特許 7457035 直線移動を生成させるためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】直線移動を生成させるためのシステム

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/02 20060101AFI20240319BHJP

   H02K 33/06 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

H02K33/02 A

H02K33/06

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021560411

(86)(22)【出願日】2019-04-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-28

(86)【国際出願番号】 IB2019052799

(87)【国際公開番号】W WO2020201817

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】521441869

【氏名又は名称】ジェネルゴ エス．アール．エル．

(74)【代理人】

【識別番号】100166338

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 正夫

(72)【発明者】

【氏名】ティレッラ ヴィンチェンツォ

(72)【発明者】

【氏名】ブルネッティ シモーネ

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－１１９９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０００１４８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１０４９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４１８９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３３／０２

Ｈ０２Ｋ ３３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主方向に沿って自由に移動する電磁荷電体（３０、ＭＭ）と、少なくとも１つの静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）と、少なくとも２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）とを備える、直線移動を生成するためのシステムであって、前記主方向に沿った前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）の移動が、前記静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）および前記バッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）によって制御され、前記静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）が、前記主方向に沿った２つの向きのうちの１つで前記システムの変位を生成するような電力プロファイルで交互に電力供給され、
１つの向きへの前記移動としての前進は、前記２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）上の前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）の機械的推力によって生じ、前記２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）と前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）との摩耗を防ぐために、前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）と前記２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）との間の衝撃を避け、前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）と前記２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）とを近づけすぎると、反発力で前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）と前記２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）とは離れ、
前記反発力で前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）と前記２つのバッファ要素（２０、４０；ＲＭ、ＲＭ；ＭＬ、ＭＬ；ＭＡ、ＭＡ；ＭＦ、ＭＦ）とは離れる場合に、前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）の前記反発力を弱めるように、前記静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）は、電力供給される、直線移動を生成するためのシステム。

【請求項2】

前記電磁荷電体は、２つの端部（Ａ、Ｂ）で閉じられた中空管（Ｔ）の内側を摺動する可動磁石（ＭＭ）であり、前記２つのバッファ要素は、弾性材料で作られ、前記中空管（Ｔ）の前記２つの端部（Ａ、Ｂ）に配置された機械的バンパ（ＲＭ、ＲＭ）であり、前記静磁場発生器は、作用するコイル（Ｂｏｂ）である、請求項１に記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項3】

前記電磁荷電体は、２つの端部（Ａ、Ｂ）で閉じられた中空管（Ｔ）の内側を摺動する可動磁石（ＭＭ）であり、前記２つのバッファ要素は、前記中空管（Ｔ）の前記２つの端部（Ａ、Ｂ）に配置され、前記可動磁石（ＭＭ）には接続されない、バネ（ＭＬ、ＭＬ）であり、前記静磁場発生器は、コイル（Ｂｏｂ）である、請求項１に記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項4】

前記電磁荷電体は、２つの端部（Ａ、Ｂ）で閉じられた中空管（Ｔ）の内側を摺動する可動磁石（ＭＭ）であり、前記２つのバッファ要素が、前記可動磁石（ＭＭ）に接続され、前記可動磁石（ＭＭ）を平衡位置に保持する前記中空管（Ｔ）の前記２つの端部（Ａ、Ｂ）に配置されたばね（ＭＡ、ＭＡ）のシステムを備え、前記静磁場発生器は、コイル（Ｂｏｂ）である、請求項１に記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項5】

前記電磁荷電体は、２つの端部（Ａ、Ｂ）で閉じられた中空管（Ｔ）の内側を摺動する可動磁石（ＭＭ）であり、前記２つのバッファ要素は、前記中空管（Ｔ）の前記２つの端部（Ａ、Ｂ）に配置された２つの固定磁石（ＭＦ、ＭＦ）であり、前記２つの固定磁石（ＭＦ、ＭＦ）は、前記可動磁石（ＭＭ）を平衡位置に保持するように配置され、前記静磁場発生器は、コイル（Ｂｏｂ）である、請求項１に記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項6】

前記電磁荷電体は、反磁性材料で作られ、２つの端部（Ａ、Ｂ）を有し、可動磁石（ＭＭ）、２つの固定磁石（ＭＦ、ＭＦ）の中心を貫くように配置された中央ピン（ＰＣ）上を摺動する可動磁石（ＭＭ）であり、前記２つのバッファ要素は、前記中央ピン（ＰＣ）の２つの端部（Ａ、Ｂ）に配置された２つの固定磁石（ＭＦ、ＭＦ）であり、前記２つの固定磁石（ＭＦ、ＭＦ）は、前記可動磁石（ＭＭ）を平衡位置に保持するように配置され、前記静磁場発生器は、コイル（Ｂｏｂ）である、請求項１に記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項7】

前記静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）は、別個に電力供給される複数のコイル（Ｂｏｂ１、Ｂｏｂ２、…、ＢｏｂＮ）を備える、請求項１～６の１つに記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項8】

前記静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）は、一緒に電力供給される複数のコイル（Ｂｏｂ１、Ｂｏｂ２、…、ＢｏｂＮ）を備える、請求項１～７の１つに記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項9】

前記静磁場発生器（５０、Ｂｏｂ）は、矩形波または正弦波または鋸歯状の電力プロファイルで電力供給される、請求項１～８の１つに記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項10】

