JP2000224828A - 可動磁石型リニアモータ - Google Patents
可動磁石型リニアモータInfo
- Publication number
- JP2000224828A JP2000224828A JP11024574A JP2457499A JP2000224828A JP 2000224828 A JP2000224828 A JP 2000224828A JP 11024574 A JP11024574 A JP 11024574A JP 2457499 A JP2457499 A JP 2457499A JP 2000224828 A JP2000224828 A JP 2000224828A
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- Japan
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- magnet
- linear motor
- yoke
- stator core
- stator
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 可動磁石型リニアモータ10は、磁性鋼板か
らなり、外周ヨーク12a、内周ヨーク12bおよび両
ヨークの一端部を接続一体化する底ヨーク12cで形成
され90°の間隔で円形状に配置される4個の固定子鉄
心12と、各外周ヨーク12aの内側空間に沿って配置
される励磁コイル20とにより構成される固定子14お
よび各固定子鉄心14の磁気空隙16に配置され軸方向
に変位可能な永久磁石28を有する磁石可動子18とを
備え、さらに各外周ヨーク12aの開放側端部を各内周
ヨーク12bの開放側端部より突出せしめて固定子鉄心
12の開放側に段差22を設けている。 【効果】 この発明によれば、磁気回路の対称性が高く
なり、また段差により磁石を薄くしても減磁しないか
ら、効率のよい可動磁石型リニアモータを安価に提供で
きる。
らなり、外周ヨーク12a、内周ヨーク12bおよび両
ヨークの一端部を接続一体化する底ヨーク12cで形成
され90°の間隔で円形状に配置される4個の固定子鉄
心12と、各外周ヨーク12aの内側空間に沿って配置
される励磁コイル20とにより構成される固定子14お
よび各固定子鉄心14の磁気空隙16に配置され軸方向
に変位可能な永久磁石28を有する磁石可動子18とを
備え、さらに各外周ヨーク12aの開放側端部を各内周
ヨーク12bの開放側端部より突出せしめて固定子鉄心
12の開放側に段差22を設けている。 【効果】 この発明によれば、磁気回路の対称性が高く
なり、また段差により磁石を薄くしても減磁しないか
ら、効率のよい可動磁石型リニアモータを安価に提供で
きる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は可動磁石型リニアモー
タに関し、特にたとえば固定子鉄心の磁気空隙に軸方向
に変位可能な永久磁石を配置した可動磁石型リニアモー
タに関する。
タに関し、特にたとえば固定子鉄心の磁気空隙に軸方向
に変位可能な永久磁石を配置した可動磁石型リニアモー
タに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば片側開放形状の可動磁石(MM)
型リニアモータ1は、図6に中心線C−Cで片側部分の
み示す様に、磁性鋼板からなる外周ヨーク2、内周ヨー
ク3および底ヨーク4により形成される断面略C字状の
固定子鉄心5と、この固定子鉄心5の内周ヨーク3の外
側空間に配置される励磁コイル6と、固定子鉄心5の磁
気空隙7に配置され軸方向に変位可能な永久磁石8とで
構成している。すなわち、磁気空隙7を形成する固定子
鉄心5の開放側端部は略面一となっている。
型リニアモータ1は、図6に中心線C−Cで片側部分の
み示す様に、磁性鋼板からなる外周ヨーク2、内周ヨー
ク3および底ヨーク4により形成される断面略C字状の
固定子鉄心5と、この固定子鉄心5の内周ヨーク3の外
側空間に配置される励磁コイル6と、固定子鉄心5の磁
気空隙7に配置され軸方向に変位可能な永久磁石8とで
