JP2000333436A - リニアモータ駆動装置の磁気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石起磁力により発生する磁束が流れる主磁
路中の磁気損失を低減しコイルによる磁束密度の偏りを
低減しコイルの推力を向上させたリニアモータ駆動装置
の磁気回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 環状のヨーク１の一部にコイル２を巻き
付け、このヨーク１の内周面でコイル２と対向する箇所
に、磁極がコイル２を有する側のヨーク１に対向するよ
う磁石３を配置し、磁石３からの磁束がギャップを介し
て対向するヨーク１に至りこのヨーク１中を通じてこの
磁石３に戻るような閉鎖磁気回路を形成し、コイル２に
電流が供給されるとこのコイル２がヨーク１に沿って移
動するよう構成したリニアモータ駆動装置の磁気回路で
あって、環状のヨーク１を、２個のコの字型のサイドヨ
ーク４の凹面をそれぞれ対向させて接合しその接合部分
５が磁石３の中央部分に位置するよう形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、情報記録媒体の記録／
再生に際し、リニアモータに連結した記録再生ヘッドを
記録媒体表面に沿って移動させその位置を制御するリニ
アモータ駆動装置の磁気回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアモータ駆動装置の磁気回路
としては、例えば、記録媒体としてのディスクに情報を
記録し、このディスクに記録した情報を再生するディス
ク装置のヘッドアクセス位置決め機構に用いられている
ものがある。このリニアモータ駆動装置の磁気回路は、
図７，図８に示すように、両端が直角に折り曲げられて
コの字型に形成されたバックヨーク１０と、このバック
ヨーク１０のバック部１０ａの上に保持された永久磁石
３（以下、磁石３と略す。）と、記録再生ヘッドを載せ
たキャリッジ（図示せず）と連結されるコイル２と、こ
のコイル２に貫通させてバックヨーク１０に接合される
センタヨーク１１とで構成されている。なお、磁石３
は、その磁極がセンタヨーク１１に対向するよう配置さ
れている。

【０００３】この磁気回路は、図９に示すように、磁石
３からの磁束１２が、この磁石３とセンタヨーク１１と
の間のギャップを介してこのセンタヨーク１１まで至
り、センタヨーク１１のセンタ部１１ａからバックヨー
ク１０のサイド部１０ｂ、バック部１０ａを通過して磁
石３に戻るよう磁気的に閉じた回路（主磁路）が左右そ
れぞれに形成されており、コイル２がセンタヨーク１１
に沿って直線運動する空間の磁束密度を高めている。な
お、センタ部１１ａ及びバック部１０ａは、その中央位
置において磁束密度が小さいが、その端部、即ち、サイ
ド部１０ｂに近づくに従い磁束１２が足し合わさり磁束
密度が大きくなっている。

【０００４】コイル２に電流が供給されると、フレミン
グ力によりコイル２に推力が発生する。即ち、コイル２
が磁石３による鎖交磁束と作用してセンターヨーク１１
に沿って移動する。このコイル２の移動に伴って、前記
キャリッジが記録媒体に沿って移動する。リニアモータ
駆動装置のコイル推力を増加させるには、コイル２の部
分の空間の磁束密度を高める必要があり、そのために前
述のような閉じた磁気回路を形成しているが、コイル２
を閉じた回路内に入れるために、バックヨーク１０とセ
ンターヨーク１１とを別々に製作し、コイル２をセンタ
ーヨーク１１に貫入した状態で、バックヨーク１０とセ
ンターヨーク１１とを接着剤や溶接などにより接合して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のリ
ニアモータ駆動装置の磁気回路では、バックヨーク１０
とセンターヨーク１１とを接合した接合部分５は、接着
剤やギャップの介在や溶接などにより磁気抵抗が大き
く、さらに、この接合部分５を磁束密度が大きいセンタ
部１１ａの端部に設けているために、磁気回路（主磁
路）中の磁路抵抗が大きくなり、磁石３の起磁力により
発生する磁束１２が小さくなり、コイル２を鎖交する磁
束１２が減少し、コイル２の通電による発生推力が減少
するという問題があり、主磁路中の磁気損失の低減が求
められている。

