JP3347649B2 - フラットコイル型ボイスコイルモータの磁気回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフラットコイル型ボ
イスコイルモータの磁気回路に関し、特に、磁気ディス
ク装置等において、ヘッドをディスク上の所望のトラッ
クに位置決めするフラットコイルを備えたロータと、ス
テータである磁気回路とから構成されるフラットコイル
型ボイスコイルモータの、磁気回路の改良に関する。

【０００２】近年、磁気ディスク装置は著しく大容量化
が進み、これに伴い、磁気ヘッドの位置決め精度を向上
させることが重要となってきている。それと共に、より
高速アクセス、低消費電力の要求も強く、高効率アクセ
スモータが必要となってきている。また、記録密度の向
上に伴い、所望のトラックに高速アクセスが可能な、ト
ルク特性がフラットで効率の良いフラットコイル型ボイ
スコイルモータが望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図１は従来の磁気ディスク装置２０のカ
バー７を取り外した状態を上方から見た斜視図であり、
図２は、図１の磁気ディスク装置２０のベース１に収容
された部材を取り出して示す分解斜視図である。図１及
び図２に示されるように、磁気ディスク装置２０にはバ
スタブ型のベース１があり、ベース１の中にはスピンド
ルモータ３によって回転するディスク２、及び、ディス
ク２に信号を書き込んだりディスク２から信号を読み出
したりするヘッド６を搭載するロータ５とこれを駆動す
るステータである磁気回路４からなるボイスコイルモー
タ１０が収納されている。

【０００４】図１に示されるように、一枚板のカバー７
にはプレス技術により凹凸が形成されている。７ａはカ
バー７の略四隅に設けられたねじ孔、７ｂは凹部、７ｃ
はキャリッジ固定孔、７ｄはスピンドルモータ固定孔で
あり、図示しないねじによりロータ５とスピンドルモー
タ３が固定される。カバー７はねじ７ｅによって取付部
１Ｅに取り付けられる。ねじ締結部７ａ′，７ｃ′，７
ｄ′はカバー７の表面７ａ″，７ｃ″，７ｄ″よりも低
く形成されており、ねじ頭がカバー７から突出しないよ
うになっている。

【０００５】従来の磁気ディスク装置２０では、図２に
示されるように、ベース１の底面が窪まされて設けられ
たスピンドルモータ取付孔１３に、ズピンドルモータ３
のフランジ３Ａが収納されてスピンドルモータ３が取り
付けられ、このスピンドルモータ３の周囲にディスク２
が取り付けられる。一方、ベース１の１つの角部に取り
付けられるボイスコイルモータ１０は、ステータである
磁気回路４と、ロータ５とから構成されている。ロータ
５の一端には、ディスク２の記録面の数に対応した数の
ヘッド６が取り付けられており、他端には２本のヨーク
８の間にフラットコイル９が設けられている。１１はロ
ータ５の側面に取り付けられたフラットケーブルであ
り、ヘッド６への入出力信号やフラットコイル９に流す
電流等を、図示しないプリント回路基板との間で受渡し
するものである。

【０００６】一方、磁気回路４は、上ヨーク１２、下ヨ
ーク１３、これら２枚のヨーク１２，１３をその両端部
において連結する２本のサイドヨーク１４、上ヨーク１
２を３点で支持するためのボス１５、及び、下ヨーク１
３の上に取り付けられる磁石３０とから構成されてい
る。上ヨーク１２と下ヨーク１３とは平行になってお
り、図１のようにボイスコイルモータ１０がベース１の
中に組み込まれた時に、上ヨーク１２と下ヨーク１３は
ロータ５の他端に設けられたフラットコイル９に対向す
るようになっている。サイドヨーク１４の中央部には大
径部１４Ａがあり、この大径部１４Ａはロータ５の最大
回転角度を規定するストッパになっている。従って、大
径部１４Ａにはロータ５のヨーク８との当接を緩衝する
ためのゴムリング１６が取り付けられる。

【０００７】図３(a) は図２に示される磁気回路４を、
上ヨーク１２を除いて組み立てた状態を示すものであ
る。従って、図３(a) において、１３は下ヨーク、１４
はサイドヨーク、１４Ａは大径部、１５はボス、１６は
ゴムリング、３０は磁石である。磁石３０はロータの回
転中心ＡＸに同心円状の内周面３１と外周面３２、及び
２つの放射状の面３３に囲まれた湾曲した平板であり、
この磁石３０の内周面３１と外周面３２の間の幅Ｗは、
その両端部を除いて略一定である。磁石３０はロータの
回転中心ＡＸを通る線Ｌを境にしてＳ極とＮ極に分かれ
ている。

