JP5035553B2 - ボイスコイルモータ用磁気回路及びボイスコイルモータ - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク装置のヘッド位置決めを行うボイスコイルモータにおける磁気回路及びボイスコイルモータに関するものである。

ハードディスクには、磁気記録膜を成膜したメディアとそのメディアを必要な回転数に回転させるスピンドルモータ、記録内容を読み書きする磁気ヘッドとそれを駆動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）及び制御装置等が配置される。近年、メーカーの激しい価格競争により、ボイスコイルモータにも更なる低コストが要求されている。

図１に示す如く、ボイスコイルモータ１０は、特開２００４−２３９６９号公報（特許文献１）に記載のように、磁性体ヨーク１，１に磁石（永久磁石）２をそれぞれ接着配置し（なお、図において、一方の磁性体ヨークに接着配置した磁石は図示を省略している）、上記両磁石２が互いに対向するようにヨーク１，１を配設すると共に、上記両磁石２間の空隙に可動コイル３を介在させたもので、磁気ヘッドを位置決めさせる機能を有している。なお、図中、４はアーム、５は柱状磁性体である。両磁石２は、ヨーク１上に配置された後、磁極がＮＳの交互になるように着磁されている。

ここで、磁石の形状は、ボイスコイルモータ特性に起因して形状が決められるのが通常である。
即ち、例えば図２に示すように、ボイスコイルモータ１０は、通常、磁気ディスク装置２０の磁気ディスク２１を収容するための四角形状の収容体２２の一隅部に配設されるが、ヨーク１も、これに対応し、四角形状の収容体２２の一隅部を形成する互いに隣り合う壁面に対向する両側辺部１１，１１とこれら両側辺部１１，１１によって形成される頂部１２に対向する底辺部１３とを有する三角形状（特に直角三角形形状）、この三角形状の頂部が切り落とされ、或いは頂部が丸味を帯びた状態の三角形状、これら三角形の底辺部の中央部が半円状、三角形状、頂部が丸味を帯びた三角形状等に凹んだ乃至は切り欠かれた扇形状、三日月状乃至半円形リング状などの形状に形成される。なお、図２中、２３はピボット回転軸、２４はアーム、２５は磁気ヘッドアクチュエータ、２６はサスペンションである。そして、磁石も、図３に示したように、このヨーク１に相応した形状、つまり扇状、或いは円弧状乃至扁平逆Ｖ字状等の形状に形成される。

磁石をこのように扇形状等に形成するには、金型の作製及び加工（成形、切断、切削等）のコストが高く、生産性が高くない状態である。また、扇形状等の磁石形状を用いた場合には、ヨーク上において磁石を固定する場合、希望の位置に固定させることが難しく、特に小型化されている磁気ディスク装置において磁石の位置決め精度がトルクに与える影響が大きく、問題が発生していた。

また、特開平６−１７８５２３号公報（特許文献２）には、二つの台形磁石を並べてヨーク上に配置する磁気回路が記載されているが、台形磁石の加工の工程数が多く歩留まりに問題がある。

特開２００４−２３９６９号公報 特開平６−１７８５２３号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、磁気ヘッドの位置決め性が向上し、トルク変動が小さく、しかも磁石製造の生産性の高いボイスコイルモータ用磁気回路及びボイスコイルモータを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行ったところ、ボイスコイルモータに用いる磁石を直方体又は平行四辺形柱とし、その２個をアングル状（ハの字状又はヘの字状）に配置した場合、磁気ヘッドの位置決めが向上し、トルク変動が小さいといった作用効果が得られることを知見し、本発明をなすに至ったものである。

