JP2007202394A - Symmetrical voice coil motor structure, method for assembly thereof and hard disk microdrive information storage device equipped with the motor - Google Patents

Symmetrical voice coil motor structure, method for assembly thereof and hard disk microdrive information storage device equipped with the motor Download PDF

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魏立鼎
Yihua Pei
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact, symmetrical voice coil motor structure which is useful as a microdrive. <P>SOLUTION: This symmetrical voice coil motor comprises a voice coil motor assembly with a central axis, a bearing assembly which rotates using the central axis as the center, a coil assembly provided radially outside of the bearing assembly with at least one pair of coils and an inside yoke, and a permanent magnet set provided radially outside of the coil assembly with at least one pair of magnets and an outside yoke. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に情報記憶装置に関する。具体的には、ボイスコイルモータアセンブリを備えたハードディスクドライブ、及び、ボイスコイルモータアセンブリの製造方法に関する。特に、ディスクドライブ用の対称的ボイスコイルモータアセンブリに関する。   The present invention mainly relates to an information storage device. Specifically, the present invention relates to a hard disk drive including a voice coil motor assembly and a method for manufacturing the voice coil motor assembly. In particular, it relates to a symmetric voice coil motor assembly for disk drives.

情報記憶装置として、データを記憶するための磁気ディスクと、この磁気ディスク上で位置決めされ当該磁気ディスクに対してデータを記録再生するための可動式記録再生ヘッドと、を備えたディスク装置がある。   As an information storage device, there is a disk device including a magnetic disk for storing data and a movable recording / reproducing head that is positioned on the magnetic disk and records / reproduces data on / from the magnetic disk.

ユーザは、上述したようなディスク装置に対して、大記憶容量を希望することはもちろんのこと、より高速にかつより正確な記録再生動作をも期待している。従って、ディスク装置の製造者は、例えば、データトラックの密度の増加や、トラック幅を狭くしたり、かつ/あるいは、トラック間隔を狭くしたりすることによって、より大容量になるようディスク装置を改良し続けている。   The user expects not only a large storage capacity but also a faster and more accurate recording / reproducing operation for the disk device as described above. Therefore, disk device manufacturers have improved disk devices to increase capacity by increasing the density of data tracks, reducing track width, and / or reducing track spacing, for example. I keep doing it.

しかしながら、トラック密度を増加させ、高記録密度のディスクを用いて迅速かつ正確に記録再生動作を実現するためには、ディスク装置が記録再生ヘッドの位置決め制御において、上記トラック密度の増加に適切に対応して作動する必要がある。ところが、トラック密度の増加に伴い、記憶媒体上の目的のデータトラック上で迅速かつ正確な記録再生ヘッドの位置決め制御を行うことは、より困難な技術となる。従って、ディスク装置の製造者は、増加し続けているトラック密度の利益を生かすために、記録再生ヘッドの位置決め制御を改良する方法を常に探究している。   However, in order to increase the track density and realize a recording / reproducing operation quickly and accurately using a disk with a high recording density, the disk device appropriately responds to the increase in the track density in the positioning control of the recording / reproducing head. Need to work. However, as the track density increases, it becomes more difficult to quickly and accurately control the recording / reproducing head positioning on the target data track on the storage medium. Therefore, disk device manufacturers are constantly searching for ways to improve the positioning control of the read / write head in order to take advantage of the ever-increasing track density.

そして、高密度のディスクに対する記録再生ヘッドの位置決め制御を改良するためにディスクドライブの製造者によって効果的に用いられている一つの手法として、主となるアクチュエータと連動して作動するマイクロアクチュエータとして知られている補助アクチュエータが用いられる。これにより、迅速かつ正確な記録再生ヘッドの位置決め制御を実現することができる。このようなマイクロアクチュエータが組み込まれたディスク装置は、2段アクチュエータシステムとして知られている。   One technique that has been used effectively by disk drive manufacturers to improve the positioning control of the read / write head for high-density disks is known as a microactuator that operates in conjunction with the main actuator. The auxiliary actuator is used. Thereby, quick and accurate positioning control of the recording / reproducing head can be realized. A disk device incorporating such a microactuator is known as a two-stage actuator system.

そして、記録再生ヘッドの速度を増加したり、高密度記録媒体上の目的のトラック上に記録再生ヘッドを微小位置調整するために、従来より、種々の2段アクチュエータシステムが開発されている。そのような2段アクチュエータシステムは、一般的には、主のアクチュエータとなるボイスコイルモータ(VCM)と、PZTマイクロアクチュエータといった補助的なマイクロアクチュエータと、を備えている。   In order to increase the speed of the recording / reproducing head or to finely adjust the recording / reproducing head on the target track on the high-density recording medium, various two-stage actuator systems have been developed. Such a two-stage actuator system generally includes a voice coil motor (VCM) serving as a main actuator and an auxiliary microactuator such as a PZT microactuator.

上述した主なアクチュエータとなるボイルコイルモータ(VCMアクチュエータ)は、記録媒体上の目的のデータトラック上に、記録再生ヘッドを位置合わせするために支持するアクチュエータアームを回転させるサーボコントロールシステムによって制御されている。また、補助アクチュエータであるPZTマイクロアクチュエータは、位置決め速度を増加させたり、目的のトラック上に記録再生ヘッドを正確に微小調整するよう、VCMアクチュエータと協働して用いられる。従って、VCMアクチュエータが、記録再生ヘッドの位置を大きく調整し、その上で、PZTマイクロアクチュエータが、記録媒体と相対的に記録再生ヘッドの位置が最適となるよう微小調整する。このようにVCMアクチュエータとPZTマイクロアクチュエータが連結して協働することによって、効果的にかつ正確に高密度記録媒体に対する情報の記録再生を実現することができる。   The above-described boil coil motor (VCM actuator) serving as the main actuator is controlled by a servo control system that rotates an actuator arm that supports a recording / reproducing head on a target data track on a recording medium. Yes. The PZT microactuator, which is an auxiliary actuator, is used in cooperation with the VCM actuator so as to increase the positioning speed and to finely adjust the recording / reproducing head on the target track. Accordingly, the VCM actuator greatly adjusts the position of the recording / reproducing head, and then the PZT microactuator finely adjusts the position of the recording / reproducing head relative to the recording medium. As described above, by connecting and cooperating the VCM actuator and the PZT microactuator, it is possible to effectively and accurately realize information recording / reproduction on a high-density recording medium.

そして、マイクロアクチュエータの周知の構成としては、記録再生ヘッドの微小な位置決め調整を行うためのPZT素子が組み込まれているものがある。そのようなPZTマイクロアクチュエータは、選択的にPZT素子を伸縮させるよう励起可能な電気的構成を備えている。そして、PZTマイクロアクチュエータは、PZT素子が伸縮することにより、記録再生ヘッドを可動させる動作をマイクロアクチュエータに生じさせるよう構成されている。このような動作は、VCMアクチュエータだけを用いたディスク装置と比較して、記録再生ヘッドの位置を高速かつ高精度に調整するために用いられている。   As a well-known configuration of the microactuator, there is one in which a PZT element for performing minute positioning adjustment of the recording / reproducing head is incorporated. Such a PZT microactuator has an electrical configuration that can be excited to selectively expand and contract the PZT element. The PZT microactuator is configured to cause the microactuator to move the recording / reproducing head when the PZT element expands and contracts. Such an operation is used to adjust the position of the recording / reproducing head at high speed and with high accuracy as compared with a disk device using only a VCM actuator.

