(57)【要約】【課題】磁力による空中浮揚を生じさせる装置において、垂直方向に沿って反発する複数の磁石により、特定されていない水平軸に沿った回転（つまりひっくり返り）に対して安定している物体１９を、垂直軸または傾斜軸を中心に自由回転させることを可能にし、そして／あるいは、空中浮揚の距離を最適化しつつ、恒常的に回転させることを可能にする。【解決手段】垂直軸を中心に自由回転させるのに用いる一組の磁石の集合体が、ベース体１８の内部及び／または空中浮揚物体の内部にあり円筒対称性を備えている。傾斜軸を中心に自由回転させるのに用いる複数の磁石の配列は、空中浮揚物体の内部にのみ円筒対称性を備えさせ、その一方で、ベース体の磁石の集合体には非対称性が導入されていて、それにより、空中浮揚物体の均衡点において傾斜磁界を発生させるようになっている。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力による空中浮揚を生じさせる装置であって、
一つのベース体と、
一つの物体とからなり、物体がベース体の上方を、ひっくり返りすることなく安定した配置で空中浮揚し、その物体は全体がそのベース体の真上に位置付けられ、そしてそのベース体は、一定の距離をおいて隔てられた二つの平行な水平面の組の下方に完全に納まるように構成されている、磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２】
前記ベース体が電気的に作動する、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項３】
前記ベース体が低パワーのコンバータにより電気を供給される、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項４】
前記物体が、垂直軸または傾斜軸のいずれか一つに対して回転する、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項５】
前記ベース体が、おおよその円筒対称性を備えた冠状部に配分された少なくとも一つの持ち上げ用永久磁石から成る、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項６】
前記物体の中に、さらに、一つまたは複数の永久磁石を配置し、少なくともベース体が円筒対称性を備えていない場合には、その物体の磁界が円筒対称性を備えている、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項７】
前記物体の磁石が、磁石が発生させた磁界が、一定の高さでその物体の重量に正確に等しい総量の力を、ベース体の中に配列された磁石に対して押し返すように方向づけられている、請求項６に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項８】
前記物体の磁石が、水平軸を中心とした回転については安定しており、それにより、物体の向きが確実に安定しているようにする、請求項６に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項９】
前記物体の磁石が少なくとも一本の軸に沿った平行移動については不安定だが、制御装置によって安定化されるのであって、その制御装置には不安定性の軸の数だけセンサが備えられ、そのセンサは、その不安定性の軸に沿って物体がベース体に対して重心からの変位を測定し、その制御装置には、少なくとも不安定性の軸の数だけ独立した処理回路が備えられ、該処理回路は、電磁石として構成された磁石への電流を制御するセンサからの信号で駆動され、そして、少なくともその不安定性の軸の数だけの独立したコイルが磁界を発生する電磁石を形成しており、そこで発生した磁界が、物体の磁石に作用することにより物体を均衡点に戻すために物体の変位を修正する、請求項６に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１０】
前記電磁石には磁心があり、その磁心は、少なくとも一本の磁性ロッドを、対応するコイルに可能な限り近づけ、その磁心と平行に設置することにより、飽和しないようにしており、極性が解消するか、あるいはその磁心の極性が減少するようにしている、請求項９に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１１】
前記物体が、空中浮揚磁石の集合体とベース体の磁石の集合体の少なくとも一つが円筒対称性であることにより、垂直軸を中心とした自由回転をし、また回転するように維持されており、そのベース体の磁石の集合体が円筒非対称性であることにより、垂直軸に傾きが生じる、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１２】
前記物体の磁石の集合体が、ベース体の磁石の集合体が物体を回転させるような、円筒非対称性を備えている、請求項１１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１３】
前記センサが、基本的に、ベース体の軸に対する、物体の位置の変化に比例した信号を配信し、センサが、ホール効果測定のプローブ用の磁気センサ、ストレンゲージセンサ、可変抵抗器付きのポリマーのうちの一つである、請求項９に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１４】
前記センサが、基本的に、物体の位置の時間に対する導関数に比例した信号を配信する、請求項９に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１５】
前記各処理回路が、増幅器、フィルタ、及びパワートランジスタを備えている、請求項１３に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１６】
前記制御装置が、導関数フィルタ装置の配列による振動のダンピングを備えている、請求項１５に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１７】
前記制御装置が、水平面内で物体の不均衡を生じさせるように構成されたダイオードを備えている、請求項１５に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１８】
前記ベース体が、恒久的な不均衡を補償する調節を伴って構成されている、請求項１７に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項１９】
前記電子回路が、恒久的な不均衡を自動的に補償するように構成され、それにより、コイルの平均消費量を抑制する、請求項１７に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２０】
