(57)【要約】ポインティング能力を備える磁気制振型の取り付け及び隔離システム１００である。計器類が  隔離板１２０に取り付けられ、ベース板１０２が人工衛星又はその他の宇宙船に取り付られ、該隔離システムは、ベース板１０２に対する隔離板の全運動の６°の自由度の制振作用を提供する。三つの二方向磁気制振器１０が隔離板とベース板との間にて接続され且つ要求される程度の温度の影響を受けない制振作用を提供するよう配置されている。該二方向磁気制振器１０は、望まれる質量及び自然振動数の特徴に基づいて異なる形態にてベース板１０２及び隔離板１２０と接続することができる。隔離板を静的に位置決めする屈曲材１１０は、また、通常の振動モードを最適化する設計とされている。該隔離システム１００は、磁気制振効果を増大させるため運動増幅の特徴を含むことができ、また、隔離システムは、計器類を人工衛星に対して能動的に位置決めする作用を含むこともできる。
2017530044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストブットフォーム上にて計器類（ｐａｙｌｏａｄ）を取り付けかつ隔離するシステムにおいて、
該ホストプラットフォームに取り付けられたベース板と、
その上に計器類が固着される隔離板と、
該隔離板を前記ベース板からある距離にて支持する複数のばね装置と、
前記隔離板と前記ベース板との間にて接続された３つの二方向磁気制振器であって、前記ベース板に対して隔離板の運動の６°の自由度の磁気制振作用を集合的に提供する前記３つの二方向磁気制振器とを備える、取り付け及び隔離システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記二方向磁気制振器の各々は、
同一の矩形の形状の２つの裏張り鉄板であって、高透磁性材料にて出来ており、また、内面及び外面を規定するように、互いに平行に配置された前記２つの裏張り鉄板と、
複数の永久磁石であって、その半分が裏張り鉄板の各々の内面に装着され、１つの裏張り鉄板上の磁石と他方の裏張り鉄板上の磁石との間に一定の空隙が存在する、前記複数の永久磁石と、
前記裏張り鉄板に対して等しい寸法の導体板であって、該導体板は、前記裏張り鉄板に対して平行に方向決めされ、かつ前記磁石の間の空隙内に位置決めされ、高導電率でかつ低透磁性の材料にて出来ており、これにより、裏張り鉄板に対する該導体板の平面内の運動により、運動の速度の関数であり、かつ該運動の速度と反対方向への力が導体板に生ずるようにした、前記導体板とを備える、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記複数の永久磁石は、該磁石の１つが前記裏張り鉄板の各々の内面の各コーナ部に位置決めされた配置状態にある８つの磁石である、システム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記永久磁石は、ネオジウム−鉄−ボロンの合金で出来ており、
前記裏張り鉄板は、鉄又はその磁気合金にて出来ており、
前記導体板は、銅合金にて出来ている、システム。
【請求項５】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記導体板の少なくとも１つの面に固着された電気コイルを更に備え、
電流を該コイルに供給して前記裏張り鉄板に対して導体板上にて並進動作の力を発生させ、これにより、前記二方向磁気制振器は、起動力を供給することができ、
また、該システムは、計器類を前記ホストプラットフォームに対して能動的に位置決めすることができる、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記ばね装置及び前記二方向磁気制振器は、該計器類の運動が二方向磁気制振器内にて増幅した運動を提供し、これにより、前記二方向磁気制振器の制振効果を増大させるように配置される、システム。
【請求項７】
ホストプラットフォーム上にて計器類を取り付けかつ隔離するシステムにおいて、
該ホストプラットフォームに取り付けられたベース板と、
その上に計器類が固着される隔離板と、
前記ベース板及び隔離板の双方に装着された複数のばね屈曲材であって、前記隔離板を前記ベース板に対して全体として平行な位置にかつ前記ベース板から所定の距離にて支持する前記複数のばね屈曲材と、
前記隔離板の外周の回りにて等しく１２０°の間隔にて位置決めされ、かつベース板及び隔離板の双方に対して装着された３つの二方向磁気制振器であって、前記ベース板に対して隔離板の運動の６°の自由度の磁気制振作用を集合的に提供する前記３つの二方向磁気制振器とを備える、取り付けかつ隔離するシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、
前記二方向磁気制振器の各々は、
同一の矩形の形状の２つの裏張り鉄板であって、高透磁性材料にて出来ており、また、内面及び外面を規定するように、互いに平行に配置された前記２つの裏張り鉄板と、