そして、一般的なディスク装置は、磁気ディスクが当該ディスクを回転させるスピンドルモータに搭載されている。また、ボイスコイルモータアームが、記録再生ヘッドが組み込まれた磁気ヘッドスライダを搭載したマイクロアクチュエータを有するヘッドジンバルアセンブリ(HGA)を支持している。このボイスコイルモータ(VCM)は、上記ボイスコイルモータアームの動作を制御するために設けられており、換言すると、磁気ヘッドスライダをディスクの表面にてトラック間を移動するよう制御するために備えられている。これにより、記録再生ヘッドにて、ディスクに対するデータの記録再生が可能となる。そして、作動中には、記録再生ヘッドが組み込まれた磁気ヘッドスライダと回転している磁気ディスクとの間における空力的な相互作用によって浮上力が生じる。この浮上力は、HGAのサスペンションによって与えられるバネ力と反対方向に等しく生じており、これにより、磁気ヘッドスライダが、回転している磁気ディスクの表面上空を所定の高さに浮上され、モータアームが半径方向全体に作動しながらも磁気ヘッドスライダの浮上高さが保たれることとなる。   In general disk devices, a magnetic disk is mounted on a spindle motor that rotates the disk. A voice coil motor arm supports a head gimbal assembly (HGA) having a microactuator on which a magnetic head slider in which a recording / reproducing head is incorporated is mounted. This voice coil motor (VCM) is provided for controlling the operation of the voice coil motor arm, in other words, provided for controlling the magnetic head slider to move between tracks on the surface of the disk. ing. As a result, data can be recorded / reproduced on / from the disc by the recording / reproducing head. During operation, a flying force is generated by an aerodynamic interaction between the magnetic head slider in which the recording / reproducing head is incorporated and the rotating magnetic disk. This levitation force is generated in the direction opposite to the spring force applied by the suspension of the HGA, whereby the magnetic head slider is levitated above the surface of the rotating magnetic disk to a predetermined height, and the motor arm However, the flying height of the magnetic head slider is maintained while operating in the entire radial direction.

一方で、VCMの固有の精度誤差や駆動力の非対称性によって、ディスクに対してデータの記録再生を正確に行うための記録再生ヘッドの性能に悪影響を与えてしまい、磁気ヘッドスライダの迅速かつ微小位置決め制御を実現することができない。従って、PZTマイクロアクチュエータは、上述したように、磁気ヘッドスライダと記録再生ヘッドとの位置制御を改善するために備えられている。特に、PZTマイクロアクチュエータは、VCM及び/又はヘッドサスペンションアセンブリの耐共振性を補うために、VCMと比べてより微小に磁気ヘッドスライダの位置ずれを補正する。そして、マイクロアクチュエータは、例えば、より狭いデータトラック間隔を有するディスクに対して使用することで、ディスク装置におけるトラックパーインチ(トラック/インチ(TPI))の値を50%増加させることができる。同時に、ヘッドのシークタイム、及び、セットリングタイムを減少させることができる。このようにして、PZTマイクロアクチュエータによって、ディスク装置、及び、それに用いられるディスクの表面記録密度の飛躍的な増加が可能となる。   On the other hand, the accuracy error inherent in the VCM and the asymmetry of the driving force adversely affect the performance of the recording / reproducing head for accurately recording / reproducing data on / from the disk. Positioning control cannot be realized. Therefore, as described above, the PZT microactuator is provided to improve the position control between the magnetic head slider and the recording / reproducing head. In particular, the PZT microactuator corrects the positional deviation of the magnetic head slider more minutely than the VCM in order to supplement the resonance resistance of the VCM and / or the head suspension assembly. For example, the microactuator can be used for a disk having a narrower data track interval, thereby increasing the value of track per inch (track / inch (TPI)) in the disk device by 50%. At the same time, the seek time and settling time of the head can be reduced. In this way, the PZT microactuator can dramatically increase the surface recording density of the disk device and the disk used therefor.

しかし、上述したPZT型のマイクロアクチュエータは、コスト面において経済的ではなく、また、通常、作動時に高い駆動電力を必要としている、という問題がある。   However, the above-described PZT type microactuator has a problem that it is not economical in cost and usually requires high driving power during operation.

ここで、近年のハードディスクドライブ、特に、以下に説明するようなタイプのマイクロドライブは、概ね、安定したアクチュエータということばかりでなく、小型化という利点がある。しかし、多くのハードディスクドライブは、ボイスコイルモータ(VCM)システムに、駆動させるために十分な1つのコイルしか備えていない。そのため、単一のコイルでは、重心と力の中心との間で有益な関係を有することが困難である。さらに、駆動力に非対称方式が用いられているため、装置が不安定となり、例えば、磁気ディスク装置や光学ディスク装置において使用するなど、高速で周期的に回転する用途には適切ではない。   Here, recent hard disk drives, in particular, microdrives of the type described below, are generally not only stable actuators but also have the advantage of miniaturization. However, many hard disk drives have only one coil sufficient to drive a voice coil motor (VCM) system. Therefore, it is difficult for a single coil to have a beneficial relationship between the center of gravity and the center of force. Furthermore, since the asymmetric system is used for the driving force, the apparatus becomes unstable, and is not suitable for applications that rotate periodically at high speed, for example, in a magnetic disk apparatus or an optical disk apparatus.

そして、情報記憶装置の分野では、コイルの質量は、概ね、アクチュエータのバランスを保つことを助けるヘッドアームの質量を補正するために用いられる。従って、コイルによる駆動力は、一般的には非対称となるが、そのため、高級な製品では、オフトラックエラーの頻度を最小限に抑えるために、ハードディスクドライブに上述したPZTマイクロアクチュエータのような補助アクチュエータを加えることは珍しくはない。   And in the field of information storage devices, the mass of the coil is generally used to correct the mass of the head arm that helps keep the actuator balanced. Therefore, the driving force by the coil is generally asymmetrical. Therefore, in high-end products, in order to minimize the frequency of off-track errors, auxiliary actuators such as the PZT microactuator described above are used in hard disk drives. It is not uncommon to add

ここで、従来技術におけるハードディスクドライブ(HDD)は、一般的には、ディスクの上側及び下側の表面上で磁気ヘッドを位置決めすると共に、回転アームブロックを可動するアクチュエータを備えている。(これにより、磁気ディスクに対するデータの記録再生が容易となる。)そして、一般的に、ボイスコイルモータの設計は、可動コイル(MC)と可動磁石(MM)というように2つのタイプに分類される。これら2つのタイプのうち、可動磁石タイプは、今日の市場で一般的に普及し利用されているハードディスクドライブに採用されている。   Here, the hard disk drive (HDD) in the prior art generally includes an actuator for positioning the magnetic head on the upper and lower surfaces of the disk and moving the rotating arm block. (This makes it easy to record and reproduce data on the magnetic disk.) In general, the design of a voice coil motor is classified into two types: moving coil (MC) and moving magnet (MM). The Of these two types, the movable magnet type is used in hard disk drives that are generally popular and used in today's market.

図8は、主アクチュエータとして可動コイル(MC)タイプのボイスコイルモータ(VCM)を備えた、一般的な従来におけるマイクロドライブを示す。この図8に示すディスクドライブでは、ボイスコイルモータ(VCM)の3つの基本的な構成要素、つまり、磁石1、ヨーク2、そして、可動コイル3、を備えている。可動コイル3は、駆動電流によって励起され、当該可動コイル3が励起されると、アーム7とヘッドジンバルアセンブリ6がベース部10に対して固定されているシャフト8周りに回転される。このとき、潜在的な動的バランスの影響やスピンドルモータ9の起こりうる偏心の結果、磁気ヘッド4は、例えば、振動したり上下動するディスク5から正確にデータを再生し記録するために、その位置が調整される必要がある。   FIG. 8 shows a typical conventional microdrive having a moving coil (MC) type voice coil motor (VCM) as a main actuator. The disk drive shown in FIG. 8 includes three basic components of a voice coil motor (VCM), that is, a magnet 1, a yoke 2, and a movable coil 3. The movable coil 3 is excited by a drive current, and when the movable coil 3 is excited, the arm 7 and the head gimbal assembly 6 are rotated around the shaft 8 fixed to the base portion 10. At this time, as a result of the potential dynamic balance and the possible eccentricity of the spindle motor 9, the magnetic head 4 can reproduce and record data accurately from the disk 5 that vibrates or moves up and down, for example. The position needs to be adjusted.

