JPS59219521A - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
- Publication number
- JPS59219521A JPS59219521A JP58092393A JP9239383A JPS59219521A JP S59219521 A JPS59219521 A JP S59219521A JP 58092393 A JP58092393 A JP 58092393A JP 9239383 A JP9239383 A JP 9239383A JP S59219521 A JPS59219521 A JP S59219521A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- rings
- magnetic bearing
- magnetic
- yokes
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- Granted
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0423—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
- F16C32/0427—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for axial load mainly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
、゛〔発明の属する技術分野〕
本発明は、回転子を磁気力によって支承して回転させる
磁気軸受に関する。
磁気軸受に関する。
高速に回転する回転子を支承する方法として、従来使用
されていた機械的軸受にかわり、磁気力によって回転子
を支承する方法がよく知ら几ている。
されていた機械的軸受にかわり、磁気力によって回転子
を支承する方法がよく知ら几ている。
この磁気力によって回転子を支承する公知の磁気軸受に
おいては、浮上前に、上記回転子が重力もしくは永久磁
石の力によって、他の1造部材に接触しており、回転子
をこの接触面から引き離すためには、磁気軸受の構成要
素の1つである電力増幅器の容量を大きくし、充分な電
流を制御用コイルに印加しなくてはならなかった。この
′磁力増幅器の容量を大きくすると、装置自体の大型化
につながり、また、充分な電流をコイルに印加Cきると
いうことが、伺らかの原因で電流を印加しても浮上しな
い場合に、コイルの発熱さらにコイルの絶縁破壊を生じ
させることにつながる危険性があった。
おいては、浮上前に、上記回転子が重力もしくは永久磁
石の力によって、他の1造部材に接触しており、回転子
をこの接触面から引き離すためには、磁気軸受の構成要
素の1つである電力増幅器の容量を大きくし、充分な電
流を制御用コイルに印加しなくてはならなかった。この
′磁力増幅器の容量を大きくすると、装置自体の大型化
につながり、また、充分な電流をコイルに印加Cきると
いうことが、伺らかの原因で電流を印加しても浮上しな
い場合に、コイルの発熱さらにコイルの絶縁破壊を生じ
させることにつながる危険性があった。
本発明は、上記の問題点に対してなされたもので回転子
の初期浮上時に生ずるピーク電流によって決定式れてい
た4力増幅器の容量を小さく、さらに電磁石コイルの小
型化全図ることができる回転子移動dA構を有する磁気
軸受を提供することを目的とする。
の初期浮上時に生ずるピーク電流によって決定式れてい
た4力増幅器の容量を小さく、さらに電磁石コイルの小
型化全図ることができる回転子移動dA構を有する磁気
軸受を提供することを目的とする。
本発明は、回転子とこれを磁気的に支承するための磁気
力供給源を有する磁気軸eにおいて、回転子の支持安定
位置に回転子を機械的に移動する機構を有し、さらに回
転子の浮上後は、この機構が回転子から離れ、回転子の
回転をさまたげることのない機構をあわせもつ構成にあ
る。
力供給源を有する磁気軸eにおいて、回転子の支持安定
位置に回転子を機械的に移動する機構を有し、さらに回
転子の浮上後は、この機構が回転子から離れ、回転子の
回転をさまたげることのない機構をあわせもつ構成にあ
る。
前記磁気力供給源の構成要素の1つである電力増幅器の
容量を小さくでき、さらに、電磁石コイルの巻数をへら
し、装置全体の寸法の小型化が可能となる。
容量を小さくでき、さらに、電磁石コイルの巻数をへら
し、装置全体の寸法の小型化が可能となる。
以下本発明の代表的実施例を図面を用いて説明する。
第1図は、本発明に係る磁気軸受の実施例の一つで1軸
制御形磁気軸受の断面図である。
制御形磁気軸受の断面図である。
図に示した磁気軸受の固定子側には、固定軸(1)の上
下にリング状の継鉄を内外周に固着した半径方向着磁の
