JPS5914353A - 磁気支持形リニアモ−タ - 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】

〈発明の技術分野〉 本発明はりニアモータ例えば、ハウジング内でシャフト
軸に沿って往復動するシャフトを有するタイプのりニア
モータに関する。斯様なモータは、例えば、スターリン
グサイクル低温冷却機に有用である。斯様な冷却機では
、ピストン及び移動体はシリンダ内を直線的に往復動す
る。リニアモータを使用してこのピストン及び移動体を
動かすようにし得る。 〈従　来　技　術〉 一般に、リニアモータは従来から既知である。 例えば米国特許第Ｌｌ　８５．８８０号及び第４２２０
８９９号にも開示されている。これらや他のリニアモー
タでは、シャフトを軸受によって半径方向に支持する必
要がある。機械的軸受を使用する場合には、これら軸受
は摩耗し高正確度及び精密度でシャフトの半径方向位置
を保持させることが出来ない。これに対しリニアモータ
を使用して例えば衛星中の低温冷却機に電力を与えるよ
うにする場合には、これら正確度及び精密度を高めるた
めに機械的軸受の使用を除外する。 又、リニアモータのシャフトを半径方向で支持するため
、有効磁気軸受を使用することが出来る。 この磁気軸受は摩擦による摩損を受けず、寿命が長く高
正確度及び高精密度に設計することが出来る。しかしな
がら、多くの有効磁気軸受はシャフトをその中心位置に
駆動するには位置センサに頼っている。こわら位置セン
サを、特に温度変化に、対し安定化を図ることは特にや
っかいであることがわかった。この点はシャフトを高正
確度及び高精密度で半径方向に実際に位置決めする際に
主要な問題となる。 その上ざらに、有効磁気軸受は大固定負荷を支持するた
めに相当量の電力を消費する。この問題が特に関係する
のは、エネルギー消費を最小限度に押えることが望まし
い衛星にリニアモータを使用する必要がある場合である
。従来の有効磁気軸受を有するリニアモータを設計する
場合には、モータ効率と軸受効率との交換（又は妥協）
が必要となる。リニアモータのパワー及び効率を高める
ことが出来るが、その場合にはモータシャフトに対し安
定性を損う力が増大することとなる。勿論、このシャフ
トに加わる不安定化にする力が大となると、このシャフ
トを所望の半径方向の位置に維持するためもつと強力な
磁気軸受が必要となる。 従って、リニアモータに従来の磁気軸受を使用すること
は軸受けに対する負荷を緩和するためにモータの不安定
化力（ｄｅｓｔａｂｉｌｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　）を最小
従来の磁気軸受とは著しく異なり、見掛上ゼロ電力（Ｖ
ＺＰ　ｌの磁気軸受支持装置の場合には、一定負荷を支
持するためにほとんど又は全く電力を利用しない。シャ
フトをその軸方向に支持するたぬに使用されるような軸
受は米国特許第８１８６ｏ、ａｏ　ｏ号明細書からも既
知である。文献ｒ　”　Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ　５
ｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｍｏｍｅｎｔｕｍ　Ｗｈｅｅｌｓｆ
ｏｒ　５ｐａｃｅｃｒａｆｔ　３ｔａｂｉｌｉｚａｔｉ
ｏｎｌ＋、　（Ａ　Ｉ　Ａ　Ａ１２　ｔｈ　Ａｅｒｏｓ
ｐａｃｅ　５ｃｉｅｎｃｅｓ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　、　Ｗ
ａｓｈｉｎｇｔｏｎ。 Ｄ、Ｃ，、Ｊａｎｕａｒｙ　３０−　Ｆｅｂｒｕａｒｙ
　］　’、　ｌ　９７　＋　。 ｐａｐｅｒ　ｉｂ　７　＋　−１２８）　、　ｅａｒｌ
　Ｈ，Ｈｅｎｒｉｋｓｏｎ　ｅｔａｅ　Ｊには、ラジア
ルタイプのｖｚＰ磁気軸受を有するロータリモータにつ
