JP2518895B2

JP2518895B2 - ヘッドアクセス用揺動モ―タ

Info

Publication number: JP2518895B2
Application number: JP63203090A
Authority: JP
Inventors: 敬治有賀; 則彦鈴木; 朋良山田; 宏志前多; 孝浩今村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-08-17
Filing date: 1988-08-17
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPH0255557A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕外部記憶用ディスク装置の読み書きヘッドをアクセス
する揺動モータに関し、揺動モータの多極化を図り、大きなモータトルクを発
生させることによりモータのアクセス速度を向上させる
ことが可能な揺動モータ構造を実現することを目的と
し、弧状のヨークを有するステータと、このステータ内に
揺動自在に軸支され、前記ヨークの反対側の面にアーム
が突設されたロータとを備えた揺動モータ構成におい
て、前記ロータのヨークに対向する外周面に３個の永久
磁石を所定間隔で設けると共に、この磁石の中央の磁石
の周方向の幅を他の２個の幅より広くし、前記磁石に対
向する前記ヨークの内周面には、平行部を有するように
巻回した２個のコイルを、内周面に沿わせかつ前記平行
部が密着するように隣接させて設けると共に、このコイ
ルの巻線は通電時に各コイルに逆向の電流が流れるよう
に結線して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は計算機等の外部記憶装置として用いられる磁
気ディスク装置、光ディスク装置等の読み書きヘッドを
アクセスするヘッドアクセス用の揺動モータに関する。

コンピュータの外部記憶装置として用いられる磁気デ
ィスク装置や光ディスク装置等は、近年その記憶容量が
飛躍的に増大している。例えば、記憶媒体として磁気デ
ィスクを使用するハードディスク装置の記録密度はこの
10年の間に10倍以上にはね上がってきており、その記憶
容量は大容量型で1Gバイト／スピンドルにも達する。

第８図及び第９図はこのような磁気ディスクを使用す
るハードディスク装置の構成の一例を示すものである。
ハードディスク装置には約3600rpmで高速回転するスピ
ンドルＳがあり、このスピンドルＳに複数枚（例えば10
枚）の磁気ディスクＤが所定間隔を開けて取り付けられ
ている。磁気ディスクＤにはその両面にデータが記録さ
れるようになっており、磁気ディスクへの書込並びに磁
気ディスクからの読出は、この磁気ディスクＤの両面に
設けられた磁気ヘッドＨにより行われる。この磁気ヘッ
ドＨの磁気ディスクＤ上の移動はアームＡを介してアク
チュエータにより行われる。磁気ヘッドＨを移動させる
アクチュエータには直進型と揺動型があるが、第８図及
び第９図に示す揺動型の方が使用されることが多い。

揺動型アクチュエータには一般に、所定角度内のみの
回動（揺動）が行え、その回転角度を細かく制御するこ
とができる揺動モータSMが使用されている。この揺動モ
ータSMはステータSTとロータＲとから構成され、ロータ
ＲにはスピンドルＳに取り付けられた磁気ディスクＤの
枚数と同数或いは磁気ディスクＤの枚数より１つ多いか
少ない枚数（図では９本）のアームＡが突設されてい
る。そして、このアームＡの先端部に磁気ディスクＤを
挟むように対向して取り付けられた２つの磁気ヘッドＨ
を有する磁気ヘッドアッセンブリASSYが取り付けられて
いる。揺動モータSMのステータSTは第９図に示すように
磁気ディスクＤの近傍に設置され、ステータSTから突出
したアームＡの先端部に取り付けられた磁気ヘッドアッ
センブリASSYの磁気ヘッドＨの移動範囲αが磁気ディス
クＤの記録領域に一致するようになっている。

このようなハードディスク装置のアクチュエータに用
いられる揺動モータSMは、磁気ヘッドＨによる高速アク
セスを行うためにトルクが大きいことが好ましく、揺動
モータSMのトルク定数の向上が望まれている。

〔従来の技術〕

ハードディスク装置の磁気ヘッドを駆動アクセスする
ためのアクチュエータである揺動モータには、一般に、
ステータに永久磁石を備え、ロータ側にコイルを備え
た、いわゆる可動コイル型モータが主流であるが、一
方、ステータ側にコイルを備え、ロータ側に永久磁石を
備えた、所謂、可動磁石型モータを採用しようとする試
みもある（特公昭62−35181号公報参照）。

