JPH0318325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 電磁的浮遊はそれ自体公知である（一例とし
て、1982年２月18日出願の公開番号第2521797号
の仏国特許第8202679号参照）。この技術は実験室
及び工業で例えばロータの支持（磁気ベアリン
グ）に使用され、且つ治金分野で金属ブロツク
（熱処理炉中で）又は液体金属の取扱い操作に使
用されている。

発明の背景 このような浮遊状態を得るためには、理論的に
は、交流磁界を部材に作用させる必要がある。最
良の結果を得るにはこの部材ができるだけ小さい
磁極性を有し且つできるだけ大きい導電性を示さ
なければならない。この部材はしばしば水平プレ
ート又はシートのごとき形状を有する。前記磁界
はこの部材のレベルに２つの直交し合う成分を有
する。一方の成分は鉛直（重力と平行且つ前記部
材に対して直角）であり、磁界の横断方向成分と
称し得る。他方の成分は水平であり、部材と平行
に延びるため接線方向成分と称し得る。

前記鉛直即ち横断方向成分の磁束は前記部材中
に電流を誘導する。これらの誘導電流はフレミン
グの法則に従い前記磁界接線方向成分と協働して
鉛直方向の力を発生させる。システムの幾何学的
条件が適切であれば、この力は重力に逆らつて部
材を浮遊させる。この原理を比較的薄い金属シー
トに応用する先行技術装置を第１図に側面図で示
した。この図では、 −符号１は２つの磁界発生装置網（磁極網）の間
に水平に延びる浮遊すべきシートを表し； −符号２は北極Ｎ及び南極Ｓを交互に配置した下
方磁極網を表し； −符号３は下方磁極網に対して同じ磁極性の磁極
同士が対向するように対称的に配置された上方
磁極網を表す。発生する磁界は矢印Ｈで示され
ている。理論的には磁極網は必ずしも２つ使用
する必要はなく、２つ使用する場合にも同一磁
極性の磁極同士を対向させる必要はないが、こ
のようにすれば装置の効率が最大になる。実
際、対向し合う磁極が互いに逆の磁極性を有す
ると横断方向磁束が強くなりすぎ、その結果ジ
ユール効果に起因して浮遊部材に望ましくない
加熱現象が生じる。

第２図は２つの対向磁極の間に位置してその磁
極対に対応する浮遊すべきプレートの構成エレメ
ント（又は基本単位）の１つを示している。この
エレメントは四辺形Ｑの形状を有する。このエレ
メントは例えば正方形であつてよく、前記シート
の表面全体にわたつて延び且つ北極及び南極を規
則的に配置した結果として形成される規則的な平
面格子の一部分を構成する。磁界の横断成分Hv
は点Ｐに電流ｉを誘導する。この点Ｐでの磁界の
接線成分はHhである。前記成分及び前記電流は
フレミングの法則に従つて鉛直浮遊力FSを発生
させ、この揚力が点Ｐに作用する。シートを２つ
の同種の磁極網の間にこれら磁極網から当距離に
おいて配置すると、横断方向成分Hvはゼロ（対
称による）であり、従つて力FSもゼロである。
そのためシートはFSのごとき浮遊力がシートを
支持するほど十分に大きくなるまで下方磁極網方
向に移動する。

既存の装置では磁極は励起電流を通す巻線から
なり、この巻線は場合によつては積層磁気回路を
包囲する。ここで言う「巻線」は、比較的細い導
電体を比較的多数の同軸ループ又は巻きの形状に
巻いたもので構成される公知の装置を意味する。

磁極は浮遊すべき部材の形状に適合するように
配置される。平面状水平シートを浮遊させるため
には磁極を第３図のようにシートの上及び下に配
置する。下方磁極網２の巻線は符号NB及びSB
で示し、上方磁極網３の巻線は符号NH及びSH
で示した。