２つの固定磁石（ＭＦ、ＭＦ）の間の中空管（Ｔ）の位置に設けられた反磁性カバー（ＣＤ）は、平衡位置に戻るときに、前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）の移動を減速する「磁気ブレーキ」として作用する、請求項１～９の１つに記載の直線移動を生成するためのシステム。

【請求項11】

反磁性材料で作られ、全てが中空管（Ｔ）に覆われ、前記中空管（Ｔ）の中心を貫くように配置された中央管（ＴＣ）は、平衡位置に戻るときに、前記電磁荷電体（３０、ＭＭ）の移動を減速する「磁気ブレーキ」として作用する、請求項１～１０の１つに記載の直線移動を生成するためのシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、リニアモータに関する。特に、本発明は、電磁荷電体を利用して、それを含むシステムを主方向に沿って移動させるモータに関する。

【背景技術】

【0002】

現在のモータは、運動を生成するための２つの一般的な原理に基づいており、２つのマクロな移動カテゴリー、すなわち、摩擦モータと可変質量モータとに分けることができる。

【0003】

摩擦モータとは、使用される動力手段にかかわらず、外部物体または表面に機械的に伝達される運動を生成し、この運動によって、モータが結合される物体と外部物体または表面との間の摩擦を生成する任意のモータを意味する。

【0004】

例えば、車のモータは、モータによって発生した動きを車の車輪に伝え、こうして、道路の表面との摩擦の結果として、道路上の車の動きを発生させる。実際、車は、車輪とアスファルトの間に生じるこの摩擦によって動く。同様の例は、レールを有する列車の車輪、または列車の磁気浮上システムまたは帆船の帆でさえもあり得る。

【0005】

第二のマクロカテゴリーは、可変質量モータ、すなわち、それらが実行しなければならない移動とは反対の方向に「質量を発射する」もので、作用／反作用の原理に基づくモータに関する。この種のモータの象徴的な例は、ロケットであり、ロケットは、そのロケットが意図した移動とは反対方向に、粒子の流れを放出する。

【発明の概要】

【0006】

本明細書で提案されるモータは、上記で概説した２つのマクロ原理のいずれにも基づいていない。

【0007】

実際、本明細書に記載されるリニアモータは、質量を放出せず、移動するために摩擦を使用しないが、所望の方向にそれを押す力を生成する。

【0008】

さらに、摩擦モータとは異なり、自己走モータは、一定の加速度を発生し、したがって、摩擦がない場合（例えば、宇宙空間）には、理想的には、任意の速度を達成することができるので、達成可能な速度制限を有していない。

【0009】

本発明のさらなる特徴および利点は、非限定的な例として提供される以下の説明を、添付の図面に示される図を参照して、読むことで明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明によるシステムの一例を示す。

【図2】システムの移動につながる連続ステップにおけるシステムを示す。

【図3】システムの移動につながる連続ステップにおけるシステムを示す。

【図4】システムの移動につながる連続ステップにおけるシステムを示す。

【図5】システムの移動につながる連続ステップにおけるシステムを示す。

【図6】システムの移動につながる連続ステップにおけるシステムを示す。

【図7】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図8】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図9】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図10】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図11】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図12】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図13】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図14】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図15】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図16】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図17】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図18】本発明によるシステムの異なる実施形態を示す。

【図19】本発明による装置を試験する２つのロードセル間で測定された力の差の積分の傾向を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本説明によるパーツは、本発明の実施形態の理解に関連する特定の詳細のみを示すように、従来の符号を用いて、適切な場合に、図面に示している。本明細書に記載された説明を参照して、当業者に直ちに明らかになる詳細を強調しないためである。

【0012】

図１を参照すると、本発明によるモータまたは移動システムは、一般に、限られた空間体積内で移動する電磁荷電体からなり、この電磁荷電体は、前記空間体積内での移動中に、制御された方法で電磁的に加速および減速される。

【0013】

このような加速／減速は、質量が移動する体積上に力を発生させ、空間の体積を移動できるようにする。

【0014】

第一の実施形態の一例を図１に示す。

【0015】

図１では、本明細書で提案された解決策の基本的な要素を識別することが可能であり、すなわち、３つの磁石２０、３０、４０を内部に含み、そのうちの１つ（３０）が可動であり、２つ（２０、４０）が固定されている管１０、例えば中空円筒と、電磁石またはコイル５０とを識別することが可能である。２つの固定磁石２０，４０は、その対向する２つの端部ＡとＢとで、管１０の内側に固定されている。第三の可動磁石３０は、管１０の中央部Ｃに、配置されている。コイル５０は、その外側部分で管１０に固着される。開示される例では、コイル５０は、端部Ｂから始まり、管１０の周りに巻かれており、管１０の長さの約４分の１にわたって延びている。特に、コイル５０は、管の外側に配置され、固定磁石２０を収容する管１０の部分を取り囲んでいる。３つの磁石２０，３０，４０は、互いに対向する逆極を示すように配置されている。特に、図１に示す平衡状態では、第一の固定磁石２０は、その正極２０ｂが管１０の外側、すなわち管１０の端部Ｂに向かい、その正極２０ａが管１０の中央部Ｃに向くように配置される結果となる。第二の可動磁石３０は、その負極３０ａが第一の固定磁石２０の負極２０ａに対向するように、中央部Ｃにおいて管１０の内側に配置される。最後に、第三の磁石４０は、その正極４０ｂが管１０の内側を向き、すなわち、管１０の中央部Ｃの方を向き、その負極４０ａが管１０の外側を向き、すなわち、管１０の端部Ａの方を向くように配置される。第三の固定磁石４０は、このようにして、その正極４０ｂが第二の可動磁石３０の正極３０ｂに対向するように、管１０の内側に配置される。