【０００８】図３(b) は(a) の下ヨーク１３とロータ５
との関係を示すものであり、上ヨーク１２は取り除かれ
ている。図３(b) の状態は、ロータ５が最大限回転し
て、ロータ５に突設されたヨーク８の一方がサイドヨー
ク１４の大径部１４Ａに設けられたゴムリング１６に当
接している状態を示している。このように、ロータ５は
２つのサイドヨーク１４で最大振れ角を規制された状態
で、２つのサイドヨーク１４の間を揺動させることがで
きる。

【０００９】ところが、磁石３０の形状が図３(a) に示
されるよう湾曲した平板であると、ロータ５を揺動させ
るフラットコイル９が磁石３０から受ける磁束の量が磁
石３０の両端部において少なくなり、磁気回路４のトル
ク定数ＢＩ（Ｎ／Ａ）はロータ５の振れ角に対して平坦
にならず、図３(c) に示すようになる。即ち、ロータ５
が磁気回路４の中心位置にある時を振れ角０とした時
に、ロータ５の振れ角が大きくなる程トルク定数が急激
に小さくなる。この結果、ロータ５の振れ角が小さい時
と大きい時とでは、同じ角度だけロータ５を振らせるた
めに必要なフラットコイル９への電流量が異なり、ロー
タ５の回転制御が難しいという問題点があった。

【００１０】そこで、図４(a) に示されるように、磁石
３０の外周面３２の一部を切り欠いて凹部３４を形成す
ることにより、前述のトルク定数を平坦化しようとする
試みがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４
(a) のように、磁石３０の外周面３２の一部に切欠部３
４を形成してトルク定数の平坦化を図る従来のフラット
コイル型ボイスコイルモータの磁気回路においては、実
際に得られるトルク定数は図４(b) のようになり、破線
で示す元の状態に比べて結果的にロータ５を揺動させる
トルクが大幅にダウンし、トルク定数のピーク値を減少
させることになる。この場合は、トルク定数は図３のも
のに比べれば平坦化されるが、ロータ５のフラットコイ
ル９に流す電流が増えて、あまり得策ではないという問
題がある。

【００１２】そこで、本発明は、ロータを揺動させるト
ルク定数を余りダウンさせることなく、トルク定数の平
坦化を行うことが可能なフラットコイル型ボイスコイル
モータの磁気回路を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第４の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、ディスク装置に使用
され、ロータの一端に設けられたヘッドをディスク状の
記録媒体上のトラックにアクセスさせるフラットコイル
型ボイスコイルモータの磁気回路であって、ロータの他
端に設けられたフラットコイルの対向面に配置され、こ
のフラットコイルに平行な上ヨーク及び下ヨークと、こ
の上下のヨークをフラットコイルが移動する周方向両端
において連結するサイドヨーク、及び、上下のヨークの
少なくとも一方のヨーク上に配置され、フラットコイル
に磁力を作用させる磁石とを備え、磁石はロータの回転
中心を通る直線に対して線対称であり、磁石は、この磁
石の上を通過するフラットコイルに対して均一な磁束を
与えるように、フラットコイルの移動範囲、及び、磁石
の有効部分の両端部近傍の幅が滑らかに変化し、その他
の部位の幅よりも広く形成されており、磁石のロータの
回転半径方向の幅が、磁石の中心位置から両端部に向か
うに従って、次第に滑らかに狭くなり、その後、次第に
滑らかに広く形成されていることにある。

【００１４】第２の発明の構成上の特徴は、第１の発明
において、磁石の両端部が、フラットコイルの直線部分
の外側のコーナー部分まで磁力が作用するような形状に
なっていることにある。第３の発明の構成上の特徴は、
第１の発明において、磁石がロータの回転中心に同心円
状の２面と２つの放射状の面に囲まれた湾曲した平板で
あることにある。

【００１５】第４の発明の構成上の特徴は、第３の発明
において、磁石の幅がロータの回転軸から遠い側の同心
円状の面側でのみ変化していることにある。第５の発明
の構成上の特徴は、第１から第４の発明の何れかにおい
て、磁石の幅を、湾曲した平板から放出される磁束の強
さを磁石に垂直な方向のベクトル量で表し、フラットコ
イルの有効部分に相当する長さの線状導体を、フラット
コイルの軌跡と同様に移動させ、この線状導体の長さ分
のベクトル量を積分し、このベクトル量の積分値が同じ
になるようにして決定したことにある。

