JPH0638485A - 双安定磁気アクチュエータ - Google Patents
双安定磁気アクチュエータInfo
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- JPH0638485A JPH0638485A JP5142660A JP14266093A JPH0638485A JP H0638485 A JPH0638485 A JP H0638485A JP 5142660 A JP5142660 A JP 5142660A JP 14266093 A JP14266093 A JP 14266093A JP H0638485 A JPH0638485 A JP H0638485A
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- Japan
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- armature
- pole piece
- actuator
- coil
- magnet
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H51/00—Electromagnetic relays
- H01H51/22—Polarised relays
- H01H51/2209—Polarised relays with rectilinearly movable armature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1607—Armatures entering the winding
- H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01H51/2209—Polarised relays with rectilinearly movable armature
- H01H2051/2218—Polarised relays with rectilinearly movable armature having at least one movable permanent magnet
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnets (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安定位置のいずれかを電気エネルギーを必要
とせずに保持することができる磁気アクチュエータを提
供する。 【構成】 ハウジング1内にアーマチャ7が2つの安定
位置の間で軸方向移動可能なように設けてあり、ハウジ
ングはコイル3を収納しており、アーマチャの軸方向寸
法はアクチュエータが安定位置のいずれかにある時アー
マチャの一方の端部が対応する極片5と当接する共にア
ーマチャの他方の端部と他方の極片4との間に軸方向ギ
ャップ14が形成されるように設定してあり、永久磁石
12,13がアーマチャと極片に作用してコイルを付勢
せずにアーマチャを2つの安定位置のうちのいずれかに
磁気的に保持し、適当な電流パルスによりコイルを付勢
すると軸方向ギャップに隣接するアーマチャの端部の磁
束密度が増加すると共にアーマチャのもう一方の端部の
磁束密度が減少することによりアーマチャがもう1つの
安定位置へ移動し、コイルが脱勢された後もその位置に
安定的に停まる。
とせずに保持することができる磁気アクチュエータを提
供する。 【構成】 ハウジング1内にアーマチャ7が2つの安定
位置の間で軸方向移動可能なように設けてあり、ハウジ
ングはコイル3を収納しており、アーマチャの軸方向寸
法はアクチュエータが安定位置のいずれかにある時アー
マチャの一方の端部が対応する極片5と当接する共にア
ーマチャの他方の端部と他方の極片4との間に軸方向ギ
ャップ14が形成されるように設定してあり、永久磁石
12,13がアーマチャと極片に作用してコイルを付勢
せずにアーマチャを2つの安定位置のうちのいずれかに
磁気的に保持し、適当な電流パルスによりコイルを付勢
すると軸方向ギャップに隣接するアーマチャの端部の磁
束密度が増加すると共にアーマチャのもう一方の端部の
磁束密度が減少することによりアーマチャがもう1つの
安定位置へ移動し、コイルが脱勢された後もその位置に
安定的に停まる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は双安定磁気アクチュエー
タに関する。双安定磁気アクチュエータは回路遮断器及
びその他の装置に使われている。
タに関する。双安定磁気アクチュエータは回路遮断器及
びその他の装置に使われている。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安定
位置のいずれかを電気エネルギーを必要とせずに保持す
ることができる磁気アクチュエータを提供することにあ
る。