【0016】

図１に平衡状態を示す。特に、２つの固定磁石２０、４０は、互いに対向する同符号の極の反発力によって可動磁石３０を定位置に保持する。したがって、同じ符号の極間の反発力は、磁石を相互に反発させる。特に、２つの負極２０ａと３０ａとは互いに反発し、正極３０ｂと４０ｂとは互いに反発する。したがって、可動磁石３０は、２つの固定磁石２０，４０に対して発生する２つの反発力がバランスしているので、管１０の中央部Ｃに静止したままである。図１の例では、コイル５０に電力が供給されておらず、したがって、システムは、可動磁石３０が中央部Ｃにおいて管１０の中央に静止している平衡状態にある。当然ながら、本明細書に提供される説明は、磁石が極に対して逆の位置をとる二重の場合（ｄｕａｌ ｃａｓｅ）にも適用される。したがって、固定磁石２０は、管１０の外側（端部Ｂ）に向く正極２０ａと、管１０の中央部Ｃに向く負極２０ｂとを有し、可動磁石３０は、端部Ｂに向くその正極３０ｂと、端部Ａに向く負極３０ａとを有し、固定磁石４０は、管１０の中央部Ｃに向くその負極４０ａと、端部Ａに向くその正極４０ｂとを有している。再び、この場合も、同符号の磁石同士の反発力は、磁石同士を反発させる。

【0017】

ここで、図２～図５を参照して、システム動作をステップごとに説明する。

【0018】

図２は、初期の平衡状態を示す。上述したように、この状態では、可動磁石３０は、管１０の中央部Ｃにおいて、その平衡状態で静止している。このような可動磁石３０は、２つの固定磁石２０，４０の向きによって同じ符号の極間に発生する反発力によって静止して保持される。

【0019】

したがって、時間ｔ０に、平衡状態になる。

【0020】

図３を参照すると、コイル５０が管１０の端部Ｂに追加され、巻かれている。特に、コイル５０は、管１０の端部で固定磁石２０に巻かれている。最初、このようなコイル５０は給電されず、図３では、図２にも示されている平衡状態が残っている。換言すれば、可動磁石３０は、２つの固定磁石２０，４０によって発生する反発力Ｆによって平衡状態に保持された中央位置にある。

【0021】

時間ｔ１において、電磁場を生成するコイルの起動がある。

【0022】

図４では、コイル５０は、例えば、矩形波パルス、正弦波、または鋸歯状波によって電力供給され、可動磁石３０は、コイル５０によって生成された増大した磁場によって、管１０の端部Ａに向かう方向に移動する。特に、可動磁石３０は、２つの磁石２０および３０の同符号の極２０ａと３０ａとの間に作られた反発力ＦＲによって押し出された固定磁石４０に近づく。したがって、可動磁石３０は、同符号の２つの極３０ｂおよび４０ｂに近づくことによって発生する反発力が可動磁石３０を停止させている限り、固定磁石４０に向かって（端部Ａに向かう方向に）移動する。

【0023】

続いて、時間ｔ２において、可動磁石３０は、コイル５０によって生成された電磁場と相互作用し、平衡状態の位置から固定磁石４０により近い位置に移動する（実施形態は例に示されているが、コイル５０に電力が供給される電力の反転を伴う二重の実施形態（ｄｕａｌ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）も考慮され得る）。

【0024】

より詳細には、コイル５０に通電することにより、磁場の増大が発生し、これにより可動磁石３０と固定磁石２０との間の反発力が増大し、可動磁石３０を固定磁石４０に向かう方向に移動させるものである。可動磁石３０は、可動磁石３０の運動を反転する前に、最大アプローチの瞬間にシステム全体に伝達される動作エネルギーを獲得する。

【0025】

時間ｔ３（図５参照）において、コイル５０がスイッチオフされるか、その極性が反転されるか、またはその強度が低下され、通常の平衡位置以外の位置にある中央磁石３０は、それを平衡状態に戻す傾向がある力を受け、完全なシステム（管１０、磁石２０、３０、４０およびコイル５０）は、反対方向に等しい反対の力を受ける。

【0026】

図６を参照すると、時間ｔ４において、加速されている可動磁石３０は、基本的に通常の平衡位置を超えて移動し、さらに固定磁石２０の方向に近づく傾向があり、これは、平衡位置を超えて再び反発し、この状況に放置されれば、再び平衡位置に到達するまで、可動磁石３０の一連のより小さな振動が発生するであろう。

【0027】

代わりに、コイル５０は、可動磁石３０を減速させ、時間ｔ２の状況でそれを拒絶するように、正確な瞬間で再活性化される（図４参照）。

【0028】

時間ｔ５において、システムを運動状態に保持するために、ｔ２からｔ５までのステップが繰り返される。

【0029】

特に、管１０、磁石２０、３０、４０およびコイル５０からなるシステムの変位は、図５および図６の矢印Ｓで示される方向に生じる。

【0030】

前進は、固定磁石４０に対する可動磁石３０の機械的推力の影響によって生じる。特に、磁石の摩耗を防ぐために、磁石間の衝撃を避け、２つの磁石を近づけすぎると、反発力で２つの磁石は離れる。