これら巻線の間には接続線を配置しなければな
らない。同じ列の巻線NB及びSBは例えばその
列に属する線５及び７によつて互いに直列に接続
され、前記接続線自体は当該磁極網の総ての列に
共通の線９及び１１に接続される。

巻線を使用する前述のごとき装置は、実際に
は、これらを配置する平面上で大きな場所をとり
且つ種々の要因から受ける作用に対して脆弱であ
るため様々な欠点を有する。

これらの欠点の主なものは次の通りである。

(1) シートの上及び下の浮遊領域の大部分が巻線
及び接続線によつて占められ、そのため有用な
装置（例えば加熱もしくは冷却装置、検査もし
くは測定を行うための装置）を配置するスペー
スが限定されるか又は無くなる。この状態をさ
して装置が十分に透明ではないと言う。

(2) 巻線及び接続線を必ず絶線エナメルで被覆し
た絶縁線で形成しなければならない。なぜな
ら、これらの線は多くの地点で互いに接触し且
つ交差するからである。これらの巻線及び接続
線は特に高温シートの存在下では比較的複雑で
脆弱なアセンブリを構成する。

本発明の目的は、透明且つ堅牢な装置によつて
前述の欠点を解消する磁気的浮遊装置を実現する
ことにある。以下に本発明の目的の要点をまとめ
て記述する。

発明の概要 １／導電性部材１をこれに接触しないで浮遊領域
AUの上方に保持する、即ち前記部材を前記領
域方向に動かそうとする重力のような力に逆ら
つて前記部材と前記領域との間に或る距離を維
持するための電磁的浮遊装置であつて、 −励起交流源Ｇと、この交流源から給電される
少なくとも１つの線状励起導電体Ｆとを含
み、この導電体が浮遊すべき部材の少なくと
も下側で前記浮遊領域を覆うように延びてこ
の領域内に平面形磁極Ｎ，Ｓ網を形成し、こ
の磁極網の磁界線が前記領域から遠くまで延
び、この磁極網は四辺形状の桝目Ｑを複数個
並置した西洋将棋盤のような構成を有し、共
通辺を介して隣接し合う２つの桝目が必ず互
いに逆の磁極性を持つ２つの磁極によつて占
められ、これら磁極の一方が北極Ｎ、他方が
南極Ｓであり、又はその逆でもよく、そのた
め横断方向磁界成分、即ち前記領域と平行に
流れる電流を誘起する成分と、接線方向磁界
成分、即ち前記領域と平行であり且つ前記電
流と交差する成分とが浮遊すべき部材１の中
に同時に発生し、その結果浮遊力FSが前記
領域と直角に発生することになり、 −この装置は前記励起導電体Ｆが前記浮遊領域
内でこの浮遊領域の少なくとも実質的部分を
覆うように一連の鋸歯状軌道Ｔ１，Ｔ２，…
Ｔ６に従つて配置され、これらの軌道が第１
の方向Ｄ１に従つて順に配置され、各軌道の
平均的軸線Ａ１が前記第１方向に対して傾斜
した第２方向Ｄ２に延び、各鋸歯状軌道Ｔ１
がその軸線から両方向へ交互に遠ざかり、こ
れら鋸歯状軌道のうち任意の２つの隣接軌道
Ｔ１，Ｔ２が先行軌道Ｔ１及び後続軌道Ｔ２
を構成し且つ後続軌道の軸線Ａ２に最も近い
先行軌道上の点が先行軌道の軸線Ａ１に最も
近い後続軌道上の点と対向するように、ただ
しこれら２つの軌道が交差し合うことはない
ように配置され、従つて前述の点の２つが前
記２つの軌道の間に最近接ゾーンＰ，Ｊを構
成し、これら２つの軌道間の最近接ゾーンが
前記第２方向に従つて一直線に配置され、そ
のため前記２つの軌道によつて前記第２方向
に前記四辺形列が少なくとも大体規定され、
各四辺形が２つの連続した前記最近接ゾーン
の間に位置し、前記一連の鋸歯状軌道が前述
のごとき一連の四辺形列を形成すると同時に
前記平面形磁極網の少なくとも一部分を構成
し、共通辺を介して隣接し合う四辺形が前記
第１方向及び第２方向のいずれに対しても互
いに逆方向に傾斜した第３方向Ｄ３及び第４
方向Ｄ４に従つて並置され、 −前記後続軌道Ｔ２の励起電流が前記先行軌道
Ｔ１の電流と逆の方向に流れ、そのため同一
磁極性の磁極Ｓの列が前記２つの軌道Ｔ１，
Ｔ２によつて規定された四辺形列内に形成さ
れ、且つこれと逆の磁極性を持つ磁極Ｎの列
が次の四辺形列Ｔ２，Ｔ３内に形成され、以
下同様にして交互に逆の磁極性を持つ磁極列
が形成され、その結果共通辺を介して隣接し
合う２つの四辺形では前記磁極が前述のごと
く常に互いに逆の磁極性を有することにな
り、且つ前記磁極網がより短い導体長さと、
より少ない導体間出会い回数とをもつて形成
されることになるような装置。