構成している。すなわち、磁気空隙7を形成する固定子
鉄心5の開放側端部は略面一となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に固定子鉄心
5の開放側端部が面一となっているため、磁気回路の非
対称性により中間位置で推力が発生する。また、磁気空
隙7を変位する永久磁石8が固定子鉄心5の開放側端部
より外側に飛び出した場合には、磁気抵抗が大きくな
り、その結果、減磁が生じるという問題がある。
5の開放側端部が面一となっているため、磁気回路の非
対称性により中間位置で推力が発生する。また、磁気空
隙7を変位する永久磁石8が固定子鉄心5の開放側端部
より外側に飛び出した場合には、磁気抵抗が大きくな
り、その結果、減磁が生じるという問題がある。
【0004】すなわち、永久磁石8が外側に変位する
と、この磁石端部における磁気抵抗の増大に伴うパーミ
アンス係数の低下により減磁が引き起こされる。図8
は、磁石の一般的な減磁曲線(第2象限)を示す図であ
る。図において、OPはパーミアンス直線であり、モー
タの構造により定まる。ACはリコイル線であり、モー
タを第2象限で使用する場合の小ループである。また、
リコイル線ACとヒステリシス曲線(大ループ)との交
点であるA点をクニック点という。
と、この磁石端部における磁気抵抗の増大に伴うパーミ
アンス係数の低下により減磁が引き起こされる。図8
は、磁石の一般的な減磁曲線(第2象限)を示す図であ
る。図において、OPはパーミアンス直線であり、モー
タの構造により定まる。ACはリコイル線であり、モー
タを第2象限で使用する場合の小ループである。また、
リコイル線ACとヒステリシス曲線(大ループ)との交
点であるA点をクニック点という。
【0005】永久磁石が飛び出していない場合には、モ
ータの動作点はパーミアンス直線OPとリコイル線AC
との交点(Q点)で定まる。そして、永久磁石が外側に
変位すると、小ループであるリコイル線上を動作点Qが
移動することになるが、永久磁石が大きく外側に飛び出
すと動作点Qがクニック点Aを越えてヒステリシス曲線
の大ループに入りD点に達する。その後永久磁石が飛び
出していない状態に戻ると、新しいリコイル線DE上を
動作点が移動し、パーミアンス直線OPとの交点である
Q′点に落ち着く。その結果、磁束密度が下がって減磁
が起こる。通常、直流モータの場合は、可動子の磁石端
部付近において最も減磁が起こりやすく、減磁が起こる
とモータの出力低下等につながるため、一般的に次の対
策が施されている。
ータの動作点はパーミアンス直線OPとリコイル線AC
との交点(Q点)で定まる。そして、永久磁石が外側に
変位すると、小ループであるリコイル線上を動作点Qが
移動することになるが、永久磁石が大きく外側に飛び出
すと動作点Qがクニック点Aを越えてヒステリシス曲線
の大ループに入りD点に達する。その後永久磁石が飛び
出していない状態に戻ると、新しいリコイル線DE上を
動作点が移動し、パーミアンス直線OPとの交点である
Q′点に落ち着く。その結果、磁束密度が下がって減磁
が起こる。通常、直流モータの場合は、可動子の磁石端
部付近において最も減磁が起こりやすく、減磁が起こる
とモータの出力低下等につながるため、一般的に次の対
策が施されている。
【0006】すなわち、磁石を厚くしてパーミアンス係
数を大きくすることにより、図8に示したパーミアンス
直線OPの傾斜が急になって、動作点Qとクニック点A
との距離が大となるため、クニック点Aに至らずに減磁
が起こらない。しかしながら、この方式の場合には、磁
石を厚くする関係でモータ自体が大きくなり、それに伴
いコストアップにつながるという問題がある。特に、希
土類磁石を使用する場合は磁石自体が高価であるため、
製品コストの上昇を来すことになる。
数を大きくすることにより、図8に示したパーミアンス
直線OPの傾斜が急になって、動作点Qとクニック点A
との距離が大となるため、クニック点Aに至らずに減磁
が起こらない。しかしながら、この方式の場合には、磁
石を厚くする関係でモータ自体が大きくなり、それに伴
いコストアップにつながるという問題がある。特に、希
土類磁石を使用する場合は磁石自体が高価であるため、