【0031】

簡単に言えば、このシステムは、コイル５０のための電力として所与の周波数を有する一連のパルス（矩形波、正弦波、鋸歯状波）、すなわち、次いで下降するピークを有するインパルス性電力を提供することによって、一連の直線移動を生成する。特に、コイル５０に電流を供給することによって、システム内に含まれる磁石の同じ電荷を有する極間の反発力により、システムの直線移動が得られる。このような直線移動は、真空中でも達成されるため、その運動は振動効果または摩擦によるものではない。

【0032】

したがって、本明細書に記載の解決策は、発生装置（例えば、電池）によってコイル５０に通電することによって直線移動を得ることを可能にする。得られた移動は、コイル５０に電力が供給される波形のパルスに依存する。

【0033】

コイル５０への電力供給によって、システム全体をある方向に移動させるように、主軸に対して所与の方向に不均衡な推力を得ることが可能になる。したがって、コイル５０に電力を供給するための異なるパルス振幅および周波数を選択することによって、システムの異なる応答を得ることができる。

【0034】

システムの電力供給は、交互に行われ、モータの動きを生成するように直接ではなく、種々の範囲の周波数および種々の波形（例として、矩形波、鋸歯状波、正弦波などによって）で調整され、２つの軸に沿った種々のタイプの推力およびシステムの種々のタイプの加速度を生成することができる。

【0035】

ここで、本明細書に記載されるシステムのいくつかの可能な実施形態を説明する。

【0036】

システムの最も単純な図を図７に示す。特に、この場合、管Ｔ、例えば、その端部ＡおよびＢで閉じ、管Ｔの端部に２つの機械的バンパＲＭを備えた中空円筒に挿入される可動磁石ＭＭと、単一のコイルＢｏｂとが存在する。

【0037】

コイルＢｏｂは、管Ｔ上で異なる位置をとることができる。特に、図７ａ）において、コイルＢｏｂは、管Ｔの中央部Ｃの直下で、可動磁石ＭＭの下で、管Ｔの第一の部分にある。そうでなければ、図７ｂ）において、コイルＢｏｂは、再び、可動磁石ＭＭの下で、管Ｔの第一の部分に位置し、管Ｔの端部Ｂの近傍に位置する。最後に、図７ｃにおいて、コイルＢｏｂは、管Ｔの中央部Ｃに位置し、可動磁石ＭＭが休止位置にあるとき、管Ｔを取り囲んでいる。

【0038】

ａ），ｂ），ｃ）の３つの場合のシステムの操作では、コイルの位置に応じて、原理がほぼ同じであるため、モータ効率と関連する周波数範囲のみが変化する。

【0039】

２つの機械的バンパＲＭは、例えば、シリコーンゴムのような弾性材料で作ることができる（図７参照）。

【0040】

管Ｔは、既に言及したように、例えば、円形断面を有する中空円筒であっても、あるいは正方形、長方形、楕円形、六角形または他のタイプの断面を有する管であってもよい。

【0041】

１つまたは複数の代替実施形態では、２つの機械的バンパＲＭは、管Ｔの２つの端部ＡおよびＢに配置された２つの弾性要素またはバネＭＬ（図８参照）の形で作ることができる。この場合も、コイルＢｏｂは、図８の実施形態ａ）、ｂ）およびｃ）に示すように、異なる位置を仮定することができる。コイルＢｏｂは、図７について説明したのと同じ位置を仮定することができる。すなわち、
・管Ｔの中央部Ｃの直下で、可動磁石ＭＭの下で、管Ｔの第一の部分にあるか、
・可動磁石ＭＭの下で、管Ｔの第一の部分にあり、管Ｔの端部Ｂの近傍にあるか、あるいは
・管Ｔの中央部Ｃにあり、可動磁石ＭＭが休止位置にあるとき、管Ｔを取り囲んでいる。

【0042】

あるいは、図９に示すように、可動磁石ＭＭは、バネＭａのシステムによって平衡位置に保持され得る。特に、バネＭａは、管Ｔの端部Ａ，Ｂに固定されている。再び、この場合も、図７および図８の実施形態ａ），ｂ），ｃ）に示すように、コイルＢｏｂは異なる位置をとることができる。

【0043】

他の可能な実施形態を図１０に示す。特に、この場合、システムは、端部ＡおよびＢで閉じられた管Ｔを備え、管Ｔは、中央部Ｃの中に可動磁石ＭＭと、管Ｔの端部ＡおよびＢでブロックされた２つの固定磁石ＭＦとを有する。この場合も、可能な３つの位置に管Ｔに巻回された単一のコイルＢｏｂが存在する。
・管Ｔの中央部Ｃの直下で、可動磁石ＭＭの下で、管Ｔの第一の部分にあるか、
・可動磁石ＭＭの下で、管Ｔの第一の部分にあり、管Ｔの端部Ｂの近傍にあるか、あるいは
・管Ｔの中央部Ｃにあり、可動磁石ＭＭが休止位置にあるとき、管Ｔを取り囲んでいる。

【0044】

図１０の実施形態では、磁石は、相互に異なる寸法を有することもできる。

【0045】

さらなる実施形態（図１１および図１２参照）は、図１０の解決策の特徴を、図７、図８または図９の３つの変形例（ａ、ｂ、ｃ）のうちの１つと混合することによって得ることができる。特に、第一の端部に弾性ゴム製の機械的バッファＲＭと、管Ｔと可動磁石ＭＭとの間に結合されたバッファバネＭＬまたはバネＭＡと、管Ｔの他方の端部Ｂに固定磁石ＭＦとがあってもよい。あるいは、要素は、管Ｔの２つの端部ＡおよびＢで相互に反転され得る。