第６図（ａ）は従来の可動磁石型の揺動モータ60の構
成を示すものである。図において、61はステータのヨー
クであり、62はステータに設けられた回転軸63に回動自
在に取り付けられたロータである。ヨーク61の内周面に
は第６図（ｂ）に示すようなフラットコイル64が、ヨー
ク61の内周面に沿うように成形されて取り付けられてい
る。そして、このフラットコイル64の平行な巻線部に対
向するロータ62の外周面には、フラットコイル64の巻線
方向に延長された２個の永久磁石65,66が取り付けられ
ている。永久磁石65は外側が例えばＳ極になっていると
きは、永久磁石66は外側がＮ極になっており、２つの永
久磁石65,66の外側の磁極は互いに異なっている。

このように構成された可動磁石型の揺動モータ60で
は、ヨーク61に取り付けられたフラットコイル64に流す
電流の量および電流の方向を制御することにより、ロー
タ62の揺動を制御することができる。

ところが、一般にはこのような構成で上述の動作は可
能であるが、より高速の揺動を行なって磁気ヘッドのア
クセス時間を上げるためには、第６図の構成の揺動モー
タではモータのトルクが不足である。

そこで、第７図に示すように、ヨーク71の内周面に２
組のフラットコイル74を取り付け、ロータ72側には極性
の異なる４個の永久磁石75,76,77,78を交互に設置し
て、一般のブラシレスモータのように多極化した揺動モ
ータ70が考えられている。このように、可動磁石型の揺
動モータを多極化することにより、第６図の揺動モータ
60に比べてトルクは増大し、また、個々のフラットコイ
ルに流れる磁束を減らすことができるので、ヨーク71の
厚さを２極の揺動モータ60に比べて薄くすることもでき
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような多極の揺動モータをヘッドアク
セス用に使用する場合には、揺動モータのロータの磁石
取付面の反対側にはヘッドを支持するアーム部材等が配
置されており、このような多極の揺動モータを構成する
だけのスペースが得られない。逆に、限られたスペース
の中で、一定のストローク（回転角度）を持つ多極の揺
動モータを実現しようとすると、必然的に永久磁石の周
方向の幅を狭くせざるを得ず、充分なトルクが得られな
い上に、永久磁石の幅を狭くしたことによるギャップ磁
束密度が充分得られない等の問題がある。

また、可動磁石型の揺動モータでは、磁石の重量は軽
くすることに意義はあるが、コイル重量については重く
ても差し支えがない。このような点で、可動磁石型の揺
動モータではコイルの幅が磁石の幅よりも広い、第７図
に示すようなロングコイル型と呼ばれるものの方が原理
的に優れていると考えられる。しかしながら、多極型の
揺動モータをロングコイル型で実現しようとすると、ス
ペースがますます厳しくなり、コイルの製造が殆ど不可
能になってしまうという問題もある。

本発明は、このような従来の課題を解消するためにな
されたものであり、限られたスペースの中でヘッドアク
セス用揺動モータの多極化を図り、大きなモータトルク
を発生させることによりモータのアクセス速度を向上さ
せることが可能なヘッドアクセス用揺動モータを実現す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明のヘッドアクセス用揺動モ
ータは、弧状のヨーク１を有するステータと、このステ
ータ内に揺動自在に軸支され、前記ヨーク１の反対側の
面にアーム９が突設されたロータ４とを備えたヘッドア
クセス用揺動モータにおいて、前記ロータ４のヨーク１
に対向する外周面に３個の永久磁石6,7,8を所定間隔で
設けると共に、この磁石の中央の磁石７の周方向の幅を
他の２個の幅より広くし、前記磁石6,7,8に対向する前
記ヨーク１の内周面には、平行部を有するように巻回し
た２個のコイル2,3を、内周面に沿わせかつ前記平行部
が密着するように隣接させて設けると共に、このコイル
2,3の巻線は通電時に各コイルに逆向の電流が流れるよ
うに結線したことを特徴としている。

