(57)【要約】【課題】装置の片側において圧倒的な磁場を生成する。【解決手段】開示の電磁装置は、長手方向の位置を相互にずらされて配置された複数本の巻線を備えている。隣接する巻線の各対における磁気モーメントのベクトル積は、隣接する巻線のいずれの対の磁気モーメントで形成される平面からも同じ側へ向けられている。【選択図】図２
2019504591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する巻線間で磁気モーメントが同一直線上にはないように、相対的な方向が決められている巻線を含む電磁装置。
【請求項２】
少なくとも３本の巻線を備え、隣接する巻線の各対における磁気モーメントのベクトル積は、隣接する巻線のいずれの対の磁気モーメントで決まる平面からも同じ側へ向けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
巻線の内周の曲率半径は、当該内周を表す閉曲線の特徴的なサイズの１０％、２０％、３０％、４０％、または５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
巻線の少なくとも一部は、隣接する巻線のいずれの対の磁気モーメントで形成される平面に対しても垂直な平面の上では、形が長尺であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
巻線は相互に、電流の方向が等しい部分で機械的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
磁気浮上を利用して移動する車両用の軌道であって、請求項１〜５のいずれかに記載の電磁装置を少なくとも１台備えている軌道。
【請求項７】
磁気浮上を利用して軌道の上方を移動することを目的とする車両であって、請求項１〜５のいずれかに記載の電磁装置を少なくとも１台備えている磁気浮上装置を、構成要素の１つとする車両。
【請求項８】
前記軌道が、強磁性を持つガイド、および／または導電性を持つ表面を有することを特徴とする請求項７に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁気学、電気工学の分野に関し、特に電磁装置、および、ある面では、電磁浮上に電磁装置を利用する輸送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には車両の磁気浮上装置が開示されている。この装置では電磁石が複数利用されている。これらの電磁石は、特許文献１の図１、２ｂに示されているように、Ｕ字コアが内側に配置されたコイル（巻線）であり、軌道に平行な直線に沿って並んでいる。この軌道を磁気浮上装置は引き付ける（上記の特許文献１では、この方向が、図示された構造において水平であり、軌道に平行な直線の方向、および／または電磁石の磁気モーメントの方向と一致している）。Ｕ字コアは上方へ、すなわち強磁性ガイド（レール、梁等、軌道の一部である。）へ向かって曲がっている。強磁性ガイドは突起（極）を複数含む。これらの突起も、電磁石のコアの曲がった端で形成される磁気浮上装置の極へ向かって伸びている。レールと磁気浮上装置との極は隙間を空けて配置されている。この隙間を通して磁束が閉じている。これにより、磁気浮上装置が軌道を確実に引き付ける。極の隙間の大きさは電磁気力によって調整される。この電磁気力は、電磁石のコイルを流れる電流量に依存する。
【０００３】
何トンまたは何十トンもの重さの車両を確実に浮上させるには、かなり強い磁場が必要である。走行中、磁場を各極に集中させると強い渦電流が生じる。これらの渦電流は強磁性ガイドの極と電磁石のコアとを相当な高温にまで加熱する。これが磁気システムの性質に劣化を招き、設備の摩耗、破壊を速め、寿命を縮め、エネルギー消費量を増加させる。隙間の磁場のレベルは、Ｕ字磁石のコアを成す鉄鋼の飽和度によって制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許２０２８４７４６２号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】I.E.Tamm, “Fundamentals of the theory of electricity”, M：Nauka,1989
【非特許文献２】Linnik Yu.V., “The least squares method and the fundamentals of the mathematical-statistical theory of processing of observations” M., 1962
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術の欠点を除去することにあり、特に、磁場の分布をより効果的にして、動作領域の外側へ漏れる磁場を弱め、貨物と乗客とへの影響を減らすことにある。
【０００７】
この明細書では、以下に述べる周知の定義が使用される。
１）式［ａ×ｂ］は、２つのベクトルａ＝（ａx，ａy，ａz）、ｂ＝（ｂx，ｂy，ｂz）のベクトル積を表す。なお、ベクトルは下線で強調表示されている。ベクトル積［ａ×ｂ］はベクトルｃ＝（ｃx，ｃy，ｃz）であり、その成分は、ｃx＝ａyｂz−ａzｂy、cy＝ａzｂx−ａxｂz、ｃz＝ａxｂy−ａyｂxである。ベクトル積ｃは、元のベクトルａ、ｂが張る平面に対して垂直である。
２）任意の形をした電磁石の通電コイルの磁気モーメントｍは、一般的な体積伝導体の場合、次式で表される。
【０００８】
【数１】
2019504591.tif 000003
【０００９】
ここで、Ｖは導体の体積であり、ｄＶは、半径ベクトルｒで特徴付けられる体積要素であり、ｊは電流密度ベクトルである。電磁石の巻線が細い閉経路として表される場合、磁気モーメントは次式で表される。
【００１０】
【数２】
2019504591.tif 000004
【００１１】
ここで、Ｉは総電流量であり、ｄｌは経路の線素である。平坦な経路に対しては、上式から次式が得られる：ｍ＝ＩＳｎ。Ｓは面積であり、ｎは、経路の平面に対して垂直な単位ベクトルであり、右ねじの法則に従って向き付けられている（電流の方向にねじ回しの取っ手を回した場合、磁気モーメントの方向はねじ回しの進む方向と一致する）。選択された座標系においては、磁気モーメントは電磁石（巻線、コイル）の特性である（非特許文献１参照）。
３）電磁石の中心ｒ0は次式で定義される。
【００１２】
【数３】
2019504591.tif 000005
【００１３】
ここで、Ｌは巻線の経路の全長であり（巻数が複数である場合、および／または巻線が複数層である場合を含む。）、ｄｌは経路の線素である。経路が対称である場合、この定義は対称中心と一致する。
【００１４】
