JP2978495B2 - リニアパルスモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リニアパルスモータに関し、特にヘッドを
目標トラックに位置決めするための駆動機構として用い
るのに適したリニアパルスモータに関する。

〔従来の技術〕

リニアパルスモータは、例えば、磁気ヘッドまたは光
学ヘッドを磁気ディスクまたは光ディスクの半径方向に
直線的に移動させてこのヘッドを目標トラックに位置付
けるために使用される。

従来、この種のリニアパルスモータは、特開昭59−89
565号に記載されているように、４つの磁極を含む固定
子と、この固定子上を滑動する可動子とで構成される。
可動子を固定子上で直線運動させるために、固定子の磁
極歯の両側には１対の第一および第二のガイド部材が設
けられる。第一のガイド部材はリベットにより固定子に
固着され、第二のガイド部材はリベットおよび板ばねに
よりその長手方向と直角方向に可動に設けられる。各々
のガイド部材にはボールガイド部が形成され、この中に
ボールが配置される。可動子は、これらのボールの回転
によって、固定子上を滑動する。固定子の磁極歯に磁界
を与える永久磁石がこの磁極歯の下方に設けられる。こ
の磁界を選択的に打消して可動子を移動させるために、
コイルが巻回された１対の磁気枠が永久磁石と並んで配
置される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のリニアパルスモータは、固定子に固着
された第一のガイド部材を基準として可動子が直線的に
移動する。従って、固定子側の磁極歯と可動子側の磁極
歯とを精密に平行に位置付けるためには、第一のガイド
部材がリベットによる取付けによって固定子上で正確な
位置をとれるようにする必要がある。しかしながら、磁
極材および第一のガイド部材を極めて高い精度で加工す
ることは困難であり、結果として、固定子側の磁極歯と
可動子側の磁極歯とが平行にならないという欠点があ
る。この場合、可動子の停止位置によって、可動子の静
止推力が変わってしまうという現象が生じる。

さらに、従来のリニアパルスモータにおいては、４つ
の分離した磁極材上を滑動する４個のボールによって固
定子側の磁極歯と可動子側の磁極歯とのギャップ長が決
定される。従って、磁極材の組立て誤差によって、磁極
歯の長手方向における固定子側磁極歯と可動子側磁極歯
との間のギャップが一定にならないという欠点があっ
た。

従って、本発明の目的は、固定子側の磁極歯と可動子
側の磁極歯とが高精度で平行に位置付けられたリニアパ
ルスモータを提供することにある。

本発明の他の目的は、磁極歯の長手方向における固定
子側の磁極歯と可動子側の磁極歯との間のギャップが一
定であるリニアパルスモータを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、部品個々に寸法誤差があ
っても、組立時にその寸法誤差の影響を低減することが
できるリニアパルスモータを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のリニアパルスモータは、第１の方向に列状に
配置された複数の第１の磁極歯からなる磁極歯群を複数
有する突起部と、前記突起部を囲む位置に形成された平
面部とを有する固定子と、前記固定子の平面部の上に前
記突起部を囲むように設けられ、前記第１の方向に延び
る案内溝を有する枠形の案内部材と、前記固定子の平面
部と前記案内部材との間の間隔を調整するためのギャッ
プ調整部材と、前記案内溝に係合する回転部材を介して
前記案内部材の上に設けられ、前記第１の磁極歯と対向
するように前記第１の方向に列状に配置された複数の第
２の磁極歯を有し、前記第１の方向に可動する可動子と
からなるリニアパルスモータにおいて、前記固定子の前
記第１の方向の一端部には調整ピンが設けられ、前記案
内部材は、前記調整ピンと嵌合する穴を有し、前記案内
部材を前記調整ピンを軸に回動させることにより、前記
案内溝の延長方向が前記第１の方向と一致するように調
整可能であることを特徴とする。