なお、前記目的を達成する本発明は、前述の構成にお
いて、ロータ４に設ける磁石6,7,8をステータに、ステ
ータに設けるフラットコイル2,3をロータ４に設けても
実現することができる。

〔作用〕

本発明のヘッドアクセス用揺動モータでは、ロータの
揺動アーム取付面の反対側に、中央部の磁石の周方向の
幅が両側の磁石よりも大きい３個の磁石があり、この磁
石に対向するステータのヨーク内周面には、２つのフラ
ットコイルがその平行部が密着状態でヨーク内周面に沿
うように取り付けられ、各コイルには逆向の電流が流れ
るように巻線が結線されているので、通電時に中央部の
２つのコイルに同一方向の電流が流れ、３極ヘッドアク
セス用揺動モータとして働く。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明のヘッドアクセス用揺動モータの一実
施例構成の概要を示すものであり、この実施例は磁気デ
ィスク装置のヘッドアクセスにヘッドアクセス用揺動モ
ータを適用している。そして、第１図ではヘッドアクセ
ス用揺動モータの要部のみを抜き出して示している。

図において、１はステータのヨーク、2,3はヨーク１
の内周面に取付けられたフラットコイル、４は回転軸５
を中心に揺動するロータ、6,7,8はロータ４のヨーク対
向面に取り付けられた永久磁石、９はロータ４のヨーク
の反対側に突設されたアーム、10は磁気ヘッドアッセン
ブリであり、その先端に磁気ヘッド11が固着されてい
る。

ヨーク１は例えば低炭素鋼を用いて製造され、少なく
とも内周面が半円の湾曲体である。フラットコイル2,3
はほぼ同じような形状をしており、第２図に示すように
平行部（実効部）2a,3aとその上下のコイルリターン部2
b,3bとから構成され、平行部2a,3aの一方の側面同士が
密着された状態でヨーク１の内周面に沿うように曲げら
れた後に内周面に取り付けられる。また、各フラットコ
イル2,3には逆向の電流が流れるように、フラットコイ
ル2,3の内側の巻線端部同士が結線され、フラットコイ
ル2,3の外側の巻線端部の一方から電流を流し、他方の
巻線端部から電流が流れ出るようになっている。この結
果、通電時にはフラットコイル2,3の中央側の２つの平
行部2a,3aのに同一方向の電流が流れることになる。

回転軸５を中心に揺動するロータ４のヨーク１に対向
する側は円周面となっており、この円周面には３個の永
久磁石（例えばネオジウム鉄磁石のような希土類磁石）
6,7,8が取り付けられている。この回転軸５の周囲には
実際にはベアリング等の軸受が設けられているが、この
実施例には軸受は示していない。また、ロータ４のヨー
ク１の反対側には前記第８図の従来例に示すように、例
えば10枚の磁気ディスクに対して９個のアーム９が回転
軸５の方向に所定間隔で突設されており、各アーム９の
自由端側にはそれぞれ２本の磁気ヘッド11を備えたヘッ
ドアッセンブリ10が、２枚の磁気ディスク間に介在する
ように取り付けられている。このため、アーム９の取付
部の反対側に位置する前述の磁石6,7,8も、アーム９の
突設範囲に応じて回転軸方向に延長されたものとなって
いる。

このように、フラットコイル2,3は間隔を開けずに密
着させたことにより、なくなった両者の間の空間分だけ
フラットコイル2,3の幅を広くとることができると共
に、フラットコイル2,3に対向する磁石の数も３個で良
いので、磁石6,7,8の幅もそれぞれ広くすることができ
る。

なお、前述の実施例においてはフラットコイル2,3は
一層コイルで示されているが、フラットコイル2,3は実
際には数層の積層コイルであり、第１図のフラットコイ
ル2,3の内側に２層目以降のコイルが重ねられる。

