JPH01129753A - 磁気エンコーダを有するリニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は、比較的小容量の磁気ディスク装置の磁気ヘッ
ド送りに用いる回転形ポジショナー機構等に適する磁気
エンコーダを備えたリニア直流モータに関する。

［発明の技術的背景］ 情報の高密度記録化に伴い磁気ディスク装置は、多用さ
れるに至っている。この磁気ディスク装置では、ディス
クへの情報の読み出し、書き込みを行うのに磁気ヘッド
を用いているが、この磁気ヘッドを所定の位置に動かす
のに磁気へッドボジショナー機構を備えている。

磁気へッドボジショナー機構には、直進形と回転形とが
あり、前者は大容量に適し、後者は中。

小容量に適するものとなっている。

このポジショナ−機構に於いて、磁気ヘッドの送り量や
位置等を知るために、複数の磁気ディスクの１枚を犠牲
にし、これに位置情報を書き込んでおき（この場合の磁
気ディスクを位置情報ディスクという）、磁気ヘッドで
その情報を検出して制御系にフィードバックすることで
、磁気ヘッドの送り量や位置等を容易に制御できるもの
となりている。

ここに、昨今では、小型化、ポータプル化の要求から、
磁気ディスクを１枚のみしか用いていないものや、ある
いは複数の磁気ディスクを用いる場合でも、上記位置情
報ディスクを持たないようにして小型、小容量の安価な
磁気ディスク装置が要求されるに至ってきた。

こ゛こに、上記位置情報ディスクを備えていないと磁気
ヘッドの送り量や位置を知ることができないため、他の
何らかの磁気ヘッドの送り量等を検出する手段を設けな
ければならない。

この検出手段としては、リニアな電気信号を出力するリ
ニアポテンショメータを用いる方法が知られているが、
Ａ／Ｄ変換器が必要になり、複雑且つ高価になる欠点が
ある。

その他の方法としては、エンコーダを付設する方法があ
るが、磁気ヘッドの微少送りや位置を知るには、高精度
で、大型且つ高価なエンコーダを用いなければならず、
小型、小容量の安価な磁気ディスク装置を構成できなか
った。

［発明の課題］ 本発明は、磁気ディスクを１枚しか用いないような、す
なわち位置情報ディスクを用いない小容量の磁気ディス
ク装置において、極めて容易に且つ高精度の位置や送り
量等を行えるようにするヘッドボジシヲナー機構に適す
る磁気エンコーダを有するリニア直流モータを提供する
ことを課題としてなされたものである。

［発明の課題達成手段］ 本発明の課題は、主にリニア直流モータ本体の内面に可
動子の走向方向に沿ってＮ極とＳ極の２゛個の磁極から
なる２極の界磁マグネットを配設して固定子とし、該２
極の界磁マグネットと空隙を介して設けたコアレス電機
子コイルとマグネットを有する可動子を移動自在に支持
して上記界磁マグネットと相対的に対向させ、゛上記可
動子に設けたマグネットに隣接する磁極が互いに異極と
なるように微細ピッチで多極着磁して磁気エンコーダ磁
極を形成し、該磁気エンコーダ磁極に空隙を介して少な
くともＡ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号を得るための
磁気センサを上記リニア直流モータ本体側に設け、上記
磁気エンコーダ磁極と磁気センサとで磁気エンコーダを
形成した磁気エンコーダを有するリニア直流モータを提
供することによって達成できる。

［発明の第１実施例］ 本発明は大、中、小何れの容量の磁気ディスク装置に用
いても良いが、特に小型、小容量の磁気ディスク装置の
回転へッドボジショナー機構に用いると有用なので、以
下においては、そのような場合の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例としてのリニア磁気エンコ
ーダを有するリニア直流モータ１の側縦断面図を示し、
第２図は同一部切欠斜視図で、第３図は同主要部の分解
斜視図で、第４図はコアレス電機子コイルとステータ界
磁マグネットとの対向関係並びに形状を説明するための
図で、以下。

第１図乃至第４図を参照して本発明の第１実施例を説明
する。

リニア磁気エンコーダを有するリニア直流円弧モータ１
のリニア直流円弧モータ本体２は、磁性体からなる構成
要素２ａと２ｂとによって側縦断面においてコ字状に形
成され、平面において円弧状に形成されたものとなって
おり、構成要素２ａの両側面部に側壁２ｃ、２ｄを形成
し、該側壁２Ｃと２ｄの間に開口部３を形成している。

