JPH05280544A - 物体の懸垂の電磁制御のための装置 - Google Patents
物体の懸垂の電磁制御のための装置Info
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- JPH05280544A JPH05280544A JP4346961A JP34696192A JPH05280544A JP H05280544 A JPH05280544 A JP H05280544A JP 4346961 A JP4346961 A JP 4346961A JP 34696192 A JP34696192 A JP 34696192A JP H05280544 A JPH05280544 A JP H05280544A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
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- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 物体の懸垂の電磁制御のための装置を提供す
る。 【構成】 誘導コイルを含む電磁石と、制御された電気
供給を電磁石のコイルに配送することが可能な制御可能
な電気供給装置A1,T1,T2電磁石に対する物体の相対位置
に関したパラメータの増分変化に応答して誤り制御信号
を発生させるための制御信号発生器と、電磁石に対して
物体の懸垂を安定化させるべくコイルに対する電気供給
を調節するために、制御信号発生器によって発生させら
れた誤り制御信号を前記電気供給装置に送り込むための
負帰還制御ループとを含む。制御信号発生器によって発
生させられた誤り制御信号が、完全な平衡からの反対信
号の偏差を表し、且つこの平衡を復元させるべく電気供
給装置によって補正信号が与えられる。
る。 【構成】 誘導コイルを含む電磁石と、制御された電気
供給を電磁石のコイルに配送することが可能な制御可能
な電気供給装置A1,T1,T2電磁石に対する物体の相対位置
に関したパラメータの増分変化に応答して誤り制御信号
を発生させるための制御信号発生器と、電磁石に対して
物体の懸垂を安定化させるべくコイルに対する電気供給
を調節するために、制御信号発生器によって発生させら
れた誤り制御信号を前記電気供給装置に送り込むための
負帰還制御ループとを含む。制御信号発生器によって発
生させられた誤り制御信号が、完全な平衡からの反対信
号の偏差を表し、且つこの平衡を復元させるべく電気供
給装置によって補正信号が与えられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の懸垂の電磁制御
のための装置に係わる。
のための装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】懸垂又は空中浮遊による物体位置の電磁
制御が、産業エンジニアリングの分野で数多くの商業用
途に使用されてきた。そうした用途は、乗客輸送車両、
コンベヤシステム、流量計、無摩擦軸受、工具主軸、遠
心機、交流発電機、ポンプ、圧縮機、秤量器を含んでい
る。本発明は、そうした用途における使用に適した物体
の懸垂の電磁制御用システムに係わり、前記システム
は、電磁石と、制御された電気供給を前記電磁石に配送
することが可能な制御可能な電気供給装置をその電力源
が含む前記電磁石用の電力源と、前記電磁石に対する物
体の相対的位置に関したパラメータの増分変化に応答し
て誤り制御信号を発生させるための制御信号発生器と、
前記電磁石に対する物体の懸垂を安定させるべく前記電
磁石に対する電気供給を調節するために前記制御信号発
生器によって発生させられた誤り制御信号を前記電気供
給装置に送り込むための負帰還制御ループとを含む。
制御が、産業エンジニアリングの分野で数多くの商業用
途に使用されてきた。そうした用途は、乗客輸送車両、
コンベヤシステム、流量計、無摩擦軸受、工具主軸、遠
心機、交流発電機、ポンプ、圧縮機、秤量器を含んでい
る。本発明は、そうした用途における使用に適した物体
の懸垂の電磁制御用システムに係わり、前記システム
は、電磁石と、制御された電気供給を前記電磁石に配送
することが可能な制御可能な電気供給装置をその電力源
が含む前記電磁石用の電力源と、前記電磁石に対する物
体の相対的位置に関したパラメータの増分変化に応答し
て誤り制御信号を発生させるための制御信号発生器と、
前記電磁石に対する物体の懸垂を安定させるべく前記電
磁石に対する電気供給を調節するために前記制御信号発
生器によって発生させられた誤り制御信号を前記電気供
給装置に送り込むための負帰還制御ループとを含む。
【０００３】従来技術で公知のシステムでは、電磁石に
対する物体の相対的位置を監視することと、その物体に
作用する力全体における変化によって引き起こされるそ
の物体の懸垂に対する偶発的外乱に追従する物体位置を
安定化させるために、上記の仕方で誤り制御信号を発生
させることによって物体の位置が安定化させられてき
た。幾つかの用途においては、物体の相対位置の変化率
は、電磁石に対する前記物体の相対位置の変化率を監視
することと、その位置変化率を安定化させるように、又
は言い換えれば、その物体の懸垂に対する偶発的外乱の
結果として引き起こされる物体の振動を減衰させるよう
に、上記の仕方で誤り制御信号を発生させることによっ
てその物体位置と共に又は別個の制御の形で安定化させ
られてきた。物体の振動を減衰させるように誤り制御信
号を発生させる場合には、相対位置を測定し且つ発生さ
せられた信号を微分することで、又は相対位置の変化率
を直接的に測定することによって、その誤り制御信号が
発生させられ得る。相対位置自体ではなく位置変化率が
制御される用途の一例は、例えば船舶のプロペラ軸のよ
うな長い軸の上で使用される軸ダンパである。
対する物体の相対的位置を監視することと、その物体に
作用する力全体における変化によって引き起こされるそ
の物体の懸垂に対する偶発的外乱に追従する物体位置を
安定化させるために、上記の仕方で誤り制御信号を発生
させることによって物体の位置が安定化させられてき
た。幾つかの用途においては、物体の相対位置の変化率
は、電磁石に対する前記物体の相対位置の変化率を監視
することと、その位置変化率を安定化させるように、又
は言い換えれば、その物体の懸垂に対する偶発的外乱の
結果として引き起こされる物体の振動を減衰させるよう
に、上記の仕方で誤り制御信号を発生させることによっ
てその物体位置と共に又は別個の制御の形で安定化させ
られてきた。物体の振動を減衰させるように誤り制御信
号を発生させる場合には、相対位置を測定し且つ発生さ
せられた信号を微分することで、又は相対位置の変化率
を直接的に測定することによって、その誤り制御信号が
発生させられ得る。相対位置自体ではなく位置変化率が
制御される用途の一例は、例えば船舶のプロペラ軸のよ
うな長い軸の上で使用される軸ダンパである。
【０００４】物体の相対位置は、制御電磁石と制御され
るべき物体との間の隔たり又は間隙であり、従来技術に
おいてはシステムが、その帰還ループのための制御信号
発生器の一部分を形成する変換器によって監視される。
そうした変換器は、（物体の移動による光ビームの遮断
を検出する）光電セルと、（例えばHallプレートのよう
なギャップ磁束密度測定装置を有する）磁気変換器と、
（例えば、それらのコイルのインダクタンスが等しい時
に、平衡状態にあるマクスウェルブリッジ内の２つのコ
イルを使用する）誘導変換器と、（電磁石コイル電流と
発生磁束との比率が、電磁石と物体との間の間隙の測定
を与えるにように決定され、小さな外乱の場合にはその
除算が減法によって置き換えられ得る）I/B 検出器と、
（懸垂間隙に伴って変化する出力周波数を有する発振器
回路を使用する）容量変換器とを含んでいる。
るべき物体との間の隔たり又は間隙であり、従来技術に
おいてはシステムが、その帰還ループのための制御信号
発生器の一部分を形成する変換器によって監視される。
そうした変換器は、（物体の移動による光ビームの遮断
を検出する）光電セルと、（例えばHallプレートのよう
なギャップ磁束密度測定装置を有する）磁気変換器と、
（例えば、それらのコイルのインダクタンスが等しい時
に、平衡状態にあるマクスウェルブリッジ内の２つのコ
イルを使用する）誘導変換器と、（電磁石コイル電流と
発生磁束との比率が、電磁石と物体との間の間隙の測定
を与えるにように決定され、小さな外乱の場合にはその
除算が減法によって置き換えられ得る）I/B 検出器と、
（懸垂間隙に伴って変化する出力周波数を有する発振器
回路を使用する）容量変換器とを含んでいる。
【０００５】従来技術では位置変化率の直接測定が、永
久磁石の周りに巻かれたコイルのような「微分変換器」
によって行われている。
久磁石の周りに巻かれたコイルのような「微分変換器」
によって行われている。
【０００６】従来のシステムにおける間隙又は微分測定
変換器の使用は、完全には満足行くものではなかった。
一般的にこうした変換器は動作温度上限を有する。こう
した変換器は別個の物理的大きさを有し、その変換器に
よって占められる空間は、電磁石のために使用可能な空
間を減少させ，従って物体に対して作用させられること
が可能な力を減少させる。
変換器の使用は、完全には満足行くものではなかった。
一般的にこうした変換器は動作温度上限を有する。こう
した変換器は別個の物理的大きさを有し、その変換器に
よって占められる空間は、電磁石のために使用可能な空
間を減少させ，従って物体に対して作用させられること
が可能な力を減少させる。
【０００７】物体が、例えばその所謂「自由−自由」モ
ードでの共振回転周波数において湾曲する可能性がある
軸である場合には上記の問題は重大であり、このことは
変換器が配置されることが可能な位置を制限する。
ードでの共振回転周波数において湾曲する可能性がある
軸である場合には上記の問題は重大であり、このことは
変換器が配置されることが可能な位置を制限する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明によって、物体
の懸垂の電磁制御のための装置が提供される。
の懸垂の電磁制御のための装置が提供される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この装置は、誘導コイル
を含む電磁石と、制御された電気供給を前記電磁石のコ
イルに配送することができる制御可能な電気供給装置を
その電力源が含む、前記電磁石のための電力源と、電磁
石に対する物体の相対位置に関したパラメータの増分変
化に応答して誤り制御信号を発生させるための制御信号
発生器と、前記電磁石に対して物体の懸垂を安定させる
べく前記電磁石に対する電気供給を調節するために前記
制御信号発生器によって発生させられた誤り制御信号を
前記電気供給装置に送り込むための負帰還制御ループと
を含み、更に前記制御信号発生器が、前記電磁石の純イ
ンダクタンスL に起因する前記電磁石の前記コイルを介
した電圧成分ＶL を検出するための手段と、前記電磁石
コイル内を流れる電流i を検出するための手段と、ＶL
の検出値とi の検出値から反対信号を導き出すための手
段と、前記反対信号を平衡させるための手段とを含み、
それによって前記制御信号発生器によって発生させられ
た誤り制御信号が、前記反対信号の完全な平衡からの偏
差を表し、且つこの平衡を復元させるべく電気供給装置
によって補正信号が与えられることを引き起こす。
を含む電磁石と、制御された電気供給を前記電磁石のコ
イルに配送することができる制御可能な電気供給装置を
その電力源が含む、前記電磁石のための電力源と、電磁
石に対する物体の相対位置に関したパラメータの増分変
化に応答して誤り制御信号を発生させるための制御信号
発生器と、前記電磁石に対して物体の懸垂を安定させる
べく前記電磁石に対する電気供給を調節するために前記
制御信号発生器によって発生させられた誤り制御信号を
前記電気供給装置に送り込むための負帰還制御ループと
を含み、更に前記制御信号発生器が、前記電磁石の純イ
ンダクタンスL に起因する前記電磁石の前記コイルを介
した電圧成分ＶL を検出するための手段と、前記電磁石
コイル内を流れる電流i を検出するための手段と、ＶL
の検出値とi の検出値から反対信号を導き出すための手
段と、前記反対信号を平衡させるための手段とを含み、
それによって前記制御信号発生器によって発生させられ
た誤り制御信号が、前記反対信号の完全な平衡からの偏
差を表し、且つこの平衡を復元させるべく電気供給装置
によって補正信号が与えられることを引き起こす。
【００１０】前記反対信号の平衡化は、物体懸垂の比例
制御及び微分制御の少なくとも一方をもたらすことが可
能である。そうした制御形態では、物体の懸垂に対する
ランダムな外乱に起因する摂動を平衡させるために必要
とされる復元力は、物体の相対位置又は物体の相対位置
の変化率に各々に比例している。
制御及び微分制御の少なくとも一方をもたらすことが可
能である。そうした制御形態では、物体の懸垂に対する
ランダムな外乱に起因する摂動を平衡させるために必要
とされる復元力は、物体の相対位置又は物体の相対位置
の変化率に各々に比例している。
【００１１】前記反対信号は、時間に関して積分された
ＶL の測定値に比例した又はＶL の測定値を表す信号を
含んでよく、更には前記反対信号は、比例制御を可能に
するために、i の測定値に比例した又はi の測定値を表