製品コストの上昇を来すことになる。
【0007】また、励磁コイル6に流れる電流が0Aで
も推力が発生して中間位置がずれる(図10参照)。中
間位置を確保するために直流電流を流す必要があり、こ
の場合は損失が大きくなるという新な問題がある。たと
えば、図7に中心線C−Cにより片側部分のみ示す両側
開放形状のMM型リニアモータ1の場合、略コ字状の外
周ヨーク2と、この外周ヨーク2の両端に磁気間隙7、
7を介して内周ヨーク3を設けると共に、外周ヨーク2
の内側に励磁コイル6を配置して固定子鉄心5を形成
し、さらに、この磁気間隙7、7には軸方向に変位可能
な永久磁石8、8を両端に設けた磁石可動子9を配置し
てバランスをとるようにしている。しかし、この場合に
は、モータ全体のサイズが大きくなり、また磁石も2倍
必要となりコスト的にも高くなる。
も推力が発生して中間位置がずれる(図10参照)。中
間位置を確保するために直流電流を流す必要があり、こ
の場合は損失が大きくなるという新な問題がある。たと
えば、図7に中心線C−Cにより片側部分のみ示す両側
開放形状のMM型リニアモータ1の場合、略コ字状の外
周ヨーク2と、この外周ヨーク2の両端に磁気間隙7、
7を介して内周ヨーク3を設けると共に、外周ヨーク2
の内側に励磁コイル6を配置して固定子鉄心5を形成
し、さらに、この磁気間隙7、7には軸方向に変位可能
な永久磁石8、8を両端に設けた磁石可動子9を配置し
てバランスをとるようにしている。しかし、この場合に
は、モータ全体のサイズが大きくなり、また磁石も2倍
必要となりコスト的にも高くなる。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、構
造が簡単でしかも減磁が少なく効率のよい可動磁石型リ
ニアモータを提供することである。
造が簡単でしかも減磁が少なく効率のよい可動磁石型リ
ニアモータを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、励磁コイル
を有する固定子鉄心の磁気空隙に軸方向に変位可能な永
久磁石を備える可動磁石型リニアモータにおいて、磁気
空隙を形成する固定子鉄心の開放端部に段差を設けたこ
とを特徴とする、可動磁石型リニアモータである。
を有する固定子鉄心の磁気空隙に軸方向に変位可能な永
久磁石を備える可動磁石型リニアモータにおいて、磁気
空隙を形成する固定子鉄心の開放端部に段差を設けたこ
とを特徴とする、可動磁石型リニアモータである。
【0010】
【作用】磁気空隙を形成する固定子鉄心の開放端部に設
けた段差により、磁気空隙を軸方向に変位する永久磁石
が外側に飛び出したときも磁気抵抗を小さくできる。
けた段差により、磁気空隙を軸方向に変位する永久磁石
が外側に飛び出したときも磁気抵抗を小さくできる。
【0011】
【発明の効果】この発明によれば、磁気回路の対称性も
高くなり、また、段差により磁石を薄くしても減磁しな
いから、効率のよい可動磁石型リニアモータを安価に提
供できる。この発明の上述の目的,その他の目的,特徴
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明により一層明らかとなろう。
高くなり、また、段差により磁石を薄くしても減磁しな
いから、効率のよい可動磁石型リニアモータを安価に提
供できる。この発明の上述の目的,その他の目的,特徴
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明により一層明らかとなろう。
【0012】
【実施例】この発明の実施例を図1〜図4に基づいて説
明する。この発明の一実施例である片側開放形状の可動
磁石(MM)型リニアモータ10は、図1に示すよう
に、90°の間隔で環状に配置される4個の固定子鉄心
12により構成される固定子14と、この各固定子鉄心
12の磁気空隙16に配置されて軸方向に変位可能な磁
石可動子18を含む。固定子鉄心12は、図2より明ら
かなように、磁性鋼板からなり、外周ヨーク12a、こ
の外周ヨーク12aの内側に所定間隔を存して配置され
る内周ヨーク12bおよび両ヨーク12a、12bの一
端部を接続一体化する底ヨーク12cとにより断面略C