図9は、従来例におけるハードディスクドライブ、特に、可動磁石(MM)タイプのマイクロドライブを示している。図9に示す装置では、磁石1’及びヨーク2’は可動し、コイルアセンブリ3’はベース部10に固定されている。このような装置では、組み立て工程は、コイルタイプを巻き取り構成から一体化されたループ状3’に変化させることによって簡易化されうる。そして、ファラデーの法則に基づき、励起されたコイルと永久磁石によってローレンツ力が発生する。すると、コイルがベース部10上に押さえつけられ固定されている場合には、双方向の力が磁石を可動させ、アーム7及びヘッドジンバルアセンブリ6を一緒にシャフト8周りに回転させることができる。従って、磁気ヘッド4は、ディスク5上で相対的な位置を調整するためにサーボコントロールによって動作される。その結果、対称的なVCM構造は、スピンドルモータ9の構造と類似している。   FIG. 9 shows a conventional hard disk drive, in particular, a movable magnet (MM) type microdrive. In the apparatus shown in FIG. 9, the magnet 1 ′ and the yoke 2 ′ are movable, and the coil assembly 3 ′ is fixed to the base portion 10. In such an apparatus, the assembly process can be simplified by changing the coil type from a winding configuration to an integrated loop 3 '. Then, based on Faraday's law, Lorentz force is generated by the excited coil and the permanent magnet. Then, when the coil is pressed and fixed on the base portion 10, the bidirectional force can move the magnet and rotate the arm 7 and the head gimbal assembly 6 around the shaft 8 together. Therefore, the magnetic head 4 is operated by servo control in order to adjust the relative position on the disk 5. As a result, the symmetrical VCM structure is similar to the structure of the spindle motor 9.

そして、上述したMMタイプVCMは、サイズを縮小でき低コストという面で利点があるが、一方で、磁気汚染の危険性があり、ディスクドライブの製造業者にとっては望ましくない。   The above-mentioned MM type VCM has advantages in terms of reduced size and low cost, but on the other hand, there is a risk of magnetic contamination, which is undesirable for disk drive manufacturers.

ここで、従来システムでは、MMタイプVCMは、一般的に、MCタイプよりも、ハードディスクドライブ(HDD)内において必要とされる設置面積が小さい。そして、一般論として、MMタイプVCMとMCタイプVCMは両方とも、相対的な回転を発生させるために、一対の駆動力を用いる。また、ハードディスクドライブのサイズが縮小するにつれて、VCMに対する対称的な設計を採用することはより困難になっている。従って、対称的な設計は改良されているが、それらは産業上で広く採用することができず、少なくとも一部分で様々な問題が議論されている。   Here, in the conventional system, the MM type VCM generally requires a smaller installation area in the hard disk drive (HDD) than the MC type. As a general rule, both the MM type VCM and the MC type VCM use a pair of driving forces to generate relative rotation. Also, as hard disk drive sizes shrink, it becomes more difficult to adopt a symmetric design for VCM. Thus, although symmetrical designs have been improved, they cannot be widely adopted in industry and various problems are discussed at least in part.

図10は、従来のMCタイプVCMを示している。磁石1とボトムヨーク2aに加えて、VCMは、磁束密度を増加させるよう補助するトップヨーク2bを備えている。通常、MCタイプVCMには、2つの空間部が形成されている。一つは、磁石1とコイル3との間に存在し、もう1つは、コイル3とトップヨーク2bとの間に存在する。一方で、MMタイプVCMでは、一般的に1つの空間部が形成されている。このような空間部を最小化させることが必要である。   FIG. 10 shows a conventional MC type VCM. In addition to the magnet 1 and the bottom yoke 2a, the VCM includes a top yoke 2b that assists in increasing the magnetic flux density. Normally, two space portions are formed in the MC type VCM. One exists between the magnet 1 and the coil 3, and the other exists between the coil 3 and the top yoke 2b. On the other hand, in the MM type VCM, one space portion is generally formed. It is necessary to minimize such a space.

また、MMタイプVCMはコンパクトではあり、薄く安価であるが、一般的には、重量が重い。この重い重量では、従来のMCタイプVCMが有する慣性モーメントよりも大きなモーメントを発生しうる。加えて、磁束密度を増加させるために仮に上述した一体化ループ状コイルの下に永久磁石が位置すると、磁石に供給される双方向性の力が結果として大量の摩擦(抵抗)となる。言い換えると、このような摩擦により、MMタイプVCMにMCタイプVCMよりも遅い動作を引き起こすこととなる。   The MM type VCM is compact and thin and inexpensive, but generally it is heavy. With this heavy weight, a moment greater than the moment of inertia of the conventional MC type VCM can be generated. In addition, if a permanent magnet is positioned under the integrated loop coil described above to increase the magnetic flux density, the bidirectional force supplied to the magnet results in a large amount of friction (resistance). In other words, such friction causes the MM type VCM to operate slower than the MC type VCM.

その上、対称的な駆動方式を用いることはむしろ望ましくない。例えば、一部の設計者は、VCMアセンブリに対称的な配置を好む場合もあるが、現在の一般的な設計者は、VCMアセンブリに追加のコイルを導入することが困難であるとしている。また、いくつかの対称的な設計が提案されているが、それらはコンパクトではなく、広く実施するのに十分な利点はない。   Moreover, it is rather undesirable to use a symmetric drive scheme. For example, some designers may prefer a symmetrical arrangement for the VCM assembly, but current common designers find it difficult to introduce additional coils into the VCM assembly. Some symmetric designs have also been proposed, but they are not compact and do not have sufficient advantages for wide implementation.

特開平5−101558号公報JP-A-5-101558

このため、本発明では、従来例におけるVCM構造が有する上述した問題点を解決することを目的としており、特に、マイクロドライブとして有益であり、対称的かつよりコンパクトなVCM構造を提供することを目的としている。   For this reason, the present invention aims to solve the above-mentioned problems of the VCM structure in the conventional example, and particularly to provide a symmetrical and more compact VCM structure that is useful as a microdrive. It is said.

本発明は、改善されたボイスコイルモータ(VCM)構成を備えている。そして、本発明は、従来技術と比較して良好な動的性能が発揮される改良されたVCM構成を備えている。   The present invention includes an improved voice coil motor (VCM) configuration. The present invention includes an improved VCM configuration that exhibits good dynamic performance as compared to the prior art.

また、本発明は、小型化及び効果的、さらに、従来の対称設計されたVCMが有する不都合を改善することができる対称的なVCM構成を備えている。さらに、本発明は、マイクロドライブ用の可動コイル(MC)タイプのVCM構成といった特有の対称構造を備えている。   In addition, the present invention is provided with a symmetrical VCM configuration that can be downsized and effective, and that can improve the disadvantages of the conventional symmetrically designed VCM. Furthermore, the present invention has a unique symmetrical structure such as a moving coil (MC) type VCM configuration for microdrive.

また、本発明は、空間部が最小限に抑制され、磁束密度が増加された対称的なVCM構造を備えている。また、本発明は、コイルのたわみやねじれを最小限に抑制し、その結果、振動を減少させることができるよう改善されたVCM構造を備えている。   In addition, the present invention includes a symmetrical VCM structure in which the space is minimized and the magnetic flux density is increased. The present invention also includes an improved VCM structure that minimizes coil deflection and twisting and, as a result, reduces vibration.