【０００６】また、コイル２に電流を供給しこのコイル
２に推力を発生させた状態では、図１０に示すようにこ
のヨーク内を一周する磁路を形成するようなコイル２に
よる磁束１３が発生し、このコイル２による磁束１３に
よってヨーク内に磁束密度の偏りが発生する。具体的に
は、バックヨーク１０の左側のサイド部１０ｂでは、磁
石３による磁束１２とコイル２による磁束１３とが同一
方向となるので、磁石３による磁束１２とコイル２によ
る磁束１３とが足し合わさり磁束密度がさらに高くなる
が、バックヨーク１０の右側のサイド部１０ｂでは、磁
石３による磁束１２とコイル２による磁束１３とが反対
方向となるので、磁石３による磁束１２とコイル２によ
る磁束１３とが打ち消し合うようになり磁束密度が低く
なり、磁束の歪みが発生し磁束密度の偏りが発生する。
リニアモータの推力発生原理は、コイル２を鎖交する磁
束量とコイル電流の積に比例した推力を発生するが、コ
イル２で発生した磁束１３はヨーク内を通りループして
いるのでコイル２とは鎖交せず、推力として働かないば
かりか、ヨーク内の磁束密度分布を歪めることにより、
部分的磁気飽和の原因となり推力が低下することにな
る。この偏りは、コイル２の推力を大きくしようと電流
値を大きくすればするほど大きくなり、部分的磁気飽和
が発生し磁石３による磁束１２の減少が発生する。

【０００７】したがって、この偏磁によっても磁石３に
よる磁束１２の減少が発生し、コイル２の推力が減少す
るという問題がある。本発明は、主磁路中の磁気損失を
低減しコイルによる磁束密度の偏りを低減しコイルの推
力を向上させたリニアモータ駆動装置の磁気回路を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のリニアモータ駆
動装置の磁気回路は、環状のヨークの一部にコイルを巻
き付け、前記ヨークの内周面で前記コイルと対向する箇
所に、磁極が前記コイルを有する側のヨークに対向する
よう磁気発生手段を配置し、前記磁気発生手段からの磁
束がギャップを介して対向する前記ヨークに至りこのヨ
ーク中を通じてこの磁気発生手段に戻るような閉鎖磁気
回路を形成し、前記コイルに電流が供給されるとこのコ
イルが前記ヨークに沿って移動するよう構成したリニア
モータ駆動装置の磁気回路であって、前記の環状のヨー
クを、複数のヨークを接合しその接合部分が前記磁気発
生手段の中央部分に位置するよう形成したものである。

【０００９】本発明によると、主磁路中の磁気損失を低
減しコイルによる磁束密度の偏りを低減しコイルの推力
を向上させたリニアモータ駆動装置の磁気回路を提供す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、環状のヨークの一部にコイルを巻き付け、前記ヨー
クの内周面で前記コイルと対向する箇所に、磁極が前記
コイルを有する側のヨークに対向するよう磁気発生手段
を配置し、前記磁気発生手段からの磁束がギャップを介
して対向する前記ヨークに至りこのヨーク中を通じてこ
の磁気発生手段に戻るような閉鎖磁気回路を形成し、前
記コイルに電流が供給されるとこのコイルが前記ヨーク
に沿って移動するよう構成したリニアモータ駆動装置の
磁気回路であって、前記の環状のヨークを、複数のヨー
クを接合しその接合部分が前記磁気発生手段の中央部分
に位置するよう形成したリニアモータ駆動装置の磁気回
路としたものであり、磁気発生手段により発生する磁束
が流れる主磁路中の磁気損失を低減でき、コイルによる
磁束密度の偏りを低減でき、コイルの推力を向上させた
リニアモータ駆動装置の磁気回路を提供することができ
る。

【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、複数の
ヨークを２個のコの字型のヨークとし、環状のヨーク
を、前記コの字型のヨークの凹面をそれぞれ対向させて
接合しその接合部分が磁気発生手段の中央部分に位置す
るよう形成した請求項１記載のリニアモータ駆動装置の
磁気回路としたものであり、磁気発生手段により発生す
る磁束が流れる主磁路中の磁気損失を低減でき、コイル
による磁束密度の偏りを低減でき、コイルの推力を向上
させたリニアモータ駆動装置の磁気回路を提供すること
ができる。

