JPS59131028A - 半径方向には受動的で軸方向には能動的な磁気懸垂装置を備えた回転体のロ−タ軸を配向させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一般に固体の回転に関係する問題は二種類あ（５） る。その一つはロータの回転軸をその物体の慣性軸と一
致させること番こより釣り合い不良をなくしてそれを均
衡させることである。第二は回転軸をある定められた方
向に配向しようとすることである。

往々、これら二つは同時に行なわれる。例えば人工衛星
上では一つの共通軸上で反対方向に回転するよう配置さ
れた二つの慣性はずみ車を均衡させ、かつこれらのはず
み車の運動モーメントを完全に整合させることが望まれ
る。

ポールベアリングまたはピボットのような物質的接触に
より懸垂されるロータを有する回転体においては、均衡
はロータ側の軸受は素子の位置を変えるか、または均衡
質量というものをロータに添加またはロータから削り取
ることによって得られる。この作用は、速度変化が慣性
軸の位置または配向の変化を導くとき、該ロータの角速
度に従って行なわれるべきものである。

同様に、前記回転体は前記ベアリングが定義により決め
られた固定位置の支持体に関して機（６） 械的に変位しているならば、それら回転軸に修正された
配向が見られる。

現実には、こｎらの修正を回転している時に実施するこ
とは困難である。

物質的接触が除去されている磁気軸受けについては、静
的および動的均衡は前述の如く均衡質量の調節により行
なうことが出来るが、本発明によれば磁場を変えること
によっても行なうことができる。この磁場は回転軸の配
向にも関与せしめうるものである。

本発明に関係する先行技術として１９７６年５月１１日
付の米国特許第３９５５８５８号、昭和５３年３月１４
日付出願の日本国特許願特願昭５３−２９１９２号およ
び昭和５３年８月１日付出願の日本国特許願特願昭５３
−９４０７０号がある。これらは本出願者によるもので
ある。

それらにはステータと、ロータと、このロータを磁気懸
垂する装置とを備えた回転体が開示されている。これら
の懸垂様式によれば、軸受けは、磁極間隙内における正
規の軸方向の磁場で（７） 受動的半径方向の剛性を確実にする磁気心出し環の型式
のものであり、能動的軸方向の心合わせは検出器により
制御されるコイルの磁場によって確実にされるものであ
る。かかる磁気懸垂の様式を半径方向には受動的で軸方
向には能動的な磁気懸垂と称す。

本明細書中で用いられる「磁気心出し環」なる用語は十
分限定された意味で理解されるべきであることに注意す
べきである。

すなわち前記磁気心出し環は回転軸に垂直に広がった磁
極間隙において軸方向に延びた磁力線が集まって形成す
る環状のものをいう。そしてこれは磁気誘導の関数とし
て大きさおよび方向が変えられるものである。そしてこ
の磁気心出し環がロータとステータとの間の半径方向６
出しを行なうカップリング装置を形成するのである。

以上のことから判るとおり、前記磁気心出し環は一対の
磁気環により形成される。一対の磁気環は軸方向に磁極
間隙を有するようにして対向せしめられてこの磁極間隙
に磁場を生ぜしめている。磁気環は永久磁石または電磁
石からなるものであり、ロータおよびステータに配置さ
れている。

本出願者の前記方式においては、複数個の磁気心出し珊
はすべて同心であり、それらの数はその場合に必要なら
しめられた半径方向の剛性の値によって決められる。

これら方式においては、ロータ上に固定された磁気環の
中心位置が該ロータがそのまわりを回る「ロータ軸」を
決定する。即ち、これは前記ロータ軸が慣性軸に一致し
ているものとみなしている。換言すればロータに固定さ
れた磁気環の中心位置は完全に慣性軸と一致させたもの
であると考えている。

また、ステータ上に固定された複数個の同心状の磁気心
出し環の中心位置は、空間中において「ロータ軸」に課
せられた配向を決定している。

本発明は、受動的半径方向６出し環と検出器（９） に制御される能動的軸方向心合わせ装置とを包含する前
記の方式に対して、予め定められた方向に該ロータ軸を
配向させるための、方法および装置を提案するものであ
る。

本発明によれば、複数個の磁気心出し環を形成する磁気
環を互いに偏心する位置に配置し、磁極間隙における前
述の環状の磁力線の方向と大きさを磁気誘導の値を変え
ることにより調節してロータ軸の配向を行なうものであ
る。

