JPH1097923A - アクチュエータ要素 - Google Patents

アクチュエータ要素

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JPH1097923A
JPH1097923A JP9037963A JP3796397A JPH1097923A JP H1097923 A JPH1097923 A JP H1097923A JP 9037963 A JP9037963 A JP 9037963A JP 3796397 A JP3796397 A JP 3796397A JP H1097923 A JPH1097923 A JP H1097923A
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core
actuator
extended
suspension
voice coil
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JP9037963A
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English (en)
Inventor
L Trumper David
デーヴィッド・エル・トランパー
S Schwarz Laurence
ローレンス・エス・シュワーツ
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Massachusetts Institute of Technology
Original Assignee
Massachusetts Institute of Technology
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/066—Electromagnets with movable winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H01F2029/143—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias with control winding for generating magnetic bias
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１方向での選択された範囲内の正確な移動
を可能にできると同時に、すくなくとも１方向、好まし
くは５方向全ての正しい位置への小さな調整が可能とな
るアクチュエータ要素を提供する。 【解決手段】 複数のアクチュエータ要素１０から作ら
れたアクチュエータを提供する。このアクチュエータは
１方向への長い移動とさらに５方向への短い移動を与
え、各アクチュエータ要素はその１方向への長い移動と
少なくとも付加的な２方向への短い移動を与える。各ア
クチュエータは、音声コイル２０と、第１方向への制御
された移動を行なうための電気力学的駆動装置１２Ａ、
１２Ｂ、３６Ａと、上記少なくとも１つの付加的な方向
に制御された運動を行なうための電磁駆動装置１２Ａ、
１２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂと、バイアス磁束与えるための
磁気源を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気アクチュエータ
に関し、特に、１方向へ即ち一つのディメンションへの
長い移動（走行）と少なくとも１つの第２のディメンシ
ョンへの短い移動を行なうためのアクチュエータ要素
と、ひとつのディメンションへの長い移動と他の５つの
ディメンションへの短い移動を行なうためのそのような
アクチュエータ要素の組み合わせに関する。
【０００２】
【従来の技術】一つのディメンションあるいはさらに付
加的なディメンションで発生する小さな誤差を修正でき
ると間に、一つのディメンション即ち方向への正確な移
動および／又は位置決めが要求される多くの適用があ
る。理想的には、５つの付加的な剛体のディメンション
のすべてにおける誤差を修正することが可能である必要
がある。長い移動は例えば１ｃｍの１部（例えば０．５
ｃｍ）から数１０ｃｍまでの範囲の距離であり、誤差修
正用の移動は例えば５００ミクロン範囲にある。しかし
ながら、適用により変わるこれらのディメンションは所
定の例とは有意に異なる場合がある。
【０００３】干渉計において走査ミラ−を制御すること
がその１つの適用である。様々な曲げ機構、空気ベアリ
ング機構および他の機構がこのアクチュエータ−機能を
行なうのに利用できるが、磁気ベアリングは、特に宇宙
衛星計装のような真空環境あるいは低圧環境での適用に
対し多くの利点をもたらし、また長寿命と信頼性がその
修復が困難であるために重要な用途では、宇宙もそのよ
うな適用の１例である。磁気ベアリングの利点は、摩擦
と摩耗がなく、潤滑材を必要としないことである。同様
の利点が多い気体ベアリングあるいは空気ベアリング
は、真空用途での使用には不適である。従来のシステム
では複雑な曲げがこの課題を達成するために必要である
が、磁気アクチュエータは唯一の可動部で多重自由度を
制御するように設計されるので、磁気アクチュエータは
より単純化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】単一方向に移動させる
ための多くの磁気アクチュエータがこれまで提供され、
これらのアクチュエータの幾つかが長い移動の能力の
他、複数の方向での小さな位置決め誤差を修正する能力
も備えていたが、これらの装置の大部分はこれらの機能
を達成するための独立した機構を使用しており、これが
アクチュエータ−の磁気効率を制限してきた。２種類の
動きの独立した磁路を作るために必要な要素は、そのよ
うな装置のサイズと重さと、衛星計装のような適用に好
ましくない要因も増大させた。複数の独立した磁路は、
これらの先行技術の磁気アクチュエータの多くの所要電
力も増大させた。アクチュエータの使用が困難あるいは
不可能である宇宙適用あるいはその他の適用に高信頼性
を与えるように冗長度の追加により、そのようなアクチ
ュエータの設計のためには、大きさと、重さと、所要電
力の有意な増大を招いた。
【０００５】従って、少なくとも一つのディメンショ
ン、好ましくはすべての５つのディメンションの位置へ
の小さな調整が許容される間に、第１のディメンション
での選択された範囲内の正確な移動を許容する、改良さ
れた磁気アクチュエータの要請がある。その装置は、高
磁気効率を有し、両方向への移動に同一の磁路を好まし
く利用し、比較的コンパクトで重量が軽く、比較的低所
要電力であり、アクチュエータのサイズ、重さあるいは
所要電力を大きく増大しないで長期信頼性を増すために
備なわった有効な冗長性を有することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記説明によれば、この
発明は第１のディメンションへの長い移動と少なくとも
１つの付加的なディメンションへの短い移動を行なうた
めのアクチュエータ要素を提供する。このアクチュエー
タ要素は第１のディメンションへの制御された移動を与
えるための電気力学装置を有し、その装置は、ひとつま
たは２以上の音声コイルギャップ内に取り付けられた少
なくとも１つの音声コイルと、前記音声コイルに関して
前記第１のディメンションへ可動な少なくとも１つの延
長した高透磁率コアを含む。少なくとも１つの付加的デ
ィメンションにおいて制御された動きを与える電磁駆動
装置は、前記少なくとも１つの延長したコアから小さな
ギャップだけ離れた少なくとも１つの高透磁率サスペン
ションコア、前記小さなギャップにおける磁束を選択的
に誘導するための巻線、前記音声コイルギャップと前記
小さなギャップの両方にバイアス磁束を与えるための磁
気源を含む。前記磁気源は、音声コイルギャップの少な
くとも片側の前記延長したコアに取り付けられた少なく
とも１つの永久磁石を有することができる。
【０００７】このアクチュエータ要素は前記電磁駆動装
置の飽和を防止するために前記少なくとも１つのサスペ
ンションコアでの前記磁石の磁束を減少させるための手
段を有することもできる。前記磁束を減少させるための
手段は、サスペンションコアに減少した透磁率の側路を
設けることにより前記サスペンションコアから磁束を発
散するためのシムを有することができる。前記シムは、
音声コイルギャップより非常に短く非常に狭い少なくと
も１つの側路を備えても良く、サスペンションコア用に
少なくとも１つの狭い低透磁率側路を備えても良く、あ
るいは永久磁石シムでも良い。
【０００８】本発明の幾つかの実施例では、前記音声コ
イルと少なくとも１つのサスペンションコアは静止さ
れ、前記少なくとも１つの延長したコアと前記磁気源が
移動プラテンの一部を形成するように接続されている。
前記少なくとも１つの延長したコアは前記音声コイルを
巻き付ける中心コアと１対の外側戻りコアを含むことが
でき、音声コイルギャップは前記中心コアと各戻りコア
の間に形成されている。この実施例では各サスペンショ
ンコアは、前記中心コアと戻りコアから小さなギャップ
だけ離れた１対の高透磁率Ｅコアを有してもよく、永久
磁石は前記戻りコアと中心コアの間の各戻りコアに取り
付けられても良い。
【０００９】他の実施例では前記電気力学的駆動は、１
つの線形ディメンションへの制御された運動を与え、前
記電磁駆動は、２つの付加的線形ディメンションと少な
くとも１つの回転ディメンションへの制御された運動を
与える。これらの実施例では前記少なくとも１つのサス
ペンションコアは、前記２つの付加的線形ディメンショ
ンの両方の力成分を与えるために角度のある極を有す
る。前記少なくとも１つの延長したコアは少なくとも２
つの付加的線形ディメンションへの優れた高周波応答が
できるように積層してもよく、サスペンションコアを有
する他のコアも積層することができる。少なくとも前記
２つの付加的線形ディメンションと前記少なくとも１つ
の回転ディメンションに制御された力を与えるように、
巻線が十分な前記磁極片の上かその間に備えられても良
い。幾つかの実施例では、少なくとも１つが前記音声コ
イルを通る少なくとも２つの前記延長したコアがあり、
前記各サスペンションコアは、各延長したコアに隣接す
る少なくとも２つの磁極片を有し、電流を前記磁極片に
対応する巻線に流した時、磁極片は、前記２つの付加的
線形ディメンションの成分を有する力を与えるように該
当する延長したコアに関係して成形されそして角度付け