いて開示されている。 しかしながら、Ｈ８ｎｒｉｋＳＯｎ　ｅｔ　ａｌによれ
ば、ロータリモータは回転が磁気的に不連続であり、こ
れに対し支持装竹はうず電流損を低減するため回転を出
来るだけ連続させる必要があるので、このような組合せ
を行うことは容易でないということである。 〈発明の概要〉 本発明の目的はシャフトの半径方向の位置を高正確度及
び高精密度で維持２　ｆｌ、る当該シャフトを有するリ
ニアモータを提供することにある。 本発明の他の目的は軸受けの電力消費を最小限度に押え
るためにモータの不安定化力を最小にする必要のない磁
気支持装置を有するＩＪ　ニアモータを提供することに
ある。 本発明のさらに他の目的は磁気支持装置が、時間の経過
と共に不安定となったり温度変化によって不安定となり
がちな位置センサに、依存しないような当該磁気支持装
置を有するリニアモータを提供することにある。 本発明の他の目的は、定負荷を支持するためほとんど又
は全く電力を消費しない磁気支持装置を有するリニアモ
ータを提供することにある。 本発明による磁気的に支持されるＣ以下磁気支持形と称
する）リニアモータによれば、こねら目的を、縦方向に
往復動するモータシャフトを半径方向に支持するためＶ
ｚＰ磁気支持装置を利用することによって、達成する。 シャフトに縦方向の往復動を与えると共に、このシャフ
トに半径方向に不安定化力を生ぜしぬる同一磁界を使用
してｖｚｐｍ気支持装置によってシャフトをその半径方
向位置に支持する。 この構成によれば、リニアモータ及び勝気支持装置の両
者を互いに独立して最適にすることが出来る。このリニ
アモータによって生せしめられる半径方向の磁気支持装
置はｖｚＰ支持装置に負荷を与えるというよりはこれを
支援するものである。 さらに、磁気支持装置は大きな一定負荷を支持する電力
をほとんど又は全く消費しないし、シャフトをその新田
位置に支持するために位置センサに依存しないし及びシ
ャフトの半径方向の位置決めを高い正確度及び高い精密
度で行うことが出来る。 特に、本発明による磁気支持形リニアモータはハウジン
グと、このハウジング中に取り付けられたシャフトとを
含んでいる。このシャフトは縦方向の軸を有していてこ
のハウジング中でこの軸に沿って長手方向に往復動する
ように取り付けらねている。動作時には、このシャフト
はこの軸に対して半径方向に延在する方向に加えらねる
少なくとも一つの外部負荷を受ける。磁気的に支持され
たリニアモータは又第一軸位置に永久磁石を有しこの永
久磁石によって軸に対して半径方向に延在する永久磁界
を発生するようになす。この軸を取り囲む通路に電流を
導通させるだめの電流導体を備えている。この電流通路
を永久磁界内に位置させる。永久磁石（又は他の永久磁
界発生手段］をシャフト又はハウジングのいすねかに接
続してもよいし、その場合には電流導体（電流導電手段
）をハウジング又はシャフトのいずれかに夫々結合する
。 さらに、磁気支持形リニアモータはハウジングに結合さ
れ百［変磁界を発生するための、三個の個別の電磁石か
らなる少なくとも一組の電磁石群を具えている。これら
の１磁石

【又は他の可変磁界発生手段）をシャフトの周
囲であって軸の周囲に少なくとも中間領域（ｈａｌｆｗ
ａｙ　）に分布させて配置・する。少なくとも一個の軟
磁性磁極片を可変磁界中”１こ位置する第二軸位置にお
いてシャフトに結合する。 本発明によれは、永久磁界を軸に対して半径方向にシャ
フトの周囲に中間頭載よりも広い領域に（ｉｎ　ａ　ｖ
ａｌｕｍｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　ｈａｌｆｗａｙ　ｌ
延在するようになす。この磁気的に支持されるリニアモ
ータは磁気ヨーク（又は磁界相互作用手段）を有し、こ
のヨークシャフトの周囲の中間領域よりも広い箇所のと
ころにおいてハウジングに結合する。このヨークは永久
