JPH0548066B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0548066B2 JPH0548066B2 JP63318681A JP31868188A JPH0548066B2 JP H0548066 B2 JPH0548066 B2 JP H0548066B2 JP 63318681 A JP63318681 A JP 63318681A JP 31868188 A JP31868188 A JP 31868188A JP H0548066 B2 JPH0548066 B2 JP H0548066B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- central core
- coil
- core
- central
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
- H02K41/0352—Unipolar motors
- H02K41/0354—Lorentz force motors, e.g. voice coil motors
- H02K41/0356—Lorentz force motors, e.g. voice coil motors moving along a straight path
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Moving Of Heads (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
A 産業上の利用分野
本発明は、データ記録デイスク・フアイル中の
適当なデータ・トラツクに対して読み書きヘツド
を位置決めするための電磁式アクチユエータに関
する。より具体的には、本発明は、コイルの行程
全体にわたり両方の運動方向でほぼ一定の応答特
性をもたらす2重磁束路を備えた、改良された線
形ボイス・コイル・モータ(VCM)型アクチユ
エータに関する。
適当なデータ・トラツクに対して読み書きヘツド
を位置決めするための電磁式アクチユエータに関
する。より具体的には、本発明は、コイルの行程
全体にわたり両方の運動方向でほぼ一定の応答特
性をもたらす2重磁束路を備えた、改良された線
形ボイス・コイル・モータ(VCM)型アクチユ
エータに関する。
B 従来技術及び発明が解決しようとする問題点
典型的なデイスク・フアイル用線形VCMアク
チユエータは、永久磁石固定子の磁界中で可動な
コイルを含んでいる。ボイス・コイル・モータ
は、固定した透磁性中心コアと、中心コアを囲み
それから隔置された透磁性外周コアを備えてい
る。永久磁石が外周コアに取り付けられ、中心コ
アから隔置されて、磁束の通過する作用ギヤツプ
を画定している。作用ギヤツプ内に可動コイルが
支持され、読み書きヘツドを支持するキヤリツジ
に結合されている。適正な大きさと極性の電流を
コイルに加えると、磁界が生じて作用ギヤツプ内
の磁界と作用し、コイルとキヤリツジに力を加え
て、取り付けられている読み書きヘツドをデイス
クに対して半径方向に移動させる。
チユエータは、永久磁石固定子の磁界中で可動な
コイルを含んでいる。ボイス・コイル・モータ
は、固定した透磁性中心コアと、中心コアを囲み
それから隔置された透磁性外周コアを備えてい
る。永久磁石が外周コアに取り付けられ、中心コ
アから隔置されて、磁束の通過する作用ギヤツプ
を画定している。作用ギヤツプ内に可動コイルが
支持され、読み書きヘツドを支持するキヤリツジ
に結合されている。適正な大きさと極性の電流を
コイルに加えると、磁界が生じて作用ギヤツプ内
の磁界と作用し、コイルとキヤリツジに力を加え
て、取り付けられている読み書きヘツドをデイス
クに対して半径方向に移動させる。
デイスク上に比較的高密度のデータ・トラツク
を有するデイスク・フアイルでは、通常、サーボ
制御システムを使つて、最小時間でヘツドを所期
のデータ・トラツク上に位置決めし、読取りまた
は書込み操作中、ヘツドを正確に所期のトラツク
の中心線上に維持する。ボイス・コイル・モータ