字状に構成される。また、外周ヨーク12aの内側と内
周ヨーク12bの外側の間には励磁コイル20を配置す
ると共に、外周ヨーク12aの開放側端部を内周ヨーク
12bの開放側端部より突出せしめて段差22を形成し
ている。
明する。この発明の一実施例である片側開放形状の可動
磁石(MM)型リニアモータ10は、図1に示すよう
に、90°の間隔で環状に配置される4個の固定子鉄心
12により構成される固定子14と、この各固定子鉄心
12の磁気空隙16に配置されて軸方向に変位可能な磁
石可動子18を含む。固定子鉄心12は、図2より明ら
かなように、磁性鋼板からなり、外周ヨーク12a、こ
の外周ヨーク12aの内側に所定間隔を存して配置され
る内周ヨーク12bおよび両ヨーク12a、12bの一
端部を接続一体化する底ヨーク12cとにより断面略C
字状に構成される。また、外周ヨーク12aの内側と内
周ヨーク12bの外側の間には励磁コイル20を配置す
ると共に、外周ヨーク12aの開放側端部を内周ヨーク
12bの開放側端部より突出せしめて段差22を形成し
ている。
【0013】一方、磁石可動子18は、有底円筒状の可
動保持体24とこの中心部を貫通して配置される軸部2
6と可動保持体24の開口端縁に固定されて各固定子鉄
心12の磁気空隙16に夫々位置する4個の磁石28を
含む。この磁石28は径方向に逆向きの磁化ベクトルを
有する一対の永久磁石片28aおよび28bをいずれも
軸方向に並べて接合して構成している。その結果、磁石
28に対する固定子14による磁気回路の対称性が高く
なる。この場合は、図9に示す様に電流0Aでの推力を
低減できので中間位置を確保するための直流電流が小さ
く損失もほとんどない。
動保持体24とこの中心部を貫通して配置される軸部2
6と可動保持体24の開口端縁に固定されて各固定子鉄
心12の磁気空隙16に夫々位置する4個の磁石28を
含む。この磁石28は径方向に逆向きの磁化ベクトルを
有する一対の永久磁石片28aおよび28bをいずれも
軸方向に並べて接合して構成している。その結果、磁石
28に対する固定子14による磁気回路の対称性が高く
なる。この場合は、図9に示す様に電流0Aでの推力を
低減できので中間位置を確保するための直流電流が小さ
く損失もほとんどない。
【0014】このような構成において、励磁コイル20
に電流を通電すると、その電流の向きに応じて電流によ
り発生する磁束が隣り合う永久磁石片28aを強めて他
の永久磁石片28bを弱めるため、磁束が強められる側
に磁石28が変位するような力が作用し、右方向または
左方向に磁石可動子18が移動する。この移動により軸
部26は往復動を行うので、モータ側の軸部26の先端
に、例えば圧縮機のシリンダー内に配置されるピストン
を連結することにより、空気や冷媒等の媒体の圧縮作用
を享受できる。なお、固定子14は、図示されないステ
ンレス等の非磁性体で構成される有底ドーナツ状のケー
スに収納される。
に電流を通電すると、その電流の向きに応じて電流によ
り発生する磁束が隣り合う永久磁石片28aを強めて他
の永久磁石片28bを弱めるため、磁束が強められる側
に磁石28が変位するような力が作用し、右方向または
左方向に磁石可動子18が移動する。この移動により軸
部26は往復動を行うので、モータ側の軸部26の先端
に、例えば圧縮機のシリンダー内に配置されるピストン
を連結することにより、空気や冷媒等の媒体の圧縮作用
を享受できる。なお、固定子14は、図示されないステ
ンレス等の非磁性体で構成される有底ドーナツ状のケー
スに収納される。
【0015】次に、この実施例における磁石28の減磁
曲線を図5に基づいて説明する。同図において、Aはク
ニック点、ACはリコイル線、OP0 は永久磁石28の
端部が飛び出した状態のパーミアンス直線、また、OP
1 は永久磁石28が飛び出していない状態のパーミアン
ス直線をそれぞれ示している。永久磁石が飛び出した状
態では、パーミアンス直線OP0 とリコイル直線ACと
の交点として動作点Q0 が定まっている。また、永久磁
石が飛び出していない状態では、パーミアンス係数も大
きくなっており、この傾斜が急なパーミアンス直線OP
1 とリコイル線ACとの交点としての動作点Q1 が定ま