られている。永久磁石は、他の延長したコアに隣接する
その側の各々の延長したコアに付けても良い。
【００１０】他の実施例では、その反対側に取り付けら
れた磁石を有する単一の延長したコアがあり、前記延長
したコアと磁石が前記音声コイルを通る。前記延長した
コアは前記少なくとも１つのサスペンションコアの磁極
片を通り、前記磁極片が、前記２つの付加的線形ディメ
ンションの成分を有する力を前記延長したコアに加える
ように成形されそして角度付けられている。前記少なく
とも１つのサスペンションコアは、少なくとも前記延長
したコアが通る実質的に円形の内部開口を有してもよ
く、前記開口には前記磁極を形成するためにスロットが
付けられる。前記延長したコアは前記磁極に隣接する実
質的に円形の側部を有することができ、大きな回転運動
が望まれ、前記実質的に円形側面にはフレアを付けても
よい。代わりに前記延長したコアは、頂部と底部からあ
る点まで外側にある側面を有し、前記少なくとも１つの
サスペンションコアは、角度付けられた側面をもち小さ
なギャップを形成している磁極片を有する。これらの実
施例では、一対の戻りコアは、前記延長したコアに対し
実質的に平行でそのコアから離れ、前記少なくとも１つ
のサスペンションコアで終端して、好ましくは接触して
いる。
【００１１】第１のディメンションへの長い移動と、５
つの付加的ディメンションへの短い移動を与えるアクチ
ュエータ−は、その全てが前記第１のディメンションへ
の長い移動を行なうような上記型の少なくとも３つのア
クチュエータ−を相互に接続することによって形成する
ことができる。代わって好ましい実施例としては、アク
チュエータ−は、上記型の少なくとも１つの電気力学的
駆動装置と、各々がさらに少なくとも１つのディメンシ
ョンへの制御された移動を行なうことができる、少なく
とも２つの電磁駆動装置を有し、前記電磁駆動装置は少
なくとも１つの延長したコアに沿って互いに離れてお
り、音声コイルはその駆動装置間かそうでなければコア
に沿って備えられ、前記磁気源は全ての電磁駆動装置た
めに前記音声コイルギャップと前記小さなギャップの両
方にバイアス磁束を与える。好ましい実施例では、前記
電気力学的駆動は１つの線形ディメンションへの制御さ
れた運動を与え、前記電磁駆動は各々２つの付加的線形
ディメンションと少なくとも１つの回転ディメンション
における制御された運動を与え、電磁駆動装置用の前記
サスペンションコアは、前記２つの付加的線形ディメン
ションの両方向の力成分を与えるようにある角度付けら
れた磁極を有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の前述の他の目的、特徴お
よび利点は、添付図面に図示したように本発明の好まし
い実施態様の以下の詳細な説明から明らかになるであろ
う。先ず図１と２を参照する。これらの図には、３つの
自由度の磁気アクチュエータ要素１０が本発明の第１実
施例として示されており、この要素１０はＺ方向への長
い移動（走行）ができ、Ｘ方向への短い移動と小さな回
転θZを与える。磁気アクチュエータは、図示したよう
に棒状が好ましい一対の永久磁石１２Ａと１２Ｂを有し
ている。各磁石１２は、鉄あるいはその他の適当な材料
から作られた対応する高透磁率コア１４Ａ、１４Ｂに取
り付けられている。コア１４は、一対の非磁性端部プレ
−ト１６Ａと１６Ｂ間に延びてそれらに支持されてい
る。非磁性端部プレ−ト１６は、周囲に音声コイル２０
を取り付けた高透磁率中心コア１８も支持する。電流は
端子２２を介して音声コイル２０に流される。アクチュ
エータ−要素の最後の部品は１対のＥコア２４Ａ、２４
Ｂであり、そのＥコアの部分には電気巻線２６Ａと２６
Ｂが巻き付けられ、それぞれの中心脚２８Ａ、２８Ｂを
それぞれの上脚３０Ａ、３０Ｂおよび下脚３２Ａ、３２
Ｂに接続している。電流はそれぞれ端子３４Ａ、３４Ｂ
を介して巻線２６の各々に流される。各Ｅコアの巻線用
の３つの端子が示されており、そのため、上方および下
方の電流を独立してに変えることができる。
【００１３】磁石１２の各々の磁路は磁石のＮ面から、
第１ギャップあるいは音声コイルギャップ３６Ａ、３６
Ｂを介してそれぞれ中心コア１８まで；中心コア１８と
小さな第２エア−ギャップ３８Ａ、３８Ｂを介してそれ
ぞれＥコアの中心脚２８Ａ，２８Ｂまであり；磁束はＥ
コアを介して両方向に脚２８から対応する外部脚３０と
３２まで；対応する小さなギャップ４０Ａ、４０Ｂ、お
よび４２Ａ、４２Ｂを介してコア１４Ａ、１４Ｂへ；そ
してコア１４を介して対応する磁石１２のＳ面に戻る。
このように、磁石１２は両方の音声コイルエア−ギャッ
プ３６を介してバイアス磁束を与え、この磁束は音声コ
イル３２と共に作動してアクチュエータ要素にＺ方向の
電気力学的駆動を与え、そしてギャップ３８、４０およ
び４２にバイアス磁束を与える。このギャプ３８、４０
および４２は、Ｅコア２４と巻線２６に関連してＸ方向
の電磁駆動を与え、またθZディメンションにおいて中
心コア１８周囲のの回転も行なう。
【００１４】動作については、音声コイル２０とＥコア
２４は本発明の好ましい実施例では静止し、残りの要素
は可動である。しかしながら、このことは本発明に関す
る限定ではなく、音声コイル２０が磁石１２と中心コア
１８に対して可動であり、Ｅコア２４が磁石１２とコア
１４と１８に対して可動であることが要求される。しか
しながら、動いている要素からよりも静止要素から熱を
取り除く方が容易なため、電流を伝える巻線を備えた要
素を静止させることは特に衛星計装には好ましいと考え
られる。尤も、この理由は除熱が重要でないかあるいは
困難が少ない適用における重要性としてではない。
【００１５】端子２２を介して電流を音声コイル２０に
供給される時に、標準的なロ−レンツ力が発生され、そ
の力は、ギャップ３６Ａと３６Ｂに均一であると思われ
る磁界とコイル２０に供給された電流の両方の関数であ
る。ギャップ３６内の磁界はＹ方向であると共に、力は
Ｚ方向であり、コイル２０の巻線を通して電流が流れる
方向に依存する図１の左右いづれかの方向である。好ま
しい実施例としてコイル２０を静止して、発生されたロ
−レンツ力は、端部プレ−ト１６Ａ、１６Ｂ、コア１４
Ａ、１４Ｂ、磁石１２Ａ、１２ＢおよびＺ方向に動く中
心コア１８によって形成されたプラテンに及ぶ。ＡＣ電
流を端子２２に流した場合、プラテンは走査動作では前
後に動くだろうし、また干渉計のミラ−は例えば端部プ
レ−ト１６の１つに接続されて走査を行なうことができ
る。ＤＣ電流の短いバ−ストは、プラテンを正確に制御
されたＺ方向に移動させるように与えられることもでき
る。後に説明するように、標準レ−ザ位置変換器（トラ
ンスジュ−サ）は、プラテンのＺ方向と、所定の位置に
達するまで電流を音声コイル２０に供給できるように適
当な制御を介して送られたこの情報とを検出するため
に、利用されてもよい。制御システムを図８と関連して
後に説明する。
【００１６】同様に、標準容量性センサ・プロ−ブある
いは他の適当なセンサ機構は、端部プレ−ト１６のＸ位
置あるいはアクチュエータ−要素プラテンの他の適当な
部分を検出するために利用されても良い。２つあるいは
それ以上のそのような検出器により、プラテンの回転位
置を検出することができる。その検出器からの出力は、
後に説明するように、適当な制御回路、例えばディジタ
ル回路に送られ、その回路は供給電流を適切な大きさと
方向の端子３４の電流に当て、所望のＸ位置と回転位置
にプラトンを戻すような方法でギャップ３８、４０およ
び４２におけるバイアス磁束を補充する。所定の位置
は、例えばギャップ３８、４０および４２の全６個が同
じサイズとなる位置でよい。
【００１７】本出願人の発明の１つの利点は、電流がＥ
コアの巻線に供給された時にプラテンを移動させるため
に適用された力が、コアとギャップに使用されたバイア
ス磁束により供給された電流の二乗に通常は比例するの
であるが、これらの力が電流に実質的に、線形に比例す
ることである。これは制御アルゴリズムを有意に単純化
し、動作精度をより向上させる。それはまた所定のレベ
ルの制御を達成するのに要求される小電流、小電力にな
る。電磁位置制御に関する１つの潜在的な問題は、その
制御が所定の位置からのプラテン要素のオフセットに感
知するなことであり、オフセットが大きくなればなる
程、多くの力、従って、多くの電流がプラテン要素をそ
の所望位置に戻すために要求される。修正動作をとる前
に、センサは大きなオフセットを防止すべきであるが、
このシステムは、最大のオフセット条件に必要な力を処
理できるように設計される必要がある。
【００１８】図３は図１と２に示したタイプの３つのア
クチュエータ要素１０Ａ〜１０Ｃが、低透磁率を有する
材料で作られた三角形のプラテンフレ−ム５０によりど
のように相互接合されて６つの自由度を有するアクチュ
エータ５２を形成するかを示している。特に、アクチュ
エータ５２は、アクチュエータ要素１０の各々のために
Ｚ方向と同じＺ’方向に長い移動が可能で、しかも、ア
クチュエータ要素のＸ方向において各アクチュエータ要
素のために短い移動と回転運動を与えることができる。
各アクチュエータのＸ方向は、それぞれＸA、ＸB、ＸC
で示され、互いにＺ’方向と要素１０Ａ、１０Ｂ、１０
Ｃの表面にそれぞれ垂直である。このように１つ以上の
アクチュエータ要素１０Ａ〜１０ＣのＸ方向の運動を適
切に組合わせることによって、Ｘ’Ｙ’平面でのなんら
かの位置誤差を修正することができる。同様に３つのア
クチュエータ要素の適切な作動によって回転誤差θZ’
を修正することができる。ピッチθX’誤差と偏揺れ
θZ’誤差は、２つ以上のアクチュエータ要素１０Ａ〜
１０Ｃの音声コイルの選択的作動によって補正される。
このように延長された時間にわたって例えば正確な走査
機構の動作を維持するように、超過時間あるいは環境条
件の結果として位置のドリフトを補正できる６つの自由
度を備えたアクチュエータを備えている。これは摩擦あ
るいは摩耗がなく、潤滑材を要せず、真空環境で作動で
き、しかも比較的低電力で動作する装置で達成される。
従って、メンテナンス、修理あるいは交換等を行なうの
が困難であるか不可能な宇宙のような不利な環境でこの
アクチュエータを使用するのが理想的である。
【００１９】図３に示された長期誤差無し性能を要する
適用のアクチュエータの付加的な利点は、いくつかの冗
長度を与えることができることである。例えば、音声コ
イルは、その１つが働かなくなれば、残りの音声コイル
がＺ方向への移動とピッチ運動と偏揺れ運動の制御をな
お行なうことができるように、各アクチュエータに冗長