前記２つの裏張り鉄板の間にて剛性に装着され、前記裏張り鉄板を互いに整合させかつ前記内面の間の一定の距離にて互いに平行に保持する結合装置であって、低透磁性材料にて出来ている前記結合装置と、
８つの永久磁石であって、その４つの磁石のうちの１つの磁石が前記裏張り鉄板の各々のコーナ部に位置決めされるように、該４つの磁石が前記裏張り鉄板の各々の内面に装着され、１つの裏張り鉄板上の磁石と他方の裏張り鉄板上の磁石との間に一定の空隙が存在する、前記８つの永久磁石と、
前記裏張り鉄板と等しい寸法の導体板であって、前記裏張り鉄板に対して平行に方向決めされ、かつ前記磁石の間の空隙内に位置決めされ、該導体板は、高導電率でかつ低透磁性材料にて出来ており、これにより、裏張り鉄板に対する該導体板の平面内の運動により、運動の速度の関数でありかつ該運動の速度と反対方向への力が導体板にて生ずるようにした、前記導体板とを備える、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、
前記二方向磁気制振器の各々の導体板は、前記ベース板に固定され、
また、前記二方向磁気制振器の各々の前記裏張り鉄板の１つは、前記隔離板に結合され、
前記結合装置は、円筒状の形状であり、かつ前記裏張り鉄板の内面上にて中央に位置決めされ、
前記導体板は、前記結合装置の直径よりも大きい中央穴を有し、前記結合装置が該中央穴を通るようにした、システム。
【請求項１０】
請求項８に記載のシステムにおいて、
前記導体板の少なくとも１つの面に固着された電気コイルを更に備え、
電流を該コイルに供給して、前記裏張り鉄板に対して導体板上にて並進動作する力を発生させ、これにより、前記二方向磁気制振器は起動力を供給することができ、
該システムは、計器類を前記ホストプラットフォームに対して能動的に位置決めすることができる、システム。
【請求項１１】
請求項８に記載のシステムにおいて、
前記永久磁石は、ネオジウム−鉄−ボロンの合金で出来ており、
前記裏張り鉄板は、鉄又はその磁気合金にて出来ており、
前記結合装置は、ステンレス鋼にて出来ており、
前記導体板は、銅合金にて出来ている、システム。
【請求項１２】
請求項７に記載のシステムにおいて、
前記複数のばね撓み材は、６つのＬ字形の屈曲材であり、
該Ｌ字形の屈曲材の各々の１つの足部は、前記ベース板に固定され、
該Ｌ字形の屈曲材の各々の他方の足部は、前記ベース板の平面から外方に伸び、かつ末端にて前記隔離板に装着され、
前記６つのＬ字形の屈曲材は、隔離板の回りの３つの等しい間隔とされた位置にて対にて位置決めされ、
前記６つのＬ字形の屈曲材の位置及び方向は、前記ベース板から計器類の質量の中心までの距離に等しい、前記ベース板からの距離にて前記６つのＬ字形の屈曲材の力の中心を配置するような設計とされる、システム。
【請求項１３】
請求項７に記載のシステムにおいて、
前記ホストプラットフォームは、無重力の環境にて作動する宇宙船である、システム。
【請求項１４】
ホストブットフォーム上にて計器類を取り付けかつ隔離する運動増幅システムにおいて、
該ホストプラットフォームに取り付けられたベース板と、
その上に計器類が取付けられる隔離板と、
前記ベース板に固定された中央ハブと、
細いロッド形状を有する３つの曲げビームであって、前記中央ハブの回りにて等しく１２０°の間隔にて位置決めされると共に、該曲げビームはその内端にて前記中央ハブに固定され、かつ前記ベース板に対して平行に、該中央ハブから垂直に伸びる前記３つの曲げビームと、
円筒状の形状であり、かつ前記曲げビームよりも大きい曲げ剛性を有する３つのストラッツ伸長体であって、該ストラッツ伸長体の各々が前記曲げビームの１つと共整合状態とされ、該ストラッツ伸長体の各々の内端が前記曲げビームの１つの外端に装着された前記前記３つのストラッツ伸長体と、
一体的な頂部ブラケットを有する３つのＶ字形の屈曲材であって、該Ｖ字形の屈曲材の各々が、前記曲げビームの１つと前記ストラッツ伸長体の１つとの接合部にて装着され、かつ該Ｖ字形の屈曲材の各々が、該屈曲材が装着されるストラッツ伸長体に対して垂直な平面内にて方向決めされ、該Ｖ字形の屈曲材のブラケットは、隔離板の下面に装着され、かつ隔離板を前記ベース板に対して平行な位置にてかつ前記ベース板から所定の距離にて支持する、前記３つのＶ字形の屈曲材と、
前記中央ハブの回りにて等しく１２０°の間隔にて位置決めされた３つの二方向磁気制振器であって、該磁気制振器の各々が、前記ベース板に及びストラッツ伸長体の１つの外端に装着され、
該二方向磁気制振器は、前記ベース板に対して隔離板の運動の６°の自由度の磁気制振作用を集合的に提供するようにした、前記３つの二方向磁気制振器とを備える、運動増幅システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記二方向磁気制振器の各々は、
同一の矩形の形状の２つの裏張り鉄板であって、高透磁性材料にて出来ており、また、内面及び外面を規定するように、互いに平行に配置された前記２つの裏張り鉄板と、