４）一般に電磁石の横断面は、その中心を通り、磁気モーメントベクトルに対して垂直な平面である。電磁石が平坦な一巻きの導線から成る場合、その横断面は導線の成す平面と一致する。コイルが平坦な場合、横断面はコイルの平均的な平面と一致する。
【００１５】
５）磁場の非対称性が最大の方向は、電磁装置の両側に対称に配置された観測点間での磁場の強度差が最大となる方向である。磁気浮上装置を備えた車両に関しては、この方向は通常、重力で決まり、車両の縦軸と一致する。この点から、以下、説明を簡単にするために、この方向を垂直方向と呼ぶ。
【００１６】
６）水平面は、垂直方向と直交する平面である。
【００１７】
７）電磁装置は、２、３、４、またはそれ以上の数の電磁石から成り、それらの間ではある方向（説明を簡単にするために、以下、長手方向と呼ぶ。）における中心が相互にずれている。長手方向は、各電磁石の中心からのずれが最小である水平面上の直線として、たとえば最小二乗法によって算定可能である（非特許文献２参照）。長手方向において電磁石は、「隣接する電磁石」という概念が定義可能な列を成す。端に位置する電磁石は隣が１つであり、他の電磁石は隣が２つである。
【００１８】
８）説明を明確にするために、次の座標系を使用する。原点Ｏは任意に選ぶ。そこから長手方向にＸ軸を取り、垂直方向にＺ軸を取る。Ｙ軸はＸＯＺ平面に対して垂直である。この表現を、この明細書に添付の図面のいくつかで使用する。装置またはその構成要素が異なる方向を向いている場合、それを（実際に、または仮想的に）回転させることによって上記の座標軸と平面とで表現可能である。または、座標軸と平面とを向き付け直してもよい。後者の場合、座標軸と平面とを特徴付ける名称は、使用する場合に応じて変更可能である（たとえば、装置を長手方向の軸のまわりに９０度回転させた場合、垂直面は水平であってもよい）。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
発明の課題は次の電磁装置によって解決される。この装置は巻線を（２本以上）含む。これらの巻線は、隣接する巻線間で磁気モーメントが同一直線上にはないように、相対的な方向が決められている。
好ましい実施形態では、この装置は、少なくとも３本の巻線を備えている。これらは主に、たとえば長手方向において相対的に変位しているように取り付けられている。この発明によれば、隣接する２本の巻線の磁気モーメントのベクトル積は、垂直面の同じ側へ向けられている（この垂直面は、たとえば、隣接する巻線のいずれの対の磁気モーメントによっても設定可能である）。
【００２０】
好ましい実施形態では、１本以上の巻線で内周の曲率半径が、その内周を表す閉曲線の特徴的なサイズの１０％、２０％、３０％、４０％、または５０％以上である。好ましい実施形態では、巻線の少なくとも一部は、水平面に射影された場合、形が長尺であってもよい。いくつかの実施形態では、装置の巻線は相互に、電流の方向が等しい部分で機械的に接続されていてもよい。
【００２１】
発明の課題はまた、磁気浮上を利用して移動する車両用の軌道によっても解決される。この軌道は、上記のいずれかの実施形態による電磁装置を少なくとも１台備えている。
【００２２】
発明の課題はまた、磁気浮上を利用して軌道の上方を移動することを目的とする車両によっても解決される。この車両は、上記のいずれかの実施形態による電磁装置を少なくとも１台備えた磁気浮上装置を含む。さらに、軌道が、強磁性を持つガイド、および／または導電性を持つ表面を有していてもよい。強磁性ガイドは、電磁気浮上装置（ＥＭＳ）を備えた車両用であり、導電性表面は、動電型浮上装置（ＥＤＳ）を備えた車両用である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、所定領域の上方における磁場の形成に対して次の技術的効果が得られる。電磁装置は、その装置の片側において圧倒的な磁場を発生させる。したがって、磁場全体がより効果的に利用され、動作領域の外側では漏れ磁場が弱まる。これに加えて、装置が軽量化される。さらに、本発明による装置は、領域全体にわたって強磁場を分布させることが可能であり、最小数の巻線の平坦な構造に伴い、すなわち、過大な電流を生じるような過剰な通信を行うことなく、装置自体が小型化可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に従って電磁石を２個含む装置の一例を示す。
【図２】電磁石対の上下にそれらの中心線に対して対称に配置された、ＯＸ軸に平行な２本の直線に沿った磁場分布を示す。
【図３】電磁石の集合の上下に、それらの中心線に対して対称に配置された２本の平行線に沿った磁場分布を示す。
【図４】本発明に従って電磁石を３個含む電磁装置の一例を示す。
【図５】３個の電磁石の組み合わせの上下に、それらの中心線に対して対称に配置された２本の平行線に沿った磁場分布を示す。
【図６】３個の電磁石のうち隣接する１対の上下に、それらの中心線に対して対称に配置された２本の平行線に沿った磁場分布を示す。
【図７】本発明に従って巻線を５本含む電磁装置の一例を模式的に示す側面図である。
【図８】本発明に従って巻線を９本含む電磁装置の一例を模式的に示す側面図である。
【図９】６個の電磁石を含む電磁装置の上下に、それらの中心線に対して対称に配置された２本の平行線に沿った磁場分布を示す。
【図１０】１２個の電磁石を含む電磁装置の上下に、それらの中心線に対して対称に配置された２本の平行線に沿った磁場分布を示す。
【図１１】本発明による電磁装置の別例を模式的に示す側面図である。
【図１２】１２個の電磁石を含む電磁装置の上下に、それらの中心線に対して対称に配置された２本の平行線に沿った磁場分布を示す。
【図１３】本発明による電磁装置の好ましい実施形態を模式的に示す。
【図１４】導電性表面の上方に配置された、本発明による電磁装置の一例を模式的に示す。
【図１５】図１４の示す電磁装置の一例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
特許文献１に開示された構造を磁気浮上装置の磁場分布に与えるのは、特に極の断面積を増加させることによって可能である。これは、しかし、強磁性ガイドと電磁石のコアとの極の製造に必要な物質量を増加させる。これはまた、磁気浮上装置と車両との重量を全体としては増加させるので、システムの効率を低下させる。
【００２６】