【００１６】本発明のフラットコイル型ボイスコイルモ
ータの磁気回路によれば、ロータを揺動させるトルクを
余りダウンさせることなく、トルク定数の平坦化を行う
ことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。本
実施例のフラットコイル型ボイスコイルモータの磁気回
路は、図１，図２で説明した従来の磁気ディスク装置２
０と同様のディスク装置において使用されるボイスコイ
ルモータ１０に使用されるものである。従って、この実
施例においては、従来のボイスコイルモータ１０と同じ
構成部材については同じ符号を付して説明する。

【００１８】図５(a) は本実施例のフラットコイル型ボ
イスコイルモータの磁気回路４の下ヨークと磁石との位
置関係を示す平面図であり、図２で説明した磁気回路４
を、上ヨーク１２を除いて組み立てた状態を示すもので
ある。従って、図５(a) において、１３は略台形状をし
た下ヨーク、１４は下ヨーク１３の両端部に突設された
サイドヨーク、１４Ａはサイドヨーク１４の大径部、１
５は上ヨークを３点支持するためのボス、１６は大径部
１４Ａの回りに取り付けられたゴムリングである。この
実施例でも下ヨーク１３の上に磁石４０が設けられてい
る。

【００１９】この実施例の磁石４０は、基本的には、ロ
ータの回転中心ＡＸに同心円状の内周面３１と外周面３
２、及び２つの放射状の面３３に囲まれた湾曲した平板
である。しかしながら、この実施例の磁石４０の内周面
３１と外周面３２の間の幅Ｗは、従来例のようにどの部
位においても略一定ではない。即ち、この実施例の磁石
４０は、その内周面３１はロータの回転中心ＡＸに同心
円状で従来と変わりはないが、その外周面３２は、磁石
４０の中心位置近傍においてはロータの回転中心ＡＸに
同心円状となっているが、この同心円状部の両側部に
は、これに滑らかに接続する凹部３５と、この凹部３５
に滑らかに接続する膨出部３６が設けられている。ここ
で、凹部３５と膨出部３６の形状について説明する。

【００２０】図６はこの実施例の磁気回路４に使用する
磁石４０の形状の詳細を示す平面図である。この実施例
の磁石４０は、ロータの回転中心ＡＸを通る直線Ｌに対
して線対称であり、内周面３１と外周面３２、及び２つ
の放射状の面３３を備えた湾曲した平板である。内周面
３１はロータの回転中心ＡＸと同心の筒面である。一
方、外周面３２は第１の外周面３２Ａ、第２の外周面３
２Ｂ、及び第３の外周面３２Ｃに分かれている。

【００２１】第１の外周面３２Ａは、ロータの回転中心
ＡＸを通る直線Ｌの近傍に位置しており、ロータの回転
中心ＡＸに同心の円弧Ｄと同一の円筒面となっている。
第２の外周面３２Ｂは第１の外周面３２Ａの両側に隣接
して設けられており、その表面はロータの回転中心ＡＸ
に同心の円弧Ｄよりも内側に位置しており、円弧Ｄとの
間に凹部３５が形成されている。外周面３２Ａと外周面
３２Ｂとは滑らかに接続されている。

【００２２】第３の外周面３２Ｃは第２の外周面３２Ｂ
に隣接して設けられており、その表面はロータの回転中
心ＡＸに同心の円弧Ｄよりも外側に位置しており、円弧
Ｄの外側に膨出部３６が形成されている。第２の外周面
３２Ｂと第３の外周面３２Ｃとは滑らかに接続されてい
る。この膨出部３６は、ロータの回転角が増えるに従っ
て円弧Ｄから次第に離れていき、円弧Ｄよりも半径の大
きい同心の円弧Ｅに達した後は再び円弧Ｄに近づいてい
く。膨出部３６が円弧Ｅと同一になるのは、ロータ５の
フラットコイル９が二点鎖線で示される最大振れ角に達
した時であり、この時にフラットコイル９の外側の湾曲
部Ｒが最も大きな面積で膨出部３６とオーバラップする
ようになっている。