〔実施例〕

第１図を参照すると、本発明の一実施例は、４個の磁
極材1a〜4aを有する固定子10を含む。各磁極材の上面部
には複数の磁極歯が列状に形成され、磁極歯群をなして
いる。固定子10は、これらの磁極材1a〜4aと中央の矩形
突起部13内に収容している。磁極材1a〜4aの磁極歯1t〜
4tはすべて平行に配置される。磁極歯1t〜4tは、すべて
ピッチ，歯幅および歯高が等しい。磁極歯1tおよび2tの
歯山の延長線は、それぞれ磁極歯3tおよび4tの歯山と一
致する。磁極歯1tおよび3tは、磁極歯2tおよび4tに対し
て1/2ピッチ分ずれている。突起部13の上面の高さは、
磁極歯1t〜4tの凸部分の高さと等しい。埃塵の進入を防
止するため、磁極歯1t〜4tの凹部分には樹脂等が埋込ま
れる。

突起部13を囲む部分には平面部14が形成されている。
平面部14の角部には可動子規制ピン15が、突起部13の近
傍には調整用ピン16が立てられる。さらに、平面部14の
四隅にはスクリュー用穴17が形成される。

固定子10の構造を第２図を参照して説明する。磁極材
1a〜4aの下面からは、各々鉄心1b〜4bが延びている。鉄
心1b〜4bの囲りにはナイロン等の絶縁材でできたボビン
1c〜4cが嵌合する。ボビン1c〜4cの囲りには、コイル1d
〜4dが巻かれる。コイル1dおよび4dはボビン1cおよび4c
に反時計方向に巻かれ、コイル2dおよび3dはボビン2cお
よび3cに時計方向に巻かれる。

フレキシブル印刷配線板５はコイル1dおよび2d、なら
びにコイル3dおよび4dを各々直列に接続する。コネクト
部５′には４つの駆動電流入力用端子が設けられる。鉄
心1b−4bは、配線板５の窓部を通過して鉄製ヨーク6nお
よび6sの穴1e〜4eに嵌合し、磁気的に接続される。ヨー
ク6nおよび6sの間には永久磁石７が設けられる。永久磁
石７は、ヨーク6n側がＮ極に、ヨーク6s側がＳ極に磁化
されている。固定子10を構成するこれらの部品は、組立
後、プラスチック、好ましくはガラス繊維入り不飽和ポ
リエステルを使用したモールド成形により平面部14およ
び突起部13が形成され、第１図に示す形状となる。磁極
歯1t〜4tはこの後、磁極材1a〜4aの上面に切削等により
形成される。

再び第１図を参照すると、中央に窓部を有する枠形の
案内部材20はアルミニウムにより形成される。案内部材
20の下側には中央に窓部を有するリン青銅製のスペース
バネ21がその取付部22によって取付けられる。案内部材
20の上面−側部には、断面がＶ字型の溝23が形成され、
他側部は平面部27となっている。案内部材20の角部に
は、歯車25の取付用ピン26が設けられる。スペースバネ
21が取付けられた案内部材20は、固定子10の平面部14上
に配置される。このとき、案内部材20およびスペースバ
ネ21に形成された穴24および24′が調整用ピン16に嵌合
する。

この時点で案内部材20はピン16を中心として回動可能
であり、Ｖ字型溝23の長手方向が磁極材1a〜4aの磁極歯
11と直角になるように位置調整することができ、案内部
材20はさらに４本のスクリュー18によって高さ方向の調
整をすることができる。後述する方法によってこれらの
調整が行なわれた後、案内部材20は固定子10の平面部14
に紫外線硬化樹脂により固着される。

リティナ30は案内部材20の上面に滑動可能に設けられ
る。リティナ30は中央に窓を有する枠体であり、ポリア
セタールにより作られる。リティナ30の一方の側部に
は、Ｖ字型溝23に係合するボール31が回転可能に埋込ま
れる。リティナ30の他方の側部には平面部27に係合する
円柱形のローラ32が回転可能に埋込まれる。リティナ30
のローラ32が設けられた側には、歯車25と係合するラッ
ク部33が形成される。歯車25は、第３図に示すように、
歯数16の大歯車25lと歯数８の小歯車25sとが同軸上に一
体形成されたものである。ラック部33には、小歯車25s
が係合する。