上記リニア直流円弧モータ本体２の中空部４と対向する
構成要素２ａと２ｂの内面には、それぞれ第２図乃至第
４図に示すように互いに隣接する磁極が異極となるよう
に等しい幅のＮ極とＳ極の２個の磁極からなる２極のス
テータ界磁マグネット５．６を固設している。２つのス
テータ界磁マグネット５と６の間の中空部４の空隙内に
は、プラスチックマグネット７によって１個の空心型の
コアレス電機子コイル８が板状にモールド形成され夕可
動子９が、上記ステータ界磁マグネット５，６と相対的
に往復旋回動するように支持されている。即ち、この実
施例では１両面励磁構造のリニア直流円弧モータを示し
ている。上記コアレス電機子コイル８は、後記する固定
軸１０を中心としてそれぞれ半径方向の導体部８ａ、８
ｂが推力に寄与する有効導体部となっており９周方向の
導体部８ｃ、８ｄは、推力に寄与しないものとなってい
る。上記固定軸１０の外周の円筒状の回転軸１１は、当
該回転軸１１の内周の上下両端部に設けられた軸受１２
，１３によって回動自在に軸支されている０回転軸１１
には、プラスチックマグネット７がステータ界磁マグネ
ット５，６と対向する位置にコアレス電機子コイル８を
モールドして保持するために平板状に形成した可動子９
を固定して回動自在に支持している。この可動子９は１
回転軸１１を中心としてほぼ半分の界磁マグネット５．
６と対向する部分を扇板状部１４としており、他方の半
分は他方の先端部に図示しない磁気ディスク装置の磁気
ディスクの情報の読み取り。

書き込み等を行うための磁気ヘッドを収り付るための細
板状の磁気へラドポジショナ一部１５を形成しており９
回転軸１１と共に旋回自在に支持されている。

上記ステータ界磁マグネット５．６のそれぞれのＮ極、
Ｓ極の磁極の開角幅は、コアレス電機子コイル８の有効
導体部８ａと８ｂとの開角幅と同じ開角幅に形成してい
る。このようにした理由は１反推力が入らないようにす
るためである。すなわち、界磁マグネット５．６は、可
動コイル９が往復旋回している間は、必ず、コアレス電
機子コイル８の有効導体部８ａ又は／及び８ｂの何れか
に対向しているため推力が得られるようになっている。

上記コアレス電機子コイル８をプラスチックマグネット
７によって平板状にモールド形成した可動子９の上記ス
テータ界磁マグネット５．６と対向しない外周側面部の
プラスチックマグネット７には１周方向に沿って互いに
隣接する磁極が異極となるように交互にＮ極、Ｓ極の磁
極を微細ピッチで径方向配向に多極着磁してリニア磁気
エンコーダ磁極１６を着磁形成している。該リニア磁気
エンコーダ磁極１６と径方向の空隙１７を介して対向す
る構成要素２ａの内側の側面に配設された磁気センサ支
持板１９には、少なくともＡ相、Ｂ相の磁気エンコーダ
信号（尚、望ましくは更番；Ｚ相の磁気エンコーダ信号
を得られるようにしておくことが望ましい）を得ること
のできる磁気センサ、例えば磁気抵抗効果素子（ＭＲセ
ンサ）１８を配設し、上記リニア磁気エンコーダ磁極１
６と空隙１７を介して対向させ、リニア磁気エンコーダ
磁極１６と磁気抵抗効果素子１８とで、リニア磁気エン
コーダを形成している。

上記磁気抵抗効果素子１８の出力は、リード線２０を介
してステータ界磁マグネット６と構成要素２ｂとの間に
介設された制御回路用基板２１に形成されたプリント導
電パターンを介して外部の図示しない制御回路系に伝達
されるものとなる。

従って、制御回路用基板２１を介して磁気エンコーダ信
号を入力した制御回路系からの信号によって制御されて
コアレス電機子コイル８に通電されると、所定の方向及
び大きさの推力を得てステータ界磁マグネット５，６と
相対して可動子９が所定方向に旋回するので、可動子９
の他端部である磁気ヘッドポジショナ一部１５に取り付
けられた図示しない磁気ヘッドが旋回する。ｔ、た可動
子９が回転することで、リニア磁気エンコーダ磁極１６
と磁気抵抗効果素子１８が相対的に回動するので、磁気
抵抗効果素子１８から得られる磁気エンコーダ信号によ
ってクローズトループした通電制御をすることで可動子
９に所定方向の制御した動作をさせると磁気ヘッドを所
定方向に所定量回動制御することができる。