前記電磁石により発生された修正力は二つの成分の和であり、その第一は空中浮揚物体の加速に比例し、また少なくとも安定性の反転を生じさせるのに必要な強度を有し、その第二は物体のダンピングに比例し、また逆の方向を有し、そして安定性の反転をダンピングさせるのに必要な強度を有する、請求項１４に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２１】
前記電磁石により発生された修正力は、一方では、空中浮揚物体の位置に比例し、それに空中浮揚物体の速度に比例するものを加え、そこからその修正力の全体に比例するものを引いた、差と釣り合っている、請求項９に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２２】
前記ベース体が、少なくとも一つのバッテリと一つの感光電池により自立であり、またセンサ及び増幅器は低電力消費量のものである、請求項９に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２３】
前記位置の信号は、少なくとも二つのセンサにより配信され、ポテンショメータにおいて混合されることにより、その信号がコイルの磁界の影響を受けないようにする、請求項１３に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２４】
前記ベース体の表面が、ユーザが物体の下側を見ることができるように鏡である、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【請求項２５】
前記ベース体の表面が、ホログラムを投影する、請求項１に記載の磁力による空中浮揚を生じさせる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な物体のための、ひっくり返りすることのない磁気空中浮揚装置の原理及び実現に関するものである。
【０００２】
この装置は、装飾用、広告宣伝通信用の物体、あるいは物体を空中浮揚させる必要のある産業的用途に応用可能である。
【０００３】
空中浮揚装置の現行技術の水準では、空中浮揚装置は地球儀などのように磁気で浮揚させる物体からなる。そのような装置では、その頂点(地球儀の場合は北極のところ)に磁石が付いていて、磁石の下方で宙に浮かせるようになっていて、電磁石が空中浮揚物体の吸引力を制御して物体と支えとの間の距離を一定に維持するようにしている。そのような従来のシステムでは、支えのレベルで物体が発生させる磁界を測定することにより電磁石の制御をする。支えのレベルでの磁界の測定に用いるのは、ホール効果センサであり、そのホール効果センサが測定された磁界に比例した起電力を発生させる。
【０００４】
本発明によると、空中浮揚物体は、磁気装置の下方に宙に浮いているのではなく、磁界発生源を備えたベース体の上方に空中浮揚する。
【０００５】
本発明によると、空中浮揚物体は重くともよい。また、空中浮揚の過程は、静穏である。物体が空中浮揚する真下の表面は、平らか、あるいは少なくとも均質である。その表面と物体との間の空間には、装置は一切なく、空いている。空中浮揚のために行った配列は目立たないものであり、あるいは、知覚され得もしないものである。空中浮揚物体はまた、ひっくり返りに対して安定もしている。
【０００６】
本発明の複数の実施例によると、空中浮揚物体は、垂直な、あるいは傾けた軸を中心に、自由に回転するか、あるいは回転し続けるように維持されている。空中浮揚は、ほとんどエネルギーを消費しない、すなわち恒久的に空中浮揚を続けられるようになっているか、あるいは少なくとも長期にわたって自立（すなわち、電力供給が独立）である。
【背景技術】
【０００７】
特許文献１に記載されているのは、永久磁石の集合体（その図１３）を真下に置くことによって物体を空中浮揚させることであるが、その永久磁石の集合体は、その物体がひっくり返りしないように安定化させることを目的としたものではない（第４欄第６行から第５欄第１１行）。特許文献１に記載されているように、空中に浮揚させられる部材として適切な支えとなるためには、そのピラミッドの安定のために、してはいけない動きが幾つもあり、そのような動きの主なものを挙げると、原点位置から上下する、垂直方向または軸方向の運動の態様１、ピラミッドが原点位置から横手方向に逸れるに応じて、ピラミッドを軸旋回させる部材も含まれるが、横方向に対して、一方の側から他方の側への平行移動を主とする態様２、ピラミッドの内部の何らかの軸旋回の中心から傾いた態様を主とする態様３、というような各種態様が定義される。これらの態様のそれぞれに、原点位置に対する振幅が含まれており、その振幅は、影響を制御する回路などによってダンピングさせられている。態様１、２、３のそれぞれの共振周波数は、例えば、１．５Ｈｚ、１Ｈｚ、５Ｈｚであってよい。
【０００８】
特許文献１では垂直安定性と水平不安定性の可能性のみが考慮されていて、他の可能性が排除されている（第２欄、第３０〜６８行）。この状況では、振幅態様２はサーボ機構が活動しているときにだけ発生する。しかしながら、アーンショー（Ｅｒｎｓｈａｗ）の定理では、永久磁石だけが働いているときには、態様２では、そのような振幅は発生し得ないことになる。そういうわけで、永久磁石をこのように組み合わせる目的と成果では、平行移動の安定性を、ひっくり返りしにくい安定性とは別のものとして考慮してはいない。その結果として、修正コイルなしでは、空中浮揚物体はひっくり返り、たちまちベース体の上に落下し、その上にくっついてしまう。
【０００９】
上述の態様２、３は、水平面の二つの垂直方向に存在している。したがって、この状況では少なくとも四つの独立した修正コイルが必要となるが、それに引き換え、本発明では一つまたは二つのコイルで済み、空中浮揚物体は永久磁石だけによってひっくり返りしないように安定している。本発明では、このような目標を、ベース体及び空中浮揚物体の両方における磁石の形状及び均衡とに十分な精度をもたせないようにすることで達成する。
【００１０】
特許文献１に記載されている運動態様は、主要なものではない態様として定義されたものである。このような運動態様では、それに対応する運動を安定化させるために、余分なコイルを付けることが必要となることが考えられる。そのシステムから別々のものとして想像される態様は、磁石についての状況がどうあろうともわずか五つしかなく、その内訳は平行移動が三つと回転（ひっくり返り）が二つであるが、それは、垂直軸が自由回転に対応しているからである。上記に規定されているように、態様２、３は重複している。このように、主要なものではない態様は、態様１、２、３の組み合わせであるはずで、そしてこのことから、空中浮揚物体の運動が理解されていないことが明らかとなっている。
【００１１】
第二に、特許文献１の修正コイルは独立していない。二つ一組のそれぞれに、電流は一本しか与えられておらず、つまり合計で二本の電流ということになる。その結果、それでは四次元的不安定性を制御することは数学的に不可能である。さらに、そのようなコイルの位置は、本質的に、ひっくり返りに対する安定性が得られるような位置付けであり、平行移動における均衡点からは極めて僅かな変位を修正するにすぎない。したがって、このようなコイルでは、通常の毎日生じる状況での平行移動の変位を修正することはできない。このシステムでは、ユーザが、正確な平行移動における均衡点の位置付けをしなけれならず、そのための解決策は与えられていない。