磁界と相互作用をしてシャフト及びハウジング間に半径
方向に対向する吸引力を生ずる。この吸引力はシャフト
及びハウジング間の半径方向の距離が増大するに応じて
低減する。 さらに雷、磁石に電力を供給するためのサーボ手段を備
える。このサーボ手段はシャフトが外部負荷によってふ
れ（又は変位＋　（ｄｅｆｌｅｃｔ　）　Ｌ、た後はシ
ャフトの速度に応答して市１カを供給すると共に！磁石
に供給する電力レベルにも応答して電力を供給する。電
磁石に供給される電力量をサーボ手段によって制御して
このシャフトを雷、磁石に実質的に電力が供給されない
ような平衡位置に回復させる。 本発明の好適実施例によれば、磁気支持形リニアモータ
のハウジングに人動を有する穴を設けてこの穴にシャフ
トを取り付けることが出来る。動作時に、外部負荷が無
い場合には、シャフト軸は永久磁界の磁気的な中心点と
ほぼ一致する。さらに、永久磁界はシャフト軸の周囲に
おいてほぼ均一に分布している。 本発明のざらに他の好適実施例では、■［変磁界発生手
段をシャフトの周囲に等角度間隔及び等距離間隔で分布
させた四個の個別の電磁石から成る一組の電磁石群とす
ることが出来る。この場合にも可変磁界と相互作用を行
う軟磁性磁極片はシャフト軸の周囲に対称的になってい
る。 本発明のさらに他好適実施例によれば磁気支持形リニア
モータは第三軸位置にある別の磁気ヨーク、別の永久磁
界発生手段及び別の電流導通手段を具えている。第四軸
位置には四個の可変磁界発生手段から成る別の一組のａ
［変磁界発生手段群と軟磁性磁極片とを備える。この第
四軸位置における角変磁界発生手段群と関連した追加の
サーボ手段を設ける。 〈実施例の説明〉 以下、図面により本発明の実施例につき説明する。 第１図及び第２図は本発明による磁気支持形リニアモー
タの第一実施例を夫々示す断面図である。 この実施例においては、リニアモータはハウジング１２
中に取り付けらねたシャフト］０を具える。 このシャフト１０は縦軸１４を有していて、この軸に沿
いこのシャフト１０はハウジング】２に対して往復動出
来る。 このシャフト１０に対する直線的往復動を９ニアモータ
によって与えることが出来る。この目的のため、シャフ
ト】０に一個以上の了−ム１６を堅固に取り付けて設け
る。アーム］６には複数の永久磁石１８を備え、これら
永久磁石の各々は縦軸１４に対して半径方向に延在する
永久磁界を発生している。これら各永久磁界中において
、電流導体から作られたコイル２ｏをハウジング］２に
結合する。各コイル２ｏは縦軸Ｊ４を完全に取り囲む。 第２図にさらに明確に示すように、これまで説明したリ
ニアモータの各部分は回転対称となっていて、はめ込み
式円形−円筒を形成、している。一般には、このリニア
モータに他の幾何的形状を適用し得るが、好ましくは回
転対称の幾何的形態とするを可とする。 動作中、リニアモータのコイル２ｏの各々ニ交流電流を
供給する。この交流電流、を例えば正弦波電流とし得る
。各フィル２ｏに供給される電流間に相対位相差が存在
する場合には、この相対位相差は永久磁石１８間の距離
よりもコイル間の距離に依存する。 コイル２０の電流と、永久磁石】８が発生する永久磁界
との相互作用によって縦軸１４の方向に力を生ずる。こ
こで工りをコイル電、流（円節部電流れる）とし、Ｂを
Ｃ半径方向の）永久磁石１８によって形成される磁界と
し及びＦをコイル２０と永久磁石１８との間の相互作用
によって得られる正味の力とすると、６力は弐Ｆ　−Ｉ
Ｌ　Ｘ　Ｂによって規定される。 明らかなことであるが、コイル２０と永久磁石】８との
間の力はいずれがハウジング１２に取り付けらね、いす
わがシャフト１０に取り付けられるかには依存しない事
実、縦方向すなわち長尺方向の往復動は、シャフト１０
とハウジング１２との間で、永久磁石】８をハウジング
１２に取り付けかつコイル２０をシャフト１０に取り付