コアと強磁性ガイドとの極に使用される物質量を減らすには、電磁石の磁気モーメントまたは磁力線自体が強磁性ガイドに対して垂直であるように、電磁石にコイル（巻線）が追加されればよい。この場合、一方では、磁場の分布する面積が確実に電磁石のコイルの内側よりも小さくはならず、他方では、電磁石の重量が増加しないどころか、むしろ減少する。さらに、ある実施形態ではコアが電磁石から除去可能である。これは、電磁石のコアが通常、強磁性ガイドに十分に近いので、磁場の漏れが少ないからである。特許文献１で述べられているようにＵ字形電磁石が配置された装置であれば、Ｕ字コアの極を下方向に配置し直すことにより、ＥＭＳの磁気回路（強磁性ガイドに対する引力を持つ。）だけでなく、ＥＤＳの磁気回路（銅、アルミニウム等、非磁性の導電性物質から成る導電性表面に対する斥力を持つ。）にも利用可能になることにも注意すべきである。しかし、走行中にＥＭＳとＥＤＳとの間で磁気回路を交換することは不可能である。
【００２７】
特許文献１に開示の構成の欠点は、磁場が電磁石の片側では強磁性ガイド（または、導電性表面）との相互作用に寄与しないことにある。これにより、動作領域内では電磁場のエネルギーが非効率的にしか利用されず、動作領域外の他の領域には強い漏れ磁場が現れる。したがって、電磁石の数、またはそれらのサイズ、重量を増やして必要な強さの磁場を形成しなければならない。また、車両の積載量を減らすことも必要である。この場合、上記のように向き付けられた電磁石は、揚力の生成に利用される。
【００２８】
動作領域内では磁場のエネルギーを更に効率良く利用し、動作領域外の他の領域では余分な漏れ磁場を弱めるには、本発明による電磁装置（「回転した」磁気モーメントベクトルを備えた電磁石の組み合わせ）を使えばよい。
【００２９】
本発明による電磁装置は、３個以上の電磁石の組み合わせであり、次の条件を満たす。
【００３０】
（１）隣接する電磁石のいずれの対でも、磁気モーメントベクトルが同一直線上にはない。すなわち、これらのベクトルは平行ではない（言い換えれば、これらのベクトル積は０ではない）。
【００３１】
（２）電磁石の配列に沿って観測点が、同じ方向における各磁石の中心から次の磁石の中心まで移動するにつれて、その配列の垂直面ＸＯＺに対する磁気モーメントベクトルの射影は単調に（時計方向または反時計方向に）回転する。回転角は１８０°未満である。言い換えれば、連続する２個の電磁石はすべて、磁気モーメントのベクトル積が垂直面ＸＯＺに対して同じ側の半空間内（Ｙ＞０またはＹ＜０）にある。
【００３２】
図１に示されている最も単純な実施形態では電磁装置は２本の巻線１１、１２を含み、これらは、相互にある角度を成すように配置されている。（図１では、巻線面が互いに対して垂直である。）巻線１１、１２の磁気モーメントｍ11、ｍ12は、各巻線が平坦である場合、巻線面に対して垂直方向であり、互いに対しても垂直である。すなわち、同一直線上にはない。この電磁装置が生成する磁場は、巻線を貫く長手方向（図１の示す装置の方向では、ＯＸ軸に平行である。）の直線に対して垂直な平面内では非対称である。
【００３３】
極端な場合、巻線は一巻きでもよい。しかし、好ましい実施形態では、本発明による電磁装置の含む各巻線は、典型的な巻数が数回である。これにより、供給される電流量が最適化されるからである。
【００３４】
巻線の一巻きまたは巻線全体は、垂直面内での形が任意でよい。しかし、好ましい実施形態ではその形が、折れのない滑らかな線である。強磁場の生成に必要な大量の電流を巻線に流す場合、折れが巻線の不具合の原因となるからである。図１の示す実施形態では巻線が円環形を成す。好ましい実施形態では、本発明による巻線の折れ、曲がりの曲率半径は、巻線の内側の断面積の少なくとも１０％、２０％、３０％、または４０％であり、好ましくは５０％未満である。
【００３５】
図１の装置では、他の図のものでも同様に、発明を図示する便宜上、導線または導体が示されていない。それと共に、本発明による電磁装置は、巻線に電流が流れることによって（すなわち、電流の存在下で）その機能を発揮することにも考慮が必要である。この電流の存在が必要な磁場を発生させる。この関係から装置には、実際の設置の際、電流供給用の導線または導体が接続される。電流は巻線別に供給されてもよい。この場合、巻線ごとに電流の量および／または方向が変更可能であるので、巻線間での切り換えが柔軟であり、巻線の電流に依って、磁場を装置の周りに多様に分布させることが可能である。
【００３６】
別の実施形態では、巻線の一部、またはすべてが、相互に接続されていてもよい。これにより、電流供給用の導線の本数が減るので、装置の生成する磁場分布の制御が簡単化される。それと共に、磁場の様々な分布に対する柔軟性は欠ける。たとえば、巻線がすべて相互に接続される場合、すなわち、すべての巻線に同じ電流が流れる場合、磁場の分布は好ましくは、電流の変化にかかわらず、同じ形状のままである。しかし、磁場の強さおよび／または方向は変わる。妥協案の実施形態では、巻線が複数の巻線の複合体に分割されて、これらの複合体の間で相互に接続されてもよい（すなわち、巻線のグループごとに同じ電流が流れる）。複合体が異なれば電流が異なることにより、磁場分布が修正可能である。巻線のグループは更に、各グループの中で、またはグループ間で相互に接続された巻線を含んでいてもよい。各グループでは巻線別に整流が行われてもよい。したがって、巻線とそれらのグループとでは、それらの概念が一致する場合もあるが、一般的に言えば、概念が異なる。
【００３７】
本発明によれば、電磁装置は、その外側にある物体と相互作用する磁場の形成を目的とする。これは次のことを意味する。電磁装置が相互作用する物体は、その装置によって覆われてはいない。言い換えれば、電磁装置が目的とする磁気的相互作用の対象である物体は、直線で結ばれた端点、線、または面によって限定された空間の外側にある。
【００３８】
さらに、本発明による電磁装置は、好ましくは片側にのみ、磁場を形成する。これにより、重量および／または電流量が同じ値のままで磁気的相互作用を促進させることが可能である。したがって、電磁装置が目的とする相互作用の対象である物体はその大部分が、磁場の形成される側（好ましくは、その強さが最大の側）に位置する。
【００３９】
この装置の磁場を数学的にモデル化した結果を図２に示す。図面の示すグラフはすべて磁束密度ベクトルＢの絶対値（モジュラス）を磁場の強さとして用いており、磁場の分布に対応する巻線の配置をグラフ（磁場の絶対値の大きさのＯＸ軸に沿った分布を表す。）の上に示している。特に図２では、巻線１１、１２がグラフの上に示されている。グラフからわかるとおり、曲線２１はグラフ全体にわたり、曲線２２よりも上に位置する。これは、上記の装置の周囲では装置の下側よりも上側で磁場の絶対値が常に大きいことを意味する。
【００４０】
図１の示す巻線の組み合わせが複数、図３の上部（それらの組み合わせの側面図）に示されているように、長手方向（図面の軸ＯＸと一致する。）における位置を隣同士ずらして配置されている場合、磁場の強さは長手方向に沿って、図３のグラフに示されているように分布する。このグラフは、その上の図と、計算に使用された組み合わせの条件が描写されるように対応している（組み合わせとグラフとはスケールと位置とが適切に合わされている）。曲線３１（装置の上側での磁場の強さを表す。）と曲線３２（装置の下側での磁場の強さを表す。）との比が示すように、各組み合わせの端部では磁場の非対称性が観測される。一方、各組み合わせの中央部では平均的には磁場に非対称性がない。これは、各組み合わせには、上からの磁場が下からの磁場よりも強い部分もあれば、その逆の部分もあることによる。