永久磁石(4a)、(4b)を配設し、固定軸(1)の
中央部の上下にリング状に巻かれた電磁石コイル(6a
)、(6b)を囲むように継鉄(3a)、(3b)が配
置されている。一方、磁気軸受の回転子(2)には、上
下に前記固定子11111のリング状継鉄を内外周に固
着した永久磁石(4a)、(41,))に対向するよう
に同庫のリング状永久磁石(5a)、(5b)が配置さ
れている。
下にリング状の継鉄を内外周に固着した半径方向着磁の
永久磁石(4a)、(4b)を配設し、固定軸(1)の
中央部の上下にリング状に巻かれた電磁石コイル(6a
)、(6b)を囲むように継鉄(3a)、(3b)が配
置されている。一方、磁気軸受の回転子(2)には、上
下に前記固定子11111のリング状継鉄を内外周に固
着した永久磁石(4a)、(41,))に対向するよう
に同庫のリング状永久磁石(5a)、(5b)が配置さ
れている。
また、回転子(2)の中央には、前記電磁石コイル(6
a)、(6b)を囲むように設置された継鉄C38)、
(3b)にはさまれるようにリング状の継鉄を内外周
に固着した半径方向着磁の永久磁石(7)が固着されて
いる。
a)、(6b)を囲むように設置された継鉄C38)、
(3b)にはさまれるようにリング状の継鉄を内外周
に固着した半径方向着磁の永久磁石(7)が固着されて
いる。
回転子(2)の軸方向の磁気的な制御は次のように行な
う。まず、回転子(2)の軸方向の変位を変位計(8)
によって検出し、その信号を図示しない制御装置によっ
て処理し、図示しない磁力増幅器で増幅して電磁石コイ
ル(6a)、(6b)に電流として流す。
う。まず、回転子(2)の軸方向の変位を変位計(8)
によって検出し、その信号を図示しない制御装置によっ
て処理し、図示しない磁力増幅器で増幅して電磁石コイ
ル(6a)、(6b)に電流として流す。
このことは、回転子(2)に固着された前記リング状の
永久磁石(7)のN極から出て、前記継鉄(3a) 、
(3b)を通り、前記永久磁石(7)のS極にもどる
磁束を電磁石コイル(6a)、(6b)の電流によって
増減することになる。したがって、前記変位計(8)に
よって定められた安定位置に回転子(2)は浮上するこ
とになる。
永久磁石(7)のN極から出て、前記継鉄(3a) 、
(3b)を通り、前記永久磁石(7)のS極にもどる
磁束を電磁石コイル(6a)、(6b)の電流によって
増減することになる。したがって、前記変位計(8)に
よって定められた安定位置に回転子(2)は浮上するこ
とになる。
回転子(2)の半径方向の制御は、回転子(2)の上下
に配置された前記リング状の永久磁石(5a)、(5b
)と前記固定軸(1)の上下に配置されたリング状の永
久磁石(4a)、(4b)を対向させることで受動的に
制御される。
に配置された前記リング状の永久磁石(5a)、(5b
)と前記固定軸(1)の上下に配置されたリング状の永
久磁石(4a)、(4b)を対向させることで受動的に
制御される。
このような磁気軸受においては、浮上時以外は、永久磁
石の力あるいは重力によって回転子(2)が固定軸(1
)の上下のどちらか一方に強く接触していることになる
。したがって、回転子(2)の浮り時には、前記′電磁
石コイル(6a)、(6b)に多大な電流を流さなけれ
ばならない。
石の力あるいは重力によって回転子(2)が固定軸(1
)の上下のどちらか一方に強く接触していることになる
。したがって、回転子(2)の浮り時には、前記′電磁
石コイル(6a)、(6b)に多大な電流を流さなけれ
ばならない。
第2図は、磁気軸受の浮上時に流れる実際の電流と時間
の関係の一例である。回転子の浮上時の磁流の最大値は
IOAを越えているが、一度浮上すれば、1流はほとん
どOに近くなる。これから明らかなように従来は、浮上
するためだけに容量の大きい磁力増幅器が必要であった
。
の関係の一例である。回転子の浮上時の磁流の最大値は
IOAを越えているが、一度浮上すれば、1流はほとん
どOに近くなる。これから明らかなように従来は、浮上
するためだけに容量の大きい磁力増幅器が必要であった
。
第1図に図示した回転子(2)をはさむように配置した
回転を拘束され、軸方向に移動可能なリング(9a)、
(9b)の外周にネジを切り、そのネジに対応するリン
グα1の内周の上下に異なる右ネジと左ネジを切り、リ
ングQlを回転させることにより、リング(9a)、(
9b)が矢印(lla)、(llb)のように移動する
機構を設置することで、回転子(2)を初期状態から制
御′屯流がOとなる安定位置に移動させておくことが可
能となる。浮上後は、上記の逆の動作で回転子(2)か
らリング(9a)、(9b)がそれぞれ離れるO 上述したように、前記リング部材(9a)、(91))
、(1Gによる回転子(2)の安定位置に回転子(2)
を移動する機構を有する磁気軸受に分いては、第2図に
示したような最大電流を゛電磁石コイル(6a)、(6
