(57)【要約】【課題】磁気軸受装置をできるだけ簡単に製造する。僅かな電流しか消費しないように磁気軸受装置を形成する。【解決手段】軸受装置は、ステータと、運動要素（２）を縦方向に案内するための受動的磁気軸受（３、８、９）と、受動的磁気軸受による案内に対して直交する方向に運動要素を案内するための制御可能磁気軸受（３、５）とを有している。制御可能磁気軸受の電子的安定化装置は、これが制御電流を供給しかつ制御電流によってステータ要素の磁化が影響を受けるようにステータ要素（５）に関連付けられた電導体（６、７）を有している。制御可能磁気軸受の永久磁石（３）は、ステータ要素に向かい合って運動要素に配置されている。永久磁石およびステータ要素間の磁力は、制御電流がゼロの場合に運動要素を作動位置に保持し、運動要素が作動位置から外れた場合に限り作動位置に復帰させる方向へステータ要素を磁化させる制御電流が生みだされるようになされている。【選択図】図１
2004510108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動要素のための磁気軸受装置であって、
ａ）磁気軸受装置（１、１１、２１、４１、５１、７１）は、ステータを有しており、
ｂ）ステータ内に運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）が運動方向（４、２０、６６）に移動しうるように装備されており、
ｃ）磁気軸受装置（１、１１、２１、４１、５１、７１）は、運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）の縦方向の案内のための受動的磁気軸受（３、８、９；１４、１５、１６；２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６；５３、５４、５５、５６；７３、７４）と、受動的磁気軸受（３、８、９；１４、１５、１６；２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６；５３、５４、５５、５６；７３、７４）による案内と直交する方向に運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）を案内するための制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）とを有しており、
ｄ）受動的磁気軸受は、運動要素側およびステータ側に配置された永久磁石（３、８、９；１４、１５、１６；、２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６；５３、５４、５５、５６；７３、７４）を有しており、
ｅ）隣接するそれぞれの永久磁石（３、８、９；１４、１５、１６；２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６；５３、５４、５５、５６；７３、７４）は、互いに反発し合うように磁化されており、
ｆ）制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）は、運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）にその運動方向（４、２０、６６）と直交する磁力を作用させ、
ｇ）制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）は、磁化されたステータ要素（５、１２、２９、４８、５７、５８、７５）を有しており、
ｈ）制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）は、磁力を制御するための電子式安定化装置を有しており、
ｉ）安定化装置は、これによって制御電流が供給される電導体（６、７；１８、１９；３０、３１；４９；６０、６１、６２、６３、７６）を有しており、そして、電導体は、制御電流によってステータ要素（５、１２、２９、４８、５７、５８、７５）の磁化に影響を与えられるようにステータ要素（５、１２、２９、４８、５７、５８、７５）と関連付けられており、
ｊ）安定化装置は、運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）の位置を検出するための位置センサを有しており、
ｋ）位置センサの信号に基づいて、安定化装置は、運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）が作動位置に保持されるように制御電流を制御し、作動位置において受動的磁気軸受（３、８、９；１４、１５、１６；２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６；５３、５４、５５、５６；７３、７４）が制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）の磁力と逆向きの磁力を運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）に作用させる、