【００１２】
第三に、このようなコイルは、鉄心を受容することが不可能な所定の適正な位置にあり、その所定の適正な位置では、前記鉄心がベース体の冠状部の頂部で磁界を取り込み、磁界が本来なら直接向かう場所からベース体の冠状部の底部側に横方向に導き、それにより、その所定の適正な位置ではコイルは空中浮揚物体に触れることがなく、空中浮遊物体はもはや空中浮遊しない。鉄心なしでは、コイルの電流は、常時使用することはできないほどの高電流にしなければならない。鉄の透磁率は値１０００に容易に達する可能性があるので、鉄がないことによって、このような構成において一つのコイルが供給するエネルギーは１０００倍、減じられ、したがって、これでは磁気的不安定性を補償することはまったくできない。
【００１３】
しかしながら、本発明が目指す目標は、本件明細書で説明し図示する配列で提示される現在入手可能な磁石で達成され、そのような磁石とは、ネオジム鉄ホウ素合金ユニットである。
【００１４】
鉄の成分を含まず、コイルが室温よりも５０℃以上高く熱せられる程充分高い電流が流れているコイルの強度は、一つの水平方向に中心から僅かに１０ミクロン離れた上向きの磁石のドリフトを補償するに過ぎないものである。これは要するに、どのような環境の変動やドリフトに対しても空中浮揚物体を安定化させることは不可能になってしまうということである。その説明だけでは、本発明の目標に到達するには十分でない。したがって、本発明で提示されている技術の用途は、いまだかつて実証されたことがない。
【００１５】
特許文献１で用いられている複数の振動回路は空中浮揚物体の各変位を測定するためのものだが、それを正確な均衡点を検出するために応用してはいない。この要件は、電力消費量を最小化するためには必須のものであって、というのは、この均衡点は永久のものではないからである。この均衡点は、温度とともに移動するのであって、というのは、磁石は、温度、周囲の磁気源の影響、周囲の鉄の影響、そして、空中浮揚装置が置かれている表面が水平でなくても良いという事実から、安定しているものではないからである。
【００１６】
特許文献２には、ベース体と空中浮揚部材を有する、均衡状態を目指す自動静止磁気空中浮揚システムが記載されている。このシステムは、ベース体のところに位置付けられた磁石が発生させる磁気反発力を用いて、前記ベース体の真上にあるシステムの中の磁石と前記空中浮揚部材を均衡させるものである。しかしながら、この磁気空中浮揚システムでは、空中浮揚部材の中に二つの空中浮揚永久磁石を接続して、水平に配置しなければならないのだが、その結果、そのシステムで通常、空中浮揚させることのできるのは長方形や長円などの物体だけであり、しかもその空中浮揚物体はその中心の垂直軸を中心に水平に回転することはできない。
【００１７】
特許文献３、特許文献４、特許文献５には、上述のものの他にも幾つかの各種の磁気空中浮揚システムが記載されているが、それらのシステムでは、部材をベース体の真上に空中浮揚させて、前記部材を自由に且つ水平に回転させることはできない。
【００１８】
特許文献６に記載されている装置は、磁界源の真上の浮上を主張するものであるが、本発明とは異なっている。本発明と、この文献との違いは、磁気による空中浮揚の物理的制約に照らして考えれば理解しやすくなる。
【００１９】
アーンショーの定理によると、固定磁石の組み合わせを利用して静止空中浮揚を実現するのは不可能であることが証明される。静止空中浮揚というのは、一つの物体を重力に抗して安定的に宙に浮かせることである。
【００２０】
任意のシステムの静磁気エネルギー及び重力エネルギーＥｍ、Ｅｇ、及び合計Ｅは以下の式で得られる。
Ｅｍ＝∫ｖｍ．Ｂｄｖ
Ｅｇ＝∫ｖρＰｄｖ
Ｅ＝Ｅｍ＋Ｅｇ＝∫ｖｍ．Ｂ＋ρＰｄｖ
【００２１】
これらの式中、ｍとρは、空中浮揚物体の磁気モーメント及び質量の密度であり、ＢとＰはその場の磁束密度と重力ポテンシャルである。
【００２２】
空中浮揚状態に置くべき物体の重心の座標をＸ軸、Ｙ軸、軸と呼ぶ。Ｘ軸方向で均衡が生じるのは、Ｘ軸に沿ったＥの第一導関数がゼロの場合であり、この均衡が、小さな変位に対して安定しているか不安定であるかは、Ｘ軸に沿ったＥの第二導関数がプラスかマイナスか、つまり、以下のどちらかであるかによる。
∂2Ｅ／∂Ｘ2＞０、もしくは  ∂2Ｅ／∂Ｘ2＜０      （１）
また、Ｙ軸、Ｚ軸に沿っても同様である。    但し、
∂2Ｅ／∂Ｘ2＋∂2Ｅ／∂2Ｙ＋∂2Ｅ／∂Ｚ2
＝∫ｖ（ｍ（∂2／∂Ｘ2＋∂2／∂Ｙ2＋∂2／∂Ｚ2）Ｂ＋ρ（∂2／∂Ｘ2＋∂2／∂
Ｙ2＋∂2／∂Ｚ2）Ｐ）ｄｖ
＝０  であり、
というのは、安定した状態では、ＢとＰのラプラス演算子は、どれが源であるかという問題を除いても、ゼロだからである。
【００２３】
これらの三つの安定性の基準を合計すると必然的にゼロになる。互いに直行する三本の軸をどのように選んでも、その物体は、一方向か、あるいは最大で二方向で常に不安定となり、一つの方向で安定すればそれだけ一層、他の二方向で不安定になってしまう。
【００２４】
この定理は、柔軟で常磁性の物体にも適用される（しかし反磁性の物体には適用されない）。柔軟で常磁性の物体は、どのような均衡位置を求めても、その物体全体の平行移動の動きに対して常に不安定となる。
【００２５】
特許文献６に記載されている空中浮揚装置の幾つかの実施例は、アーンショーの定理の限界を回避するために、様々な磁界を用いて、支えられた物体の位置を制御することを可能にしている。
【００２６】
そこで提示された原理によると、物体、つまり磁石は、幾つかの永久磁石により生み出された磁界により一つの水平面では安定しているが、垂直軸に対しては不安定であり、物体の位置の測定により制御される電磁石により安定化される。
【００２７】
いずれの場合においても、磁石は、回転においては不安定である。事実、支えられた磁石は思わぬときにひっくり返りして永久磁石にくっついてしまうが、このような状態になるのを防止するための解決策は一切示されていない。二つまたは二つ以上の空中浮揚磁石を二つまたは二つ以上のベース体の上方にかぶさるように接続することでひっくり返りを防止する方法は説明されている。しかしながら、このシステムでは、密集しているという点でも、持ち上げの効率に限度があり、しかも、見物人の目に完全にさらされている。それに加えて、これら従来のシステムは、物体への重力の影響や、この重力が空中浮揚の安定性に及ぼしかねないその結果の重大性について対策を立てていない。実際は、その道の専門家はこの空中浮揚を無重力状態で実現しなければならないようだが、それでは特許文献６の機能を相当に減じることになる。装置の働きが周囲の重力とは独立したものであることは、確かに明記されており、実際、無重力状態でなければ、記載されている手段では非常に非効率である。ＮｄＦｅＢ磁石を用いれば、現在入手可能な最高の強磁性合金でも、指定された磁気装置により与えられた支持区域に、強磁性合金自体だけを支えることも不可能なように思われる（特許文献６の図５、６、１０、１１）。