す信号に対して平衡させられる。
ＶL の測定値に比例した又はＶL の測定値を表す信号を
含んでよく、更には前記反対信号は、比例制御を可能に
するために、i の測定値に比例した又はi の測定値を表
す信号に対して平衡させられる。
【００１２】この代わりに、又はこれに加えて、前記反
対信号は、微分制御を可能にするために、i の測定値に
比例した又はi の測定値を表す信号の時間微分係数であ
る信号に対して平衡させられた、ＶL の測定値に比例し
た又はＶL の測定値を表す信号を含んでもよい。
対信号は、微分制御を可能にするために、i の測定値に
比例した又はi の測定値を表す信号の時間微分係数であ
る信号に対して平衡させられた、ＶL の測定値に比例し
た又はＶL の測定値を表す信号を含んでもよい。
【００１３】従って必要とされる制御の形式は、ＶL を
表す信号とi を表す信号の一方を時間に関して適切に積
分又は微分することと、それを他方と比較することによ
って反対信号を導き出すことによって得られる。
表す信号とi を表す信号の一方を時間に関して適切に積
分又は微分することと、それを他方と比較することによ
って反対信号を導き出すことによって得られる。
【００１４】例えば比例制御と微分制御のような２つ以
上のタイプの制御が同時に与えられることが必要とされ
る場合には、本発明による装置は、必要とされる負帰還
制御の形式を与えるために、誤り制御信号を提供するた
めに使用される（ＶL とi から導き出される）反対信号
の各々の対を発生させるための複数の並列の制御信号発
生器回路又は帰還ループを有してもよい。
上のタイプの制御が同時に与えられることが必要とされ
る場合には、本発明による装置は、必要とされる負帰還
制御の形式を与えるために、誤り制御信号を提供するた
めに使用される（ＶL とi から導き出される）反対信号
の各々の対を発生させるための複数の並列の制御信号発
生器回路又は帰還ループを有してもよい。
【００１５】前記電磁石は、その最も一般的な形では、
（その電磁石を励磁するためにそのコイルを通して電流
が供給される）誘導コイルがその上に備えられた磁心を
有してよい。しかしこの代わりに、この電磁石は磁心な
しの誘導コイルであってもよい。
（その電磁石を励磁するためにそのコイルを通して電流
が供給される）誘導コイルがその上に備えられた磁心を
有してよい。しかしこの代わりに、この電磁石は磁心な
しの誘導コイルであってもよい。
【００１６】前記物体は、電磁石によって発生させられ
た磁界によって影響を受けることが知られている任意タ
イプの物体でよく、例えば磁性材料か、永久磁石か、電
磁石か、通電された導体のいずれかであってよい。
た磁界によって影響を受けることが知られている任意タ
イプの物体でよく、例えば磁性材料か、永久磁石か、電
磁石か、通電された導体のいずれかであってよい。
【００１７】電気供給装置は、制御されたレベルの制御
された直流電流を前記電磁石のコイルに供給する、定電
圧源に接続された制御パワー増幅器回路を含み得る。
された直流電流を前記電磁石のコイルに供給する、定電
圧源に接続された制御パワー増幅器回路を含み得る。
【００１８】前記増幅器回路の増幅器が高利得増幅器で
あることが好ましく、A 、B 、C 、D 、E 級のいずれか
の増幅器であってよい。この増幅器の利得は200 より大
きいことが好ましく、500 より大きいことが望ましい。
あることが好ましく、A 、B 、C 、D 、E 級のいずれか
の増幅器であってよい。この増幅器の利得は200 より大
きいことが好ましく、500 より大きいことが望ましい。
【００１９】電磁石の電気コイルの端子間の電圧V は、
次の方程式によって与えられ、
次の方程式によって与えられ、
【００２０】
【数１】
【００２１】前式中でR がそのコイルの抵抗であり、i
がコイルを通過する電流であり、L がコイルのインダク
タンスである。パラメータi とパラメータＶL を検出す
るための前記手段は、方程式１で表された電圧V の項iR
に等しい抵抗成分と、項Ldi/dtと項idL/dtの和に等しい
誘導成分を各々に測定する。この代わりにこれらの２つ
の項Ldi/dtとidL/dtは、N が前記コイルの巻数であり且
つφが通電中に前記コイルのインダクタンスの故に生じ
させられる磁束である時には、Ndφ/dt として表される
ことができる。比例制御の場合には、前記制御信号発生
器は、Ndφ/dt を積分し且つ（ＶL とi から導き出され
る反対信号を平衡させるための前記手段によって）Ndφ
/dt を項iRに等しくする。
がコイルを通過する電流であり、L がコイルのインダク
タンスである。パラメータi とパラメータＶL を検出す
るための前記手段は、方程式１で表された電圧V の項iR
に等しい抵抗成分と、項Ldi/dtと項idL/dtの和に等しい
誘導成分を各々に測定する。この代わりにこれらの２つ
の項Ldi/dtとidL/dtは、N が前記コイルの巻数であり且
つφが通電中に前記コイルのインダクタンスの故に生じ
させられる磁束である時には、Ndφ/dt として表される
ことができる。比例制御の場合には、前記制御信号発生
器は、Ndφ/dt を積分し且つ（ＶL とi から導き出され
る反対信号を平衡させるための前記手段によって）Ndφ
/dt を項iRに等しくする。
【００２２】比例制御のための前記制御信号発生器によ
って行われる演算の結果は、次のように表現される。
って行われる演算の結果は、次のように表現される。
【００２３】コイルＶL の純インダクタンスL に起因す
る前記コイルを介した電圧成分は、次式によって与えら
れ、
る前記コイルを介した電圧成分は、次式によって与えら
れ、
【００２４】
【数２】
【００２５】ＶL の積分は次式によって与えられ、
【００２６】
【数３】
【００２７】前式中でＫ1 は第１の定数であり、N は
（コイルの巻数を表すと上記で説明された）第２の定数
である。
（コイルの巻数を表すと上記で説明された）第２の定数
である。
【００２８】純インダクタンスL に起因する前記コイル
を介した電圧成分の積分と、前記コイルの純抵抗R に起
因する電圧成分との平衡化とは次式によって表現される
ことが可能であり、
を介した電圧成分の積分と、前記コイルの純抵抗R に起
因する電圧成分との平衡化とは次式によって表現される
ことが可能であり、
【００２９】
【数４】
【００３０】前式中でＫ3 は第３の定数であり、i は前
記コイルを通る電流である。
記コイルを通る電流である。
【００３１】方程式３と組み合わせることによって、方
程式４は次式になる。
程式４は次式になる。
【００３２】
【数５】
【００３３】電流i を通すコイルを有する電磁石から距
離x と、物体における磁束φとの間の既知の関係は次式
の通りであり、
離x と、物体における磁束φとの間の既知の関係は次式
の通りであり、
【００３４】
【数６】
【００３５】前式中のＫ4 は第４の定数である。
【００３６】方程式５と組み合わせることによって、本
発明の装置による比例制御のための方程式６は次式にな
る。
発明の装置による比例制御のための方程式６は次式にな
る。
【００３７】
【数７】
【００３８】従って、方程式７を再配列することによっ
てφの式は次式になる。
てφの式は次式になる。
【００３９】
【数８】
【００４０】物体に対する力F と磁束φの間の既知の関
係は（Ｋ5 が定数である場合に）次式である。
係は（Ｋ5 が定数である場合に）次式である。
【００４１】
【数９】
【００４２】最後に方程式９を方程式８と組み合わせる
ことによって、
ことによって、
【００４３】
【数１０】
【００４４】であり、前式中でＫA 、ＫB 、ＫC は別の
定数である。
定数である。
【００４５】従って、物体に対して作用する力全体F と
電磁石から物体への距離x との間の関係は、方程式10に
よって与えられる。後述されるように（図２）、この関
係をグラフ表現する曲線の有効領域内では、この曲線
は、Hooke の法則に従うばねに関する「力」対「伸長」
の単純な類似の関係を表す正の勾配の直線と同様な正の
勾配の直線に局所的に近似する。この関係の結果は、物
体に対して作用する力全体F の制御が比例制御であると
いうことである。
電磁石から物体への距離x との間の関係は、方程式10に
よって与えられる。後述されるように（図２）、この関
係をグラフ表現する曲線の有効領域内では、この曲線
は、Hooke の法則に従うばねに関する「力」対「伸長」
の単純な類似の関係を表す正の勾配の直線と同様な正の
勾配の直線に局所的に近似する。この関係の結果は、物
体に対して作用する力全体F の制御が比例制御であると
いうことである。
【００４６】方程式４におけるようなパラメータ
【００４７】
【数１１】
【００４８】は各々に、コイルを介した電圧の誘導成分
と抵抗成分である、ＶL とiRを測定することによって監
視されることができる。
と抵抗成分である、ＶL とiRを測定することによって監
視されることができる。
【００４９】上記で定義されたV とi の各々の位相遅延
変形であるパラメータV ′とi ′を導出することによっ
て、方程式10によって記述される仕方でも動作するシス
テムが組み立てられ得ることが、分析によって示される
ことが可能である。従って本発明による装置の制御信号
発生器は、パラメータV とパラメータi を感知すること
が可能なセンサと、パラメータV とパラメータi からパ
ラメータV ′とパラメータi ′を導き出すための手段
と、懸垂された物体の比例制御を与える電気供給装置に
対する誤り制御信号を与えるべくこれらのパラメータの
測定値を処理するための手段とを含んでよい。
変形であるパラメータV ′とi ′を導出することによっ
て、方程式10によって記述される仕方でも動作するシス
テムが組み立てられ得ることが、分析によって示される
ことが可能である。従って本発明による装置の制御信号
発生器は、パラメータV とパラメータi を感知すること
が可能なセンサと、パラメータV とパラメータi からパ
ラメータV ′とパラメータi ′を導き出すための手段
と、懸垂された物体の比例制御を与える電気供給装置に
対する誤り制御信号を与えるべくこれらのパラメータの
測定値を処理するための手段とを含んでよい。
【００５０】コイルを介した電圧V を感知するための手
段と、電流i を感知するための手段とは公知の手段を含
んでよい。例えば電圧V の成分は、磁束の変化を探る磁
心上に巻かれた別個のサーチコイルによって直接的に測
定されてもよい。電流i は、別個の強磁性リング（例え
ばフェライトリング）とHallプレートとによって測定さ
れてもよい。
段と、電流i を感知するための手段とは公知の手段を含
んでよい。例えば電圧V の成分は、磁束の変化を探る磁
心上に巻かれた別個のサーチコイルによって直接的に測
定されてもよい。電流i は、別個の強磁性リング（例え
ばフェライトリング）とHallプレートとによって測定さ
れてもよい。
【００５１】しかしパラメータＶL とi は、コイルの各
端子に直接的に接続された処理回路によって測定されて
もよく、これらのパラメータは、この方法で測定される
ことが好ましい。
端子に直接的に接続された処理回路によって測定されて
もよく、これらのパラメータは、この方法で測定される
ことが好ましい。
【００５２】従って本発明は、別個の変換器を使用せず
に、即ち従来技術の場合のようなコイルに物理的に接続
されていない変換器を使用することなしに、電磁石によ
る物体の電磁懸垂の比例制御が得られることを可能にす
る。そうした比例制御は、電力供給の変動によって引き
起こされる、物体の平均位置の周囲の当該物体の振動に
対して剛さ(stiffness) を与える。高い剛さは、振動力
が加えられる時に（その振動周波数がそのシステムの共
振周波数に近接していないと仮定すれば）殆ど動きが生
じないだろうということを意味する。
に、即ち従来技術の場合のようなコイルに物理的に接続
されていない変換器を使用することなしに、電磁石によ
る物体の電磁懸垂の比例制御が得られることを可能にす
る。そうした比例制御は、電力供給の変動によって引き
起こされる、物体の平均位置の周囲の当該物体の振動に
対して剛さ(stiffness) を与える。高い剛さは、振動力
が加えられる時に（その振動周波数がそのシステムの共
振周波数に近接していないと仮定すれば）殆ど動きが生
じないだろうということを意味する。
【００５３】例えば比例制御のための処理回路は、コイ
ル端子への抵抗接続によって与えられる入力を有する演
算増幅器を含んでよい。この演算増幅器は、積分器の出
力を与えるために接続されてよい。この積分器の出力
は、電磁石コイルに対する抵抗接続によって与えられる
別の入力を有する更に別の演算増幅器に対する一方の入
力を形成し、前記更に別の演算増幅器の出力は、前記コ
イルに対して電流供給を与える電気供給装置（例えばパ
ワー増幅器回路）のために誤り制御信号を提供する。そ
うした回路の構造と動作の一例が更に詳細に後述され
る。
ル端子への抵抗接続によって与えられる入力を有する演
算増幅器を含んでよい。この演算増幅器は、積分器の出
力を与えるために接続されてよい。この積分器の出力
は、電磁石コイルに対する抵抗接続によって与えられる
別の入力を有する更に別の演算増幅器に対する一方の入
力を形成し、前記更に別の演算増幅器の出力は、前記コ
イルに対して電流供給を与える電気供給装置（例えばパ
ワー増幅器回路）のために誤り制御信号を提供する。そ
うした回路の構造と動作の一例が更に詳細に後述され
る。