【００４１】
したがって、電磁装置（方向の異なる電磁石の対）のそれぞれは、他から分離されている状態では、図２に示されているように、磁場が非対称である。しかし、これらの装置が長手方向において隣と位置をずらして配置された場合、磁場に非対称性が生じない。この関係からこれらの装置は、磁場の非対称性が必要な応用では、互いに間隔を十分に空けて配置される場合に使用可能である。間隔が十分に大きければ、隣接する組み合わせ間で磁場が互いに大きな影響を与えず、組み合わせの近傍で磁場に非対称性が観測される。磁場が取るに足らない強さにまで落ち込む距離は、装置の巻線のサイズ（たとえば、その断面の幅）の等倍以上（２、３、４、５、７、１０倍）であればよい。
【００４２】
しかし、長手方向におけるかなりの長さ（面積）にわたり、垂直方向において非対称で強い磁場が必要な応用では、図３においてグラフの上に模式的に示されている装置は使えない。それ故、図１の示す装置同士の間隔を更に必要なだけ拡げると、装置の効率が不十分になる可能性がある。この問題点は、別の電磁装置を使うことで解決可能である。この別の装置では、長手方向におけるかなりの長距離（広い面積）にわたって非対称な磁場が得られるように巻線が配置されている。この装置の使用形態には、単独に限らず、いくつかが横に並べて置かれる場合も含まれる。
【００４３】
図４は、本発明による電磁装置の可能な実施形態の１つを示す。この装置は、少なくとも３本の巻線４１、４２、４３を含む。隣接する巻線対（たとえば、対４１と４２、対４２と４３）では横断面が互いに傾いている（すなわち、それらは同一平面内にはなく、同一直線上にもない。言い換えれば、巻線の横断面間の角度は０°よりも大きく１８０°未満であり、たとえば、１°から１７９°までの間である）。隣り合っていない巻線、すなわち少なくとも１個の巻線を間において離れている巻線（たとえば、一方の巻線は他方の巻線の場所へ向けられている。）は、必要に応じて、同一平面内に置かれていてもよく、すなわち横断面間の角度が０°または１８０°であってもよい。たとえば、図４の巻線対４１、４３は、間に巻線４２があるので、隣り合っていない。巻線４１を巻線４２へ移すには、巻線４１（それが置かれた横断面）を９０°回転させればよい。巻線４２を巻線４３へ移すのも同様である。それと共に、巻線対４１、４３は同一平面内であってもよい（図４では、その平面は（長手方向を含む）水平面ＸＯＹに平行である）。図４の巻線４１−４３（それらが置かれた横断面）はすべて、垂直面ＸＯＺに対して垂直である。
【００４４】
電磁装置が片側で圧倒的な磁場を発生させるには、装置の巻線が次のように配置されていればよい。隣接するいずれの巻線間でも磁気モーメントのベクトル積が、それらの磁気モーメントの対で張られる平面に対して同じ側を向いている。言い換えれば、隣接するいずれの巻線間でも磁気モーメントのベクトル積が、それらの磁気モーメントで張られる平面によって空間を分けたときに同じ半空間内にある。
【００４５】
このベクトル積の大きさではなく方向が、本発明では重要であることを考慮する必要がある。この関係により、ベクトル積の方向を決める方法の簡略版では、隣接する巻線の磁気モーメントがある定ベクトルと右手系を成すように構成すれば十分でありうる。本発明によれば、隣接する巻線対のうち２対以上で磁気モーメントのベクトル積は、いずれか１対の磁気モーメントで張られる平面の片側（または、いくつかの対のそれぞれの磁気モーメントで張られる複数枚の平面間で共通の片側）に向いていなければ（その先端が位置していなければ）ならない。
【００４６】
さらに、ベクトル積も上記の余分な定ベクトルも決めることなく、巻線の磁気モーメントに必要な方向を決めることは可能である。これを行うには、電磁装置を構成する巻線のうち隣接する２本の磁気モーメントで平面を張り、この平面に対して同じ側（その平面で空間を分けた際の同じ半空間内）から電磁装置を見た場合、それら２本の磁気モーメントのうち、方向がすでに決まった方を回転させて、まだ決まっていない方と重ねる際の回転角は常に、時計方向または反時計方向のいずれか決まった方向に回転させたときが逆方向に回転させたときよりも小さい。たとえば、図４では、巻線４１−４３の磁気モーメントｍ41、ｍ42、ｍ43が垂直面ＸＯＺを形成している。これらの巻線４１−４３を垂直面ＸＯＺに対して（図面を見る者に）近い側から（すなわち、原点ＯからＯＹ軸に沿って矢印Ｙの方向に）見た場合、磁気モーメントｍ41を回転させて磁気モーメントｍ42に重ねるには、反時計方向の回転角の方が小さい。これは、磁気モーメントｍ42を回転させて磁気モーメントｍ43に重ねる場合も全く同様である。これは、巻線４１−４３（これらの組み合わせ）が本発明による電磁装置を構成することを意味する。
【００４７】
装置を構成する巻線の間隔はそれらの組み合わせにおける配置で決まる。与えられた１本の巻線に対してそれに隣接する巻線とは、与えられた巻線の磁気モーメントに対する垂直面の片側において、その与えられた巻線に最も近い巻線をいう。したがって、１本の巻線に隣接する巻線は２本よりも多くはあり得ない。たとえば、図４では、巻線対４１、４２が隣接する巻線とみなされる。巻線対４２、４３も全く同様である。図７では、巻線７１と７２、７２と７３、７３と７４、７４と７５が隣接している。隣接する巻線間（それらの垂直面間）の変換は、好ましくは１３５°以下の角度での回転と磁気モーメントの方向への変位とで実質上達成される。磁気モーメントの方向へ並進した方向において最も近い巻線は、ほとんどの場合、隣接しているとはみなせない。たとえば、図４では、巻線対４１、４３は隣接していない（これらは同一平面内にあり、磁気モーメントが平行（同一直線上）であるのでそれらのベクトル積が０であり、零ベクトルの方向は不定だからである）。図７では、巻線７１、７３、７５は互いに隣接しておらず、巻線対７２、７４、巻線対７２、７５、巻線対７１、７４も同様である。
【００４８】
隣接する巻線を決める方法としては別の方法も提案可能である。本発明による電磁装置は、装置の外側の物体と相互作用する磁場を形成するように設計されているので、長手方向は電磁装置（巻線、コイル、または電磁石の組み合わせをそう呼ぶ。）に対し、その装置と相互作用すべき物体に主に沿って伸びる方向として特定可能である。図面では長手方向が（図示された）ＯＸ軸で設定されている。したがって、装置の巻線は長手方向における位置を互いにずらして配置されている。
【００４９】