【００２８】
しかしながら、これらの欠陥は、従来のシステムについては予期し得るものであって、というのは、Ｘ軸（安定面と直交）に沿った均衡は不安定であり、その不安定な均衡が発生するところは磁石から離れたところであるからで、その磁石は通常使用される支持区域の磁石よりは必然的にはっきりと大きいものだからである。その場合、重力場により、この均衡点は磁石から更に遠くに動かされるのであるが、磁石への距離が遠ざかるとともに、極めて急速に、その磁石による支持力が減退する。したがって、このような従来のシステムは、重力が低いかゼロの状態での用途に向けたものである。
【００２９】
図４、５はそれぞれ、重力を加えないものと加えたものとの磁石の円環面のポテンシャルを示している。上下の曲線は、全体としてそれぞれ特許文献６の状況と、本発明の状況とに対応する。不安定な均衡点４１、５１は、したがって、特許文献６で得られるものであり、安定な均衡点４２、５２は本発明のものである。安定性は、均衡点５１の方が均衡点５２よりもずっと低いのが明らかである。
【００３０】
（安定化の装置）
ダンピング力Ｄ（∂Ｘ／∂ｔ）とランダムな力Ｒ（ｔ）の加わった、磁位場Ｅ（Ｘ）における質量ｍのＸ方向の一次元運動の方程式は、以下の形で得られる。
ｍ∂2Ｘ／∂ｔ2＝−∂Ｅ／∂Ｘ＋Ｄ＋Ｒ        （２）
【００３１】
本発明の場合、ランダムな力は気流と電子ノイズによるものであり、ダンピング力Ｄは、基本的に、このように線形となった空気の粘度と速度との関係によるのであって、それは以下の式で表される。
Ｄ＝−ａ∂Ｘ／∂ｔ        （３）
この式から、∂2Ｅ／∂Ｘ2＞０なら安定した均衡が得られ、あるいは∂2Ｅ／∂Ｘ2＜０なら不安定な均衡が得られる。
【００３２】
現行技術の方法は、物体が均衡点を外れると直ちに物体を均衡点に復帰させる修正ポテンシャルＣ（Ｘ）を付け加えることから成る。それは以下の式で表される。
∂Ｃ／∂Ｘ＝０、そして
∂2Ｃ／∂Ｘ2＞−∂2Ｅ／∂Ｘ2、これを更に簡略に標記すると、
ｃ＞ｅ                            （４）
【００３３】
これに用いられる電力は、ランダムな力Ｒに必要となる電力を越えるものではないはずである。しかし、実際にはＣ（Ｘ）の中心を正確にＸ＝０の上に置くのは不可能であり、Ｘ0≠０の上に置くことになる。その場合、均衡点はＸ＝０ではなくＸ＝（ｃ／（ｃ＋ｅ））Ｘ0にある。ただし、そのとき、実際に不都合なことは、力（ｃ2／（ｃ＋ｅ））Ｘ0は修正システムによって、絶え間なく発生されていなければならず、これがエネルギーを消費する。
【００３４】
例えば、１００グラムの物体を空中浮揚させるには、均衡を必要とする各次元に沿って均衡を安定化させるために、優に数ワットが必要となる。
【００３５】
ここで、簡単に図面の説明をしておく。
図１及び１ａは、本発明の断面図である。
図２は、図１の本発明のための増幅回路である。
図３は、図１の本発明の透視図である。
図４は、重力なしでの本発明の磁気ポテンシャルのグラフである。
図５は、重力ありでの本発明の磁気ポテンシャルのグラフである。
図６は、ホール効果の信号を処理し、コイル内の電力を抑制するのに最適化された態様であって、図１の電磁石の影響を防止するホール効果センサを二つ含む電子回路の概略図である。
図７は、本発明の断面図である。
図８は、図１の電磁石の断面図である。
図９は、図１の本発明のベース体のための抑制配列である。
図１０は、図１のベース体の冠状部全体である。
図１１は、図１の電磁石の影響を防止するコイルを含む電子回路の概略図である。
【特許文献１】米国特許第４，５８５，２８２号明細書
【特許文献２】中国特許第２５６９４４０Ｙ号明細書
【特許文献３】中国特許第１１５６０７Ｃ号明細書
【特許文献４】中国特許第２７２６０４８Ｙ号明細書
【特許文献５】中国特許第１２６７１２１Ａ号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１６８，１８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
したがって、本発明が目指すのは、垂直方向に沿って反発する複数の磁石により、あらかじめ指定されていない水平軸に沿った回転（つまりひっくり返り）に対して安定している物体を垂直軸または傾斜軸を中心に自由回転させることを可能にし、そして／あるいは、空中浮揚の距離を最適化しつつ、恒常的に回転させることを可能にする、物体の空中浮揚を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明では、垂直軸を中心に自由回転させるのに用いる一組の磁石の集合体は、ベース体の内部及び／または空中浮揚物体の内部にあり円筒対称性を備えている。傾斜軸を中心に自由回転させるのに用いる複数の磁石の配列は、空中浮揚物体の内部にのみ円筒対称性を備えさせ、その一方で、ベース体の磁石の集合体には非対称性が導入されていて、それにより、空中浮揚物体の均衡点において傾斜磁界を発生させるようになっている。
【００３８】
本発明の基本は、例えば円盤に円形の穴を空けた形状の、円環面に類似の磁石を一つ用いることから成る。そのような一つの磁石を、図１に示すように、ベース体の中に置くのであるが、その平面は水平で、その極性は垂直である。そのような一つの磁石の代りに、極性が同じで、概ね同一の磁石の集合体を円の上に等間隔で配置して用いてもよいが、ただし、空中浮揚物体に自由回転をさせたい場合には、空中浮揚磁石の集合体には円筒対称性を備えさせることが条件である。
【００３９】
ベース体の磁石が円筒対称性を備えている場合には、空中浮揚磁石の集合体は円筒対称性を備えていてもいなくてもよい。
【００４０】
本発明に係る基本的な三つの実施例は、以下の特性を示す。
１−垂直軸に沿った平行移動の安定性、二本の水平軸に沿った平行移動の不安定性。
２−垂直軸と一本の水平軸に沿った平行移動の安定性、第二の水平軸に沿った平行移動の不安定性。
３−水平軸に沿った平行移動の安定性、垂直軸に沿った平行移動の不安定性。
【００４１】
本発明の一つの実施例によると、維持装置を制御するセンサの他には電力を消費することなく安定性が得られる。そのようなセンサと装置の選択は、それらが本質的にパワーが低いということによって選択されるのであり、それにより、バッテリで長期的な自立を可能にし、あるいは、充電可能なバッテリと組み合わせた太陽光発電装置で完全な自立を可能にする。
【００４２】
そのような内部の起電力を変換するコンバータにより恒常的な電力供給を行うこともまた、本発明の物体の中で再び行われることになる。したがって、低パワーが、コンバータに対する低コストの一つの基準となる。
【００４３】
１−垂直軸に沿った平行移動の安定性、二本の水平軸に沿った平行移動の不安定性
【００４４】
図１に示されているのは、この基本的な実施例であるが、これに限定する趣旨のものではない。符号１１の部材は、垂直に磁化された冠状部であり、例えばＮ極が上を向いており、ベース体の中に設置されている。