第４図も合わせて参照すると、純鉄の可動子40は下面
41（磁極材1a〜4aと対向する面）にフォトエッチングに
より２つの磁極歯列42nおよび42sが形成されている。磁
極歯列42nおよび42sの歯ピッチおよび歯幅は磁極歯1t〜
4tと同じであるが、磁極歯列42nと42sとの歯は1/4ピッ
チ（歯幅の半分）ずれている。磁極歯列42nは磁極1aお
よび2aに対向し、磁極歯列42sは磁極3aおよび4aに対向
する。下面41の−側部にはボール31に係合する断面Ｖ字
型の溝43が形成され他側部は平面47となっている。可動
子40の他側部には、大歯車25lと係合し、ラック部33と
同ピッチの歯を持つラック部44が形成される。さらに、
可動子40の角部は規制ピン15に係合可能な突起45および
当接部46が形成される。

第５図に示すように可動子40は鈍鉄なので、永久磁石
７の磁力によってリティナ30を挟んで固定子10に吸着さ
れる。このとき、磁極歯1t〜4tと、可動子40の下面41の
歯面とは間隔（30μｍ）をもって対向する。可動子５は
ボール31のＶ字型溝23および43に沿った回転およびロー
ラ32の平面部27および47上の回転により、案内部材20に
対して矢印Ｂの方向に移動可能である。可動子40の移動
量は、突起45および当接部46が規制ピン15に当接するこ
とによって規制される。リティナ30は可動子40の移動量
の半分だけ可動子40と同方向に移動する。大歯車25lお
よび小歯車25sは、各々可動子40およびリティナ30のラ
ック部44および33に係合しており、大歯車25lの歯数が
小歯車25sの歯数の２倍なので、ボール31およびローラ3
2と溝23,43および平面部27,47との間にスリップが生じ
ても、可動子40とリティナ30との矢印Ｂの方向における
位置関係は一定に保たれる。

第５図のVI−VI断面図である第６図を参照して固定子
10側の磁極歯1t〜4tと可動子40の磁極歯42n,42sとのギ
ャップＧの調整法および固定子10と可動子10との磁極歯
の平行度の調整法について以下に述べる。

前述したように、固定子10の平面部14上には、案内部
材20がスペースバネ21を介して設置される。案内部材20
上にリティナ30を置き、可動子40を搭載すると、永久磁
石７→ヨーク6n→鉄心１および2b→磁極材1aおよび2a→
可動子40→磁極材3aおよび4a→鉄心3bおよび4b→ヨーク
6s→永久磁石７による磁気回路が構成され、可動子40の
磁極歯42nおよび42s表面は磁極材1a〜4aに吸着する。こ
の状態（ギャップＧが０の状態）で、４本のスクリュー
18を穴17の下方から挿入し、その先端が案内部材20の下
面に各々接触する位置迄ねじ込む。次に、スクリュー18
がすべて30μｍ上昇するだけの回転量だけ４本のスクリ
ュー18を同一量回転させる。これによって、可動子40の
磁極歯42nおよび42sと各磁極材1a〜4aの磁極歯1t〜4tと
の間隔は、均一に30μｍになる。ギャップＧの調整後、
スペースバネ21は一部で固定子10の平面部14に可撓性の
接着剤により仮止めされる。この状態で、案内部材20お
よびスペースバネ21は依然としてピン16の回りに微小量
だけ回転可能である。

次に、磁極歯1t〜4tに対して可動子40の磁極歯42nお
よび42sが平行になるよう調整する。この調整は案内部
材20のＶ字型溝23が磁極歯11に対して直角となるように
案内部材20をピン16を中心として回転させれば良い。さ
らに精密を期すならば、第５図の状態で可動子40を矢印
Ｂ方向に一定の速度で移動させ、コイル1d〜4dに発生す
る起電力による電流値が互いにπ/4だけ位相の異なる正
弦波になるように案内部材20を回転させて調整すれば良
い。この調整後、案内部材20およびスペースバネ21と固
定子10の平面部14との間には紫外線硬化樹脂50が充填さ
れ、紫外線によって硬化される。この結果、案内部材20
は固定子10の平面部14上に固着される。このように、案
内部材20の位置を固定子10の平面部14上で平行および直
角方向に移動可能にすることによって、固定子10の磁極
歯1t〜4tに対して可動子40の磁極歯42nおよび42sの平行
度およびギャップを調整することができる。