２／前記先行軌道Ｔ１と前記後続軌道Ｔ２とが、
これら２つの軌道の共通先端に位置する前記最
近接ゾーンの１つである接合ゾーンＪ１内で合
流し、前記後続軌道がこの軌道の他端に位置す
る最近接ゾーンである次の接合ゾーンＪ２内で
次の後続軌道Ｔ３と合流し、これが以下同様に
繰り返されて一連の軌道が直列状に電気接続さ
れる点１に記載の装置。

３／前記軌道のうち第１の軌道Ｔ１が前記一連の
軌道の片側にある該軌道の入力端EEから給電
され、前記一連の軌道の数が偶数であり、その
ため最後の軌道Ｔ６が一連の軌道の前記と同じ
側で終了し、この最終軌道の出力端から前記第
１軌道の入力端EE方向に補助軌道TSが延び、
この補助軌道もやはり平均的軸線ASを中心に
鋸歯状に配置され、この平均軸線ASが前記第
１方向Ｄ１に延び、この補助軌道が偶数番目の
列毎に接合ゾーンに接近し、ただしこのゾーン
と電気的に接続されることはなく、また前記ゾ
ーン相互間ではこれらゾーンから遠ざかり、最
終的に前記入力端EEの隣の出力端ESで終了
し、その結果前記平面形磁極網の補助四辺形列
が形成され、且つ最小限の導体長さで、交差も
伴わずに、補助磁極が前記浮遊領域内に形成さ
れることになる点２に記載の装置。

４／前記四辺形が正方形であり、その辺が前記第
１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に対して45゜傾斜
した第３方向Ｄ３及び第４方向Ｄ４に延び、前
記軌道Ｔ１〜Ｔ６が各軌道の鋸歯のピツチと同
じピツチで連続し、その結果表面及び縁部の浮
遊圧力がほぼ一定であるような矩形浮遊装置を
構成することになる点１に記載の装置。

５／移動方向に走行する金属シート１を浮遊させ
るのに使用され、前記移動方向Ｄ２が前記第１
方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の一方を構成する点
４に記載の装置。

６／浮遊すべき部材を通すための間〓の両側に前
記平面形磁極網を１つずつ有し、これら磁極網
の一方によつて構成される各磁極性の磁極と他
方の磁極網からなる磁極とが同一磁極性同士が
対応し合うように対向して配置される点１に記
載の装置。

本発明で使用する励起導体は先行技術装置のワ
イヤに流れ得る電流より強い電流が流れるように
比較的大きい断面積を有する。このような大きい
断面積にできるのは並置、積重又は交差が一切存
在しないからである。これは装置の頑丈さにも寄
与する。また、このように積重又は交差が存在し
なければ、電気的絶縁の問題も軽減される。導体
は中空にして中に冷却水を流すようにしてもよ
い。