【００４５】
この冠状部は、空中浮揚物体の中の磁石１６を押し上げるもので、そのＮ極は頂部にあるが、というのは、磁石１１の磁界の線がこの区域で折り畳まれているからである。
【００４６】
ベース体については、大きくて厚い冠状部を用いてもよい。例えば、最大のものは、空中浮揚物体を最高度に持ち上げるのに必要な磁性物質が最大のものである。本発明の一つの実施例においては、冠状部の外半径／内半径の比率として最高のものは、回転の安定性及び水平面における最小の平行移動の不安定性の両方について２である。この冠状部は幅と同じだけの厚みがあってもよいが、それを越えてはならず、というのは、冠状部の効果は高さとともに減少するからである。
【００４７】
空中浮揚物体については、重さは配置によって補償されるので、中央の磁石を、空中浮揚の力が最大になるように磁性物質がベース体のできるだけ近くにとどまるようにして、平らにしなければならない。
【００４８】
中央の磁石は、ベース体の冠状部の中央の穴と同じだけの大きさであってもよい。これはつまり、空中浮揚磁性物質はベース体の冠状部の内半径に等しい半径あたりの極性を変化させる連続的な円盤であってもよいということである。
【００４９】
その場合、中央の磁石の水平軸を中心とした回転における安定性が最適化されるのは、中央の磁石の直径がベース体の円環面の内側の直径と同じであり、またその磁石が平らである場合である。
【００５０】
その直径がより低いところにあれば、安定したままだが、安定性はその直径の比率に比例して低くなる。
【００５１】
ひっくり返りに対する安定性が弱すぎる場合には、空中浮揚冠状部を強化してもよいが、中央の磁石の極性を反転して、冠状部の極性も同様にしてもよい。このことはすべて事例２にも当てはまる。
【００５２】
この実施例においては、少なくとも二つの独立したサーボシステムで物体の水平面での位置を安定した状態に維持している。
【００５３】
また、ベース体には、例えばＡ１、Ｂ１、Ｃ１のような三つの電磁石や、あるいはＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２のような六つの電磁石を含み（図１）、それらの役割は、空中浮揚物体の位置に応じてベース体の磁界を修正することである。電磁石が偶数個の場合には、逆の電流がそれら電磁石に流れるように対抗して接続することにより、それら電磁石に逆の極性をもたせる（図８）。
【００５４】
電磁石の磁心であるコアはヒステリシスが低く透磁率が高い鉄でできているので、放出される磁界を最適にするようになっている。本発明で使用するのは、例えば、透磁率が１０００前後の鉄で、電磁石は、コイルに熱をもたせない程度の適度の電流を通して中心に引き戻すような中心点から５ｍｍ上に空中浮揚させるような磁石を用いてもよい。
【００５５】
電磁石の磁心であるコアは、ベース体と物体との磁石の集合体から出される磁界で簡単に飽和させられてしまうものである。物体の磁石の集合体からでる磁界の方がより大きいと思われ、結果として、前記磁心の効率は正常な値の１／３０まで減少し得る。この飽和は、極性が選択可能なコイルに対して磁気ロッドを設置することにより、逆の飽和を与えることで打ち消すことが可能である。
【００５６】
図２に示す信号増幅回路には、センサＡ、Ｂ、Ｃ、またはＡ０、Ｂ０、Ｃ０がある。増幅された信号は上述の電磁石に送られる。
【００５７】
本発明によると、物体が図1の左に向かって移動すると、Ａ１は、磁石１６のＳ極に直面する際に、反発的なＳ極を呈することになる。
【００５８】
忘れてならないことは、図１に示された形状では、物体は垂直軸に沿っては安定しており、二本の水平軸を中心としたひっくり返りについては安定しているものの、水平面における平行移動については不安定であることである。
【００５９】
したがって、微細な水平の平行移動は、磁石１６及びＡ１のＳ極の対立により修正される。
【００６０】
電磁石が六つの本発明の非制限的実施例によると、左に向かう平行移動は、Ａ１のＳ極とＡ２のＮ極との作用の組み合わせで補償される。各電磁石は、銅線のコイル１２と強磁性体の磁心１３でできている。
【００６１】
物体の位置の安定化は、電磁石の軸に、持ち上げ磁石の中心に向かう水平の方向づけを与えることでも達成し得る。
【００６２】
空中浮揚物体の中心の磁石に作用する安定化の力は、電磁石の極性に左右されるものではあるが、電磁石のこの水平の方向づけにより、それら電磁石は、ベース体の冠状部に偶力を更に働かせる。よって、ベース体の冠状部の下方に圧力センサを用いる場合には、このことを考慮に入れる。
【００６３】
一つの非制限的実施例によると、水平面における空中浮揚物体の変位の測定を、圧力に応じて抵抗のタイプを変化させることが可能な二つまたは二つ以上のセンサＡで行う。センサは、加えられた圧力に応じて抵抗が減少するカーボンを充填したポリマーと接触している二本の電極を備えている。
【００６４】
そのようなセンサは、例えば、Ｉｎｔｅｒｌｉｎｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（登録商標）社からＦＳＲ（登録商標）力感知抵抗器の名称で提供されている。モデル４０２は、例えば、負荷なしで、抵抗は１０ＭΩであり、その伝導率は及ぼされた圧力または及ぼされた力に比例する。約１００ｇの抵抗が３０ｋΩに相当するが、それは要するに、３Ｖにつき電流の消費量が０．１ｍＡということである。
【００６５】
このセンサと例えばもう一つの３０ｋΩの抵抗との間で測定された電位は、したがって、このセンサに及ぼされた重さに応じて、線形に変化する。
【００６６】
そのセンサは、また、ストレンゲージ、容量センサなどであってもよい。物体の左に向かう微細な変位は、センサＡへの圧力の増加、Ｂ及びＣへの圧力の減少を引き起こすので、抵抗値Ａの減少となり、したがって、センサＡの起電力の測定値が減少する。図１、２では、Ｂ及びＣの増加を示しているが、これは、センサＡ、Ｂ、Ｃにより支えられた構造全体の重心が左に向かって動くからである。
【００６７】
本発明のこの非制限的実施例では、センサに関する力の消費量は、センサ三つにつき、０．３ｍＡ未満である。
【００６８】
有利には、圧力センサを、感度や精度の点で最高の条件で用いるには、ベース体の持ち上げ磁石の配置を一つの共通のプレート上にし、プレートは、バネやゴムなどの柔軟な介在物を通してプレートを支える調節ネジで保持される。圧力センサは、また、前記の共通のプレートに固定されているが、実質的には更に剛直な介在物を用いている。
【００６９】
このように、調節ネジを用いると、圧力センサが持ちこたえる圧力は、圧力センサの作動範囲の中央で調節することができる。
【００７０】
調節ネジは、共通プレートとベース体の持ち上げ磁石全体の重心の周囲に分布することができ、また前記重心の下方に配置する一本のネジからなるようにしてもよい。圧力センサは、空中浮揚の状態になった物体の変位に敏感であるように、前記重心のより近くに配置される。
【００７１】
電磁石の固定方式として考えられるのは、以下の二通りである。