尚、上記リニア磁気エンコーダの場合、リニア磁気エン
コーダ磁極１６の着磁精度が比較的荒いとしても、これ
に関しては、電気的に分解能を向上させる手段が種々考
えられるので９問題が無いことは言うまでもない。

［発明の第２実施例］ 第５図は本発明の第２実施例としてのリニア磁気エンコ
ーダを有するリニア直流モータ１′の一部切欠斜視図で
、第６図は同主要部の分解斜視図で、以下、第５図及び
第６図を参照して本発明の第２実施例を説明する。尚、
上記第１実施例で説明した箇所については２重複するこ
とになるので、同一符号を符してその説明は省略すると
共に、異なる部分における同一部材については。

ダラシを符することとする。

この実施例のリニア磁気エンコーダを備えたリニア直流
円弧モータ１”では、リニア磁気エンコーダ磁極１６゛
をステータ界磁マグネット５と対向する可動子９面と同
じ平面上で且つ界磁マグネット５と対向しないプラスチ
ックマグネット７部に多極着磁して形成している。該リ
ニア磁気エンコーダ磁極１６′は、リニア磁気エンコー
ダ磁極１６と異なり、軸方向の配向で着磁されている。

リニア磁気エンコーダ磁極１６°と軸方向の空隙を介し
て対向する構成要素２ａの上部の内面に磁気抵抗効果素
子１８を配設して、リニア磁気エンコーダ磁極１６′と
磁気抵抗効果素子１８とでリニア磁気エンコーダを形成
している。

この実施例では、リニア磁気エンコーダを形成する位置
が上記第１実施例と異なるが、他は殆ど同じものとなっ
ている。

尚、この第２実施例の場合には、Ｚ相用リニア磁気エン
コーダ信号を得ることが容易なので、Ｚ相用リニア磁気
エンコーダ磁極を着磁しておき。

Ａ相、Ｂ相の磁気エンコーダ信号以外にＺ相用磁気エン
コーダ信号を得ることができる磁気抵抗効果素子を配設
しておくと都合が良い。

［その他の実施例］ 上記実施例では、可動子９．９°と対向する両面にステ
ータ界磁マグネット５，６を配設した両面励磁構造のリ
ニア磁気エンコーダを有する円弧リニアモータ１，１°
を示したが、一方にのみステータ界磁マグネット５又は
６を配設した片面励磁構造であっても良い。

またリニア磁気エンコーダ用の磁気センサとして、磁気
抵抗効果素子を用いた例を示したが、ホール素子、ホー
ルＩＣ，磁気ヘッド等を用いても良い、ただし、この場
合の磁気セ゛ンサによっては、Ａ相、Ｂ相の磁気エンコ
ーダ信号を得る為に、２個を用いる必要がある場合には
、互いに電気角で９０度位相をずらせて配設する必要が
ある。

また、上記例では、コアレス電機子コイルをプラスチッ
クマグネットによってモールドし、このプラスチックマ
グネットにリニア磁気エンコーダ磁極を着磁形成してい
るが、コアレス電機子コイルを有する可動子を別個に多
極着磁して形成した磁気エンコーダ磁極を有するマグネ
ットを固設しておいても良い。

又上記実施例では、リニア直流円弧モータを例として説
明したが１円弧状のものでなく、可動コイルが直線的に
動く形式のリニア直流モータであっても良い。

更にまたコアレス電機子コイルは、導線を扇枠状に形成
した空心型のものとなっているが、この上うな扇枠状の
ものでなくても良く、また導線を多数ターン巻回して形
成した空心型のコアレス電機子コイルを示しているが、
このようなものに限らず、導体のプレス手段或はエツチ
ング手段により構成したプリントコイルであっても良い
。

またコアレス電機子コイルは、上記例のように１個のみ
を用いるのが安価に形成できて望ましいが、２個以上で
あっても良く、コアレス電機子コイル非重畳型または重
畳型の何れの形式にしても良い。