【００５４】以下で更に詳細に説明されるように、前記
コイルを介した電圧と前記コイルを通る電流の値を測定
するために、そうした回路が前記コイルの端子に接続さ
れる場合には、別の望ましい公知の種類の制御である、
電流の正成分がその回路の出力に存在することを確保す
ることによる所謂「微分制御」が追加的に得られる。こ
の微分制御では、懸垂物体に作用する力全体とその物体
の相対位置の時間微分係数との間に、正の勾配の概ね線
形の関係が存在する。
コイルを介した電圧と前記コイルを通る電流の値を測定
するために、そうした回路が前記コイルの端子に接続さ
れる場合には、別の望ましい公知の種類の制御である、
電流の正成分がその回路の出力に存在することを確保す
ることによる所謂「微分制御」が追加的に得られる。こ
の微分制御では、懸垂物体に作用する力全体とその物体
の相対位置の時間微分係数との間に、正の勾配の概ね線
形の関係が存在する。
【００５５】そうした微分制御は、その物体の懸垂に対
する偶発的な外乱によって起こされるその平均位置に関
する物体の振動に対する望ましい減衰を与える。高い減
衰は、振動力が加えられ時に殆ど速度が生じないだろう
ことを意味する。
する偶発的な外乱によって起こされるその平均位置に関
する物体の振動に対する望ましい減衰を与える。高い減
衰は、振動力が加えられ時に殆ど速度が生じないだろう
ことを意味する。
【００５６】幾つかのシステムでは、剛さと偶発振動の
減衰の両方を与えることが望ましい。より低い機械イン
ピーダンスが、より高い剛さ及び／又は減衰の結果とし
て得られる。
減衰の両方を与えることが望ましい。より低い機械イン
ピーダンスが、より高い剛さ及び／又は減衰の結果とし
て得られる。
【００５７】本発明による装置において、上記の比例制
御に加えて微分制御を得るための好ましい別の方法は次
の通りである。上記で定義されたパラメータＶL の測定
値を表す信号が、パラメータdi/dt （i は前記コイルを
通過する電流である）の測定値を表す信号に対して平衡
させられ、これらの平衡された両信号間の差異が、帰還
ループ内の誤り制御信号として使用され、且つ上記の誤
り制御信号と共にコイルに対する電気供給に加えられ
る。従って、比例制御を与える上記の負帰還制御ループ
と並列に、上記の仕方で微分制御を与える追加の負帰還
ループを有することが好ましい。そうした微分制御は、
上記の比例制御と共に、別個の変換器を使用せずに達成
されることが可能である。
御に加えて微分制御を得るための好ましい別の方法は次
の通りである。上記で定義されたパラメータＶL の測定
値を表す信号が、パラメータdi/dt （i は前記コイルを
通過する電流である）の測定値を表す信号に対して平衡
させられ、これらの平衡された両信号間の差異が、帰還
ループ内の誤り制御信号として使用され、且つ上記の誤
り制御信号と共にコイルに対する電気供給に加えられ
る。従って、比例制御を与える上記の負帰還制御ループ
と並列に、上記の仕方で微分制御を与える追加の負帰還
ループを有することが好ましい。そうした微分制御は、
上記の比例制御と共に、別個の変換器を使用せずに達成
されることが可能である。
【００５８】従って、物体の電磁懸垂の比例制御と微分
制御とを与える新規性手段と共に、本発明は、前述のよ
うな別個の変換器に関連した問題点が回避されることを
可能にする。本発明によって物体の懸垂の電磁制御が、
従来技術で使用されるような別個の変換器に対して損害
を与える可能性がある、より高い温度において実現され
ることが可能であり、本発明によって得られる単位面積
当たりの電磁制御力は、従来技術におけるそれよりも大
きい。より少数の離散の部品を使用してその測定システ
ムが形成され得る故に、その懸垂制御は、従来技術のシ
ステムよりも安価に且つ信頼性高く実現されることがで
きる。
制御とを与える新規性手段と共に、本発明は、前述のよ
うな別個の変換器に関連した問題点が回避されることを
可能にする。本発明によって物体の懸垂の電磁制御が、
従来技術で使用されるような別個の変換器に対して損害
を与える可能性がある、より高い温度において実現され
ることが可能であり、本発明によって得られる単位面積
当たりの電磁制御力は、従来技術におけるそれよりも大
きい。より少数の離散の部品を使用してその測定システ
ムが形成され得る故に、その懸垂制御は、従来技術のシ
ステムよりも安価に且つ信頼性高く実現されることがで
きる。
【００５９】上記方法で得られる比例制御と微分制御の
両方が、物体の懸垂に対する偶発的外乱によって起こさ
れる振動に対して剛さと減衰の両方を与えることが可能
であることが、次のような形で示されることが可能であ
る。
両方が、物体の懸垂に対する偶発的外乱によって起こさ
れる振動に対して剛さと減衰の両方を与えることが可能
であることが、次のような形で示されることが可能であ
る。
【００６０】小さな摂動の場合には、その制御されるべ
き物体に対して作用する力F は、電磁石によって発生さ
せられる磁束φに対して次式に示されるように比例して
いる。
き物体に対して作用する力F は、電磁石によって発生さ
せられる磁束φに対して次式に示されるように比例して
いる。
【００６１】
【数１２】
【００６２】更に電磁石のコイルを通過する電流i と、
その電磁石に対する物体の相対位置x が、次式に示され
るように関係付けられ得る。
その電磁石に対する物体の相対位置x が、次式に示され
るように関係付けられ得る。
【００６３】
【数１３】
【００６４】剛さと減衰力を調節するために、x とdx/d
t の関数であることが求められ、即ち
t の関数であることが求められ、即ち
【００６５】
【数１４】
【００６６】「純インダクタンス」電圧ＶL が上記の方
程式２と方程式３において得られる。
程式２と方程式３において得られる。
【００６７】方程式３から、
【００６８】
【数１５】
【００６９】方程式12から、
【００７０】
【数１６】
【００７１】方程式15から、
【００７２】
【数１７】
【００７３】方程式15、16を方程式13の中に代入する
と、
と、
【００７４】
【数１８】
【００７５】方程式２から、
【００７６】
【数１９】
【００７７】方程式14から、
【００７８】
【数２０】
【００７９】方程式18、19を方程式17の中に代入する
と、
と、
【００８０】
【数２１】
【００８１】従って
【００８２】
【数２２】
【００８３】これは次式のように書き直されることが可
能である。
能である。
【００８４】
【数２３】
【００８５】従って方程式13で述べられた通りの剛さ／
減衰を制御するための必要条件は、方程式22が満たされ
る場合に満足させられる。
減衰を制御するための必要条件は、方程式22が満たされ
る場合に満足させられる。
【００８６】方程式22は、(a) i の正帰還と、(b) di/d
t の正帰還と、（ｃ）
t の正帰還と、（ｃ）
【００８７】
【数２４】
【００８８】の負帰還と、（ｄ） ＶL の負帰還とを組
み合わせることによって満たされる。
み合わせることによって満たされる。
【００８９】この組み合わせは、i を表す信号に対して
【００９０】
【数２５】
【００９１】を表す信号を平衡させることによって得ら
れる比例制御を有することと、上記のようなdi/dt を表
す信号に対してＶL を表す信号を平衡させることによっ
て得られる微分制御を有することによって得られる。
れる比例制御を有することと、上記のようなdi/dt を表
す信号に対してＶL を表す信号を平衡させることによっ
て得られる微分制御を有することによって得られる。
【００９２】ＣA 、ＣB 、ＣC 、ＣD 、ＣE の適正な選
択が、方程式22を満たすために必要である。これらの制
御パラメータのどれが変化させられても剛さ及び減衰に
対する影響があるが、剛さはＣA とＣC によって優勢的
に影響され、一方、減衰はＣB とＣD によって制御され
る。これらのパラメータは、剛さ及び減衰の別々の制御
を可能にするように互いに組み合わされてもよい。
択が、方程式22を満たすために必要である。これらの制
御パラメータのどれが変化させられても剛さ及び減衰に
対する影響があるが、剛さはＣA とＣC によって優勢的
に影響され、一方、減衰はＣB とＣD によって制御され
る。これらのパラメータは、剛さ及び減衰の別々の制御
を可能にするように互いに組み合わされてもよい。
【００９３】ＣB とＣD がゼロに設定される時には、方
程式22が次式で示されるように単純化され、
程式22が次式で示されるように単純化され、
【００９４】
【数２６】
【００９５】この式は上記の方程式４と同一の形式であ
る。
る。
【００９６】本発明を具体化する装置における回路抵抗
器の抵抗の変化が動作環境温度の変化によって引き起こ
される可能性がある用途のいずれにおいても、そうした
抵抗器は、一定範囲の動作温度において固定した抵抗値
を有するように各々が調整された可変抵抗器であってよ
い。
器の抵抗の変化が動作環境温度の変化によって引き起こ
される可能性がある用途のいずれにおいても、そうした
抵抗器は、一定範囲の動作温度において固定した抵抗値
を有するように各々が調整された可変抵抗器であってよ
い。
【００９７】電磁石による物体の懸垂に関連した他のパ
ラメータの制御を与えるために、前記制御信号発生器と
前記帰還ループが、１つ以上の他のセンサと帰還ループ
とに連携させて使用されてもよい。例えば、物体の瞬間
的位置とその物体の望ましい平均位置との間の偏差が測
定されてもよく、例えば上記の公知の間隙測定方法の１
つを使用して従来技術で公知方法の１つによって制御さ
れてよい。この代わりに、位置制御をもたらすために、
電磁石コイルのインダクタンスが測定されてもよい。こ
のインダクタンスは、物体と電磁石との間を隔てる距離
の大きさである。従ってこのインダクタンスの制御は、
前記距離を決定することを可能にする。このインダクタ
ンスは、当業者に公知の従来技術のインダクタンス測定
方法の１つによって測定されてよいが、このインダクタ
ンスは、本出願人による同時係属中の英国特許出願第 9
200087.6号と同第 9222017.7号の主題であるそれ自体が
新規の技術である次の方法によって測定されることが望
ましい。
ラメータの制御を与えるために、前記制御信号発生器と
前記帰還ループが、１つ以上の他のセンサと帰還ループ
とに連携させて使用されてもよい。例えば、物体の瞬間
的位置とその物体の望ましい平均位置との間の偏差が測
定されてもよく、例えば上記の公知の間隙測定方法の１
つを使用して従来技術で公知方法の１つによって制御さ
れてよい。この代わりに、位置制御をもたらすために、
電磁石コイルのインダクタンスが測定されてもよい。こ
のインダクタンスは、物体と電磁石との間を隔てる距離
の大きさである。従ってこのインダクタンスの制御は、
前記距離を決定することを可能にする。このインダクタ
ンスは、当業者に公知の従来技術のインダクタンス測定
方法の１つによって測定されてよいが、このインダクタ
ンスは、本出願人による同時係属中の英国特許出願第 9
200087.6号と同第 9222017.7号の主題であるそれ自体が
新規の技術である次の方法によって測定されることが望
ましい。
【００９８】第２のコイルが、ここでは参照のために
「制御コイル」と呼ばれる上述の第１のコイルに直列に
接続され、従って同一の電流が、制御コイルと第２のコ
イルの中を流れる。前記第２のコイルにコンデンサを接
続することによって、又は前記第２のコイルと相互誘導
関係にある第３のコイルにコンデンサを接続することに
よって共振回路が形成される。従ってこの第２のコイル
と第３のコイルが、１つの変圧器の一次コイルと二次コ
イルとして働く。共振回路の共振ピーク内の周波数（好
ましくは共振周波数）を有する、一定ピーク電圧振幅の
交流信号が、制御コイル及び第２のコイルを含む回路の
中に送り込まれる。制御コイルのインピーダンス又はイ
ンダクタンスは、電磁石と懸垂物体との間を隔てる距離
における増分変化に応じて変化し、このことは上記の交
流周波数における電流成分の変化を生起する。同調され
た回路が、制御コイルを流れる電流の交流成分だけを検
出するための手段を与え、この電流の交流成分の振幅
が、共振回路の構成要素（例えばコンデンサ）を介した
交番電圧の振幅を振幅検出器を用いて測定することによ
って感知される。
「制御コイル」と呼ばれる上述の第１のコイルに直列に
接続され、従って同一の電流が、制御コイルと第２のコ
イルの中を流れる。前記第２のコイルにコンデンサを接
続することによって、又は前記第２のコイルと相互誘導
関係にある第３のコイルにコンデンサを接続することに
よって共振回路が形成される。従ってこの第２のコイル
と第３のコイルが、１つの変圧器の一次コイルと二次コ
イルとして働く。共振回路の共振ピーク内の周波数（好
ましくは共振周波数）を有する、一定ピーク電圧振幅の
交流信号が、制御コイル及び第２のコイルを含む回路の
中に送り込まれる。制御コイルのインピーダンス又はイ
ンダクタンスは、電磁石と懸垂物体との間を隔てる距離
における増分変化に応じて変化し、このことは上記の交
流周波数における電流成分の変化を生起する。同調され
た回路が、制御コイルを流れる電流の交流成分だけを検
出するための手段を与え、この電流の交流成分の振幅
が、共振回路の構成要素（例えばコンデンサ）を介した
交番電圧の振幅を振幅検出器を用いて測定することによ
って感知される。
【００９９】前記第２のコイル自体が共振回路内に存在
する場合には、前記振幅検出器は、その第２のコイル内
の直流成分からの絶縁を必要とし、この絶縁は、コンデ