・ベース体の持ち上げ磁石と共に固定する。この場合、電磁石は持ち上げ磁石に伝達され、そしてひいてはセンサにも伝達され、空中浮揚物体に伝達されたものとは逆行する反作用力を伝達する。
・ベース体の冠状部とは独立してそのベース体に固定する。この場合、電磁石は、その上に、ひいてはセンサに、それらを通る電流に比例した力を及ぼす。この力は、電磁石が垂直の位置にある場合には、機械的に取り除くことができる。
【００７２】
両者いずれの場合にも、これを、信号の処理の際に考慮しなければならない。
【００７３】
本発明のもう一つの非制限的実施例によると、変位の測定はホール効果プローブＡ０、Ｂ０、及びＣ０を用いて行う。Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ（登録商標）のプローブＳＳ４９は、弱い磁界における感度の安定性と線形性に優れており、使用することができる。
【００７４】
本発明によると、この実施例では、物体の左に向かう変位の測定は、電磁石Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の磁界の線による影響を受けない区域に位置付けられたプローブＡ０による干渉を受けることなく行うことができる。
【００７５】
この区域は、電磁石の冠状部の中心にある。物体の左に向かう変位は、電磁石１６の磁界の水平成分を増大させるものであり、それはプローブの出力電圧を減少させることになる。
【００７６】
プローブＳＳ４９は５ｍＡを消費する。つまり、例えば三つのセンサＡ０、Ｂ０、Ｃ０では１５ｍＡである。
【００７７】
その原理の続編が図２に示されている。センサＡあるいはＡ０が発生させるのは起電力の低下であるが、それはコンデンサ２３により導き出され、抵抗器２４により伝達される。その導関数とその信号の和を、そこで、抵抗器２２と結合した演算増幅器２１で増幅する。
【００７８】
その演算増幅器の出口が、電磁石Ａ１、Ａ２に、その微細な変位を補償する比率と方向で、電力を供給する。抵抗器２９及びコンデンサ２６の与える基準電圧はその複数の演算増幅器に共通のものである。
【００７９】
その変位を補償するのに加えて、引き戻し力を発生させることにより、この装置には、ダンピング機能が与えられ、それにより、振動を維持するのを不可能にしている。
【００８０】
ダンピング機能は、コンデンサ２３に関連づけられている。それにより、物体のどのような早い変位に対しても対応することが可能となる。
【００８１】
Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（登録商標）のＬＭＶ６５１のような、急速でノイズの小さい演算増幅器が消費するのは０．１ｍＡだけであり、実施例で使用されている。
【００８２】
そのような三つの演算増幅器の電気消費量は、その場合、約０．３ｍＡに削減される。
【００８３】
本発明によると、電磁石の消費量は例外的なものに過ぎない。
【００８４】
地球儀の中心が決められて、均衡状態に置かれているときには、電磁石を通る電流はない。
【００８５】
回路の消費電力について、電流が０．６ｍＡになるのはセンサが力センサである場合で、１５ｍＡになるのはセンサがホール効果配列付きのプローブである場合である。
【００８６】
電磁石の消費電力について、ゼロで均衡が得られるのは、そのような複数のセンサが与える起電力がすべて同じ場合である。これは難しいので、三つの配列を組み合わせてこの条件の実現を可能にする。
【００８７】
突起Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃから成る調節装置により、ベース体の方向づけが可能になる。センサＡ、Ｂ、ＣまたはＡ０、Ｂ０、Ｃ０の不均衡は、電磁石内の補償電流に影響を与える。この平均電流は、その場合、発光ダイオードＤａ、Ｄｂ、Ｄｃによって可視化される。
【００８８】
原理に従うと、ユーザは突起を三つの発光ダイオードＤａ、Ｄｂ、Ｄｃが消えるまで回す。そうすると、ゼロでない平均の残存誤差が、演算増幅器の基準をゆっくりと移動させる抵抗器２９により補償され、その結果、平均して、演算増幅器は電流を一切出さなくなる。ユーザは、発光ダイオードが発光を開始する二つの位置の間で各突起について均衡位置を見つける。
【００８９】
この過程によれば、全消費電力については、、力センサを用いることで、電流が平均して０．６ｍＡにまで減らされる。
【００９０】
それに加えて、照明用に、発光ダイオードＤを考慮してよい。
【００９１】
図６に示されているのは、空中浮揚物体がベース体の上方にある場合か、あるいはベース体の上方にない場合かのどちらかで、コイルの電力消費量を完全に抑制する配列である。示されている構造は、一本の安定化軸と結びつけられており、安定化軸が二本の場合は、この構造が二度実施される。
【００９２】
一つのホール効果センサＨ３は、空中浮揚物体の有無を検出して、電子スイッチ６１を制御する。空中浮揚物体がない場合には、電子スイッチ６１は開いていなければならず、それはつまり、コンデンサに注入される電圧のことであり、抵抗器６２を通る演算増幅器の＋インプットは逆の反作用を起こす。これにより、コイル内の電流を完全に抑制することができる。
【００９３】
エネルギー曲線の頂点に正確に載ってはいない位置で、空中浮揚物体がベース体の上方にある場合には、コイルにより発せられる力が働いて物体をその頂点に引き戻す。頂点に達するための方策は、その力を増強すること、そしてこれは、驚くべき効果を発揮して、空中浮揚装置の位置を頂点の近くに動かし、そこで必要となる力はより低い。
【００９４】
このようにして、本発明のシステムで、これらの条件が補償するされるのである。
【００９５】
物体がベース体の上方にある場合には、ホール効果センサＨ３により検出され、そして電子スイッチ６１が開き、力に比例している信号が発せられて、抵抗器６３を通して伝達され、演算増幅器のプラス側に接続されている二つのコンデンサを充電する電流を創り、それにより、この力を増強する。
【００９６】
一定の時間、この場合は数秒の後に、その力はゼロまで減少し、物体は磁気ポテンシャルエネルギーの頂点に達し、そしてコイルを通過する平均電流はもはやない。これは、通電についてのアーンショーの定理の夢を実現するものである。つまり、磁気的空中浮揚を安定させるのに、センサのためのものを除いて、もはやエネルギーは一切必要ない。
【００９７】
図６に示すのは、二つのホール効果センサＨ１、Ｈ２を用いて物体の位置を検出するためのより良い配列である。
【００９８】
ホール効果センサによる検出での課題は、磁石の位置を検出し、この測定に基づいて、二つのコイルが発する磁界の影響を抑制することである。この抑制が効率よく行われれば、演算増幅器の利得は、振動を起こすおそれのあるなんらかの予想外のフィードバックのリスクなしに、高くすることができる。
【００９９】