b)に流す必要がないため、電力増幅器の容量を小さく
でき、浮上時の電磁石の力も小さくて済むため、電磁石
コイル(6a)、(6b)の小型化もできる。従来は例
らかの原因で電磁石コイル(6a)、(6b)に4流を
流しても回転子(2)が浮上しない場合、電磁石コイル
(6a)、(6b)に重数が流れた−ままになり、コイ
ルの発熱による絶縁破壊が生じていたが、この問題も解
決できる磁気軸受ができる。
回転を拘束され、軸方向に移動可能なリング(9a)、
(9b)の外周にネジを切り、そのネジに対応するリン
グα1の内周の上下に異なる右ネジと左ネジを切り、リ
ングQlを回転させることにより、リング(9a)、(
9b)が矢印(lla)、(llb)のように移動する
機構を設置することで、回転子(2)を初期状態から制
御′屯流がOとなる安定位置に移動させておくことが可
能となる。浮上後は、上記の逆の動作で回転子(2)か
らリング(9a)、(9b)がそれぞれ離れるO 上述したように、前記リング部材(9a)、(91))
、(1Gによる回転子(2)の安定位置に回転子(2)
を移動する機構を有する磁気軸受に分いては、第2図に
示したような最大電流を゛電磁石コイル(6a)、(6
b)に流す必要がないため、電力増幅器の容量を小さく
でき、浮上時の電磁石の力も小さくて済むため、電磁石
コイル(6a)、(6b)の小型化もできる。従来は例
らかの原因で電磁石コイル(6a)、(6b)に4流を
流しても回転子(2)が浮上しない場合、電磁石コイル
(6a)、(6b)に重数が流れた−ままになり、コイ
ルの発熱による絶縁破壊が生じていたが、この問題も解
決できる磁気軸受ができる。
上記の回転子(2)の移動機構は、第1図の構造に限定
されるものではなく、他のしかなる方法でも回転子(2
)を回転子(2)の浮上時の安定位置に移動させること
ができればよい。
されるものではなく、他のしかなる方法でも回転子(2
)を回転子(2)の浮上時の安定位置に移動させること
ができればよい。
第3図は、本発明の他の実施例を示す。第1図と同一の
ものは、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。本実
施例においては、回転子(2)を浮上時の安定位置に移
動するた、めに圧′這累子(+2a)。
ものは、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。本実
施例においては、回転子(2)を浮上時の安定位置に移
動するた、めに圧′這累子(+2a)。
(12b)と固定台03を用い、圧礒素子(12a)、
(12b)に磁圧をかけ、そのそり返りの力で回転子(
2)を移動1亡る。浮上後は図のように回転子(2)か
ら離れて、回転−F−(2)のさまたげとlしない。こ
のように1冠気量を機械量に変換する素子を用いても、
機械的な移動機構と同等の効果が得られる。
(12b)に磁圧をかけ、そのそり返りの力で回転子(
2)を移動1亡る。浮上後は図のように回転子(2)か
ら離れて、回転−F−(2)のさまたげとlしない。こ
のように1冠気量を機械量に変換する素子を用いても、
機械的な移動機構と同等の効果が得られる。
第4図は、本発明の他の実施例C,2軸制御形の磁気軸
受である。こ71は、第1図分よび第、う図の11II
111(+1すIJ力方向制御形磁気軸受とは異なり、
半径方向の21jl11を制却する。図で1は、このう
ちの1軸の与を示して(1乙が、リング状の軸方向着磁
の永久磁石(211のN極から出て、固定子の継鉄(2
3a)を通り、回転子(20+の継鉄Qυから固定−丘
り継鉄(2311)より永久磁石の8極に戻る磁束を電
磁石コイル(22a)、(22b)によって増減して、
回転子(2f)l k安定位置に浮上させる。磁束を増
減するために電磁石コイル(22a) 、 (22b)
に流れる。l流は、回転子(21勇の1立置全変1ケ計
・(ト)によつ−C検出し、この信号を1゛4示L/
/L L”’A制却装置ご処理し、を1力増幅器で増幅
することによって生じさする。
受である。こ71は、第1図分よび第、う図の11II
111(+1すIJ力方向制御形磁気軸受とは異なり、
半径方向の21jl11を制却する。図で1は、このう
ちの1軸の与を示して(1乙が、リング状の軸方向着磁
の永久磁石(211のN極から出て、固定子の継鉄(2
3a)を通り、回転子(20+の継鉄Qυから固定−丘
り継鉄(2311)より永久磁石の8極に戻る磁束を電
磁石コイル(22a)、(22b)によって増減して、
回転子(2f)l k安定位置に浮上させる。磁束を増
減するために電磁石コイル(22a) 、 (22b)
に流れる。l流は、回転子(21勇の1立置全変1ケ計
・(ト)によつ−C検出し、この信号を1゛4示L/
/L L”’A制却装置ご処理し、を1力増幅器で増幅
することによって生じさする。
回転子(2(2)の移動機構は、右ネジと左ネジを切っ