巻線間での変位量は異なる点を用いて決定可能である。好ましい実施形態では、変位量は、たとえば、各巻線（電磁石、コイル）の幾何学的中心の位置で決定される。幾何学的中心は、特に巻線が対称的な製品の形状であればその対称中心とみなされてもよく、巻線の端点および／もしくは表面から等距離の点、またはそれらからの距離の平均値が等しい点とみなされてもよい。この場合、長手方向における変位量は、他の方向においては電磁石の位置がずらせないことを意味するわけではない。長手方向はまた、それに対して巻線の磁気モーメントの成す角度が本発明に従って一定であるように巻線が変位している方向であってもよい。
【００５０】
この場合、隣接する巻線とは、一方の巻線から長手方向に沿って最も短い距離だけ、長手方向における他方の巻線の位置がずれている巻線の対をいう。たとえば、巻線の位置がその幾何学的中心で決まる場合、隣接する巻線の幾何学的中心を長手方向へ射影した点の間には、他の巻線の幾何学的中心が射影されない。
【００５１】
組み合わせの中では巻線が２つのグループに分けられてもよい。第１グループは、形成する磁場が相互作用すべき物体（たとえば、強磁性ガイドまたは導電性表面）に対して実質上平行な平面の上に位置する。このグループは、図４では巻線対４１、４３であり、図７では巻線群７１、７３、７５であり、図８では巻線群８１、８３、８５、８７、８９であり、図１１では巻線群１１１、１１３、１１５であり、図１３では巻線群１３１、１３３、１３５であり、図１４、図１５では巻線群１４１、１４３、１４５、１４７である（図１４、図１５には導電性表面１４０も示されている）。第１グループの巻線は横に並んで位置しており（ただし、上記の意味では隣接していない。隣接する巻線は異なるグループ間での巻線対でしかあり得ないからである。）、磁気モーメントが実質上、互いに反対方向であることに特徴がある（図６では、中心に位置する巻線が同じ方向の磁気モーメントを持つが、これらは、直列に配置された異なる装置に属している）。すなわち、第１グループの１つの巻線によって形成された磁場は、同じ装置において隣接する巻線によって形成された磁場とは方向が反対である。
【００５２】
巻線のこの配置により、各巻線が両方向に形成した磁場は、ある部分では互いに強め合い、ある部分では弱め合う。この弱め合いを除去して磁場を確実に片側でのみ形成するには、上記の組み合わせに用いられる巻線は主に２つにグループ分けされる（ただし、構成によっては、３つ以上にグループ分けすることも可能である）。最小の実施形態では組み合わせが巻線を３本しか含まないので、第２グループは単一の巻線、たとえば図４の巻線４２で表される。第２グループは、図７では巻線７２、７４を含み、図８では巻線８２、８４、８６、８８を含み、図１１では巻線１１２、１１４を含み、図１３では巻線１３２、１３４を含み、図１４、図１５では巻線１４２、１４４、１４６を含む。第２グループの巻線は第１グループの巻線に対して実質上交差する（すなわち直交する）方向であるので、磁気モーメントは、磁場が向かう物体（たとえば、強磁性ガイドまたは導電性表面）に対して実質的に平行である。第２グループの巻線は第１グループの巻線の間、またはその巻線の隣に位置し、第１グループの電磁石の巻線間で互いに最も近い部分に実質上近いので、第２グループの巻線の磁気モーメントは、第１グループの巻線の１つから第１グループの（中では隣の）他の巻線への方向である。第２グループの巻線間では磁気モーメントが互いに反対方向である。
【００５３】
異なる巻線の磁場は各点でベクトル和を成す。磁場はすべての巻線によって形成されるので、結果的に生じる磁場は、電磁装置が相互作用の対象とする物体に平行な平面上に位置し、またはその平面からわずかな角度だけ傾いて位置する巻線によって形成された磁場と、その平面に対して直交するように、または直交する方向からいくらかずれて位置する巻線によって形成された磁場との両方から構成される。こうして、磁場の形成には、電磁装置の部分である、すべての要素（巻線）が寄与する。さらに、この組み合わせでの巻線の配置であれば、磁場の総和は実質上、電磁装置の片側、すなわち磁気的相互作用が生じる物体（図面では下方）に向いている。こうして、本発明による装置は、装置の重量に対する磁場の強さの比として定義可能な効率を上昇させている。
【００５４】
磁場の総和は、たとえば、強磁性ガイドを引き付け、または導電性表面をはねのけることによって揚力を生み出すのに使用可能である。第２グループの巻線（電磁石）の存在により、第１グループの巻線（電磁石）の磁場の方向が片側から反対側へ変化し、第１、第２、両方のグループの巻線（電磁石）、すなわち組み合わせのすべての巻線によって形成される磁場の全体が、強磁性ガイドまたは導電性表面と実際に相互作用する。電磁装置（電磁石または巻線の組み合わせ）の反対側、すなわち強磁性ガイドまたは導電性表面の位置と反対側では、磁場が消失し、またはその強さが無視可能である。
【００５５】
長手方向における位置が相互にずれている巻線の組み合わせが巻線の片側にしか向いていない磁場を発生させるには、巻線の磁気モーメントは隣接する各対において同符号の傾きを成さねばならない。巻線の間隔は、グループごとではなく、組み合わせの中で長手方向において巻線を次の巻線へ変換することで決まる。傾きの符号（正か負）は、長手方向ＯＸおよび／または垂直面ＸＯＺと（図４に示されている配置と）の比較で決まる。第１グループの巻線の磁気モーメントベクトルから第２グループのそれへの変換における傾きが反時計方向であればその傾斜角は正とし、時計方向であれば負としてもよい（逆の定義も可能である。ただし、傾きの符号の決め方を一旦決めたら変えてはいけない）。組み合わせの中で、長手方向とは反対方向において１本の巻線から次の巻線へ移る場合、傾きは符号を反転させる。本発明による巻線または電磁石の組み合わせの場合、隣接する巻線（電磁石）対のすべての間で磁気モーメントベクトルの傾きが同様に変わる。
【００５６】
図５は、巻線の組み合わせによって形成された磁場分布の上側のグラフ（曲線５１）と下側のグラフ（曲線５２）とを示す（グラフの上には、その組み合わせ（の側面図）が模式的に示されている）。見てのとおり、電磁装置の全体にわたり、磁場には非対称性がある。すなわち、上側の磁場の強さ５１は下側の磁場の強さ５２よりも常に大きく、両方の強さの比は、場所によっては６倍を超える。図６は、図４に示されている装置と同様な装置２台が長手方向において位置をずらして（鏡像の関係で）横に並べられた場合での磁場分布を示す。中心の２個の巻線は互いに異なる装置に属し、同じ装置の一部ではない。磁場の非対称性は明らかに、２台の装置から成る電磁装置の全長にわたり維持されている。
【００５７】