次に以上のように構成されたリニアパルスモータの動
作について説明する。

リニアパルスモータの模式図を示す第７図Ａ〜Ｄを参
照すると、リニアパルスモータはステップ１〜４の繰返
しによって１ステップ毎に駆動される。本実施例のリニ
アパルスモータは、固定子10および可動子40に同一ピッ
チで同一歯幅および同一歯高の磁極歯が形成されてお
り、歯のピッチＴは0.75mm,歯幅Ｗは0.375mm,歯高Ｈは
0.375mmである。前述したように、固定子10の磁極歯1t
と磁極歯2tとはその形成される周期が1/2ピッチずれて
いる。すなわち、磁極歯1tの山部が磁極歯42nの山部と
対向するときは、磁極歯2tの山部は磁極歯42nの谷部と
対向する。磁極部3tと4tとの関係も同様である。さら
に、可動子40の磁極歯42nと42sとは互いに1/4ピッチ
（歯幅の半分）ずつずれている。以下の説明では、図の
左から右への方向を電流の正の方向と定義する。

第７図Ａに示すように、ステップ１においては、コイ
ル1d〜4dに正の電流が印加される。この正電流によっ
て、磁極材1aおよび3aには図の上方向の磁束が発生し、
磁極材2aおよび4aには下方向の磁束が発生する。磁極材
1aおよび3aに発生する磁束の方向は、永久磁石７が発生
する磁束の方向と一致するので、磁極歯1tおよび3tと磁
極歯42nおよび42sとの間には、各々吸着力が働く。磁極
材2aおよび4aに発生する磁束の方向は、永久磁石７が発
生する磁束の方向と逆なので、互いに打消し合い、磁極
歯2tおよび4tと磁極歯42nおよび42sとの間には、ほとん
ど吸着力は発生しない。

今、図示するように、便宜上、磁極材1aの磁極歯を1t
−（１）〜1t−（５），対向する可動子40の磁極歯を42
n−（１）〜42n−（５）とし、同様に磁極材3aの磁極歯
を3t−（１）〜3t−（５），可動子40の磁極歯を42s−
（１）〜42s−（５）とする。磁極歯42n−（１）〜42n
−（５）には、各々磁極歯1t−（１）〜1t−（５）に吸
着しようとする力が働く。この吸着力は可動子40に図の
右方向への移動力を与える。一方、磁極歯42s−（１）
〜42s−（５）には、各々磁極歯3t−（１）〜3t−
（５）に吸着しようとする力が働く。この吸着力は可動
子40に図の左方向への移動力を与れる。可動子40は、上
述した右方向への移動力および左方向への移動力がつり
合った位置で止まる。すなわち、磁極歯1t−（１）〜1t
−（５）と磁極歯42n−（１）〜42−（５）とが、およ
び磁極歯3t−（１）〜3t−（５）と磁極歯42s−（１）
〜42s−（５）とが互いに歯幅Ｗの3/4だけ向い合わせた
位置で可動子40が停止する。

次に、第７図Ｂに示すようにステップ２においては、
コイル1dおよび2dには負の電流が、コイル3dおよび4dに
は正の電流が印加される。この負の電流によって、磁極
材1aおよび2aに生ずる磁束の方向が逆転し、磁極歯1tと
42nとの間の吸着力は生じなくなる一方、磁極歯2tと42n
との間に吸着力が発生する。磁極歯3tと42sとの間の吸
着力は依然として発生している。可動子40は、磁極材2a
および3aが発生する吸引力がつり合う位置迄左方に移動
して停止する。すなわち、磁極歯2t−（１）〜2t−
（５）に各々磁極歯42n−（１）′〜42n−（５）′が吸
引されて可動子40を左方向に移動させる。可動子40が左
方に移動し磁極歯42s−（１）〜42s−（５）が磁極歯3t
−（１）〜3t−（５）よりも左方に移動すると、磁極歯
3t−（１）〜3t−（５）の磁極歯42s−（１）〜42s−
（５）に対する吸引力は可動子40を右方へ移動させよう
とする力になる。可動子40は、磁極歯2t−（１）〜2t−
（５）が可動子40を左方に移動させようとする力と、磁
極歯3t−（１）〜3t−（５）が可動子40を右方に移動さ
せようとする力とがつり合った位置で停止する。第７図
Ａ（ステップ１）と比較すると、可動子40はT/4（＝0.1
875mm）だけ左方に移動する。