即ち、本発明は、下記ボイスコイルモータ用磁気回路及びボイスコイルモータを提供する。
請求項１：
磁性体ヨーク上に磁石が配置されてなるボイスコイルモータ用磁気回路において、磁性体ヨークが、頂部が切り落とされたもしくは丸味を帯びた三角形状、又は該三角形状の底辺部の中央部が、半円状にもしくは頂部が丸味を帯びた三角形状に、凹んだもしくは切り欠かれた、扇形状、三日月形状もしくは半円形リング形状を有すると共に、磁石が直方体又は平行四辺形柱の形状を有し、該磁石の２個のみを上記磁性体ヨーク上に磁極の向きが交互になるように、かつ上記２個の磁石の長さ方向をそれぞれ延長した延長線が交叉する角度が６０°以上１８０°未満となるようにアングル状に配置してなることを特徴とするボイスコイルモータ用磁気回路。
請求項２：
互いに対向して配置された一対の磁性体ヨークと、上記一対の磁性体ヨークの少なくとも一方の磁性体ヨークに、他方の磁性体ヨークと対向するように磁石が配置されてなるボイスコイルモータ用磁気回路において、磁性体ヨークが、頂部が切り落とされたもしくは丸味を帯びた三角形状、又は該三角形状の底辺部の中央部が、半円状にもしくは頂部が丸味を帯びた三角形状に、凹んだもしくは切り欠かれた、扇形状、三日月形状もしくは半円形リング形状を有すると共に、磁石が直方体又は平行四辺形柱の形状を有し、該磁石の２個のみを上記磁石が配置される磁性体ヨーク上に磁極の向きが交互になるように、かつ上記２個の磁石の長さ方向をそれぞれ延長した延長線が交叉する角度が６０°以上１８０°未満となるようにアングル状に配置してなることを特徴とするボイスコイルモータ用磁気回路。
請求項３：
上記一対の磁性体ヨークにそれぞれ互いに対向して２つの磁石が配置され、これら磁石をそれぞれ磁極の向きが交互になるように配置したものであることを特徴とする請求項２記載のボイスコイルモータ用磁気回路。
請求項４：
上記アングル状に配置される２つの磁石が、それぞれその長さ方向が上記ヨーク両側辺部に沿った方向と同方向となるように配置された請求項１，２又は３記載のボイスコイルモータ用磁気回路。
請求項５：
互いに対向して配置された一対の磁性体ヨークと、上記一対の磁性体ヨークの少なくとも一方の磁性体ヨークに、他方の磁性体ヨークと対向するように磁石が配置され、この磁石と上記他方の磁性体ヨークとの間に可動コイルが配設されてなるボイスコイルモータにおいて、磁性体ヨークが、頂部が切り落とされたもしくは丸味を帯びた三角形状、又は該三角形状の底辺部の中央部が、半円状にもしくは頂部が丸味を帯びた三角形状に、凹んだもしくは切り欠かれた、扇形状、三日月形状もしくは半円形リング形状を有すると共に、磁石が直方体又は平行四辺形柱の形状を有し、該磁石の２個のみを上記磁石が配置される磁性体ヨーク上に磁極の向きが交互になるように、かつ上記２個の磁石の長さ方向をそれぞれ延長した延長線が交叉する角度が６０°以上１８０°未満となるようにアングル状に配置してなることを特徴とするボイスコイルモータ。
請求項６：
上記一対の磁性体ヨークにそれぞれ互いに対向して２つの磁石が配置され、これら磁石をそれぞれ磁極の向きが交互になるように配置したものであることを特徴とする請求項５記載のボイスコイルモータ。
請求項７：
上記アングル状に配置される２つの磁石が、それぞれその長さ方向が上記ヨーク両側辺部に沿った方向と同方向となるように配置された請求項５又は６記載のボイスコイルモータ。

本発明によれば、２個の直方体又は平行四辺形柱である磁石をアングル状に配置すると共に、それに適応したヨーク及びコイル形状を用いることにより、コイルの位置決め及び固定が容易な磁気回路を提供でき、ボイスコイルモータとしても磁気ヘッドの位置決め精度が向上するものである。

以下、図４以下を参照して、本発明を具体的に説明する。
本発明の磁気回路は、磁性体ヨーク及び磁石からなっているもので、これは、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、一対のヨーク１ａ，１ｂのそれぞれに接着された磁石２ａ，２ａと２ｂ，２ｂを互いに対向するように配設し、これら一対のヨーク１ａ，１ｂを柱状磁性体５，５により所定の間隔をあけて連結してなる磁気回路６の上記磁石２ａ，２ａと２ｂ，２ｂ間の間隙に図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、可動コイル３を挿入することで、ボイスコイルモータにするものである。

