JPS61116121A - ジンバル装置 - Google Patents
ジンバル装置Info
- Publication number
- JPS61116121A JPS61116121A JP23670884A JP23670884A JPS61116121A JP S61116121 A JPS61116121 A JP S61116121A JP 23670884 A JP23670884 A JP 23670884A JP 23670884 A JP23670884 A JP 23670884A JP S61116121 A JPS61116121 A JP S61116121A
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- JP
- Japan
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- driven body
- permanent magnet
- magnetic
- magnetic flux
- electromagnet
- Prior art date
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- Pending
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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
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
- F16C32/0465—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets
-
- 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
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
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- Electromagnetism (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】
〔発明の技術分野〕
本発明はアンテナ等の指向性が必要な切体を水平。垂直
、1g1転移動させるジンバル装置に関する。
、1g1転移動させるジンバル装置に関する。
回転体を磁気力によって完全非接触に支承して(9)転
させることが可能な磁気軸受が広く知られている。磁気
軸受は従来回転体を一足の位置に支持するための装置で
あシ、これをジンバル表置に応用したものは少ない。
させることが可能な磁気軸受が広く知られている。磁気
軸受は従来回転体を一足の位置に支持するための装置で
あシ、これをジンバル表置に応用したものは少ない。
一万、ジンバルfclfは、従来讃械弐の装置が多く、
構造が4L雑となるため、2軸の回転移動が行なえるも
のf’−i!II限されていた。
構造が4L雑となるため、2軸の回転移動が行なえるも
のf’−i!II限されていた。
U、 S、 P 4,088,018 +二は、円板状
の被駆動体の周辺に値数個のアクチュエータを配置し、
そのアクチュエータの磁気力で5自由度のジンバル装置
を行なう表−が示されている。このような構成にすると
被、駆動体の外周にアクチェエータが楽中し、表置の大
型化、i童の壇那が生じ、宇宙・機器として好ましくな
い。
の被駆動体の周辺に値数個のアクチュエータを配置し、
そのアクチュエータの磁気力で5自由度のジンバル装置
を行なう表−が示されている。このような構成にすると
被、駆動体の外周にアクチェエータが楽中し、表置の大
型化、i童の壇那が生じ、宇宙・機器として好ましくな
い。
また、エネルギの有効利用の立場から考えると、′電磁
石だけの力で被駆動体を駆動することは、多大な電力を
消費することになるため、選ける方が望ましい。
石だけの力で被駆動体を駆動することは、多大な電力を
消費することになるため、選ける方が望ましい。
本発明は、上述した宇宙機器としての条件、すなわち、
小形軽量化、低消費電力を滞足するジンバル装置を提供
することを目的とする。
小形軽量化、低消費電力を滞足するジンバル装置を提供
することを目的とする。
本発明は、被駆動体を磁気力で非接触に支承し、かつ前
記駆動体の6自由度すべてを駆動可能なジンバル装置に
おいて中空円筒または中空角柱で形成された磁性体製の