次に、第７図Ｃを参照すると、ステップ３においては
コイル1d〜4dすべてに負の電極が印加される。これによ
って、磁極材3aの吸引力は打消され、磁極材4aが吸引力
を発生する。ステップ２と同様に、磁極材2aは吸引力を
発生している。可動子40は、磁極材2aおよび4aが発生す
る吸引力がつり合う位置迄さらに左方に移動して停止す
る。すなわち、磁極歯4t−（１）〜4t−（５）に各々磁
極歯42s−（１）′〜42s−（５）′が吸引されて可動子
40を左方向に移動させる。磁極歯42n−（１）′〜42n−
（５）′が磁極歯2t−（１）〜2t−（５）よりも左に移
動すると、磁極歯2t−（１）〜2t−（５）の磁極歯42n
−（１）′〜42n−（５）′に対する吸引力は可動子40
を右方に移動させようとする力になる。可動子40は、磁
極材4aが可動子40を左方に移動させようとする力と磁極
材2aが可動子40を右方に移動させようとする力とがつり
合った位置で停止する。第７図Ｂと比較すると、可動子
40はさらにT/4だけ左方に移動する。

第７図Ｄを参照すると、ステップ４においては、コイ
ル1dおよび2dに正の電流が、コイル3dおよび4dに負の電
流が印加される。これにより、磁極材1aおよび4aに吸引
力が生じる。可動子40は、磁極材1aおよび4aが発生する
吸引力がつり合う位置迄さらに左方に移動して停止す
る。すなわち、磁極歯1t−（１）〜1t−（５）が各々磁
極歯42n−（２）〜42n−（６）を吸引して可動子40を左
方に移動させる。磁極歯42s−（１）′〜42s−（５）′
が磁極歯4t−（１）〜4t−（５）よりも左に移動する
と、磁極歯4t−（１）〜4t−（５）の磁極歯42s−
（１）′〜42s−（５）′に対する吸引力は可動子40を
右方に移動させようとする力になる。可動子40は、磁極
材1aが可動子40を左に移動させようとする力と、磁極材
4aが可動子40を右に移動させようとする力とがつり合っ
た位置で停止する。第７図Ｃと比較すると、可動子40は
さらにT/4だけ左方に移動する。第７図Ａと比較する
と、可動子40は3/4Tだけ左方に移動している。

次に、再びコイル1d〜4dに第７図Ａに示す電流を流し
て、さらに可動子40をT/4だけ左方に移動させる。以上
のステップ１〜４を繰返すことによって可動子40は左に
移動し、ステップ１〜４の１サイクルによって可動子40
は距離Ｔだけ移動する。可動子40を右に移動させるとき
には、ステップ４からステップ１の順序でコイル1d〜4d
を駆動すれば良い。

次に、上述したリニアパルスモータを3.5インチフロ
ッピーディスク装置に適用した実施例について説明す
る。

第５図を再び参照すると、リニアパルスモータ60の固
定子10の両側部には、ネジ穴を有する取付部61が形成さ
れている。可動子40は、下側磁気ヘッド取付穴62および
上側磁気ヘッドのヘッド組立体取付用ネジ穴63を有す
る。

第８図〜第10図を参照すると、アルミ製ベース板70は
リニアパルスモータ60を取付けるための開口71を有し、
開口71のまわりはアウトサート成形によりプラスチック
枠72が形成される。リニアパルスモータ60は、ベース板
70の下面側から装着され、可動子40をベース板70の上面
側に位置させて開口71に取りつけられ、３つの取付部61
においてネジ61′によって固定される。第10図に最も良
く示されるように、プラスチック枠72はショルダ部72′
を有し、可動子40の固定子10からの離脱を防いでいる。

