JP5363357B2 - 磁気空中浮揚装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2002年9月27日出願の米国特許出願第60/413,881号からの優先権を主張する。
本発明は、磁気要素を空中に浮揚する装置に関する。
本発明の別の態様は、磁気要素を空中に浮揚する装置を提供する。その装置は、磁気要素との相互作用の位置依存位置エネルギーをもたらす静磁場を生成する手段を備え、その静磁場が、平衡な位置をもたらし、そこにおいて、位置エネルギーが、不安定な軸に沿う平衡な位置から離れる磁気要素の移動のために減少し、そして、不安定な軸に直交するあらゆる方向に平衡な位置から離れる磁気要素の移動のために増大する。その装置は、さらに、不安定な軸上の磁気要素のロケーションを示すフィードバック信号を生成する手段と、そのフィードバック信号に応じて平衡な位置における四極子制御磁場をもたらすことによって、磁気要素を平衡な位置に方向付ける制御手段とを備えている。
・例示した実施形態において、磁石14,16の磁気双極子モーメントは、互いに平行である。本発明のいくつかの実施形態において、磁石14および/または16は、それらの磁気双極子モーメントが、平面18に対して鋭角に位置するように方向付けられる。
・例示した実施形態において、磁石14,16の最上層極は、同一平面上にあり、そして、すべて、平面18に近接して位置する。磁石14,16は、必ずしも同一平面上でない。
・例示した実施形態において、磁石14,16の“N”極は、平衡な位置13に面する。磁石14,16の極性は、磁石14,16の“S”極が平衡な位置13に面するように逆にされることが可能である。
・制御コイル22は、複数のディスクリートコイルから必ずしも形成されない。シングル巻線は、多数のディスクリートコイルによってもたらされる磁場とほぼ同じ磁場をもたらすように配列することができる。
・リング31と同心の磁気双極子の付加的なリングが設けられることができる。1つまたは複数のリングは、異なる直径のリングがある平衡な位置13において、dB(30)z/dz=0である磁場を生成することは好ましいので、各リングは、dB(30)z/dz=0を保持するために、平衡な位置13から異なる間隔に位置することが好ましい。
・リング31は、ディスクリート双極子の代わりに、1つ以上のリング磁石を備えることができる。
・磁石14および/または磁石16は、類似の磁場を生成する対称的に配列したより小さい磁石の配置と置き換えられることが可能である。とはいえ、磁石によって占められるスペースを最小にするように、多いのではなくて、小数のディスクリート磁石を使用することは、一般に好ましい。
・コイル22は、矩形であるように例示されているのに対して、他のコイルの形状が、さらに、磁気要素12の安定磁気力を生成するのに使用されることが可能である。たとえば、コイルは、図8Aのコイル22E,22Fのように三角形、あるいは、図8Bの22G,22Hのように半円形でよい。
・あらゆる適切な非接点センサが、センサ26に使用することができる。センサ26は、たとえば、適切な光学センサ、容量性センサ、あるいは、他のセンサを備えることが可能である。センサ26は、あらゆる適切な方法で不安定な軸に沿う磁気要素12の位置を検出することができる。好ましい実施形態において、センサ26は、平面18と平衡な位置13との間の間隔に等しい間隔だけ平衡な位置13から移動されるロケーションから、不安定な軸に沿う磁気要素12のモーションを検出することが可能なタイプのものである。
Claims (9)
- 磁気要素を空中に浮揚する装置であって、前記装置が、
磁気双極子を有する磁気要素と、
共通の平面に配置された少なくとも3つの磁石であって、前記少なくとも3つの磁石は、1つの環状の磁石と、前記環状の磁石の直径方向に、該環状の磁石の中心を挟んで反対の位置に配置される少なくとも2つの磁石とにより構成され、前記共通の平面と直交する方向に該共通の平面から離間した位置で、かつ、前記環状の磁石のほぼ中心軸上に前記磁気要素が平衡な位置で空中浮揚状態に支持される静磁場を画定する、前記少なくとも3つの磁石と、
前記平衡な位置に対する前記磁気要素の位置のずれを示すフィードバック信号を生成するように構成された位置センサと、
前記共通の平面と平行にコイルが巻回されると共に、前記位置センサに接続され、前記平衡な位置に対する前記磁気要素の動きを制御するための制御磁場を生成するように構成された電磁石と、
前記位置センサおよび前記電磁石に接続され、前記位置センサからのフィードバック信号を受信し、これに応答する前記電磁石を制御するように構成されたコントローラと
を備えた装置。 - 前記少なくとも3つの磁石は、前記磁気要素と対向する面の磁極の極性が全て同じ極性であり、かつ、前記磁気要素の前記3つの磁石と対向する面の磁極の極性と異なる極性になるように、前記少なくとも3つの磁石および前記磁気要素が配置されてなる請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも2つの磁石が設けられる方向とは異なる方向に、前記中心軸を挟んだ位置にさらに別の2つの磁石が設けられてなる請求項1または2記載の装置。
- 前記電磁石が少なくとも2個設けられ、該2個の電磁石が、前記中心軸を挟んで設けられてなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記環状の磁石が、単一の環状磁石からなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記環状の磁石は、複数の個別の双極子が環状に並べて設けられてなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記電磁石が、前記少なくとも3つの磁石と前記共通の平面に配置されてなる請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記電磁石が、コイルからなる請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記電磁石が、前記環状の磁石内に配置された請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
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