対として巻き付けられる。同様に、巻線２６がアクチュ
エータ要素１０Ａ〜１０Ｃにとってだめになれば、修正
の大部分を行なうために他の２つのアクチュエータ要素
をさらに使用することができる。代わりに、アクチュエ
ータ要素には冗長コイルを巻き付けることができる。し
かしながら、アクチュエータの長期信頼性は、装置５２
を形成する場合、付加的なアクチュエータ要素１０を付
加することによりさらに増大させることができる。従っ
て、プラテン５０は、三角形の代わりに、その各々の隅
にアクチュエータ要素を備えた四角形、あるいは同様に
その各々の角にアクチュエータを有する好ましくは五角
形あるいは六角形であり得る。もし可能であれば星の各
点ニアクチュエータ要素１０を有して、星がプラテンに
形成されている。プラテン５０の他の形状とプラテンで
のアクチュエータ要素の位置も、アクチュエータ５２が
所望の結果を達成することを許容できる限り可能であ
る。従って、非常に長期にわたりメンテナンス不要の性
能を要する適用では、６つの自由度を得るために要求さ
れる３つのアクチュエータ要素が全てであるが、４つあ
るいはそれ以上のアクチュエータの付加的な冗長が好ま
しい。冗長の組みの制御コイルは同じアクチュエータ・
コアに巻き付けて冗長性を達成させることができる。
【００２０】図１と２に示された本発明の実施例に関す
る１つの潜在的な問題は、Ｚ方向の駆動力を最大にする
ため利用できる音声コイル力からなる音声コイルギャッ
プ３６のバイアス磁束を最大にすることが望ましいこと
である。しかしながら、高磁束はＥコア２４と小さなギ
ャップ３８、４０および４２に面するそれらの磁極を飽
和させることができる。これらの要素は、音声コイルギ
ャップからコアを飽和させるに要する磁束よりはるかに
低い磁束で飽和するだろう。この問題に対する１つの解
決は、コア、特に出来るだけ高磁束密度で飽和するＥコ
ア２４の材料を選択することである。バナジウム・パ−
メンジュールのような材料は約２．２テスラ（Ｔ）の非
常に高い飽和磁束密度を有するが、この材料はかなり高
価で加工しにくい。約１．６Ｔで飽和するシリコン鉄
は、比較的高価でなく容易に得られるが、比較的高飽和
磁束密度を有する良い妥協材料である。高磁束密度はコ
イル２６内の有効な制御電流を下げることもできる。
【００２１】しかしながら、高飽和磁束密度を有するＥ
コアについてもＥコアの飽和がなお潜在的な問題であ
る。この問題を処理するための１つに簡単な方法は、ギ
ャップ３８、４０および４２のサイズを増加させること
である。これはアクチュエータ要素１０から得られる補
正運動を増大させる利点も有する。しかし通常は、これ
らのギャップは電力消費を低下させるために、音声コイ
ルギャップの磁束を最大にするためできるだけ小さく作
る必要がある。
【００２２】そこで、多くの他の技術の中の１つを使用
してＥコアを飽和しないで小さなギャップを利用可能に
できるが、これらの技術は、Ｅコアにすべて向けられた
あるいはＥコアを通ったよりも過剰の永久磁石の磁束
を、通常、減衰するか迂回させる動作を含む。図４、
５、６および７はこの目的を達成するための様々な技術
を示す。
【００２３】図４を先ず参照すると、アクチュエータ要
素１０’の前端、後端に、端部プレ−ト１６に加えある
いはその代わりにコア１４の延長部である比較的狭いシ
ム６０を有しているのが示されている。このシム６０は
永久磁石の磁束の別な磁路を作り、中心コア１８から、
動作中に故意に飽和するように十分薄く作られているコ
ア１４に戻り、それにより側路される磁束の量を制限す
る。しかしながら、好ましい実施例では、８０％以上の
磁束がシム６０を通り側路される。
【００２４】図５は鉄のシム６２が中心コア１８への路
のすべてに延在せず、各シム６２と中心コア１８との間
の小さなギャップがある以外は図４のアクチュエータ要
素と同じアクチュエータ要素を示している。しかしなが
ら、シム６２とギャップ６４は、シム６０と略同様に機
能してこれらの要素の飽和を防止するようにＥコアから
の磁束の選択比率を側路する。
【００２５】図６は対応する永久磁石１２に関係して反
対の方向の極性の永久磁石６６が、外部コア１４と中心
コア１８の間のシムとして作用するさらに別のアクチュ
エータ要素の実施例を示す。この実施例を支持する理論
は、磁石６６からの幾つかの永久磁石の磁束が、小さな
ギャップ３８、４０および４２を通り後方へ、磁石１２
からの主磁束に対抗して駆動されることができ、このた
めＥコアでの正味の永久磁石の磁束を減少させることで
ある。
【００２６】図７は各Ｅコアの中心脚２８’の厚さと長
さを増大させ、中心コア１８’の厚さを減少させること
により本目的を達成するアクチュエータ要素を示す。こ
のことにより中心コアあるいは中央ギャップ３８を通ら
ずにＥコア２４を通るいくつかの磁束線になる。磁束の
減少はＥコアが飽和する傾向を抑えているが、この目的
を達成するのに前の実施例のように効果的でない。
【００２７】コア、特にＥコアの材料が前に説明された
が、磁石１２に利用された材料も重要である。特に、音
声コイルを有効にするため強力な磁石が望ましい。しか
しながら、前に説明したようにアクチュエータの磁石が
あまりに強いとＥコアを飽和させ、制御不可能な磁束を
作るだろう。宇宙衛星計装のような適用では感温性は考
慮すべき問題（すなわち、温度変化をうまく処理する能
力）でもある。一般に希土類磁石はその高磁化密度のた
めこの用途に対して理想的であり、サマリウム・コバル
トとネオジム鉄硼素磁石はこの用途に特によく適する２
種類の希土類磁石である。
【００２８】この発明のアクチュエータ要素１０とアク
チュエータ５２の電子制御システムは適用により変化
し、そのような制御システムの規格は本発明部分を構成
しない。特定の適用のシステムを制御するため利用され
る標準的な制御アルゴリズムは使用することができる。
【００２９】図８は単一のアクチュエータ要素１０のそ
のような１つの制御システムの簡略図である。この図に
よれば、標準的なレ−ザ位置センサ７０がアクチュエー
タ１０のＺ方向位置を検出するため図示されている。位
置変換器は端部プレ−ト１６の１つに取り付けたミラ−
にレ−ザ・ビームをはねかえらせることによって例えば
作動される。図８には単一レ−ザ位置センサ７０だけを
示したが、多くの正確な位置読取りを得るため、またセ
ンサ故障の場合の冗長度を与えるため、またＺ位置検出
だけでなくピッチと偏揺れを検出するために、２つ以上
のそのようなセンサを利用してもよい。
【００３０】図示した実施においては、レ−ザ位置検出
器からの出力がアナログ形態で送られ、それからクロッ
ク機能も行なうアナログディジタル変換器７２を介し
て、適当な制御アルゴリズム７６で入力されたその位置
で作動するディジタルプロセッサ７４に印加され、適当
な制御音声コイル２０にディジタル出力を発生する。他
のシステムでは、レ−ザ位置変換器出力はプロセッサ７
４に直接ディジタル形態で送ることができる。このディ
ジタル出力はディジタルアナログ変換器７８と増幅器８
０を介して音声コイルに印加される。アクチュエータが
走査機能を行なうために利用されている場合、プロセッ
サ７４の制御の下でＡＣ駆動信号を音声コイルに印加す
ることができ、制御アルゴリズムは変換器７０からの実
際の位置出力をアクチュエータの計算位置と比較して、
その実際位置と計算位置とのずれを修正するように変換
器７８へ出力を発生することができる。
【００３１】同様に、容量性センサ・プロ−ブ８２ある
いは他の適当なセンサがアクチュエータ要素プラテンの
Ｘ位置を検出するため利用され、またそのような２つ以
上のプロ−ブがプラテンの回転を検出することにも利用
されても良る。例えばこれらのプロ−ブはギャップ４０
と４２の選択されたもののサイズを検出するだろう。容
量性プロ−ブからの出力は、アナログディジタル変換器
を有する入力ボ−ド８４を介してなされ、ボ−ド８４か
らの出力は、プロセッサ７４への入力として使用され、
プロセッサ７４ではこれらの入力を適当な制御アルゴリ
ズム８６によって作用させ、適当なディジタル出力を発
生し所望の平衡位置にアクチュエータ要素を維持する。
これらのディジタル出力を、ディジタルアナログ変換器
７８と増幅器８８を介して複数のコイル２６の内の適当
なコイルに適用して所望の修正を行なう。この特許と共
に公開されない付属物が添付されており、その付属物は
本発明の例示した実施例に利用された制御回路と制御ア
ルゴリズムに関するより詳細な情報を含んでいる。この
資料は、本発明の第１実施例に係る特定のアクチュエー
タ要素とアクチュエータを設計する際に有用な数式と他
の情報も有する。
【００３２】これまで示した実施例の１つの不利益は、
各サスペンション部材が２つの自由度、すなわち、Ｘ方
向とコア１８（θZ）周囲の回転しか与えないことであ
る。これは２つの潜在的な不利益を有する。先ず、６つ
の自由度を達成するために同一線上にありえない３つの
アクチュエータ要素利用することを各サスペンション部
材が必要とし、それにより、そのようなアクチュエータ
に別個のフレ−ムアセンブリ５０（図３）を必要とす
る。さらにアクチュエータは６つの自由度を達成するた
め図３に示したように（あるいは前に説明した他の幾何
学パタ−ンの１つで）配列しなければならないので、ア
クチュエータは線形に簡単に積層されず、それで単一の
アクチュエータ要素によって与えられるＺ方向あるいは
長い移動方向の最大移動に限定する。図３の配列もアク
チュエータのサイズを増大させるが、これはスペ−スが
制限される衛星のよう適用において問題となる。
【００３３】図９〜１８は本発明の第２の実施例を示
し、上記問題を解消するこの実施例の幾つかの代用を含
む。特に図９〜１１を参照すると、各アクチュエータ要
素１１０は６つの磁極あるいは脚Ｐ１〜Ｐ６を備えたコ
ア１２４で形成されるサスペンション部材からなってお
り、対応するコイルＣ１〜Ｃ６が磁極の各々に巻き付け
られている。図１３と１４で最もよくわかるように、例
えば鉄あるいは他の第１鉄の材料で構成された一対の間
隔を開けた高透磁率磁極片あるいはコア１１４Ａ、１１
４Ｂは、各サスペンションコア１２４の中心を通り、そ
の３つの側部に隣接する磁極Ｐ１，Ｐ２およびＰ３を有
し、且つ、コア１１４Ｂに面している第４の側部に取り
付けられた永久磁石１１２Ａを有する。同様にコア１１
４Ｂは、磁極Ｐ４、Ｐ５およびＰ６をその３つの側部に
有するように、コア１１４Ａに隣接するその側部に取り
付けられた永久磁石１１２Ｂと共に、コア１２４を通
る。音声コイル１２０Ａはコア１１４Ａと磁石１１２Ａ
に巻き付けられ、音声コイル１２０Ｂはコア１１４Ｂと