被駆動体と前記被駆動体の内側に股けられ九少なくとも
1つの永久磁石と、前記永久磁石の外側に固着され、電
磁石コイルを巻かれた少なくとも3つ以上の突起が設置
される第1の継鉄と前記永久磁石の内側に固涜され、か
つ前記被w、動体の上下に一定の間隙をもつように形成
され、それぞれ(;電磁石コイルを装置した少なくとも
3つ以上の第2の継鉄とで構成することにより、ジンバ
ル表置として、効率的な磁気回路を形成し、永久磁石の
磁気力を有効に側用し九装置である。
記駆動体の6自由度すべてを駆動可能なジンバル装置に
おいて中空円筒または中空角柱で形成された磁性体製の
被駆動体と前記被駆動体の内側に股けられ九少なくとも
1つの永久磁石と、前記永久磁石の外側に固着され、電
磁石コイルを巻かれた少なくとも3つ以上の突起が設置
される第1の継鉄と前記永久磁石の内側に固涜され、か
つ前記被w、動体の上下に一定の間隙をもつように形成
され、それぞれ(;電磁石コイルを装置した少なくとも
3つ以上の第2の継鉄とで構成することにより、ジンバ
ル表置として、効率的な磁気回路を形成し、永久磁石の
磁気力を有効に側用し九装置である。
である。
本発明によれば、1つの永久磁石の磁気力を被駆動体の
駆#に必要な方向に供給しているため、構造が複雑とな
らずに有効な磁気回路を形成し、エネルギ効率のよいジ
ンバル装置となる、さらに、永久磁石ならびに電磁石コ
イルを装着した継鉄が被駆動体の内側に装置される尺め
、表置全体を軽量化でさる。
駆#に必要な方向に供給しているため、構造が複雑とな
らずに有効な磁気回路を形成し、エネルギ効率のよいジ
ンバル装置となる、さらに、永久磁石ならびに電磁石コ
イルを装着した継鉄が被駆動体の内側に装置される尺め
、表置全体を軽量化でさる。
また、以上の釉量化、エネルギの有効利用な濡足した上
で、被駆動体に部動力を与える位置をすべて被駆動体の
外周付近に配置したことで、被駆動体の負荷容量を大き
くできる。
で、被駆動体に部動力を与える位置をすべて被駆動体の
外周付近に配置したことで、被駆動体の負荷容量を大き
くできる。
以下、本発明の実施例を一面を参照しながら説明する。
第1図は本発明に係るジンノ(ル装置の縦断面図でおる
。
。
ジンバルi i! (1)は、大別して被駆動体t2)
とベース(3)に固定された静止部(4)とで構成され
ている。
とベース(3)に固定された静止部(4)とで構成され
ている。
被駆動体(2)は中空円筒(5)どこの中空円筒の上下
に固着された2枚の中空円板(6a) 、 (6b)と
前記中空円筒(5)の外側に固着され、半径方向に突出
した2枚のu転止め板(7&) 、 (7b)とで構成
される。これらの構成部材は、磁性体で形成されており
、アンテナ等の位置大めが必要な物体は被駆動体(2月
二固膚される。
に固着された2枚の中空円板(6a) 、 (6b)と
前記中空円筒(5)の外側に固着され、半径方向に突出
した2枚のu転止め板(7&) 、 (7b)とで構成
される。これらの構成部材は、磁性体で形成されており
、アンテナ等の位置大めが必要な物体は被駆動体(2月
二固膚される。
何屋等に取付けられるベース(3)に固定された静止部
(4)は、前記被駆動体(2)の内側に装置された半径
方向着磁の永久磁石(8)と先端に広がジ部分(9a)
。
(4)は、前記被駆動体(2)の内側に装置された半径
方向着磁の永久磁石(8)と先端に広がジ部分(9a)
。
(9b) 、 (9c) 、 (9d)をもち、電磁石
コイル(10a) 、 (10b)。
コイル(10a) 、 (10b)。
(10c) 、 (10d)を装着した4つの突起部(
lla) 、 (llb) 。
lla) 、 (llb) 。
(11c) 、 (lid) を二固看された円筒状継
鉄醤と、前記永久磁石(8)の内側から前記被駆動体(
2)の中空円板(6a) 、 (6b月二所尾の空隙
を有して連結され、かつ、Mt&i石コイtv (13
a) 、 (13b) 、 (13c、l 、 (13
d) 、 (14a) 。
鉄醤と、前記永久磁石(8)の内側から前記被駆動体(
2)の中空円板(6a) 、 (6b月二所尾の空隙
を有して連結され、かつ、Mt&i石コイtv (13
a) 、 (13b) 、 (13c、l 、 (13
d) 、 (14a) 。
(14b) 、 (14c) 、 (14d)を長看し
た4つの継鉄(15a) 。
た4つの継鉄(15a) 。
(15b) 、 (L5c) 、 (15d)とで構成
されている。
されている。
さらに、前記被駆動体(2)の!21に止め板(7aン
。
。
(7b)をはさむように所足の間隙を設けて、′4磁石