以下、添付図面に基づき非限定的具体例を挙げ
て本発明をより詳細に説明する。尚、これらの図
面を通して同一部材等は同じ符号で示した。前述
の説明でこれらの符号を用いたのは、これらの図
面を非限定的具体例として参照できるようにする
ためである。また、これらの特定具体例で使用さ
れる部材等は他の等価物に代えることもできると
理解されたい。

具体例 前述のように本発明の装置は励起電流を通す導
体の形状に形成され且つ第４図のごとく浮遊領域
にジクザクに配置される。この装置は前述の点１
から６に記載の条件を総て満たす。

第４図から明らかなように励起交流の入力端子
Ａ及び出力端子Ｂは第１図に示した浮遊プレート
１の移動方向Ｄ２と平行に延びる矩形浮遊領域
AUの右方側縁の前部に配置されている。

励起導体Ｆはジクザク線に沿つて折曲げる。こ
の線の各セグメントは前記領域の縁に対して45゜
傾斜している。この図では６つの鋸歯状軌道Ｔ１
〜Ｔ６が浮遊領域の幅全体にわたつて連続的に延
びている。前記領域の反対側の縁（左方縁）に到
達したら（軌道Ｔ６の先端で）、導体を更に別の
ジクザク軌道に従い前記領域の前方縁に沿つて端
子Ａの近傍の出力端子Ｂに戻るまで延ばし、前記
領域の長さ全体を覆うようにする。

導体Ｆの一連の軌道は、折曲導体によつてほぼ
規定される四辺形の角に位置する近接ゾーンＰで
互いに接触することはない。

例えば四辺形Ｑのごとき各四辺形は電磁的観点
から言うと単一の巻きの機能を果たす。これは所
定時点に導体に流れる電流の方向を表す矢印IE
から明らかである。各四辺形はこれと同心の巻線
を代わりに使用した場合とほぼ同じ励起電流周波
数の磁界を図面の平面に対して直角に発生させ
る。従つて、第４図の装置は第３図と同じ磁極網
を構成することになる。磁界の方向は矢印IE方
向の電流の流れにより発生する北極Ｎ及び南極Ｓ
によつて示されるように互い違いに変化し、２つ
の隣接四辺形では必ず互いに逆になる。

本発明はその他にも様々に実施し得る。これら
の別の具体例を第５図、第６図及び第７図に示
す。これらの図面でも電流の入力端子及び出力端
子は夫々符号Ａ及びＢで示した。

本発明では導体Ｆが浮遊領域を覆う四辺形の桝
目の辺に少なくともほぼ正確に沿つて延び、導体
の隣接し合うストランドが互いに接触しない（特
に四辺形の角で）ようにする必要があるが、桝目
な必ずしも四辺形でなくてもよい。桝目は好まし
くは所望の浮遊領域を正確に被覆する整数個数の
断片が得られるように菱形にし得る。（ただしこ
れは絶対条件ではない）。桝目は第６図の導体FB
によつて形成されるような曲線からなつていても
よい。桝目は形状がそろつている方が有利であ
る。このようにすれば、第３図に示した巻線構造
に関して更に別の利点が得られるからである。導
体は中実でも、又は内部冷却が可能なように中空
であつてもよく、又はフイラメントからなつてい
てもよい。導体は保護エナメルで被覆し得、必要
であれば、例えば近接ゾーンＰに配置した絶縁装
置によつて固定もしくは支持し得る。端子Ａ及び
Ｂは任意の地点に配置してよい。また、第５図の
ように端子対を数組具備してもよい。この図では
導体が符号FAで示されている。

本発明では、平面形磁極網の平面を適切に曲げ
ることによつて非平面部分を浮遊させることがで
きる。特に円筒形の物体は、第７図に示したよう
に同軸円筒体上の導体FCからなる磁極網を内側
又は外側に配置することによつて浮遊させるよう
にし得る。