また、本発明は、従来技術と比較して多くのコイルを有しているにも関わらず比較的にコンパクトである構成を有するVCM構造を備えている。さらに、本発明は、高性能、小型化、低コスト化を図ることができるディスクドライブを提供している。   In addition, the present invention includes a VCM structure having a structure that is relatively compact despite having many coils as compared with the prior art. Furthermore, the present invention provides a disk drive capable of achieving high performance, downsizing, and cost reduction.

具体的には、本発明であるボイスコイルモータアセンブリは、中心軸を有しており、中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、を備えたことを特徴としている。   Specifically, a voice coil motor assembly according to the present invention has a central axis, and a bearing assembly for rotation around the central axis, and at least a pair of them are positioned radially outward from the bearing assembly. And a permanent magnet set including at least a pair of magnets and an outer yoke. The coil assembly includes a coil assembly including the first coil and the inner yoke.

そして、上記ボイスコイルアセンブリは、コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを備えた、ことを特徴としている。   The voice coil assembly includes a head suspension assembly that is connected to the coil assembly and includes a head gimbal assembly and an arm that is connected to the head gimbal assembly.

また、各磁石は、半径方向の内側表面にN極あるいはS極を有すると共に、当該半径方向の内側表面における極性が隣接した他の磁石とは異なる、ことを特徴としている。また、コイルが電流により励起されると、コイルアセンブリに磁束が通過するよう構成されている。また、コイルの数と磁石の数は同数である、ことを特徴としている。また、ヘッドサスペンションアセンブリをコイルアセンブリに連結するためのナットを備えた、ことを特徴としている。さらに、少なくとも2対のコイルと、2対の磁石と、を備えた、ことを特徴としている。   Each magnet has an N-pole or an S-pole on the inner surface in the radial direction, and is different from other magnets adjacent to each other in polarity on the inner surface in the radial direction. Further, the magnetic flux is configured to pass through the coil assembly when the coil is excited by current. Further, the number of coils and the number of magnets are the same. In addition, a nut for connecting the head suspension assembly to the coil assembly is provided. Furthermore, it is characterized by comprising at least two pairs of coils and two pairs of magnets.

また、各コイルは、中心軸に直交する中心線を有すると共に、中心軸に対して弓状に形成されている、ことを特徴としている。また、コイルや磁石は、中心軸に対して対称に形成されている、ことを特徴としており、さらに、コイル及び磁石は、中心軸の周囲に対称的に配置されている、ことを特徴としている。   Each coil has a center line orthogonal to the central axis and is formed in an arc shape with respect to the central axis. Further, the coil and the magnet are characterized by being formed symmetrically with respect to the central axis, and further, the coil and the magnet are characterized by being arranged symmetrically around the central axis. .

また、本発明の他の形態であるマイクロドライブであるハードディスクドライブは、ハードディスクドライブの構成要素を取り付けるベース部と、データを記憶するハードディスクと、このハードディスクを回転駆動するスピンドルモータと、中心軸を有するボイスコイルモータアセンブリと、を備えており、ボイスコイルモータアセンブリは、中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリと、を備えた、ことを特徴としている。   A hard disk drive, which is a microdrive according to another embodiment of the present invention, includes a base portion to which components of the hard disk drive are attached, a hard disk for storing data, a spindle motor that rotationally drives the hard disk, and a central axis. A voice coil motor assembly, wherein the voice coil motor assembly is a bearing assembly for rotation about a central axis, and is positioned radially outward from the bearing assembly, and includes at least a pair of coils and an inner yoke. A permanent magnet set having at least a pair of magnets and an outer yoke, coupled to the coil assembly, and connected to the head gimbal assembly and the head gimbal assembly. Communicating A head suspension assembly having an arm that is, with a, is characterized in that.

さらに、本発明の他の形態である中心軸を有する円筒形ボイスコイルモータの組み立て方法は、
ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備え、少なくとも一対のコイルによって形成された第一の外周部と、中心軸から第一の外周部までの半径と、内側ヨークによって形成された第一の内周部と、中心軸から第一の内周部までの半径と、を有するコイルアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備え、少なくとも一対の磁石によって形成された第二の内周部と、中心軸から第二の内周部までの半径と、を有し、中心軸から第二の内周部までの半径が中心軸からコイルアセンブリの第一の外周部までの半径よりも大きく形成された永久磁石セットを構成する工程と、
第三の外周部と中心軸から第三の外周部までの半径とを有し、中心軸から第三の外周部までの半径が中心軸からコイルアセンブリの第一の内周部までの半径よりも小さく形成されたベアリングアセンブリを構成する工程と、
コイルアセンブリにヘッドサスペンションアセンブリを連結する工程と、
永久磁石セットの少なくとも一対の磁石によって形成された第二の内周部にて囲まれた領域に、コイルアセンブリを挿入する工程と、
コイルアセンブリの内側ヨークによって形成された第一の内周部にて囲まれた領域に、ベアリングアセンブリを挿入する工程と、
を有することを特徴としている。
Furthermore, an assembling method of a cylindrical voice coil motor having a central axis, which is another embodiment of the present invention,
Configuring a head suspension assembly comprising a head gimbal assembly and an arm coupled to the head gimbal assembly;
A first outer peripheral portion including at least a pair of coils and an inner yoke, a first outer peripheral portion formed by at least the pair of coils, a radius from the central axis to the first outer peripheral portion, and a first inner peripheral portion formed by the inner yoke A coil assembly having a portion and a radius from the central axis to the first inner periphery, and
A second inner peripheral portion including at least a pair of magnets and an outer yoke, and a radius from the central axis to the second inner peripheral portion; Forming a permanent magnet set in which the radius to the inner periphery of the coil assembly is larger than the radius from the central axis to the first outer periphery of the coil assembly;
A third outer peripheral portion and a radius from the central axis to the third outer peripheral portion, and a radius from the central axis to the third outer peripheral portion is greater than a radius from the central axis to the first inner peripheral portion of the coil assembly. Forming a small bearing assembly;
Coupling the head suspension assembly to the coil assembly;
Inserting the coil assembly into a region surrounded by a second inner periphery formed by at least a pair of magnets of the permanent magnet set;
Inserting the bearing assembly into a region surrounded by a first inner periphery formed by the inner yoke of the coil assembly;
It is characterized by having.

なお、本発明のさらなる特徴及び利点は、後述する実施例にて、本発明の本質の一部を解説し、及び、図示した図面等を参照して説明する。   Further features and advantages of the present invention will be described with reference to the drawings and the like, which explain a part of the essence of the present invention in the embodiments described later.

本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、小型かつ低コストであり、良好な動的性能を得ることができるボイスコイルモータアセンブリを提供することができる。また、このボイスコイルモータアセンブリをディスクドライブに搭載することで、高性能なディスクドライブを提供することをその目的とする。   Since the present invention is configured and functions as described above, according to the present invention, it is possible to provide a voice coil motor assembly that is small and low-cost and that can obtain good dynamic performance. Another object of the present invention is to provide a high-performance disk drive by mounting the voice coil motor assembly on the disk drive.

本発明の望ましい実施例を、図1乃至図7を参照して説明する。なお、種々の図において、同様の参照番号は同様の部分を表している。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the various figures, like reference numerals represent like parts.

上述したように、本発明は、対称構造を有するマイクロドライブとしての改良されたボイスコイルモータ(VCM)アセンブリを提供するよう設計されている。そして、本発明のボイルコイルモータは、ディスクドライブのHGAや他の構成などの特有の構造に関係なく、例えば、ヘッド制御や共振特性を改善することを望むアクチュエータを必要としているいかなるディスクドライブに実装されてもよい。そして、本発明は、以下に図示したり説明するような特別な構造に限定されず、産業上におけるいかなるマイクロドライブに使用されてもよい。   As mentioned above, the present invention is designed to provide an improved voice coil motor (VCM) assembly as a microdrive having a symmetrical structure. The boil coil motor of the present invention is mounted on any disk drive that requires an actuator that desires to improve head control and resonance characteristics, for example, regardless of the specific structure of the disk drive, such as an HGA or other configurations. May be. The present invention is not limited to a special structure as illustrated and described below, and may be used for any microdrive in the industry.