８つの永久磁石であって、その４つの磁石のうちの１つの磁石が前記裏張り鉄板の各々のコーナ部に位置決めされるように該４つの磁石が前記裏張り鉄板の各々の内面に装着され、１つの裏張り鉄板上の磁石と他方の裏張り鉄板上の磁石との間に一定の空隙が存在する、前記８つの永久磁石と、
全体として前記裏張り鉄板と等しい寸法の導体板であって、前記裏張り鉄板に対して平行に方向決めされ、かつ前記磁石の間の空隙内に位置決めされ、該導体板は、高導電率でかつ低透磁性材料にて出来ており、これにより、裏張り鉄板に対する該導体板の平面内の運動により、運動の速度の関数でありかつ該運動の速度と反対方向への力が導体板に生ずるようにした、前記導体板とを備える、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記二方向磁気制振器の各々の裏張り鉄板は、前記ベース板に固定され、
前記二方向磁気制振器の各々の導体板は、ストラッツ伸長体の１つの外端に固定され、
前記二方向磁気制振器の各々の最内方の裏張り用鉄板は、前記ストラッツ伸長体の直径よりも大きい中央穴を有し、前記ストラッツ伸長体が該中央穴を通るようにした、システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記導体板の少なくとも１つの面に固着された電気コイルを更に備え、
電流を該コイルに供給して、前記裏張り鉄板に対して導体板上にて並進動作する力を発生させ、これにより、前記二方向磁気制振器は起動力を供給することができ、
該システムは、計器類を前記ホストプラットフォームに対して能動的に位置決めすることができる、システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記永久磁石は、ネオジウム−鉄−ボロンの合金で出来ており、
前記裏張り鉄板は、鉄又はその磁気合金にて出来ており、
前記導体板は、銅合金にて出来ている、システム。
【請求項１９】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記曲げビーム、ストラッツ伸長体、Ｖ字形の屈曲材、及び前記二方向磁気制振器は、計器類の運動が前記二方向磁気制振器内にて増幅した運動を発生させ、これにより、前記二方向磁気制振器の制振効果を増大させるように配置される、システム。
【請求項２０】
請求項１４に記載のシステムにおいて、
前記ホストプラットフォームは、無重力の環境内にて作動する宇宙船である、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］  本発明は、全体として、磁気制振型の取り付け及び隔離装置、より特定的には、宇宙船の計器類（ｐａｙｌｏａｄ）の取り付けシステムに関するものであり、該システムは、隔離板とベース板との間にて接続された３つの二方向磁気制振器を含み、該制振器は、ベース板に対する隔離板の全運動の６°の自由度の制振機能を提供するよう配置され、該取り付けシステムは、磁気制振効果を増大させるよう運動増幅特徴を含むことができ、該取り付けシステムは、また、能動的な位置決め機能を含むこともできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
［０００２］  人工衛星及びその他の宇宙線に搭載される多数の種々の型式の装置は、特別に設計された取り付けシステムを必要とする。例えば、人工衛星に搭載される望遠鏡は、人工衛星からの振動が望遠鏡に伝達されず、このため、望遠鏡がその目標物に明確に焦点を合わせることを許容するように取り付けなければならない。別の例として、宇宙船に搭載される反動ホイール又はコンプレッサのような回転し又は往復運動する機械は、その反動ホイール又はコンプレッサからの振動が宇宙船に伝達されて戻らないように取り付けなければならない。
【０００３】
［０００３］  これと同時に、大気圏外の環境状態は極端であり、また、性能基準も厳しい。宇宙系の取り付けシステムは、メンテナンス不要であり、質量を効率よく利用し、消費エネルギーがほとんど無く、又は皆無であり、かつ種々の変化する温度にて作動するように設計しなければならない。温度範囲の基準は、特に条件が厳しく、また、宇宙系の取り付けシステムにて粘弾性材料又は粘性な制振作用を用いることは望ましくない。その理由は、すべての制振エラストマー及び流体は、磁気レオロジー（ＭＲ）制振流体でさえ、温度と共に粘性が変化し、これらの粘性の変化は、温度が臨界的（極端な寒さ）から適度の暑さまでの範囲にわたる大気圏外の状態にて顕著である。
【０００４】