長手方向に沿って１本の巻線から次の巻線へ観測点を移動させる場合、たとえば図７または図８において見られるように、垂直面（長手方向を定義するベクトルを含む。）内で磁気モーメントが方向を変えて（回転して）いる。この方向変化は同方向（時計方向または反時計方向）である。たとえば図７では、巻線７１から巻線７２−７４を順番に通って巻線７５へ移動する場合、磁気モーメントｍ71−ｍ75は一律に時計方向に回転している。同様に、図８では、巻線８１−８９の順に変換する場合、磁気モーメントｍ81−ｍ89も一律に時計方向に回転している。これらの回転の角度（すなわち、磁気モーメントベクトル間の角度）は、たとえば４５°から１３５°までの様々な値が可能であり、巻線対ごとに異なっていても、巻線対間で一定であってもよい。好ましい実施形態では、図４、図７、図８、図１３−図１５が示すように、隣接する巻線間では磁気モーメントが９０°の角度を成す。
【００５８】
上記のとおり、巻線（電磁石）間での磁気モーメントの相対的な方向はまた、ベクトル積を使っても決定可能である。隣接する２本の巻線（一方は第１グループに属し、他方は第２グループに属する。）の間での磁気モーメントのベクトル積は、組み合わせ中の巻線対のすべてにおいて一定のベクトルであり、図４の垂直面ＸＯＺに対して同方向である。すでに述べたとおり、垂直面は長手方向を含み、磁気モーメントは、その垂直面に属するか、それに対して垂直であるかのいずれかであり、さもなくばそれからわずかに外れている。いずれの実施形態においても、磁気モーメントは垂直面への射影が零ベクトルではない。したがって、複数枚の垂直面は、本発明に従って巻線の組み合わせを定義するのに利用可能である。好ましい実施形態では、各巻線からの磁気モーメントの射影が最大値、または最大値の平均値である平面として縦断面が定義される。すでに述べたとおり、図４では、隣接する巻線（電磁石）対、たとえば巻線対４１と４２、または４２と４３の磁気モーメントで張られる平面が垂直面ＸＯＺとして認められる。
【００５９】
本発明はまた、図１、図４に示されているように、２本または３本の巻線（電磁石、コイル）から成る装置に関するが、好ましい実施形態では、４本、５本、またはそれ以上の巻線の組み合わせが使用される。たとえば、図７、図１１、図１３は、巻線を５本含む装置を示し、図９は６本の巻線に対するグラフを示し、図１４、図１５は、巻線を７本含む装置を示し、図８は、巻線を９本含む装置を示し、図１０、図１２は、１２本の巻線から成る装置に対するグラフを示す。これらの組み合わせでは、第１グループの巻線が少なくとも１本、その幾何学的中心を長手方向において第２グループの巻線の幾何学的中心の間に置き、第２グループの巻線が少なくとも１本、その幾何学的中心を長手方向において第１グループの巻線の幾何学的中心の間に置いている。３本の巻線から成る組み合わせでは第２グループが単一の巻線から成る（それで置き換えられている）。好ましい実施形態では、第１グループの巻線が少なくとも１本、長手方向において第２グループの巻線間に位置し、第２グループの巻線が少なくとも１本、長手方向において第１グループの巻線間に位置する。応用可能な実施形態の１つでは装置が、本発明に従って長手方向に沿って長尺の物体（それに沿って電磁装置が移動する。）（たとえば、磁気浮上させる強磁性ガイドまたは導電性表面）に平行に配置された、７本、８本、９本、１０本、またはそれ以上の巻線を含んでいてもよい。
【００６０】
図７は、巻線７３（上向きの磁気モーメントｍ73）によって発生する磁場が巻線７２と７４とによって２つの部分に分割されることを示す（磁気モーメントｍ72、ｍ74はそれぞれ、巻線７３からは外向きであり、互いに対しては反対方向である）。これら２つの部分は巻線７１、７５によって捕捉される（磁気モーメントｍ71、ｍ75は下向きである）。また、巻線７３内では両側（すなわち、巻線対７１、７２と７４、７５）からの磁場が足し合わされているとも言える。いずれの場合でも、磁場は巻線７３の中においては、巻線７１、７５の中よりも強い。これは、図７の示す、巻線を５本含む装置の磁場分布が一様ではないことを意味する。
【００６１】
磁場のこの非一様性を除去する目的で本発明による装置は、図７が示すような巻線を多数（好ましくは奇数）、たとえば、７本、図８が示すような９本、またはそれ以上利用してもよい。図８では、巻線８３の磁場は巻線８１の磁場よりも絶対値が大きい。磁気モーメントｍ81、ｍ82、ｍ83、ｍ84、ｍ85に従い、巻線８３の磁場が巻線８２、８４によって２つの流れに分かれ、更に巻線８１、８５に入るからである（図７の巻線７１、７２、７３、７４と同様である）。それと共に、巻線８５の磁場は巻線８３、８７の磁場と絶対値が等しい。磁気モーメントｍ83、ｍ84、ｍ85、ｍ86、ｍ87に従い、巻線８５の磁場が巻線８４、８６によって２つの流れに分かれ、更に巻線８３、８７に入るからである。巻線８７の磁場もまた、磁気モーメントｍ85、ｍ86、ｍ87、ｍ88、ｍ89に従い、巻線８６、８８によって２つの流れに分かれ、更に巻線８５、８９に入るので、巻線８３、８５、８７の磁場は強さが等しい。巻線８１、８９の磁場は流れが分配されないが、十分な量が巻線８２、８８を通って巻線８３、８７の磁場と合流するので、巻線８１、８９の磁場は巻線８３、８５、８７の磁場とは強さが異なる。これにより、エッジ効果が現れる。こうして、本発明による１台の電磁装置（巻線の１つの組み合わせ）では、巻線が多いほど装置の長さが大きいので、それに沿って一様な磁場が得られる。
【００６２】
図９、図１０はそれぞれ、６本、１２本の巻線の組み合わせ（これらは、対応するグラフの上に示されている。）について磁場を計算した結果を示す。両グラフにおいて、隣接する巻線は９０°の傾きで置かれ、隣接する巻線間での磁気モーメントのベクトル積は、これらの磁気モーメントで決まる平面で空間を分けて得られる半空間のうち同じ方へ向いている。図９では曲線９１が、図１０では曲線１０１が、それぞれ装置の上方での磁場の強度特性を示し、曲線９２、曲線１０２がそれぞれ示す、装置の下方での磁場の強度特性よりも常に大きい。これは、装置全体にわたって磁場の非対称性が安定していることを反映している。
【００６３】
本発明の技術的効果は、すべての磁気モーメントが実質上、垂直面内にある場合だけでなく、それらが垂直面から逸れてはいるが、垂直面への射影が零ベクトルではない場合にも達成される。したがって、本発明の利用を決める際の便宜上、電磁石の磁気モーメントはいずれも、共通の垂直面からの傾きの０°からのずれが最大±４５°まで、または１８０°からのずれが最大±４５°までであることが前提とされてもよい。すなわち、磁気モーメントベクトルは垂直面から、絶対値で最大４５°まで傾いていてもよい。一般的に言えば、技術的効果は、傾きの絶対値が４５°より大きくても達成されるが、その効果自体は比較的小さい。すなわち、そのような電磁装置は機能の効率が劣る。この明細書では、以下ではもちろん、全体として、方向と平面との幾何学的配置が、図面での描写との整合の便宜を図る目的でのみ特定され、それ以外の目的を個別に求めるものではない。すなわち、実際には組み合わせの配置に依って平面と方向とが別の方向に置かれる場合もある。