そして、本発明は、例えば、図8に示した従来技術にて用いられる装置に搭載されるHGAや他の主な構成に大幅な変更を加えることなく、ディスクドライブに組み込み可能である点に特徴を有する。   The present invention is characterized in that it can be incorporated into a disk drive without significant changes to, for example, the HGA and other main components mounted on the apparatus used in the prior art shown in FIG. Have

図1は、本発明の第1の実施例におけるハードディスクドライブを示している。このハードディスクドライブ、具体的にマイクロドライブは、本実施例では、MCタイプVCMを備えている。そして、このディスクドライブの設計は、VCMがその動作を改善するために対称構造を備えるよう改良されていることを除いては、概ね従来のディスクドライの設計と同様である。すならち、特定の構成要素の配置、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ106、アーム107、ベース部110は、この実施例においては従来のディスクドライブの設計と同様である。さらに、図1に示すディスクドライブは、さらに、従来のディスクドライブのように、磁気ヘッド104、ディスク105、そして、スピンドルモータ109を備えている。また、図1に示すVCMの設計は、対称的であるばかりでなく、従来装置と比較してより狭い設置面積を有する。   FIG. 1 shows a hard disk drive according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the hard disk drive, specifically, the microdrive, includes an MC type VCM. This disk drive design is generally similar to the conventional disk dry design except that the VCM has been modified to have a symmetrical structure to improve its operation. That is, the arrangement of specific components, such as the head gimbal assembly 106, the arm 107, and the base 110, is similar to the conventional disk drive design in this embodiment. Further, the disk drive shown in FIG. 1 further includes a magnetic head 104, a disk 105, and a spindle motor 109 as in the conventional disk drive. In addition, the VCM design shown in FIG. 1 is not only symmetric, but also has a smaller footprint compared to conventional devices.

例えば、マイクロドライブといった小型ハードディスクドライブにおいては、通常は、まさに一つの付加コイル用の非常に小さい空間が形成されている。しかしながら、本発明においては、その動作を改善するよう役に立ち、かつ、効果的な態様で、いくつかの付加コイルが取り入れられている。具体的には、図2に示すように、4つのコイル103a,103b,103c,103dが、VCMのベアリング111(軸受)を環状に取り囲む構成にて備えられている。具体的に、個々のコイル103a〜103dは、ベアリング111の中心軸の周囲を囲むよう弓状に形成されている。そして、ベアリング111は、その中心軸を中心とした回転を可能にしている。   For example, in a small hard disk drive such as a microdrive, usually a very small space for just one additional coil is formed. However, the present invention incorporates several additional coils in a manner that is useful and effective in improving its operation. Specifically, as shown in FIG. 2, four coils 103a, 103b, 103c, and 103d are provided so as to surround the VCM bearing 111 (bearing) in an annular shape. Specifically, the individual coils 103 a to 103 d are formed in an arc shape so as to surround the periphery of the central axis of the bearing 111. The bearing 111 can rotate around its central axis.

また、図2では、外側ヨーク102aの内側に配置されている2対の磁石101a〜101dを示している。まず、一対のリング磁石101a及び101bは、それぞれ半径方向の内側にN極を有しており、また、他の一対のリング磁石101c及び101dは、それぞれ半径方向の内側にS極を有している。なお、本実施例では、2対のリング磁石101a〜101dとコイル103a〜103dを備えている場合を図示しているが、例えば、1対、3対、さらにはそれ以上の対のリング磁石及びコイルが用いられていてもよい。また、上記2対のリング磁石101a〜101dにて形成される内周部(第二の内周部)の径は、上記コイル103a〜103dにて形成される外周部(第一の外周部)の径よりも、大きく形成されている。   FIG. 2 shows two pairs of magnets 101a to 101d arranged inside the outer yoke 102a. First, each of the pair of ring magnets 101a and 101b has a north pole in the radial direction, and each of the other pair of ring magnets 101c and 101d has a south pole in the radial direction. Yes. In the present embodiment, the case where two pairs of ring magnets 101a to 101d and coils 103a to 103d are provided is illustrated. For example, one pair, three pairs, and more pairs of ring magnets and A coil may be used. The diameter of the inner peripheral portion (second inner peripheral portion) formed by the two pairs of ring magnets 101a to 101d is equal to the outer peripheral portion (first outer peripheral portion) formed by the coils 103a to 103d. It is formed larger than the diameter.

そして、本実施例では、各コイル103a〜103dは、上述したように、半径方向の内側表面にN極を有する1つと、半径方向の内側表面にS極を有するもう1つと、による2つの隣接したリング磁石に影響を受ける。すると、VCMは、可動される励起されたコイル、固定された永久磁石から、ローレンツ力を発生する。これらすべてのコイルと磁石は、回転軸8(ベアリング111の中心軸)の周囲に対称的に配設されているので、反力を最小限に抑制でき、また、重心周りの回転を実現できる。その結果、装置の動作性能をいっそう高めることができる。   In this embodiment, each of the coils 103a to 103d has, as described above, two adjacent ones, one having the N pole on the radially inner surface and the other having the S pole on the radially inner surface. Affected by the ring magnet. Then, the VCM generates Lorentz force from the excited excited coil and the fixed permanent magnet. All these coils and magnets are arranged symmetrically around the rotating shaft 8 (the central axis of the bearing 111), so that the reaction force can be minimized and the rotation around the center of gravity can be realized. As a result, the operation performance of the apparatus can be further enhanced.

また、外側ヨーク102aに加えて、内側ヨーク102bがコイル103a〜103dに対する磁束密度を増加させるよう備えられている。そして、対称的な設計となっており、また、結果的に内側ヨーク102bと磁石101a〜101dとの間における双方向の力のバランスが取れているため、軸受け機構は、円滑かつ効率的に作動する。さらに、コイル103a〜103dが内側ヨーク102bと共に組み付けられているため、当該コイル103a〜103dと内側ヨーク102bとの間に形成されうる空間部を最小限に抑制することができる。このようにコイル103a〜103dと内側ヨーク102bとの間における空間部を最小限にすることで、アクチュエータのさらなる小型化、及び、スペースの効率的使用を図ることができる。さらに、コイル103a〜103dを内側ヨーク102bに近接させて配置させることで、コイル103a〜103dの剛性を増加させ、これにより、動作中のコイルのたわみやねじれを最小限に抑制でき、その結果、装置の振動を最小限に抑制することができる。なお、上記内側ヨーク102bで囲まれた内周部(第一の内周部)の径は、挿通されるベアリングアセンブリ115の外周部(第三の外周部)の径よりも大きく形成されている。   In addition to the outer yoke 102a, an inner yoke 102b is provided to increase the magnetic flux density for the coils 103a to 103d. And since it has a symmetrical design and, as a result, the bidirectional force is balanced between the inner yoke 102b and the magnets 101a to 101d, the bearing mechanism operates smoothly and efficiently. To do. Furthermore, since the coils 103a to 103d are assembled together with the inner yoke 102b, the space that can be formed between the coils 103a to 103d and the inner yoke 102b can be minimized. Thus, by minimizing the space between the coils 103a to 103d and the inner yoke 102b, the actuator can be further miniaturized and the space can be used efficiently. Furthermore, by arranging the coils 103a to 103d close to the inner yoke 102b, the rigidity of the coils 103a to 103d can be increased, whereby the deflection and twisting of the coil during operation can be suppressed to a minimum. The vibration of the apparatus can be minimized. The diameter of the inner peripheral portion (first inner peripheral portion) surrounded by the inner yoke 102b is formed larger than the diameter of the outer peripheral portion (third outer peripheral portion) of the bearing assembly 115 to be inserted. .