磁気軸受装置（１、１１、２１、４１、５１、７１）において、
ｌ）制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）は、永久磁石（３、１４、２３、４３、５３、５４、７３）を有しており、
ｍ）永久磁石（３、１４、２３、４３、５３、５４、７３）は、ステータ要素（５、１２、２９、４８、５７、５８、７５）に向かい合って運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）に配置されており；
ｎ）永久磁石（３、１４、２３、４３、５３、５４、７３）およびステータ要素（５、１２、２９、４８、５７、５８、７５）間の磁力は、制御電流がゼロの場合に運動要素（２、１３、２２、４２、５２、７２）が作動位置に保持され、そして、運動要素が作動位置から離れたときにだけ、作動位置に復帰する方向にステータ要素（５、１２、２９、４８、５７、５８、７５）の磁化に影響を与える制御電流が発生させられるようになされている、
ことを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項２】
ステータ要素は、永久磁石として形成されていることを特徴とする、請求項１記載の磁気軸受装置。
【請求項３】
永久磁石は、複数の部分マグネットによって構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の磁気軸受装置。
【請求項４】
ステータ要素（１２；５７、５８、７５）は、複数の電導体（１８、１９、６０、６１、６２、６３、７６）を有し、そして各電導体（１８、１９、６０、６１、６２、６３、７６）は、個別の安定化装置の一部であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項５】
制御可能磁気軸受（３、５；１２、１４；２３、２９；４３、４８；５３、５７；５４、５８；７３、７５）の永久磁石（３、１４、２３、４３、５３、５４、７３）は、連合する受動的磁気軸受の運動要素側の永久磁石（３、１４、２３、４３、５３、５４、７３）をも形成していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項６】
互いに反発し合う運動要素側およびステータ側の永久磁石（２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６）を有する幾つかの受動的磁気軸受（２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６）は、運動要素（２２、２４）を縦方向に案内するために備えられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項７】
受動的磁気軸受（２３、２５、２７；２４、２６、２８；４３、４５；４４、４６）は、運動要素（２２、２４）の終端範囲に配置されていることを特徴とする、請求項６記載の磁気軸受装置。
【請求項８】
幾つかの分離した制御可能磁気軸受（５３、５７；５４、５８）が備えられており、これらのそれぞれに、運動要素側永久磁石（５３、５４）およびステータ要素（５７、５８）が備えられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項９】
少なくとも１つの個別の安定化装置が、各ステータ要素（５７、５８）と関連付られていることを特徴とする、請求項８記載の磁気軸受装置。
【請求項１０】
制御可能磁気軸受（５３、５７；５４、５８）は、運動要素（５２）の端部に配置され、そして、それぞれの永久磁石（５３、５４）が受動的磁気軸受（５３、５４、５５、５６）のステータ側永久磁石（５５、５６）に隣接させられ、それでもって、制御可能磁気軸受（５３、５７；５４、５８）の永久磁石（５３、５４）が同時に受動的磁気軸受（５３、５４、５５、５６）の運動要素側永久磁石（５３、５４）を形成するようになされていることを特徴とする、請求項８または９に記載の磁気軸受装置。
【請求項１１】
運動要素（３、１４、２２、５２）は、直線運動部材として形成されており、その部材の永久磁石（３；１４；２３、２４；５３、５４）は、受動的磁気軸受の永久磁石（３、８、９；１４、１５、１６；２３、２５、２７；２４、２６、２８；５３、５４、５５、５６）のように運動方向にのびていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項１２】
