JPS5945848B2 - 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を均衡させる方法 - Google Patents

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る。

その一つはロータのロータ軸をその物体の慣性軸と一致
させることに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。ボールベアリングま
たはピボツ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訃いては、均衡はロータ側の軸受け
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つて得ら
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つて行なわれるべき
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、これ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
によつ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１
４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５
３−９４０７０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磁場によつ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つた磁
極間隙に訃いて軸方向に延びた磁力線が集まつて形成す
る環状のものを言う。

そしてこれは磁気誘導の関数として大きさ訃よび方向が
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心出しを行なうカツプリ
ング装置を形成するのである。以上のことから判る通り
、前記磁気心出し環は一対の磁気環により形成されるｇ
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
ータ卦よびステータに配置されている。本出願者の前記
方式に訟いては、複数個の磁気心出し環はすべて同心で
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つて決められる。

これら方式に訃いては、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？れた複数個の同心
状の磁気心出し環の中心位置は、空間中に訃いて「ロー
タ軸」に課せられた配向を決定している。

本発明は、受動的半径方向心出し環と検出器に制御され
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、隔りが比較的小さいとき、慣性軸上にロータの
ロータ軸を持つて来てロータを均衡させるための方法訃
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、磁極間隙に訃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
ロータ軸の心出し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）に訃ける磁
気誘導の値をロータ軸を慣性軸に一致させるように調節
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｝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、決してこれに限定されるものではない
。な訃、これらには回転体の回転軸の配向についても説
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一ξ′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−Ｚ２を慣性軸ξ−ξ５に一致させることにより得
られる。

また所定の配向Ｚ１−Ｚ／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−ξ２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
あつて、軸Ｚ−Ｚ′が慣性軸ξ−ξ２に一致するように
ロータ側の軸受け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
のであつて、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軸とが平行
にずれている場合であつて、これらが平行でない場合は
均衡質量Ｍ２，Ｍ３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Ｒｌ，Ｒ２を示し、これら
は人工衛星上で共通の軸Ｚ１−Ｚ／−Ｚ２−Ｚ２２上で
回転していると考えられるが、現実的にはその配向はＺ
−Ｚ′であるかもしれない。もし、このような系が第１
図，第２Ａ図訃よび第２Ｂ図で述べた如くボールベアリ
ングあるいはピボツ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
明に従つて磁気的に懸垂されたロータを有する回転体に
関して、磁場の作用によつ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ｘく１によつて特徴づ
けられるものであり、Ｃは回転軸ＺＺ２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。Ｃ 第５図はロータ７が関係式−〉１により特徴づＡ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。な訃このロー
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。かくしてロータ側素子２（あるいは３）とステー
タ側素子４（あるいは５）との間に間隙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。従つて作動器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
磁気環からなり、かつステータ側素子も同心状に配置さ
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には第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。以下に説明する磁気懸垂装置で本発明の回転体均衡
方法に関与するものはステータ側素子４の第６Ａ図に示
す互いに同心状に配置された諸磁気環と、ロータ側素子
２の第６Ｄ図に示す互いに偏心して配置された諸磁気環
とである。

な訃、これらの図には回転体の回転軸を配向させるのに
関与す″る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，ＣｌＯ−Ｃ４Ｏ，Ｃ′１〜
Ｃ？，ＣＳＯ−Ｃ′４０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Ｆ
ｌ，Ｆ２（他は省略）で示す。第６Ｃ図に示す矢印Ｆ１
は第６Ｄ図の磁気環ＣＣから発Ｌ第６Ｂ図に示す矢印Ｆ
１は第６Ａ図の磁気環ＣｌＯに終着し、これら矢印Ｆ１
は象徴的に示す磁極間隙Ｅに卦いて磁気環ＣｌＯとＣと
の間の磁気誘導による力を象徴的に示す。矢印Ｆ２につ
いても同様である。第６Ａ図訃よび第６Ｄ図について更
に詳細に説明する。

ステータ側素子４は、第６Ａ図に示す如くｘ軸，ｙ軸の
原点０を中心とする同心状の四つの磁気環ＣｌＯ，Ｃ２
Ｏ，Ｃ３Ｏ９Ｃ４Ｏと）ｙ軸上で距ｄ離νだけ原点０よ
り左へ偏心した位置に中心０１を有する磁気環Ｃ１と、
ｙ軸上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Ｃ３と
、ｘ軸上で下へ同距離偏心した磁気環Ｃ４とを有する。