図3は、図2に示す本実施例におけるアクチュエータの分解図を示している。従って、アクチュエータが組み立てられる前の種々の部品と、一般的な組み立て方法も示している。   FIG. 3 shows an exploded view of the actuator in this embodiment shown in FIG. Therefore, various parts before the actuator is assembled and general assembly methods are also shown.

本実施例におけるアクチュエータは、ハードディスクの上側表面、及び、下側表面にそれぞれ配設される2つのヘッドジンバルアセンブリ106と、2つの磁気ヘッド104と、を備えている。また、アクチュエータアームは、一般的に、例えばアルミニウムやマグネシウムなどの金属の一ブロックから機械加工されて、いわゆる”Eブロック”型にて形成されている。ただし、いかなる製法にて製品が製造されてもよい。そして、Eブロックのアームには、それぞれのアームにHGAのすべてを積み重ねることによってヘッドスタックアセンブリ(HSA)113を形成するために、各アームにヘッドジンバルアセンブリ(HGA)が連結される。   The actuator in the present embodiment includes two head gimbals assemblies 106 and two magnetic heads 104 disposed on the upper surface and the lower surface of the hard disk, respectively. The actuator arm is generally machined from a block of metal, such as aluminum or magnesium, and formed in a so-called “E block” type. However, the product may be manufactured by any manufacturing method. Then, a head gimbal assembly (HGA) is connected to each arm in order to form a head stack assembly (HSA) 113 by stacking all of the HGAs on each arm.

そして、コイルアセンブリ112である円筒形の物体は、トップボトムベアリングアセンブリ115を受けるための中心軸用穴、つまり、内側ヨーク102bの内側に位置する軸穴を有している。そして、4つの対称的なコイル103a〜103dは、組み立て品を形成するためにコイルアセンブリ112に一体化される。そして、HSA113は、コイルアセンブリ112をナット114あるいは他の連結具にて連結する。但し、HSA113には、コイルアセンブリ112が直接接触して連結される必要は無い。実際には、上述したように連結することが重要というわけではなく、発明が用いられる用途に応じて連結方法が変更されてもよい。   The cylindrical object as the coil assembly 112 has a central shaft hole for receiving the top-bottom bearing assembly 115, that is, a shaft hole located inside the inner yoke 102b. The four symmetrical coils 103a-103d are then integrated into the coil assembly 112 to form an assembly. And HSA113 connects the coil assembly 112 with the nut 114 or another connection tool. However, the coil assembly 112 does not need to be in direct contact with and connected to the HSA 113. Actually, it is not important to connect as described above, and the connection method may be changed according to the application in which the invention is used.

そして、HSA113にナット114によってコイルアセンブリ112が連結された後には、ベアリングアセンブリ115あるいは中心部材が取り付けられる。このとき、アクチュエータの可動部が組み付けられるが、磁気汚染の危険性を最小限にするために、静止した永久磁石セット116(リング磁石101a〜101d及び外側ヨーク102aを備えた)が、別々に組み付けられる。   After the coil assembly 112 is connected to the HSA 113 by the nut 114, the bearing assembly 115 or the center member is attached. At this time, the movable part of the actuator is assembled, but in order to minimize the risk of magnetic contamination, the stationary permanent magnet set 116 (with the ring magnets 101a to 101d and the outer yoke 102a) is assembled separately. It is done.

そして、図2及び図3に示すように、ボイスコイルモータ(コイルアセンブリ112、ベアリングアセンブリ115、及び、磁石セット116を備えた)は、組み付けられると、ベアリングアセンブリ115にて設定された中心軸に対して対称的に構成されている。このアクチュエータは、その後、ドライブユニットに組み付けられ、ディスクに対してデータの記録再生を行うべく、スピンドルモータ109によって回転されるディスク105の表面を走査するよう磁気ヘッドの可動を制御するために、動作可能なようサーボコントロールシステム(図示せず)に連結される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the voice coil motor (including the coil assembly 112, the bearing assembly 115, and the magnet set 116) is assembled to the central axis set by the bearing assembly 115 when assembled. It is symmetrically configured. This actuator is then assembled to the drive unit and is operable to control the movement of the magnetic head to scan the surface of the disk 105 rotated by the spindle motor 109 to record and reproduce data on the disk. It is connected to a servo control system (not shown).

図4は、図2に示したVCMシステムにおける磁束密度のベクトル図を示す。図5に示した電流密度に基づいて、総駆動力はコンピュータシミュレーションによって予測することができる。図6は、コイル及びヨークのコンター図を示している。図6のような図は、本発明の範囲においてはVCMの設計に有用である。さらに、ANSOFTなどの商用ソフトウェアは、VCMや、ここで示した対称的なVCMを備えたハードディスクドライブを設計するのに有用である。加えて、本発明における対称的なVCMを設計する際に、磁石におけるファラデーの法則に基づいて、有限要素法により、ローレンツ力を予測することができる。   FIG. 4 shows a vector diagram of magnetic flux density in the VCM system shown in FIG. Based on the current density shown in FIG. 5, the total driving force can be predicted by computer simulation. FIG. 6 shows a contour diagram of the coil and yoke. A diagram such as FIG. 6 is useful for designing a VCM within the scope of the present invention. In addition, commercial software such as ANSOFT is useful for designing VCM and hard disk drives with the symmetric VCM shown here. In addition, when designing a symmetric VCM in the present invention, the Lorentz force can be predicted by a finite element method based on Faraday's law in a magnet.

図7は、例えば、図8に示すような従来のVCM設計と、上述した本実施例におけるVCM設計との数値の差異を示す表である。この表からは、例えば、磁束密度の約20%の増加は、本発明によって形成されるより狭い空間部(0.2mm)によって達成することができることがわかる。また、この表では、本発明における総駆動力が、約114mNであることを示しており、これは、従来設計の値である87mNよりも大きい。従って、既存の基本構成に本発明の対称的なVCMアクチュエータを用いることで、よりよく、より効果的な動作が達成されうる。   FIG. 7 is a table showing numerical differences between the conventional VCM design as shown in FIG. 8 and the VCM design in the present embodiment described above, for example. From this table it can be seen that, for example, an increase of about 20% in the magnetic flux density can be achieved by the narrower space (0.2 mm) formed by the present invention. This table also shows that the total driving force in the present invention is about 114 mN, which is larger than the conventional design value of 87 mN. Therefore, better and more effective operation can be achieved by using the symmetrical VCM actuator of the present invention in the existing basic configuration.

上述した望ましい実施例に示すように、本発明は、特に、従来のマイクロドライブよりも体積が少なくて済む。例えば、上述したVCMは30%も小さい。また、本発明は、対称的なVCMを用いることによって、より安定したアクチュエータとして形成されている。また、本発明は、磁界の隙間を最小限に抑えているため高磁束密度である。さらに、コイルのたわみやねじれによる振動を最小限に抑えている。結果として、このようなすべての利点が、従来技術と比較して、改善されたVCM装置に備わっていることとなる。   As shown in the preferred embodiment described above, the present invention requires particularly less volume than a conventional microdrive. For example, the VCM mentioned above is as small as 30%. The present invention is formed as a more stable actuator by using a symmetric VCM. Further, the present invention has a high magnetic flux density because the gap of the magnetic field is minimized. In addition, vibrations due to coil deflection and torsion are minimized. As a result, all these advantages are provided in an improved VCM device compared to the prior art.