磁石１１２Ｂに巻き付けられる。両方の音声コイルは、
磁石１１２間に形成された音声コイルギャップ１３６を
通る。一対のコイル１６０Ａ、１６０Ｂは音声コイルギ
ャップ１３６に隣接するコア１２４部分に巻き付けられ
て図９Ａに示されている。これらのコイルは磁石１１２
の代わりにバイアス磁束を発生するために利用すること
ができるが、この機能を実施するために永久磁石１１２
を使用することが好ましい。従って、バイアス磁束を作
るために永久磁石を利用した本発明の実施例には、通
常、コイル１６０は見られないだろう。しかしながら、
コイル１６０と永久磁石１１２の両方をバイアス磁束を
与えるために利用できることは（通常これを行なう理由
はないが）本発明の考慮内にあることである。
【００３４】図１０を参照する。音声コイル１２０は簡
略化のため省略した。この図は様々なコイルＣ１〜Ｃ６
の作用により作り出すことができる磁路を示す。特に、
磁路１６２はコイルＣ１とＣ２を作用させた時に作ら
れ、磁路１６４はコイルＣ２とＣ３を作用させた時にで
きる。磁路１６６はコイルＣ１とＣ３を作用させた時に
現れる。同様に、磁路１６８はコイルＣ５とＣ６を作用
させた時に出現し、磁路１７０はコイルＣ４とＣ５を作
用させた時に出現し、磁路１７２はコイルＣ４とＣ６を
作用させた時に出現する。図１０に示された磁路の方向
はコイルを通した特定の電流の方向であり、磁束は、電
流が対応するコイルに流れる方向により磁路１６２〜１
７２を介するいづれかの方向に流れる。
【００３５】図９〜１１に示された形状は，磁路１６
２、１６４、１６８および１７０の幾つかを組合わせて
選択した方向に磁束を発生するように適切にコイルを作
動させて、例えば、磁極Ｐ２とコア１１４Ａ間、および
磁極Ｐ５とコア１１４Ｂ間のＹ方向にギャップを有する
ので、Ｙ方向に動かすことができる。同様に磁極Ｐ１、
Ｐ３とコア１１４Ａ間のギャップと磁極Ｐ４、Ｐ６とコ
ア１１４Ｂ間のギャップは、様々な磁路を制御するよう
に選択された方向に選択的に組合わせたコイルを適当に
作動することにより、Ｘ方向に動かすことができる。さ
らに、コイルを適当に作動させることによりＺ軸周囲の
回転（すなわち、θZ方向）も行なうことができる。以
下に示された表１は各種の運動を達成するために必要な
コイル作動の組合わせを示している。表１のために、正
のコイル電流は、対応するコイルを巻き付けた磁極から
外向きの磁束を増大させることが仮定される。コア１２
４が静止し、コア１１４と磁石１１２が動くことが先の
実施例に関するものと仮定されるので、指示された方向
への動きがそのコアと磁石に生じる。表１ではプラスの
符号は所望の方向に力を生じるためにコイル電流を正で
作動すべきであることを意味し、マイナスの符号は所望
の力を生じるためにコイル電流を負で作動すべきである
ことを意味し、ゼロはこの所望の力にはコイル電流をゼ
ロに放置すべきであることを示している。各項目に関連
する番号は電流変化の相対的比率を示す。各電流は、所
望の力を増せばこの比率で典型的に増大するだろう。磁
気非線形性はこの比例定数を電流の関数として変化さ
せ、コアが初めに中心になければ、要求された電流比率
はそれに応じて変える必要があろう。さらに、表１のた
めに、各コイルは同じ巻数を有し、各磁極面は同じ面積
を有するものと仮定する。この仮定は計算を簡略化する
もので、通常、好ましいが、幾つかの適用では巻数およ
び／又は磁極表面積は変化する。この変化が生じる時
に、各コイル電流の比例制御が対応する変化を要するで
あろう。そのような変化は、よく知られた磁気回路分析
技術を用いて計算することができる。
【００３６】
【表１】
【００３７】図１１は永久磁石１１２により生じたバイ
アス磁束を示し、図示したような極性であると仮定す
る。磁石が反対方向の極性化されていれば、バイアス磁
束の流れの方向は反対方向であろう。図１２は、前の実
施例の６つの磁極片Ｐ１〜Ｐ６に加え、本発明のこの実
施例は２つの付加的磁極片Ｐ７とＰ８も有し、磁極片Ｐ
７が磁極片Ｐ１とＰ６間に延在し、磁極片Ｐ８が磁極片
Ｐ３とＰ４間に延在している以外は図９〜１１に示した
サスペンション部材と同様のサスペンション部材１１
０’を示している。図示の簡略化のためコイルＣを図１
２に示していないが、各磁極片には、通常、同じだが異
なってもよい巻き付けられた対応コイルＣを有するだろ
う。さらに、前の実施例に示された永久磁石１１２とコ
ア１１４に加えて、図１２の実施例はコアあるいは中央
磁極片１１８およびこのコアのいずれかの側部に取り付
けられた永久磁石１７４Ａ、１７４Ｂも有する。図１２
の実施例はＥコア形状に戻り、３つの自由度がある他、
非常に多くの磁石と対応するギャップのために、音声コ
イルにかけられた同じ電力で２倍の力を与えることがで
きる。しかしながら、図９〜１１に示された形状の方が
設計と制御を行なうのに小さく、軽くしかも容易である
ため、通常、好ましい。
【００３８】さらに、図９ではコア／永久磁石の組合わ
せ１１２、１１４の各々に取り付けられた音声コイルが
示されているが、本来、音声コイルギャップを配するに
は２対のコア／永久磁石が必要で、そして音声コイルは
Ｚ方向に一般に本システムをより滑らかに移動させ、制
御するにも一般に容易であり、最も重要なことにアクチ
ュエータを故障させない冗長度をもたらすために２つの
音声コイルが好ましいが、本システムは単一の音声コイ
ルで作動するだろう。本システムは図示のように２つの
磁石より単一の磁石１１２でも、音声コイルギャップを
定める磁石のないコア１１４を介して流れる磁石からの
磁束で作動することができる。この形状は小さな音声コ
イルを利用することができるが、特に、音声コイルを、
永久磁石１１２のないコア１１４上にのみに巻き付ける
なら、図示した２つの音声コイルを備えた形状が好まし
い。
【００３９】図１３は、例えば図９〜１１に示されたア
クチュエータ要素を使用するアクチュエータ１５２の具
体的な形状を示す。このアクチュエータは２つのサスペ
ンション部材１１０Ａと１１０Ｂを有し、その両方のサ
スペンション部材を通る共通のコア１１４と永久磁石１
１２を備えて示されている。サスペンション部材１１０
Ａと１１０Ｂとの間の位置のそれぞれのコア／永久磁石
の組合わせの周りに取り付けられた一対の音声コイル１
２０Ａ、１２０Ｂが示されている。そのアセンブリの１
端にコア１１４Ａと１１４Ｂを接続し、図４の分流器６
０と同じ機能、すなわち、コア１２４の飽和を防止す
る、分流器１６０が示されている。典型的に同じ分流構
造がアクチュエータの両側に用いられるが、例示だけの
目的のため、アクチュエータ１５２の右側を分流する磁
石１７６が示されており、この磁石は図６の磁石と同じ
ように分流機能を行なう。矢印１７８はＺ方向のアクチ
ュエータ１５２の長期運動方向を示す。
【００４０】図１３に示した形状の１つの利点は、２つ
のアクチュエータ要素あるいはサスペンション部材１１
０だけで６つの自由度を与えることができることであ
る。特に、Ｚ方向の運動は前に説明した方法で音声コイ
ルを作動することによってなされる。ＸあるいはＹ方向
の運動あるいはＺ軸周囲の回転は、表１に従って、両方
のアクチュエータ要素１１０を作動することによってな
される。Ｘ軸周囲の回転（すなわち、θX方向の運動）
はアクチュエータ要素１１０の１つを１つのＹ方向に、
そして他のアクチュエータ要素１１０を反対のＹ方向に
作動することによってなされる。そしてＹ軸周囲の回転
（すなわち、θY方向の運動） は、アクチュエータの１
つを作動してコアと永久磁石を１つのＸ方向に移動さ
せ、そして他のアクチュエータ要素を作動してこれらの
要素を反対のＸ方向に移動させることによって同様に達
成される。アクチュエータ制御されるミラ−あるいは他
の要素は分流器１６０にあるいはアクチュエータの反対
側の分流器に取り付けることができる。分流器を利用し
ない所では、ミラ−と他の部品を取り付ける低透磁率の
端部部品が設けられるだろう。
【００４１】図１４は、音声コイル１２０の追加セット
を示し、追加アクチュエータ要素１１０Ｃを設ける以外
は図１３のアクチュエータと同様のアクチュエータ１５
２’を示している。この形状は少なくとも２つの理由に
より有利である。先ず、この形状は、全アクチュエータ
要素あるいは選択されたアクチュエータ要素の１つある
いはそれ以上の音声コイルに多数不良があってもアクチ
ュエータ１５２’が機能し続けることができるように冗
長度を与える。従って、このアクチュエータは、長期
間、点検を必要としない宇宙のような到達するのが困難
な対立する環境で利用することができる。図１４に示し
た形状の第２の利点は、音声コイルの２セットの場合、
共通のコア／永久磁石を長さ限定の磁石でＺ方向に移動
できる距離がかなり増大することである。音声コイルお
よび／又はアクチュエータ要素の追加組合わせを利用し
て冗長度の増加および／又はＺ方向の移動範囲の増加を
図ることができる。サスペンション部材間よりサスペン
ション部材の外部に配置された１つあるいはそれ以上の
音声コイルも幾つかの適用に利用することができる。
【００４２】図１〜８に関連して前に説明した本発明の
この実施例の利点は、少ない冗長度で６つの自由度を得
るために第１の実施例が少なくとも３つの音声コイルと
少なくとも３つのサスペンション部材を必要としたもの
の、この実施例は単一の音声コイルのみあるいは対の音
声コイルで、そして２つのサスペンション部材あるいは
アクチュエータ要素だけで６つの自由度を達成すること
ができ、さらに、制御において幾つかの冗長をもたらす
ことと理解できる。図３の実施例に要求された構造より
小さな構造の図１４の実施例は、かなり小さい全体の寸
法を有する装置を与えるのの、より長い移動とかなり大
きな冗長を可能にする。従ってこの実施例は好ましい。
図１５は、３つのアクチュエータ要素１１０が三角形の
パタ−ンに取り付けられ、図３の実施例と同様に多くの
６つの自由度を達成する別の実施例を示す。この実施例
はさらに多くのハ−ドウェアを要し、例えば、図１３あ
るいは図１４の実施例より大きな外形を有するため、こ
の実施例は好ましくない。
【００４３】図１６、１７および１８は本発明の第２実
施例の３つの追加の交換を示す。図１６ではコア１１
４’はド−ム形状であり、磁極Ｐ１〜Ｐ６の各々はコア
の隣接部分の形に合うよう成形されている。この形状は
標準的な磁極と磁極片の場合よりコア容積につき大きな
ギャップ面積を与え、様々な角度で制御力を与え、幾つ
かの適用では良好な位置制御を行なうことができる。
【００４４】図１７は、コア１１４Ａ''と１１４Ｂ''が