運動要素は、回転部材（４２、７３）として形成されており、その回転部材の永久磁石（４３、４４）は、受動的磁気軸受の永久磁石（４３、４５；４４、４６）と同様に円形状をなしていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気軸受装置。
【請求項１３】
運動要素（７３）およびステータ要素（７５）は、リング形状をなし、そして、独立した安定化装置の一部である複数の電導体（７６）がステータ要素（７５）上に分配されるように配置されていることを特徴とする、請求項１２記載の磁気軸受装置。
【請求項１４】
制御可能磁気軸受（７３、７５）の永久磁石（７３）は、同時に受動的磁気軸受（７３、７４）の運動要素側永久磁石（７３）を形成しかつ受動的磁気軸受（７３、７４）のステータ側永久磁石（７４）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１２１３に記載の磁気軸受装置。
【請求項１５】
制御可能磁気軸受（７３、７５）の永久磁石（７３）は、同時に受動的磁気軸受（７３、７４）の運動要素側永久磁石（７３）を形成しかつ受動的磁気軸受（７３、７４）のステータ側永久磁石（７４）を取り囲んでいることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の磁気軸受装置。
【請求項１６】
制御可能磁気軸受の永久磁石は、同時に受動的磁気軸受の運動要素側永久磁石を形成しかつ内外から受動的磁気軸受の円形状ステータ側永久磁石によって挟まれていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の磁気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、請求項１の前文に記載の特徴を有する運動要素用磁気軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１において真空ポンプ内にあるそのような磁気軸受装置が開示されている。磁気軸受装置は、運動要素としてロータを有している。ロータにはロータブレードおよびステータブレードが互いに交互に取付けられている。ロータブレードには、ロータを軸方向に案内するためにアキシアル方向に離間して配置された２つの受動的磁気軸受が設けられている。磁気軸受は、それぞれ２つの同心円状の円形永久磁石によって構成されている。永久磁石の一方はロータに、そして他方はステータに、従って機器に固定状に配置されていて、そして互いに反発し合うように磁化されている。
【０００３】
ロータの下端部には制御可能磁気軸受が配置されている。磁気軸受は、ロータに固定された吸引ディスクに作用する電磁石を有する。電磁石は、一般的にはステータ要素を形成している磁化可能なコアと、電導体から成るコイルとによって構成されている。電磁石の励磁は、安定化装置によって制御され、安定化装置は、ロータのアキシアル方向の位置を検出するための位置センサを有している。電磁石によってロータは、作動位置に保持され、作動位置において受動的磁気軸受の永久磁石は、これが電磁石の吸引力と反対向きのアキシアル方向力を生み出すように互いにずらされている。作動位置を保持するために電磁石が常時励磁されていなければならないように、作動位置が設けられている。安定化装置は、アキシアル方向に変位する際に励磁を変化させることによってロータが常に作動位置に戻されるように配慮している。
【０００４】
この磁気軸受装置の短所は、電磁石によってロータを作動位置に保持するために常に制御電流が必要なことである。そのほかに電磁石の磁力曲線が線形でないために安定化が困難である。
【０００５】
特許文献２において例えば流量測定向けの磁気軸受装置が開示されている。磁気軸受装置は、運動要素として水平にのびているロータを有している。ロータを浮遊保持するために、ここでもステータ側およびロータ側のそれぞれ１つの永久磁石を有する２つの受動的磁気軸受が設けられている。永久磁石は、互いに反発するように磁化されていて、その際に両方の受動的磁気軸受の界磁成分は、互いに逆向きに指向されている。
【０００６】
両方の受動的磁気軸受の間隙にはマグネットコイルが配置されていて、マグネットコイルによって受動的磁気軸受の磁場を重ね合わすことが出来る。マグネットコイルの励磁は、制御装置によって制御され、制御装置には位置センサが所属していて、位置センサは、ロータのアキシアル方向の変位を非接触で検出し、そしてアキシアル方向の変位と関連して励磁電流を制御する。マグネットコイルの電流の方向と大きさとに応じてロータは、特定の作動位置に保持される。
【０００７】