たシーソノドC26)と内周にネジ・と切り、外周の4
ケ所にヒツジを設け7こリング(27a’)、(27b
’) Thよび、ヒンジ付の環状部材(28a)、(2
8b)、(28c)、(28d、)より構成さ?Lる。
たシーソノドC26)と内周にネジ・と切り、外周の4
ケ所にヒツジを設け7こリング(27a’)、(27b
’) Thよび、ヒンジ付の環状部材(28a)、(2
8b)、(28c)、(28d、)より構成さ?Lる。
+’iff記シVフト06)を7述とえは矢印−のよう
に11−1転5すると1」コ記リング(27a ) 、
(271,)が矢印(,30a)、〔3Ub) aよ
うに移動1〜、こルにより、棒状部材(28a)、(2
81))、(28c)、(28d、)か矢印(3]、a
)。
に11−1転5すると1」コ記リング(27a ) 、
(271,)が矢印(,30a)、〔3Ub) aよ
うに移動1〜、こルにより、棒状部材(28a)、(2
81))、(28c)、(28d、)か矢印(3]、a
)。
(31b) 、 (31c) + (31d) (Z)
ヨウK 広カリ、回k 子(20) ’c浮浮上時安
定位置に移動させる。容量の小さな重力増幅器によって
浮上させた後は、シャフトc20を逆に回転させること
で、棒状部材(28a)、(28b)。
ヨウK 広カリ、回k 子(20) ’c浮浮上時安
定位置に移動させる。容量の小さな重力増幅器によって
浮上させた後は、シャフトc20を逆に回転させること
で、棒状部材(28a)、(28b)。
(28c) 、(28d)を回転子001から完全に離
すことができる。
すことができる。
なお、前記棒状部材の数は、3組以上ならばいくつでも
よく、円周面に接触する部分に弧状の部材を固着1〜で
もよし。
よく、円周面に接触する部分に弧状の部材を固着1〜で
もよし。
以上のように構成した磁気軸受においても、第1図と同
様な効果を得ることができ、(磁石コイルの巻数を少な
くし、かつ(力増幅器の容量を小さくできるよりコンパ
クトな磁気軸受となる。
様な効果を得ることができ、(磁石コイルの巻数を少な
くし、かつ(力増幅器の容量を小さくできるよりコンパ
クトな磁気軸受となる。
この効果は、制御軸数が多いほど大きくなり、第]図、
第3図、第4図の実施例全組み合わせて用いることによ
り、3軸制御形から5軸制御形まで効果を発揮できる。
第3図、第4図の実施例全組み合わせて用いることによ
り、3軸制御形から5軸制御形まで効果を発揮できる。
第1図は、本発明に係る磁気軸受の断1m図、第2図は
、従来の磁気軸受の回転子の浮上時に屯磁石コ・イルに
流オLる′4流と時間の関係、第3図、第4図は、本発
明の他の実施例を示す(祈面図である。 ++) −1+1!l 定4互ロ 、(2)回転子、 (3a、)、(3b)・固定子1則継鉄、(4a)、(
4b) ・固定子側リング状永久磁石(半径方向軸受
)、 (5a ) 、 (5b ) 回転子側リング状永久
磁石(半径方向軸受)、 (6a)、(6b) 電磁石コイル、(7)・軸方向
制御用リング状永久磁石、(8)変位計、 (,9a )、 (9b ) 、11■ 回転子移動用
ネジ(リング状)、(12a)、(12b) 圧″1
1素子。 代理人 弁理士 則 近 憲右(ほか1名)第1図 第2図 D ′207 時間SE(” 第3図 第4図 (DL) :?fd
、従来の磁気軸受の回転子の浮上時に屯磁石コ・イルに
流オLる′4流と時間の関係、第3図、第4図は、本発
明の他の実施例を示す(祈面図である。 ++) −1+1!l 定4互ロ 、(2)回転子、 (3a、)、(3b)・固定子1則継鉄、(4a)、(
4b) ・固定子側リング状永久磁石(半径方向軸受
)、 (5a ) 、 (5b ) 回転子側リング状永久
磁石(半径方向軸受)、 (6a)、(6b) 電磁石コイル、(7)・軸方向
制御用リング状永久磁石、(8)変位計、 (,9a )、 (9b ) 、11■ 回転子移動用
ネジ(リング状)、(12a)、(12b) 圧″1
1素子。 代理人 弁理士 則 近 憲右(ほか1名)第1図 第2図 D ′207 時間SE(” 第3図 第4図 (DL) :?fd
Claims (2)
- (1)回転子とこれを磁気的に支承するための磁気力供
給源を有する磁気軸受に2いて、回転子の浮上時に回転
子の安定位置に回転子を移動させる機構を有することを
特徴とする磁気軸受。 - (2)回転子を移動させる機構として、圧電素子磁気軸
受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58092393A JPS59219521A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58092393A JPS59219521A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 磁気軸受 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59219521A true JPS59219521A (ja) | 1984-12-10 |