すなわち、ある磁気環の対（磁気心出し環）における磁
気誘導の値を所定の軸配向をなすように調節する。

磁気誘導の値の変化は種々の方法で得ることができる。

例えば磁極間隙を変化させたり、コイル電流を変化させ
たり、あるいは磁気分路により得られる。

本発明のその他の特徴、利点および特殊性は付図を参照
して以下に与えられる記載より明らかとなるであろう。

該付図は本発明の方法を実施する一つの具体例を説明的
に示すにすぎず、（ｌＯ） 決してこれに限定されるものではない。なおこれらには
ロータ軸の心出しについても説明されている。

第１図は回転体の均衡と配向の機械的条件を想起せしめ
る概略図であり、すべてのロータは力学の法則にしたが
い一つの慣性軸ξ−ξ１と現実的な一つのロータ軸Ｚ　
−Ｚ’を有する。このロータ軸ｚ　−Ｚ’はある方向に
配向されている。

このロータの均衡はロータ軸ｚ　−Ｚ’を慣性軸ξ−ξ
ｌに一致させることにより得られる。また所定の配向ｚ
、−ｚ７にすることが望まれるならば。

ステータ側の軸受けの座が変位せしめられる。

ロータ軸Ｚ　−Ｚ’を慣性軸ξ−ξｌに一致させるには
二つの異なる方法がある。その一つは第２Ａ図に示され
るものであって、軸ｚ−ｚ’が慣性軸ξ−ξ１に一致す
るようにロータ側の軸受は素子の位置を破線の位置から
黒ぬりの位置まで移動させる。他の一つは第２Ｂ図に示
されるものであって、均衡質量Ｍ１を付与（あるいは削
除）することにより得られる。これはロータ軸と慣性（
１１） 軸とが平行にずれている場合であって、これらが平行で
ない場合は均衡質［ｉｔＭ２．Ｍ、が付与される。

第３図は反対方向に回転する二つの慣性はずみ車Ｒ１＊
　Ｒ１を示し、これらは人工衛星上で共通の軸ｚ＋−２
ｒ　　Ｚ２　　Ｚｊｋテ回転してイルト考えられるが、
現実的−こけその配向はｚ−ｚ’であるかもしｎない。

もし、このような系が第１図、第２Ａ図および第２Ｂ図
で述べた如くボールベアリングあるいはピボットの如き
物質的接触の軸受けを含むものであり、その回転軸が補
正される（すなわち均衡と配向のための調節を受ける）
ならば、かかる補正は本発明に従って磁気的１こ懸垂さ
れたロータを有する回転体に関して、磁場の作用によっ
てのみ補正されるものとは異なる。

第４図はロータ１が関係式７く１によって特徴づけられ
るものであり、Ｃは回転軸ＺＺ′のまわりの慣性モーメ
ントであり、Ａはこの軸に横断方向の軸のまわりの慣性
モーメントである。

このロータ１が本発明の磁気懸垂装置によりステータに
装着されている。

第５図はロータ７が関係式７〉１により特徴づけられる
ものであり、他は第４図のものと同様である。この回転
体はその各端に本発明の磁気懸垂装置を備えている。一
つの磁気懸垂装置はロータ側素子２（あるいは３）とス
テータ側素子４（あるいは５）とからなる。ロータ側素
子２（あるいは３）とステータ側素子４（あるいは５）
との間に磁気誘導による力が働きロータをステータに対
して半径方向に剛性に保持する。なおこのロータは軸方
向に能動的に軸方向作動器６により保持されている。か
（してロータ側素子２（あるいは３）とステータ側素子
４（あるいは５）との量感こ間隙８（あるいは９）が保
持される。この軸方向作動器６は本発明の要旨をなすも
のではない。従って作動器６は図式的に示すのみで詳細
な説明は省略する。