位置のいずれかを電気エネルギーを必要とせずに保持す
ることができる磁気アクチュエータを提供することにあ
る。
【0003】本発明は、双安定磁気アクチュエータであ
って、磁気材料のハウジング内に磁気材料のアーマチャ
が2つの安定位置の間で軸方向移動可能なように設けて
あり、ハウジングの端部が極片により閉じてあり、アー
マチャには一方の或いは双方の極片を貫通して軸方向に
摺動自在に案内されるロッドが設けてあり、ハウジング
はその内部を実質的に一方の極片から他方の極片へ延び
るコイルを収納しており、アーマチャの軸方向寸法はア
クチュエータが安定位置のいずれかにある時アーマチャ
の一方の端部が対応する極片と当接するかまたはその極
片に隣接すると共にアーマチャの他方の端部と他方の極
片との間に軸方向ギャップが形成されるように設定して
あり、永久磁石がアーマチャと極片に作用してコイルを
付勢せずにアーマチャが2つの安定位置のうちのいずれ
かに磁気的に保持されるように設けてあり、適当な電流
パルスによりコイルを付勢すると軸方向ギャップに隣接
するアーマチャの端部の磁束密度が増加すると共にアー
マチャのもう一方の端部の磁束密度が減少することによ
りアーマチャがもう1つの安定位置へ移動し、コイルが
脱勢された後もその位置に安定的に停まることを特徴と
する双安定磁気アクチュエータを提供する。
って、磁気材料のハウジング内に磁気材料のアーマチャ
が2つの安定位置の間で軸方向移動可能なように設けて
あり、ハウジングの端部が極片により閉じてあり、アー
マチャには一方の或いは双方の極片を貫通して軸方向に
摺動自在に案内されるロッドが設けてあり、ハウジング
はその内部を実質的に一方の極片から他方の極片へ延び
るコイルを収納しており、アーマチャの軸方向寸法はア
クチュエータが安定位置のいずれかにある時アーマチャ
の一方の端部が対応する極片と当接するかまたはその極
片に隣接すると共にアーマチャの他方の端部と他方の極
片との間に軸方向ギャップが形成されるように設定して
あり、永久磁石がアーマチャと極片に作用してコイルを
付勢せずにアーマチャが2つの安定位置のうちのいずれ
かに磁気的に保持されるように設けてあり、適当な電流
パルスによりコイルを付勢すると軸方向ギャップに隣接
するアーマチャの端部の磁束密度が増加すると共にアー
マチャのもう一方の端部の磁束密度が減少することによ
りアーマチャがもう1つの安定位置へ移動し、コイルが
脱勢された後もその位置に安定的に停まることを特徴と
する双安定磁気アクチュエータを提供する。
【0004】本発明の1つの実施例では、永久磁石は軸
方向に磁化された磁石であって、アーマチャの本体の一
部を形成するようにアーマチャの端部に取り付けてあ
る。この実施例では、磁石の同じ磁極が極片と対向す
る。アーマチャは真鍮の管状ライナーの内部をそれらの
間の空隙により摺動可能であり、コイルがライナーとハ
ウジングの間に設けてある。
方向に磁化された磁石であって、アーマチャの本体の一
部を形成するようにアーマチャの端部に取り付けてあ
る。この実施例では、磁石の同じ磁極が極片と対向す
る。アーマチャは真鍮の管状ライナーの内部をそれらの
間の空隙により摺動可能であり、コイルがライナーとハ
ウジングの間に設けてある。
【0005】本発明のもう1つの実施例では、永久磁石
は軸方向に磁化された磁石であって、アーマチャとコイ
ルの間に静止状態に取り付けてある。この実施例では、
磁石の同じ磁極が極片と対向し、係合する。アーマチ
ャ、極片及び永久磁石の寸法は、アーマチャが一方の極
片と係合関係にある時その極片と係合するアーマチャの
端部の延長平面が関連の磁石の磁極間であるがその一方
の極片に近いところを貫通するが、アーマチャのもう一
方の端部の延長平面はもう一方の磁石の磁極間であるが
もう一方の極片から遠いところを貫通するように設定し
てある。
は軸方向に磁化された磁石であって、アーマチャとコイ
ルの間に静止状態に取り付けてある。この実施例では、
磁石の同じ磁極が極片と対向し、係合する。アーマチ
ャ、極片及び永久磁石の寸法は、アーマチャが一方の極
片と係合関係にある時その極片と係合するアーマチャの
端部の延長平面が関連の磁石の磁極間であるがその一方
の極片に近いところを貫通するが、アーマチャのもう一
方の端部の延長平面はもう一方の磁石の磁極間であるが
もう一方の極片から遠いところを貫通するように設定し
てある。
【0006】いずれの実施例においても、磁石を焼結ネ
オジムで形成すると有利である。
オジムで形成すると有利である。
【0007】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
につき詳細に説明する。
【0008】
【実施例】図1の双安定磁気アクチュエータは、軟鋼の
ような磁気材料の外殻1と、その内部に位置する真鍮の
管状ライナー2と、外殻1とライナー2の間の空間に配
置した磁気巻線3(コイルと呼ぶ)より成る。外殻1の
端部は軟鋼のような磁気材料の極片4及び5により閉じ
られており、これらの極片はねじ6により外殻に固定さ