のコイルに加える制御電流の値を決定するには、
ボイス・コイル・モータに加える電流と、コイル
及びキヤリツジの加速度との関係を知ることが必
要である。この関係は、単位入力電流当りのコイ
ル及びキヤリツジの加速度を定義する、加速度係
数(Kf/M)によつて与えらえる。Kfの項は、
コイルに加えられる力を入力電流と関係づける力
係数であり、Mはボイス・コイル・モータの可動
部分(すなわち、コイル、キヤリツジ及び付属の
ヘツド/アーム組立体)の質量である。通常、力
係数Kfの値は、ボイス・コイル・モータのギヤ
ツプ中のコイルの直線行程位置と共に変化する。
更に、運動方向に異なると、位置に関するKfの
プロフイルは異なつてくる。通常のサーボ制御シ
ステムは、位置に関するKfのどのような変動も
補償できず、実際のKfに関係なくKfを一定と仮
定している。したがつて、位置に関してKfが一
定になり、かつ運動方向にかかわらずKfのプロ
フイルが同じになるようにボイス・コイル・モー
タを設計することが望ましい。
を有するデイスク・フアイルでは、通常、サーボ
制御システムを使つて、最小時間でヘツドを所期
のデータ・トラツク上に位置決めし、読取りまた
は書込み操作中、ヘツドを正確に所期のトラツク
の中心線上に維持する。ボイス・コイル・モータ
のコイルに加える制御電流の値を決定するには、
ボイス・コイル・モータに加える電流と、コイル
及びキヤリツジの加速度との関係を知ることが必
要である。この関係は、単位入力電流当りのコイ
ル及びキヤリツジの加速度を定義する、加速度係
数(Kf/M)によつて与えらえる。Kfの項は、
コイルに加えられる力を入力電流と関係づける力
係数であり、Mはボイス・コイル・モータの可動
部分(すなわち、コイル、キヤリツジ及び付属の
ヘツド/アーム組立体)の質量である。通常、力
係数Kfの値は、ボイス・コイル・モータのギヤ
ツプ中のコイルの直線行程位置と共に変化する。
更に、運動方向に異なると、位置に関するKfの
プロフイルは異なつてくる。通常のサーボ制御シ
ステムは、位置に関するKfのどのような変動も
補償できず、実際のKfに関係なくKfを一定と仮
定している。したがつて、位置に関してKfが一
定になり、かつ運動方向にかかわらずKfのプロ
フイルが同じになるようにボイス・コイル・モー
タを設計することが望ましい。
コイルがその中を移動する磁束路が2重になつ
ている、デイスク・フアイル用線形ボイス・コイ
ル・モータがある。このようなデイスク・フアイ
ルでは、コイルが両方の磁束路からの磁束に何度
かさらされるので、位置及び方向に関するKfの
変動がさらに顕著になる。
ている、デイスク・フアイル用線形ボイス・コイ
ル・モータがある。このようなデイスク・フアイ
ルでは、コイルが両方の磁束路からの磁束に何度
かさらされるので、位置及び方向に関するKfの
変動がさらに顕著になる。
C 問題点を解決するための手段
ボイス・コイル・モータは、同様な部分に分割
され非磁性挿入物で分離された直方体形の中心コ
ア、周囲の外周コア、及び中心コアと外周コアの
両方に取り付けられコイルに対する作用ギヤツプ
を画定するように隔置された永久磁石を含む磁気
固定子を有する。
され非磁性挿入物で分離された直方体形の中心コ
ア、周囲の外周コア、及び中心コアと外周コアの
両方に取り付けられコイルに対する作用ギヤツプ
を画定するように隔置された永久磁石を含む磁気
固定子を有する。
透磁性中心コアは、非磁性挿入物の全長にわた
る平坦な永久磁石を受け、直方体形のポケツトを
有する。外周コアの対応する内壁に、平坦な永久
磁石が取り付けられる。銅の短絡ターンが、中心
コアを取り囲み、中心コアとコイルとの間にあ
る。中心コア及び外周コア上の磁石の配列が、中
心コアを2つのセクシヨンに分離する非磁性挿入
物とあいまつて、コイルの両方の移動方向でほぼ
一定な平坦なKfプロフイルをもつボイス・コイ
ル・モータが実現される。
る平坦な永久磁石を受け、直方体形のポケツトを
有する。外周コアの対応する内壁に、平坦な永久
磁石が取り付けられる。銅の短絡ターンが、中心
コアを取り囲み、中心コアとコイルとの間にあ
る。中心コア及び外周コア上の磁石の配列が、中