ここで、マイクロドライブのようなハードディスクドライブの物理的なサイズは、一般的には、時が経つにつれて小型化される。そして、物理的サイズが小さくなるにつれて、動的性能は改善されアクチュエータはより有用にならなければならない。本発明では、上記のように説明した対称的なVCMを構成することで、マイクロドライブにおいて有効に利用できるよう、利便性及び経済的な解決策を備えている。なお、以前から対称的な構造のMMタイプVCMは存在するが、それらは異なる構造及び動作特性を有しており、また、上記で説明したような本発明によって達成される利点が備えられていない。さらに、上述した実施例とは異なり、多くの現在の市場に出されているハードディスクドライブ(HDD)は、非対称のMCタイプVCMを用いている。その一方で、上述した望ましい実施例では、例えば、従来の回転式DVDピックアップヘッドや類似のものなど、種々の駆動デバイスに用いることができる対称構造を有する改良されたMCタイプVCMが提供されている。   Here, the physical size of a hard disk drive, such as a microdrive, is generally reduced over time. And as the physical size gets smaller, the dynamic performance is improved and the actuator must become more useful. In the present invention, the symmetrical VCM described above is configured to provide a convenient and economical solution so that it can be effectively used in the microdrive. Although there are MM type VCMs with symmetrical structures from before, they have different structures and operating characteristics and do not have the advantages achieved by the present invention as described above. . Furthermore, unlike the embodiments described above, many current hard disk drives (HDDs) on the market use asymmetric MC type VCMs. On the other hand, the preferred embodiment described above provides an improved MC type VCM having a symmetrical structure that can be used in a variety of drive devices such as, for example, a conventional rotary DVD pickup head or the like. .

また、本発明のVCMアセンブリは対称的であるばかりでなく、従来のVCMアセンブリと比較して狭い空間部をも有する。さらに、本発明のVCMは、従来例と比較して、付加コイルを含んであるが、全体的な空間的な構造が従来のマイクロドライブを含むハードディスクドライブよりもコンパクトである。従って、本発明では、例えば高性能、小型、低コストなディスク装置、などの問題を解決することも可能である。さらに、本発明では、対称的なVCMにより動的性能が改善されうる。   In addition, the VCM assembly of the present invention is not only symmetrical, but also has a narrow space compared to conventional VCM assemblies. Furthermore, the VCM of the present invention includes an additional coil as compared with the conventional example, but the overall spatial structure is more compact than a hard disk drive including a conventional microdrive. Therefore, in the present invention, it is possible to solve problems such as high performance, small size, and low cost disk devices. Furthermore, in the present invention, dynamic performance can be improved by symmetric VCM.

ここで、一般的には、アクチュエータの感度は、VCMの駆動力の可動パーツの重量の関数で表される。そして、マイクロドライブの内部においては、VCMの設計がディスクサイズによって主に制限される。このため、狭い空間に対称的なVCMを配置することは挑戦的なことであり、実に、比較的簡易で単一のアクチュエータ制御システムを装備することは極めて困難である。しかしながら、本発明では、このような省スペースへの配置に対する挑戦に打ち勝つための助けとなりうる。   Here, in general, the sensitivity of the actuator is expressed as a function of the weight of the movable part of the driving force of the VCM. And inside the microdrive, the VCM design is mainly limited by the disk size. For this reason, it is challenging to arrange a symmetric VCM in a narrow space, and indeed it is extremely difficult to equip a relatively simple and single actuator control system. However, the present invention can help overcome the challenges of such space saving arrangements.

また、一般的に、アクチュエータにて一軸制御を行うために1つのコイルが必要とされる。しかし、重心と力の中心が一致しないと、例えば振動など、特殊な用途によっては重大な影響を及ぼしうる。仮に、アクチュエータ用のサーボシステムが結果として起こる振動を制御できない場合には、補助アクチュエータが必要となる。しかしながら、補助アクチュエータはコストが増加し、非経済的な問題がある。このため、本発明は、複数のコイルを有する対称的な設計を用いていることによって、より効果的であり有能なアクチュエータを備えている。そして、ディスクドライブにおける補助アクチュエータを不用とし、経済的にも優れている。   In general, one coil is required to perform uniaxial control with an actuator. However, if the center of gravity does not coincide with the center of force, it can have a significant effect depending on the particular application, such as vibration. If the servo system for the actuator cannot control the resulting vibration, an auxiliary actuator is required. However, the auxiliary actuator increases costs and has uneconomic problems. For this reason, the present invention provides a more effective and capable actuator by using a symmetrical design with multiple coils. Further, the auxiliary actuator in the disk drive is not required, and it is economically superior.

本発明は、上述した実施例を参照して説明したが、かかる内容に限定されず、本発明の思想の範囲に含まれる種々の改良や同等の変形例も含まれる。   Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to such contents, and includes various improvements and equivalent modifications that are included in the scope of the idea of the present invention.

本発明におけるボイルコイルモータは、ヘッドジンバルアセンブリを可動するようディスクドライブに利用することができ、産業上の利用可能性を有する。   The boil coil motor in the present invention can be used for a disk drive to move the head gimbal assembly, and has industrial applicability.

本発明における対称的可動コイル(MC)タイプのマイクロドライブを示す図である。It is a figure which shows the symmetrical movable coil (MC) type microdrive in this invention. 図1に開示したマイクロドライブにおけるボイスコイルモータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the voice coil motor in the microdrive disclosed in FIG. 図2に開示したボイスコイルモータの組付け時の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode at the time of the assembly | attachment of the voice coil motor disclosed in FIG. 図2に開示したボイスコイルモータの磁束密度を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density of the voice coil motor disclosed in FIG. 図2に開示したボイスコイルモータの電流密度を示す図である。It is a figure which shows the current density of the voice coil motor disclosed in FIG. 図2に開示したボイスコイルモータのコイル及びヨークにおけるコンター図を示す。The contour figure in the coil and yoke of the voice coil motor disclosed in FIG. 2 is shown. 従来例と本発明におけるボイスコイルモータの諸特性を示す表である。It is a table | surface which shows the various characteristics of a conventional example and the voice coil motor in this invention. 従来例における可動コイル(MC)タイプのマイクロドライブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the movable coil (MC) type microdrive in a prior art example. 従来例における可動磁石(MM)タイプのマイクロドライブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the movable magnet (MM) type microdrive in a prior art example. 図8に開示した従来の装置にて用いられているボイスコイルモータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the voice coil motor used with the conventional apparatus disclosed in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101a〜101d リング磁石
102a 外側ヨーク
102b 内側ヨーク
103a〜103d コイル
104 磁気ヘッド
105 ディスク
106 ヘッドジンバルアセンブリ
107 アーム
109 スピンドルモータ
110 ベース部
111 ベアリング
112 コイルアセンブリ
113 ヘッドスタックアセンブリ
114 ナット
115 ベアリングアセンブリ
116 磁石セット
101a to 101d Ring magnet 102a Outer yoke 102b Inner yoke 103a to 103d Coil 104 Magnetic head 105 Disk 106 Head gimbal assembly 107 Arm 109 Spindle motor 110 Base portion 111 Bearing 112 Coil assembly 113 Head stack assembly 114 Nut 115 Bearing assembly 116 Magnet set

Claims (19)