ンサを経由して前記振幅検出器に各々の導線を接続する
ことによって与えられることが可能である。
する場合には、前記振幅検出器は、その第２のコイル内
の直流成分からの絶縁を必要とし、この絶縁は、コンデ
ンサを経由して前記振幅検出器に各々の導線を接続する
ことによって与えられることが可能である。
【０１００】１つの変圧器として前記第２のコイルが前
記第３のコイルと共に使用される場合には、第２のコイ
ル（即ち前記変圧器の一次コイル）を介して送り込まれ
る交流信号は、前記第３のコイル（即ち前記変圧器の二
次コイル）を通して出現する同一周波数で交番する電圧
を誘導する。この誘導電圧は、印加周波数で前記制御コ
イルを通って流れる電流の交流成分の変化の測定量であ
る。
記第３のコイルと共に使用される場合には、第２のコイ
ル（即ち前記変圧器の一次コイル）を介して送り込まれ
る交流信号は、前記第３のコイル（即ち前記変圧器の二
次コイル）を通して出現する同一周波数で交番する電圧
を誘導する。この誘導電圧は、印加周波数で前記制御コ
イルを通って流れる電流の交流成分の変化の測定量であ
る。
【０１０１】前記振幅検出器によって検出される交番電
圧の振幅は、誤り検出器内において、望ましい平均レベ
ルを有する基準信号と比較され、その測定振幅と前記所
望平均レベルとの間の変化量を含む誤り信号が積分器内
で積分され、その後で、該信号は、そのインダクタンス
を望ましい平均レベルに維持するように前記制御コイル
に対する電気供給を調整するために、例えばパワー増幅
器のような上記の制御可能電気供給装置に接続された
（上記ループと並列の）負帰還閉ループ内の制御信号と
して使用される。
圧の振幅は、誤り検出器内において、望ましい平均レベ
ルを有する基準信号と比較され、その測定振幅と前記所
望平均レベルとの間の変化量を含む誤り信号が積分器内
で積分され、その後で、該信号は、そのインダクタンス
を望ましい平均レベルに維持するように前記制御コイル
に対する電気供給を調整するために、例えばパワー増幅
器のような上記の制御可能電気供給装置に接続された
（上記ループと並列の）負帰還閉ループ内の制御信号と
して使用される。
【０１０２】送り込まれた前記交流信号は、前記制御可
能電気供給装置の回路に対する入力として与えられ、そ
れによって、前記制御コイルに供給する前記装置の公称
直流出力に重ねられることが可能である。望ましくは、
しかし必須ではないが、前記共振周波数は標準可聴周波
数範囲よりも高く、好ましくは15〜25KHz であり、例え
ば20KHz である。
能電気供給装置の回路に対する入力として与えられ、そ
れによって、前記制御コイルに供給する前記装置の公称
直流出力に重ねられることが可能である。望ましくは、
しかし必須ではないが、前記共振周波数は標準可聴周波
数範囲よりも高く、好ましくは15〜25KHz であり、例え
ば20KHz である。
【０１０３】前述の方法での制御コイルのインダクタン
スの測定による物体の位置の制御が、別の公知の望まし
い種類の制御である物体の懸垂の所謂「積分制御」を与
え、この積分制御においては、物体に対して作用する力
全体とその物体が移動する増分距離の時間積分との間の
関係は、正の勾配の線形関係であることが示され得る。
スの測定による物体の位置の制御が、別の公知の望まし
い種類の制御である物体の懸垂の所謂「積分制御」を与
え、この積分制御においては、物体に対して作用する力
全体とその物体が移動する増分距離の時間積分との間の
関係は、正の勾配の線形関係であることが示され得る。
【０１０４】前述の仕方におけるインダクタンスの測定
が主として第２のコイルを前記制御コイルに接続するこ
とによって行われ得る故に、この点でも、別個の変換器
の使用が回避されることが可能である。従って物体懸垂
の所謂「PID 制御」（比例制御と微分制御と積分制御と
の組み合せ）が、別個の変換器を必要とせずに、即ち制
御コイルに接続されていない変換器なしに実現されるこ
とが可能である。
が主として第２のコイルを前記制御コイルに接続するこ
とによって行われ得る故に、この点でも、別個の変換器
の使用が回避されることが可能である。従って物体懸垂
の所謂「PID 制御」（比例制御と微分制御と積分制御と
の組み合せ）が、別個の変換器を必要とせずに、即ち制
御コイルに接続されていない変換器なしに実現されるこ
とが可能である。
【０１０５】本発明による装置は、本発明の方法でその
各々が制御される複数の電磁石を含んでよい。例えば連
携して働く１対の電磁石が、１次元において物体懸垂を
制御するために使用されてもよい。そうした１対の電磁
石の制御は、それら全てが前述された、各々の電磁石に
接続された制御可能電気供給装置と、制御信号発生器
と、この制御信号発生器から前記電気供給装置への帰還
ループとを備えることによって実現されることが可能で
ある。
各々が制御される複数の電磁石を含んでよい。例えば連
携して働く１対の電磁石が、１次元において物体懸垂を
制御するために使用されてもよい。そうした１対の電磁
石の制御は、それら全てが前述された、各々の電磁石に
接続された制御可能電気供給装置と、制御信号発生器
と、この制御信号発生器から前記電気供給装置への帰還
ループとを備えることによって実現されることが可能で
ある。
【０１０６】懸垂されるべき物体を構成する回転軸のた
めの能動電磁軸受は、前述の仕方で制御される２対の電
磁石を備えてもよく、これら各対の２つの電磁石が連携
して１次元の懸垂の制御を行い、その軸受全体が、２次
元の懸垂を与える。
めの能動電磁軸受は、前述の仕方で制御される２対の電
磁石を備えてもよく、これら各対の２つの電磁石が連携
して１次元の懸垂の制御を行い、その軸受全体が、２次
元の懸垂を与える。
【０１０７】１つの軸のための懸垂システム全体は、前
記軸に対して半径方向に作用する２つ以上のそうした能
動軸受と、前記軸の一方の端部に対して作用する１つの
能動スラスト軸受とを含むことが可能である。
記軸に対して半径方向に作用する２つ以上のそうした能
動軸受と、前記軸の一方の端部に対して作用する１つの
能動スラスト軸受とを含むことが可能である。
【０１０８】有利なことに、回転軸を懸垂するための本
発明による装置の使用は、前記軸の「自由−自由」モー
ドにおける前記軸の湾曲に起因する別個変換器の配置位
置選択上の制限の問題点が回避されることを可能にす
る。
発明による装置の使用は、前記軸の「自由−自由」モー
ドにおける前記軸の湾曲に起因する別個変換器の配置位
置選択上の制限の問題点が回避されることを可能にす
る。
【０１０９】複数の電磁石が使用される場合には、これ
らの電磁石は、公知の仕方で共通の１つの磁心の別々の
部分上に電磁石コイルを配備することによって形成され
ることが可能である。この磁心は公知の仕方で形作られ
ラミネートされることが可能である。例えばこの磁心
は、そのリングの軸線上に物体を伴った、充実リングの
形状であってもよい。このリング形状は、その軸線に向
かって突き出す複数の突起を有し、これらの突起の幾つ
か又は全部が制御コイルを保持する。この磁心は当分野
で公知の他の形状の１つであってもよい。
らの電磁石は、公知の仕方で共通の１つの磁心の別々の
部分上に電磁石コイルを配備することによって形成され
ることが可能である。この磁心は公知の仕方で形作られ
ラミネートされることが可能である。例えばこの磁心
は、そのリングの軸線上に物体を伴った、充実リングの
形状であってもよい。このリング形状は、その軸線に向
かって突き出す複数の突起を有し、これらの突起の幾つ
か又は全部が制御コイルを保持する。この磁心は当分野
で公知の他の形状の１つであってもよい。
【０１１０】物体の相対位置に関するパラメータを制御
する帰還ループを各々が有する２つの電磁石を備える本
発明による装置では、各々のループのための誤り制御信
号を発生させるための制御信号発生器が、両方の電磁石
に関連付けられた両方の帰還ループに共通の単一の回路
を有してよい。この制御信号発生器は出力を、即ち一方
の電磁石の電気供給装置に負信号として加えられ、他方
の電磁石の電気供給装置に正信号として加えられる（又
は場合によっては、一方の電磁石の電気供給装置に正信
号として加えられ、他方の電磁石の電気供給装置に負信
号として加えられる）出力を有することが可能である。
各々の帰還ループのための前記共通の単一回路からの出
力は、その回路が組み合わされる電磁石の制御コイルの
ために専ら使用される制御信号発生器からの誤り信号と
組み合わされて供給されてもよい。
する帰還ループを各々が有する２つの電磁石を備える本
発明による装置では、各々のループのための誤り制御信
号を発生させるための制御信号発生器が、両方の電磁石
に関連付けられた両方の帰還ループに共通の単一の回路
を有してよい。この制御信号発生器は出力を、即ち一方
の電磁石の電気供給装置に負信号として加えられ、他方
の電磁石の電気供給装置に正信号として加えられる（又
は場合によっては、一方の電磁石の電気供給装置に正信
号として加えられ、他方の電磁石の電気供給装置に負信
号として加えられる）出力を有することが可能である。
各々の帰還ループのための前記共通の単一回路からの出
力は、その回路が組み合わされる電磁石の制御コイルの
ために専ら使用される制御信号発生器からの誤り信号と
組み合わされて供給されてもよい。
【０１１１】前記２つの電磁石に対して電流を配送する
ための電気供給装置は、前記電磁石の一方と独立した電
圧源とに各々に接続された２つのトランジスタデバイス
を駆動する共通の１つのパワー増幅器を含んでよい。こ
れらの２つの電圧源は互いに反対の極性であり、それに
よって２つのコイルに加えられる電流の変化は、相等し
く且つ反対である。この場合には、パワー増幅器に対す
る入力として、１つの帰還ループと誤り制御信号だけし
か必要とされない。
ための電気供給装置は、前記電磁石の一方と独立した電
圧源とに各々に接続された２つのトランジスタデバイス
を駆動する共通の１つのパワー増幅器を含んでよい。こ
れらの２つの電圧源は互いに反対の極性であり、それに
よって２つのコイルに加えられる電流の変化は、相等し
く且つ反対である。この場合には、パワー増幅器に対す
る入力として、１つの帰還ループと誤り制御信号だけし
か必要とされない。
【０１１２】本発明を具体化する能動軸受は、無接触で
メンテナンス不要で潤滑不要な軸受を必要とするあらゆ
る用途に使用されることが可能である。そうした用途は
危険な材料（例えば放射性材料、爆発性材料、生物学的
活性材料）を取り扱う機械の中の可動部品のための軸受
と、真空ポンプ用の高速軸受と、（潤滑油が汚染を引き
起こす可能性がある）食品処理と、高温環境用の軸受
と、（油や他の潤滑剤が凍結する可能性がある）低温環
境用の軸受とを含む。
メンテナンス不要で潤滑不要な軸受を必要とするあらゆ
る用途に使用されることが可能である。そうした用途は
危険な材料（例えば放射性材料、爆発性材料、生物学的
活性材料）を取り扱う機械の中の可動部品のための軸受
と、真空ポンプ用の高速軸受と、（潤滑油が汚染を引き
起こす可能性がある）食品処理と、高温環境用の軸受
と、（油や他の潤滑剤が凍結する可能性がある）低温環
境用の軸受とを含む。
【０１１３】
【実施例】以下では本発明の実施例が、添付図面を参照
して一例として説明されるだろう。
して一例として説明されるだろう。
【０１１４】図１に示される本発明を具体化する制御回
路は、電磁石のコイルの端子を介した２つの接続によっ
てパラメータＶL を測定し、
路は、電磁石のコイルの端子を介した２つの接続によっ
てパラメータＶL を測定し、
【０１１５】
【数２７】
【０１１６】を形成するためにパラメータＶL を積分
し、それに続いてこの項を項Ｋ3 i に平衡させ、比例制
御（任意に、これに加えて微分制御）を与える。
し、それに続いてこの項を項Ｋ3 i に平衡させ、比例制
御（任意に、これに加えて微分制御）を与える。
【０１１７】図１を更に詳細に考察すると、物体（図示
されていない）の懸垂を制御する電磁石のコイルが、そ
のコイルの抵抗R1と直列のインダクタンスL1とによって
表され、このコイルは端子X1、X2を有する。供給電圧レ
ール＋ＶR に接続されたダーリントン対のトランジスタ
T1、T2を抵抗器R15 を介して駆動する高利得増幅器A1に
よって、前記コイルが、その端子X1において公称の又は
制御可能な定レベル直流電源によって給電され、前記ト
ランジスタT2は前記コイルに端子X1において接続されて
いる。前記コイルの端子X1は演算増幅器A2の一方の入力
端子に抵抗器R3を介して接続され、演算増幅器A2の他方
の入力端子は抵抗器R16 を介して接地されている。抵抗
R16 の正端（positive end）は抵抗器R17 を介して、前
記コイルの他方の端子X2にその正端が接続された電位差
計P3の可変電位接点にも接続され、電位差計P3の負端
（negative end）は接地されている。前記コイルの端子
X2は抵抗器R2を介して接地に接続され、更に電位差計P1
の正端に接続され、一方で電位差計P1の負端は接地され
ている。抵抗器R5は、増幅器A2の出力端子と、抵抗器R3
から増幅器A2への入力端子との間に接続され、この入力
端子は抵抗器R4を介して接地されている。増幅器A2の出
力は抵抗器R6を介して接続されて演算増幅器A3への一方
の入力端子を形成し、演算増幅器A3への他方の入力端子
は抵抗器R7を介して接地されている。コンデンサC1が、
増幅器A3の出力と増幅器A3の入力との間に接続され、こ
の増幅器A3の入力は抵抗器R6から給電される。増幅器A3