(16a) 、 (16b) 、 (17a) 、 (
17b)が配置されている。
(16a) 、 (16b) 、 (17a) 、 (
17b)が配置されている。
以上の構成は、第2図を参照することによって明確とな
る。WIz図は、ジンバル装置tl)の横断面図でおる
。構成は、第1図と同一であるので詳細な説明は省略す
る。
る。WIz図は、ジンバル装置tl)の横断面図でおる
。構成は、第1図と同一であるので詳細な説明は省略す
る。
第3図は、!Il&1図の部分拡大図でめ9、以下に水
久磁石および電磁石の磁束の流れを示し、ジンバリング
動作について説明する。なお、符号は第1図と同様に記
し、詳しい説明は省略する。
久磁石および電磁石の磁束の流れを示し、ジンバリング
動作について説明する。なお、符号は第1図と同様に記
し、詳しい説明は省略する。
永久磁石(8)の磁束の一方は、磁路(20幻のように
円筒状の継鉄Uり→突起部(lla)→広がり部分(9
a)→空隙(19a)→被駆動体(2)の中空円筒〜5
)→中空円板(6a)→空隙(18a)→継鉄(15a
)の経路で流れる。同様にして他の一方の磁束は、磁路
(笈b)のような経路をつくる。
円筒状の継鉄Uり→突起部(lla)→広がり部分(9
a)→空隙(19a)→被駆動体(2)の中空円筒〜5
)→中空円板(6a)→空隙(18a)→継鉄(15a
)の経路で流れる。同様にして他の一方の磁束は、磁路
(笈b)のような経路をつくる。
一方、電磁石の磁束は、たとえば被駆動体(2)を図中
上方に吸引する場合、電磁石コイル(13a) 。
上方に吸引する場合、電磁石コイル(13a) 。
(14a)を働かせ磁路(21)のように液駆動体(2
)の中空円筒(5)→中空円板(6&)→空隙(18m
)→継鉄(15&)→空隙(18b)→中空円筒(5)
の経路で流す。
)の中空円筒(5)→中空円板(6&)→空隙(18m
)→継鉄(15&)→空隙(18b)→中空円筒(5)
の経路で流す。
以上のように永久磁石および電磁石の磁束を流すと、空
隙(18a) l二おいては、永久磁石の磁束と電磁石
の磁束が加え合わされ、逆に空fi (18b) !=
おいては永久磁石の磁束から電磁石の磁束が減じられ、
結果的セ被W、動体(2)は上方呪;移動する。被駆動
体(2)の位置を制御するためには、図示しない非接触
変位計、制a長置、電流増幅器と電磁石コイル(13a
) 、 (14a) t:よって制御ループを構成する
ことが必要でらる。
隙(18a) l二おいては、永久磁石の磁束と電磁石
の磁束が加え合わされ、逆に空fi (18b) !=
おいては永久磁石の磁束から電磁石の磁束が減じられ、
結果的セ被W、動体(2)は上方呪;移動する。被駆動
体(2)の位置を制御するためには、図示しない非接触
変位計、制a長置、電流増幅器と電磁石コイル(13a
) 、 (14a) t:よって制御ループを構成する
ことが必要でらる。
同様の動作をg鉄(15a) 、 (15b) 、 (
15c) 1(15d) −二装着された電磁石コイル
(13a) 、 (14a) 、 (13b) 、α4
b)。
15c) 1(15d) −二装着された電磁石コイル
(13a) 、 (14a) 、 (13b) 、α4
b)。
(13c) 、 (L4c) 、 (13d) 、 (
14d) Wついて行なえば、被駆動体の上下方向(軸
方向)、ならび(;中心軸に直交する2軸回りの回転駆
動を実現できる。
14d) Wついて行なえば、被駆動体の上下方向(軸
方向)、ならび(;中心軸に直交する2軸回りの回転駆
動を実現できる。
第4図は、被駆動体(2)の直交2軸に関する動作を説
明する図である。同一のものは同一符号をつけて詳しい
説明は省略する。図は、被駆動体(2)を左方に駆動す
る場会の磁束の流れを示してし)る。
明する図である。同一のものは同一符号をつけて詳しい
説明は省略する。図は、被駆動体(2)を左方に駆動す
る場会の磁束の流れを示してし)る。
電磁石コイ71/ (IOIL) 、 (loc) に
’l流を流すと磁路(Z2a)の!うE突起部(lla
)−*広が9部(9a)→空ls、(19a)→被駆動
体(2)の中空円筒(5)→空隙(19c)→広75二
り部(llc)→突起部(llc)→継鉄俵4の経路で
但東力;流れる。同様にシて磁路(22b)の上うに流
れる磁束も存在する。永久磁石(8)の磁束は磁路(2
0a) 、 (20b) −(20c) 、 (20d
)であるから空vJi(19a) i二おける磁束は大
きくなり、空隙(19c)の磁束に小さくなる。結果的
に被駆動体(2)は左方に移動する。
’l流を流すと磁路(Z2a)の!うE突起部(lla