けることによっても、誘発することが出来る。この場合
、図示されていない可撓性導線を備えてコイル２０に電
流を供給するようになしてもよい。 シャフト１０を縦軸１４に沿ってハウジング１２に対し
往復動するようになしているが、シャフト】０は縦軸１
４に対し半径方向に一つ以上の外部負荷を受けている。 このような半径方向に延在する負荷は、例えば、リニア
モータを重力場に置いた時にシャフト１０の重２！（並
びにこのシャフト］０に取り付けらねでいる何かの重さ
）に基づいて、生じ得る。また、半径方向に延在する負
荷を、実際には半径方向及び縦方向の力を生じ得るコイ
ル２０と永久磁石】８との間の相互作用によって発生さ
せてもよい。また半径方向における負荷をリニアモータ
を具える装置全体を加速運動させても生じさせることが
出来る。 従って、シャフト１０をハウジング１２に対して縦軸１
４に沿って、しかも許容出来ない程度の高い摩擦損を生
じｒ（いで、往復動ぎせるため、シャフト１０を軸受シ
ステムによって半径方向において支持する。本発明によ
りは、このシャフトｌＯの支持を、１１磁石８６（導電
性コイル２２及び軟磁性磁極片２４）、軟磁性磁極片２
６、位置又は速度センサ２８及びサーボ手段３０（第３
図）を有する磁気軸受支持装置によって支持する。さら
に磁気軸受はヨーク８２を含み、このヨークを好ましく
は軟磁性とするが永久磁化させてもよい。 第１図において、ヨーク８２は図に示すハウジ、ング１
２の一部分である。 支持用シャフト１０に使用される磁気軸受を事実上零電
力＋ＶＺＰｌタイプとする。第１図においては、ヨーク
３２をシャツ）１０の周囲の全周にわたってハウジング
１２に結合する。ヨーク８２は永久磁石１８が発生する
永久磁界と相互作用を行いシャフトとハウジングとの間
に半径方向に対向する吸引力を生じるようになす。こわ
ら各半径方向の力は、シャフト１０とヨーク８２との間
の半径方向の距離が増大するに従って、減少する。従っ
て、永久磁界の′°磁気中心°”では、ハウジング及び
シャフトは互いに不安定な平衡状態に維持される。 上述した半径方向の不安定力の大きさはいくつかのファ
クタに左右されている。先ず、この大きさは磁石１８が
発生する永久磁界の強さに依存しまた磁石Ｊ８とコイル
２０又はヨーク３２との間の空隙ａ４の厚みにも依存す
る。この空隙８４の厚みを最小にすることによって、“
°フリンジング（ｆｒｉｎｇｉｎｇ　）１″不安定性及
ヒ”　ｉ気抵抗：　！Ｊ　ラ・クタンス（ｒｅｉｕｃｔ
ａｎｃｅ　）　”不安定性を高めることが出来る。ｖｚ
Ｐタイプの磁気軸受においては、半径方向の不安定性が
高まると、そわ、に従って軸受も強固となる。 永久磁石】８をシャフト１０に取り付ける代わりに、ハ
ウジング】２に取り付ける場合には、シャフト１０とハ
ウジング】２との間に所要の半径方向の不安定力を発生
するように、シャフト１０のアーム１６上に一個以上の
ヨーク８２を備λる。 半径方向の不安定力を与えることによって、外部負荷が
ない場合には、シャフト１０を不安定磁界の゛′磁気中
心′”における不安定平衡位置に置くことが出来る。シ
ャフト１０を安定にするため、有効（ｅｆｆｅｃｔｉｖ
ｅ　）電磁石３６のシステムを備えている。第１図に、
四個の電磁石３６を示し、各嘗、磁石はコイル２２と、
軟磁性磁極片２４とを具えている。この実施例では、ま
た、図示されていない追加の電磁石を使用しており、こ
れら追加の電磁石を軸１０から半径方向に延在する位置
において図の面に垂直な線に沿って向ける。こねら全・
ての電磁石はシャフト１０のいずれかの端部に設けらね
た軟磁性磁極片２６と相互作用する。 このｍｅ石８６にはサーボ手段３０から電力を供給する
。第１図に示す実施例で＆ゴ、シャフト１０に関して互
いに半径方向に対向して位置させた各電磁石対に対し一
個のサーボ手段８０を備える。各サーボ手段８０は夫々
の電磁石の位置においてシャフト１０の半径方向の速度