可動子40の磁気ヘッド取付穴62には、ジンバルスプリ
ング（図示せず）に支持された下側磁気ヘッド64lが設
けられる。可動子40の上面には、上側磁気ヘッド支持組
立体65が設けられる。支持組立体65は、ネジ63′によっ
てネジ穴63に固着された固定ブロック66と、この固定ブ
ロック66に２枚の板ばね67を介して取付けられた可動ア
ーム68とを含む。可動アーム68は、スプリング69によ
り、第９図の反時計方向に付勢される。可動アーム68の
先端には上側磁気ヘッド64uが設けられ、スプリング69
により下側磁気ヘッド64l側に押圧される。可動アーム6
8は、公知のようにヘッドロード・アンロード機構によ
り第９図の矢印Ａ方向駆動され、上側磁気ヘッド64uを
下側磁気ヘッド64lに対して離接させる。

ベース板70はその下面にスピンドルモータ73が設けら
れる。そのモータ軸はベース板70の上面に延び、スピン
ドルハブ74と係合している。スピンドルハブ74は、挿入
されたフロッピーディスクの中心と係合し、ディスクを
回転させる。ベース板70にはさらに、挿入されたフロッ
ピーディスクのケースと係合してディスクの平面位置
（高さ）を決定する凸部がアウトサート成形によって形
成される。

リニアパルスモータ60を駆動させると、上側および下
側磁気ヘッド64lおよび64uは矢印Ｂ方向に移動して目標
トラックに位置付けられる。可動子40の最小移動ピッチ
は0.1875mmなので、このピッチがトラックピッチとな
る。可動子40の突起45が規制ピン15に係合して停止する
位置が０トラックとなる。

本実施例のフロッピーディスク装置は、ベース板70上
に直接スピンドルハブ74およびリニアパルスモータ60を
取付けているので、スピンドルハブ74に係合するディス
クの高さと下側磁気ヘッド64lの高さとを正確に決定す
ることができる。さらにスピンドルハブ74の回転中心に
磁気ヘッド64lおよび64uの直線運動の延長線を正確に位
置付けることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、固定子の平面部上に設
けられ可動子の摺動を案内する案内部材を固定子の平面
部と平行および直角な方向に位置調整する調整部材を設
けたことによって、固定子の磁極歯と可動子の磁極歯と
を正確に平行に位置付けることができ、さらに両磁極歯
の長手方向のギャップを一定に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図は
第１図に示した実施例に用いられる固定子を示す分解斜
視図、第３図は第１図に示した実施例に用いられる歯車
を示す斜視図、第４図は第１図に示した実施例に用いら
れる可動子を示す平面図、第５図および第６図は本発明
の一実施例を示す斜視図およびVI−VI断面図、第７図は
本発明の一実施例の動作を説明するための模式図、第８
図および第９図は第１図に示したリニアパルスモータを
使用したフロッピーディスク装置を示す平面図および側
面図、第10図は第８図のＸ−Ｘ断面図である。 1a〜4a……磁極材、1t〜4t……磁極歯、10……固定子、
20……案内部材、21……スペースバネ、25……歯車、30
……リティナ、40……可動子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の方向に列状に配置された複数の第１
   の磁極歯からなる磁極歯群を複数有する突起部と、前記
   突起部を囲む位置に形成された平面部とを有する固定子
   と、 前記固定子の平面部の上に前記突起部を囲むように設け
   られ、前記第１の方向に延びる案内溝を有する枠形の案
   内部材と、 前記固定子の平面部と前記案内部材との間の間隔を調整
   するためのギャップ調整部材と、 前記案内溝に係合する回転部材を介して前記案内部材の
   上に設けられ、前記第１の磁極歯と対向するように前記
   第１の方向に列状に配置された複数の第２の磁極歯を有
   し、前記第１の方向に可動する可動子とからなるリニア
   パルスモータにおいて、 前記固定子の前記第１の方向の一端部には調整ピンが設
   けられ、前記案内部材は、前記調整ピンと嵌合する穴を
   有し、 前記案内部材を前記調整ピンを軸に回動させることによ
   り、前記案内溝の延長方向が前記第１の方向と一致する
   ように調整可能であることを特徴とするリニアパルスモ
   ータ。