JPS62281407A - 電磁的浮遊装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 電磁的浮遊はそれ自体公知である（−例として、１９８
２年２月１８日出願の公開番号第２，５２１，７９７号
の仏画特許第８２．０２６７９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、且つ冶金分野で金属ブロック（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。

光ｊしど１遣− 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
は重力に逆らって部材を浮遊させる。このｙＸ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、 一符号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
び両極Ｓを交互に配置した下方磁ｆＩ網を表し； 一符号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ｉ網を表す０
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、その結果ジュ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く又は基本
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っ
てよく、前記シートの表面全体にわたって延び且つ北極
及び両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ｌｌｈである６前記成分及び前記電流はフレミング
の法則に従って鉛直浮遊力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ｗｌ網の間に
これら磁極網から当距離をおいて配置すると、横断方向
成分Ｈｖはゼロ（対称による）であり、従って力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縮方
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ｆｐ　ｎ
　　−小異ネ皇り十進仝１．７１−うアＬ÷茫層庸短闇
銘を包囲する。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Ｓｌ網３の巻
線は符号ＮＨ及びＳ）Ｉ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によっ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＆１９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
続線によって占められ、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縁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って前述の欠
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。

」ｉへ１１ １／導電性部材１をこれに接触しないで浮遊領域＾υの
上方に保持する、即ち前記部材を前記頭載方向に動かそ
うとする重力のような力に逆らっ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
って、 一励起交流源Ｇと、この交流源が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つの磁極によって占
められ、これら磁極の一方が北極Ｎ、他方がｍ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
流と交差する成力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貫的部分を覆うように一連の鋸
歯状軌道ＴＩ、Ｔ２、・・・Ｔ６に従って配置され、こ
れらの軌道が第１の方向Ｄ１に従って順に配置され、各
軌道の平均的軸線＾１が前記第１方向に対して傾斜した
第２方向Ｄ２に延び、各鋸歯状軌道下１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Ｔｌ、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＾２に最も近い先行
軌道上の点が先行軌道の軸線＾１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、従って前述の点の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
　これへ２つの軸道間の碍近培ゾーンが前：Ｐ第２方向
に従って一直線に配置され、そのため前記２つの軌道に
よって前記第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方向のいずれにン対しても互
いに逆方向に傾斜した第３方向Ｄ３及び第４方向Ｄ４に
従って並置され、 一前記後続軌道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Ｔｌ、Ｔ２によっ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ひ有することにな
り、且つ前記磁極網がより思い導体長さと、より少ない
導体間出会い回数とをもっ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相互間で合流し、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
ーン相互間で次の後続軌道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力方向補助軌道ＴＳが
延び、この補助軌道もやはり平均的軸線＾Ｓを中心に鋸
歯状に配置され、この平均軸線＾Ｓ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２ｒ−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
各軌道の鋸歯のピッチと同じピッチで連続し、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隙の両側に前記平面
形磁極網を１つずつ有し、これら磁極網の一方によって
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７−９】；、二
ｉｌｌプ固−奴１；ト竺１−）■＝１１−七ｇ−フ’−
、−１ット）でｉマ謙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０才な、これらの特定具体例で使用
される部材等は他の等漬物に代えることもできると理解
されたい。

」丸１ 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Ｄ
２と平行に延びる矩形浮遊領域へＵの右方側縁の前部に
配置されている。

励起導体Ｆはジクザク線に沿って折曲げる。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〜Ｔ６六（淫遊頷博
の差仝仕乙７ｈたって）座捗的りご柾アにτ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
の前方縁に沿って端子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、折曲導体によってほぼ規定され
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がら明らかである。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。

従って、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力方向電流の流れに
より発生する北極Ｎ及び南極Ｓによって示されるように
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方端子は夫々符号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って延び、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、桝目は必ずしも四辺形でなくてよ
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
よって形成されるような曲線がらなっていてもよい。

桝目は形状がそろっ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ってもよく、又はフィラメント
がらなっていてもよい。

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って固定もしくは
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区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Ｆ＾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
よっ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
っ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って実現されるが
、下記のごとき種々の欠点を伴う。

一浮遊部材の表面を観察する可能性が著しく限定される
； 一実際面では、空気又は水による前記表面の吹付は処理
が妨害される； 一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隙）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、
従って金属では形成できない。このスクリーンは例えば
セラミッ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。従って磁極間隙はメカ
ニカル・セイフティ・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隙にまで縮小
し得る。磁極間隙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区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区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ｍｉ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具体例に夫々風する２つの平皿形磁極網の平面図、
第７図は本発明の装置の第４具体例の平皿形磁極網の斜
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、Ｆ
Ｃ・・・・・・導線。 Ｃ７Ｎ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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っ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って
   、 −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つの磁極によって占められ、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
   状軌道に従って配置され、これらの軌道が第１の方向に
   従って順に配置され、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２つの軌道間の
   最近接ゾーンが前記第２方向に従って一直線に配置され
   、そのため前記２つの軌道によって前記第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方向に従って並置され、 −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
   の軌道によっ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. （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. （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. （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ッチと同じ
   ピッチで連続し、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. （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. （６）浮遊すべき部材を通すための間隙の両側に前記平
   面形磁極網を１つずつ有し、これら磁極網の一方によっ
   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。