ホール効果センサの二つの信号の和により、一本の軸における磁石の位置が得られるように思われるが、この和はコイルの磁界への貢献を排除したものである。コイルの磁界への貢献を完全に排除するため、絶妙なバランスをポテンショメータ６５によって実現する。その場合、演算増幅器の段階での利得は不安定となるリスクなしに、１０００に達せさせることが可能である。
【０１００】
この配列によれば、物体が空中浮揚しているときにコイルを通過する電流はなく、必要となるパワーも極めて僅かであり、そしてバッテリで長期の自立が得られ、あるいは、例えば太陽電池で自立な活動が可能となる。
【０１０１】
発光ダイオードＤ６６、Ｄ６７は、ユーザが空中浮揚物体を設置して頂点の位置を識別するのに役立つのであり、その位置は、発光ダイオードが点灯しなくなるときである。
【０１０２】
例えば標準的なＡＡバッテリを用いると、システムは六カ月を越えて活動することができる。さらに、バッテリ２８と組み合わされた一つの太陽電池（図３の符号３２、図２の符号２７）で、一平方デシメートルの表面積当たり、平均して約９０ｍＷの電力を供給する。この回路に平均して必要とされるのは、作動するための約０．６×６Ｖ＝３．６ｍＷであり、このようにシステムは必要に応じて電力の供給を受けることができる。
【０１０３】
そういうわけで、他のエネルギー源がなくとも、ベース体の電力生産要件を確保することに十分な違いがある。しかし、再充電され、幾らかは感光電池により充電状態を維持されるバッテリは、妨害があった場合に、均衡を再設定するのに必要な電力を供給するのに貢献する。
【０１０４】
ホール効果プローブを備えた電子回路は、６ボルトで１５ｍＡを消費するが、それはつまり９０ｍＷということである。それは１平方デシメートルの太陽電池で維持することが可能である。
【０１０５】
この基本的な実施例によると、二つの電磁石が用いられ、そして事例２の場合には、交差配置の中心に一本の水平軸と共に位置付けられる。
【０１０６】
この基本的な実施例によると、少なくとも二つの力センサが用いられる。
【０１０７】
ホール効果センサを用いるこの基本的な実施例によると、少なくとも二つのセンサがある。二つの直交するホール効果センサは、中心に配置されていて、二つの水平な軸の電磁石と組み合わせれば十分である。
【０１０８】
この基本的な実施例によると、少なくとも二つの増幅回路が用いられる。この基本的な実施例によると、少なくとも六つの増幅回路がパワートランジスタを制御する。
【０１０９】
この基本的な実施例の変形例によると、望ましくないフィードバックを回避するために、電磁石に電力が供給される際に、プローブを絶縁することを意図して、増幅回路にはパワースイッチング装置、及びプローブの信号切換装置が備えられている。
【０１１０】
２−垂直軸及び一本の水平軸に沿った平行移動の安定性、直行する水平軸に沿った平行移動の不安定性
【０１１１】
前述の事例１は、ベース体のレベルでの冠状部１１の極性とは逆の極性を備えた図９の磁石７１、７２のような対称している二つの磁石を加えることにより、一つの水平方向で抑制することができる。その場合には、Ｎ極の反発力により、「ｙ軸」方向で、不安定性から安定性に交番するには十分な大きさではあるが、ひっくり返りや垂直方向の安定性のいずれも逆転させない、磁石１６のための「玄関」、つまり、電位空洞が生み出される。その「玄関」効果は、例えば、磁石８１、８２によって達成される。
【０１１２】
ｘ方向の電磁石１２は、ホール効果センサ１５４と１５２から駆動され、図８の原理に従って空中浮揚物体を制御するには十分である。前述の事例１で示したように、電磁石は水平でもよいが、それはこの事例２では、一つの水平な電磁石に相当する。ホール効果センサは、単一の装置でもよく、その位置も方向づけも、電磁石の磁界を感知しないようなものでよい。事例１について上記に述べた他のセンサの数は、二次元から一次元への不安定性に移行する際には、同様に減らされる。
【０１１３】
以上に示したように、空中浮揚物体を自由回転させたい場合には、空中浮揚磁石の集合体が円筒対称性でなければならない。
【０１１４】
３−水平軸に沿った平行移動の安定性、垂直軸に沿った平行移動の不安定性
【０１１５】
この実施例では、前述の事例２の二つの磁石７１、７２の代わりに、ベース体のレベルで、（図１０に示すような）冠状部１１全体を用いるが、その極性は、冠状部１１の極性とは逆の極性であり、直径は相当に小さくなっている。磁性ロッドを一本、前述の二つの事例の磁石１６に同じ極性で加える。この配列により、ひっくり返り安定性も維持しつつ、均衡点を、二つの水平軸に沿った平行移動について安定させることができる。方程式（１）によると、この均衡点は、そういうわけで、垂直方向では不安定である。
【０１１６】
事例１、２で述べたタイプのセンサは、圧力センサを除いて、この実施例でも依然として適切である。一つの垂直の電磁石１２（図１０）だけが役に立つ。この事例３では、水平の電磁石は作動できない。
【０１１７】
最低限必要な数のセンサは、事例２と同じである。この実施例では、二つのホール効果センサを用いて、電磁石がそれらに及ぼす影響を排除する。
【０１１８】
事例１、２とは逆に、空中浮揚する物体の全体の質量に対する空中浮揚高度は、低くならず、むしろ、ベース体と空中浮揚磁石の集合体次第で、質量当たりの最大に達する。
【０１１９】
安定性の逆転方法
【０１２０】
本発明の好ましい実施例によると、上記に説明したＸに左右される修正力∂Ｃ／∂Ｘを方程式（２）に加算せず、次の二つの修正力を加算する。Ｋは物体の加速に正比例し、Ｌは前記物体の速度に正比例する。
Ｋ＝ｋ∂2Ｘ／∂ｔ2        （５）そして
Ｆ＝ｆ∂Ｘ／∂ｔ        （６）
その場合、（２）は以下のようになる。
ｍ∂2Ｘ／∂ｔ2＝ｋ∂2Ｘ／∂ｔ2−∂Ｅ／∂Ｘ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｒ
そして、したがって、
（ｍ−ｋ）∂2Ｘ／∂ｔ2＝−∂Ｅ／∂Ｘ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｒ
【０１２１】
さて、ｋ＜ｍである場合、ｋ及びｆが増大するにつれて不安定性は増大するが、というのは、空中浮揚物体は、あたかもそれが段々軽くなっていくように振る舞うのが基本だからである。しかしｋ＞ｍである場合、不安定なポテンシャルは、安定したポテンシャルの役割を果たす。さらに、Ｆ＞−Ｄである場合には、安定性の逆転が達成される。空中浮揚物体は、Ｘ＝０の点に復帰し、その動きはダンピングし、そしてランダムな変動Ｒで、通常の安定した均衡を越えて、状況が変更されることはない。
【０１２２】
電磁石１２の電流にＦ＞−ＤのようなＦの項を付け加えるためには、Ｄの通常の良好な近似計算（３）を考慮に入れると、方程式（６）においてｆ＞ａの値を選ぶだけでよい。
【０１２３】
本発明の第一の利点は、安定化の装置が使用するエネルギーは、ランダムな変動を修正するために必要なエネルギーと、物体の位置を測定するセンサのために必要なエネルギーとを越えないということである。
【０１２４】