の出力端子は電位差計P2の正端を形成し、電位差計P2の
負端は接地されている。電位差計P2は、演算増幅器A4の
一方の入力端子を形成するように抵抗器R8を介して接続
された可変電位接点を有する。電位差計P1は、演算増幅
器A4の他方の入力端子を形成するように抵抗器R9を介し
て接続された可変電位接点を有し、この他方の入力端子
も抵抗器R10 を介して接地されている。抵抗器R11 は、
増幅器A4の出力と抵抗器R8からの増幅器A4の入力との間
に接続されている。増幅器A4の出力端子は、帰還ループ
を形成するように抵抗器R12 を介して増幅器A1の一方の
入力端子X3に接続され、増幅器A1の他方の入力端子は、
抵抗器R13 を介して接地されている。抵抗器R12 からの
増幅器A1への入力は、抵抗器R121を介して電位差計P4の
可変電位接点に接続され、電位差計P4の正端は正電位+V
にあり、電位差計P4の負端は負電位-Vにある。抵抗器R1
4 は、増幅器A1の出力と抵抗器R13 からの増幅器A1への
入力との間に接続されている。
されていない）の懸垂を制御する電磁石のコイルが、そ
のコイルの抵抗R1と直列のインダクタンスL1とによって
表され、このコイルは端子X1、X2を有する。供給電圧レ
ール＋ＶR に接続されたダーリントン対のトランジスタ
T1、T2を抵抗器R15 を介して駆動する高利得増幅器A1に
よって、前記コイルが、その端子X1において公称の又は
制御可能な定レベル直流電源によって給電され、前記ト
ランジスタT2は前記コイルに端子X1において接続されて
いる。前記コイルの端子X1は演算増幅器A2の一方の入力
端子に抵抗器R3を介して接続され、演算増幅器A2の他方
の入力端子は抵抗器R16 を介して接地されている。抵抗
R16 の正端（positive end）は抵抗器R17 を介して、前
記コイルの他方の端子X2にその正端が接続された電位差
計P3の可変電位接点にも接続され、電位差計P3の負端
（negative end）は接地されている。前記コイルの端子
X2は抵抗器R2を介して接地に接続され、更に電位差計P1
の正端に接続され、一方で電位差計P1の負端は接地され
ている。抵抗器R5は、増幅器A2の出力端子と、抵抗器R3
から増幅器A2への入力端子との間に接続され、この入力
端子は抵抗器R4を介して接地されている。増幅器A2の出
力は抵抗器R6を介して接続されて演算増幅器A3への一方
の入力端子を形成し、演算増幅器A3への他方の入力端子
は抵抗器R7を介して接地されている。コンデンサC1が、
増幅器A3の出力と増幅器A3の入力との間に接続され、こ
の増幅器A3の入力は抵抗器R6から給電される。増幅器A3
の出力端子は電位差計P2の正端を形成し、電位差計P2の
負端は接地されている。電位差計P2は、演算増幅器A4の
一方の入力端子を形成するように抵抗器R8を介して接続
された可変電位接点を有する。電位差計P1は、演算増幅
器A4の他方の入力端子を形成するように抵抗器R9を介し
て接続された可変電位接点を有し、この他方の入力端子
も抵抗器R10 を介して接地されている。抵抗器R11 は、
増幅器A4の出力と抵抗器R8からの増幅器A4の入力との間
に接続されている。増幅器A4の出力端子は、帰還ループ
を形成するように抵抗器R12 を介して増幅器A1の一方の
入力端子X3に接続され、増幅器A1の他方の入力端子は、
抵抗器R13 を介して接地されている。抵抗器R12 からの
増幅器A1への入力は、抵抗器R121を介して電位差計P4の
可変電位接点に接続され、電位差計P4の正端は正電位+V
にあり、電位差計P4の負端は負電位-Vにある。抵抗器R1
4 は、増幅器A1の出力と抵抗器R13 からの増幅器A1への
入力との間に接続されている。
【０１１８】これらの回路構成要素の値は、増幅器A2の
出力が前記コイルの純インダクタンスに起因するように
選択される。
出力が前記コイルの純インダクタンスに起因するように
選択される。
【０１１９】増幅器A2の出力が、増幅器A3とコンデンサ
C1と抵抗器R6とを有する積分器によって積分され、その
積分された出力を表す信号の選択された一部分が、回路
構成要素値の選択によって得られる前記コイル通過電流
を表す入力に対して平衡させられる。
C1と抵抗器R6とを有する積分器によって積分され、その
積分された出力を表す信号の選択された一部分が、回路
構成要素値の選択によって得られる前記コイル通過電流
を表す入力に対して平衡させられる。
【０１２０】従って増幅器A4からの出力はいずれも、純
インダクタンスに起因するV の成分ＶL の積分と、前記
V の選択された割合の抵抗成分との間の差異によって生
じさせられる。この出力は、R12 を経由して誤り制御信
号として使用され、増幅器A1の入力端子X3に供給され
る。この入力端子X3は、電位差計P4から得られる基準電
圧にも接続されている。抵抗器R14 の値は、増幅器A1に
高利得を持せるように抵抗器R13 の値よりも高いが、増
幅器A1を含む回路の動作の安定性が容易に得られること
を確実にするために最大限1MΩに制限されている。
インダクタンスに起因するV の成分ＶL の積分と、前記
V の選択された割合の抵抗成分との間の差異によって生
じさせられる。この出力は、R12 を経由して誤り制御信
号として使用され、増幅器A1の入力端子X3に供給され
る。この入力端子X3は、電位差計P4から得られる基準電
圧にも接続されている。抵抗器R14 の値は、増幅器A1に
高利得を持せるように抵抗器R13 の値よりも高いが、増
幅器A1を含む回路の動作の安定性が容易に得られること
を確実にするために最大限1MΩに制限されている。
【０１２１】図１に示される回路は、上記の方程式１〜
10に関して説明された仕方における物体の懸垂の比例帰
還制御を与える。この回路は、方程式10のグラフ表現で
ある図２に示されるような、物体の制御に関する「力」
対「距離」の曲線を与える。この曲線の有効部分は、求
められる正の勾配の線形関係に前記曲線が近似する領域
Δによって表される。
10に関して説明された仕方における物体の懸垂の比例帰
還制御を与える。この回路は、方程式10のグラフ表現で
ある図２に示されるような、物体の制御に関する「力」
対「距離」の曲線を与える。この曲線の有効部分は、求
められる正の勾配の線形関係に前記曲線が近似する領域
Δによって表される。
【０１２２】比例制御に追加して物体の懸垂の微分制御
を与えるために、電流の正成分が、図１における増幅器
A2、A3を含む回路を通して供給されることが可能であ
る。この条件は、コンデンサC1と並列に、図１に点線で
示される抵抗器R19 を任意に加えることによって実現さ
れ得る。この代わりに、増幅器A2の出力に電流信号を与
えるために電位差計P3をオフセットすることと、増幅器
A2の出力の定常成分をオフセットするために図１に点線
で示される抵抗器R18 と電位差計P5を加えることとによ
ってこの条件が実現され得る。抵抗器R18 と電位差計P5
がこのように使用される場合には、電位差計P4は不要で
ある。
を与えるために、電流の正成分が、図１における増幅器
A2、A3を含む回路を通して供給されることが可能であ
る。この条件は、コンデンサC1と並列に、図１に点線で
示される抵抗器R19 を任意に加えることによって実現さ
れ得る。この代わりに、増幅器A2の出力に電流信号を与
えるために電位差計P3をオフセットすることと、増幅器
A2の出力の定常成分をオフセットするために図１に点線
で示される抵抗器R18 と電位差計P5を加えることとによ
ってこの条件が実現され得る。抵抗器R18 と電位差計P5
がこのように使用される場合には、電位差計P4は不要で
ある。
【０１２３】図１に示される回路内における、一方の端
子X1、X2と他方の端子X3との間の回路部分を含む帰還ル
ープは、以下では「回路Q1」と呼ばれるだろう。
子X1、X2と他方の端子X3との間の回路部分を含む帰還ル
ープは、以下では「回路Q1」と呼ばれるだろう。
【０１２４】回路Q1による制御に追加して、インダクタ
ンス測定による物体位置制御を与えるために任意に使用
されてもよい別の帰還ループが、図３に示される回路で
ある。
ンス測定による物体位置制御を与えるために任意に使用
されてもよい別の帰還ループが、図３に示される回路で
ある。
【０１２５】図３では、増幅器A1と、トランジスタT1、
T2と、インダクタンスL1及び抵抗R1で表される制御電磁
石のコイルと、抵抗器R2、R13 、R14 、R15 と、電位差
計P4と、抵抗器121 は、図１の回路における同一の照合
記号を有する項目と同一である。前記制御電磁石のコイ
ルは、ここでは「制御コイル」と呼ばれる。
T2と、インダクタンスL1及び抵抗R1で表される制御電磁
石のコイルと、抵抗器R2、R13 、R14 、R15 と、電位差
計P4と、抵抗器121 は、図１の回路における同一の照合
記号を有する項目と同一である。前記制御電磁石のコイ
ルは、ここでは「制御コイル」と呼ばれる。
【０１２６】図３においては、コンデンサC3を介してト
ランジスタT1のベースに接続された発振器1 によって与
えられる20KHz 交流信号が、増幅器A1の公称直流出力の
上に重ねられる。この代わりに、発振器1 とコンデンサ
C3が、増幅器A1への入力として加えられることが可能で
ある。従って、L1とR1を有する制御コイルを介して加え
られる電圧は、定電圧振幅の20KHz 成分を含む。制御コ
イルのインピーダンスは、電磁石と制御される物体（図
示されていない）との間の空気間隙又は隔たりに応じて
変化し、懸垂物体に対して作用する力全体における増分
変化によって引き起こされる空気間隙の増分変化が、そ
の制御コイルを流れる20KHz 電流成分の変化に帰着す
る。空心変圧器M は、インダクタンスL1と抵抗R1、R2と
に直列である、インダクタンスL2を有する（内部抵抗は
示されていない）別の（又は一次の）コイルと、出力回
路内でコンデンサC2に接続されたインダクタンスL3を有
する二次コイルとを有する。この出力回路の構成要素
は、その回路が発振器1 の周波数において共振するよう
に選択される。インダクタンスL3の二次コイル内の相互
誘導によって、この共振出力回路は、インダクタンスL1
の制御コイルとインダクタンスL2の一次コイルの中を流
れる電流の20KHz 成分にだけに関連した電圧を取り出
す。加えられる交番電圧成分の振幅が一定であるが故
に、その誘導電圧は、所与の周波数における制御コイル
インピーダンスの測定量を表し、従って測定された誘導
電圧の変化はいずれも、制御電磁石と制御される物体と
の間の間隙の制御をもたらすために感知され得る。
ランジスタT1のベースに接続された発振器1 によって与
えられる20KHz 交流信号が、増幅器A1の公称直流出力の
上に重ねられる。この代わりに、発振器1 とコンデンサ
C3が、増幅器A1への入力として加えられることが可能で
ある。従って、L1とR1を有する制御コイルを介して加え
られる電圧は、定電圧振幅の20KHz 成分を含む。制御コ
イルのインピーダンスは、電磁石と制御される物体（図
示されていない）との間の空気間隙又は隔たりに応じて
変化し、懸垂物体に対して作用する力全体における増分
変化によって引き起こされる空気間隙の増分変化が、そ
の制御コイルを流れる20KHz 電流成分の変化に帰着す
る。空心変圧器M は、インダクタンスL1と抵抗R1、R2と
に直列である、インダクタンスL2を有する（内部抵抗は
示されていない）別の（又は一次の）コイルと、出力回
路内でコンデンサC2に接続されたインダクタンスL3を有
する二次コイルとを有する。この出力回路の構成要素
は、その回路が発振器1 の周波数において共振するよう
に選択される。インダクタンスL3の二次コイル内の相互
誘導によって、この共振出力回路は、インダクタンスL1
の制御コイルとインダクタンスL2の一次コイルの中を流
れる電流の20KHz 成分にだけに関連した電圧を取り出
す。加えられる交番電圧成分の振幅が一定であるが故
に、その誘導電圧は、所与の周波数における制御コイル
インピーダンスの測定量を表し、従って測定された誘導
電圧の変化はいずれも、制御電磁石と制御される物体と
の間の間隙の制御をもたらすために感知され得る。
【０１２７】コンデンサC2を介した電圧の20KHz 成分の
振幅は、次のように検出される。増幅器A5の一方の入力
端子に、高入力インピーダンスを与える抵抗器R20 を経
由して電圧が加えられる。増幅器A5の他方の入力端子
は、コンデンサC4と抵抗器22を介して接地されている。
抵抗器R21 も、増幅器A5の出力とコンデンサC4との間に
接続されている。増幅器A5を含む回路は、変圧器出力の
インピーダンスを低下させるためのバッファとして働
く。増幅器A5の出力におけるピーク振幅は、ピークレベ
ル検出器５によって検出され、その検出ピークレベルが
誤り検出器又は差動増幅器７の中で基準電圧ＶREF と比
較され、その差が出力として提供される。誤り信号を含
む誤り検出器7 からの出力信号は、その誤り信号がゼロ
であるまでその出力が生じる積分器９によって積分され
る。その積分器９の出力は、電位計P6と、その電位差計
P6の可変接点に接続された抵抗器R23 とを経由して、増
幅器A1の入力端子X3における入力として加えられる。
振幅は、次のように検出される。増幅器A5の一方の入力
端子に、高入力インピーダンスを与える抵抗器R20 を経
由して電圧が加えられる。増幅器A5の他方の入力端子
は、コンデンサC4と抵抗器22を介して接地されている。