第３図は以上説明した実施例の実現例を示すものであ
る。この実現例ではヨーク１はヨーク本体1aと蓋1bとに
分割されており、蓋1bはボルト12でヨーク本体1aに固着
されるようになっている。そして、蓋1bを外した状態で
ヨーク本体1aと蓋1bに設けられた孔1c,1dに回転軸5c,5d
を嵌め込み、蓋1bをヨーク本体1aに取り付けてロータ４
をヨーク本体1a内に内装するようになっている。この図
には、ヨーク本体1a内に隣接状態で取り付ける積層され
たフラットコイル2,3の実際の形状、ロータ４の背面に
取り付ける３つの磁石6,7,8の形状、及びアーム９の取
り付け状態が示されている。なお、この図にはアーム９
の先端に取り付けるヘッドアッセンブリは示していな
い。

次に、第４図を用いて第１図の実施例の動作原理を説
明する。本発明のヘッドアクセス用揺動モータは、第７
図に示した４種の揺動モータ50の内側２個の磁石76,77
を一体にしたものと考えて良いが、大きく異なるのは、
第７図の４極の揺動モータ70の場合は、隣り合う磁極の
極性は反対であるのに対して、本発明の構成の場合は中
央の幅の広い磁石７の外側と内側は均一の極性である。
磁気回路としては、中央の幅の広い磁石７の磁力線のリ
ターンを両側の短い幅の磁石6,8が受け持つと考えて良
い。従って、本発明のヘッドアクセス用揺動モータは３
極モータと考えて良く、２つのフラットコイル2,3もそ
の隣り合う平行部2a,3aには同一方向の電流が流れるの
で、同一極として考えることができる。

以上より、第４図に示したヘッドアクセス用揺動モー
タの場合、ヘッドアクセス用揺動モータの発生トルクＭ
は次式で表される。

Ｍ＝Bli・ｒ但し、Ｂはギャップ磁束密度、ｌはコイルの有効長ｉ
は流れる電流、ｒは磁石の半径である。この式より、第
４図のヘッドアクセス用揺動モータは第６図の従来の揺
動モータに比べて２倍のコイル長ｌを有するので、ギャ
ップ磁束密度Ｂ、電流ｉ、及び磁石の半径ｒの値にそれ
ほど差がなければ、揺動モータの発生トルクＭはほぼ２
倍になる。

なお、第４図のような構成の磁気回路の場合、一般に
は幅の広い中央の磁石７側と幅の狭い両側の磁石6,8側
とでギャップ磁束密度は対称でないが、トルクＭはこれ
らの総和で発生するため、この非対称性は特に問題とは
ならない。

また、第６図（ａ）の従来構成であると、磁石65,66
とヨーク61間の吸引力がそのまま軸荷重となり、この吸
引力は20〜50kgにも及ぶ大きな力となって、軸受に対し
て大きな負担となる。これに対して、第４図の構成では
幅の狭い磁石6,8はほぼ対向しているため、両者の吸引
力は殆ど相殺され、幅の広い磁石７の吸引力のみが軸受
荷重となる。よって、本発明のヘッドアクセス用揺動モ
ータでは、発生トルクは増加しても吸引力は従来の２極
モータに対して殆ど増加しない。

以上説明した実施例は、全てステータ側にフラットコ
イルを備え、ロータ側に磁石を備えた可動磁石型のヘッ
ドアクセス用揺動モータであるが、本発明の３極の可動
磁石型のヘッドアクセス用揺動モータの構成は、フラッ
トコイルと磁石の取り付けが逆になった可動コイル型の
ヘッドアクセス用揺動モータにも適用することができ
る。この実施例を第５図に示す。

第５図に示した可動コイル型のヘッドアクセス用揺動
モータ、ヨーク１の中央部に幅の広い磁石57を、その両
端に所定間隔を開けて幅の狭い２つの磁石56,58を取り
付け、これら磁石56,57,58が対向するロータ４の外周面
に第２図に示したと同様のフラットコイル52,53を取り
付ければ良く、動作は前述の可動磁石型のヘッドアクセ
ス用揺動モータと全く同じになる。

以上のように、本発明では中央部に位置させるフラッ
トコイルは間隔を開けずに密着させ、中央部のフラット
コイルに対向する磁石を１個にしてヘッドアクセス用揺
動モータを３極にしたことにより、４曲のヘッドアクセ
ス用揺動モータでは必要であるフラットコイル同士間の
隙間、或いは磁石同士間の隙間分だけフラットコイルの
幅を広くとることができると共に、フラットコイルに対
向する磁石の数も３個で良いので、磁石の幅もそれぞれ
広くすることができる。