心コアを2つのセクシヨンに分離する非磁性挿入
物とあいまつて、コイルの両方の移動方向でほぼ
一定な平坦なKfプロフイルをもつボイス・コイ
ル・モータが実現される。
本発明の性質と利点をさらに充分に理解するた
め、添付図面と共に、以下の詳細な記述を参照さ
れたい。
め、添付図面と共に、以下の詳細な記述を参照さ
れたい。
D 実施例
第1図に示すように、ボイス・コイル・モータ
の主要構成要素は、永久磁石(第1図には図示せ
ず)を埋め込んだ、中心コア10、中心コア10
を全体的に取り囲む2つの部材12,14を有す
る外周コア、外周コアの各部材上の永久磁石16
等の永久磁石、及び可動コイル18である。
の主要構成要素は、永久磁石(第1図には図示せ
ず)を埋め込んだ、中心コア10、中心コア10
を全体的に取り囲む2つの部材12,14を有す
る外周コア、外周コアの各部材上の永久磁石16
等の永久磁石、及び可動コイル18である。
外周コア部材12,14は、全体的に平坦な内
壁を有し、部材14の内壁に取り付けた永久磁石
16等の永久磁石がそれに取り付けられる。外周
コア部材12の内壁には、同様な永久磁石17
(第3図)が取り付けられる。一般に、外周コア
の永久磁石は、中心コア10の対応する平行で平
坦な壁面に平行でそれから隔置され、コイル18
が自由に動ける作用ギヤツプを画定している。
壁を有し、部材14の内壁に取り付けた永久磁石
16等の永久磁石がそれに取り付けられる。外周
コア部材12の内壁には、同様な永久磁石17
(第3図)が取り付けられる。一般に、外周コア
の永久磁石は、中心コア10の対応する平行で平
坦な壁面に平行でそれから隔置され、コイル18
が自由に動ける作用ギヤツプを画定している。
コイル18にはキヤリツジ(図示せず)が取り
付けられ、キヤリツジは、読み書きヘツド(図示
せず)を支える剛体アーム(図示せず)を装着す
る手段を備えている。キヤリツジは、ストラツト
22,24等のストラツトによりコイル18に取
り付けられる。当技術分野で周知のように、キヤ
リツジに取り付けた高精度のホイール付きベアリ
ングが案内レール上に載つていて、これにより、
縦軸38に沿つたコイル18の直線移動が可能と
なつている。
付けられ、キヤリツジは、読み書きヘツド(図示
せず)を支える剛体アーム(図示せず)を装着す
る手段を備えている。キヤリツジは、ストラツト
22,24等のストラツトによりコイル18に取
り付けられる。当技術分野で周知のように、キヤ
リツジに取り付けた高精度のホイール付きベアリ
ングが案内レール上に載つていて、これにより、
縦軸38に沿つたコイル18の直線移動が可能と
なつている。
コイル18に電流を加えると、電流が作用ギヤ
ツプ中の磁束と相互作用して、中心コア10の中
央縦軸38に平行な方向、すなわち、デイスクに
対する読み書きヘツドのアクセスの半径方向に力
が生じる。したがつて、読み書きヘツドは、コイ
ル中の電流方向に応じて、データ記録デイスクに
関して内側または外側に向かつて半径方向に移動
する。コイル18は、ベアリング組立体とその付
属の案内レールにより、ギヤツプ内で自由に動け
るように支持されている。
ツプ中の磁束と相互作用して、中心コア10の中
央縦軸38に平行な方向、すなわち、デイスクに
対する読み書きヘツドのアクセスの半径方向に力
が生じる。したがつて、読み書きヘツドは、コイ
ル中の電流方向に応じて、データ記録デイスクに
関して内側または外側に向かつて半径方向に移動
する。コイル18は、ベアリング組立体とその付
属の案内レールにより、ギヤツプ内で自由に動け
るように支持されている。
第2図には、非磁性挿入物及び埋込み磁石を取
り付けた中心コアの構造を示す。中心コア10
は、電気鉄(Fe99.7%)等の透磁性材料の2個の
全体的に同様の部材40,42から形成される。
部材40,42は、非磁性挿入物44により、ボ
イス・コイル・モータのアクセス方向である縦軸
38に沿つて隔置されている。好ましい実施例で
は、挿入物はモネル(Ni66.5%、Cu31.5%)等の
ニツケル銅合金であり、部材40,42及び挿入
物44が中心コア10として一体構造をなすよう
に、部材40,42にろう付けで取り付けられ