中心軸を有するボイスコイルモータアセンブリであって、
前記中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、
前記ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、
前記コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、
を備えたことを特徴とするボイスコイルモータアセンブリ。
A voice coil motor assembly having a central axis comprising:
A bearing assembly for rotation about the central axis;
A coil assembly located radially outward from the bearing assembly and comprising at least a pair of coils and an inner yoke;
A permanent magnet set that is located radially outside the coil assembly and includes at least a pair of magnets and an outer yoke;
A voice coil motor assembly comprising:
前記コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを備えた、
ことを特徴とする請求項1記載のボイスコイルモータアセンブリ。
A head suspension assembly coupled to the coil assembly and comprising a head gimbal assembly and an arm coupled to the head gimbal assembly;
The voice coil motor assembly according to claim 1.
前記各磁石は、半径方向の内側表面にN極あるいはS極を有すると共に、当該半径方向の内側表面における極性が隣接した他の前記磁石とは異なる、
ことを特徴とする請求項1又は2記載のボイスコイルモータアセンブリ。
Each of the magnets has an N-pole or an S-pole on the radially inner surface, and the polarity on the radially inner surface is different from other adjacent magnets
The voice coil motor assembly according to claim 1 or 2,
前記コイルが電流により励起されると、前記コイルアセンブリに磁束が通過する、
ことを特徴とする請求項1,2又は3記載のボイスコイルモータアセンブリ。
When the coil is excited by current, magnetic flux passes through the coil assembly.
4. The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, or 3.
前記コイルの数と前記磁石の数は同数である、
ことを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のボイスコイルモータアセンブリ。
The number of coils and the number of magnets are the same.
5. The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, 3 or 4.
前記ヘッドサスペンションアセンブリを前記コイルアセンブリに連結するためのナットを備えた、
ことを特徴とする請求項2,3,4又は5記載のボイスコイルモータアセンブリ。
A nut for connecting the head suspension assembly to the coil assembly;
6. The voice coil motor assembly according to claim 2, 3, 4 or 5.
少なくとも2対の前記コイルと、2対の前記磁石と、を備えた、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5又は6記載のボイスコイルモータアセンブリ。
Comprising at least two pairs of the coils and two pairs of the magnets;
The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6.
前記各コイルは、前記中心軸に直交する中心線を有すると共に、前記中心軸に対して弓状に形成されている、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6又は7記載のボイスコイルモータアセンブリ。
Each of the coils has a center line orthogonal to the central axis and is formed in an arc shape with respect to the central axis.
8. The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7.
前記コイルは、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7又は8記載のボイスコイルモータアセンブリ。
The coil is formed symmetrically with respect to the central axis.
9. The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
前記磁石は、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8又は9記載のボイスコイルモータアセンブリ。
The magnet is formed symmetrically with respect to the central axis.
10. The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9.
前記コイル及び前記磁石は、前記中心軸の周囲に対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9又は10記載のボイスコイルモータアセンブリ。
The coil and the magnet are arranged symmetrically around the central axis.
11. The voice coil motor assembly according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10.
ハードディスクドライブの構成要素を取り付けるベース部と、
データを記憶するハードディスクと、
このハードディスクを回転駆動するスピンドルモータと、
中心軸を有するボイスコイルモータアセンブリと、を備えたハードディスクであって、
前記ボイスコイルモータアセンブリは、
前記中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、
前記ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、
前記コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、
前記コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリと、を備えた、
ことを特徴とするハードディスクドライブ。
A base for mounting the components of the hard disk drive;
A hard disk for storing data;
A spindle motor that rotates the hard disk,
A hard disk comprising a voice coil motor assembly having a central axis,
The voice coil motor assembly includes:
A bearing assembly for rotation about the central axis;
A coil assembly located radially outward from the bearing assembly and comprising at least a pair of coils and an inner yoke;
A permanent magnet set that is located radially outside the coil assembly and includes at least a pair of magnets and an outer yoke;
A head suspension assembly coupled to the coil assembly and comprising a head gimbal assembly and an arm coupled to the head gimbal assembly.
A hard disk drive characterized by that.
前記ハードディスクドライブは、マイクロドライブである、
ことを特徴とする請求項12記載のハードディスクドライブ。
The hard disk drive is a microdrive;
13. The hard disk drive according to claim 12, wherein
前記コイルモータアセンブリは、少なくとも2対の前記コイルと、2対の前記磁石と、を備えた、
ことを特徴とする請求項12又は13記載のハードディスクドライブ。
The coil motor assembly comprises at least two pairs of the coils and two pairs of the magnets.
The hard disk drive according to claim 12 or 13, characterized in that
前記各コイルは、前記中心軸に直交する中心線を有すると共に、当該中心軸に対して弓形に形成されている、
ことを特徴とする請求項12,13又は14記載のハードディスクドライブ。
Each of the coils has a center line orthogonal to the central axis and is formed in an arc shape with respect to the central axis.
The hard disk drive according to claim 12, 13 or 14.
前記コイルは、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項12,13,14又は15記載のハードディスクドライブ。
The coil is formed symmetrically with respect to the central axis.
16. The hard disk drive according to claim 12, 13, 14, or 15.
前記磁石は、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項12,13,14,15又は16記載のハードディスクドライブ。
The magnet is formed symmetrically with respect to the central axis.
The hard disk drive according to claim 12, 13, 14, 15, or 16.
前記コイル及び磁石は、前記中心軸の周囲に対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項12,13,14,15,16又は17記載のハードディスクドライブ。
The coil and the magnet are arranged symmetrically around the central axis,
18. The hard disk drive according to claim 12, 13, 14, 15, 16, or 17.
中心軸を有する円筒形ボイスコイルモータの組立方法であって、
ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備え、前記少なくとも一対のコイルによって形成された第一の外周部と、前記中心軸から前記第一の外周部までの半径と、前記内側ヨークによって形成された第一の内周部と、前記中心軸から前記第一の内周部までの半径と、を有するコイルアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備え、前記少なくとも一対の磁石によって形成された第二の内周部と、前記中心軸から前記第二の内周部までの半径と、を有し、前記中心軸から前記第二の内周部までの半径が前記中心軸から前記コイルアセンブリの前記第一の外周部までの半径よりも大きく形成された永久磁石セットを構成する工程と、
第三の外周部と前記中心軸から前記第三の外周部までの半径とを有し、前記中心軸から前記第三の外周部までの半径が前記中心軸から前記コイルアセンブリの前記第一の内周部までの半径よりも小さく形成されたベアリングアセンブリを構成する工程と、
前記コイルアセンブリに前記ヘッドサスペンションアセンブリを連結する工程と、
前記永久磁石セットの前記少なくとも一対の磁石によって形成された前記第二の内周部にて囲まれた領域に、前記コイルアセンブリを挿入する工程と、
前記コイルアセンブリの前記内側ヨークによって形成された前記第一の内周部にて囲まれた領域に、前記ベアリングアセンブリを挿入する工程と、
を有することを特徴とする円筒形ボイスコイルモータの組立方法。
A method of assembling a cylindrical voice coil motor having a central axis,
Configuring a head suspension assembly comprising a head gimbal assembly and an arm coupled to the head gimbal assembly;
A first outer peripheral portion formed by the at least one pair of coils, a radius from the central axis to the first outer peripheral portion, and a first outer portion formed by the inner yoke. Configuring a coil assembly having one inner circumference and a radius from the central axis to the first inner circumference;
At least a pair of magnets and an outer yoke; and a second inner periphery formed by the at least a pair of magnets; and a radius from the central axis to the second inner periphery, and the center Configuring a permanent magnet set in which a radius from a shaft to the second inner peripheral portion is larger than a radius from the central axis to the first outer peripheral portion of the coil assembly;
A third outer peripheral portion and a radius from the central axis to the third outer peripheral portion, and a radius from the central axis to the third outer peripheral portion is from the central axis to the first of the coil assembly. Forming a bearing assembly formed smaller than the radius to the inner periphery;
Coupling the head suspension assembly to the coil assembly;
Inserting the coil assembly into a region surrounded by the second inner periphery formed by the at least one pair of magnets of the permanent magnet set;
Inserting the bearing assembly into a region surrounded by the first inner periphery formed by the inner yoke of the coil assembly;
A method for assembling a cylindrical voice coil motor.
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