なお、以上の実施例では、コイルの幅が磁石の幅より
広いロングコイル型のものを説明したが、コイルの幅が
磁石の幅よりせまくコイルの磁束が全て使用されるショ
ートコイル型のもので本発明のヘッドアクセス用揺動モ
ータを構成しても勿論差し支えないものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のヘッドアクセス用揺動
モータによれば、フラットコイルを２つ隣接させて設け
ると共に、このフラットコイルの対向面に中央部の磁石
を他の２個に比べて幅広に形成した３つの磁石を設けた
ことにより、限られたスペースの中でフラットコイル或
いは磁石の幅を大きくすることができ、大きなモータト
ルクを発生させることができるので、モータのアクセス
速度を向上させることが可能となり、ヘッドの高速アク
セスが行えるという効果がある。

また、本発明のヘッドアクセス用揺動モータは３極で
あり、３個の磁極のうちの２つがほぼ対向位置にあって
その吸引力を相殺できるので、軸受にかかる荷重を低減
することができ、信頼性を高くすることができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヘッドアクセス用揺動モータの一実施
例の構成を示す概要図、第２図は本発明のヘッドアクセ
ス用揺動モータに使用するフラットコイルの構成を示す
正面図、第３図は第１図のヘッドアクセス用揺動モータ
の実現例の組立を示す斜視図、第４図は第１図のヘッド
アクセス用揺動モータの磁気回路を説明する図、第５図
は本発明のヘッドアクセス用揺動モータを可動コイル型
で構成する場合の実施例を示す部分構成図、第６図
（ａ）は従来の２極型ヘッドアクセス用揺動モータの構
成を示す概略図、第６図（ｂ）はフラットコイルの構成
を示す斜視図、第７図は４極型ヘッドアクセス用揺動モ
ータの構成図、第８図はハードディスク装置の構成を示
す斜視図、第９図はハードディスク装置の一例の構成を
示す平面図である。１……ヨーク、2,3……フラットコイル、 2a,3a……コイルの平行部、 2b,3b……コイルのリターン部、４……ロータ、５……回転軸、 6,7,8……磁石、９……アーム、 10……ヘッドアッセンブリ、 11……磁気ヘッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前多宏志神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者今村孝浩神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弧状のヨーク（１）を有するステータと、
このステータ内に揺動自在に軸支され、前記ヨーク
（１）の反対側の面にアーム（９）が突設されたロータ
（４）とを備えたヘッドアクセス用揺動モータにおい
て、前記ロータ（４）のヨーク（１）に対向する外周面に３
個の永久磁石（６），（７），（８）を所定間隔で設け
ると共に、この磁石の中央の磁石（７）の周方向の幅を
他の２個の幅より広くし、前記磁石（６），（７），
（８）に対向する前記ヨーク（１）の内周面には、平行
部を有するように巻回した２個のコイル（２），（３）
を、内周面に沿わせかつ前記平行部が密着するように隣
接させて設けると共に、このコイル（２），（３）の巻
線は通電時に各コイルに逆向の電流が流れるように結線
したことを特徴とするヘッドアクセス用揺動モータ。
【請求項２】弧状のヨーク（１）を有するステータと、
このステータ内に揺動自在に軸支され、前記ヨーク
（１）の反対側の面にアーム（９）が突設されたロータ
（４）とを備えたヘッドアクセス用揺動モータにおい
て、前記ロータ（４）の前記ヨーク（１）に対向する外周面
に、平行部を有するように巻回した２個のコイル（5
2），（53）を外周面に沿わせかつ前記平行部が密着す
るように隣接させて設けると共に、このコイル（52），
（53）の巻線は通電時に各コイルに逆向の電流が流れる
ように結線し、前記コイル（52），（53）に対向する前
記ヨーク（１）の内周面には、３個の永久磁石（56），
（57），（58）を所定間隔で設けると共に、この磁石の
中央の磁石（57）の周方向の幅を他の２個の幅より広く
したことを特徴とするヘッドアクセス用揺動モータ。