御電圧演算回路の構成を
示すブロック図

【図７】同装置における磁気浮上制御方式を示す制御ブ
ロック図

【図８】磁気支持ユニットとガイドレールとの間の空隙
長と磁気支持ユニットの永久磁石に起因する吸引力との
関係を示すための図

【図９】本発明の他の実施例に係る磁気浮上装置におけ
る要部の斜視図

【図１０】同装置における制御装置のブロック構成図

【図１１】同制御装置における上下動モード制御電圧演
算回路の構成を示すブロック図

【図１２】同装置における上下動モードの磁気浮上制御
方式を示す制御ブロック図

【図１３】同制御装置におけるピッチモード制御電圧演
算回路の構成を示すブロック図

【図１４】同装置におけるピッチモードの磁気浮上制御
方式を示す制御ブロック図

【図１５】同制御装置におけるツイストモード制御電圧
演算回路の構成を示すブロック図

【図１６】本発明の別の実施例に係る磁気浮上装置にお
ける要部の斜視図

【図１７】同装置における制御装置のブロック構成図

【図１８】同装置におけるヨーモードの磁気浮上制御方
式を示す制御ブロック図

【図１９】同制御装置におけるヨーモード制御電圧演算
回路の構成を示すブロック図

【図２０】本発明の他の実施例に係る磁気浮上装置を示
す平面図

【図２１】本発明の別の実施例に係る磁気浮上装置を示
す平面図

【図２２】本発明のさらに他の実施例に係る磁気浮上装
置を示す平面図

【図２３】本発明のさらに別の実施例に係る磁気浮上装
置を示す縦断面図

【図２４】本発明のさらに異なる実施例に係る磁気浮上
装置を示す縦断面図

【図２５】同装置における制御装置のブロック構成図

【図２６】本発明の別の実施例に係る磁気浮上装置を示
す縦断面図

【図２７】制御電圧演算回路の変形例の一部を示すブロ
ック図

【図２８】同演算回路におけるツイストモード制御電圧
演算回路のブロック構成図

【図２９】同演算回路を組込んだ磁気浮上制御系の制御
ブロック図

【符号の説明】

１１，３１６，３２０…軌道１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３１４ａ，３１４ｂ，３１８
ａ，３１８ｂ…ガイドレール、３１４ａ，３１４ｂ…
磁性ガイド、１５，１５ａ〜１５ｈ…浮上体、３１ａ〜３１ｈ…磁気支持ユニット３４ａ〜３４ｄ…
ギャップセンサ１０１…空隙可変機構４１…制御装置４２…定電圧発生装置４３…電源５６…コイル６２…演算回路６３ａ〜６３ｄ…パワーアンプ８１，８１ａ〜８１ｃ…浮上ギャップ長偏差座標変換回
路８３，８３ａ，８３ｃ…電流偏差座標変換回路８４…制御電圧演算回路８５，８５ａ，８５ｃ…制御電圧座標逆変換回路９０…微分器９１，９２，９３，２
０３…ゲイン補償器９６…積分補償器２０１…上下動モード
状態観測器２１１，２１２…フィルタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部が強磁性体で形成された
ガイドレールと、このガイドレールに対して非接触に支
持される浮上体と、前記浮上体に空隙を介して前記ガイ
ドレールに対向する関係に搭載され、電磁石及び永久磁
石を磁気力源として上記電磁石、永久磁石、前記空隙、
前記ガイドレールを経由する磁気回路で前記浮上体を磁
気力浮上させる複数の磁気支持ユニットと、この複数の
磁気支持ユニットと前記ガイドレールとの間の空隙長を
それぞれ独立に可変可能とする空隙可変機構と、前記各
電磁石の励磁電流をほぼ零にする状態で常に前記各磁気
回路を安定化させるゼロパワー浮上制御手段とを備え、前記ゼロパワー浮上制御手段は、前記浮上体を剛体と見
なした場合の少なくとも２自由度の運動を規定する所定
の電磁石の励磁電流の算術結果をゼロに収束させる第１
ゼロパワー制御ループと、前記２自由度の運動を規定す
る少くとも所定の電磁石の励磁電流の算術結果と前記２
自由度の運動に寄与しない電磁石の励磁電流の算術結果
から所定の電磁石の励磁電流をゼロに収束させる第２の
ゼロパワー制御ループと、前記第１のゼロパワー制御ル
ープ及び前記第２のゼロパワー制御ループを動作させる
べく前記複数の磁気支持ユニットのうち少くとも一つの
前記磁気支持ユニットの電磁石の励磁電流を調整する特
定制御手段とを有することを特徴とする磁気浮上装置。
【請求項２】前記２自由度の運動が前記浮上体の重心
の上下方向およびピッチ方向の運動であることを特徴と
する請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項３】前記第２ゼロパワー制御ループは、前記
浮上体のロール方向の浮上力制御に寄与する所定の各電
磁石の励磁電流の算術結果をゼロに収束させる機能を有
することを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項４】前記第２のゼロパワー制御ループは、前
記複数の磁気支持ユニットのうち少なくとも二つの前記
磁気支持ユニットの電磁石の励磁電流の算術結果に基づ
き前記浮上体のヨーイングを抑制する手段を具備するこ
とを特徴とする請求項３記載の磁気浮上装置。
【請求項５】前記２自由度の運動のうち一つは、前記
浮上体の重心の水平方向の運動であることを特徴とする
請求項１に記載の磁気浮上装置。
【請求項６】前記空隙変化機構は、前記各磁石ユニッ
トから前記浮上体に積載される積荷の被支持面に至る経
路の途中に弾性体を有し、かつこの弾性体は前記被支持
面を固定して前記磁石ユニットに加重を加えたときの前
記弾性体のばね力に起因する前記空隙の単位重量当たり
の変形量の逆数が前記電磁石の励磁電流がゼロでかつ前
記浮上体が最大積載の状態であるときの前記磁石ユニッ
トの空隙可変方向の吸引力をそのときの空隙長で微分し
た値の絶対値より大であることを特徴とする請求項１に
記載の磁気浮上装置。
【請求項７】少なくとも一部が強磁性体で形成された
ガイドレールと、このガイドレールに対して非接触に支
持される浮上体と、前記浮上体に空隙を介して前記ガイ
ドレールに対向する関係に搭載され、電磁石及び永久磁
石を磁気力源として上記電磁石、永久磁石、前記空隙、
前記ガイドレールを経由する磁気回路で前記浮上体を磁
気力浮上させる複数の磁気支持ユニットと、前記各電磁
石の励磁電流をほぼ零にする状態で常に前記各磁気回路
を安定化させるゼロパワー浮上制御手段とを備え、前記ゼロパワー浮上制御手段は、前記浮上体を剛体と見
なした場合の少なくとも２自由度の運動を規定する所定
の電磁石の励磁電流の算術結果をゼロに収束させる第１
ゼロパワー制御ループと、前記２自由度の運動を規定す
る少くとも所定の電磁石の励磁電流の算術結果と前記２
自由度の運動に寄与しない電磁石の励磁電流の算術結果
から所定の電磁石の励磁電流をゼロに収束させる第２の
ゼロパワー制御ループと、前記センサ部の出力に基づき
前記第１のゼロパワー制御ループ及び前記第２のゼロパ
ワー制御ループを動作させるべく前記複数の磁気支持ユ
ニットのうち少くとも一つの前記磁気支持ユニットの電
磁石の励磁電流を調整する特定制御手段とを有すること
を特徴とする磁気浮上装置。