JPH0587686B2 JPH0587686B2 (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=14053170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58092393A Granted JPS59219521A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59219521A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04136518A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-11 | Daiwa Denki Seisakusho:Kk | 磁気軸受 |
WO2010122450A3 (en) * | 2009-04-23 | 2010-12-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A magnetic bearing, a rotary stage, and a reflective electron beam lithography apparatus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5761814A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-14 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Control system of magnetic bearing |
-
1983
- 1983-05-27 JP JP58092393A patent/JPS59219521A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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JPS5761814A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-14 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Control system of magnetic bearing |
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---|---|---|---|---|
JPH04136518A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-11 | Daiwa Denki Seisakusho:Kk | 磁気軸受 |
WO2010122450A3 (en) * | 2009-04-23 | 2010-12-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A magnetic bearing, a rotary stage, and a reflective electron beam lithography apparatus |
EP2275697A1 (en) * | 2009-04-23 | 2011-01-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A magnetic bearing, a rotary stage, and a reflective electron beam lithography apparatus |
KR20120006552A (ko) * | 2009-04-23 | 2012-01-18 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 자기 베어링, 회전 스테이지 및 반사 전자 빔 리소그래피 장치 |
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JP2012524879A (ja) * | 2009-04-23 | 2012-10-18 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 磁気ベアリング、回転段及び反射型電子ビームリソグラフィ装置 |
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