)−*広が9部(9a)→空ls、(19a)→被駆動
体(2)の中空円筒(5)→空隙(19c)→広75二
り部(llc)→突起部(llc)→継鉄俵4の経路で
但東力;流れる。同様にシて磁路(22b)の上うに流
れる磁束も存在する。永久磁石(8)の磁束は磁路(2
0a) 、 (20b) −(20c) 、 (20d
)であるから空vJi(19a) i二おける磁束は大
きくなり、空隙(19c)の磁束に小さくなる。結果的
に被駆動体(2)は左方に移動する。
同様に電磁石コイル(10b) 、 QOc)を謂かせ
ること(−より図中の上下方向に被駆動体(2)を移動
できる。
ること(−より図中の上下方向に被駆動体(2)を移動
できる。
さらに、電磁石(16&) 、 (16b) t (1
7a) 、 (17b)を@力為せることにより被駆動
体(2)の中心軸回りの回転も制御することができる。
7a) 、 (17b)を@力為せることにより被駆動
体(2)の中心軸回りの回転も制御することができる。
もちろん、電磁石(16a) 。
(16b) 、 (17a) 、 (17b)を除去す
れば回転フリートなる。
れば回転フリートなる。
以上のように構成し几ジンノ(ル装置は、永久磁石、継
扶等の比重の大きい材料を半径のlJ畳し)中心付近に
装置することで読直全体の@量化力;でき、gNbのた
めに必要な吸引力の作用点を被駆動体の中心から離した
位置とすることで被駆動体の負荷容量を大きくできる装
置となる。
扶等の比重の大きい材料を半径のlJ畳し)中心付近に
装置することで読直全体の@量化力;でき、gNbのた
めに必要な吸引力の作用点を被駆動体の中心から離した
位置とすることで被駆動体の負荷容量を大きくできる装
置となる。
さらに、1つの永久磁石の磁気力を効率的に側用してい
るため、エネルギーの有効利用が図られ、微小駆動にお
いては低消責篭力のジンバ/l/装置となる。これらの
利点の前提には、機械的な接触がなく、摩源の問題が皆
無でかつ、被駆動体を物体の持つ6自由度すべての方向
に駆動できる装置でおることが存在することは言5まで
もない。
るため、エネルギーの有効利用が図られ、微小駆動にお
いては低消責篭力のジンバ/l/装置となる。これらの
利点の前提には、機械的な接触がなく、摩源の問題が皆
無でかつ、被駆動体を物体の持つ6自由度すべての方向
に駆動できる装置でおることが存在することは言5まで
もない。
i+、5図は本発明蚤;保るジンバル装置の他の実施例
であり、その縦wrm図を示している。同一のものは同
一符号をつけて詳細な説明は省略する。
であり、その縦wrm図を示している。同一のものは同
一符号をつけて詳細な説明は省略する。
第5図においては、被駆動体(2)の中空円筒(5)の
内面および対応する磁性体製の広が9部(9a) 、
(9b)(9c)、 (9d)を同心の球面状としてい
る。
内面および対応する磁性体製の広が9部(9a) 、
(9b)(9c)、 (9d)を同心の球面状としてい
る。
このようなm遺としたジンバル装置(1)は、被駆動体
(2)の中心軸に直交する2軸回りに(9)転させた場
曾に上記の中空円筒(5)の内面と広が9部(9a)
。
(2)の中心軸に直交する2軸回りに(9)転させた場
曾に上記の中空円筒(5)の内面と広が9部(9a)
。
(9b) 、(9c) 、 (9d)の空隙を一定に保
つことができ、電磁石コイル(10a) 、 (job
) 、(loc) 、 (lodンi二流れる電流を小
さくすることで一層の低消費電力化が図れるものとなる
。さらに、被駆動体(2)の傾きによって生ずる磁気力
の不平衡力を小さくでき、余分な電流を他の電磁石コイ
ルに流すことなしく二、駆動が可能となる。
つことができ、電磁石コイル(10a) 、 (job
) 、(loc) 、 (lodンi二流れる電流を小
さくすることで一層の低消費電力化が図れるものとなる
。さらに、被駆動体(2)の傾きによって生ずる磁気力
の不平衡力を小さくでき、余分な電流を他の電磁石コイ
ルに流すことなしく二、駆動が可能となる。
第1図は、本発明に係るジンバル装置の実施例の縦断面
図、第2図は同様の横断面図、第3図。 第4図は、永久磁石および電磁石の磁束の流れの説明の
ための断面図、第5図は本発明に係るジンバル装置の他
の実施例の縦断面図である。 (1)・・・ジンバル装置 (2)・・・被駆動体 (3)・・・ベース (4)・・・静止部 (8)・・・永久磁石 U、(ハ)・・・継鉄 Uす、Ilり、 tL41・・・毫磁石コイル代理人
弁理士 則 近 憲 佑(ほか1名)第1図 工 ど 第2図 第3図 工 第4図