【0046】

さらなる実施形態（図１１および図１２参照）は、図１０の解決策の特徴を、図７、図８または図９の３つの変形例（ａ、ｂ、ｃ）のうちの１つと混合することによって得ることができる。特に、閉管Ｔにすることができ、閉管Ｔは、中央部Ｃの中に可動磁石ＭＭと、管Ｔの端部ＡおよびＢに固定された２つの固定磁石ＭＦとを有する。磁石は、相互に異なる寸法を有することもできる。この場合も、単一のコイルＢｏｂが存在する。これらの代替的な実施形態では、管Ｔの端部Ａと固定磁石ＭＦとの間に、シリコーンゴムなどの弾性材料製であり得る機械的バッファＲＭが存在し得る。変形例では、固定磁石ＭＦを平衡位置に保持する１つもしくは２つのバネＭＬ、あるいはバネＭＡのシステムが存在してもよい。当然、固定磁石ＭＦと機械的バッファＲＭからなるペアは、端部Ａからのみであっても、あるいは端部Ａと端部Ｂの両方からであってもよい。

【0047】

さらなる変形例によれば、管Ｔの端部ＡおよびＢに固定された２つの固定磁石ＭＦと、固定磁石ＭＦと可動磁石ＭＭとの間にシリコーンゴムのような弾性材料製であり得る２つの機械的バッファＲＭとが存在してもよい。他の代替実施形態では、固定磁石ＭＦと可動磁石ＭＭとの間に、中央磁石を平衡位置に保持する２つのバネＭＬまたはバネＭＡのシステムが存在しても、あるいは前述の要素の任意の組合せが存在してもよい。

【0048】

説明された可能な変形例のいくつかのみが図に示されている。

【0049】

他の様々な実施形態では、例えば、図１３を参照すると、システムは、閉管Ｔと、一対のコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２とを備え、閉管Ｔは、中央部Ｃに可動磁石ＭＭと、２つの端部ＡおよびＢで、管Ｔの端部に固定された２つの固定磁石ＭＦとを有する。図ａ）、ｂ）、ｃ）は、２つのコイルＢｏｂ１とＢｏｂ２の位置決めの３つの例を示す。開示された例では、２つのコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２は異なる巻線数を有するが、２つのコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２の巻線数が等しい実施形態を提供することもできる。あるいは、管Ｔに沿った２つのコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２の他の分布を考えることができる。

【0050】

寸法（２つのコイルＢｏｂ１とＢｏｂ２の巻線数とサイズ、供給と周波数）を調整することで、システムの加速度をより効率的に調整することができる（図１３参照）。磁石は、互いに異なる寸法を有することもできる。

【0051】

さらなる実施形態は、図１３の解決策の特徴を、図７、図８または図９の３つの変形例（ａ、ｂ、ｃ）のうちの１つと混ぜ合わせることによって得られる。特に、第一の端部Ａに一対のコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２と、弾性ゴム製の機械的バッファＲＭと、管Ｔと固定磁石ＭＦとの間に結合されたバッファバネＭＬまたはバネＭＡと、次いで、可動磁石ＭＭと、最後に管Ｔの他端Ｂに固定された固定磁石ＭＦ図を有する実施形態があり得る。あるいは、要素は、管Ｔの２つの端部ＡおよびＢで相互に反転され得る。

【0052】

さらなる実施形態は、図１３の解決策の特徴を、図７、図８または図９の３つの変形例（ａ、ｂ、ｃ）のうちの１つと組み合わせることによって得られる。特に、一対のコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２と、閉管Ｔとを有する実施形態とすることができ、閉管Ｔは、中央部Ｃの内側に可動磁石ＭＭと、管Ｔの端部ＡおよびＢで固定された２つの固定磁石ＭＦとを有する。磁石は、相互に異なる寸法を有することもできる。これらの代替的な実施形態では、管Ｔの端部ＡおよびＢと固定磁石ＭＦとの間に、シリコーンゴムなどの弾性材料製であり得る２つの機械的バッファＲＭがあってもよい。変形例では、２つのバネＭＬ、またはバネＭＡのシステムが存在し得、これは、平衡位置で固定磁石ＭＦを保持する。

【0053】

本明細書に示される全ての実施形態において、システム加速度は、２つのコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２の寸法、巻線の数およびサイズ、電力および周波数を調節することによって、より効率的に調節することができる。磁石は、互いに異なる寸法を有することもできる。

【0054】

図１４を参照すると、単一のコイルＢｏｂが存在し、閉管Ｔ上に巻かれており、閉管Ｔが中央部Ｃの中に可動磁石ＭＭと、管Ｔの端部ＡおよびＢに固定された２つの固定磁石ＭＦとを有するさらなる実施形態が考えられる。この代替の実施形態では、管Ｔの反磁性カバーＣＤも、２つの固定磁石ＭＦの間の管Ｔの位置に設けられ、平衡位置に戻るとき、可動磁石ＭＭの移動を減速する「磁気ブレーキ」として作用することを目的とする。磁石は、互いに異なる寸法を有することもできる。