前述の先行技術のものでは、磁気懸垂装置はそのロータ
側素子が同心状に配置された磁気環（１３） からなり、かつステータ側素子も同心状齋こ配置された
磁気環からなるものである。これらが磁極間隙８あるい
は９を置いて対向し、対向する磁気環の間に磁気誘導に
よる力が働き、ロータ側の磁気環をステータ側の磁気環
に同心状にもたらすように半径方向にロータを剛性に保
持し、前記の同心状の磁気環の中心を通る軸のまわりに
ロータが回転しうるようにしている。このような構成で
はロータ軸が慣性軸にたまたま完全に一致していると良
いが、微妙にずれているとロータを高速に回転させると
ロータは不均衡となる現象を示すのである。この不均衡
を除去する−こは＠２Ｂ図に示す如くロータに均衡質量
を付加するか、第２Ａ図に示すものから理解される如く
ロータ側の磁気環の中心位置を移動させて補正しなけれ
ばならない。明らかな如く、この様な補正はロータが回
転している時には行なわれえない。

以下膓こ説明する磁気懸垂装置で本発明のロータ軸の配
向に関与するものはステータ側素子４（１４） の第６Ａ図に示す互い１こ偏心して配置された諸磁気環
と、ロータ側素子２の第６Ｄ図に示す互いに同心状に配
置された諸磁気環とである。なお、これらの図には回転
体を均衡させるための諸磁気環も示されている。磁気環
はこれらの図では象徴的にＣ１〜Ｃ４＋　Ｃ１０〜Ｃ４
（１＋　ＣＩ　〜ｃ、　Ｉ　Ｃ１０””　０４０で示さ
れている。これら磁気環を有するロータ側素子２とステ
ータ側素子４とが磁極間隙８を隔てて対面しており、そ
れら対向する磁気環の間に作用する磁気誘導により生ず
る力でロータをステータに対して半径方向に剛性に保持
している。磁気誘導により生ずる力を第６Ｂ図および第
６Ｃ図で象徴的に矢印’１　＊　Ｆ２　（他は省略）で
示す。第６Ｃ図に示す矢印ｒ１は第６Ｄ図の磁気環ＣＩ
’から発し、第６Ｂ図に示す矢印Ｆ！は第６Ａ図の磁気
環Ｃ１゜に終着し、これら矢印Ｆ１は象徴的に示す磁極
間隙Ｅにおいて磁気環Ｃ２゜と０１′との間の磁気誘導
による力を象徴的に示す。矢印Ｆ。

についても同様である。

第６Ａ図および＠６Ｄ図について更に詳細に（１５） 説明する。ステータ側素子４は、第６Ａ図に示す如くｙ
軸、ｙ軸の原点Ｏを中心とする同心状の四つの磁気”１
Ｇ　＊　Ｃ２０＋　Ｃ３０＊　Ｃ４０と、ｙ軸上で距離
先だけ原点Ｏより左へ偏心した位置に中心０１を有する
磁気環Ｃ８と、ｙ軸、Ｅで同距離右へ偏心した位置に中
心０２を有する磁気環Ｃ２と、Ｘ軸上で上へ同距離偏心
した磁気環Ｃ８と、Ｘ軸上で下へ同距離偏心した磁気環
Ｃ６とを有する。ロータ側素子２は第６Ｄ図番こ示す如
くｙ軸、ｙ軸の原点０′を中心とする同心状の四つの磁
気環Ｃ１０＊　０２０＊偏心した位置に中心０１′を有
する磁気環０１′と、ｙ軸上で同距離右へ偏心した中心
Ｏｉを有する磁気環ｃ６と、Ｘ軸上で同距離上方へ偏心
した中心αを有する磁気環Ｃ′３と、Ｘ軸上で同距離下
方へ偏心した中心０′４を有する磁気環Ｃ′４とを有す
る。これら磁気環の具体的な構造は後程説明するとして
、第６Ａ図に示す磁気環ＣＩＧと第６Ｄ図に示す磁気環
輸とが対応し、以下同様に０２０と”Ｒ＊　０３゜とＣ
’３１０４０と”４　＋　　ＣＩと”’１ｏ　＊　（４
と”２０　＊　０３とＣ’＊Ｏ＋　　０４とＣ’４０が
対応する。なお原点Ｏは第４図あるいは第５図に示す軸
線Ｚ　−Ｚ’上にある。一方原点Ｏ′はロータの慣性軸
上１こあるのが好ましいが、それよりも少しずれていて
もよい。