切頭ピラミッド形状をしており、磁極片Ｐ１、Ｐ３、Ｐ
４およびＰ６が、他の実施例でそれぞれ磁極片Ｐ２とＰ
５に対し直角であるよりは対応するコア表面と釣り合う
ように角度付けられている点で図１６と異なる。またこ
の形状は位置制御のためにコア容積につきさらに大きな
ギャップ面積を与える。これにより移動コアに取り付け
られる全ての有効荷重のための構造の中央に多くの余裕
ができる。この形状では、磁極片Ｐ２とＰ５が磁路とし
てのみ機能し、残りの磁極片とコアがＸとＹの両方の方
向に移動できるように、コイルＣ２とＣ５を取り除くこ
とも可能である。
【００４５】図１８は、図１６と１７のコアについて示
したようにコア１１４’’’が１方向のみ、例えば、水
平方向に積層されるというよりは、図示のように新規な
積層パタ−ンを有する点で先の実施例と異なっている。
このコア積層パタ−ンにより全ての３つの軸で優れた高
周波応答ができる。同様の高周波応答はフェライトある
いはアモルファス金属（Metglas)のコアを作ることによ
って得られる。コアの積層パタ−ンと形の違いの他は、
図１８の実施例は図９〜１１の場合と同じである。様々
な実施例のサスペンションコアあるいは戻りコアのよう
な他のコアも適当に積層することができる。
【００４６】図１９〜２５は、他の実施例、特に図９〜
１１に示された実施例より製造が一般に容易であり、し
かもこれらの実施例の利点の全てをなお示す本発明の第
３実施例の幾つかの代替を示す。図１９〜２２は本発明
のこの実施例に使用できる様々なアクチュエータ要素あ
るいはサスペンション部材を示す。図１９では、他の実
施例のコアは高透磁率で作られているアクチュエータ要
素のコア２２４は、一般に断面がディスク形状でその中
央に円形スロット切欠きを有している。このスロットは
磁極片Ｐ１〜Ｐ６の形状となり、コイルＣ１〜４が磁極
Ｐ１〜Ｐ４にそれぞれ巻き付けられ、磁極Ｐ５とＰ６に
はコイルは巻き付けられていない。従って、磁極Ｐ５と
Ｐ６は永久磁石の磁路として機能し、コイル誘導磁束の
磁路として機能しない。音声コイルは、磁極Ｐ５、Ｐ６
とこれらの磁極に面する対応永久磁石との間に形成され
たギャップを通るように取り付けられる。簡略化のため
この音声コイルは図示しない。後述する戻りコアはこれ
らの磁極片に当接してもよい。実質的に、円形フレア状
端部を有するコア２１８はコア２２４の中央開口を通
る。一対の永久磁石２１２Ａと２１２Ｂは、コア２１８
の薄い非フレア部分のそれぞれ上下に取り付けられ、コ
ア２１８を備えたコア２２４の中央開口を通ることもで
きる。各磁石の外縁は内部コア開口の曲線に合わせるよ
うに曲げられている。同じ曲線を有するシムはコア２１
８の各々の端部から上方に延在してもよい。
【００４７】図２０のアクチュエータ要素は、コア２２
４’が延長した長円形であり、コア３１８’がフレア付
というより各側部上に指定されており、その指定端部は
一側部では磁極Ｐ１とＰ２の間に合致し、他の側部では
磁極Ｐ３とＰ４の間で合致するという点で図１９のアク
チュエータ要素と異なっている。延長した長円形により
コア２２４’の頂壁と底壁が磁石２１２に相対的に近づ
けるため、磁極片Ｐ５とＰ６は、永久磁石の磁路か当接
用戻りコアのいずれかはこの実施例には必要でない。図
２０に示したように、外へ磁極片を移動させることは、
磁石２１２を磁極片Ｐ１〜Ｐ４から離しそのため縁取り
効果が低下する点で幾つかの適用に有利であろう。
【００４８】図２１は、コア２２４''が円形であるが、
コア２１８''が指定された側部を有するという点で図１
９と１６の幾つかの方法の混成である実施例を示す。コ
ア２１８''は高周波作動を容易にする積層構造でもあ
る。磁極片Ｐ５とＰ６は、磁石２１２から戻りコアへの
磁束の低磁気抵抗路を設けるためこの実施例に配され、
磁極片Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４は、その間に小さな
位置決めギャップを備えたコア２１８''の傾斜側部に隣
接するように成形されそして位置決めされている。磁石
２１２の周囲に配置され、コア２２４の前後いづれかの
音声コイル２２０の位置も図２１に示されている。図１
９に図示されていない音声コイルは同様の配置であろ
う。
【００４９】図２２のアクチュエータ要素は、コア２２
４’’’が磁極Ｐ５とＰ６を備えず、制御巻線が，磁極
片Ｐ１〜Ｐ４に巻き付けられている代わりにコア２２
４’’’に巻き付けられている以外は図２１のアクチュ
エータ要素と同様である。従って、巻線Ｃ１’は磁極片
Ｐ１とＰ２の間でコアに巻き付けられ、これら２つの磁
極片を流れる磁路を生成する。同様に、巻線Ｃ２’は磁
極片Ｐ２とＰ３の間に配置され、巻線Ｃ３’は磁極片Ｐ
３とＰ４の間に配置され、巻線Ｃ４’は磁極片Ｐ４とＰ
１の間に配置されている。各々の場合、巻線に流す電流
は隣接する磁極片を介する磁路となる。所望の磁極セッ
トを通した磁路を増大させるため、全て４つのコイルの
電流が適切な比率で励起されるだろう。正しい比率は既
に確立された磁界理論関係により計算することができ
る。図２２に示されたコア２２４’’’は図示されたコ
アよりも磁極片Ｐ１〜Ｐ４への巻線で利用することもで
きる。
【００５０】図２３は、図２２に示されたタイプか、磁
極への巻線（その巻線は図面を簡略化するため図２３に
示されていない）を有する２つのアクチュエータ要素２
１０’’’で構成されたアクチュエータを示す。コア２
２４は、アクチュエータを組み立てるとコア２１８に適
合し、磁石２１２は移動範囲によりコア２１０’’’を
通ることができる。単一の音声コイル２２０は、これら
の磁石と戻りコア２１４Ａ、２１４Ｂ間のギャップの磁
石２１２周囲に取り付けられている。これらの戻りコア
は間に延在し、各々隣接するサスペンションコア２２４
の外壁と物理的接触をしているのが好ましいものの、そ
れからの小さなギャップにより隙間を開けてもよい。
【００５１】図示された実施例の全ての永久磁石の磁路
は磁石から、音声コイル・ギャップと戻りコア２１４を
介してサスペンションコア２２４に至り、サスペンショ
ンコア２２４の磁極片Ｐ１〜Ｐ４を介して中心コア２１
８に至り、そして磁石２１２に戻る。従って、この磁路
は音声コイル・ギャップの磁束のみならず、磁極片Ｐ１
〜Ｐ４の磁極片ギャップの各々の磁束も提供することを
理解することができる。電流を選択されたコイルＣ１〜
Ｃ４の組合わせに流すことにより永久磁石からのこのバ
イアス磁束を増減させて、５つの自由度（音声コイルに
より制御されるＺ方向を除く全方向）における小さな変
動を修正する。コイルＣ１〜Ｃ４のいずれから生じた磁
束も磁界理論の法則により対応する磁極片に流入したり
そこから流出したりする。選択的に励磁を行なうことに
より、選択された方向Ｘ、ＹとθZ運動におけるこれら
のコアの幾つかの組み合わせが各アクチュエータ要素２
１０に達成できる。
【００５２】図１９の実施例は、これまで示した他のい
ずれの実施例より非常に大きい回転能力が可能となるた
め特に有利である。特に、他の実施例は１度あるいは２
度だけの回転運動が許容されるが、約±２０°のθZ運
動が図１９に示された形状で達成できる。特に、回転は
磁極片Ｐ５とＰ６を磁石２１２より広くさせることによ
り行なわれ、それにより全ての許容された回転で磁石が
これらの磁極に重なる。磁極Ｐ１〜Ｐ４はコア２１８と
のみ部分的に重なる。θZで回転を行なうため、コイル
Ｃ１〜Ｃ４を励磁することによりこれらの磁極Ｐ１とＰ
３は強化され、磁極Ｐ２とＰ４は弱められるだろう。−
θZ 方向に回転するにはコイル励磁が逆向きにされるだ
ろう。許容できる回転量は、幾つかの量のコア２１８が
各々の磁極Ｐ１〜Ｐ４の少なくとも一部と重なり、磁石
２１２が磁極Ｐ５とＰ６と重なる範囲で定められる。Ｘ
とＹ方向への動きは、コイルを励磁して、表１に関連し
て前に記載された方法と同様の方法で適当な磁極Ｐ１〜
Ｐ４を強化したり弱めたりすることにより行なわれる。
例えば、コア２１８をＸ方向に移動させるには、コイル
Ｃ１〜Ｃ４を適当に作動させることにより磁極Ｐ１とＰ
２が強化され、一方、磁極Ｐ３とＰ４が弱められる。−
Ｘ方向への移動には励磁が逆にされる。Ｙ方向に移動さ
せるためには磁極Ｐ１とＰ４が強化され、Ｐ２とＰ３が
弱められる。−Ｙ方向への移動には励磁を逆にする。磁
極強化あるいは磁極弱化を達成するために必要な電流の
符号は、磁石２１２の磁化の方向とコイルＣ１〜Ｃ４を
巻き付ける方向の選択による。磁石２１２を図示したよ
うにそのＮ極がコア２１８に反発するような極性とすれ
ば、そしてコイルＣ１〜Ｃ４の正の電流を、対応する磁
極Ｐ１〜Ｐ４表面から磁束を出すようにかければ、以下
の表２を構成して指示方向にコア２１８の移動を行なう
ために必要なコイル励磁を指示することができる。
【００５３】
【表２】
【００５４】磁石２１２の他のコイル・パタ−ンあるい
は向きは所望の方向への運動を行なうため対応する修正
された励磁を要するだろう。さらに図１９の磁極片２１
８の端部が実質的に円形であり、フレア付き端部が磁極
とよく重なり、従ってよく回転できるだけで有利である
ことが必要とされる全てである。従って、フレア付き端
部は、大きな回転が必要とされる場合には使用する必要
がない。しかしながら、フレアが付いていない端部につ
いてもこの実施例は他の実施例よりよく回転できる。
【００５５】図２３を参照すると、移動要素２１２と２
１８のＸ、ＹおよびθZ運動は、これらの運動を達成す
るため同様の方法で両アクチュエータ要素２２４を作動
することによって行なわれ、一方、ＸとＹ軸（θXと
θY）回転周囲の回転は、先の実施例に対して説明した
ように、それぞれ反対のＹ方向あるいは反対のＸ方向に
移動するように２つのアクチュエータ要素を作動するこ
とによって行なわれる。
【００５６】図２５は図１４に示した前の実施例の変形
と同様のこの実施例の別の変形を示し、その変形は冗長
度を与えるように、また他の可能な場合より長い移動も
可能にできるように多くの音声コイルと多くのアクチュ
エータ要素を備えている。ミラ−と他の加工物は中心コ
ア２１８に例えばその左端部で例えば取り付けられる。
図２５は、戻りコア２１４の各々の端部から延在し、分
流器２７０の厚さとこれらの分流器と中心コア２１８間
のギャップのサイズを制御することによって前述のよう
に中心コア２１８から小さなギャップだけ離れたその分
流器２７０も示し、他の方法ではコア２２４と磁極Ｐ１
〜Ｐ４のギャップを通る磁束の選択部分が分流され、ア
クチュエータ要素コア２２４を飽和しないで必要とされ
る音声コイル・ギャップに高磁束を可能にする。
【００５７】図２４は、追加のコア２８２Ａ、２８２Ｂ