【００６４】
特に、巻線のうち１本の長手方向における中心を通る直線で垂直面から分けられた半平面の両方で磁場はかなりの強さである。好ましい実施形態では、磁気モーメントが垂直面内にあり、または垂直面に対して平行であるので、磁場は主に、水平面（第１グループの巻線が配置される平面（図１と図４とではＸＯＹ平面に平行であり、図１３では軸ＯＸとＯＹとで張られる平面である。））で垂直面から分けられた半平面の一方（上側または下側）に集中し、他方では無視できる。しかし、本発明の主な技術的効果は、磁場分布の非対称性を保証することにあるので、垂直面に対する磁気モーメントの傾きが絶対値で４５°よりも大きいが、磁場に十分に大きい（２倍、１．５倍等の）非対称性があれば、本発明が利用されているとみなされるべきである。
【００６５】
長手方向に対する傾きを測定するのにも、同様な手法が利用されるべきである。好ましい実施形態では、図４、図７、図８、図１３−図１５に示されているように、装置（組み合わせ）における第１グループの巻線の磁気モーメントが長手方向に対して９０°または−９０°の傾きを成す。すなわち、磁気モーメントは長手方向に対して垂直である（磁気モーメントベクトルの長手方向への射影が、そのベクトル自体の長さと一致する最大値である）。第２グループの巻線の磁気モーメントは長手方向に対して０°または１８０°の傾きを成す。すなわち、磁気モーメントの方向は長手方向に一致し、または平行もしくは反平行である（磁気モーメントベクトルの長手方向への射影が零ベクトル、より正確には点である）。しかし、本発明の技術的効果が得られるのは、巻線の磁気モーメントが長手方向に対して、垂直、平行、または反平行の場合には限らず、上記とは異なる角度で傾いている場合もあり得る。このような場合は図１１に示されている。このような場合、第１グループの巻線１１１、１１３、１１５の磁気モーメントｍ111、ｍ113、ｍ115は長手方向への射影が比較的小さく、第２グループの巻線１１２、１１４（図１１では垂直に実装されている。）の磁気モーメントｍ112、ｍ114は長手方向への射影の長さが各ベクトル自体の長さとほとんど変わらない。こうして、本発明による電磁装置については長手方向が複数定まる場合がある。好ましい実施形態では、第１グループの巻線の磁気モーメントの射影、またはそれらの平均値が最大であり、かつ第２グループの巻線の磁気モーメントの射影、またはそれらの平均値が最小である方向が、長手方向とみなされる。
【００６６】
図１２は、１２本の巻線から成る装置について磁場をシミュレートした結果を示す。巻線のうち４本は水平に配置され、残りは長手方向に対して＋１２０°または−１２０°の角度で傾いている（配置の一例がグラフの上に示されている）。この装置では、磁気モーメント間に「回転」が、反時計方向へ１２０°ずつ生じている。すなわち、隣接する巻線の磁気モーメント間の角度が１２０°である（回転が反対方向であれば、−１２０°である）。その結果、隣接する巻線間での磁気モーメントのベクトル積は、これらの磁気モーメントで張られる平面から同じ側（半空間）へ向いている。計算が示すとおり、このような装置の磁場もまた非対称である。装置全体にわたり、上側の磁場の強さ１２１は下側の磁場の強さ１２２よりも常に大きい。
【００６７】
巻線の磁気モーメントが長手方向に対して、９０°、−９０°、０°、１８０°のいずれとも異なる角度で傾いている場合でも本発明の技術的効果が得られることを鑑みれば、本発明が利用されているかについては、第１グループの巻線の磁気モーメントの長手方向に対する傾きが９０°から最大±４５°までのずれ、または−９０°から最大±４５°までのずれに収まり、第２グループの巻線の磁気モーメントの長手方向に対する傾きが０°から最大±４５°までのずれ、または１８０°から最大±４５°までのずれに収まるかで決めるのが便利である。すなわち、第１グループの巻線の磁気モーメントは長手方向に対して垂直な方向から絶対値で最大４５°の傾きを成してもよい。それと共に、第２グループの巻線の磁気モーメントは長手方向から絶対値で最大４５°の傾きを成してもよい。一般的には、傾きが絶対値で４５°よりも大きくても技術的効果は得られるが、その効果自体は小さい。すなわち、そのような電磁装置は機能の効率が劣る。特に、巻線のうち１本の長手方向における中心を通る直線で垂直面から分けられた半平面の両方で磁場はかなりの強さでありえる。好ましい実施形態では、磁気モーメントが縦断面内にあり、または縦断面に対して平行であるので、磁場は主に、水平面（図４ではＸＯＹ平面であり、第１グループの巻線が配置される平面に平行である。）で垂直面から分けられた半平面の一方に集中し、他方では無視できる。上記よりも方向のずれが大きい装置でも、磁場が不均一、または変化に富んだ構造であり得る。しかし、本発明の主な技術的効果は、磁場分布の非対称性を保証することにあるので、特定の傾きが絶対値で４５°よりも大きいが、磁場に十分に大きい（２倍、１．５倍等の）非対称性があれば、本発明が利用されているとみなされるべきである。
【００６８】
上記の電磁装置、巻線（電磁石）の組み合わせは、装置の片側にだけ磁場を（言い換えれば、磁場に非対称性を）形成可能である。この磁場の分布では、巻線を流れる電流を変えることによって強さが修正可能である。巻線（電磁石）のグループの一方で巻線の電流の方向を変えることにより、機械的な変位も回転もなしで、磁場が形成される側を変えることも可能である。
【００６９】
磁場は、少なくとも巻線の内側の領域（コアは無くてもよい。これにより、組み合わせの重量が減り、鉄、鋼等、コア材による損失が減るのでコストが全体として削減され、コアにおける鉄等の強磁性体の飽和度による磁場の強さに対する制約が除去される。）に分布することに加え、長手方向に沿って配置された第１グループの巻線により、長手方向にも分布する。長手方向と交差し、第１グループの電磁石が位置する平面内に含まれる方向（図４では水平面ＸＯＹに平行である。）にも磁場を分布させる目的で、巻線の組み合わせを数列、横に並べて配置することは可能である。しかし、この構成は、導線／ケーブルの切り換えに余分な面倒を招きかねない。また、図１と図４とに示されているように、電磁石（巻線）が丸い形状の場合にはパッケージの緩いものが見られる一方、電磁石（巻線）が、正方形、長方形、ひし形、その他、大きい屈折を含む形状の場合、電磁石の形成する磁場の強さが制限される。四角形の電磁石の角では、巻線を構成する導線が屈折し、断面を平坦にしやすく、巻線のインピーダンスの増加、または破壊を招きかねないからである。
【００７０】