および一対のコイル２２の供給電力レベルに応答してコ
イル２２に電力を供給する。 次に第３図及び第４図を用いて、磁気軸受に対する制御
システム、すなわち、サーボ手段８０の動作につき説明
する。第８図は制御システムを示すブロック線図で、第
４図はシャフト】０における力の状態を説明するための
線図である。第４図に示すシャフト１０の右端部に初期
位置及び速度が与えられている時、このシャフトのこの
端部に上向きに外力（Ｆｅｄ、半径方向の不安定磁界に
より同様に上向きに力（Ｆｍｌ及び電磁石８６の力用（
ｆｏｒｃｅ　ｌ　：Ｉイル２２により下方に力（Ｆｃ）
・を与える。第４図に示すこれら力の方向は単に名刀の
正の方向を示すにすぎない。当然のことながら、図に示
す方向とは反対の方向に向いたタイプの力とすることも
出来る（また名刀Ｆｅ及びｙｍは図の面に直交する成分
を有し得、これら成分に対し追加の電磁石が設けられて
いる）。 次に第８図を用いて説明する。シャフト】０の端部に掛
る正味の力はＦｅ　＋　Ｆｍ　−ｐｃとして表わされる
。この開始位置から制御ループを時計方向に巡り、シャ
フト１０の端部に対する正味の力から、その半径方向位
置Ｘが（有効質量によって除せられた正味の力の二重積
分として）導出さ−れる。 第一近似では、力Ｆｍは磁気中心（不安定な平衡）位置
からの、シャフトの端部の変位量Ｘの直線的関数である
。 次に、シャフト１０の端部の速度を、シャフトの位置を
測定し次いで時間に関してこの位置を微分するか〔図示
せず）、又はこの軸の速度を直接測定することによって
、得ることが出来る。いずれの方法によっても誤差速度
信号ＥＶを生ずる。 この速度誤差信号ＥＶ及び刃用コイルの電流誤差信号Ｅ
Ｆの和を取って制御システム用の総合誤差信号Ｅを発生
せしめる６、この場合、この総合誤差信号を増幅してシ
ャフト１０の端部の相対向する側の両刃用コイル８６に
電力を供給する。いずれの与えられた情況においても、
総合誤差信号Ｅの符号によってどちらの電磁石８６を附
勢すべきかが決まる。これら電磁石８６を経て流れる電
流を帰還させて刃用コイルの電流誤差信号ＥＦを生じさ
せる。 第８図に使用した符号を下記の表に示す。 表　　　　１ ｐｍ−永久磁界に基づいてシャフトに加わる不安定力 ｌｉ’ｅ−シャフトに加わる外部負荷 ＦＣ−１ｔ、ｉ石に基づいてシャフトに加わる正味の力
（下部の電磁石に基づく力から上部の電磁石に基づく力
を差し引いた力） Ｘ−磁気中心に対するシャフトの半径方向位置（１［磁
石の軸方向位置で測定） に−永久磁界の力定数 Ｍ−電磁石の軸方向位置でのシャフトの有効質量 ｌ−１１１磁石を流れる正味の電流（下部電磁石を流れ
る電流から上ｗ５電磁石を流ねる電流を差し引いた電流
） Ｓ−ラプラス演算子 Ｒ−刃用コイルの有効抵抗 り一電磁石の刃用コイルの有効インダクタンスτ−電磁
石の刃用コイルの有効時定数Ｉ　Ｌ／Ｒ１τ。−積分時
定数 Ｃ１−速度変換利得 Ｃ２−電磁石の刃用コイル、利得電磁石の刃用フィル帰
還利得 Ｅｙ−速度誤差信号 ＥＦ−刃用コイル電流誤差信号 Ｅ−総合誤差信号 動作中、シャフト１０がその平衡位置から変位した時、
速度誤差信号及びコイル電流誤差信号が加算的に結合し
て電磁石を附勢せしめて、このシ、ヤフトの平衡位置か
ら離れる方向への運動に対向する力を発生させる。例え
ば、シャツ）１０を上方へふｔ′ｌさせると、コイル電
流誤差信号及び速度誤差信号が結合して総合誤差信号Ｅ
を生じ、この誤差信号Ｅは個別の各々の成分よりも大で
ある。 この総合誤差信号Ｅは正の符号を有しているので、第４
図に示す下側の電磁石が附勢される。 シャフトの速度を零にした後、このシャフトは平衡位置
に復帰し始め、コイル電流誤差信号ＥＦの符号は同一に
留まり、速度誤差信号Ｅｙの符号は逆転する。このため
、総合誤差信号は減少し−及び、オーバーシュートを減