第二の利点は、センサが、Ｘ（ＹまたはＺ）自体の代りに、Ｘ（ＹまたはＺ）の導関数を測定するために用いられることである。例えば、複数のコイル２０（図１１）を用いる場合は、Ｘ軸Ｙ軸またはＺ軸の各方向について、それぞれ、一つのコイルで十分であり、そして一対のコイルにより、コイルの位置付けが適切な対称性を備えているときには、電磁石１２の影響を防ぐことができる。
【０１２５】
図１１は、一対のコイルにより測定された信号の和とその導関数が得られる電子回路の原理の概略図である。
【０１２６】
本発明のもう一つの好ましい実施例によると、コイル内の平均電流は、抵抗器２９とコンデンサ２６の組み合わせの作用で打ち消すことができる。スレーブシステムにより、ベース体の上方にある空中浮揚物体の位置が補償され、コイル内に電流が送られる。空中浮揚物体は、磁界反発の頂点の近くに維持され、また、その力の方向はその頂点に向かう。抵抗器２９は、ある遅延時間の後に、基準電圧を修正するよう配列されており、これはその力を増大させるものである。この自動処理により、空中浮揚装置は、磁界反発の頂点に到達する。磁界反発の頂点には、準安定均衡点があり、そこではスレーブは、空中浮揚物体を引き戻しはしない。
【０１２７】
通常はスレーブシステムを不安定にするこの抵抗器２９は、実際、この場合に限っては、装置が、一切のエネルギーが必要とされない磁界反発の頂点で準安定的な平衡点を見いだすのに役立つ。これは、本発明の非常に驚異的な効果及び構想である。というのは、不安定な電子的処理により、平均的には、エネルギー消費なしに、不安定な磁気システムを安定化させることができるのである。
【０１２８】
空中浮揚物体の恒常的回転
【０１２９】
空中浮揚磁石集合体１６における非対称性は、複数の小さな磁石を前記磁石の集合体１６に付け加えるか、あるいは、その対称の中心を空中浮揚物体１９全体の重心に対して移動させずらすことにより導入することができる。後者の場合には、その非対称性は、単にそれが傾斜していることによるものである。
【０１３０】
そのような非対称性により、センサ１５で、空中浮揚物体の回転に対応する信号Ｓが得られる。
【０１３１】
さらに、そのような非対称性は、一対の電磁石１２（図８）が前記信号Ｓを受けたとき、前記一対の電磁石１２からのモーメントに従う。その見返りとして、非対称の物体１９の回転がセンサ１５に影響し、そしてひいては、電磁石１２にも影響する。したがって、その非対称性が原因となって、その値の二乗で空中浮揚物体が永続的に回転するようになる。ただし、この非対称性の大きさが以下のように十分なものである場合である。
【０１３２】
以上に述べたように、空中浮揚磁石の集合体とベース体の磁石の集合体の両方についての円筒対称性が欠けていることが組合わさって、物体１９が完全に自由回転するのを妨げている。物体１９がこの回転ポテンシャルを克服するのは、その平均的な回転運動エネルギーが十分な大きさである場合であり、そして空気の粘度により逃がされたこの運動エネルギーの維持が、上記に説明した空中浮揚物体集合体の十分な円筒非対称性により得られる場合である。
【０１３３】
この実施例において、数秒間の回転時間が達成されれば、ベース体用の、市販で入手可能なフェライト冠状部１１の通常の磁気的非対称性を克服するには十分である。
【０１３４】
この回転は、事例２ではより達成が難しく、というのは、ベース体の強力な非対称性が強力な回転ポテンシャルを生み出すからであり、そして事例３の場合では、モーメントが弱いからで、中央の電磁石１２が空中浮揚磁石に働きかけることができる。
【０１３５】
本発明の非制限的実施例によると、ベース体（図１の符号１８と図３の符号３１）の外部の頂部は曲面鏡である。この曲面鏡により、空中浮揚物体の主観的な高さを強化し、その物体の底部を見やすくする。
【０１３６】
本発明の非制限的実施例によると、ベース体（図１の符号１８と図３の符号３１）の外部の頂部はホログラム画像であり、それは、プレートの下方にあるものの見せかけである。特に前記見せかけの物体が星、惑星、月などのように、無限遠に位置するものである場合には、このホログラム画像により、その空中浮揚物体の高さが、更に高く知覚されることになる。本発明によれば、空中浮揚物体は、例えば、地球儀、仏像、様々な物体の容器や支持体などであり、なお、これらの例は、本発明を一切制限するものではない。
【０１３７】
（結論）空中浮揚物体は、従来のシステムとは異なり、重厚な外観のものでもよい。均衡が調節されているときには、空中浮揚物体は完全に不動である。空中浮揚物体とベース体は静穏である。地面を表現する表面は平面であるか、あるいは少なくとも均質である。その地表面の上の空間と物体の周囲は、一切の装置もなく空っぽになっている。空中浮揚のために用いられる配列は、気づかれないことはないにしても、目立たないものである。空中浮揚は、恒久的なもので、エネルギー面では長期にわたって自立であり、あるいは低パワーのコンバータから供給を受ける。空中浮揚物体は、垂直軸を中心に、あるいは傾斜軸を中心に自由に回転し、そしてこの回転には助力があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の断面図である。
【図２】図１の本発明のための増幅回路である。
【図３】図１の本発明の透視図である。
【図４】重力なしでの本発明の磁気ポテンシャルのグラフである。
【図５】重力ありでの本発明の磁気ポテンシャルのグラフである。
【図６】ホール効果の信号を処理し、コイル内の電力を抑制するのに最適化された態様であって、図１の電磁石の影響を防止するホール効果センサを二つ含む電子回路の概略図である。
【図７】本発明の断面図である。
【図８】図１の電磁石の断面図である。
【図９】図１の本発明のベース体のための抑制配列である。
【図１０】図１のベース体の冠状部全体である。
【図１１】図１の電磁石の影響を防止するコイルを含む電子回路の概略図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１１  冠状部  （磁石）
１２  電磁石
１３  磁心
１５  センサ
１６  電磁石
１８  ベース体
１９  物体
２０  コイル
２１  演算増幅器
２６  コンデンサ
２８  バッテリ
２９  抵抗器
３１  ベース体
６１  電子スイッチ
７１、７２  磁石
８１、８２  磁石
１５２、１５４  ホール効果センサ
【図１】
2009527207.tif 000003
【図２】
2009527207.tif 000004
【図３】
2009527207.tif 000005
【図４】
2009527207.tif 000006
【図５】
2009527207.tif 000007
【図６】
2009527207.tif 000008
【図７】
2009527207.tif 000009
【図８】
2009527207.tif 000010
【図９】
2009527207.tif 000011
【図１０】
2009527207.tif 000012
【図１１】
2009527207.tif 000013
【国際調査報告】
2009527207.tif 000014
2009527207.tif 000015
2009527207.tif 000016