【００２３】以上のような形状の磁石４０を備えた磁気
回路４にロータ５が組み付けられた状態では、図５(b)
に示されるように、ロータ５が最大に振れた時の状態に
おいても、即ち、ロータ５のフラットコイル９が磁石４
０の端部に来た場合にも、図５(c) に示されるロータ５
が磁石４０の中心位置にある場合に比べて、フラットコ
イル９の湾曲部Ｒが磁石４０にオーバラップする部分
（ハッチングで示す）が減少しない。また、図５(b) に
示される湾曲部Ｒの磁石４０に対するオーバラップ部
は、図３(b) で説明された従来の磁気回路における、ロ
ータが図５(b) と同じ位置の湾曲部Ｒの磁石４０に対す
るオーバラップ部に比べて面積が大きい。従って、ロー
タ５のフラットコイル９が磁石４０の端部に来た場合に
もフラットコイル９の直線部分だけではなく、湾曲部Ｒ
にも磁石４０からの磁束が十分に通ることになり、ロー
タ５を揺動させる時のボイスコイルモータのトルクを上
昇させることが可能となる。

【００２４】図７(a) は図５(a) の磁気回路によりロー
タ５が受けるトルク定数の、ロータ５の振れ角に応じた
特性を、縦軸と横軸のスケールを拡大して示すものであ
る。また、図７(b) は(a) の特性の縦軸と横軸のスケー
ルを、図３(c) の特性の縦軸と横軸のスケールと同じに
して、従来の磁気回路によりロータ５が受けるトルク定
数と比較して示すものである。図７(b) においては、従
来の磁気回路によりロータ５が受けるトルク定数を破線
で示し、本実施例の磁気回路によりロータ５が受けるト
ルク定数を実線で示してある。

【００２５】図７(a) ，(b) の特性図から分かるよう
に、本実施例の磁石４０を使用したフラットコイル型ボ
イスコイルモータの磁気回路４では、ロータ５を揺動さ
せるトルク定数のピーク値が余りダウンすることなく、
トルク定数の平坦化が実現されている。この結果、フラ
ットケーブル９に流す電流量を増やすことなく、ロータ
５の回転角の制御が従来に比べて容易になる。

【００２６】図８は、図６で説明した実施例の磁石４０
の形状を決定する方法の一例を説明するものである。磁
石４０の形状を決定するに際しては、湾曲した平板磁石
２１から放出される磁束の強さを磁石に垂直な方向のベ
クトル量Ｖで表し、ロータ５のフラットコイル９の放射
状直線部に相当する長さの線状導体２２を、フラットコ
イル９の軌跡と同様に矢印方向に移動させ、この線状導
体２２の長さ分のベクトル量Ｖをコンピュータ２３を用
いて積分し、このベクトル量Ｖの積分値がどの位置にお
いても同じになるような、磁石２１の幅を計算する。こ
のとき、磁石２１の中央部付近の幅を基準幅としてお
き、磁石２１の両端部側の幅をこの基準幅から増減させ
て磁石２１の幅を決定する。

【００２７】なお、磁石２１からの磁束の強さは均一で
はなく、磁石２１の縁部に行くほど小さくなる。また、
コンピュータ２３によって得られた均一な磁束が得られ
る磁石の幅Ｗのデータに基づき、磁石２１の内周面２１
Ａの形状はそのままにして、磁石２１の外周面２１Ｂの
形状を、磁石の幅のデータに従って増減させると、図６
で説明したような本実施例の磁石４０が得られる。

【００２８】なお、前述の実施例では、磁石４０の内周
面３１の形状はロータ５の回転中心ＡＸに同心の円筒状
そのままにしたが、内周面３１の形状を外周面３２の形
状と同時に変形させても良い。更に、前述の実施例で
は、磁石４０が下ヨーク１３のみに配置されていたが、
磁石４０は上ヨーク１２にも配置しても良く、また、上
ヨーク１２と下ヨーク１３の両方に配置しても良いもの
である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
気回路の磁石の形状により、フラットコイル型ボイスコ
イルモータのフラットコイルに、ロータの振れ角に係わ
らず、ピーク値が従来と余り変わらない均一の磁束を与
えることができるので、ロータを揺動させるトルク定数
が余りダウンすることなく、トルク定数の平坦化が行わ
れる。この結果、フラットケーブルに流す電流量を増や
すことなく、ロータの回転角の制御が従来に比べて容易
になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の磁気ディスク装置の構成例を示す斜視図
である。