この軸受の短所は、マグネットコイルと、運動要素を固定している永久磁石との間隔が大きいことである。従って運動要素の作動位置を安定化させるための達成可能な戻し力は小さい。そのほかにマグネットコイルは、スペースを取り、スペースにはロータを取り付ける場合に回転駆動装置用回転磁場ステータを収容するのが賢明である。
【０００８】
【特許文献１】
ＤＥ　３８　１８　５５６Ａ１
【０００９】
【特許文献２】
ドイツ未審査出願ＤＥ−ＯＳ　２９　１９　２３６
【００１０】
【発明が解決すべき課題】
本発明の根底になっている課題は、当初述べた種類の磁気軸受装置が出来る限り簡単に製造され、かつ僅かな電流しか消費しないように該磁気軸受装置を形成することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明による下記の特徴によって解決される。
【００１２】
ｌ）制御可能磁気軸受が、１つの永久磁石を有する。
【００１３】
ｍ）永久磁石が、ステータ要素と向かい合うように運動要素に配置されている。
【００１４】
ｎ）永久磁石およびステータ要素間の磁力は、制御電流がゼロの場合に運動要素が作動位置に保持されるように、この作動位置から運動要素が外れた場合に限り作動位置を復帰させる方向へとステータ要素の磁化に影響を及ぼす制御電流が生み出されるように設計されている。
【００１５】
本発明は、不安定な作動位置において吸引作用を有する隣接したステータ要素によって反発的磁力により受動的に安定化させられる運動要素を安定させ、そして運動要素がこの作動位置を離れるときに限りステータ要素に制御電流が供給されることである。この場合に限り制御電流が流れるので、電流消費量は僅かである。そのほかに本発明に基づく磁気軸受装置の特徴は、構造が簡単であることである。そして本発明に基づく磁気軸受装置は、直線運動する運動部品にも、また回転運動する運動部品にも適している。
【００１６】
ステータ要素は、軟磁性鋼によって構成されるのが望ましい。ステータ要素は、永久磁石として形成されていてもよく、強磁性部品または永久磁石部品によって構成されていてもよい。
【００１７】
基本的には互いに同一平面上に接しているか、あるいは互いに間隔を有しているところの複数の部分マグネットから永久磁石を構成させるという可能性が存在する。
【００１８】
さらに本発明によれば運動要素の作動位置をより良く安定化させるために、ステータ要素が複数の電導体を有し、各電導体が個別の安定化装置の一部であることが見込まれている。その場合に各電導体は、それぞれ関連付けられた安定化装置を介して個別の制御電流を受取り、制御電流の大ききと方向は、それぞれの位置センサによって決定される。
【００１９】
制御可能磁気軸受の永久磁石が連合する受動的磁気軸受の運動要素側永久磁石をも形成するとき、本発明に基づく磁気軸受装置の格別簡単な実施形態が得られ、その結果、受動的磁気軸受のステータ側永久磁石は、この制御可能磁気軸受の永久磁石に隣接して位置している。
【００２０】
運動要素が真っ直ぐな場合、運動要素側およびステータ側の互いに反発し合う永久磁石によって運動要素を縦方向に案内するために複数の受動的磁気軸受を配置することが勧められる。その際に受動的磁気軸受を運動要素の終端範囲に配置すべきである。
【００２１】
それぞれ１つの運動要素側永久磁石とステータ要素とを有する複数の制御可能磁気軸受も設けられていてよい。この配置は、とりわけ各ステータ要素に少なくとも１つの個別の安定化装置が関連付けられているときに勧められる。その際に次のような実施形態も考慮の対象になる。すなわち、制御可能磁気軸受が運動要素の端部に配置されおり、かつその永久磁石に隣接して受動的磁気軸受のそれぞれ１つのステータ側永久磁石が、制御可能磁気軸受の永久磁石が同時に受動的磁気軸受の運動要素側永久磁石を形成するように関連付けられている実施例も考慮の対象になる。運動要素は、直線運動部材として形成されていてよく、その部材の永久磁石は、受動的磁気軸受の永久磁石と同様に運動方向にのびている。しかしその代わりに運動要素は、回転部材として形成されていてもよく、その回転部材の永久磁石は、受動的磁気軸受の永久磁石と同様に円形を有している。その際に運動要素とステータ要素は、リング形状を有し、そしてステータ要素にわたって分配された複数、望ましくは少なくとも３つの電導体が配置されていてよく、電導体は、それぞれ独立した安定化装置の一部である。その場合に制御可能磁気軸受の永久磁石は、同時に受動的磁気軸受の運動要素側永久磁石を形成し、そして受動的磁気軸受のステータ側永久磁石によって囲まれているべきである。これに対する選択肢として、制御可能磁気軸受の永久磁石が受動的磁気軸受のステータ側永久磁石を取り囲んでいるという可能性もある。両方の可能性は、運動要素を作動位置に保持するのに一般に十分である。しかしながらこのことは、制御可能磁気軸受の永久磁石が内側および外側で受動的磁気軸受のそれぞれ１つの円形をしたステータ側永久磁石によって挟まれているという実施形態を排除するものではない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照してつぎに説明する。