る。中心コア10は、縦軸38の両側に2つの全
体的に平行な平坦面46,47(第3図)を有
し、それがポケツトを画定する直方体形の切欠き
部の一部となる。各ポケツト内部に、面46に隣
接する。磁石48や面47に隣接する同様な磁石
49等の平坦な直方体形の永久磁石が配置されて
いる(第3図)。直方体形の銅スリーブ50が、
中心コア10と埋込み磁石48,49を取り囲ん
でいる。銅スリーブ50は、短絡ターンとして働
き、磁気回路中の磁気抵抗を減少させることによ
り電流の印加に対するボイス・コイル・モータの
応答時間を改善する。
り付けた中心コアの構造を示す。中心コア10
は、電気鉄(Fe99.7%)等の透磁性材料の2個の
全体的に同様の部材40,42から形成される。
部材40,42は、非磁性挿入物44により、ボ
イス・コイル・モータのアクセス方向である縦軸
38に沿つて隔置されている。好ましい実施例で
は、挿入物はモネル(Ni66.5%、Cu31.5%)等の
ニツケル銅合金であり、部材40,42及び挿入
物44が中心コア10として一体構造をなすよう
に、部材40,42にろう付けで取り付けられ
る。中心コア10は、縦軸38の両側に2つの全
体的に平行な平坦面46,47(第3図)を有
し、それがポケツトを画定する直方体形の切欠き
部の一部となる。各ポケツト内部に、面46に隣
接する。磁石48や面47に隣接する同様な磁石
49等の平坦な直方体形の永久磁石が配置されて
いる(第3図)。直方体形の銅スリーブ50が、
中心コア10と埋込み磁石48,49を取り囲ん
でいる。銅スリーブ50は、短絡ターンとして働
き、磁気回路中の磁気抵抗を減少させることによ
り電流の印加に対するボイス・コイル・モータの
応答時間を改善する。
第3図にボイス・コイル・モータの2重磁束路
を示す。この図は、コイル18の移動方向であ
る、縦軸38に沿つた断面図である。外周コア部
材12,14は、それぞれやはり透磁性材料から
できているスペーサ60,62及び64,66を
備えている。スペーサも、コア部材12,14の
一部として、一体的に作成することができる。中
心コア内の各磁石48,49、及び外周コア内の
それに対向する磁石16,17は、互いに反対の
磁極性を有し、隔置した磁石によつて画定される
作用ギヤツプ51中を磁界が全体的に垂直に通過
するようになつている。すなわち、第3図に示す
2つの磁束路があり、それぞれ作用ギヤツプ51
中を動くコイル18の行程位置のほぼ中間にあ
る。
を示す。この図は、コイル18の移動方向であ
る、縦軸38に沿つた断面図である。外周コア部
材12,14は、それぞれやはり透磁性材料から
できているスペーサ60,62及び64,66を
備えている。スペーサも、コア部材12,14の
一部として、一体的に作成することができる。中
心コア内の各磁石48,49、及び外周コア内の
それに対向する磁石16,17は、互いに反対の
磁極性を有し、隔置した磁石によつて画定される
作用ギヤツプ51中を磁界が全体的に垂直に通過
するようになつている。すなわち、第3図に示す
2つの磁束路があり、それぞれ作用ギヤツプ51
中を動くコイル18の行程位置のほぼ中間にあ
る。
第4図に示すように、非磁性挿入物44と埋込
み磁石48,49を備えた中心コア10は、2重
磁束路式ボイス・コイル・モータの性能をかなり
改善する。破線の曲線A,Bは、中央コア中に非
磁性挿入物がない点を除いて本発明のVCMと同
等なVCMにおいて、内側方向の移動及び外側方
向の移動のための一定電流をコイル18に供給し
たときのコイル18の行程位置とコイル18にか
かる力との関係を表わしている。力の曲線A,B
は、特に行程の両端付近で非線形になつている。
さらに、曲線AとBは一致しないので、ボイス・
コイル・モータは、コイル18の移動方向に応じ
て、異なる応答特性を示す。
み磁石48,49を備えた中心コア10は、2重
磁束路式ボイス・コイル・モータの性能をかなり
改善する。破線の曲線A,Bは、中央コア中に非
磁性挿入物がない点を除いて本発明のVCMと同
等なVCMにおいて、内側方向の移動及び外側方
向の移動のための一定電流をコイル18に供給し
たときのコイル18の行程位置とコイル18にか