れている。
ような磁気材料の外殻1と、その内部に位置する真鍮の
管状ライナー2と、外殻1とライナー2の間の空間に配
置した磁気巻線3(コイルと呼ぶ)より成る。外殻1の
端部は軟鋼のような磁気材料の極片4及び5により閉じ
られており、これらの極片はねじ6により外殻に固定さ
れている。
【0009】真鍮の管状ライナー2の内部にはアーマチ
ャ7が設けられており、このアーマチャは外殻及び管状
ライナーの軸方向において摺動可能である。アーマチャ
7の摺動はステンレス鋼のロッド8及び9により案内さ
れる。これらのロッドはアーマチャ7に固定されてお
り、それぞれ極片4及び5の中心部に装着した真鍮の円
筒状軸受ライナー10及び11内を摺動する。アーマチ
ャ7と真鍮の管状ライナー2との間には小さな空隙があ
る。
ャ7が設けられており、このアーマチャは外殻及び管状
ライナーの軸方向において摺動可能である。アーマチャ
7の摺動はステンレス鋼のロッド8及び9により案内さ
れる。これらのロッドはアーマチャ7に固定されてお
り、それぞれ極片4及び5の中心部に装着した真鍮の円
筒状軸受ライナー10及び11内を摺動する。アーマチ
ャ7と真鍮の管状ライナー2との間には小さな空隙があ
る。
【0010】アーマチャ7の各端部には、永久磁石12
及び13が取り付けられている。これらの磁石は軸方向
に磁化されており、例えばアーマチャ7の本体から離れ
る方向に向く磁極が同一極、例えばN極となるように配
置されている。
及び13が取り付けられている。これらの磁石は軸方向
に磁化されており、例えばアーマチャ7の本体から離れ
る方向に向く磁極が同一極、例えばN極となるように配
置されている。
【0011】磁石12及び13を含むアーマチャ7の軸
長は、一方の磁石が一方の極片と接触関係にある、例え
ば磁石13が極片5と接触関係にある時もう一方の磁石
ともう一方の極片との間に軸方向ギャップ14が形成さ
れるように設定されている。このギャップ14の軸長
が、1つの安定位置からもう1つの安定位置へアクチュ
エータが移動する際のストロークを決める。
長は、一方の磁石が一方の極片と接触関係にある、例え
ば磁石13が極片5と接触関係にある時もう一方の磁石
ともう一方の極片との間に軸方向ギャップ14が形成さ
れるように設定されている。このギャップ14の軸長
が、1つの安定位置からもう1つの安定位置へアクチュ
エータが移動する際のストロークを決める。
【0012】アクチュエータが図1に示す位置にあると
仮定すると、コイルを付勢状態にしなくてもアクチュエ
ータは図示の位置を保持する。その位置にいかにしっか
りと保持されるかは磁石13と極片5との間に存在する
磁力による。磁石は永久磁石12及び13内に非常に高
い磁束密度を保持することが可能なネオジム製であるの
が好ましい。
仮定すると、コイルを付勢状態にしなくてもアクチュエ
ータは図示の位置を保持する。その位置にいかにしっか
りと保持されるかは磁石13と極片5との間に存在する
磁力による。磁石は永久磁石12及び13内に非常に高
い磁束密度を保持することが可能なネオジム製であるの
が好ましい。
【0013】アクチュエータをもう1つの安定位置へ移
動させるには、コイル3に電流パルスを印加すればよ
い。この電流パルスの持続時間、大きさ及び方向はアー
マチャを制御された速度で且つ均一の加速度で移動させ
るため電子スイッチにより制御するのが好ましい。
動させるには、コイル3に電流パルスを印加すればよ
い。この電流パルスの持続時間、大きさ及び方向はアー
マチャを制御された速度で且つ均一の加速度で移動させ
るため電子スイッチにより制御するのが好ましい。
【0014】コイル3に電流パルスが印加されると、ギ
ャップ14に隣接するコイル端部の磁束密度を増加さ
せ、アーマチャを極片5に保持する永久磁石13の磁束
を減少させるような磁束が発生する。このため、電流パ
ルスに応答してアーマチャが移動し、磁石12が極片4
に当接すると同時に磁石13と極片5との間に軸方向ギ
ャップが生じる。即ち、アーマチャは第1の安定位置か
ら第2の安定位置へ移動し、コイル3を引き続き付勢せ
ずともその第2位置を保持する。
ャップ14に隣接するコイル端部の磁束密度を増加さ
せ、アーマチャを極片5に保持する永久磁石13の磁束
を減少させるような磁束が発生する。このため、電流パ
ルスに応答してアーマチャが移動し、磁石12が極片4
に当接すると同時に磁石13と極片5との間に軸方向ギ
ャップが生じる。即ち、アーマチャは第1の安定位置か
ら第2の安定位置へ移動し、コイル3を引き続き付勢せ
ずともその第2位置を保持する。
【0015】ステンレス鋼のロッド8は、アーマチャ7
の軸方向運動をスイッチング装置、例えば回路遮断器へ
伝達する働きを有する。
の軸方向運動をスイッチング装置、例えば回路遮断器へ
伝達する働きを有する。
【0016】図2乃至4の実施例は、軟鋼のような磁気
材料の外殻101とその内部の環状コイル103とより
成る。外殻101の両端部は軟鋼のような磁気材料の極
片104、105により閉じられており、これらの極片