【００１２】本発明の請求項３に記載の発明は、ヨーク
の接合間に、接合方向に磁気抵抗が大きくこの接合方向
に垂直な方向が磁気容易方向となるよう磁気異方性の磁
性体を設けた請求項２記載のリニアモータ駆動装置の磁
気回路としたものであり、コイル通電により発生する磁
束による磁路中の磁気抵抗のみを大きくすることがで
き、ヨーク内の磁気発生手段の起磁力による磁束がコイ
ル起磁力によって偏ってしまうことをさらに低減でき、
部分的磁気飽和を解消しコイル移動空間中のコイルに鎖
交する磁束密度を大きくすることができる。これによ
り、リニアモータ駆動装置におけるコイル発生推力をさ
らに増加できる。

【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、ヨーク
の接合間に非磁性体を設けた請求項２記載のリニアモー
タ駆動装置の磁気回路としたものであり、コイル通電に
より発生する磁束による磁路中の磁気抵抗のみを大きく
することができ、ヨーク内の磁気発生手段の起磁力によ
る磁束がコイル起磁力によって偏ってしまうことをさら
に低減でき、部分的磁気飽和を解消しコイル移動空間中
のコイルに鎖交する磁束密度を大きくすることができ
る。これにより、リニアモータ駆動装置におけるコイル
発生推力をさらに増加できる。

【００１４】以下、本発明のリニアモータ駆動装置の磁
気回路を具体的な実施の形態に基づいて説明する。 （実施の形態１）本発明の実施の形態１のリニアモータ
駆動装置の磁気回路は、図１，図２に示すように、環状
のヨーク１の一部にコイル２を巻き付け、このヨーク１
の内周面でコイル２と対向する箇所に、磁極がコイル２
を有する側のヨーク１に対向するよう磁気発生手段とし
ての永久磁石３（以下、磁石３と略す。）を配置し、磁
石３からの磁束がギャップを介して対向するヨーク１に
至りこのヨーク１中を通じてこの磁石３に戻るような閉
鎖磁気回路を形成し、コイル２に電流が供給されるとこ
のコイル２がヨーク１に沿って移動するよう構成したリ
ニアモータ駆動装置の磁気回路であって、環状のヨーク
１を、複数のヨークとしての２個のコの字型のサイドヨ
ーク４の凹面をそれぞれ対向させて接合しその接合部分
５が磁石３の中央部分に位置するよう形成したものであ
る。

【００１５】前記の磁石３の中央部分とは、図２に示す
ようにこの磁石３の幅方向ａの中央部分であり、磁石３
により発生する磁束の磁束密度が低い部分である。接合
部分５は、磁石３の幅方向ａの中央部分の上方および下
方位置に形成されている。この２個のコの字型のサイド
ヨーク４は、例えば、同一形状に形成されており、接着
剤や溶接などによりヨーク同士を接合している。なお、
コイル２は、サイドヨーク４の天部４ａに対して隙間を
空けて配置されサイドヨーク４の天部４ａに沿って摺動
自在に構成されている。

【００１６】ここで、この磁気回路において、磁石３か
ら発生する磁束の流れについて具体的に説明する。図３
に示すように、磁石３からの磁束６は、ギャップを介し
てサイドヨーク４の天部４ａの内部に至り、このサイド
ヨーク４の中を通じてサイドヨーク４の側部４ｂ、サイ
ドヨーク４の底部４ｃを経て磁石３に戻る。このように
磁気的に閉じた主磁路が左右それぞれに形成されてい
る。サイドヨーク４の中の磁束密度は、天部４ａおよび
底部４ｃの端部（接合部分５の付近）で磁束密度が低
く、天部４ａおよび底部４ｃにおいて側部４ｂに近づく
に従って磁石３の発生する磁束６が足し合わさり磁束密
度が高くなっている。このように主磁路中に従来のよう
な接合部分５を有さないようにしてこの磁気回路を形成
しているので、従来に比べて主磁路の磁気抵抗は小さく
なっている。

【００１７】また、この磁気回路において、コイル２の
通電により環状のヨーク１の内部を１周するよう発生す
る磁束の流れについて具体的に説明する。図４に示すよ
うに、環状のヨーク１の主磁路に影響がない箇所に接合
部分５を有しているので、環状のヨーク１の内部を１周
する磁路の磁気抵抗は従来と同様に大きく、コイル２の
通電により環状のヨーク１の内部を１周する磁束７の磁
束密度は、従来と同程度である。