っている。
曲線を図5に基づいて説明する。同図において、Aはク
ニック点、ACはリコイル線、OP0 は永久磁石28の
端部が飛び出した状態のパーミアンス直線、また、OP
1 は永久磁石28が飛び出していない状態のパーミアン
ス直線をそれぞれ示している。永久磁石が飛び出した状
態では、パーミアンス直線OP0 とリコイル直線ACと
の交点として動作点Q0 が定まっている。また、永久磁
石が飛び出していない状態では、パーミアンス係数も大
きくなっており、この傾斜が急なパーミアンス直線OP
1 とリコイル線ACとの交点としての動作点Q1 が定ま
っている。
【0016】そして、この実施例においては、磁気空隙
16を形成する固定子鉄心12の開放端部に段差22を
設けることにより、磁気空隙16を軸方向に変位する永
久磁石28の外側に飛び出した磁石端部の磁気抵抗が小
さくなるためにパーミアンス係数が大きくなり、動作点
が点Aとの距離が大きくなって永久磁石28が飛び出し
た状態でも点Aに至らないので減磁は起きない。
16を形成する固定子鉄心12の開放端部に段差22を
設けることにより、磁気空隙16を軸方向に変位する永
久磁石28の外側に飛び出した磁石端部の磁気抵抗が小
さくなるためにパーミアンス係数が大きくなり、動作点
が点Aとの距離が大きくなって永久磁石28が飛び出し
た状態でも点Aに至らないので減磁は起きない。
【0017】従って、段差を設けることによりパーミア
ンス係数が大となるため、薄型のものを用いても、減磁
が起こりにくくなる。なお、上述の実施例においては、
磁気回路の対称性を高めるために、各固定子鉄心12を
構成する外周ヨーク12aの開放側端部を内周ヨーク1
2bの開放側端部より突出せしめて段差22を形成した
が、他の実施例としては、図3に示すように、これとは
逆に内周ヨーク12bの開放側端部を外周ヨーク12a
の開放側端部より突出せしめて段差22を形成してもよ
い。この場合には、各固定子鉄心12の磁気空隙16を
磁石可動子18が変位する関係上、励磁コイル20は内
周ヨーク12bの外側空間に配置される。
ンス係数が大となるため、薄型のものを用いても、減磁
が起こりにくくなる。なお、上述の実施例においては、
磁気回路の対称性を高めるために、各固定子鉄心12を
構成する外周ヨーク12aの開放側端部を内周ヨーク1
2bの開放側端部より突出せしめて段差22を形成した
が、他の実施例としては、図3に示すように、これとは
逆に内周ヨーク12bの開放側端部を外周ヨーク12a
の開放側端部より突出せしめて段差22を形成してもよ
い。この場合には、各固定子鉄心12の磁気空隙16を
磁石可動子18が変位する関係上、励磁コイル20は内
周ヨーク12bの外側空間に配置される。
【0018】また、これまで説明した固定子鉄心12が
片側開放形状の実施例以外にも、図4に中心線C−Cに
より片側部分のみ示す固定子鉄心12が両側開放形状の
実施例においても、磁気空隙16を形成する固定子鉄心
12の開放端部に段差22を設けることにより、磁気空
隙16に配置されて軸方向に変位する永久磁石28およ
び28を両側に備える磁石可動子18の端部が外側に飛
び出した際に、この段差22により磁気抵抗が小さくな
るためパーミアンス係数が大きくなり、減磁は起こらな
い。
片側開放形状の実施例以外にも、図4に中心線C−Cに
より片側部分のみ示す固定子鉄心12が両側開放形状の
実施例においても、磁気空隙16を形成する固定子鉄心
12の開放端部に段差22を設けることにより、磁気空
隙16に配置されて軸方向に変位する永久磁石28およ
び28を両側に備える磁石可動子18の端部が外側に飛
び出した際に、この段差22により磁気抵抗が小さくな
るためパーミアンス係数が大きくなり、減磁は起こらな
い。
【図1】この発明の一実施例を示す可動磁石型リニアモ
ータの図解図である。
ータの図解図である。
【図2】図1におけるA−A線に相当する図解図であ
る。
る。
【図3】図1に相当する他の実施例の図解図である。
【図4】この発明による他の実施例の要部図解図であ
る。
る。
【図5】この実施例における磁石の減磁曲線を示す特性
図である。
図である。
【図6】図1に相当する従来例の要部の概略構成を示す