また、磁気コアを備えた又は備えない複数の積
重磁極網を使用することもできる。

本発明の利点の１つは、巻線を使用する先行技
術の浮遊装置が通常は浮遊部材からの温度放射及
び／又は電流欠損時に部材が装置上に落下する危
険に対して防護を必要とするという事実に由来す
る。前記防護は浮遊部材と巻線との間に配置され
るスクリーンによつて実現されるが、下記のごと
き種々の欠点を伴う。

−浮遊部材の表面を観察する可能性が著しく限定
される； −実際面では、空気又は水による前記表面の吹付
け処理が妨害される； −浮遊部材と巻線との間の距離（即ちできるだけ
小さくなければならない磁極間〓）がスクリー
ンの厚みと対応支持構造体の厚みとを考慮して
十分に大きくなければならない。

更に、前述のようなスクリーンは製造が難し
い。このスクリーンは磁束に対して透明でなけれ
ばならず、従つて金属では形成できない。このス
クリーンは例えばセラミツク材料又は繊維材料で
構成され、巻線を介してスクリーンを支持構造体
に接続する装置に支持される。

スクリーンがなくても十分に頑丈な本発明の装
置には前述のごとき欠点及び問題はない。従つて
磁極間〓はメカニカル・セイフテイ・マージン、
即ち処理される部材が有し得る凹凸又は突起を通
すのに必要な間〓にまで縮小し得る。磁極間〓が
小さくなれば装置の電気消費量が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の浮遊装置を示すと共に本発
明の装置の第１具体例も示す側面図、第２図は先
行技術装置でも本発明の装置でも生じる磁界成分
の方向、浮遊すべきシート内に誘導される電流の
方向及び浮遊力の方向を示す斜視図、第３図は先
行技術の浮遊装置の斜視図、第４図は第１図の本
発明の装置を構成する平面形磁極網の平面図、第
５図及び第６図は本発明の装置の第２具体例及び
第３具体例に夫々属する２つの平面形磁極網の平
面図、第７図は本発明の装置の第４具体例の平面
形磁極網の斜視図である。 １……浮遊シート、２，３……磁極網、Ｔ１〜
Ｔ６……導線軌道、Ａ……入力端子、Ｂ……出力
端子、Ｆ，FA，FB，FC……導線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性部材をこれとの接触なしで浮遊領域の
   上方に保持する、即ち前記部材を前記領域方向に
   動かそうとする重力のような力に逆らつて前記部
   材と前記領域との間に或る距離を維持するための
   電磁的浮遊装置であつて、 −励起交流源と、この交流源から給電される少な
   くとも１つの線状励起導電体とを含み、この導
   電体が浮遊すべき部材の少なくとも下側で前記
   浮遊領域を覆うように延びてこの領域内に平面
   形磁極網を形成し、この磁極網の磁界線が前記
   領域から遠くまで延び、この磁極網は四辺形状
   の桝目を複数個並置した西洋将棋盤のような構
   造を有し、共通辺を介して隣接し合う２つの桝
   目が必ず互いに逆の磁極性を持つ２つの磁極に
   よつて占められ、これら磁極の一方が北極、他
   方が南極であり、又はその逆でもよく、そのた
   め横断方向磁界成分、即ち前記領域と平行に流
   れる電流を誘起する成分と、接線方向磁界成
   分、即ち前記領域と平行であり且つ前記電流と
   交差する成分とが浮遊すべき部材の中に同時に
   発生し、その結果浮遊力が前記領域と直角に発
   生することになり、 −この装置は前記励起導電体が前記浮遊領域内で
   この浮遊領域の少なくとも実質的部分を覆うよ
   うに一連の鋸歯状軌道に従つて配置され、これ
   らの軌道が第１の方向に従つて順に配置され、
   各軌道の平均的軸線が前記第１方向に対して傾
   斜した第２方向に延び、各鋸歯状軌道がその軸
   線から両方向へ交互に遠ざかり、これら鋸歯状
   軌道のうち任意の２つの隣接軌道が先行軌道及
   び後続軌道を構成し且つ後続軌道の軸線に最も