抵抗器R21 も、増幅器A5の出力とコンデンサC4との間に
接続されている。増幅器A5を含む回路は、変圧器出力の
インピーダンスを低下させるためのバッファとして働
く。増幅器A5の出力におけるピーク振幅は、ピークレベ
ル検出器５によって検出され、その検出ピークレベルが
誤り検出器又は差動増幅器７の中で基準電圧ＶREF と比
較され、その差が出力として提供される。誤り信号を含
む誤り検出器7 からの出力信号は、その誤り信号がゼロ
であるまでその出力が生じる積分器９によって積分され
る。その積分器９の出力は、電位計P6と、その電位差計
P6の可変接点に接続された抵抗器R23 とを経由して、増
幅器A1の入力端子X3における入力として加えられる。
【０１２８】制御電磁石と懸垂物体との間の間隙の増分
減少を表すインピーダンスの増分増加が制御コイルに生
じる時には、前記物体の安定位置を維持するために望ま
しい平均レベルに前記間隙を増加させるように、積分器
９から端子X3に加えられる制御信号は負の信号である。
同様に前記インピーダンスが低下する時には、正の制御
信号が端子X3に加えられ、前記間隙の減少を引き起こ
す。基準電圧ＶREF のレベルは、制御電磁石と制御物体
との間に必要とされる平均安定間隙を画定するように選
択される。
減少を表すインピーダンスの増分増加が制御コイルに生
じる時には、前記物体の安定位置を維持するために望ま
しい平均レベルに前記間隙を増加させるように、積分器
９から端子X3に加えられる制御信号は負の信号である。
同様に前記インピーダンスが低下する時には、正の制御
信号が端子X3に加えられ、前記間隙の減少を引き起こ
す。基準電圧ＶREF のレベルは、制御電磁石と制御物体
との間に必要とされる平均安定間隙を画定するように選
択される。
【０１２９】変圧器M から入力端子X3への帰還ループ
は、以下では「回路Q2」と呼ばれるだろう。回路Q1を有
する帰還ループが、制御コイルから増幅器A1への回路Q2
と並列に加えられ、両方の帰還ループからの入力が、増
幅器A1への端子X3に共に加えられる。
は、以下では「回路Q2」と呼ばれるだろう。回路Q1を有
する帰還ループが、制御コイルから増幅器A1への回路Q2
と並列に加えられ、両方の帰還ループからの入力が、増
幅器A1への端子X3に共に加えられる。
【０１３０】図４と図５は、図３における抵抗器20を経
由して増幅器A5に入力電圧を導く別の仕方を示す。
由して増幅器A5に入力電圧を導く別の仕方を示す。
【０１３１】図４では、（L1と直列に接続された）L2に
よって表される第２のコイルは変圧器の一部ではなく、
それ自体として、コイルL2を有する共振回路を与えるよ
うに選択されたコンデンサC5に接続されている。コイル
L2の端子間の電圧は絶縁コンデンサC6、C7によって絶縁
され、図３に示される仕方で、抵抗器R20 及び増幅器A5
を経由して回路Q2に対する入力を形成する。
よって表される第２のコイルは変圧器の一部ではなく、
それ自体として、コイルL2を有する共振回路を与えるよ
うに選択されたコンデンサC5に接続されている。コイル
L2の端子間の電圧は絶縁コンデンサC6、C7によって絶縁
され、図３に示される仕方で、抵抗器R20 及び増幅器A5
を経由して回路Q2に対する入力を形成する。
【０１３２】図４と図５と、それに続く図６と図７で
は、コイルの内部抵抗は示されていない。
は、コイルの内部抵抗は示されていない。
【０１３３】図５では、（L1と直列に接続された）L2に
よって表される第２のコイルは、同様に、L3で表される
二次コイルと共に変圧器M の一次コイルであるが、この
場合には共振回路に必要とされるコンデンサ（この図で
はC8）が、一次コイルL2を間に挟んで接続されている。
コイルL3の端子間の電圧は、図３に示された仕方で、抵
抗器R20 と増幅器A5とを経由して回路Q2への入力を形成
する。
よって表される第２のコイルは、同様に、L3で表される
二次コイルと共に変圧器M の一次コイルであるが、この
場合には共振回路に必要とされるコンデンサ（この図で
はC8）が、一次コイルL2を間に挟んで接続されている。
コイルL3の端子間の電圧は、図３に示された仕方で、抵
抗器R20 と増幅器A5とを経由して回路Q2への入力を形成
する。
【０１３４】図６は、どのように回路Q1と回路Q2が組み
合わされて、２つの制御コイルA 、B に影響を与えるよ
うに使用されるかを示す一例である。これらの制御コイ
ルは共に、例えば回転鋼製シャフト（図示されていな
い）の軸の１次元における位置を能動軸受内において互
いに制御するコイル対を形成することが可能である。実
際には、これを可能にするために、これらのコイル及び
制御される物体の幾何学的配置が既知なはずである。図
６では、増幅器A1（及びそれに関連した入力抵抗と基準
電圧）と、トランジスタT1、T2と、コンデンサC1と、コ
イルA から回路Q1、Q2への結線とが、コイルA に入力電
流を与える増幅器回路QAの形に全て編成されている。同
様に類似の構成要素の配置が、コイルB に入力電流を与
える増幅器回路QBの形に全て編成されている。図６にV
で示されるコイルA 、B の各々を介した電圧における変
化と、i で示されるコイルA 、B の各々を通る電流にお
ける変化が、２つの対の入力に対して同時に働く上記の
通りの回路Q1によって別々に検出される。（間隙x を制
御するためにインピーダンスが測定されるが故に）xと
して図６に示されるコイルA 、B 各々のインピーダンス
における変化が、その２つの入力に対して同時に働く上
記の通りの回路Q2によって別々に検出される。誤り制御
信号が、図１に関して前述された仕方で回路Q1によって
発生させられるが、この場合には、Q1の出力に加えられ
たQ1内の論理ユニット（図示されていない）によって与
えられる追加の特徴を伴っている。この特徴とは、増幅
器回路QAに対して加えられるべき出力が正の出力である
場合には、同一であるが負の符号を有する誤り制御信号
が増幅器回路QBに対して加えられ、一方、増幅器回路QA
に対して加えられるべき出力が負の出力である場合に
は、同一であるが正の符号を有する誤り制御信号が増幅
器回路QBに対して加えられるということである。同様に
誤り制御信号が、図３に関して前述された仕方で回路Q2
によって発生させられるが、この場合にも追加の特徴を
伴っており、この特徴とは、回路QBに加えられる誤り制
御信号の向きが負である時に、回路QAに加えられる誤り
制御信号の向きが正であり、一方、回路QBに加えられる
誤り制御信号の向きが正である時に、回路QAに加えられ
る誤り制御信号の向きが負であるということを除いて、
この誤り制御信号が増幅器回路QAと増幅器回路QBの両方
に同様に加えられるということである。図６にA1とB1と
して別々に示される回路Q1の誤り制御信号出力は、増幅
器回路QA、QBの別々の増幅器に与えられる時には、相等
しく且つ反対の向きである。従って、物体の懸垂の比例
制御と微分制御を行うために各々のコイルA 、B に加え
られる入力電流と電圧に必要とされる増分変化は、相等
しく且つ反対の向きである。Ａ2 とＢ2 として別々に示
される回路Q2の制御信号出力は、増幅器回路QA、QBの各
々の増幅器に対して与えられる時には相等しく且つ反対
の向きであり、従って、選択された手段（積分制御）に
おける、制御電磁石と制御物体との間の間隙を安定させ
るために各々のコイルA 、B に必要とされる電気供給の
増分変化は、相等しく且つ反対の向きである。
合わされて、２つの制御コイルA 、B に影響を与えるよ
うに使用されるかを示す一例である。これらの制御コイ
ルは共に、例えば回転鋼製シャフト（図示されていな
い）の軸の１次元における位置を能動軸受内において互
いに制御するコイル対を形成することが可能である。実
際には、これを可能にするために、これらのコイル及び
制御される物体の幾何学的配置が既知なはずである。図
６では、増幅器A1（及びそれに関連した入力抵抗と基準
電圧）と、トランジスタT1、T2と、コンデンサC1と、コ
イルA から回路Q1、Q2への結線とが、コイルA に入力電
流を与える増幅器回路QAの形に全て編成されている。同
様に類似の構成要素の配置が、コイルB に入力電流を与
える増幅器回路QBの形に全て編成されている。図６にV
で示されるコイルA 、B の各々を介した電圧における変
化と、i で示されるコイルA 、B の各々を通る電流にお
ける変化が、２つの対の入力に対して同時に働く上記の
通りの回路Q1によって別々に検出される。（間隙x を制
御するためにインピーダンスが測定されるが故に）xと
して図６に示されるコイルA 、B 各々のインピーダンス
における変化が、その２つの入力に対して同時に働く上
記の通りの回路Q2によって別々に検出される。誤り制御
信号が、図１に関して前述された仕方で回路Q1によって
発生させられるが、この場合には、Q1の出力に加えられ
たQ1内の論理ユニット（図示されていない）によって与
えられる追加の特徴を伴っている。この特徴とは、増幅
器回路QAに対して加えられるべき出力が正の出力である
場合には、同一であるが負の符号を有する誤り制御信号
が増幅器回路QBに対して加えられ、一方、増幅器回路QA
に対して加えられるべき出力が負の出力である場合に
は、同一であるが正の符号を有する誤り制御信号が増幅
器回路QBに対して加えられるということである。同様に
誤り制御信号が、図３に関して前述された仕方で回路Q2
によって発生させられるが、この場合にも追加の特徴を
伴っており、この特徴とは、回路QBに加えられる誤り制
御信号の向きが負である時に、回路QAに加えられる誤り
制御信号の向きが正であり、一方、回路QBに加えられる
誤り制御信号の向きが正である時に、回路QAに加えられ
る誤り制御信号の向きが負であるということを除いて、
この誤り制御信号が増幅器回路QAと増幅器回路QBの両方
に同様に加えられるということである。図６にA1とB1と
して別々に示される回路Q1の誤り制御信号出力は、増幅
器回路QA、QBの別々の増幅器に与えられる時には、相等
しく且つ反対の向きである。従って、物体の懸垂の比例
制御と微分制御を行うために各々のコイルA 、B に加え
られる入力電流と電圧に必要とされる増分変化は、相等
しく且つ反対の向きである。Ａ2 とＢ2 として別々に示
される回路Q2の制御信号出力は、増幅器回路QA、QBの各
々の増幅器に対して与えられる時には相等しく且つ反対
の向きであり、従って、選択された手段（積分制御）に
おける、制御電磁石と制御物体との間の間隙を安定させ
るために各々のコイルA 、B に必要とされる電気供給の
増分変化は、相等しく且つ反対の向きである。
【０１３５】図６では、回路QAと回路QBに対する２つの
入力接続O 、H が示され、これらの接続O 、H は、高電
流サプライへの接続と発振器への接続を各々に表す。こ
れらは、図３における電圧源ＶR からの入力と発振器１
からの交流と同等である。
入力接続O 、H が示され、これらの接続O 、H は、高電
流サプライへの接続と発振器への接続を各々に表す。こ
れらは、図３における電圧源ＶR からの入力と発振器１
からの交流と同等である。
【０１３６】本発明の別の実施例（図示されていない）
では、制御コイルA 、B の各々による制御物体の位置変
化率の独立的制御を各々に与えるために、図４に示され
る結合回路Q1に追加して、更に別の回路Q1を各々に有す
る２つの別の帰還ループが使用され得る。
では、制御コイルA 、B の各々による制御物体の位置変
化率の独立的制御を各々に与えるために、図４に示され
る結合回路Q1に追加して、更に別の回路Q1を各々に有す
る２つの別の帰還ループが使用され得る。
【０１３７】１対の電磁石のための帰還制御を有する制
御システムでは、機械的負荷が存在しない時には、前記
電磁石のコイル内を流れる僅かなバイアス電流が存在し
なければならない。これは、力と磁束の間の二乗関係
（方程式９）に由来する。電流がなく、従って磁束がな
い場合には、「力」対「磁束」曲線の勾配はゼロだろ
う。従って外乱が小さい場合には、復原力が無く、即ち
剛さが無いだろう。
御システムでは、機械的負荷が存在しない時には、前記
電磁石のコイル内を流れる僅かなバイアス電流が存在し
なければならない。これは、力と磁束の間の二乗関係
（方程式９）に由来する。電流がなく、従って磁束がな
い場合には、「力」対「磁束」曲線の勾配はゼロだろ
う。従って外乱が小さい場合には、復原力が無く、即ち
剛さが無いだろう。
【０１３８】従って、「力」対「磁束」曲線の幾分か上
方にある各コイルのための動作点を生じさせるように、
互いに引き合う２つのコイルがバイアス電流又は磁束に
よって動作させられる。
方にある各コイルのための動作点を生じさせるように、
互いに引き合う２つのコイルがバイアス電流又は磁束に
よって動作させられる。
【０１３９】（２つのコイルを制御するシステムにおけ
る）各々の増幅器が適正に動作するように、これらの増
幅器の各々がそれ自体の独立した帰還ループを持つこと
が好ましい。そうでない場合には、非常に小さい（ゼロ
に近い）入力が等しい大きさだが極性が反対の出力を生
じさせるように、２つの高利得増幅器A1が非常に厳密に
整合させられなければならないだろう。
る）各々の増幅器が適正に動作するように、これらの増
幅器の各々がそれ自体の独立した帰還ループを持つこと
が好ましい。そうでない場合には、非常に小さい（ゼロ
に近い）入力が等しい大きさだが極性が反対の出力を生
じさせるように、２つの高利得増幅器A1が非常に厳密に