【0055】

図１４に示す実施形態の変形例は、閉管Ｔ上に巻かれた一対のコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２を含み、閉管Ｔは、中央部Ｃの中に可動磁石ＭＭと、管Ｔの端部ＡおよびＢに固定された２つの固定磁石ＭＦとを有する。この実施形態では、管Ｔの反磁性カバーＣＤがさらに設けられ、２つの固定磁石ＭＦの間の管Ｔの位置に配置され、平衡位置に戻るときに、可動磁石ＭＭの移動を減速する「磁気ブレーキ」として作用することを目的とする。磁石は、また、互いに異なる寸法を有することができ、「磁気ブレーキ」ＣＤは、２つのコイルＢｏｂ１とＢｏｂ２との間、またはコイルＢｏｂ１およびＢｏｂ２と閉管Ｔの一つの端部（ＡまたはＢ）との間に配置されてもよい。

【0056】

より詳細には、磁気ブレーキとして作用する反磁性カバーＣＤは、反磁性材料からなるカバーであり、これは、前記反磁性カバーＣＤによって覆われた管Ｔの領域の内側を移動するときに可動磁石ＭＭを制動するために使用される。反磁性カバーＣＤは、銅、アルミニウム、グラファイト、または任意の強い反磁性材料で作ることができ、受動的（すなわち、電力供給されていない単純なカバー）、または能動的（すなわち、可動磁石ＭＭの通過の直前に作動される銅、グラファイト、またはアルミニウムコイル）のいずれかとすることができる。例えば、反磁性カバーＣＤは、管Ｔの上に嵌め込まれた中空円筒であってもよい。

【0057】

代替的に、ブレーキ作用は、単一のコイルの場合でも、電源の極性を反転させることによって、あるいは一対のコイル）を、１つが発射または加速用に、１つは制動用に含むことによって、得ることができる。

【0058】

本明細書に記載される解決策のさらなる実施形態は、図１５を参照して説明される。特に、この場合、閉管Ｔ上に巻かれた多数のコイルＢｏｂ１、Ｂｏｂ２、…、ＢｏｂＮが存在し、閉管Ｔは、中央部Ｃの中に可動磁石ＭＭと、管Ｔの端部ＡおよびＢに固定された２つの固定磁石ＭＦとを有する。システム加速度は、Ｎ個のコイルの寸法、巻き数およびサイズ、電力および周波数を調整することによって、より効率的に調整され得る。磁石は、互いに異なる寸法を有することもできる。

【0059】

詳細には、複数のＮ個のコイルを配置する目的は、２つの固定磁石ＭＦのうちの１つに向かって可動磁石ＭＭを「発射」させ、したがって、可動磁石ＭＭを方向に向かって加速させるステップ中に、ガウスライフルに類似した状況を作り、可動磁石ＭＭを逆方向に戻すときに、磁気ブレーキとして作用させることである。したがって、コイルは、可動磁石ＭＭに対する位置に応じて、かつ、可動磁石ＭＭが起動されるときの関数として、その一般的な形状による力を生成する。

【0060】

特に、ガウスライフルは、共通軸上に配置されたリニアモータによって、磁気または電磁加速度を使用して、金属弾丸を非常に高速で発射する銃身（ｂａｒｒｅｌ）である。

【0061】

複数のコイルを用いて、可動磁石ＭＭの推力と加減速度を、より良く制御しながら管理することができる。また、電源パックおよび周波数の調整可能な矩形波発生器で、各コイルを個別に管理することが好ましい。したがって、強力な磁場を発生させるように、できるだけ狭い太径の一連のコイルを有することが好ましいであろう。逆に、システムを重くしすぎないようにするために、中間の妥協点を見出さなければならない。ほど良い妥協点として、システムが重すぎることを避けるように、パルスとして２つまたは３つのオフセットコイルを使用しても、加速および減速を精度良く管理することができる。

【0062】

さらなる実施形態は、図１５に示す実施形態から得ることができ、この実施形態では、平衡位置に戻るときに、可動磁石ＭＭの移動を減速する「磁気ブレーキ」として働くことを目的として、管Ｔの１つ以上の反磁性カバーＣＤが２つの固定磁石ＭＦの間の管Ｔの様々な位置に追加されている。再び、この場合も、磁石の大きさは互いに異なっていてもよい。

【0063】

上述の実施形態の全てに適用することができる更なる変形例は、更なる磁気ブレーキとして反磁性材料からなる中央管ＴＣを使用することを含む。図１６は、更なる磁気ブレーキとして反磁性材料からなる中央管ＴＣの使用を含む例示的な実施形態を示す。

【0064】

図１７を参照して、本発明によるシステムのさらなる実施形態を説明する。この実施形態では、中央ピンＰＣが設けられており、その上を可動磁石ＭＭが摺動し（この実施形態では中央に穿設）、その中央ピンＰＣに２つの固定磁石ＭＦが端部Ａおよび端部Ｂに固定される。

【0065】

当然、上述した全ての変形例をこの実施形態に適用することもできる。

【0066】

特に、実施形態は、一層大きな効率に基づいて記載され、２つの固定磁石を有するマルチコイルシステムが最も効率的であり、一方、単一磁石、単一コイルおよび機械的反発力手段を有する第一のシステムは、最も効率的ではない。

【0067】

最後に、垂直方向または種々の方向への移動を可能にするために、組み立て可能な複数のシステムからなるシステムを達成することもが可能である。

【0068】

実質的に、本明細書に記載されるシステムは、ライフル（管）の端部に２つのプラグがあり、弾丸に取って代わる磁石が、運動エネルギーを伝達し、システム全体を動かすために、バッファ要素（バネ、磁石など）に、特にそれらのうちの１つに所与の方向および方法で、繰り返し接近させる、および／または接触させられるガウスライフルとして振る舞う。