   近い先行軌道上の点が先行軌道の軸線に最も近
   い後続軌道上の点と対向するように、ただしこ
   れら２つの軌道が交差し合うことはないように
   配置され、従つて前述の点の２つが前記２つの
   軌道の間に最近接ゾーンを構成し、これらの２
   つの軌道間の最近接ゾーンが前記第２方向に従
   つて一直線に配置され、そのため前記２つの軌
   道によつて前記第２方向に前記四辺形列が少な
   くとも大体規定され、各四辺形が２つの連続し
   た前記最近接ゾーンの間に位置し、前記一連の
   鋸歯状軌道が前述のごとき一連の四辺形列を形
   成すると同時に前記平面形磁極網の少なくとも
   一部分を構成し、共通辺を介して隣接し合う四
   辺形が前記第１方向及び第２方向のいずれに対
   しても互いに逆方向に傾斜した第３方向及び第
   ４方向に従つて並置され、 −前記後続軌道の励起電流が前記先行軌道の電流
   と逆の方向に流れ、そのため同一磁極性の磁極
   の列が前記２つの軌道によつて規定された四辺
   形列内に形成され、且つこれと逆の磁極性を持
   つ磁極の列が次の四辺形列内に形成され、以下
   同様にして交互に逆の磁極性を持つ磁極列が形
   成され、その結果共通辺を介して隣接し合う２
   つの四辺形では前記磁極が前述のごとく常に互
   いに逆の磁極性を有することになり、且つ前記
   磁極網がより短い導体長さと、より少ない導体
   間出会い回数とをもつて形成されることになる
   ような装置。 ２ 前記先行軌道と前記後続軌道とが、これら２
   つの軌道の共通先端に位置する前記最近接ゾーン
   の１つである接合ゾーン内で合流し、前記後続軌
   道がこの軌道の他端に位置する最近接ゾーンであ
   る次の接合ゾーン内で次の後続軌道と合流し、こ
   れが以下同様に繰り返されて一連の軌道が直列状
   に電気接続される特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。 ３ 前記軌道のうち第１の軌道が前記一連の軌道
   の片側にある該軌道の入力端から給電され、前記
   一連の軌道の数が偶数であり、そのため最後の軌
   道が一連の軌道の前記と同じ側で終了し、この最
   終軌道の出力端から前記第１軌道の入力端方向に
   補助軌道が延び、この補助軌道もやはり平均軸線
   を中心に鋸歯状に配置され、この平均軸線が前記
   第１方向に延び、この補助軌道が偶数番目の列毎
   に接合ゾーンに接近し、ただしこのゾーンと電気
   的に接続されることはなく、また前記ゾーン相互
   間ではこれらゾーンから遠ざかり、最終的に前記
   入力端の隣の出力端で終了し、その結果前記平面
   形磁極網の補助四辺形列が形成され、且つ最小限
   の導体長さで、交差も伴わずに、補助磁極が前記
   浮遊領域内に形成されることになる特許請求の範
   囲第２項に記載の装置。 ４ 前記四辺形が正方形であり、その辺が前記第
   １方向及び第２方向に対して45゜傾斜した第３方
   向及び第４方向に延び、前記軌道が各軌道の鋸歯
   のピツチと同じピツチで連続し、その結果表面及
   び縁部の浮遊圧力がほぼ一定であるような矩形浮
   遊装置を構成することになる特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。 ５ 移動方向に走行する金属シートを浮遊させる
   のに使用され、前記移動方向が前記第１及び第２
   方向の一方を構成する特許請求の範囲第４項に記
   載の装置。 ６ 浮遊すべき部材を通すための間〓の両側に前
   記平面形磁極網を１つずつ有し、これら磁極網の
   一方によつて構成される各磁極性の磁極と他方の
   磁極網からなる磁極とが同一磁極性同士が対応し
   合うように対向して配置される特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。