【００２３】
図１に示した磁気軸受装置１は、棒状に伸びかつ長方形の横断面をもつ運動要素２を有している。運動要素は、永久磁石３によって構成されていて、その磁化方向は、運動要素２の端面の矢印によって示されている。運動要素２は、二重矢印４の方向に運動し、そして例えばリニアモータまたはリニアガイドの一部として考慮の対象になる。
【００２４】
磁化可能な材料、好ましくは軟磁性鋼よりなりかつ運動要素２と平行にのびたステータ要素５が永久磁石３の下のユニット上に固定状に配置されている。ステータ要素５の両側に電導体６、７が配置されており、電導体は、これに制御電流を供給しうる安定化装置に所属する。
【００２５】
運動要素２の両側に２つのステータ側永久磁石８、９が配置されている。永久磁石は、端面の矢印が示しているように、運動要素２の永久磁石３と同じ方向に磁化されている。これによって永久磁石８、９と運動要素２との間に反発する磁力が生じ、これによって運動要素２は、永久磁石８、９の中央に弾性的に保持される。従って３つの永久磁石３、８、９は、運動要素２を縦方向に案内するための受動的磁気軸受を形成している。永久磁石８、９は、ここでは詳しく示されていないステータの一部である。
【００２６】
垂直方向１０において、互いに補い合っている２つの磁力が運動要素２に作用する。ステータ要素５および永久磁石３間の吸引力は、運動要素２が永久磁石８、９に対して僅かに上方にオフセットさせられた作動位置に保持されるように設計されている。作動位置において永久磁石８、９は、上向きの磁力を作用させる。もちろんこの作動位置は不安定であり、その結果、運動要素２は上方または下方にずれる可能性がある。このずれは、ここには詳しく示されていない、非接触式に作動する位置センサによって誘導的、電流磁気効果的、容量的、あるいは光学的な方法で検出され、そして安定化装置に働きかけて電導体６、７に電流を供給するようにさせる。電流は、運動要素２が再び作動位置に戻されるようにステータ要素５の磁化に影響を及ぼす。
【００２７】
運動要素２が再びその作動位置を占めると、制御電流はゼロになる。すなわちこの位置において磁気軸受装置１は電流を消費しない。従って永久磁石３とステータ要素５は、安定化装置とともに制御可能磁気軸受を形成し、その際に永久磁石３は、同時に受動的磁気軸受の一部でもある。
【００２８】
図２に示した磁気軸受１１が図１による磁気軸受１と異なる点は、ステータ要素１２の配置が異なっていることと、２つの安定化装置が設けられていることである。この場合にステータ要素１２は、運動要素１３の上に配置されている。ステータ要素１２と、運動要素１３の永久磁石１４との間で作用する磁力は、運動要素１３が縦方向にのびた両方の永久磁石１５、１６に対して下向きの作動位置へオフセットさせられるように設計されていて、その結果、これらの永久磁石１５、１６が、反発する磁力に基づいて運動要素１３を縦方向に案内するだけでなく、下向きの力をも作用させる。
【００２９】
この力に対抗しているのが、運動要素１３の永久磁石１５およびステータ要素１２間の吸引力であり、双方の力は、永久磁石１４が上述した僅かに下方にオフセットさせられた作動位置にあるときに相殺される。
【００３０】
横軸１７を中心として運動要素１３が傾倒するのを防止するために、磁気軸受装置１１は２つの安定化装置を有している。安定化装置は、それぞれ１つずつの電導体１８、１９を有している。電導体１８、１９は、ステータ要素１２の端部にコイルの形で配置されている。各電導体にはそれぞれ個別の位置センサ（ここには示されていない）が関連付けられており、位置センサは、電導体１８、１９の範囲において運動要素１３の位置を検出し、その結果、運動要素１３を再びステータ要素１２に対して平行にさせるために、横軸１７を中心とする運動要素１３の運動に応じて電導体に様々な制御電流が供給される。
【００３１】
ここでは運動要素１３は、同じく長手方向２０に運動し、そして図１による磁気軸受装置１も適しているような用途に関して考慮の対象になる。
【００３２】
図３において、図１の磁気軸受装置１の変形例を表す別の磁気軸受装置２１が示されている。この磁気軸受装置は、幅の狭い面を下にして立っているプレート状運動要素２２を有している。運動要素は、下面においても、また上面においても互いに水平にのび同じ方向に磁化された永久磁石２３、２４を有している。各永久磁石２３、２４に２つのステータ側の、従って機器に固定された永久磁石２５、２６および２７、２８が隣接している。永久磁石は、同じ方向に磁化されていて、そしてそれ故に磁気反発力に基づいて運動要素２２を縦方向に案内している。それぞれ３つの永久磁石２３、２５、２６および２４、２７、２８は、運動要素２２を縦方向に案内するためのそれぞれ１つの受動的磁気軸受を形成し、その際に運動要素２２は、図１による磁気軸受装置１の場合と異なってここでは運動軸を中心とする傾倒に対して安定性のあるように案内される。