少又は除去するため、シャフトを平衡位置へと次第に戻
すことが可能となる。 外部負荷が一定の場合には、シャフトは平衡位置にもた
らさねてそこで半径方向の不安定磁界がこの外部負荷と
釣合いをとる。従って、定常状態負荷を、電磁石のコイ
ルを経てほとんど又は全く電流を流さないで、支持する
ことが出来る。また。 この制御システムはシャフトの平衡位置を外部負荷の方
向に対抗する方向に動かすという独特の効果を有してい
る。 第５図は本発明の他の実施例を示す線図で、第１図及び
第２図に示した構成成分と同一の構成成分には同一番号
を付して示す。この実施例において、永久磁石１８を、
ハウジング１２に取り付け、コイル２０をシャフト１０
に取り付ける。ざらに、この実施例では、このシャフト
１０にはアーム】６を備えていない。 第５図に示す磁気支持形リニアモータは第１図につき説
明したと同様に動作する。この実施例ではコイル２０は
シャフト】０に取り付けられているので、ヨークａ２は
図示のようにシャフト】０の一部分及びハウジング１２
の一部分を含んでいて永久磁石１８によって発生する磁
束に対し完全な回路を形成している。 第６図は本発明のざらに他の実施例を示す線図で、この
実施例では、シャフトに唯一個の永久磁石１８を６ＮＩ
え、ハウジング１２には唯一個のコイル２０を備える。 第６図に示すシャフト１０及び、ハウジング】２の部分
はまたヨーク３２を具えていて磁束に対する回路を形成
している。第６図に構成の幾何的形状は著しく強い不安
定力を生せしめるようになしてあり、この力はりニアモ
ータ中の高いスチフネスのｖｚＰ磁気軸受に対し有益で
ある。 図示の全ての実施例において、好ましくは永久磁石１８
を半径方向に磁化されたリングの形態とするを可とする
。このようなリングを、例えば、ハイ形状の永久磁石セ
グメントにカッティングを行い、次いで、これらをリン
グ形状に成形することによって作ることも出来る。磁石
の強さは、磁気中心がリングの物理的中心近くになるよ
うに、適度に均一とする必要がある。 本発明の全ての実施例において、センサ２８を位置上ン
サ例えばうず電流位置センサとし得る。 これらセンサは時間に対しゆっくりとドリフトする傾向
にあり、温度変化を有しているが、この問題はセンサの
出力を微分してシャフトの速度に比例する信号を生ずる
ことによって解決することが出来る。 或いは又、ワイヤの小型コイルを磁極片２４の空隙中に
置いてシャフト１０の速度を直接検出するようにするこ
とが出来る。シャフト１０はその半径方向に変化するの
で、空隙中の磁束レベルも変化する。この磁束の変化速
度に比例してコイル中に電圧が誘起される。尚、この磁
束の変化速度はシャフト１０の速度に比例している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気支持形リニアモータの一実施
例を示す縦断面図、 第２図は第１図に示すリニアモータの■−■線に沿って
取？で示した横断面図、 第８図は本発明による磁気支持装置用サーボ手段の一例
を示すブロック線図、 第４図は本発明によるリニアモータ中のシャフトに作用
する半径方向の力を説明するための線図、第５図は本発
明による磁気支持形リニアモータの他の実施例を示す縦
断面図、 ｔＲＢ図は本発明による磁気支持形リニアモータのさら
に他の実施例の一部分を示す縦断面図である。 １０・・・シャフト　　　　　Ｊ２・・・ハウジング１
４・・・縦軸　　　　　　　１６・・・アーム１８・・
・永久磁石　　　　　２０・・・コイル２４、２６・・
・磁極片　　　　２８・・・位置又は速度センサ８０・
・・サーボ手段３２・・・ヨーク８４・・・空隙　　　
　　　　８６・・・有効電磁石。 ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　ハウジングと、 縦軸を有し該縦軸に沿って往復動するように該ハウジン