【0069】

当然、適切な変換手段を用いて、円運動を利用する移動システムを考案することも可能である。

【0070】

ここで、応用例を説明する。記載された例では、管Ｔは、衝撃および高温に耐えるプラスチック材料で作られる。代替の実施形態では、管Ｔはまた、セラミック、焼結セラミック、木材、厚紙、加硫繊維、またはエポキシ樹脂に浸漬された木材もしくは厚紙から作製されてもよい。

【0071】

特に、セラミックは、経年変化の影響を受けないことに加えて、高温に対して非常に耐性があり、機械的に強く、重くないという利点を有する。

【0072】

さらに、焼結セラミックは、従来のセラミックと同じ利点を有するが、従来のセラミックと比較して、優れた特徴を有し得る。

【0073】

木材は比重が低く、熱伝達が低いため、コイルで発生した熱が中央の磁石に伝わるのを防ぐ。

【0074】

反対に、炭素は、木材と同様の特徴および利点を有するが、比重がより低い。

【0075】

加硫された繊維は、木材および炭素と同様の特徴を有するが、優れた機械的強度を有し、均質な材料であり、優れた電気アイソレータでもあるので、構造上の欠陥を有さない。

【0076】

エポキシ樹脂に浸漬された木材、炭素、または加硫繊維は、浸漬前の３つの材料と同じ特徴を有するが、おそらくより高い構造強度を有する。

【0077】

さらに、更なる実施形態では、管Ｔは、アルミニウム、グラファイトまたは金属で作ることもできるが、強い反磁性または強磁性の材料は、場合によっては、システム性能を制限することがあるように見える。

【0078】

そのため、セラミック、プラスチック、木材、紙などの反強磁性材料または磁化しない材料が好ましい。

【0079】

考慮される実施形態では、管Ｔは、０．５ｃｍ～３００ｃｍまで変化し得る長さと、０．１ｍｍ～６００ｍｍの間の内径とを有する。使用される磁石（ＭＭおよびＭＦ）は、好ましくは、高い磁化度と、動作中に磁石自体の内部で発生する可能性のある渦電流による良好な熱抵抗とで選択される。

【0080】

一例として、図１８を参照すると、長さ１３０ｍｍのプラスチック管Ｔを、内径１１ｍｍ、外径１５ｍｍで使用することができる。直径１０ｍｍ、高さ３５ｍｍの軸方向磁化Ｎ５２を有する２個のネオジム磁石ＭＦを、管Ｔの端部ＡとＢにエポキシ接着剤で固定する。

【0081】

２つの磁石ＭＦは、２つの磁石の一方ＭＦ１のＮ極（または正極）が管の内側に面し、Ｓ極（または負極）が外側に面するように固定され、他方の磁石ＭＦ２は、Ｓ極（または負極）が管Ｔの内側に面し、Ｎ極（または正極）が外側に面するように固定される。

【0082】

先のＭＦ１およびＭＦ２と等しい可動磁石ＭＭは、他の２つの磁石ＭＦ１およびＭＦ２によって生成される反発力によって磁気浮上に保持され、２つの磁石ＭＦ１とＭＦ２との間で管Ｔの内側に配置される。

【0083】

例えば、直径０．２５ｍｍのエナメル銅線コイルＢｏｂが使用されて、管Ｔの周囲に巻かれ、１０～２５ｍｍの長さ、外径２５ｍｍの全体的な寸法を得るようにしてもよい。コイルＢｏｂは、可動磁石ＭＭと、２つの固定磁石ＭＦ１およびＭＦ２のうちの１つとの間に、特に図１８で、ＭＭとＭＦ２との間に配置される。説明した実施形態では、コイルＢｏｂは、この場合に、静止時の可動磁石ＭＭの端部から約７ｍｍに位置している（特に、可動磁石ＭＭは、静止時に、管Ｔの中央Ｃに位置している）。

【0084】

コイルＢｏｂには、０．５～２５０Ｈｚの周波数、特に約５Ｈｚの周波数で、５０％のデューティサイクルの矩形波パルスで、電力が供給される。

【0085】

コイルは、高容量コンデンサ（電動コイルから生じるリターン効果を避けるために、好ましくは出力に２つのダイオードを備えた電解型のコンデンサ）に接続された電源パックを管理するソリッドステートリレーによって生成された５０％デューティサイクルの矩形波で駆動することができる。特に、鋸歯状または正弦波の波形も、駆動のために許容される。さらに、非常に狭く高いパルスを有する波形が好ましい。

【0086】

最後に、重量の増加を考えると、エナメル銅製のコイルと比較して、エナメルアルミニウム製のコイルを使用することが好ましい。

【0087】

コイルが磁石に垂直な場合、コイルが発生する実効磁場の割合は最大であるので、コイルは傾斜せずに垂直であることが好ましい。

【0088】

本明細書に記載のシステムは、航空宇宙分野で使用することができる。

【0089】

例示的な実施形態として、内径１１ｍｍ、壁厚２ｍｍの１４０ｍｍメタクリレート管Ｔを考える。管Ｔの両端には、プラスチックスネジ、０．７５ｍｍピッチおよび調整ワッシャを有する二成分エポキシ樹脂で接着された２つの「プラグ」がある。また、２つのネジの底部で、もう一つのメタクリレートを接着し、固定磁石（軸方向磁化Ｎ５０および寸法：直径１０ｍｍ、高さ１７ｍｍのネオジム磁石）を、二成分エポキシ樹脂を用いて接着した。そこで、両端に固定された磁石の北側と南側とが対向するように配置された２つの磁石を、管Ｔの両端に接着する。