整合させられなければならないだろう。
【０１４０】図７は別の回路を示し、該回路では、１次
元における物体の懸垂の比例制御を与えるために、制御
コイルA 、B によって表される２つの制御電磁石が共に
使用される。（実際にはコイルA とコイルB は、物体を
間に挟み互いに対向するように配置されるだろう）。こ
の場合には、比例制御を与えるために、上記で定義され
た通りのパラメタV ′とi ′が、前記コイルを介した電
圧V と前記コイルを通る電流i から導き出される。
元における物体の懸垂の比例制御を与えるために、制御
コイルA 、B によって表される２つの制御電磁石が共に
使用される。（実際にはコイルA とコイルB は、物体を
間に挟み互いに対向するように配置されるだろう）。こ
の場合には、比例制御を与えるために、上記で定義され
た通りのパラメタV ′とi ′が、前記コイルを介した電
圧V と前記コイルを通る電流i から導き出される。
【０１４１】図１に示されたものと同一のダーリントン
対トランジスタT1、T2を駆動する図１に示されたものと
同一な増幅器A1を有する回路によって、抵抗器R15aを経
由してコイルA が給電される。トランジスタT1、T2はn-
p-n トランジスタである。図１の場合と同じく、増幅器
A1は更に抵抗器R12 、R121、R13 、R14 に接続され、抵
抗器R121は電位差計P4の可変接点に接続されている。
対トランジスタT1、T2を駆動する図１に示されたものと
同一な増幅器A1を有する回路によって、抵抗器R15aを経
由してコイルA が給電される。トランジスタT1、T2はn-
p-n トランジスタである。図１の場合と同じく、増幅器
A1は更に抵抗器R12 、R121、R13 、R14 に接続され、抵
抗器R121は電位差計P4の可変接点に接続されている。
【０１４２】コイルB は、増幅器A1と抵抗器R12 、R12
1、R13 、R14 と電位差計P4とを含む同じ増幅器回路に
よって給電されるが、コイルB の場合には、この増幅器
回路は、抵抗器R15bを経由してダーリントン対のp-n-p
トランジスタT3、T4を駆動する。コイルA とコイルB の
各々に関するパラメータ
1、R13 、R14 と電位差計P4とを含む同じ増幅器回路に
よって給電されるが、コイルB の場合には、この増幅器
回路は、抵抗器R15bを経由してダーリントン対のp-n-p
トランジスタT3、T4を駆動する。コイルA とコイルB の
各々に関するパラメータ
【０１４３】
【数２８】
【０１４４】とｉＲは、演算増幅器A6を含む共通の回路
によって前述の仕方で互いに対して平衡させられる。増
幅器A6は、２つのコイルA 、B の間の共通分岐点である
端子X2から抵抗器 R27を介して接続された一方の入力を
有し、端子X2は抵抗器R2を介して接地もされている。増
幅器A6への他方の入力は、抵抗器R28 を介してコイルA
の入力端子X1に接続されると共に、コイルB の入力端子
X4、即ちコイルB がその端子において抵抗器R26 を介し
てトランジスタT4に接続される端子に接続されている。
抵抗器R29 及びコンデンサC9は、増幅器A6の出力端子
と、抵抗器R26 、R28 に接続された増幅器A6の入力端子
との間に接続されている。
によって前述の仕方で互いに対して平衡させられる。増
幅器A6は、２つのコイルA 、B の間の共通分岐点である
端子X2から抵抗器 R27を介して接続された一方の入力を
有し、端子X2は抵抗器R2を介して接地もされている。増
幅器A6への他方の入力は、抵抗器R28 を介してコイルA
の入力端子X1に接続されると共に、コイルB の入力端子
X4、即ちコイルB がその端子において抵抗器R26 を介し
てトランジスタT4に接続される端子に接続されている。
抵抗器R29 及びコンデンサC9は、増幅器A6の出力端子
と、抵抗器R26 、R28 に接続された増幅器A6の入力端子
との間に接続されている。
【０１４５】増幅器A6からの出力として与えられる信号
の一部分が得られ、この信号の一部分は、抵抗器R12 を
介して端子X3において増幅器A1に対して加えられる単一
の帰還ループの内の誤り制御信号として使用され、上記
の仕方における両コイルA 、B による互いに反対の向き
の制御物体（図示されていない）の比例制御を与える。
回路Q2からの入力も（図３に示されるように）端子X3に
おいて加えられてよい。
の一部分が得られ、この信号の一部分は、抵抗器R12 を
介して端子X3において増幅器A1に対して加えられる単一
の帰還ループの内の誤り制御信号として使用され、上記
の仕方における両コイルA 、B による互いに反対の向き
の制御物体（図示されていない）の比例制御を与える。
回路Q2からの入力も（図３に示されるように）端子X3に
おいて加えられてよい。
【０１４６】抵抗器R25aが、トランジスタT1のベースと
正電圧レール＋ＶR との間に接続され、同様に抵抗器R2
5bが、トランジスタT3のベースと負電圧レール−ＶR と
の間に接続されている。これらの抵抗器R25a、R25bは、
電流が抵抗器R15a、R15bを経由してレール＋ＶR からレ
ール−ＶR へと送られることを可能にする。これは、抵
抗器R15aと抵抗器R15bを介して電圧を生じさせ、このこ
とはコイルA 及びB をバイアス電流が流れることを引き
起こす。
正電圧レール＋ＶR との間に接続され、同様に抵抗器R2
5bが、トランジスタT3のベースと負電圧レール−ＶR と
の間に接続されている。これらの抵抗器R25a、R25bは、
電流が抵抗器R15a、R15bを経由してレール＋ＶR からレ
ール−ＶR へと送られることを可能にする。これは、抵
抗器R15aと抵抗器R15bを介して電圧を生じさせ、このこ
とはコイルA 及びB をバイアス電流が流れることを引き
起こす。
【０１４７】図８は、本発明を具体化する更に別の装置
の回路図である。この場合には、単一のコイルによって
電磁的制御される物体がその物体に対して作用する作用
力における摂動を被る時に生じる振動に対する剛さと減
衰制御を与えるために、別々の制御ループが備えられ
る。図８では、項目X1、L1、R1、X2、R2は、図１に示さ
れる同一の照合記号を有する項目と同一である。更に図
８では、帰還ループ回路の一部分と、箇所X1、X2から
（抵抗器R12 を経由して）増幅器A1に至るセンサ構成要
素は、図１に示される構成要素と実質的に同一である
が、図８の場合には単純化された形で示されている。例
えば、図１の回路の形で具体化された制御信号発生器と
帰還ループによって逐次的に導出される３つのパラメー
タ、即ち誘導電圧ＶL と、ＶL の積分と、ＶL の積分か
らの定数K 倍の電流i の減算とが、四角形50、51、52に
よって各々に表される。これに加えて図８においては、
（図１の増幅器A2から得られる）ＶL を表す信号が、増
幅器A11 に対して抵抗器R31 を経由して一方の入力とし
て加えられ、増幅器A11 に対する他方の入力は、抵抗器
R35 を経由して加えられる、増幅器A12 を含む微分回路
の出力である。この増幅器A12 は、コンデンサC11 を経
由して点X2から加えられる一方の入力と、抵抗器R35 を
経由して接地される他方の入力とを有し、更にその増幅
器A12 の出力と、コンデンサC11 からの増幅器A12 の入
力との間に接続された抵抗器R32 を有する。
の回路図である。この場合には、単一のコイルによって
電磁的制御される物体がその物体に対して作用する作用
力における摂動を被る時に生じる振動に対する剛さと減
衰制御を与えるために、別々の制御ループが備えられ
る。図８では、項目X1、L1、R1、X2、R2は、図１に示さ
れる同一の照合記号を有する項目と同一である。更に図
８では、帰還ループ回路の一部分と、箇所X1、X2から
（抵抗器R12 を経由して）増幅器A1に至るセンサ構成要
素は、図１に示される構成要素と実質的に同一である
が、図８の場合には単純化された形で示されている。例
えば、図１の回路の形で具体化された制御信号発生器と
帰還ループによって逐次的に導出される３つのパラメー
タ、即ち誘導電圧ＶL と、ＶL の積分と、ＶL の積分か
らの定数K 倍の電流i の減算とが、四角形50、51、52に
よって各々に表される。これに加えて図８においては、
（図１の増幅器A2から得られる）ＶL を表す信号が、増
幅器A11 に対して抵抗器R31 を経由して一方の入力とし
て加えられ、増幅器A11 に対する他方の入力は、抵抗器
R35 を経由して加えられる、増幅器A12 を含む微分回路
の出力である。この増幅器A12 は、コンデンサC11 を経
由して点X2から加えられる一方の入力と、抵抗器R35 を
経由して接地される他方の入力とを有し、更にその増幅
器A12 の出力と、コンデンサC11 からの増幅器A12 の入
力との間に接続された抵抗器R32 を有する。
【０１４８】増幅器A11 の出力は電位差計P11 に加えら
れ、抵抗器R34 を介して
れ、抵抗器R34 を介して
【０１４９】
【数２９】
【０１５０】を表す信号（図１に示され増幅器A4からの
出力）と組み合わされて、抵抗器R12を経由して図１の
増幅器A1に加えられる。
出力）と組み合わされて、抵抗器R12を経由して図１の
増幅器A1に加えられる。
【０１５１】
【数３０】
【０１５２】を導出するループは、懸垂物体に作用する
力の摂動によって生じるその物体の振動における剛さを
特に与える。図１に示されるループに追加された図８に
示されるループは、パラメータＶL −Kdi/dtを誘導し、
このパラメータは、前述のように前記摂動によって引き
起こされる振動の減衰を与える。
力の摂動によって生じるその物体の振動における剛さを
特に与える。図１に示されるループに追加された図８に
示されるループは、パラメータＶL −Kdi/dtを誘導し、
このパラメータは、前述のように前記摂動によって引き
起こされる振動の減衰を与える。
【０１５３】本発明を具体化するシステムの使用によっ
て得られる剛さと減衰が、電流制御のために位置変換器
と帰還ループを使用する従来システムを使用して得られ
る剛さと減衰に比べて、同程度に有効であるか又はそれ
を上回ることを証明するために次の実験を行った。（軸
の軸線に対して垂直な）１つの軸線に沿って軸の運動を
制御する、変換器を含まない図８の形の新たな制御シス
テム（「NS」と呼ばれる）を有する磁気軸受装置と、直
交軸線に沿って前記運動を制御する位置変換器を使用す
る従来のシステム（「CS」と呼ばれる）が試験された。
図９に示されるように、参照番号61で示される軸を、た
わみ継手64と自動調心軸受６５を介してモータ63によっ
て駆動した。磁気軸受が参照番号62として電磁石コイル
によって示され、位置変換器が参照番号66で示されてい
る。
て得られる剛さと減衰が、電流制御のために位置変換器
と帰還ループを使用する従来システムを使用して得られ
る剛さと減衰に比べて、同程度に有効であるか又はそれ
を上回ることを証明するために次の実験を行った。（軸
の軸線に対して垂直な）１つの軸線に沿って軸の運動を
制御する、変換器を含まない図８の形の新たな制御シス
テム（「NS」と呼ばれる）を有する磁気軸受装置と、直
交軸線に沿って前記運動を制御する位置変換器を使用す
る従来のシステム（「CS」と呼ばれる）が試験された。
図９に示されるように、参照番号61で示される軸を、た
わみ継手64と自動調心軸受６５を介してモータ63によっ
て駆動した。磁気軸受が参照番号62として電磁石コイル
によって示され、位置変換器が参照番号66で示されてい
る。
【０１５４】（その質量値が変化させられることが可能
な）偏心質量67が、軸61の自由端部に取り付け可能だっ
た。偏心質量67が軸61と共に回転する時に、各々のシス
テム（即ちNSとCS）に対する力の外乱は互いに90°だけ
ずらされる。これらは、図10a 〜10d に示されるトレー
スの各々の軸線によって表される。これらの２つのシス
テム（即ちNSとCS）が同一の剛さと減衰を有する場合に
は、結果的に生じるオシロ管上の表示は、X-Y モードに
おいて、図10a に示されるような円でなければならな
い。この表示が、図10b に示されるような一方の軸線又
は他方の軸線（水平軸又は垂直軸）に関して対称な楕円
を示す場合には、各々のシステムの減衰率は同一である
が、一方のシステムが他方のシステムよりもより低い機
械インピーダンスを有する。最後にその表示が、図10c
に示されるような水平軸と垂直軸に対して傾斜した非対
称な楕円、又は図10d に示されるような斜めの直線を示
す場合には、２つのシステムの減衰率が異なっている。
直線の場合にはこの表示は、一方のシステムにおける力
と動きとの間の位相角が、他方のシステムの位相角とは
90°異なっていることを示す（図10d ）。
な）偏心質量67が、軸61の自由端部に取り付け可能だっ
た。偏心質量67が軸61と共に回転する時に、各々のシス
テム（即ちNSとCS）に対する力の外乱は互いに90°だけ
ずらされる。これらは、図10a 〜10d に示されるトレー
スの各々の軸線によって表される。これらの２つのシス
テム（即ちNSとCS）が同一の剛さと減衰を有する場合に
は、結果的に生じるオシロ管上の表示は、X-Y モードに
おいて、図10a に示されるような円でなければならな
い。この表示が、図10b に示されるような一方の軸線又
は他方の軸線（水平軸又は垂直軸）に関して対称な楕円
を示す場合には、各々のシステムの減衰率は同一である
が、一方のシステムが他方のシステムよりもより低い機