［０００４］  温度調節を必要とせず、広く変化する温度状態にて使用することができ、また、質量を効果的に使用し、かつ要求される制振作用を提供するため、エネルギーの供給を何ら必要としない振動隔離取り付けシステムが課題とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［０００５］  本発明の教示によれば、磁気制振型の取り付け及び隔離システムが開示されている。計器類は、隔離板に取り付けられ、また、ベース板が人工衛星又はその他の宇宙船に取り付けられ、該隔離システムは、ベース板に対する隔離板の全運動の６°の自由度の制振作用を提供する。３つの二方向磁気制振器が隔離板とベース板との間にて接続され、かつ要求される程度の温度の影響を受けない制振作用を提供するよう配置されている。該二方向磁気制振器は、望まれる質量及び固有振動の特性に基づいて種々の形態にてベース板及び隔離板と接続することができる。隔離板を静的に位置決めする屈曲材（ｆｌｅｘｕｒｅｓ）は、また、通常の振動モードを最適化するように設計されている。該隔離システムは、磁気制振効果を増大させるよう運動増幅特徴を含むことができ、また、該隔離システムは、人工衛星に対する計器類の能動的な位置決め作用を含むこともできる。
【０００６】
［０００６］  本発明の追加的な特徴は、添付図面と共に検討することにより、以下の説明及び請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】磁石及び裏張り鉄板（ｂａｃｋ  ｉｒｏｎ  ｐｌａｔｅ）に対する導体板の運動により生成された電界を示す、二方向磁気制振器の第一の概略図である。
【図２】永久磁石及び裏張り鉄板により生成された磁束、及びそれらの導体板との相互作用を示す、二方向磁気制振器の第二の概略図である。
【図３】取り付け及び隔離システムにおける一つの構成要素として使用することのできる、二方向制振器の等角図である。
【図４】裏張り鉄板を相互に接続する方法を示す、図３の二方向磁気制振器の断面図である。
【図５】計器類を基部構造体又は宇宙船に対して隔離する磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第一の実施の形態（部分的）の等角図である。
【図６】計器類を基部構造体又は宇宙船に対して隔離する磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第一の実施の形態（完全）の等角図である。
【図７】磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第一の実施の形態の頂面図である。
【図８】磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第一の実施の形態の側面図ある。
【図９】二方向磁気制振器にて起動特徴を提供するようコイルが追加された、導体板の図である。
【図１０】運動増幅の特徴を含む、磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第二の実施の形態（部分的）の図である。
【図１１】運動増幅作用を有する、磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第二の実施の形態（完全）の図である。
【図１２】運動増幅作用を有する、磁気制振型の取り付け及び隔離システムの第二の実施の形態（完全）の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［００１９］  磁気制振型の取り付け及び隔離システムに関する、発明の実施の形態の以下の説明は、性質上、単に一例であり、本発明又はその適用例又は用途を何ら限定することを意図するものではない。
【０００９】
［００２０］  人工衛星及びその他の大気圏外の宇宙船に搭載して保持される多くの装置は、振動の隔離及び制振作用を提供する取り付けシステムを必要とする。これは、宇宙船の振動から隔離しなければならない装置、及びそれ自体が宇宙船から隔離しなければならない振動を生成する装置を含む。極低温から適度に暑い範囲にわたる温度を含んで、大気圏外にて遭遇する環境状態のため、粘性な制振器は、その制振性能が温度と共に変化するので十分な結果を提供しない。温度変化に敏感ではない純粋な磁気制振は大気圏外の用途に理想的に適している。本明細書にて、二方向磁気制振器と、それが搭載されるホスト宇宙船に対して計器類の全運動の６°の自由度にて制振作用を提供するように配置されたその他の構成要素とを使用する取り付け及び隔離システムが開示されている。
【００１０】
［００２１］  図１は、概略的な形態にて示した二方向磁気制振器１０の第一の図であり、図２は、その第二の図である。図１及び図２には、二方向磁気制振器１０の主要な要素、及びこれらの要素が相互作用して、純粋な磁気制振作用を提供する方法が示されている。二方向磁気制振器１０を磁気制振型の取り付け及び隔離システム内にて使用する方法については、後で示すであろう。
【００１１】
［００２２］  該二方向磁気制振器１０は、複数の永久磁石２０を含む。図示した好ましい実施の形態において、８個の永久磁石２０があり、これらは、個々に２０−１から２０−８と称する。該永久磁石２０は、極めて強力な磁界を有することが好ましい。１つの実施の形態において、該永久磁石２０は、ネオジウム、鉄及びボロンの合金又はその他の（希土類）複合物にて出来ている。永久磁石２０は、１対の裏張り鉄板３０に装着されている。該永久磁石２０−１から２０−４は、裏張り鉄板３０−１の外側コーナ部に装着されており、また、永久磁石２０−５から２０−８は、裏張り鉄板３０−２の外側コーナ部に装着されている。これらの磁石２０は、交番的な極性を有するそれらのそれぞれの裏張り鉄板３０上に配置され、磁石２０−１及び２０−３は、１つの極性方向（「上方」、すなわちページの外を向くＮＯＲＴＨのような）を有し、磁石２０−２及び２０−４は、反対の極性方向（図１にてＳＯＵＴＨ「上方」）を有している。かかる極性の方向は、以下に説明する磁束のループを設定するために必要とされる。