【００３３】
運動要素２２の下部永久磁石２３の下にステータ要素２９が配置されている。このステータ要素は、安定化装置の電導体３０、３１によって両側から挟まれている永久磁石２３と軟磁性材料から成るステータ要素２９との間の吸引力によって、運動要素２２は、永久磁石２５、２６および２７、２８に関して僅かだけ上方にオフセットさせられた作動位置に保持される（磁気軸受装置１の場合と同様に）。作動位置において永久磁石２５、２６、２７、２８は、上向きの磁力を運動要素２２に作用させ、この磁力は、永久磁石２３およびステータ要素２９間の吸引力によって相殺される。運動要素２２がこの作動位置から上方または下方へと離れると、安定化装置が、電導体３０、３１に制御電流を供給し、制御電流によって、運動要素２２が再びその作動位置に戻るように永久磁石２３およびステータ要素２９間の吸引力に影響が及ぼされる。これによって永久磁石２３は、下部受動的磁気軸受の一部であり、また制御可能磁気軸受の一部でもある。
【００３４】
ステータ要素２９も図２による実施例の場合と同様に２つの独立した安定化装置を備えていてよいことは当然のことである。そのほかにここに示された運動要素２２も二重矢印３２によって示された方向に直線運動でき、そして運動要素は、図１と図２による磁気軸受装置１、１１向けの用途にも適している。
【００３５】
図４に示された磁気軸受装置４１は、図３による磁気軸受装置の回転対称的変形例を表している。磁気軸受装置４１は、運動要素として垂直方向にのびかつ垂直軸を中心に回転できるロータ４２を有している。ロータは、その端面側端部にそれぞれ１つの円形永久磁石４３、４４を有している。永久磁石４３、４４は、それぞれリング状永久磁石４５、４６によって取り囲まれている。リング状永久磁石は、ステータの部品であり、そして円形スリーブ４７を介して互いに結合されている。永久磁石４５、４６およびスリーブ４７は、ロータ４２を目に見えるようにするために、切断されていて、従って一部しか示されていない。永久磁石４５、４６は、ロータ４２の永久磁石４３、４４と同じ方向に磁化されていて、その結果、永久磁石４３と４５の間および４４と４６の間に磁気反発力が作用し、磁気反発力によってロータ４２がラジアル方向において心出しされる。永久磁石のそれぞれ隣接する対４３、４５および４４、４６は、受動的磁気軸受を形成する。
【００３６】
ロータ４２の下部永久磁石４３の端面の下に円筒状ステータ要素４８が配置されている。このステータ要素は、切断表示されている電導体４９によって取り囲まれている。電導体４９は、安定化装置（ここには詳しく示されていない）の一部であって、安定化装置にはロータ４２の垂直位置を検出する位置センサも所属している。ロータ４２の下部永久磁石４３およびステータ要素４８間に作用する磁力は、ロータ４２の永久磁石４３、４４がこれらをを取り囲んでいる永久磁石４５および４６に対して僅かに上方にオフセットさせられるように設計されており、その結果、永久磁石４５、４６による上向き垂直力と、永久磁石４３およびステータ要素４８間の吸引力の平衡が達成される。ロータ４２が垂直方向に変位させられると、位置センサがそれを検出し、そして安定化装置に働きかけて電導体４９に、ロータ４２が再びその作動位置に戻るようにステータ要素４８の磁化に影響を及ぼす制御電流を供給させる。
【００３７】
図５には図２による磁気軸受装置の変形例を表わす磁気軸受装置が示されている。磁気軸受装置５１は、水平に拡がるプレート状運動要素５２を有している。この運動要素は、両側で棒状永久磁石５３、５４によって制限されている。これと平行にステータ側永久磁石５５、５６が拡がっている。ステータ側永久磁石は、運動要素５２の永久磁石５３、５４と同じ方向に磁化されている。このようにして隣接しているそれぞれの永久磁石５３、５５および５４、５６の間に反発する磁力が生じて、永久磁石は、運動要素５２を縦方向に案内している。隣接している永久磁石５３、５５および５４、５６のそれぞれの対は、受動的磁気軸受を形成している。
【００３８】
運動要素５２の永久磁石５３、５４の上にそれぞれ１つのステータ要素５７、５８が配置されている。ステータ要素は、永久磁石５３、５４に対して平行に拡がり、そして軟磁性鋼によって構成されている。ステータ要素５７、５８は、ブリッジ５９によって結合されている。
【００３９】