   グ中に取り付けられ及び該縦軸に関し半径方向に少なく
   とも一つの外部負荷が加えられるシャフトと、 該シャフトに結合され第一軸位置において前記縦軸に関
   し半径方向に延在する永久磁界を発生するための永久磁
   界発生手段と、前記縦軸を取り巻いていて該永久磁界中
   に位置している経路に電流を流すために前記ハウジング
   に結合された電流導通手段と、ＩＩＩ　記ハウジングに
   結合さね可変磁界を発生する三個の個別の可変磁界発生
   手段を前記縦軸の周囲の少なくとも中間において前記シ
   ャフトの周囲に分布させて形成、した少なくとも一組の
   可変磁界発生手段群と、 前記シャフトに第二軸位置において結合ごね前記可変磁
   界中に位置する少なくとも一個の軟磁性磁極片とを具え
   る磁気支持形リニアモータにおいて、 前記永久磁界は前記シャフトの周囲に中間よりも広い領
   域において前記縦軸に対し半径方向に延在しており、 前記リニアモータはさらに： 前記シャフトの周囲に中間よりも広い箇所において前記
   ハウジングに結合され前記永久磁界と相互作用をして前
   記シャフトと前記ノ・ウジングとの間に半径方向の対向
   する吸引力を生ゼしめる磁界相互作用手段を具え、該吸
   引力の各々は前記シャフトと該磁界相互作用手段との間
   の半径方向の距離が増大するに従って減少し； さらに、前記シャフトの変位後の該シャフトの速度に応
   答しかつ前記可変磁界発生手段を供給する電力レベルに
   応答して前記可変磁界発生手段に電力を供給しよって前
   記シャフトを、前記可変磁界発生°手段に実質的に電力
   が供給されない平衡位置に、回復させるためのサーボ手
   段を具える ことを特徴とする磁気支持形リニアモータ。 λ　前記ハウジングは穴軸をもった穴を有し、前記シャ
   フトは該ハウジングの穴に取り付けられており、及び 動作中、外部負荷が存在しない場合には、前記シャフト
   軸は前記永久磁界の磁気中心とほぼ一致していることを
   特徴とする特許請求の範囲１記載の磁気支持形リニアモ
   ータ。 ＆　動作中、任意の軸位置に外部負荷が存在しない場合
   には、前記永久磁界は前記シャフト軸の周囲にほぼ均一
   となっていることを特徴とする特許請求の範囲２記載の
   磁気支持形リニアモータ。 表　前記電流導通手段は円形−円筒形状のワイヤコイル
   を具えることを特徴とする特許請求の範囲３記載の磁気
   支持形リニアモータ。 五　さらに、ある軸位置において前記シャフトの周囲に
   等角度間隔及び等距離間隔で分布された四個で一組の可
   変磁界発生手段を具える・ことを特徴とする特許請求の
   範囲４記載の磁気支持形リニアモータ。 ６　前記軟磁性磁極片は前記シャフト軸に対し対称的で
   あることを特徴とする特許請求の範囲５記載の磁気支持
   形リニアモータ。 ７　さらに第三位置における別の磁界相互作用手段と、
   別の電流導電手段と、別の永久磁界発生手段と、 さらに第一軸位置における別の軟磁性磁極１・・片と、
   別の一組の可変磁界発生手段群と、さらに前記第四軸位
   置における該別の一組の可変磁界発生手段群と関連する
   別のサーボ手段と を具えることを特徴とする特許請求の範囲６記載の磁気
   支持形リニアモータ。 ８　前記サーボ手段及び前記側のサーボ手段の各々は前
   記ハウジングに対する前記シャフトの半径方向の速度を
   検出するための一個のセンサを具えることを特徴とする
   特許請求の範囲７記載の磁気支持形ＩＪ　ニアモータ。 ９、　ざらに可変電流を前記電流導電手段に供給して前
   記シャフトと前記ハウジングとの間に軸方向の力を生ゼ
   しぬる手段を具えることを特徴とする特許請求の範囲８
   記薪の磁気支持形リニアモータ。 １０　　ハウジングと、 縦軸を有し該縦軸に沿って往復動するように該ハウジン