図、第2図は同様の横断面図、第3図。 第4図は、永久磁石および電磁石の磁束の流れの説明の
ための断面図、第5図は本発明に係るジンバル装置の他
の実施例の縦断面図である。 (1)・・・ジンバル装置 (2)・・・被駆動体 (3)・・・ベース (4)・・・静止部 (8)・・・永久磁石 U、(ハ)・・・継鉄 Uす、Ilり、 tL41・・・毫磁石コイル代理人
弁理士 則 近 憲 佑(ほか1名)第1図 工 ど 第2図 第3図 工 第4図
Claims (2)
- (1)被駆動体を磁気力で非接触に支承し、かつ前記駆
動体の6自由度すべてを駆動可能なジンバル装置におい
て、中空円筒または中空角状で形成された磁性体製の被
駆動体と、前記被駆動体の内側に設けられた少なくとも
1つの永久磁石と、前記永久磁石の外側に固着され、電
磁石コイルを巻かれた少なくとも3つ以上の突起が設置
される第1の継鉄と、前記永久磁石の内側に固着され、
前記被駆動体の上下に一定の間隙をもつように形成され
、そのそれぞれに電磁石コイルを装着した少なくとも3
つ以上の第2の継鉄とで構成されたことを特徴とするジ
ンバル装置。 - (2)前記被駆動体の内側および、前記第1の継鉄の少
なくとも3つ以上の突起を球面状に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載のジンバル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23670884A JPS61116121A (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | ジンバル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23670884A JPS61116121A (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | ジンバル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61116121A true JPS61116121A (ja) | 1986-06-03 |
Family
ID=17004584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23670884A Pending JPS61116121A (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | ジンバル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61116121A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5514924A (en) * | 1992-04-30 | 1996-05-07 | AVCON--Advanced Control Technology, Inc. | Magnetic bearing providing radial and axial load support for a shaft |
US5804899A (en) * | 1995-04-07 | 1998-09-08 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Miniature magnetic bearing with at least one active axis |
-
1984
- 1984-11-12 JP JP23670884A patent/JPS61116121A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5514924A (en) * | 1992-04-30 | 1996-05-07 | AVCON--Advanced Control Technology, Inc. | Magnetic bearing providing radial and axial load support for a shaft |
US5804899A (en) * | 1995-04-07 | 1998-09-08 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Miniature magnetic bearing with at least one active axis |
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