【００１８】このように構成したため、磁石３の起磁力
により発生する磁束が流れる主磁路中に磁気抵抗が大き
い接合部分５を有さないので、従来に比べて、磁気回路
中の磁気抵抗を小さくすることができ、主磁路中の磁束
６の通過量を多くすることができ、コイル２の移動空間
中にこのコイル２に鎖交する磁束６を多くすることがで
き、磁石３の起磁力を有効活用することができ、環状の
ヨーク１の主磁路に影響がない箇所に接合部分５を有し
ているのでコイル２の通電により環状のヨーク１の内部
を１周するよう発生する磁束７のみを低減できるととも
に前述のように磁石３による主磁路中の磁束６は増加で
きるのでコイル２の通電による磁束密度の偏りを低減す
ることができ、コイル通電の発生推力を増加させて向上
させることができる。

【００１９】（実施の形態２）本発明の実施の形態２の
リニアモータ駆動装置の磁気回路は、図５に示すよう
に、前述の実施の形態１のコの字型のサイドヨーク４の
接合間に、接合方向ｂに磁気抵抗が大きくこの接合方向
ｂに垂直な方向が磁気容易方向となるよう磁気異方性の
磁性体８を設けた点だけが前述の実施の形態１とは異な
っている。

【００２０】この磁気異方性の磁性体８は、サイドヨー
ク４の接合方向（磁路方向）ｂすなわち横方向に磁束が
流れにくく、この接合方向ｂに垂直な方向は磁気容易方
向となるものである。ここで、この磁気回路において、
コイル２の通電により環状のヨーク１の内部を１周する
よう発生する磁束の流れについて具体的に説明する。図
６に示すように、環状のヨーク１の主磁路に影響がない
箇所である接合部分５に磁気異方性の磁性体８を設けて
いるので、環状のヨーク１の内部を１周する磁路の磁気
抵抗は前述の実施の形態１に比べてさらに大きくなり、
コイル２の通電により環状のヨーク１の内部を１周する
磁束７は、前述の実施の形態１に比べてさらに低減され
る。

【００２１】このように構成したため、磁石３の起磁力
により発生する磁束６が流れる主磁路中の磁気抵抗を上
げずに、コイル２の通電により発生する磁束７が環状の
ヨーク１の内部を１周する磁路中の磁気抵抗のみを前述
の実施の形態１に比べてさらに大きくすることができ、
コイル２の起磁力によるヨーク内の磁束密度の偏りを前
述の実施の形態１に比べてさらに低減することができ、
部分的磁気飽和を解消しコイル移動空間中のコイル２に
鎖交する磁束密度を大きくすることができる。これによ
り、リニアモータ駆動装置におけるコイル発生推力が前
述の実施の形態１に比べてさらに増加させることができ
る。

【００２２】また、コイル２のインダクタンスを下げる
ことができ、電流の過渡特性も良くなる。この実施の形
態２では、ヨーク接合間に磁気異方性の磁性体８を設け
ているが、非磁性体を設けた場合であっても、同様の効
果を有する。なお、前述の各実施の形態では、磁気発生
手段を永久磁石３としているが、コイルで磁石を形成す
る場合であっても、同様の効果を有する。

【００２３】前述の各実施の形態では、２個のコの字型
のサイドヨーク４を接合して環状のヨーク１を形成して
いるが、環状のヨーク１が形成可能な形状であればＵ字
型などコの字型以外の形状のヨークとしても良いし、接
合部分５が磁気発生手段の中央部分に位置するのであれ
ば３個以上の複数のヨークを用いて環状のヨーク１を形
成しても良く、同様の効果を有する。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明のリニアモータ駆動
装置の磁気回路によれば、環状のヨークの一部にコイル
を巻き付け、前記ヨークの内周面で前記コイルと対向す
る箇所に、磁極が前記コイルを有する側のヨークに対向
するよう磁気発生手段を配置し、前記磁気発生手段から
の磁束がギャップを介して対向する前記ヨークに至りこ
のヨーク中を通じてこの磁気発生手段に戻るような閉鎖
磁気回路を形成し、前記コイルに電流が供給されるとこ
のコイルが前記ヨークに沿って移動するよう構成したリ
ニアモータ駆動装置の磁気回路であって、前記環状のヨ
ークを、複数のヨークを接合しその接合部分が前記磁気
発生手段の中央部分に位置するよう形成したことによ
り、磁気発生手段により発生する磁束が流れる主磁路中
の磁気損失を低減でき、コイルによる磁束密度の偏りを
低減でき、コイルの推力を向上させたリニアモータ駆動
装置の磁気回路を提供することができる。