今、磁気環ＣＩＯとＣ１１およびＣ２０とＣ１０に限定
して説明する。磁気環Ｃ１゜とＣ１，とは同一直径であ
り、Ｃ２゜とＣ１０とは同一直径であるとする。磁気環
Ｃ２゜とＣ１０との間に磁気誘導による力がなく、磁気
環Ｃ１゜とＣ１，との間に磁気誘導による力があるとす
ると、第６Ｂ図および第６Ｃ図に示された矢印Ｆ′１が
無視されて矢印ｌｉ′１のみの作用となり、ロータ側の
磁気環Ｃ′１はステータ側の磁気環Ｃ１゜と同心状にな
り、ロータは磁気環Ｃ′、の中心Ｑｌ、を通る軸線上で
回転しつるものであることが理解されよう。次に磁気環
Ｃ１゜とＣ７，との間の磁気作用がなくて、磁気環Ｃ３
゜とＣ′、との間に磁気作用があるとすると、第６Ｂ図
および第６Ｃ図に示された矢印Ｆ１が無視されて矢印Ｆ
、のみの作用となり、ロータ側の磁気環ＣＩ、はステー
タ側の磁気環Ｃ２゜と同心状となり、ロータは磁気環Ｃ
Ｉ、の中心Ｃ′、を通る軸線上で（１７） 回転しうるものであることが理解されよう。次いで磁気
環Ｃ１゜とＣ′１との対、および磁気環Ｃ！ｏとＣ１０
との対の両方に磁気作用がある場合、すなわち、第６Ｂ
図および第６Ｃ図に示す矢印ｒ、とｌｉ″２とが両方に
存在している場合、ロータはｙ軸上のＣ７１と０′、と
の間に存在する一点を通る軸線上で回転しつるものであ
ることが理解されよう。矢印ｒ１と矢印Ｆ２との半径方
向成分が等しければ前記の一点は原点０′となるし、矢
印Ｆ１とＦ２の大きさに依在して前記の一点はｙ軸上で
点Ｑ７．と０′２との間の任意の位置にもたらすことが
できる。すなわち磁気環Ｃ１ｏｔ！：Ｃ’ｌおよび磁気
環Ｃ１゜とＣ１，の対における磁気誘導による力を調節
することによってロータ軸をｙ軸上で０″１とＱｌ、と
の間の任意の位置にもたらすことができる。

次に磁気環Ｃ３゜とＣ′３およびＣ４゜とＣＪ、に限定
して同様の考察をすれば、磁気環Ｃ８゜とＣ′、および
磁気環Ｃ４゜とＣＪ、の対における磁気誘導による力を
調節することによってロータ軸をＸ軸上でＣ１３とＱｌ
、との間の任意の位置謬こもたらすことができることが
（１８） 理解されよう。

以上まとめて磁気環ＣＩＯと”１　＊　Ｃ１０とＣ’２
　＊　０１０とＣ′３およびＣ４゜とＣＩ、の対におけ
る磁気誘導による力を相互に調節することによってロー
タ軸を一辺ｄ２の正方形の範囲内の任意の位置にもたら
すことができることが理解されよう。なお原点０′は製
作誤差の範囲内でロータの慣性軸に一致されるのが好ま
しいが、前記の一辺ｄ！の正方形の範囲内に慣性軸が存
在すれば、前述の調節によりロータ軸を慣性軸に一致さ
せることができることが理解されよう。

今度は、磁気環Ｃ８とＣ’ＩＯおよびＣ３とＣ１０゜に
限定して考察を進める。磁気環Ｃ３とＣＩ、。との間に
磁気誘導による力がなくて、磁気環ｃ１とＣＩ、。との
間に磁気誘導による力があるとすると、ロータ側の磁気
環Ｃ’ｉｏはステータ側の磁気環Ｃ１と同心状になりロ
ータはその原点Ｏ′のまわりに回転する。磁気環Ｃ８と
Ｃ′１゜との間に磁気誘導による力がなくて、磁気・環
Ｃ３とＣ１，。との間に磁気誘導による力があるとする
と、ロータ側の磁気環Ｃ′、。はステータ側の（１９） 磁気環Ｃ２と同心状になりロータは同じくその原点０′
のまわりに回転する。すなわち、これらの磁気環Ｃ８と
ｃ’ｔｏおよび磁気環Ｃ２とＣ’２０ではロータ軸の位
置はロータに対して変化され、ないがロータ軸の配向が
ステータ側のＸ軸上で０１と０□との間で任意に変えら
釘るものであることが理解されよう（もちろんＣ１とＣ
’ＩＯおよびＣ２とＣＩ、。の対における磁気誘導によ
る力を調節することによってである）。