はねじ106により外殻101に固定されている。
材料の外殻101とその内部の環状コイル103とより
成る。外殻101の両端部は軟鋼のような磁気材料の極
片104、105により閉じられており、これらの極片
はねじ106により外殻101に固定されている。
【0017】コイルの内部に設けたアーマチャ107は
外殻の軸方向に摺動可能であり、その摺動はそれぞれ極
片104、105の軸受110、111を貫通する例え
ばステンレス鋼の非磁性ロッド108、109により案
内される。アーマチャ107は、コイル103及び外殻
101と同軸の真鍮の円筒状ライナー112内を摺動す
る。アーマチャと真鍮の円筒状ライナー112の内壁と
の間には例えば1mmの小さな空隙がある。
外殻の軸方向に摺動可能であり、その摺動はそれぞれ極
片104、105の軸受110、111を貫通する例え
ばステンレス鋼の非磁性ロッド108、109により案
内される。アーマチャ107は、コイル103及び外殻
101と同軸の真鍮の円筒状ライナー112内を摺動す
る。アーマチャと真鍮の円筒状ライナー112の内壁と
の間には例えば1mmの小さな空隙がある。
【0018】コイル103と真鍮の円筒状ライナー11
2との間には環状の円板磁石113及び114が設けら
れている。これらの磁石は軸方向へ磁化されており、N
極がそれぞれの極片104及び105と係合するように
配置されている。これらの磁石は焼結ネオジムで形成す
るのが好ましい。かかる磁気材料を用いると少量の材料
で非常に大きな磁力を得ることができる。
2との間には環状の円板磁石113及び114が設けら
れている。これらの磁石は軸方向へ磁化されており、N
極がそれぞれの極片104及び105と係合するように
配置されている。これらの磁石は焼結ネオジムで形成す
るのが好ましい。かかる磁気材料を用いると少量の材料
で非常に大きな磁力を得ることができる。
【0019】磁石の対向するS極間には充填材料115
及び真鍮のパッキング材料116が設けられている。上
述の構成要素の寸法は、アーマチャが1つの安定位置で
例えば極片104と接触関係にある場合アーマチャ10
7ともう一方の極片105との間には軸方向ギャップ1
17が存在するように設定されている。
及び真鍮のパッキング材料116が設けられている。上
述の構成要素の寸法は、アーマチャが1つの安定位置で
例えば極片104と接触関係にある場合アーマチャ10
7ともう一方の極片105との間には軸方向ギャップ1
17が存在するように設定されている。
【0020】磁石がアーマチャに及ぼす磁気作用によ
り、アーマチャはコイル103を付勢せずともコイル1
03へ適当な電流パルスが印加されるまで図2の位置に
安定的に停まる。コイル103に電流パルスを印加する
と、軸方向ギャップ177がある方のアクチュエータの
端部の磁束密度を増加させ、アーマチャを極片104に
保持する永久磁石の磁束を減少させるような磁束が発生
する。従って、アーマチャ107は電流パルスに応答し
てもう1つの安定位置へ移動するため空気ギャップ11
7が消滅すると共に極片104とアーマチャ107の間
に別の空気ギャップが生じる。
り、アーマチャはコイル103を付勢せずともコイル1
03へ適当な電流パルスが印加されるまで図2の位置に
安定的に停まる。コイル103に電流パルスを印加する
と、軸方向ギャップ177がある方のアクチュエータの
端部の磁束密度を増加させ、アーマチャを極片104に
保持する永久磁石の磁束を減少させるような磁束が発生
する。従って、アーマチャ107は電流パルスに応答し
てもう1つの安定位置へ移動するため空気ギャップ11
7が消滅すると共に極片104とアーマチャ107の間
に別の空気ギャップが生じる。
【0021】以上、アーマチャにつき一方または他方の
極片と当接すると言及したが、ロッド8、9または10
8、109が連結されるリンクに設ける限界停止部材に
より「当接」位置にあってもアーマチャと極片との間に
小さな空隙が存在する場合がある。
極片と当接すると言及したが、ロッド8、9または10
8、109が連結されるリンクに設ける限界停止部材に
より「当接」位置にあってもアーマチャと極片との間に
小さな空隙が存在する場合がある。
【0022】本発明は双安定アクチュエータに関するも
ので、制御された電流パルスを与えるため任意の公知の
手段を用いることができる。
ので、制御された電流パルスを与えるため任意の公知の
手段を用いることができる。
【0023】
【図1】図1は本発明による双安定アクチュエータの第
1実施例の軸方向断面図。
1実施例の軸方向断面図。
【図2】図2は本発明による双安定アクチュエータの第
2実施例の軸方向断面図。
2実施例の軸方向断面図。
【図3】図3は図2のアクチュエータの断面図。
【図4】図4は図3の線IV−IVに沿う横断方向断面
図である。
図である。