かる力との関係を表わしている。力の曲線A,B
は、特に行程の両端付近で非線形になつている。
さらに、曲線AとBは一致しないので、ボイス・
コイル・モータは、コイル18の移動方向に応じ
て、異なる応答特性を示す。
第4図の実線の曲線C及びDは、非磁性挿入物
を備えた中心コアを有する本発明によるボイス・
コイル・モータの場合の、同様な力の曲線を表わ
す。結果は、コイル18にかかる力が行程位置に
関してかなり線形となり、両方の移動方向でほぼ
同じになつている。
を備えた中心コアを有する本発明によるボイス・
コイル・モータの場合の、同様な力の曲線を表わ
す。結果は、コイル18にかかる力が行程位置に
関してかなり線形となり、両方の移動方向でほぼ
同じになつている。
2個の中心コア部材40,42を完全に分離し
隔置するために、非磁性挿入物44は有限の幅を
持たなければならない。中心コア部材40,42
が完全に分離されていない場合、たとえば、中心
コアに部分的なみぞしかない場合には、第4図に
示される利点は得られない。
隔置するために、非磁性挿入物44は有限の幅を
持たなければならない。中心コア部材40,42
が完全に分離されていない場合、たとえば、中心
コアに部分的なみぞしかない場合には、第4図に
示される利点は得られない。
第5図には、本発明によつて作成されたボイ
ス・コイル・モータの改善されたコイル電流の立
上り時間が示されている。曲線Aは、第1図に示
したのと同様であるが中心コアには埋込み磁石も
非磁性挿入物もないボイス・コイル・モータの、
コイル電流の立上り時間を表わす。曲線Bは、本
明細書に記載したようなボイス・コイル・モータ
の電流の立上り時間を表わす。
ス・コイル・モータの改善されたコイル電流の立
上り時間が示されている。曲線Aは、第1図に示
したのと同様であるが中心コアには埋込み磁石も
非磁性挿入物もないボイス・コイル・モータの、
コイル電流の立上り時間を表わす。曲線Bは、本
明細書に記載したようなボイス・コイル・モータ
の電流の立上り時間を表わす。
E 発明の効果
本発明は、ギヤツプ内のコイルの直線位置やコ
イルの移動方向と無関係に、単位入力電流当りほ
ぼ一定の力を発生する、2重磁束路式線形ボイ
ス・コイル・モータを提供する。
イルの移動方向と無関係に、単位入力電流当りほ
ぼ一定の力を発生する、2重磁束路式線形ボイ
ス・コイル・モータを提供する。
第1図は、ボイス・コイル・モータの構成部品
を示す分解図である。第2図は、非磁性挿入物及
び埋込み磁石を示す、中心コアの透視図である。
第3図は、ボイス・コイル・モータの2重磁束路
を示す縦断面図である。第4図、非磁性挿入物な
しのボイス・コイル・モータと本発明のボイス・
コイル・モータの力の係数(Kf)とコイル位置
の関係を示す対比グラフである。第5図は、通常
のコアを備えたボイス・コイル・モータと本発明
のボイス・コイル・モータのコイル電流の立上り
時間の対比グラフである。 10……中心コア、12,14……外周コア部
材、16,17,48,49……永久磁石、18
……可動コイル、22,24……ストラツト、4
0,42……中心コア部材、44……非磁性挿入
物、50……スリーブ、51……作用ギヤツプ、
60,62,64,68……スペーサ。
を示す分解図である。第2図は、非磁性挿入物及
び埋込み磁石を示す、中心コアの透視図である。
第3図は、ボイス・コイル・モータの2重磁束路
を示す縦断面図である。第4図、非磁性挿入物な
しのボイス・コイル・モータと本発明のボイス・
コイル・モータの力の係数(Kf)とコイル位置
の関係を示す対比グラフである。第5図は、通常
のコアを備えたボイス・コイル・モータと本発明
のボイス・コイル・モータのコイル電流の立上り
時間の対比グラフである。 10……中心コア、12,14……外周コア部
材、16,17,48,49……永久磁石、18
……可動コイル、22,24……ストラツト、4
0,42……中心コア部材、44……非磁性挿入
物、50……スリーブ、51……作用ギヤツプ、
60,62,64,68……スペーサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 長手方向中心軸を有し、該長手方向中心軸に