本発明による巻線の組み合わせから複数本を平行に並べる必要性を排除して、送電線における切り換えと配線との不具合を避け、強磁場の形成を可能にするには、少なくとも、装置の巻線の何本かを（図４では垂直面ＸＯＺに対して垂直な）軸ＯＹに沿ってそれと交差する方向に細長い形にしてもよい。図１３では、この方向が軸ＯＹと一致しており、その方向に巻線１３１−１３５が伸びている（図示されている巻線の形状は通常、レーストラック形と呼ばれる）。このような細長い電磁石の端では、巻線が丸い形をしていてもよい。その結果、そのような電磁石の巻線には折れがなく、組み合わせが配置された領域にわたって強磁場を形成可能な大電流を容易に流すことができる。
【００７１】
図６に示されているように、細長い巻線１３１−１３５を備えた電磁装置では磁気モーメントｍ131−ｍ135が、本発明による電磁装置を構成するように、軸ＯＸで特定される長手方向に沿って配置されている。ただし、場合によっては、本発明による装置が２次元的に形成されてもよい。巻線は、磁気モーメントが２方向で望ましい分布（配置）を形成するように設定される。
【００７２】
図１３の装置は、巻線の本数で図７の装置と一致し、巻線の磁気モーメントが逆方向である点でのみ異なる。この関係により、図１３の装置には、図７の装置と同様、磁場の不均一性の問題がある。この問題を解決するには、図１４、図１５に示されているように、巻線をより多く使えばよい。
【００７３】
図１４は、その装置の断面図を示す。巻線１４１−１４７の上には電流の方向が示されている。点は、図を見ている者へ向かう電流を意味し、バツ印はそのものから離れる電流を意味する。図１５は、同じ装置の平面図であり、矢印を用いて電流も示している。図１４では磁気モーメントｍ141−ｍ147の方向が右ネジの法則で定義されている。図１４の電磁システムは、導電性表面１４０の上方、高さｈに位置する。図１５が示すように、巻線１４１−１４７の細長い形状により、装置は導電性表面１４０の面積のほとんどを覆っている。
【００７４】
以下の実施形態では装置のその他の利点として、装置が全体的に小型である。領域全体にわたる磁場分布が装置の垂直方向（長手方向と幅方向との両方に対して垂直である。）における比較的小さい厚みによって達成されるからである。組み合わせの高さは、第１グループの巻線の厚みに依存する。第２グループの巻線の高さ（実質上、垂直方向に位置する。）にも依存する。第２グループの巻線の高さは第１グループの巻線の厚みに一致していてもよく、それにより、巻線の組み合わせ（装置）全体の厚みが第１グループの巻線の厚みに一致する。したがって，装置の平坦な構造により、領域にわたって強磁場を装置の片側でのみ見られるように分布させて、小型化が達成可能である。同時に、電磁石がコアを持たないので、鉄損が減り、装置の重量が軽減する。
【００７５】
強磁場の形成には大電流を流さねばならないことを鑑みれば、同じ巻線の両側間と隣接する巻線の対向する側面間とには（アンペアの法則による）大きな力が作用する可能性がある。巻線の変形を避けるには、巻線を、それを一部とする電磁石へ機械的に固定し、電磁石同士を接続すればよい。特に、第１グループの電磁石（巻線）同士を接続し、および／または、第２グループの電磁石（巻線）を第１グループの電磁石（巻線）に接続すればよい。
【００７６】
第２グループの巻線は、第１グループの巻線が配置された平面に対して垂直な方向において様々に配置可能である。図１１は、第２グループの巻線１１２、１１４の幾何学的中心が、第１グループの巻線の配置された平面内（たとえば、巻線１１３の平面内）に位置する実施形態を示す。このような場合、第１グループの巻線と第２グループの巻線との異なる部分間には、電流の方向に依って、様々な方向の力が作用する。いずれの方向の力も強さはほとんど等しくなり得る。同じ実施形態では、第２グループの巻線が第１グループの巻線間に位置し、特に、第２グループの巻線ごとに第１グループの巻線間に配置され、磁気モーメントが本発明に従って方向付けられている。第１グループと第２グループとの巻線間で隣接する部分を流れる電流は同方向である。すなわち、それらの間にはアンペアの法則に従って引力が作用する。このような実施形態は図１４に示されている。それに見られるように、巻線の３つ組み（１４１、１４２、１４３）、（１４３、１４４、１４５）、（１４５、１４６、１４７）のそれぞれでは隣接部分の電流の方向が一致している。これにより、多くの場合、配置は固定されなくてもよい。方向の異なる電流が流れる巻線部分の間隔が離れるので、斥力が大幅に弱まるからである。
【００７７】
実施形態によっては、上記の装置のいずれにおいても、巻線の何本か、またはすべてが超伝導状態に置かれてもよい。この目的で、たとえば、それらの巻線が液体窒素または液体ヘリウムの容器内に置かれることにより、超伝導が生じるまでそれらの巻線が冷却されてもよい。これにより、非対称な強磁場の方向を容易に変更することができる。
【００７８】
本発明による電磁装置の発見された実施形態はいずれも、工学の様々な分野で利用可能である。このような組み合わせの主な応用の１つは、磁場を強さと方向とが制御されるように形成する機能、すなわち磁気浮上による輸送システムである。特に、本発明による組み合わせは、磁気浮上を用いて移動する車両用の軌道に適用可能である。このような軌道では装置が、その軌道の近傍に磁場を形成するのに利用可能である。これにより、車両には揚力が与えられ、その車両を軌道の上方に浮上させることができる。この目的で、装置は、その縦断面（それに対して巻線の磁気モーメントが、最大±４５°までの傾き、または１８０°から最大±４５°までの傾きを成す。）が車両の移動方向に対して−４５°から４５°までの傾き、または１８０°から最大±４５°までの傾きを成すように配置されてもよい。好ましい実施形態では、組み合わせ（装置）の縦断面（図４では水平面ＸＯＹに平行である。）が車両の移動方向に平行である。
【００７９】
本発明による装置はまた、磁気浮上を利用する軌道に沿った移動を目的とする車両に実装可能である。この装置はこの車両に内蔵の磁気浮上装置に利用可能である。磁気浮上装置は、車両の近傍に磁場を発生させるのに利用され、軌道に対する揚力を車両に与えてその軌道の上方を移動させることができる。磁場によって車両に揚力を与える目的で装置では、その縦断面（それに対して装置の巻線の磁気モーメントは−４５°から４５°まで、または１８０°から最大±４５°の範囲の傾きを成す。）が、軌道に沿った車両の移動方向に対し、−４５°から４５°まで、または１８０°から最大±４５°の範囲の傾きを成すように配置される。好ましい実施形態では、装置のこの縦断面が、軌道に沿った車両の移動方向に平行である。この場合、軌道は強磁性ガイドおよび／または導電性表面でなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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