次に磁気環Ｃ３とＣ’３０および磁気環Ｃ６とＱｌ、。

に限定して同様の考察をすれば、磁気環Ｃ８とＣ′３゜
および磁気環Ｃ４とＣＩ、。の対における磁気誘導によ
る力を虚部すること蓋こよってロータ軸の配向をステー
タ側のＸ軸上で０３と０．との間で任意に変えられる。

以上まとめて磁気環Ｃ１と”１Ｇ　＋　”２と”！０　
＊　Ｃ３とｃ’、。

およびＣ４とＣ’４０の対における磁気誘導による力を
相互に調節することによってロータ軸の配向を一辺ｄ１
の正方形の範囲内で任意に変えることができる。従って
第４図および第５図に示す軸線ｚ　−ｚ’の配向は、基
本的にはステータの原点０によって決まるが、−辺ｄ１
の正方形の範囲内で自由に修正することが出来る。

以上の説明から判るとおり、磁気環ＣＩＯとＣ′□。

Ｃ７ｏと”！　＋　０３０とＣ′３およびＣ４０とＣＩ
、の群はロータ軸を慣性軸に一致させるための役目をし
、磁気環Ｃ１と”１０　＊　Ｃ！と”！Ｏ＋　ＣＲとｃ
’ｓｏおよびＣ４とＣ’４０の群はロータ軸を配向させ
る役目をするものである。

さて、以下に磁気環の構造ならびＩＣ磁気環の対の磁気
誘導による力を調節する構造を第７Ａ図から第１１図を
参照して説明する。

ステータ側の磁気環ＣｔＯは第７Ａ図のＸ　−Ｘ、線（
第７Ａ図から第９Ｂ図に共通する）の左側に示す断面構
造を有する。すなわち磁気環Ｃ１゜は永久磁石の環１０
を本体とし、この環は外周部がＮ極となり、内周部がＳ
極となる磁石である。

そしてこの環ｌＯは同心状の強磁性体の筒１２と１３と
を有し、筒１２は環１０の外周部に接してＮ極となり、
筒１３は環ｌＯの内周部に接して８極となっている。か
かるものからなる構（２１） 遺体がステータ側に軸方向に移動可能に設けられている
。

ロータ側の磁気環Ｃ１１は第７Ａ図のＸ　−Ｘ、線の右
側に示す断面構造を有す。すなわち磁気環Ｃ１１は永久
磁石の環１１を本体とし、この環は外周部が８極である
内周部がＮ極である磁石である。

そしてこの環１１は同心状の強磁性体の筒１２′と１３
′とを有し、筒１２’は環１１の外周部に接してＳ極と
なり、筒１３′は内周部に接してＮ極となっている。か
かるものからなる構造体がロータ側に固定して設けられ
ている。

図から判るとおり筒１２と１２′並びに簡１３と１３’
は間隙Ｅを隔てて対面し互いに引き合うようになってい
る。ステータ側の磁気環Ｃ８゜（環ｌＯと筒１２，１３
とからなる）は円筒形の連結部材２１１ご連結されてい
て、この連結部材２１は更に機構１４に連結されていて
、この機構１４（これらについては後程更に詳細に説明
する）により磁気ｍＣ１゜は軸方向に変位せしめられて
間隙ＥをＥＩ　Ｉ　”２　＊　Ｅ３の如く調節せしめう
るように（２２） なっている。この間隙Ｅによって磁気環Ｃ１゜とＣ１゜
との間の磁気誘導が調節され互いに引きつけ合う力が変
化せしめられる。軸方向２こ平行な線Ｃは磁気環Ｃ８゜
とＣ１１とが同心状になったときの筒１２゜１２′およ
び簡１３，１３’の引き合う力の合力の方向とみなされ
る。なおこの線Ｃは軸のまわりに多数集まって環を形成
するものであることは明らかであろう。そして磁気環Ｃ
１ｏとＣ′、とが第６Ｂ図詔よび第６Ｃ図に示す如くず
れていると矢印Ｉｉ′＋１のように傾斜した力を生じる
ことも明らかであろう。