口ータ側素子２は第６Ｄ図に示す如くｘ軸，ｙ軸の原点
０′を中心とする同心状の四つの磁気環ＣＳＯ，ｄＣ：
０，Ｃ′３０，Ｃ′４０と、ｙ軸上で距離ｄだけ原点０
′より左へ偏心した位置に中心０Ｓを有する磁気環Ｃと
、ｙ軸上で同距離右へ偏心した中心０？を有する磁気環
Ｃｔと、ｘ軸上で同距離上方へ偏心した中心０′！を有
する磁気環Ｃ′！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′１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Ｃ，Ｏと第６Ｄ図に示す磁気環Ｃと
が対応し、以下同様にＣ２ＯとＣｆ２，Ｃ３ＯとＣ／！
，Ｃ４ＯとＣＺ，Ｃｌと℃１０，Ｃ２とＣ夕。，Ｃ３と
ＣｔＯ，ｃ４とＣ′ｏが対応する。な卦原点０は第４図
あるいは第５図に示す軸線Ｚ−Ｚ２上にある。一方原点
０′はロータの慣性軸上にあるのが好ましいが、それよ
りも少し７ずれていてもよい。今、磁気環ＣｌＯ．ｌ！
：ＣおよびＣ２ＯとＣ／，に限定して説明する。磁気環
ＣｌＯ．！：Ｃとは同一直径であり、Ｃ２ＯとＣ／．と
は同一直径であるとする。磁気環Ｃ２Ｏとｃ′との間に
磁気誘導による力がなく、磁気環ＱＯとＣ′１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６
Ｃ図に示された矢印Ｆ２が無視されて矢印Ｆ１のみの作
用となり、ロータ側の磁気環Ｃｔはステータ側の磁気環
ＣｌＯと同心状になり、ロータは磁気環Ｃ′１の中心０
を通る軸線上で回転しうるものであることが理解されよ
う。次に磁気環ＣｌＯとＣ′１との間の磁気作用がなく
て、磁気環Ｃ２Ｏ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Ｆ，が無視
されて矢印Ｆ２のみの作用となり、ロータ側の磁気環Ｃ
ｆ２はステータ側の磁気環Ｃ２Ｏと同心状となり、ロー
タは磁気環Ｃｆ２の中心０／．を通る軸線上で回転しう
るものであることが理解されよう。次いで磁気環ＣｌＯ
（！：Ｃ′１との対、および磁気環Ｃ，。とＣＺとの対
の両方に磁気作用がある場合、すなわち、第６Ｂ図卦よ
び第６Ｃ図に示す矢印Ｆ１とＦ２とが両方に存在してい
る場合、ロータはｙ軸上のＯ′，とＯ夕との間に存在す
る一点を通る軸線上で回転しうるものであることが理解
されよう。矢印Ｆ１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
の大きさに依存して前記の一点はｙ軸上で点０１と０ｆ
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ＣｌＯとＣ′１卦よび磁気環Ｃ２ＯとＣｆ２の
対に訃ける磁気誘導による力を調節することによつてロ
ータ軸をｙ軸上でＯ とＯ夕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Ｃ３ＯとＣｆ３訃よびＣ
４ＯとＣｔに限定して同様の考察をすれば、磁気環Ｃ３
ＯとＣ２３および磁気環Ｃ４ＯとＣ？の対に訃ける磁気
誘導による力を調節することによつてロータ軸をｘ軸上
で０ｔと０ｔとの間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。

以上まとめて磁気環ＣｌＯ．ｌ！１１：Ｃｌ，ｃ２Ｏ．
ｌ！：Ｃｔ，ｃ３ＯとＣ′！およびＣ４ＯとＣ′４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つ
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σ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Ｄ２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Ｃ１とＣ′１０｝よびＣ２とＣ：。