械インピーダンスを有する。最後にその表示が、図10c
に示されるような水平軸と垂直軸に対して傾斜した非対
称な楕円、又は図10d に示されるような斜めの直線を示
す場合には、２つのシステムの減衰率が異なっている。
直線の場合にはこの表示は、一方のシステムにおける力
と動きとの間の位相角が、他方のシステムの位相角とは
90°異なっていることを示す（図10d ）。
【０１５５】新たなシステムNSが制御の改善をもたらす
ことが分かった。新たなシステムNSの機械インピーダン
スが、殆どの周波数において従来のシステムCSの場合と
同じであることが認められ、その高さがその幅よりも大
きい楕円（この楕円は図10bと10c に各々に示されるタ
イプである）によって示されるように、従来のシステム
CSよりも15Hzにおいて25％低く、20Hzにおいて65％低い
ことが見出された。これは、新たなシステムNSが変換器
を含まないが故に得られる上記の他の利点に付け加えら
れるものである。
ことが分かった。新たなシステムNSの機械インピーダン
スが、殆どの周波数において従来のシステムCSの場合と
同じであることが認められ、その高さがその幅よりも大
きい楕円（この楕円は図10bと10c に各々に示されるタ
イプである）によって示されるように、従来のシステム
CSよりも15Hzにおいて25％低く、20Hzにおいて65％低い
ことが見出された。これは、新たなシステムNSが変換器
を含まないが故に得られる上記の他の利点に付け加えら
れるものである。
【図１】本発明を具体化する装置の回路図である。
【図２】図１に示される通りの装置によってその懸垂が
制御される物体に関する「力」対「距離」のグラフであ
る。
制御される物体に関する「力」対「距離」のグラフであ
る。
【図３】図１に示される装置における帰還ループと組み
合わせて使用されることが可能な追加の帰還ループ回路
の回路図である。
合わせて使用されることが可能な追加の帰還ループ回路
の回路図である。
【図４】図３に示される帰還ループに関する別の配置の
回路図である。
回路図である。
【図５】図３に示される帰還ループに関する別の配置の
回路図である。
回路図である。
【図６】物体の懸垂を制御するための２つの能動電磁石
を含む本発明を具体化する装置のブロック回路図であ
る。
を含む本発明を具体化する装置のブロック回路図であ
る。
【図７】物体の懸垂を制御するための２つの能動電磁石
を含む本発明を具体化する別の装置の回路図である。
を含む本発明を具体化する別の装置の回路図である。
【図８】本発明を具体化する更に別の装置の回路図であ
る。
る。
【図９】本発明を具体化する制御システムの特性を従来
のシステムの特性と比較するための実験装置の側面図で
ある。
のシステムの特性と比較するための実験装置の側面図で
ある。
【図１０】図９に示される装置を使用することによって
得られるオシロスコープ表示トレースを表す一連の図で
ある。
得られるオシロスコープ表示トレースを表す一連の図で
ある。
５ ピークレベル検出器 ７ 誤り検出器 ９ 積分器 A1 高利得増幅器 A2、A3、A4、A5、A6 演算増幅器 C1、C2、C3 コンデンサ C6、C7 絶縁コンデンサ L1、L2、L3 コイル M 変圧器 P1、P2、P3、P4、P5 電位差計 R1〜R20 、R121 抵抗器 T1、T2 トランジスタ X1、X2、X3 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイモンド・ジヨン・ホーロウ イギリス国、ビー・エヌ・２・８・キユ ー・エヌ、サセツクス、ブライトン、ソル トデイーン、クーム・ライズ・19
Claims (21)
- 【請求項１】 物体の懸垂の電磁制御のための装置であ
って、誘導コイルを含む電磁石と、制御された電気供給
を前記電磁石の前記コイルに配送することが可能な制御
可能な電気供給装置をその電力源が含む、前記電磁石の
ための電力源と、前記電磁石に対する前記物体の相対位
置に関したパラメータの増分変化に応答して誤り制御信
号を発生させるための制御信号発生器と、前記電磁石に
対して前記物体の懸垂を安定させるように前記コイルに
対する電気供給を調節するために、前記制御信号発生器
によって発生させられた前記誤り制御信号を前記電気供
給装置に送り込むための負帰還制御ループとを含み、更
に前記制御信号発生器が、前記コイルの純インダクタン
スL に起因する前記コイルを介した電圧成分ＶLを検出
するための手段と、前記コイル内を流れる電流i を検出
するための手段と、前記ＶL の検出値と前記i の検出値
から反対信号を生じさせるための手段と、前記反対信号
を平衡させるための手段とを含み、それによって前記制
御信号発生器によって発生させられた前記誤り制御信号
が、完全な平衡からの前記反対信号の偏差を表し、且つ
この平衡を復元させるために前記電気供給装置によって
補正信号が与えられることを引き起こす装置。 - 【請求項２】 前記制御信号発生器が、その動作におい
て前記反対信号の平衡化が、前記物体の懸垂の比例制御
と微分制御の少なくとも一方をもたらし、そうした制御
においては、前記物体の懸垂に対する偶発的な外乱に起
因する摂動を平衡させるために必要とされる復元力が、
前記物体の相対位置又は前記物体の相対位置変化率の各
々に比例しているような制御信号発生器である請求項１
に記載の装置。 - 【請求項３】 前記制御信号発生器が、その動作におい
て、前記ＶL を表す信号と前記i を表す信号のどちらか
一方を時間に関して適切に積分又は微分すること、且つ
それを他方と比較することとによって前記反対信号が導
き出されるような制御信号発生器である請求項１又は２
に記載の装置。 - 【請求項４】 前記制御信号発生器は、その動作におい
て前記反対信号が、比例制御を可能にする誤り制御信号
を発生させるために、時間に関する積分と、前記i の測
定値に比例した又は前記i の測定値を表す信号に対する
平衡化とが行われた、前記ＶL の測定値に比例した又は
前記ＶL の測定値を表す信号を含むような制御信号発生
器である請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記制御信号発生器は、その動作におい
て前記反対信号が、微分制御を与えるために、前記i の
測定値に比例した又は前記i の測定値を表す信号の時間
微分係数である信号に対して平衡させられた、前記ＶL
の測定値に比例した又は前記ＶL の測定値を表す信号を
含むような制御信号発生器である請求項１から３のいず
れか一項に記載の装置。 - 【請求項６】 前記制御信号発生器は、その動作におい
て、２つ以上のタイプの制御が共に与えられるような制
御信号発生器であり、本発明による装置が、前記V と前
記i から導き出される反対信号の各々の対を発生させる
ための、及び必要とされる帰還制御の形式を与えるよう
に前記誤り制御信号の組み合わせを与えるための、複数
の並列の制御信号発生器と帰還ループを有する請求項１
から５のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項７】 前記電磁石が、誘導コイルを支持する磁
心を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の装
置。 - 【請求項８】 前記電磁石によって制御される物体を含
み、前記物体が、電磁石によって発生させられる磁界に
よって影響されることが知られているタイプの任意物体
である請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項９】 前記電気供給装置が、制御されたレベル
の制御された直流電流を前記電磁石に与えることが可能
な定電圧源に接続されたパワー増幅器回路を有する請求
項１から８のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記制御信号発生器が、前記電磁石の
コイルを介した電圧V を測定するための手段と、前記電
磁石のコイルを通る電流i を測定するための手段と、各
々に前記V 及び前記i の位相遅延変形であるパラメータ
V ′及びi ′を前記V の測定値と前記i の測定値から導
き出すための手段とを含む請求項１から９のいずれか一
項に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記制御信号発生器の各々が前記電磁
石の別々の端子に接続されている請求項１から10のいず
れか一項に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記制御信号発生器が、比例制御を与
えるためのものであり、更に前記制御信号発生器が、前
記電磁石のコイルの端子に対する抵抗接続によって与え
られる入力を有する第１の演算増幅器を含む処理回路
と、前記第１の演算増幅器の出力を積分するように前記
第１の演算増幅器に接続された積分器と、前記積分器の
出力端子に接続された第１の入力端子及び前記コイルの
一方の端子に抵抗接続を有する第２の入力端子を有する
第２の演算増幅器とを含む請求項11に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記処理回路が、前記処理回路内に正
電流成分を与えるための手段を含む請求項12に記載の装
置。 - 【請求項１４】 前記制御信号発生器及び前記ループ
が、制御された物体の位置の積分制御を与えるように前
記コイルに対する電気供給を可能にするために、前記制
御信号発生器によって前記電磁石の前記コイルのインダ
クタンスが測定されることをその動作中に可能にするセ
ンサを含む請求項６に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記センサが、第１の前述のコイル即
ち制御コイルと第２のコイルを同一の電流が流れるよう
に前記第１のコイルと直列に接続された前記第２のコイ
ルを含み、前記第２のコイル、又は前記第２のコイルと
相互誘導関係にある第３のコイルが共振回路内で接続さ
れており、前記装置が、前記共振回路の共振ピーク内の
周波数を有する交流信号を前記制御コイル内に送り込む
ための手段を含む請求項10に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記センサが、前記共振回路内の構成
要素を介した交番電圧の振幅を測定するための振幅検出
器と、前記振幅検出器によって測定された振幅を基準信
号と比較するための誤り検出器と、前記誤り検出器の出
力端子において与えられる誤り信号の時間積分を発生さ
せるための積分器とを含み、前記積分器の出力が、制御
可能電気供給装置の入力に加えられる請求項15に記載の
装置。 - 【請求項１７】 物体の懸垂が複数の制御コイルによっ
て制御される請求項１から16の一項に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記装置が、制御される物体を構成す
る回転軸に対する能動電磁軸受を含む請求項17に記載の
装置。 - 【請求項１９】 物体の懸垂を制御するための少なくと
も２つの電磁制御コイルを有する装置であって、前記電
磁制御コイルの各々が、請求項１に両方とも明記された
電気供給装置及び制御信号発生器と、前記物体の懸垂を
制御する前記制御信号発生器から前記電気供給装置まで
の帰還ループとを有し、前記ループ各々に対する誤り制
御信号を発生させるための前記制御信号発生器が、前記
制御コイルの各々に関連付けられた各々の前記帰還ルー
プに対して共通である１つの回路を有し、更に前記制御
信号発生器が、一方の前記制御コイルの前記電気供給装
置に対して負信号として加えられる出力と、他方の前記
制御コイルの前記電気供給装置に対して正信号として加
えられる出力とを与えるための手段を有する装置。 - 【請求項２０】 前記帰還ループ各々のための前記共通
の１つの回路からの出力が、懸垂された前記物体の位置
変化率を制御するために、影響を受ける各々の前記制御
コイルに割り当てられた制御信号発生器と帰還ループか
ら、誤り制御信号と共に前記電気供給装置の各々に対し
て与えられる請求項19に記載の装置。 - 【請求項２１】 前記複数のコイルが、請求項１に両方
とも明記された電気供給装置と制御信号発生器とに各々
に接続された２つのコイルを含み、各々に前記制御信号
発生器から前記電気供給装置に至る帰還ループが備えら
れ，前記２つのコイルのための電気供給装置が、前記２
つのコイルの一方と２つの別々の電圧源とに各々が接続
された２つのトランジスタデバイスを駆動する共通の１
つのパワー増幅器を有し、前記２つの電圧源が互いに反
対の極性であり、それによって前記２つのコイルに加え
られる増分電流変化が相等しく且つ反対の向きである請
求項17又は18に記載の装置。
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| GB929219959A GB9219959D0 (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Apparatus for the electromagnetic control of the suspension of an object |
| GB9219959.5 | 1992-09-22 | ||
| GB9200086.8 | 1992-09-22 |
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