ここで、本発明のボイスコイルモータは、磁性体ヨーク上に、２つの直方体又は平行四辺形柱である磁石を磁極の向きが交互になるようにして、アングル状（ハの字状又はヘの字状）に配置したことを特徴とする。

この場合、図４（Ａ），（Ｂ）の例は、磁石が直方体形状を有し、図５の例では磁石が平行四辺形柱の形状を有するものである。なお、このような平行四辺形柱の磁石を用いる場合、２つの平行四辺形柱の磁石の端部同士を離間させたハの字状又は端部同士を当接させたヘの字状態に配置してもよい。

また、上記図４（Ａ），（Ｂ）の磁気回路及びボイスコイルモータは、一対のヨーク１ａ，１ｂにそれぞれ磁石２ａ，２ａと２ｂ，２ｂを配置したものであるが、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、一対のヨーク１ａ，１ｂのうち、一方のヨーク１ｂに磁石２ａ，２ａを上記のようにアングル状に配置し、他方のヨーク１ｂには磁石を配置せず、磁石２ａ，２ａに対向するように他方のヨーク１ｂを設けたものであってもよい。この場合、可動コイル３は、磁石２ａ，２ａと他方のヨーク１ｂとの間に挿入される。

ヨークは、磁気ディスク装置に内蔵できる形状であり、通常、磁気ディスクを収容する四角形状の収容体の一隅部に配設され、三角形状、頂部が切り落とされ又は丸味を帯びた状態の三角形状、これら三角形の底辺部の中央部が半円状、三角形状、頂部が丸味を帯びた三角形状に凹んだ乃至は切り欠かれた扇形状、三日月状乃至半円形リング状の形状を有する。このヨークは、珪素鋼板や炭素鋼等の磁性体で構成され、通常ボルト等で磁気回路を固定するため、貫通孔が端部に設けられている。

上記ヨークの上に、磁石の位置決めを行い、磁石を接着剤で固定する。本発明のように、磁石形状を図４，６に示す直方体或いは図５に示す平行四辺形柱の形状にすることにより、ヨーク上での磁石の位置決めが容易になるものである。これに対し、従来の扇状等の形状のような場合には位置決めが容易にできず、位置決めが悪い場合には、トルクのばらつきといった問題が生じる。

この場合、２つの磁石はアングル状に、つまり２つの磁石の長さ方向がヨーク両側辺部１１，１１に沿った方向と同方向又はほぼ同方向となるように配置することが好ましい。２つの磁石は、図４〜６に示したように、ＮＳの磁極が形成されるように着磁してそれぞれの磁性が交互になるように配置されていることが好ましい。

また、２つの磁石は、上記長さ方向に沿って延長した場合に交叉する。この交叉角度は、特に限定されないが、図４，６に示す直方体の場合には、６０°以上１８０°未満が好ましく、更には９０°以上１８０°未満がよい。あまり角度が小さすぎるとトルクを得られる範囲が小さくなる場合がある。

図５に示す平行四辺形柱の場合も同様で、６０°以上１８０°未満、好ましくは９０°以上１８０°未満がよい。

２つの磁石は角度を有するように配置されていれば、隔離されていても良い。２つの磁石はできれば同一形状であることが好ましいが、小型化等の観点から同一形状にならない場合もある。

磁石の位置決めのためにヨークにパンチボスを設けているが、そのときは磁石が離れていた方が組立易い。

磁石の固定は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の耐熱性接着剤を用いて、ヨークと磁石を貼り合わせることが好ましい。

本発明に用いる磁石は、上述したように、直方体又は平行四辺形柱であり、加工面の点から直方体形状であることが好ましい。通常の磁石は、磁石原料を溶解・粉砕・成形・焼結して製造される焼結磁石や、溶解・粉砕・樹脂成形して製造されるボンド磁石が用いられ、本発明も同様であるが、成形の際に、角型の成形金型を用いることで、磁石の加工時においても、所望の六面体構造に容易に切削加工でき、歩留まりがよい。磁石の加工は、外周刃やワイヤーソーで角型に加工することが有効である。