1 外殻 2 真鍮の管状ライナー 3 コイル 7 アーマチャ 8、9 ステンレス鋼ロッド 10、11 真鍮の円筒状軸受ライナー 12、13 永久磁石 14 軸方向ギャップ 101 外殻 103 環状コイル 104、105 極片 107 アーマチャ 108、109 非磁性ロッド 110、111 軸受 112 真鍮の円筒状ライナー 113、114 環状の円板磁石
フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ジェイ メルフイッシュ 英国 デボン イー エックス エイト ファイブ イー ディー エックスマウス バイストック パイン リッジ ウッド ランド ロッジ(番地ナシ)
Claims (9)
- 【請求項1】 双安定磁気アクチュエータであって、磁
気材料のハウジング内に磁気材料のアーマチャが2つの
安定位置の間で軸方向移動可能なように設けてあり、ハ
ウジングの端部が極片により閉じてあり、アーマチャに
は一方の或いは双方の極片を貫通して軸方向に摺動自在
に案内されるロッドが設けてあり、ハウジングはその内
部を実質的に一方の極片から他方の極片へ延びるコイル
を収納しており、アーマチャの軸方向寸法はアクチュエ
ータが安定位置のいずれかにある時アーマチャの一方の
端部が対応する極片と当接するかまたはその極片に隣接
すると共にアーマチャの他方の端部と他方の極片との間
に軸方向ギャップが形成されるように設定してあり、永
久磁石がアーマチャと極片に作用してコイルを付勢せず
にアーマチャが2つの安定位置のうちのいずれかに磁気
的に保持されるように設けてあり、適当な電流パルスに
よりコイルを付勢すると軸方向ギャップに隣接するアー
マチャの端部の磁束密度が増加すると共にアーマチャの
もう一方の端部の磁束密度が減少することによりアーマ
チャがもう1つの安定位置へ移動し、コイルが脱勢され
た後もその位置に安定的に停まることを特徴とする双安
定磁気アクチュエータ。 - 【請求項2】 永久磁石は軸方向に磁化された磁石であ
って、アーマチャの本体の一部を形成するようにアーマ
チャの端部に装着してあることを特徴とする請求項1の
アクチュエータ。 - 【請求項3】 永久磁石の同じ磁極が極片と対向するこ
とを特徴とする請求項2のアクチュエータ。 - 【請求項4】 アーマチャは真鍮の管状ライナー内にお
いてそれらの間の空隙により摺動可能であり、コイルは
管状ライナーとハウジングの間に配置してあることを特
徴とする請求項1、2または3のアクチュエータ。 - 【請求項5】 永久磁石は軸方向に磁化された磁石であ
って、アーマチャとコイルとの間で静止状態に装着して
あることを特徴とする請求項1のアクチュエータ。 - 【請求項6】 永久磁石の同じ磁極が極片と対向してそ
れと係合することを特徴とする請求項5のアクチュエー
タ。 - 【請求項7】 アクチュエータが空隙により内部を摺動
可能な真鍮のライナーは永久磁石とアクチュエータの間
に設けてあることを特徴とする請求項5または6のアク
チュエータ。 - 【請求項8】 アーマチャ、極片及び永久磁石の寸法
は、アーマチャが一方の極片と係合関係にある時その極
片と係合するアーマチャの端部の延長平面が関連の磁石
の磁極間であるがその一方の極片に近いところを貫通す
るが、アーマチャのもう一方の端部の延長平面はもう一
方の磁石の磁極間であるがもう一方の極片から遠いとこ
ろを貫通するように設定してあることを特徴とする請求
項5、6または7のアクチュエータ。 - 【請求項9】 永久磁石は焼結ネオジムからつくられて
いることを特徴とする請求項1乃至8のアクチュエー
タ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9211431.3 | 1992-05-29 | ||
GB9211431A GB2271668A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Bistable magnetic actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0638485A true JPH0638485A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=10716239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5142660A Withdrawn JPH0638485A (ja) | 1992-05-29 | 1993-05-21 | 双安定磁気アクチュエータ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0572155A1 (ja) |
JP (1) | JPH0638485A (ja) |
KR (1) | KR930024033A (ja) |
GB (1) | GB2271668A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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