【００１２】
［００２３］  裏張り鉄板３０は、鉄又は鉄の磁気合金のような透磁性材料にて出来ている。該永久磁石２０は、接着、機械的締結具を含み、又は簡単に、本来の磁気吸引力を介する、任意の適当な仕方にて裏張り鉄板３０に装着されている。好ましい実施の形態において、小さい造作部を裏張り鉄板３０内にスタンピング加工し又は機械加工して、永久磁石２０がそれぞれのコーナ部にて適正に位置決めされることを保証し、また、永久磁石２０は、磁力によって付着する位置に配置され、このため、接着剤又は機械的締結具は使用されない。該裏張り鉄板３０は、互いに移動しない。これらの裏張り鉄板は、互いに強固に装着しなければならず、又は、共通の取り付け構造体に強固に装着しなければならない。
【００１３】
［００２４］  該二方向磁気制振器１０は、また、永久磁石２０の間の空隙内に位置決めされる導体板４０も含む。該導体板４０は、銅又は銅合金のような、高導電性であるが、透磁性ではない材料にて出来ている。１つの実施の形態において、該導体板４０は、ベリリウム銅複合物にて出来ている。該導体板４０は、外部装置（図１−２に図示せず；以下に更に説明する）により永久磁石２０の間の空隙内の所要の位置に保持しなければならない。すなわち、図１において、該導体板４０は、上方／下方又は左／右方向に移動することができるが、図２において、導体板４０は、上方／下方に移動して永久磁石２０と接触することはできない。以下に更に説明するように、導体板４０が裏張り鉄板３０及び永久磁石２０に対して移動するとき（図１にて上方／下方又は左／右方向−これは、「平面内」方向と称することができる）、二方向磁気制振器１０内にて制振力（移動方向と反対の力）が生成される。
【００１４】
［００２５］  図２には、磁束線５０が示されている。該磁束線５０は、永久磁石２０９から発生され、裏張り鉄板３０を通じて運ばれるため、静的である。図２に示したように、永久磁石２０−１から、空隙をわたり、導体板４０を通って永久磁石２０−５まで、また、裏張り鉄板３０−２を通って永久磁石２０−６まで、また、空隙をわたり、導体板４０を通って永久磁石２０−２まで、また、裏張り鉄板３０−１を通って永久磁石２０−１に戻る、磁束線５０により反時計方向ループが形成される。その他の端縁方向から二方向磁気制振器１０を見たとき、同様の磁束ループを見ることができ、この場合、磁束ループの各々は、４つの永久磁石２０を含む（裏張り鉄板３０の各々にて２つ）。
【００１５】
［００２６］  導体板４０が裏張り鉄板３０に対して移動するとき、渦電流ループ６０が導体板４０内に形成される。ファラデーの誘導法則は、発生された電気的電位を回路を通る磁束の変化の時間レート（これは、裏張り鉄板３０に対する導体板４０の速度Ｖに依存する）の関数であると定義しており、ここにて、回路は、上述した磁束ループの影響を受ける導体板４０の任意の部分でよい。オームの法則は、渦電流を電気的電位（したがって、速度Ｖ）と導体板４０の抵抗の関数であると定義している。最後に、ローレンツの法則は、渦電流により発生された力を電流（したがって、速度Ｖ）と磁界の強度の関数として定義している。
【００１６】
［００２７］  電流ループ６０は、ローレンツの法則に従って導体板４０内にて多数の力を発生させる。相対的速度Ｖに対して横方向の力ベクトル７２は、互いに打ち消し合う。しかし、力ベクトル７４は、導体板４０上にて、相対的速度Ｖの方向と反対の正味力を作用させる。このため、力ベクトル７４は、裏張り鉄板３０に対して導体板４０の平面内運動に対する効果的な制振力を表す。二方向磁気制振器１０は、導体板４０が基部構造体に対して固定され、また、裏張り鉄板３０が隔離板（計器類を支持する）に装着されるか、または、その逆に、導体板４０が隔離板に対して固定され、また、裏張り鉄板３０が基部構造体に装着されるかのいずれかの形態とすることができる。
【００１７】
［００２８］  裏張り鉄板３０の各々における永久磁石２０の２ｘ２の対称の配置は、渦電流の制振作用が裏張り鉄板３０及び永久磁石２０に対する導体板４０の両方の平面内方向（図１にて上方／下方又は左／右方向の何れか）への運動に対して同一であることを保証する。裏張り磁石板３０、永久磁石２０及び導体板４０は、すべて、矩形の形状であることが好ましいが、四角形であってもよい（裏張り鉄板３０又は導体板４０の任意の取り付け造作物以外であってもよい）。
【００１８】