【0090】

他の２つと同じ第三の可動磁石が、管の中央に配置され、管の中央で「浮上」して保持する他の２つの磁石によって反発されるように配向される。．

【0091】

それぞれ長さ１５ｍｍおよび２５ｍｍ、壁厚２ｍｍの２つのメタクリレートコイル担持管を、ピッチ０．７５ｍｍのプラスチック材料製の２本のネジおよび調整ワッシャを用いて配置する。プラスチック材料製のワッシャは、巻かれたワイヤコイルを保持するためにコイルを摺動させる２つの管の端部にシアノアクリレート系で接着され、ワッシャは外径５０ｍｍである。

【0092】

コイルには、総径０．２５ｍｍを有する変圧器用エナメル銅線を巻いている。コイルは、２５ｍｍに等しい全体的な外径を達成するように巻かれる。

【0093】

この装置は、コイルの点火時に、中心の可動磁石が、より長い（長さ２５ｍｍである）コイルの後ろに位置する磁石の方へ押されるように、電力が供給される。２つのコイルは、９ボルトの電圧と５０％のデューティサイクルの４．３７Ｈｚ矩形波の周波数で並列に電力供給される。矩形波は、０ボルト～９ボルトで始まる。電源回路は、プロトタイプとして、ＩＲＦ５４０に接続されたＡｒｄｕｉｎｏ Ｎａｎｏによって、矩形波を発生させ、９ボルトのバッテリーによって電力供給されるものから構成される。このようにして、システム全体の重みは約９０グラムであり、テーブル上で直線的に押すことによって２００グラムの重みを置き換えることができる。

【0094】

当然、適切なスケールファクタを適用することによって、異なる分野および種々の用途に使用することができる、より高いリターンを有するより大きなシステムを達成することが可能である。

【0095】

プレートに取り付けられた衛星の内部に配置することができ、衛星を全方向に移動できるように、横軸に沿って３６０°、縦軸に沿って３６０°の向きで移動できる。

【0096】

材料のコストが非常に安いことを考慮すると、銅製のコイルが、それでも中央の磁石を「浮揚」させて管に接触させないという事実と、消費量が極めて少ないということは、現在使用されている他のタイプのモータよりも好ましく、燃料を必要とせずに、ソーラーパネルからも取ることができる電気エネルギーのみを必要とし、宇宙空間において任意の距離に到達することを可能にする。このタイプの多くのシステムのアレイは、宇宙船用のモータとして使用することもできる。

【0097】

このようなシステムでは、一定の加速度であることにより、空間において任意の速度を達成することが可能となり、宇宙探査に使用することができる。

【0098】

システム速度は、周波数および電源電圧を変化させることによって調整できる。

【0099】

静電現象によって動きを発生させるのに、磁場の代わりに電場を用いる類似のシステムを考案することが可能である。また、送られるアンペア数、電圧および周波数および波形に関して、各ワイヤが異なる方法で給電される二重電力のバイファイラコイルの使用を考慮することができ、ここで、２つのパルスは相互に逆極性で送ることもできる。一本鎖コイルの代わりにバイファイラコイルを使用することにより、システムの加速度の管理がより正確になる。

【0100】

さらに一般化すると、各ワイヤがアンペア数、電圧、周波数および波形に関して異なる方法で給電される、３つ以上のワイヤを有するコイルを考案することも可能である。

【0101】

実験室試験は、ロードセルを用いて、手元のシステムによって生じた力を測定する目的で行われてきた。試験は、上記のうちの２つの異なる実施形態を実装する２つの異なるプロトタイプについて実施した。

【0102】

特に、図１９は、供給された電力に対するシステムの反応を測定するために使用される２つのロードセルの読み取り値間の差の時間積分を示す。２つのロードセルの配置が与えられると、読み取り値の差は、同じ方向に検出された力の合計を提供する。２つのロードセルから測定された力の平均値を得るために、読み取り値の差を２で割る。

【0103】

試験は、試験されたシステムが主方向に沿った２つの向きのうちの１つでより大きな力を発生することを示した。

【0104】

最後に、可動磁石の代わりに、ガスまたはプラズマがシステム内部の可動質量として使用される代替実施形態を考え出すことも可能である。

【0105】

当然、本発明の原理にもかかわらず、構造の詳細および実施形態は、単なる例として記載および図示されたものに関して広く変化し得るが、その変化を理由として、本発明の範囲から逸脱することはない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7(a)】

【図7(b)】

【図7(c)】

【図8(a)】

【図8(b)】

【図8(c)】

【図9(a)】

【図9(b)】

【図9(c)】

【図10(a)】

【図10(b)】

【図10(c)】

【図11(a)】

【図11(b)】

【図11(c)】

【図12(a)】

【図12(b)】

【図12(c)】

【図13(a)】

【図13(b)】

【図13(c)】

【図14(a)】

【図14(b)】

【図14(c)】

【図15(a)】

【図15(b)】

【図15(c)】

【図16】

【図17(a)】

【図17(b)】

【図17(c)】

【図18】

【図19】