他の磁気ｆｌｉｌｃ、ｏ−０４，、Ｃ，〜Ｃ４について
も第７Ａ図においてＸ　−Ｘ１線より左側に示す構造と
同じであり、磁気環Ｃ′、〜Ｃ′４　＃　”１゜〜Ｃ′
。についても第７Ａ図においてＸ　−Ｘ、線より右側に
示す構造と同じである。

磁気環の改変例を第７Ｂ図に示す。この図ではロータ側
の磁気環のみが改変されている。すなわちロータ側の磁
気環は継鉄１５からなっている。

（２３） 更に改変例を第８Ａ図に示す。この図ではステータ側の
磁気環のみが改変されている。すなわち、永久磁石Ｉ　
Ｉ’ｒ　、　１７に尋れぞれ同心状に接した強磁性体の
簡１８’、　１９’、　１８　、１９の磁極間隙を＠７
７Ａの如（変化させて磁気誘導を調節するのではなく、
これらの間隙は一定にさせておいて、ステータ側のＮ極
になった筒１８と８極になった筒１９に対して磁気分路
２０でこれを図示の如く距Ｒ”ｉ　＊　８２　＊　Ｓｓ
の如く変化させることにより磁気環ＣＩＯとＣ１１との
間の磁気誘導を調節するものである。

更に改変例を第８Ｂ図に示す。この図では第８Ａ図に示
した磁気環のうちロータ側の磁気環Ｃ１１が第７Ｂ図の
如（継鉄２２からなるものである。

更に改変例を第９Ａ図に示す。この図では第７Ａ図に示
す如くロータ側の磁気環ＣＩ、は永久磁石の環２４とこ
れと同心状に接する強磁性体の簡２６，２７とからなる
が、ステータ側の磁気環ＣｔＯは継鉄２５とコイル２３
とからなる電磁石である。この例では制御器４２．４３
によりコイル２３を通る電流を直接変化させることによ
って磁気環Ｃ１゜とＣ１，との間の磁気誘導を調節する
ことができる。

更に改変例を第９Ｂ図に示す。この図では第９Ａ図に示
した磁気環のうちロータ側の磁気環ＣＪ、が第７Ｂ図の
如く継鉄からなるものである。

さて、前述の記載において説明を後まわしにした機構１
４に関連して以下に第１０図および第１１図を参照して
説明する。

第１１図を見るに一点鎖線を中心とする円筒状の連結部
材２１が示されている。この連結部材２１は第７Ａ図か
ら第８Ｂ図に示された連結部材２１と同一のものである
。従って第１１図の連結部材２１の下部には環状の永久
磁石１０あるいは磁気分路２０が取付けられている。そ
してこの連結部材２１の上部には前記の一点鎖線を中心
とする円筒状のスリーブ３０が連結されている。このス
リーブ３０は機素３１内に回転しつるように配置されて
いる。機素３１とス（２５） リーブ３０とは図示の如く３０Ａで螺合しておりスリー
ブ３０が回転するとこのスリーブ３０は軸線方向に変位
するようになっている。従って連結部材２１も軸方同番
こ変位する。なおこの軸方向は第４図あるいは第５図に
示す軸線Ｚ−Ｚ′の方向である。スリーブ３０を回転さ
せるためにスリーブ３０はそのまわりに鋸歯状部分３０
Ｂを有し、これにウオームギヤ３２が係合している。ウ
オームギヤ３２は第１０図に示される如くモーター３３
に連結さｎている。モーター３３は制御器４２．４３に
より制御される。

なお４９Ａ図および第９Ｂ図に示されるコイル２３１こ
ついてもそこを通る電流は制御器４２゜４３により制御
される。従って本発明の磁気懸垂装置ではロータの回転
中でもステータ側の個々の磁気環を軸方向に移動させる
ことＩＣより、あるいは磁気分路させるこ、！：ＩＣよ
り、あるいは電流を変えることにより対の磁気環の間に
作用する磁気誘導を変化させて軸に関する補正を行なう
ことが出来ることが理解されよう。

（２６） 制御器４２．４３は第４図および第５図に示される如く
ステータ側に固定配置されたセンサー３４〜３９ｇご接
続されている。これらセンサーはロータ側に設けられた
導電源４０に面していて、二組のセンサー３６，３７ｉ
３８，３９は直交したＸ軸、ｙ軸に沿って半径方向に配
置されており、他の組のセンサー３４．３５は別の半径
方向に配置されている。導電環４０には少し盛り上がっ
た導電性の角度参照マーク４１が設けらｎている。