が各磁石２１２の反対側の中心コア２１８の側に備えら
れ、非磁気スペ−サ２８０が各可動アセンブリの端部に
備えられ、音声コイル２２０を取り巻く突出リング２８
６を有する外シェル２８４が磁気透過性材料からなって
いるという点で前に図示された本発明の実施例とは異な
る最後の実施例を示す。図２４に示された形状の効果
は、音声コイルに磁束を集中させ、Ｚ方向への電気力学
的駆動装置に多くの電力を供給することである。図２５
と同じ機能を示す分流器２７０’も図示する。サスペン
ションコア２２４は簡略化のため図示は省略するが、図
１９〜２３に示したサスペンションコアと同様にコア２
１８に作用するよう形成されているのが好ましいだろ
う。
【００５８】以上、本発明は好ましい実施例に関して説
明したが、設計の詳細において多くの変形が可能である
ことは明らかである。例えば、図４、５および６は、Ｅ
コアと音声コイルが図１に示したように互いに隣接して
いるというより、音声コイルの部分がＥコアの反対側に
ある重なるものとして音声コイルに対するＥコアの位置
部分を示している。これらの両方の設計が可能であり、
Ｅコアと音声コイルは互いにＺ方向に間隔を開けること
もできる。また磁石１２がこの図では長く図示されてお
り、長い磁石を備えた配置が好ましいと思われる。他の
実施例ではコイルは磁石より長くすることもできる。巻
線２６は、所望の補充磁束を小さなギャップ３８、４０
および４２に供給するように図２に示したよりむしろ各
Ｅコアの中央脚２８と上下脚３０と３２上に配してもよ
い。ギャップサイズを含む様々な構成要素の相対的なサ
イズと形は、実施例とその代替の全ての適用によって変
えてもよい。コア１２４と２２４のサイズと形は、通り
抜けるコアの形を示した方法に加えて複数の方法で変え
ることもでき、各々の場合、磁極の形がコアの形に一致
するように調整される。第２実施例は、磁極上よりむし
ろサスペンション上に巻線を備えて図２２に示した代替
を有することもできる。さらに制御機能を行なうため巻
線を、第３実施例のシムに取り付けてもよい。
【００５９】このように本発明は好ましい実施例に関し
て図示し説明されたが、形態と詳細の前述の変化と他の
変化が本発明の精神と範囲から逸脱せずに当業者により
本発明内でなされる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアク
チュエータによれば、第１方向での選択された範囲内の
正確な移動を可能にできると同時に、すくなくとも１方
向、好ましくは５方向全てでの正しい位置への小さな調
整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施態様に係る２方向磁気アク
チュエータ要素の側面図である。
【図２】図１の線２−２に沿ったアクチュエータ要素の
断面図である。
【図３】６つの自由度を達成するように図１と２に図示
されたタイプの３つのアクチュエータ要素を利用する６
方向アクチュエータの部品の斜視図である。
【図４】図１に図示された本発明の実施例に対する第１
の代替の磁気アクチュエータ要素の側面図である。
【図５】図１に図示された本発明の実施例に対する第２
の代替の磁気アクチュエータ要素の側面図である。
【図６】図１に図示された本発明の実施例に対する第３
の代替の磁気アクチュエータ要素の側面図である。
【図７】図１と２に図示された本発明の実施例に対する
第４の代替の磁気アクチュエータ要素の図２に図示され
た型の側面図である。
【図８】図１、２および４〜７に図示されたタイプの単
一磁気アクチュエータ要素を用いて使用するためのディ
ジタル制御システムの概略半ブロック図である。
【図９】本発明の第２実施例の音声コイルを示す前断面
図である。
【図１０】本発明の第２実施例のサスペンション要素の
磁路を示す前断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例の永久磁石の磁束路を示
す前断面図である。
【図１２】図９〜１１に図示された本発明の実施例に対
する第１の代替の前断面図である。
【図１３】図９〜１１に図示された型のアクチュエータ
の側断面図である。
【図１４】長い移動方向の長期運動で６つの自由度を達
成するために図９〜１１に図示された型の磁気アクチュ
エータ要素を使用する多重音声コイル、多重サスペンシ
ョン部材磁気のアクチュエータの斜視図である。
【図１５】６つの自由度を達成するために図９〜１１に
図示された型の３つ磁気アクチュエータ要素を使用する
アクチュエータの正面図である。
【図１６】図９〜１１に図示された本発明の実施例に対
する代替の前断面図である。
【図１７】図９〜１１に図示された本発明の実施例に対
する代替の前断面図である。
【図１８】図９〜１１に図示された本発明の実施例に対
する代替の前断面図である。
【図１９】本発明の第３実施例に対する代替の前断面図
である。
【図２０】本発明の第３実施例に対する代替の前断面図
である。
【図２１】本発明の第３実施例に対する代替の前断面図
である。
【図２２】本発明の第３実施例に対する代替の前断面図
である。
【図２３】図２１あるいは図２２に図示されたと同様の
要素を使用するアクチュエータの分解斜視図である。
【図２４】図１９〜２２に図示した一般的な型のアクチ
ュエータ要素を利用する別のアクチュエータの側断面図
である。
【図２５】図１９〜２２に図示した型の長い移動方向へ
の長い移動を行なうアクチュエータ要素を利用する別の
アクチュエータの側断面図である。
【符号の説明】
１０、１１０：アクチュエータ要素 １２Ａ、１２Ｂ、１１２、２１２：永久磁石 １４Ａ、１４Ｂ、１１４：高透磁率コア １６：非磁性端部プレート ２０、１２０、２２０：音声コイル ２４Ａ、２４Ｂ：Ｅコア ２６Ａ、２６Ｂ：電気巻線 ３６Ａ、３６Ｂ、１３６：音声コイル・ギャップ ３８Ａ、３８Ｂ、４０、４２：エアーギャップ ５２、１５２：アクチュエータ ６２：シム １１０：サスペンション部材
フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・エス・シュワーツ アメリカ合衆国カリフォルニア州90292, マリーナ・デル・ベイ，ヴィア・マリーナ 4244，ナンバー 142

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のディメンションにおける長い移動
    と、少なくとも１つの付加的なディメンションにおける
    短い移動を行なうためのアクチュエータ要素であって、 音声コイル・ギャップ内に取り付けられた音声コイル
    と、前記音声コイルに関係して前記第１のディメンショ
    ンへ可動な少なくとも１つの延長した高透磁率コアを有
    する、前記第１のディメンションにおける制御された運
    動を与えるための電気力学的駆動装置と、 前記少なくとも１つの延長したコアから小さなギャップ
    だけ離れた少なくとも１つの高透磁率サスペンションコ
    アと、前記小さなギャップにおける磁束を選択的に誘導
    するための巻線を有する、前記少なくとも１つの付加的
    なディメンションにおける制御された運動を与えるため
    の電磁駆動装置と、 前記音声コイル・ギャップと前記小さなギャップの両方
    にバイアス磁束を与えるための磁気源を具備するアクチ
    ュエータ要素。
  2. 【請求項２】 前記磁気源は、前記音声コイル・ギャッ
    プの少なくともひとつの側部に前記延長したコアに取付
    けられた少なくとも１つの永久磁石を有する請求項１に
    記載のアクチュエータ要素。
  3. 【請求項３】 前記電磁駆動装置の飽和を防止するため
    に前記少なくとも１つのサスペンションコアにおける前
    記磁石の磁束を減少させるための手段を有する請求項１
    に記載のアクチュエータ要素。
  4. 【請求項４】 前記減少させるための手段は、前記磁束
    の幾つかの前記サスペンションコアに平行な側路を設け
    ることにより前記サスペンションコアから磁束を発散す
    るためのシムを有する請求項３に記載のアクチュエータ
    要素。
  5. 【請求項５】 前記シムは少なくとも１つの高透磁率側
    路を与える、請求項４に記載のアクチュエータ要素。
  6. 【請求項６】 前記シムは前記音声コイル・ギャップよ
    り非常に短くかつ狭い少なくとも１つの側路ギャップを
    与える、請求項４に記載のアクチュエータ要素。
  7. 【請求項７】 前記シムは前記サスペンションコア用の
    少なくとも１つの狭い高透磁率側路を与える、請求項４
    に記載のアクチュエータ要素。
  8. 【請求項８】 前記シムは永久磁石シムである、請求項
    ４に記載のアクチュエータ要素。
  9. 【請求項９】 前記音声コイルと少なくとも１つのサス
    ペンションコアは静止し、前記少なくとも１つの延長し
    たコアと前記磁気源が移動プラテンの一部を形成するよ
    うに接続されている、請求項１に記載のアクチュエータ
    要素。
  10. 【請求項１０】 前記少なくとも１つの延長したコア
    は、前記音声コイルが巻き付けられる中心コアと一対の
    外側戻りコアを有し、音声コイル・ギャップは前記中心
    コアと各戻りコアの間に形成され、 各前記少なくとも１つのサスペンションコアは、前記中
    心コアと戻りコアから小さなギャップだけ離れた一対の
    高透磁率Ｅコアを含む、請求項１に記載のアクチュエー
    タ要素。
  11. 【請求項１１】 前記磁気源は前記戻りコアと中心コア
    の間で各戻りコアに取り付けた永久磁石を含む、請求項
    １０に記載のアクチュエータ要素。
  12. 【請求項１２】 優れた高周波応答を与えるために、少
    なくとも１つの前記延長したコアと前記サスペンション
    コアは積層される、請求項１に記載のアクチュエータ要
    素。
  13. 【請求項１３】 前記電気力学的駆動装置は１つの線形
    ディメンションにおける制御された運動を与え、前記電
    磁駆動装置は２つの付加的な線形ディメンションと少な
    くとも１つの回転ディメンションにおける制御された運
    動を与え、前記少なくとも１つのサスペンションコアは
    前記２つの付加的な線形ディメンションの両方に力成分
    を与えるようにある角度付けられた磁極を有する、請求
    項１に記載のアクチュエータ要素。
  14. 【請求項１４】 少なくとも前記２つの付加的な線形デ
    ィメンションと前記少なくとも１つの回転ディメンショ