また、本発明に用いる磁石は上記した焼結磁石やボンド磁石を用いることができ、フェライト、アルニコ、希土類系のいずれの磁石でもよい。希土類系の場合は、特に酸化され易いので、ＮｉやＣｕ等の金属メッキや、酸化防止剤等を塗布しておくことが好ましい。

一対のヨークにそれぞれ磁石が配置された図４の磁気回路の場合、ヨーク上に磁石が貼り合わされた磁気回路は、磁石同士を対向させて、柱状磁性体で固定させる。磁気回路間に形成された空隙部に可動コイルが巻かれたアームを挿入することにより、ＶＣＭが得られる。一方、図６の一方のヨークのみに磁石を配置した磁気回路の場合、磁石の配置された磁性体ヨークと配置されていない磁性体ヨークを対向させて、磁石と磁性体ヨークとの間に形成される空隙部に可動コイルが巻かれたアームを挿入することにより、ボイスコイルモータが得られることになる。対向させる磁気回路は同一特性の磁気回路を対向させる。このように得られたＶＣＭはフレミングの法則に従い、可動コイルを駆動させてアクチュエータに推力を与えるものである。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（信越化学工業（株）製Ｎ４８Ｍ）を２０．２ｍｍ×１１．９ｍｍ×６ｍｍの直方体に加工処理し、厚さ５ｍｍの炭素鋼から構成される磁性体ヨーク上に接着剤を用いて貼り合わせて、磁極がヨーク方向で隣り同士の磁極方向が交互になるように、２個の磁石を着磁装置で着磁を行い、磁気回路を製作した。この際、磁石の長さ方向の延長線がなす角度は、１４０°であった。

磁石が対向するように磁気回路を固定した。磁石間の空隙が１０ｍｍになるようにし、その間に銅線で巻かれた可動コイルアームを挿入して図４に示すＶＣＭとした。トルク評価結果は図８に示した。

［実施例２］
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（信越化学工業（株）製Ｎ４８Ｍ）を１９．５ｍｍ×１１．９ｍｍ×６ｍｍの平行四辺形柱の磁石に加工処理し、厚さ５ｍｍの炭素鋼から構成される磁性体ヨーク上に接着剤を用いて貼り合わせて、磁極がヨーク方向で隣り同士の磁極方向が交互になるように、２個の磁石を着磁装置で着磁を行い、磁気回路を製作した。この際、磁石の長さ方向の延長線がなす角度は、１４０°であった。

磁石が対向するように磁気回路を固定した。磁石間の空隙が１０ｍｍになるようにし、その間に銅線で巻かれた可動コイルアームを挿入して図５に示すＶＣＭとした。トルク評価結果は図８に示した。

［比較例１］
磁石形状を扇型（Ｒ２９×Ｒ１６×６ｍｍ×６０°）のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（信越化学工業（株）製Ｎ４８Ｍ）を１つ用いて、平面方向にＮＳに着磁した以外は実施例１と同じように磁気回路を作製し、図３に示すＶＣＭを製造した。トルク評価結果は図８に示した。

上で得られた実施例、比較例のＶＣＭにつき、下記方法でトルクを測定した。
測定方法：
図７に示したように、ＶＣＭコイルを測定軸にセットし、駆動モータを用いて駆動ベルトを介してＶＣＭコイルを回転させ、そのときのトルクをトルク変換器を用いて測定した。結果を図８に示す。

図８の結果から認められるように、比較的安価にかつ効率よく製造できる棒状の磁石を用いてアングル状（ハの字状）に配置することで、必要なトルクを確保することが可能になった。

ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の展開斜視図である。 磁気ディスク装置の平面図である。 従来のＶＣＭを説明する断面図である。 本発明の一実施例に係るＶＣＭを説明し、（Ａ）は（Ｂ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図、（Ｂ）は正面図である。 本発明の他の実施例に係るＶＣＭの断面図である。 本発明の別の実施例に係るＶＣＭを説明し、（Ａ）は（Ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、（Ｂ）は正面図である。 コイルトルクの測定装置の概略図である。 ＶＣＭのコイルトルクの測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ａ，１ｂ ヨーク
２ａ，２ｂ 磁石
３ 可動コイル
４ アーム
５ 柱状磁性体
６ 磁気回路
１０ ボイスコイルモータ
１１ 側辺部
１２ 頂部
１３ 底辺部
２０ 磁気ディスク装置
２２ 収容体

Claims (7)

1. 磁性体ヨーク上に磁石が配置されてなるボイスコイルモータ用磁気回路において、磁性体ヨークが、頂部が切り落とされたもしくは丸味を帯びた三角形状、又は該三角形状の底辺部の中央部が、半円状にもしくは頂部が丸味を帯びた三角形状に、凹んだもしくは切り欠かれた、扇形状、三日月形状もしくは半円形リング形状を有すると共に、磁石が直方体又は平行四辺形柱の形状を有し、該磁石の２個のみを上記磁性体ヨーク上に磁極の向きが交互になるように、かつ上記２個の磁石の長さ方向をそれぞれ延長した延長線が交叉する角度が６０°以上１８０°未満となるようにアングル状に配置してなることを特徴とするボイスコイルモータ用磁気回路。
2. 互いに対向して配置された一対の磁性体ヨークと、上記一対の磁性体ヨークの少なくとも一方の磁性体ヨークに、他方の磁性体ヨークと対向するように磁石が配置されてなるボイスコイルモータ用磁気回路において、磁性体ヨークが、頂部が切り落とされたもしくは丸味を帯びた三角形状、又は該三角形状の底辺部の中央部が、半円状にもしくは頂部が丸味を帯びた三角形状に、凹んだもしくは切り欠かれた、扇形状、三日月形状もしくは半円形リング形状を有すると共に、磁石が直方体又は平行四辺形柱の形状を有し、該磁石の２個のみを上記磁石が配置される磁性体ヨーク上に磁極の向きが交互になるように、かつ上記２個の磁石の長さ方向をそれぞれ延長した延長線が交叉する角度が６０°以上１８０°未満となるようにアングル状に配置してなることを特徴とするボイスコイルモータ用磁気回路。
3. 上記一対の磁性体ヨークにそれぞれ互いに対向して２つの磁石が配置され、これら磁石をそれぞれ磁極の向きが交互になるように配置したものであることを特徴とする請求項２記載のボイスコイルモータ用磁気回路。
4. 上記アングル状に配置される２つの磁石が、それぞれその長さ方向が上記ヨーク両側辺部に沿った方向と同方向となるように配置された請求項１，２又は３記載のボイスコイルモータ用磁気回路。
5. 互いに対向して配置された一対の磁性体ヨークと、上記一対の磁性体ヨークの少なくとも一方の磁性体ヨークに、他方の磁性体ヨークと対向するように磁石が配置され、この磁石と上記他方の磁性体ヨークとの間に可動コイルが配設されてなるボイスコイルモータにおいて、磁性体ヨークが、頂部が切り落とされたもしくは丸味を帯びた三角形状、又は該三角形状の底辺部の中央部が、半円状にもしくは頂部が丸味を帯びた三角形状に、凹んだもしくは切り欠かれた、扇形状、三日月形状もしくは半円形リング形状を有すると共に、磁石が直方体又は平行四辺形柱の形状を有し、該磁石の２個のみを上記磁石が配置される磁性体ヨーク上に磁極の向きが交互になるように、かつ上記２個の磁石の長さ方向をそれぞれ延長した延長線が交叉する角度が６０°以上１８０°未満となるようにアングル状に配置してなることを特徴とするボイスコイルモータ。
6. 上記一対の磁性体ヨークにそれぞれ互いに対向して２つの磁石が配置され、これら磁石をそれぞれ磁極の向きが交互になるように配置したものであることを特徴とする請求項５記載のボイスコイルモータ。
7. 上記アングル状に配置される２つの磁石が、それぞれその長さ方向が上記ヨーク両側辺部に沿った方向と同方向となるように配置された請求項５又は６記載のボイスコイルモータ。

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