［００２９］  図３は、二方向磁気制振器１０の等角図であり、上述した構成要素を更に見ることができる。図４は、図３の断面線４にて示したように、二方向磁気制振器１０の断面図である。裏張り鉄板３０−１及び３０−２は、互いに移動することが許容されてはならないということは先に説明した。カプラー８０を使用して、二つの裏張り鉄板３０を互いに固定することができる。該カプラー８０は、磁束線５０を乱すことがないように、低透磁性材料にて出来たものでなければならない。該カプラー８０は、低透磁性を有するが、裏張り鉄板３０の同様の熱膨張率を有するステンレス鋼にて出来たものであることが好ましい。該カプラー８０は、機械的締結具、溶接、接着剤等により裏張り鉄板３０に固着することができる。該カプラー８０は、導体板４０の過大寸法の丸穴を通る丸い円筒状の形状とすることができ、これにより、導体板４０が裏張り鉄板３０に対して特定の距離を移動するのを許容することができる。カプラー８０の外側と導体板４０の穴の内側との間にゴムグロメット（図示せず）を配置することができ、この箇所にて、グロメットは、導体板４０が裏張り鉄板３０対して変位するのを制限する「スナバ―」として作用する。該カプラー８０は、裏張り鉄板３０の外面に周りに達しかつ該外面に装着し、これにより、導体板４０に穴は不要であるＣ字形ブラケットのような、その他の形態を有するようにしてもよい。
【００１９】
［００３０］  該二方向磁気制振器要素１０は、多数の望ましい特徴を具体化する。先に説明したように、これらの制振器は、温度の影響を受けない純然たる磁気制振作用を提供する。これらの制振器は、両方の平面内方向に向けて等しい制振作用を提供する設計とすることができる。更に、二方向磁気制振器１０は、全体に能動型装置であり、電源を必要とせず、また、消費エネルギーはゼロである。更に、該二方向磁気制振器１０は、互いに擦り合う部品が無く、このため、摩耗する部品が無く、時間の経過に伴う性能の劣化が生ずる可能性は無く、また、部品同士の摩擦による塵又はゴミの発生源はない。
【００２０】
［００３１］  図１−４及び以下の文節におけるこれに伴う説明は、二方向磁気制振器１０の製造方法及び２つの直交する平面内方向の何れかに向けて裏張り鉄板３０及び永久磁石２０に対する導体板４０の運動に抵抗する制振力を提供する方法を述べるものである。以下の説明において、計器類を基部構造体又は宇宙船に対して隔離する組み立て体内にて３つの二方向磁気制振器を採用する磁気制振型の取り付け及び隔離システムが開示されよう。
【００２１】
［００３２］図５及び図６は、計器類を基部構造体又は宇宙船に対して隔離する磁気制振型の取り付け及び隔離システム１００の第一の実施の形態の等角図である。図５において、隔離システム１００の幾つかの構成要素は、その他の構成要素を一層良く図示するため省略されている。該隔離システム１００は、要求される制振作用を提供するよう計器類の回りにて１２０°の間隔に配置された３つの二方向磁気制振器１０を含む。該３つの二方向磁気制振器１０は、導体板４０がベース板１０２に装着され、裏張り鉄板３０が自由浮動するように（すなわち、これらは、以下の図面及び説明にて示したように計器類と共に移動する）ベース板１０２に取り付けられている。
【００２２】
［００３３］  複数のＬ字形の屈曲材１１０は、図５に図示したように、ベース板１０２に装着された１つの足部の一端と、隔離板１２０に装着された他方の足部の他端とを有している。該屈曲材１１０は、ベース板１０２及び隔離板１２０の双方に片持ち状に装着されており、この場合、ベース板１０２に対する片持ち状の装着は、該撓み材を曲げるための隙間を提供するよう持ち上げられている。該屈曲材１１０は、隔離板１２０及び計器類をベース板１０２に対して静的に位置決めするばねとして機能する。隔離システム１００において、図示するように対にて配置された６つの屈曲材１１０が使用される。該屈曲材１１０は、重量を最小にすべく非常に薄く形成することのできる、チタンのような高強度の材料にて出来たものであることが好ましい。大気圏外の用途の場合、無重力の環境にて保持すべき静止計器類の重量は無いから、屈曲材１１０の剛性は、純然たる計器類の自然振動数の特徴に適合するように設計することができる。屈曲材１１０の位置及び方向（傾動角度）は、力の中心が（側面図にて）計器類の質量中心と同一の高さとなるように最適化することができる。この最適化は、ベース板１０２に対する計器類のピッチモードを最小にする。
【００２３】
［００３４］  二方向磁気制振器１０の各々は、最内方の裏張り鉄板３０に装着された制振器マウント１１２を含む。該制振器マウント１１２は、以下に説明するように、計器類を保持する隔離板１２０にも装着されている。該制振器マウント１１２は、構造的剛性及び軽量さを提供しつつ、裏張り鉄板３０内の磁界に影響を与えないようにアルミウムで出来たのであることが好ましい。最内方の裏張り鉄板３０は、制振器マウント１１２を使用せずに隔離板１２０に直接、装着することも可能である。
【００２４】