    ンに制御された力を与えるように前記磁極片の上か該磁
    極片の間のいずれかに巻線がある、請求項１３に記載の
    アクチュエータ要素。
  15. 【請求項１５】 その少なくとも１つが前記音声コイル
    を通る少なくとも２つの前記延長したコアがあり、前記
    少なくとも１つのサスペンションコアは各延長したコア
    に隣接する少なくとも２つの磁極片を有し、電流が前記
    磁極片に対応する巻線に供給される時に前記２つの付加
    的な線形ディメンションの成分を有する力を与えるよう
    に、前記磁極片が成形されそして前記対応する延長した
    コアに関して角度付けられている、請求項１３に記載の
    アクチュエータ要素。
  16. 【請求項１６】 前記磁気源は、他の延長したコアに隣
    接して、その側部に、延長したコアに付着された永久磁
    石を含む、請求項１５に記載のアクチュエータ要素。
  17. 【請求項１７】 その反対側に取り付けられた磁石を有
    する単一の延長したコアがあり、前記延長したコアと磁
    石が前記音声コイルを通り、 前記延長したコアは前記少なくとも１つのサスペンショ
    ンコアの磁極片の間を通り、前記磁極片が、前記２つの
    付加的な線形ディメンションの成分を有する前記延長し
    たコアに力を与えるように成形されそして角度付けられ
    ている、請求項１３に記載のアクチュエータ要素。
  18. 【請求項１８】 前記少なくとも１つのサスペンション
    コアは、少なくとも前記延長したコアが通る実質的に円
    形の内部開口を有し、前記開口には前記磁極片を形成す
    るためにスロットが付けられ、前記延長したコアは前記
    磁極片に隣接して実質的に円形の側部を有する、請求項
    １７に記載のアクチュエータ要素。
  19. 【請求項１９】 前記延長したコアは、頂部と底部から
    ある位置まで外側に角度付けられた側部を有し、前記少
    なくとも１つのサスペンションコアは、角度付けられた
    各側部に小さなギャップを形成している磁極片を有す
    る、請求項１７に記載のアクチュエータ要素。
  20. 【請求項２０】 前記延長したコアに対し実質的に平行
    で且つそのコアから離れ、前記少なくとも１つのサスペ
    ンションコアで終端部となる一対の戻りコアを含む、請
    求項１７に記載のアクチュエータ要素。
  21. 【請求項２１】 全てが前記第１のディメンションにお
    ける長い移動を行なうように相互に連結された請求項１
    に記載の型の少なくとも３つのアクチュエータ要素含
    む、第１のディメンションへの長い移動と５つの付加的
    ディメンションにおける短い移動を行なうためのアクチ
    ュエータ。
  22. 【請求項２２】 第１のディメンションにおける長い移
    動と、５つの付加的ディメンションにおける短い移動を
    行なうためのアクチュエータであって、 音声コイル・ギャップ内に取付けられた音声コイルと、
    少なくとも１つの延長した高透磁率コアを含み、前記コ
    アと音声コイルが互いに前記第１のディメンションへ可
    動である、前記第１のディメンションにおける制御され
    た運動を行なうための電気力学的駆動装置と、 前記少なくとも１つの延長したコアから小さなギャップ
    だけ離れた少なくとも１つの高透磁率サスペンションコ
    アと、前記小さなギャップにおける磁束を選択的に誘導
    するための巻線を含み、少なくとも１つの延長したコア
    に沿って互いに離れている、少なくとも１つの付加的デ
    ィメンションにおける制御された運動を各々行なう少な
    くとも２つの電磁駆動装置と、 前記２つの電磁駆動装置のために前記音声コイル・ギャ
    ップと前記小さなギャップの両方にバイアス磁束を与え
    るための磁気源と、を具備するアクチュエータ。
  23. 【請求項２３】 前記電気力学的駆動装置は１つの線形
    ディメンションにおける制御された運動を与え、前記電
    磁駆動装置は各々２つの付加的線形ディメンションと少
    なくとも１つの回転ディメンションにおける制御された
    運動を与え、各電磁駆動装置用の前記少なくとも１つの
    サスペンションコアは前記２つの付加的線形ディメンシ
    ョンの両方に力成分を与えるように角度付けられた磁極
    を有する、請求項２２に記載のアクチュエータ。
  24. 【請求項２４】 少なくとも前記２つの付加的線形ディ
    メンションと前記少なくとも１つの回転ディメンション
    に制御された力を与えるのに十分な前記磁極片の上また
    はその磁極片の間のいずれかに巻線をもつ、請求項２２
    に記載のアクチュエータ。
  25. 【請求項２５】 少なくとも２つの前記延長したコアが
    あり、そのコアの少なくとも１つが前記音声コイルを通
    り、前記少なくとも１つのサスペンションコアは各延長
    したコアに隣接する少なくとも２つの磁極片を有し、電
    流が前記磁極片に対応する巻線に供給される時、前記２
    つの付加的線形ディメンションに成分を有する力を与え
    るように前記磁極片が成形され、かつ前記対応する延長
    したコアに関して角度付けられている、請求項２２に記
    載のアクチュエータ。
  26. 【請求項２６】 その反対側に取付けられた磁石を有す
    る単一の延長したコアがあり、前記延長したコアと磁石
    が前記音声コイルを通り、 前記延長したコアは各前記サスペンションコアの磁極片
    の間を通り、前記磁極片が、前記２つの付加的線形ディ
    メンションに成分を有する力を前記延長したコアに与え
    るように成形されかつ角度付けられている、請求項２２
    に記載のアクチュエータ。
  27. 【請求項２７】 各前記サスペンションコアは、少なく
    とも前記延長したコアが通る実質的に円形の内部開口を
    有し、前記開口には前記磁極片を形成するためにスロッ
    トが付けられ、前記延長したコアは前記磁極片に隣接す
    る実質的に円形の側部を有する、請求項２６に記載のア
    クチュエータ。
  28. 【請求項２８】 前記延長したコアは、頂部と底部から
    ある点まで外側に角度付けられた側部を有し、各前記サ
    スペンションコアは、角度付けられた側部に小さなギャ
    プを形成している磁極片を有する、請求項２６に記載の
    アクチュエータ。
  29. 【請求項２９】 前記延長したコアに対し実質的に平行
    であり且つそのコアから離れ、一対の離れたサスペンシ
    ョンコアで終端部となりそのコアに接触している一対の
    戻りコアを有する、請求項２６に記載のアクチュエー
    タ。
  30. 【請求項３０】 前記電磁駆動装置の飽和を防止するた
    めに前記サスペンションコアにおける前記磁石の磁束を
    減少させるための手段を有する、請求項２２に記載のア
    クチュエータ。
  31. 【請求項３１】 第１線形ディメンションにおける長い
    移動と、２つの付加的線形ディメンションと少なくとも
    １つの回転ディメンションにおける短い移動を行なうた
    めのアクチュエータ要素であって、 音声コイル・ギャップ内に取付けられた音声コイルと、
    前記音声コイルに関して前記第１の線形ディメンション
    において可動な少なくとも１つの延長した高透磁率コア
    を含む、前記第１の線形ディメンションにおける制御さ
    れた運動を与えるための電気力学的駆動装置と、 前記少なくとも１つの延長したコアから小さなギャップ
    だけ離れた少なくとも１つの高透磁率サスペンションコ
    アと、前記小さなギャップにおける磁束を選択的に誘導
    するための巻線を含み、前記少なくとも１つのサスペン
    ションコアは、前記２つの付加的線形ディメンションの
    両方へ力成分を与えるように角度付けられた磁極を有
    し、前記２つの付加的線形ディメンションと少なくとも
    １つの回転ディメンションにおけるの制御された運動を
    与えるための電磁駆動装置と、 前記音声コイル・ギャップと前記小さなギャップの両方
    にバイアス磁束を与えるための磁気源を具備する、アク
    チュエータ要素。
  32. 【請求項３２】 前記磁気源は、前記音声コイル・ギャ
    ップの少なくともひとつの側部上の前記延長したコアに
    取付けられ、前記第１の線形ディメンションに延長され
    た少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項３１に記載
    のアクチュエータ要素。
  33. 【請求項３３】 前記電磁駆動装置の飽和を防止するた
    めに前記小さなギャップにおける前記磁石の磁束を減少
    させるための手段を含む、請求項３１に記載のアクチュ
    エータ要素。
  34. 【請求項３４】 前記減少させるための手段は、前記磁
    束の幾つかのために前記サスペンションコアに平行な側
    路を設けることにより前記サスペンションコアから磁束
    を発散するためのシムを含む、請求項３３に記載のアク
    チュエータ。
  35. 【請求項３５】 前記延長したコアの少なくとも１つと
    前記サスペンションコアは、少なくとも前記２つの付加
    的線形ディメンションにおける優れた高周波応答を与え
    るように積層されている、請求項３１に記載のアクチュ
    エータ。
  36. 【請求項３６】 少なくとも前記２つの付加的線形ディ
    メンションと前記少なくとも１つの回転ディメンション
    に制御された力を与えるのに十分な前記磁極片の上また
    はその磁極片の間に巻線を設けている、請求項３１に記
    載のアクチュエータ。
  37. 【請求項３７】 少なくとも２つの前記延長したコアが
    あり、そのコアの少なくとも１つが前記音声コイルを通
    り、前記少なくとも１つのサスペンションコアは各延長
    したコアに隣接する少なくとも２つの磁極片を有し、電
    流が前記磁極片に対応する巻線に供給された時、前記２
    つの付加的線形ディメンションにおける成分を有する力
    を与えるように前記磁極片は成形され且つ前記対応する
    延長したコアに関して角度付けられている、請求項３１
    に記載のアクチュエータ。
  38. 【請求項３８】 前記磁気源は、他の延長したコアに隣