【図２】図１の磁気ディスク装置のベースに収容されて
いる構成要素を取り出して示す分解斜視図である。

【図３】(a) は従来のフラットコイル型ボイスコイルモ
ータの磁気回路の下ヨークと磁石と位置関係を示す平面
図、(b) は(a) の磁気回路とロータとの位置関係を示す
平面図、(c) は(b) のロータが受けるトルク定数の、ロ
ータの振れ角に応じた特性図である。

【図４】(a) は従来のフラットコイル型ボイスコイルモ
ータの改良型の磁気回路の下ヨークと磁石と位置関係を
示す平面図、(b) は(a) の磁気回路によりロータが受け
るトルク定数の、ロータの振れ角に応じた特性図であ
る。

【図５】(a) は本発明のフラットコイル型ボイスコイル
モータの磁気回路の下ヨークと磁石と位置関係を示す平
面図、(b) は(a) の磁気回路においてロータが最大に振
れた時の状態を示す平面図、(c) は(a) の磁気回路にお
いてロータが磁気回路の中心位置にある時の状態を示す
平面図である。

【図６】本発明の磁気回路に使用する磁石の形状の詳細
を示す平面図である。

【図７】(a) は図５(a) の磁気回路によりロータが受け
るトルク定数の、ロータの振れ角に応じた特性図、(b)
は(a) の特性を図３(c) の従来の磁気回路によりロータ
が受けるトルク定数と比較して示す特性図である。

【図８】本発明のフラットコイル型ボイスコイルモータ
の磁気回路に使用する磁石の形状を決定する方法を説明
する説明図である。

【符号の説明】

４…ステータ（磁気回路） ５…ロータ ８…ヨーク ９…フラットコイル １０…ボイスコイルモータ １２…上ヨーク １３…下ヨーク １４…サイドヨーク １４Ａ…大径部 １６…ゴムリング ２０…磁気ディスク装置 ３０…磁石 ３１…内周面 ３２…外周面 ３３…放射状の面 ３４…凹部 ３５…凹部 ３６…膨出部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−258949（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−78510（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−68479（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 33/18 G11B 21/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク装置に使用され、ロータの一端
   に設けられたヘッドをディスク状の記録媒体上のトラッ
   クにアクセスさせるフラットコイル型ボイスコイルモー
   タの磁気回路であって、 前記ロータの他端に設けられたフラットコイルの対向面
   に配置され、このフラットコイルに平行な上ヨーク及び
   下ヨークと、 この上下のヨークを前記フラットコイルが移動する周方
   向両端において連結するサイドヨーク、及び、 前記上下のヨークの少なくとも一方のヨーク上に配置さ
   れ、前記フラットコイルに磁力を作用させる磁石と、を
   備え、前記磁石は前記ロータの回転中心を通る直線に対して線
   対称であり、 前記磁石は、この磁石の上を通過する前記フラットコイ
   ルに対して均一な磁束を与えるように、前記フラットコ
   イルの移動範囲、及び、磁石の有効部分の両端部近傍の
   幅が滑らかに変化し、その他の部位の幅よりも広く形成
   されており、 前記磁石の前記ロータの回転半径方向の幅が、前記磁石
   の中心位置から両端部に向かうに従って、次第に滑らか
   に狭くなり、その後、次第に滑らかに広く形成されてい
   ることを特徴とするフラットコイル型ボイスコイルモー
   タの磁気回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフラットコイル型ボイ
   スコイルモータの磁気回路であって、前記磁石は、その
   両端部が、前記フラットコイルの直線部分の外側のコー
   ナー部分まで磁力が作用するような形状になっているも
   の。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のフラットコイル型ボイ
   スコイルモータの磁気回路であって、前記磁石は、前記
   ロータの回転中心に同心円状の２面と２つの放射状の面
   に囲まれた湾曲した平板であるもの。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のフラットコイル型ボイ
   スコイルモータの磁気回路であって、前記磁石の幅は、
   前記ロータの回転軸から遠い側の同心円状の面側でのみ
   変化しているもの。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１項に記載のフ
   ラットコイル型ボイスコイルモータの磁気回路であっ
   て、前記磁石の幅は、前記湾曲した平板から放出される
   磁束の強さを磁石に垂直な方向のベクトル量で表し、 前記フラットコイルの有効部分に相当する長さの線状導
   体を、前記フラットコイルの軌跡と同様に移動させ、 この線状導体の長さ分の前記ベクトル量を積分し、 このベクトル量の積分値が各位置で同じになるようにし
   て決定したもの。