関して対称的で平行している2つの表面を有し、
且つ該長手方向中心軸に沿う方向に整列した2つ
の同等な透磁性部分及び該2つの透磁性部分の間
に設けられた非磁性挿入物を有する中心コアと、 上記中心コアを囲んでいて、上記2つの表面に
それぞれ平行している2つの内壁を有する透磁性
外周コアと、 上記2つの透磁性部分及び上記非磁性挿入物に
跨がるように上記中心コアの2つの表面にそれぞ
れ取り付けられた平坦な永久磁石と、 上記外周コアの2つの内壁にそれぞれ取り付け
られていて、上記中心コアの対応する表面上の上
記永久磁石の極性とは逆の極性を有し、上記長手
方向中心軸に沿う方向において上記永久磁石とほ
ぼ同等の長さを有し、且つ上記永久磁石との間に
ギヤツプを画定するように配置された永久磁石
と、 上記ギヤツプ内で上記中心コアの周りに配置さ
れた導電性コイルと、 上記コイルを支持し且つ上記長手方向中心軸に
沿う方向における上記コイルの直線移動をもたら
すための手段と を有するボイス・コイル・モータ型アクチユエー
タ。 2 上記中心コアの表面上の上記永久磁石を覆う
ように上記中心コアを囲む銅スリーブが設けられ
ている特許請求の範囲第1項記載のアクチユエー
タ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/168,057 US4882508A (en) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | Dual flux path voice coil motor |
| US168057 | 1988-03-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234039A JPH01234039A (ja) | 1989-09-19 |
| JPH0548066B2 true JPH0548066B2 (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=22609922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318681A Granted JPH01234039A (ja) | 1988-03-14 | 1988-12-19 | ボイス・コイル・モータ型アクチユエータ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4882508A (ja) |
| EP (1) | EP0333323B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01234039A (ja) |
| CA (1) | CA1310118C (ja) |
| DE (1) | DE68908924T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5296767A (en) * | 1991-08-15 | 1994-03-22 | Applied Magnetics Corporation | Efficient magnetic motor armatures |
| US6134889A (en) * | 1999-04-28 | 2000-10-24 | Detroit Diesel Corporation | Variable geometry turbocharging system and method |
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| US7777600B2 (en) | 2004-05-20 | 2010-08-17 | Powerpath Technologies Llc | Eddy current inductive drive electromechanical liner actuator and switching arrangement |
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