   グ中に取り付けられ及び該縦軸に関し半径方向に少なく
   とも−っの外部負荷が加えられるシャフトと、 該ハウジングに結合さね第一軸位置において前記縦軸に
   関し半径方向に延在する永久磁界を発生するための永久
   磁界発生手段と、前記縦軸を取り巻いていて該永久磁界
   中に位置している経路に電流を流すために前記シャフト
   に結合された電流導通手段と・ 前記ハウジングに結合され可変磁界を発生する三個の個
   別の可変磁界発生手段を前記縦軸の周囲の少なくとも中
   間において前記シャフトの周囲に分布させて形成した少
   なくとも一組の□可変磁界発生手段群と、 前記シャフトに第二軸位随において結合さね前記５（変
   磁界中に位置する少なくとも一個の軟磁性磁極片とを具
   える磁気支持形リニアモータにおいて、 前記永久磁界は前記シャフトの周囲に中間よりも広い領
   域において前記縦軸に対し半径方向に延在しており、 前記リニアモータはざらに： 前記シャフトの周囲に中間よりも広い箇所において前記
   シャフトに結合され前記永久磁界と相互作用をして前記
   シャフトと前記ハウジングとの間に半径方向の対向する
   吸引力を生ぜしぬる磁界相互作用手段を具え、該吸引力
   の各々は前記ハウジングと該磁界相互作用手段との間の
   半径方向の距離が増大するに従って減少し； さらに、前記シャフトのふれ後の該シャフトの速度に応
   答しかつ前記可変磁界発生手段を供給する電力レベルに
   応答して前記可変磁界発生手段に電力を供給しよって前
   記シャフトを前記可変磁界発生手段に実質的に電力が供
   給されない平衡位置に、回復させるための号−ボ手段を
   具える ことを特徴とする磁気支持形リニアモータ。 １１　　前記ハウジングは穴軸をもった穴を有し、前記
   シャフトは該ハウジングの穴に取り付けられており、及
   び 動作中、外部負荷が存在しない場合には、前記シャフト
   軸は前記永久磁界の磁気中心とほぼ一致していることを
   特徴とする特許請求の範囲１０記載の磁気支持形リニア
   モータ。 １λ　動作中、任意の軸位置に外部負荷が存在しない場
   合には前記永久磁界は前記シャフト軸の周囲にほぼ均一
   となっていることを特徴とする特許請求の範囲１１記載
   の磁気支持形リニアモータ。 １８　　前記電流導通手段は円形−円筒形状のワイヤコ
   イルを具えることを特徴とする特許請求の範囲１２記載
   の磁気支持形リニアモータ。 １４　　さらに、ある軸位置において、前記シャフトの
   周囲に等角度及び等距離で分布された四個で一組の可変
   磁界発生手段を具えることを特徴とする特許請求の範囲
   １８記載の磁気支持形リニアモータ、。 １５　　前記軟磁性磁極片は前記シャフト軸に対し対称
   的であることを特徴とする特許請求の範囲］４記載の磁
   気支持形リニアモータ。 １６　　さらに第３位置における別の磁界相互作用手段
   と、別の電流導電手段と、別の永久磁界発生手段と、 さらに第四軸位置における別の軟磁性磁極片と、別の一
   組の可変磁界発生子ｙ群と、ここに前記第四軸位置にお
   ける該別の一組の可変磁界発生手段群と関連する別のサ
   ーボ手段と を具えることを特徴とする特許請求の範囲】５記載の磁
   気支持形リニアモータ。 １フ、　　前記サーボ手段及び前記別のサーボ手段の各
   々は前記ハウジングに対する前記シャフトの半径方向の
   速度を検出するための一個のセンサを具えることを特徴
   とする特許請求の範囲】６記載の磁気支持形リニアモー
   タ。 １Ｂ、　　ざらに可変電流を前記雷１流導電手段に供給
   して前記シャフトと前記ハウジングとの１１＃１に軸方
   向の力を生ゼしめる手段を具えることを特徴とする特許
   請求の範囲】７記載の磁気支持形リニアモータ。