に限定して考察を進める。磁気環Ｃ２とＣ′．ｏとの間
に磁気誘導による力がなくて、磁気環Ｃ１とＣつ。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つ。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０′のまわりに回転する。磁気環Ｃ１とＣ
（ｏとの間に磁気誘導による力がなくて、磁気環Ｃ２と
Ｃ′．ｏ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グ。はステータ側の磁気環Ｃ２と同心
状になりロータは同じくその原点０２のまわりに回転す
る。すなわち、これらの磁気環Ｃ１とＣ′１０および磁
気環Ｃ２とＣ′．ｏではロータ軸の位置はロータに対し
て変化されないが回転軸の配向がステータ側のｙ軸上で
Ｃ１と０２との間で任意に変えられるものであることが
理解されよう（もちろんＣ１とＣｌＯ訃よびＣ２とＣ？
ｏの対に｝ける磁気誘導による力を調節することによつ
てである）。次に磁気環Ｃ３とＣｔＯ卦よび磁気環Ｃ４
とＣｔＯに限定して同様の考察をすれば、磁気環Ｃ３と
ＣｔＯおよび磁気環Ｃ４とＣＳＯの対における磁気誘導
による力を調節することによつてロータ軸の配向をステ
ータ側のｘ軸上で０３と０４との間で任意に変えられる
。

以上まとめて磁気環Ｃ１とＣＯ，Ｃ２とＣｔＯ，ｃ３と
ＣｔＯ訃よびＣ４とＣ′４０の対に訃ける磁気誘導によ
る力を相互に調節することによつ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。
従つて第４図｝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によつて決まるが、一辺
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通り、磁気環ＣｌＯとＣＳ，Ｃ２Ｏ
とＣ夕，Ｃ３Ｏｌ：：．Ｃ≦およびＣ４ＯとＣ１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ＣｌＯ，Ｃ２とＣ（。

，Ｃ３とＣＯおよびＣ４とＣ：。の群は回転軸を配向さ
せる役目をするものである。さて、以下に磁気環の構造
ならびに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ＣｌＯは第７Ａ図のＸ−Ｘ１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。

すなわち磁気環ＣｌＯ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１０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１０の内周部に接してＳ極となつて
いる。かかるものからなる構造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Ｃは第
７Ａ図のＸ−Ｘ１線の右側に示す断面構造を有す。

すなわち磁気環ＣＣは永久磁石の環１１を本体とＬこの
環は外周部がＳ極であり内周部が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１２２と１
３２とを有し、筒１２２は環１１の外周部に接してＳ極
となり、筒１３２は内周部に接してＮ極となつている。
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。図から判る通り筒１２と１γ並びに筒１３と
１３２は間隙Ｅを隔てて対面し互いに引き合うようにな
つている。

ステータ側の磁気環ＣｌＯ（環１０と筒１２，１３とか
らなる）は円筒形の連結部材２１に連結されていて、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）
により磁気環ＣｌＯは軸方向に変位せしめられて間隙Ｅ
をＥｌ，Ｅ２，Ｅ３の如く調節せしめうるようになつて
いる。この間隙Ｅによつて磁気環ＣｌＯ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。軸方向に平行な線Ｃは磁気環ＣｌＯ，！：Ｃｔ
とが同心状になつたときの筒１２，１２２および筒１３
，１３２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つ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ＣｌＯとＣ
とが第６Ｂ図および第６Ｃ図に示す如くずれていると矢
印Ｆ１のように傾斜した力を生じることも明らかであろ
う。他の磁気環Ｃ２Ｏ−Ｃ４Ｏ，Ｃｌ〜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？〜Ｃｆ４，ＣｌＯ−Ｃ（ｏについて
も第７Ａ図に卦いてＸ−Ｘ１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からなつている。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１６，
１７にそれぞれ同心状に接した強磁性体の筒１８２，１
９′，１８，１９の磁極間隙を第７Ａ図の如く変化させ
て磁気誘導を調節するのではなく、これらの間隙は一定
にさせて訃いて、ステータ側のＮ極になつた筒１８とＳ
極になつた筒１９に対して磁気分路２０でこれを図示の
如く距離Ｓｌ，Ｓ２，Ｓ３の如く変化させることにより
磁気環ＣｌＯとＣｔ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ＣＳが第７Ｂ図の如く継鉄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Ｃ′１
は永久磁石の環２４とこれと同心状に接する強磁性体の
筒２６，２７とからなるが、ステータ側の磁気環ＣｌＯ
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つて磁気環ＣｌＯ＜５Ｃ′Ｉ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Ｃ′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１４
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。従つて第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
に回転しうるように配置されている。機素３１とスリー
ブ３０とは図示の如く３０Ａで螺合して卦りスリーブ３
０が回転するとこのスリーブ３０は軸線方向に変位する
ようになつている。従つて連結部材２１も軸方向に変位
する。な訃この軸方向は第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３０Ｂ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
されている。モーター３３は制御器４２，４３により制
御される。な卦第９Ａ図卦よび第９Ｂ図に示されるコイ
ル２３に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。従つ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
動させることにより、あるいは磁気分路させることによ
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。制御器４２，４３は
第４図訃よび第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３４〜３９に接続されている。