かくしてロータの回転中、センサー３４．３５による空
間Ｆの探査から生ずる信号は正弦形の形態をしており、
その振幅は慣性軸とロータ軸との間の隔たりの関数であ
り、この正弦信号上に角度参照マーク４１によるパルス
信号が乗っている。これらの信号が制御器４２に与えら
れる。これに基づき制御器４２は前記の隔たりがゼロと
なるように磁気環の磁場変更の命令を出す。

また、二組のセンサー３６．３７．３８．３９（２７） はＸ軸、ｙ軸についての空間（例えば距離Ｇ）を測定し
て、その情報を制御器４３ｉこ送る。これに基づき制御
器４３はロータ軸を所望の配向にすべく磁気環の磁場変
更の命令を出す。

これらの制御は必要により同時番こ行なうことが出来る
。

これらセンサーは適当な性質のものであれば如何なるも
のでもよいが、米国Ｋａｍａｎ社の”　Ｍｅａｓｕｒｉ
ｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　”なる電磁型式のものが好まし
い。このセンサーのヘッドは導電片からの距離によりイ
ンピーダンスが変化されるコイルを含み、これは電子回
路に接続される。このようにして導電片の位置をミリメ
ートル程度の精度で正確に測定する。

もし、ロータ軸を慣性軸に一致させることしか目的とし
ないならば、ステータ側の磁気環は同心状の０１゜、Ｃ
３゜、Ｃ８゜＊　０４０のみでありロータ側の磁気環は
偏心したＣ′Ｉ　Ｉ　”ｌ　ｒ　”３　＊　Ｃ’４のみ
でよい。

他方、もし、ロータ軸の配向しか目的としないならば、
ステータ側の磁気環は偏心した０１　＠　Ｃ２＊（ＴＩ
Ｎ］’１ｉ３Ｕ−１５１０と６　（Φ）Ｃ３，Ｃ，のみ
で、ロータ側の磁気環は同心状のＣ１１゜。

”！Ｏｅ　Ｃ′３０　＋　”４（ｌのみでよい。

例えば、質量６　ｋｇ、毎分２００００回転の第５図の
ロータ７についてはＦとＧについての調節は前に述べた
センサーによって０．１ミクロン以下の値に持って来る
ことができる。

本発明の磁気懸垂装置に適合した調節装置を駆動するた
めの必要なエネルギーをロータの回転により駆動される
発電機より得ることもできる。この場合、本発明の磁気
懸垂装置は自動調節系となる。

本発明は回転速度が零である物体にも適用できる。たと
えば地震計の対称軸の配向のみを得ようと欲する場合の
如（である。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転体の平衡と配向の機械的条件を想起せしめ
る図式切断図、第２Ａ図と第２Ｂ図は回転体を機械的に
平衡させるための二つの方式を示す図、第３図は反対方
向に回転する二つの回転慣性体を示す概略図、第４図お
よび第５（２９） 図は本発明に適合した磁気軸受けの実施例を概略的に示
す図、第６Ａ、６Ｂ、６Ｃおよび６Ｂ図は本発明の磁気
軸受けの配向作用を説明するための図、第７Ａ、７Ｂ、
８Ａ、８Ｂ、９Ａおよび９Ｂ図は本発明の磁気軸受けの
対になった磁気リングの具体例を示す局部断面図、第１
０図および第１１図は第７Ａ図から第８Ｂ図に示された
磁気リング間の磁気誘導を調節するための機構を示す図
である。 なお′、参照符号１および７はロータを示し、２．３は
本発明の磁気懸垂装置のロータ側素子を示し、４．５は
ステータ側素子を示し、Ｃ１ｅＣ２ｒ　”３　＊　ｃ、
は−っのステータ側素子の中に含まれる互いに偏した磁
気環を象徴的に示し、ＣＩ、。。 ＣＩ、。＊　ｃ’ｉｏ　Ｉ　Ｃ′４０は一つのロータ側
素子の中に含まれる同心状の磁気環を象徴的に示し、１
０，１２゜１３はステータ側素子の−っの磁気環の具体
例を示し、１１　、１２’、　１３’はロータ側素子の
中の一つの磁気環の具体例を示し、２１，３０゜３ＯＡ
、３０Ｂ、３１．３２．３３は一対の磁（３０） 気環の間に作用する磁気誘導を調節する機構の具体例を
示す。 ティアル νＵま