図２による実施例の場合と同様にステータ要素５７、５８は、それぞれ２つの電導体６０、６１および６２、６３を有している。電導体は、ステータ要素５７、５８の端部の範囲に配置されている。各電導体６０、６１、６２、６３は、それぞれ１つの位置センサを有する個別の安定化装置に所属していて、その結果、電導体６０、６１、６２、６３に様々な制御電流を供給することが可能である。
【００４０】
運動要素５２は、垂直方向６４に作用する磁力によって作動位置に保持される。作動位置は、永久磁石５５、５６によって占められた平面に対して僅かに上方にオフセットさせられている。このようにして永久磁石５５、５６は、下向きの磁力を運動要素５２に及ぼし、磁力は、運動要素側永久磁石５３、５４と、所属するステータ要素５７、５８との間で作用する磁力によって相殺される。その際に永久磁石５３、５４は、隣接している両方の永久磁石５５、５７および５６、５８から成る受動的磁気軸受の一部であるだけでなく、一方では永久磁石５３とステータ要素５７と、そして他方では永久磁石５６とステータ要素５８とから成る２つの制御された磁気軸受の部分でもある。垂直方向６４における運動要素５３の変位は、位置センサによって検出され、そして、その変位によって電導体６０、６１、６２、６３に制御電流が供給される。制御電流により、ステータ要素５７、５８の然るべき磁化によって作動位置へと向かう方向での変位が解消される。水平軸６５を中心とする運動要素５２の傾倒は、同じく位置センサによって検出され、その際に電導体６０、６１、６２、６３は、運動要素５２の傾倒運動に応じて異なる制御電流の供給を受け、制御電流は、運動要素５２を再び作動位置に移動させる。
【００４１】
運動要素５２は、二重矢印６６の方向において水平に直線運動し、そしてそれによってリニアモータ、あるいはリニアガイドに関して考慮の対象になる。
【００４２】
図６において運動要素としてリング状ロータ７２を有する磁気軸受装置７１が示されている。リング状ロータは、その一部を切断して示されている。ロータ７２は、永久磁石７３として形成されており、ステータ側永久磁石７４を取り囲んでいる。両方の永久磁石７３、７４は、同じ方向に磁化されているので、これらの永久磁石は、互いに反発し合い、そしてロータ７２は、水平面内で永久磁石７４に対して同心円状に保持される。
【００４３】
ロータ７２の下に軟磁性鋼から成るリング状ステータ要素７５が配置されている。ステータ要素７５の周囲にわたってコイル状に案内された３つの電導体７６が分配されている。電導体のうちここには１つの電導体しか示されていない。各電導体７６は、それぞれ１つの位置センサを有する個別の安定化装置と接続されている。位置センサは、ロータ７２の垂直方向位置を正確に検出する。
【００４４】
ロータ７２は、作動位置に保持される。作動位置においてロータは、ステータ側永久磁石７４に対し僅かに上方へとオフセットさせられている。これによってロータ７２に上向きの磁力が作用する。その磁力は、作動位置において垂直方向に力の平衡が得られるようにロータ７２とステータ要素７５との間の吸引力によって相殺される。ロータ７２がこの作動位置から変位すると、たとえこの変位が上方または下方への平行移動および／またはは水平軸を中心とする傾倒であれ、位置センサによって検出された位置変化に応じて電導体７６に制御電流が供給され、その結果、ステータ要素７５は、ロータ７２が再び作動地位へと戻されるように区分ごとに磁化される。
【００４５】
ロータ７２にあらゆる種類の形成物を固定出来る。その目的は、例えば流速を測定するための羽根車、あるいはディスクを回転させることであり、さらには磁気軸受装置がロータ７２を回転させるモータと結合されている場合には、ポンプに使用するための羽根車を回転させることである。これと同じ事柄は、図４による磁気軸受装置４１に当てはまる。
【００４６】
ステータ側永久磁石７４を外側に配置することによって図６による磁気軸受装置７１を変更できることも自明の事柄であって、その結果、図４の実施例において原理的にそうであるように、永久磁石がロータ７２を取り囲むことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
直線運動する運動要素を有する磁気軸受装置の第１の実施形態を斜視図である。
【図２】
直線運動する運動要素を有する磁気軸受装置の第２の実施形態を斜視図である。
【図３】
直線運動する運動要素を有する磁気軸受装置の第３の実施形態を斜視図である。
【図４】
回転運動する運動要素を有する磁気軸受装置の第１の実施形態を部分断面斜視図である。
【図５】
直線運動する運動要素を有する磁気軸受装置の第４の実施形態を斜視図である。
【図６】
回転運動する運動要素を有する磁気軸受装置の第２の実施形態を部分断面斜視図で示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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