    接する側部の各延長したコアに付着された永久磁石を含
    む、請求項３７に記載のアクチュエータ。
  39. 【請求項３９】 その反対側に取付けられた磁石を有す
    る単一の延長したコアがあり、前記延長したコアと磁石
    が前記音声コイルを通り、 前記延長したコアは前記少なくとも１つのサスペンショ
    ンコアの磁極片の間を通り、前記磁極片は、前記２つの
    付加的線形ディメンションにおける成分を有する前記延
    長したコアに力を加えるように成形され且つ角度付けら
    れている、請求項３１に記載のアクチュエータ。
  40. 【請求項４０】 前記少なくとも１つのサスペンション
    コアは、少なくとも前記延長したコアが通る実質的に円
    形の内部開口を有し、前記開口には前記磁極片を形成す
    るためにスロットが付けられ、前記延長したコアは前記
    磁極片に隣接する実質的に円形の側部を有する、請求項
    ３９に記載のアクチュエータ。
  41. 【請求項４１】 前記延長したコアは、頂部と底部から
    ある点まで外側に角度付けられた側部を有し、前記少な
    くとも１つのサスペンションコアは、各角度付けられた
    側部に小さなギャプを形成している磁極片を有する、請
    求項３９に記載のアクチュエータ。
  42. 【請求項４２】 前記延長したコアに対し実質的に平行
    であり、そのコアから離れており、前記少なくとも１つ
    のサスペンションコアに終端し且つ接触している一対の
    戻りコアを含む、請求項３９に記載のアクチュエータ。
JP9037963A 1996-09-12 1997-02-21 アクチュエータ要素 Pending JPH1097923A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015111354A1 (ja) * 2014-01-21 2015-07-30 本田技研工業株式会社 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1303154B1 (it) * 1998-07-17 2000-10-30 Lgl Electronics Spa Dispositivo perfezionato di frenatura modulata del filato di trama permacchine tessili.
TWI248718B (en) * 1999-09-02 2006-02-01 Koninkl Philips Electronics Nv Displacement device
US6198956B1 (en) * 1999-09-30 2001-03-06 Oti Ophthalmic Technologies Inc. High speed sector scanning apparatus having digital electronic control
US6365993B1 (en) * 2000-04-07 2002-04-02 Eaton Corporation Round linear actuator utilizing flat permanent magnets
FR2811467B1 (fr) * 2000-07-06 2003-01-10 Renault Actionneur de soupape electrodynamique et agencement d'une pluralite de tels actionneurs
US6701748B1 (en) * 2000-10-06 2004-03-09 Libbey Glass Inc. Glassware machine
JP2003077722A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Mitsubishi Electric Corp 積層コアの形成方法および電磁式バルブ駆動装置
US20030059194A1 (en) * 2001-09-26 2003-03-27 Mike Trzecieski Multi axis component actuator
AU2002312694A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-31 Microcut Ag Electromagnetic linear optical positioner
US7245047B2 (en) * 2003-05-01 2007-07-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
DE602004027315D1 (de) * 2004-07-05 2010-07-01 Cameron Int Corp Schiebersteuervorrichtung und antriebsvorrichtung zur verwendung damit
US7683506B2 (en) * 2005-12-16 2010-03-23 Nikon Corporation CI-core actuator for long travel in a transverse direction
US7671711B2 (en) * 2006-10-31 2010-03-02 Fuji Electric Fa Components & Systems Co., Ltd. Linear actuator for circuit breaker remote operation device
ATE531055T1 (de) * 2009-02-05 2011-11-15 Abb Oy Permanentmagnet-gleichstromdrosselspule
JP5477126B2 (ja) * 2010-04-07 2014-04-23 日立金属株式会社 リニアモータ
US9325232B1 (en) 2010-07-22 2016-04-26 Linear Labs, Inc. Method and apparatus for power generation
DE102010047261B4 (de) * 2010-10-01 2013-04-25 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh Schaltvorrichtung
CN103250330B (zh) * 2010-10-22 2016-09-14 弗雷德·E·汉斯德堡 一种改进的磁电机
US8416045B2 (en) * 2011-06-27 2013-04-09 Onyxip, Inc. Magnetic power converter
US9219962B2 (en) 2012-09-03 2015-12-22 Linear Labs, Inc. Transducer and method of operation
WO2014036567A1 (en) 2012-09-03 2014-03-06 Linear Labs, Inc. An improved transducer and method of operation
EP3146548B1 (en) * 2014-05-19 2018-12-05 ABB Schweiz AG High speed limiting electrical switchgear device
CN104009601B (zh) * 2014-05-27 2016-02-10 南京邮电大学 一种复合结构双绕组无轴承开关磁阻电机
US10458502B2 (en) * 2015-01-07 2019-10-29 Bae Systems Plc Relating to electromechanical actuators
CN111740559B (zh) * 2020-07-06 2021-09-28 南京工程学院 盘式异步电机、飞轮储能装置、转子悬浮控制系统及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55139071A (en) * 1979-04-13 1980-10-30 Nec Corp Two-axis feed type linear motor
JPS576444A (en) * 1980-06-16 1982-01-13 Olympus Optical Co Ltd Objective lens driving device
US4387935A (en) * 1980-12-08 1983-06-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Linear magnetic bearing
US4458227A (en) * 1982-04-12 1984-07-03 Polaroid Corporation Electromagnetic actuators
DE3538017A1 (de) * 1985-10-25 1987-04-30 Triumph Adler Ag Elektrischer antrieb

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015111354A1 (ja) * 2014-01-21 2015-07-30 本田技研工業株式会社 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置
JPWO2015111354A1 (ja) * 2014-01-21 2017-03-23 本田技研工業株式会社 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置

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Publication number Publication date
DE69706007D1 (de) 2001-09-13
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US6066998A (en) 2000-05-23
DE29703254U1 (de) 1997-07-03
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EP0829887A2 (en) 1998-03-18

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