【００２５】また、複数のヨークを２個のコの字型のヨ
ークとし、環状のヨークを、前記コの字型のヨークの凹
面をそれぞれ対向させて接合しその接合部分が磁気発生
手段の中央部分に位置するよう形成した場合では、磁気
発生手段により発生する磁束が流れる主磁路中の磁気損
失を低減でき、コイルによる磁束密度の偏りを低減で
き、コイルの推力を向上させたリニアモータ駆動装置の
磁気回路を提供することができる。

【００２６】また、ヨーク接合間に磁気異方性の磁性体
または非磁性体を設けた場合では、コイル通電により発
生する磁束が環状のヨークの内部を１周する磁路中の磁
気抵抗のみを大きくすることができ、ヨーク内の磁気発
生手段の起磁力による磁束がコイル起磁力によって偏っ
てしまうことをさらに低減でき、部分的磁気飽和を解消
しコイル移動空間中のコイルに鎖交する磁束密度を大き
くすることができる。これにより、リニアモータ駆動装
置におけるコイル発生推力をさらに増加できる。

【００２７】また、同一形状のヨークを用いているた
め、従来のように異なる形状のヨークを製造することを
不必要にすることができ、単一形状のヨークのみとする
ことができ、部品の種類を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のリニアモータ駆動装置
の磁気回路を示す斜視図

【図２】図１に示したリニアモータ駆動装置の磁気回路
の断面図

【図３】同実施の形態１の磁石により発生する磁束を示
す説明図

【図４】同実施の形態１の磁石及びコイル電流により発
生する磁束を示す説明図

【図５】本発明の実施の形態２のリニアモータ駆動装置
の磁気回路の断面図

【図６】同実施の形態２の磁石及びコイル電流により発
生する磁束を示す説明図

【図７】従来のリニアモータ駆動装置の磁気回路を示す
斜視図

【図８】図７に示した従来のリニアモータ駆動装置の磁
気回路の断面図

【図９】従来の磁気回路の磁石により発生する磁束を示
す説明図

【図１０】従来の磁石及びコイル電流により発生する磁
束を示す説明図

【符号の説明】

１ 環状のヨーク ２ コイル ３ 磁石 ４ サイドヨーク ４ａ 天部 ４ｂ 側部 ４ｃ 底部 ５ 接合部分 ８ 磁気異方性の磁性体 ６ 磁石による磁束 ７ コイル通電による磁束

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状のヨークの一部にコイルを巻き付け、
   前記ヨークの内周面で前記コイルと対向する箇所に、磁
   極が前記コイルを有する側のヨークに対向するよう磁気
   発生手段を配置し、前記磁気発生手段からの磁束がギャ
   ップを介して対向する前記ヨークに至りこのヨーク中を
   通じてこの磁気発生手段に戻るような閉鎖磁気回路を形
   成し、前記コイルに電流が供給されるとこのコイルが前
   記ヨークに沿って移動するよう構成したリニアモータ駆
   動装置の磁気回路であって、 前記の環状のヨークを、複数のヨークを接合しその接合
   部分が前記磁気発生手段の中央部分に位置するよう形成
   したリニアモータ駆動装置の磁気回路。
2. 【請求項２】複数のヨークを２個のコの字型のヨークと
   し、 環状のヨークを、前記コの字型のヨークの凹面をそれぞ
   れ対向させて接合しその接合部分が磁気発生手段の中央
   部分に位置するよう形成した請求項１記載のリニアモー
   タ駆動装置の磁気回路。
3. 【請求項３】ヨークの接合間に、接合方向に磁気抵抗が
   大きくこの接合方向に垂直な方向が磁気容易方向となる
   よう磁気異方性の磁性体を設けた請求項２記載のリニア
   モータ駆動装置の磁気回路。
4. 【請求項４】ヨークの接合間に非磁性体を設けた請求項
   ２記載のリニアモータ駆動装置の磁気回路。