図解図である。
図解図である。
【図7】図4に相当する他の従来例の要部の概略構成を
示す図解図である。
示す図解図である。
【図8】磁石の一般的な減磁曲線を示す特性図である。
【図9】この発明の実施例における電流をパラメータと
する可動磁石の中間位置と推力の関係を示す特性図であ
る。
する可動磁石の中間位置と推力の関係を示す特性図であ
る。
【図10】図9に相当する従来例の特性図である。
10 …可動磁石(MM)型リニアモータ 12 …固定子鉄心 12a …外周ヨーク 12b …内周ヨーク 12c …底ヨーク 14 …固定子 16 …磁気空隙 18 …磁石可動子 20 …励磁コイル 22 …段差 28 …永久磁石
Claims (4)
- 【請求項1】励磁コイルを有する固定子鉄心の磁気空隙
に軸方向に変位可能な永久磁石を備える可動磁石型リニ
アモータにおいて、 前記磁気空隙を形成する前記固定子鉄心の開放端部に段
差を設けたことを特徴とする、可動磁石型リニアモー
タ。 - 【請求項2】前記固定子鉄心の前記開放端部のうち内側
端部を外側端部より突出せしめることにより段差を設け
る、請求項1記載の可動磁石型リニアモータ。 - 【請求項3】前記固定子鉄心の前記開放端部のうち外側
端部を内側端部より突出せしめることにより段差を設け
る、請求項1記載の可動磁石型リニアモータ。 - 【請求項4】前記突出の度合いは前記永久磁石の変位範
囲内である、請求項2または3記載の可動磁石型リニア
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11024574A JP2000224828A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 可動磁石型リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11024574A JP2000224828A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 可動磁石型リニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000224828A true JP2000224828A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12141948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11024574A Pending JP2000224828A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 可動磁石型リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000224828A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020066603A (ko) * | 2001-02-12 | 2002-08-21 | 주명자 | 리니어 모터구조 |
| JP2002310154A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-23 | Seiko Epson Corp | 永久磁石磁気回路及び超電導軸受装置 |
| KR100408996B1 (ko) * | 2000-11-22 | 2003-12-06 | 엘지전자 주식회사 | 로터리 리니어 모터 |
| US7138734B2 (en) | 2002-02-20 | 2006-11-21 | Hitachi, Ltd. | Linear drive unit reducing stress generated in movable part in horizontal direction |
-
1999
- 1999-02-02 JP JP11024574A patent/JP2000224828A/ja active Pending
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