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ステータとロータと半径方向に受動的に軸方向に
   能動的な磁気懸垂装置とを備えた回転体のロータ軸を配
   向させる方法において、前記回転体の各端に磁気環の対
   を複数対配置し、多対の磁気環はその間に空隙を有しか
   つこの空隙に軸方向の磁界を有するものであり、ロータ
   軸を配向させるために前記諸磁気環を前記ロータには同
   心状に配置しておき、前記ステータには偏心して配置し
   ておき、 前記ステータ側の前記諸磁気環上の誘導の変化によって
   修正が得られるようにする 回転体のロータ軸を配向させる方法。 ２、同心状に配置さｎた磁気環と偏心して配置された磁
   気環の前記対の間の前記空隙における（　２　） 前記磁界を変化させるための機械的装置（１４）を含む
   特許請求の範囲第１項に記載の配向方法。 ３、強磁性体の環（１２−１３＋１２’−１３’蓼１８
   −１９苓１８’−１９’）を複数個含んでこの強磁性体
   の環を通ってそれ自体上で閉じる半径方向の磁界（１０
   −１１）（１７−１６）を有し、前記磁石が同心状に配
   置された磁気環と偏心して配置された磁気環の多対にお
   いて前記の軸方向の磁界を生ぜしめる特許請求の範囲第
   ２項に記載の配向方法。 ４、磁束用復帰継鉄（１５）を含む特許請求の範囲第３
   項に記載の配向方法。 ５、磁石と、この磁石と前記ステータ側の前記磁気環の
   軸方向移動により前記空隙の隔たりを変化させる機械的
   装置とを含む特許請求の範囲第２項に記載の配向方法。 ６、磁気分路（２０）と、この磁気分路と前記ステータ
   側の極片との間の隔たりを前記磁気分路の軸方向移動に
   よって変化させる機械的装置とを含む特許請求の範囲第
   ２項に記載の配向方（３） 法。 ７、半径方向の磁束を有する環状磁石（２４）、この環
   状磁石を取り囲む強磁性体の環（２６−２７）、前記ス
   テータ側の復帰継鉄（２５）、およびコイル（２３）を
   含み、前記復帰継鉄内部の前記コイルに送られた電流の
   調節が、前記の同心状に配置された磁気環と偏心して配
   置された磁気環との多対の間に空隙における磁界であっ
   て前記ロータ側上の前記磁気環にそれ自身は閉じる磁束
   の磁界を変化させるようにした特許請求の範囲第１項に
   記載の配向方法。 ８、　ステータ側の復帰継鉄（２５）、磁束を閉じる復
   帰継鉄（２９）、およびコイル（２３）を含み、前記の
   ステータ側の復帰継鉄内部の前記コイルに送られた電流
   の調節が、前記の同心状に配置された磁気環と偏心して
   配置された磁気環との多対の間の空隙における磁界であ
   って前記の磁束を閉じる復帰継鉄で閉じる磁束の磁界を
   変化させるようにした特許請求の範囲第１項シこ記載の
   配向方法。 ９、電気モーター（３３）と、この電気モーターで作動
   されるウオームギヤ（３２）とを含み、しかして関連し
   たステータ側の磁気環を軸方向に移動させる特許請求の
   範囲第２項に記載の配向方法。 １０、電気モーター（３３）と、この電気モーターで作
   動されるウオームギヤ（３２）とを含み、しかして関連
   した前記磁気分路を軸方向に移動させる特許請求の範囲
   第２項に記載の配向方法。 １１、前記ロータに固定された導電環と、複数個の固定
   電磁センサー（３６−３７）（３８−３９）とを含み、
   これらセンサーはロータ軸の整列のためＸ軸とｙ軸に沿
   って半径方向に前記導電環から少しの距離を置いて配置
   し、しかしてインピーダンスの検出により修正制御電流
   の適合信号を生ぜしめるようにした特許請求の範囲第７
   項、第９項または第１０項のいずれか一項に記載の配向
   方法。