［００３５］  図６において、隔離板１２０が追加され、屈曲材１１０及び制振器マウント１１２に装着されている。該隔離板１２０は、剛性が大きく、かつ小さい質量であるようにアルミニウム又は複合材料にて出来たものとすることができる。上記にて説明したように、屈曲材１１０は、隔離板１２０をベース板１０２に対してばね力にて懸架する作用を提供する。これと同時に、隔離板１２０は、制振器マウント１１２介して裏張り鉄板３０に接続されているため、隔離板１２０の運動によって裏張り鉄板３０及び永久磁石２０は、ベース板１０２に固着された導体板４０に対して移動する。このように、二方向磁気制振器１０は、ベース板１０２に対する隔離板１２０の運動の制振作用を提供する。
【００２５】
［００３６］  図６に追加したように、隔離板体１２０の頂部には、計器類１３０がある。該計器類１３０は、上記にて説明したように、基部構造体から隔離すべき装置を表す。該計器類１３０は、図面にて単純な立方体として示されているが、実際には、該計器類１３０は、望遠鏡、反動ホイール又はコンプレッサ若しくは、基部の宇宙船から隔離する必要のあるほぼ任意のその他の装置としてもよい。３つの二方向磁気制振器１０の独特な位置決め及び接続性の結果、隔離システム１００は、ベース板１０２に対する隔離板１２０及び計器類１３０の全運動の６°の自由度（３つの直交する並進動作及び３つの直交回転）にて制振作用を提供する。
【００２６】
［００３７］  図７及び図８は、磁気制振型の取り付け及び隔離システム１００の頂面図及び側面図であり、この場合、上述した構成要素の配置は、代替的な図面にて見ることができる。図５−８において、及びそれに伴う説明において、隔離システム１００は、取り付け及び隔離を必要とする任意の装置に対してばね作用及び温度に影響されない制振作用を提供し、かつ大気圏外の無重力の環境及び極限的な温度に理想的に適したものであることを理解することができる。
【００２７】
［００３８］  コイルを導体板４０に追加することも可能であり、この場合、該コイルは、電流ループ６０と同様に配置されよう。図９は、コイル１５０が追加された導体板４０の図面である。銅線であることが好ましい該コイル１５０は、平坦な形態にて付設され、この場合、コイル１５０の連続的なループの各々は、それ以前のループの頂部に積み重ねられない。このようにして、コイル１５０は、厚さをほとんど増すことなく、これにより、導体板４０及びコイル１５０が永久磁石２０の間の空隙内に嵌ることを許容する。
【００２８】
［００３９］  コイル１５０に選択的に電流を通すことにより、二方向磁気制振器１０は、アクチュエータ又は位置決め装置として機能するようにすることができ、このため、隔離システム１００は、ポインティングマウントしても作用することもできる。このことは、計器類１３０が例えば、そのホスト宇宙船に対して精密に焦点を合わせることを必要とする望遠鏡である場合に、特に有用である。二方向磁気制振器１０が起動装置として使用される場合、該制振器は、能動的な磁気制振器としても機能する。一部の適用例において、起動は平面内方向の１つに向けて行えばよく、この方向は図３−６の垂直方向のような方向であり、このことは、計器類１３０の傾動／傾斜の制御を可能にするであろう。二方向磁気制振器１０を両平面内方向に向けて起動させることが必要とされるならば、コイル１５０は、導体板４０の両側部に追加することができ、導体板４０の１つの側部におけるコイルループは一方向に細長とし、導体板４０の反対側部におけるループは、その他の（横方向）平面内方向に細長とされよう。
【００２９】
［００４０］  上述した隔離システム１００において、裏張り鉄板３０及び永久磁石２０は、「ばね上質量（ｓｐｒｕｎｇ  ｍａｓｓ）」と呼ぶ、すなわち、これらは、屈曲材１１０によりベース板１０２に対して支持され、また、これらは、隔離板１２０と共に移動する。この形態は、計器類１３０の固有振動数を減少させることが望ましい用途にて有益であり、この場合、固有振動数の減少は、比較的重い裏張り鉄板３０及び永久磁石２０という追加的な移動する質量を介して実現される。
【００３０】
［００４１］  その他の宇宙船の用途において、質量を最小にすることが望ましい。永久磁石２０及び裏張り鉄板３０は、本来的に高稠度であるため、要求される制振レベルを実現しつつ、それらの寸法を最小にすることが有益であろう。これを実現する１つの方法は、計器類の与えられた運動に対して二方向磁気制振器１０が遭遇する運動を増幅することである。図１０−１２は、この運動増幅の着想を具体化する磁気制振型の取り付け及び隔離システム２００の段階的に作成した図である。
【００３１】
［００４２］  運動増幅隔離システム２００において、３つの二方向磁気制振器１０が同様に、使用される。しかし、二方向磁気制振器１０を従前のように、隔離板１２０に直接、装着することに代えて、異なる接続形態を採用して運動増幅作用を提供する。
【００３２】