これらセンサーはロータ側に設けられた導電環４０に面
していて、二組のセンサー３６，３７；３８，３９は直
交したＸ軸、ｙ軸に沿つ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には少し盛り上がつた導電性の角度
参照マーク４１が設けられている。かくしてロータの回
転中、センサー３４，３５による空間下の探査から生ず
る信号は正弦形の形態をしてあ・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つている
。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４３に送る。

これに基づき制御器４３は回転体の回転軸が所望の方向
になるように磁気環の磁場変更の命令を出す。これら均
衡訃よぴ配向の制御は、例えば人工衛星に卦ける一つの
共通軸に関して互いに反対方向に回転する二個のはずみ
車を各々均衡させかつ完全にそれらの回転軸を一致させ
るために、同時に行なわれるものである。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゛ＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅ
ｍｓ゛なる電磁型式のものが好ましい。

このセンサーのヘツドは導電片から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ＣｌＯ，Ｃ２Ｏ，Ｃ３Ｏ，Ｃ４Ｏの
みでありロータ側の磁気環は偏心したＣ，Ｃ４，Ｃ（，
Ｃ′４のみでよい。

他方、もし、回転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Ｃｌ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の
みで、ロータ側の磁気環は同心状のＣｔＯ，ｃ夕。，Ｃ
Ｏ，Ｃ′４０のみでよい。例えば、質量６ｋｇ、毎分２
００００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つて０．１ミクロ
ン以下の値に持つ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
合の如くである。

【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図訃
よび第５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６Ｄ図は本発
明の磁気軸受けの心出し作用を説明するための図、第７
Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，９Ａおよび９Ｂ図は本発明の磁
気軸受けの対になつた磁気リングの具体例を示す局部断
面図、第１０図訃よび第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訃よび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、ＣｌＯ，Ｃ２Ｏ，Ｃ３Ｏ，Ｃ４Ｏ
は一つのステ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、ｃ′１，ｃ′．，ｃ′３，ｃｔは一つ
のロータ側素子の中に含まれる互いに偏心した磁気環を
象徴的に示し、１０，１２，１３はステータ側素子の一
つの磁気環の具体例を示し、１１，１２′，１３２はロ
ータ側素子の中の一つの磁気環の具体例を示し、２１，
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３１，３２，３３は一対の磁気
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。

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を均衡させる方法
   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、２各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、慣性軸をロータ軸
   に一致させるために前記諸磁気環を前記ロータには偏心
   して配置しておき、前記ステータには同心状に配置して
   おき、前記ステータ側の前記諸磁気環上の誘導の変化に
   よつて修正が得られるようにする回転体を均衡させる方
   法。 ２ 同心状に配置された磁気環と偏心して配置された磁
   気環の前記対の間の前記空隙における前記磁界を変化さ
   せるための機械的装置１４を含む特許請求の範囲第１項
   に記載の均衡方法。 ３ 強磁性体の環１２−１３；１２′−１３′；１８−
   １９；１８′−１９′を複数個含んでこの強磁性体の環
   を通つ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各対において前記の
   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
   の均衡方法。 ４ 磁束用復帰継鉄１５を含む特許請求の範囲第３項に
   記載の均衡方法。 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項に記載の均衡方法。 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つ
   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
   に記載の均衡方法。 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
   の各対の間に空隙における磁界であつて前記ロータ側上
   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項に記載の均衡方法。 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
   環との各対の間の空隙における磁界であつて前記の磁束
   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項に記載の均衡方法。 ９ 電気モータ３３と、この電気モーターで作動される
   ウォームギヤ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
   に記載の均衡方法。 １０ 電気モーター３３と、この電気モーターで作動さ
   れるウォームギヤ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
   記載の均衡方法。 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３４−３５とを含み、これらセンサーは慣
   性軸をロータ軸に一致させるため一つの半径方向に前記
   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均衡方法。