［００４３］  最初に、図１０を参照すると、ハブ２０４は、ベース板２０２（後の図面にて示したベース板２０２）に取り付けられる。該ハブ２０４は、該ハブ２０４から１２０°の位置間隔にて伸びる３つの隔離板の曲げビーム２０６に対する剛性な中央接続部として作用する。該隔離板の曲げビーム２０６は、細いロッドの形状をしており、かつ計器類の動的な荷重状態下にて曲がるのに十分、可撓性である設計とされている。該隔離板の曲げビーム２０６は、ストラッツ伸長体２０８内に遷移し、該伸長体は、隔離板の曲げビーム２０６よりも遥かに大きい曲げ剛性を有している。ストラッツ伸長体２０８の各々は、１つの二方向磁気制振器１０の導体板４０に装着する。該ストラッツ伸長体２０８は、最内方の裏張り鉄板３０の穴を通り（後の図面にて図示）、これにより該ストラッツ伸長体２０８及び導体板４０が裏張り鉄板３０に対する運動することを許容する。
【００３３】
［００４４］  隔離板の曲げビーム２０６とストラッツ伸長体２０８との間の接合部にて、ブラケット２１２まで上方に伸びるＶ字形の屈曲材２１０が装着されている。該Ｖ字形の屈曲材２１０及びブラケット２１２は、力を隔離板の曲げビーム２０６に対し垂直に伝達するが、その他の力又は曲げモーメントを感得できる程度には伝達しない。
【００３４】
［００４５］  図１１において、二方向磁気制振器１０は、永久磁石２０及び裏張り鉄板３０を含む、完全な形態にて示されている。隔離システム２００において、裏張り鉄板３０は、ベース板２０２に固着される一方、上述したように、導体板４０は、計器類の移動と共に移動する。隔離板２２０（図１２に図示したように、頂部に計器類２３０がある）は、３つのブラケット２１２に装着される。
【００３５】
［００４６］  運動増幅の特徴を理解するため、ベース板２０２に対して計器類２３０の垂直方向運動（「跳躍」）を生じさせる計器類２３０上の動的な荷重状態について検討する。隔離板の「曲げビーム２０６の外側先端は、計器類２３０と等しい程度だけ、垂直方向に変位するが、ストラッツ伸長体２０８は、より大きい程度、垂直方向に変位することが理解されよう。ストラッツ伸長体２０８（従って、導体板４０）の外側先端における運動増幅は、ストラッツ伸長体２０８の先端まで外方に突き出した、隔離板の曲げビーム２０６の先端の並進動作及び曲げ回転に起因する。当該運動増幅の着想は、その他の運動の自由度にも当てはまる。
【００３６】
［００４７］  このように、導体板４０は、任意の運動方向に向けて、ベース板２０２に対する計器類２３０の速度よりも早い、裏張り鉄板３０に対す速度を経験する。この二方向磁気制振器１０の増大した速度、すなわち、運動の増幅は、運動の増幅を伴わない場合に実現されるよりも大きい制振力を所定の寸法の永久磁石２０及び裏張り鉄板３０に対して発生させる。制振作用は、増幅の２乗だけ増大し、このため、永久磁石２０及び裏張り鉄板３０の質量を著しく軽軽することを可能にする。
【００３７】
［００４８］  上記にて説明したように、コイルを導体板４０に追加して、二方向磁気制振器１０をアクチュエータ装置に変換することもできる。この選択肢は、運動増幅システム２００にて採用して、ポインティング能力を備える取り付け及び隔離システムを形成することができる。
【００３８】
［００４９］  上述した装置を使用して、取り付け及び隔離システムにて純然たる磁気型の、温度の影響を受けない制振作用を採用することができる。消費エネルギーが無く、また、摩擦又は摩耗を受ける部品が存在しない二方向磁気制振器１０は、基部に対して全運動の６°の自由度にて制振作用を提供する隔離システムの基盤として作用する。該隔離システムは、ばねレート及び方向、質量の配分及び制振係数を特徴とし、これらは、すべて、計器類の動的な応答性を最適化するよう調整することができる。運動の増幅の設計を採用して要求される程度の制振作用を提供する一方にて、隔離システムの質量を最小にすることができる。該二方向磁気制振器１０は、また、ポインティング特徴を備える取り付け及び隔離システムを形成することを可能にする、起動作用を含むように改良することができる。形成される隔離システムは、宇宙船及びその他の用途にて使用するのに理想的である。
【００３９】
［００５０］  上記の説明は、本発明の単に一例としての実施の形態を開示しかつ記述するものである。当業者は、かかる説明、添付図面及び請求の範囲から、以下の請求の範囲に記載した本発明の思想及び範囲から逸脱することなく。各種の変更、改変及び変更例を具体化することが可能であることが容易に理解されよう。
【図１】
2017530044.tif 000003
【図２】
2017530044.tif 000004
【図３】
2017530044.tif 000005
【図４】
2017530044.tif 000006
【図５】
2017530044.tif 000007
【図６】
2017530044.tif 000008
【図７】
2017530044.tif 000009
【図８】
2017530044.tif 000010
【図９】
2017530044.tif 000011
【図１０】
2017530044.tif 000012
【図１１】
2017530044.tif 000013
【図１２】
2017530044.tif 000014
【国際調査報告】
2017530044.tif 000015
2017530044.tif 000016
2017530044.tif 000017