［発明の効果］ 本発明の磁気エンコーダを有するリニア直流モータによ
ると、大型で高価になるリニアポテンショメータやエン
コーダを付設することなく、シかも磁気ヘッドの送り量
や位置等のための磁気ディスクを１枚分だけ無駄にする
必要が無いので。

安価に且つ小型に形成できる効果がある。

しかも、可動コイルはコアレス電機子コイルを堅固にす
るため及び回動自在にあるいは直線走行自在に支持する
ために用いたプラスチックマグネットを磁気エンコーダ
の構成要素として利用しているため、上記効果を一層助
長できるものとなる。

特に、１ｍｍ程度の厚みで１強力な磁力を持つ磁石が最
近では形成されているので１本発明では、そのような強
力な磁石材を用いて所定の着磁を行うことで、特に有用
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すリニア磁気エンコー
ダを有するリニア直流円弧モータの側縦断面図、第２図
は同一部切欠斜視図、第３図は同主要部の分解斜視図で
、第４図はコアレス電機子コイルとステータ界磁マグネ
ットとの対向関係並びに形状の説明図、第５図は本発明
の第２実施例を示すリニア磁気エンコーダを有するリニ
ア直流円弧モータの側縦断面図、第６図は同一部切欠斜
視図である。 ［符号の説明］ １．１°　・・・リニア磁気エンコーダを有するリニア
直流円弧モータ、２・・・リニア直流円弧モータ本体、
３・・・開口部、４・・・中空部。 ５．６・・・ステータ界磁マグネット、７・・・プラス
チックマグネット、８・・・コアレス電機子コイル、８
ａ、８ｂ・・・推力に寄与する有効導体部、８ｃ、８ｄ
・・・推力に寄与しない導体部、９．９’　　・・・可
動子、１０・・・固定軸。 １１・・・回転軸、１２．１３・・・軸受。 １４・・・扇板状部、１５・・・磁気へッドボジショナ
一部、１６．１６’　　・・・リニア磁気エンコーダ磁
極、１７・・・空隙、１８・・・磁気抵抗効果素子、１
９・・・磁気センサ支持板。 ２０・・・リード線、２１・・・制御回路用基板。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）リニア直流モータ本体の内面に可動子の走向方向
   に沿ってＮ極とＳ極の２個の磁極からなる２極の界磁マ
   グネットを配設して固定子とし、該２極の界磁マグネッ
   トと空隙を介して設けたコアレス電機子コイルとマグネ
   ットを有する可動コイルを移動自在に支持して上記界磁
   マグネットと相対的に対向させ、上記可動子に設けたマ
   グネットに隣接する磁極が互いに異極となるように微細
   ピッチで多極着磁して磁気エンコーダ磁極を形成し、該
   磁気エンコーダ磁極に空隙を介して少なくともＡ相及び
   Ｂ相の磁気エンコーダ信号を得るための磁気センサを上
   記リニア直流モータ本体側に設け、上記磁気エンコーダ
   磁極と磁気センサとで磁気エンコーダを形成してなる、
   磁気エンコーダを有するリニア直流モータ。
2. （２）上記磁気エンコーダを有するリニア直流モータは
   、リニア直流円弧モータ本体の内面に可動子の旋回方向
   に沿ってＮ極とＳ極の２個の磁極からなる２極の界磁マ
   グネットを配設して固定子とし、該２極の界磁マグネッ
   トと空隙を介して設けた１個のコアレス電機子コイルと
   マグネットを有する可動子を旋回自在に支持して上記界
   磁マグネットと相対的に対向させ、上記可動子に設けた
   マグネットに隣接する磁極が互いに異極となるように微
   細ピッチで多極着磁して磁気エンコーダ磁極を形成し、
   該磁気エンコーダ磁極に空隙を介して少なくともＡ相及
   びＢ相の磁気エンコーダ信号を得るための磁気センサを
   上記リニア直流円弧モータ本体に設け、上記磁気エンコ
   ーダ磁極と磁気センサとで磁気エンコーダを形成した磁
   気エンコーダを有するリニア円弧モータである、特許請
   求の範囲第（１）項記載の磁気エンコーダを有するリニ
   ア直流モータ。
3. （３）上記移動自在に支持された可動子は、上記コアレ
   ス電機子コイルをプラスチックマグネットによって板状
   にモールド形成され、該プラスチックマグネットの上記
   界磁マグネットと対向しない部分に上記磁気エンコーダ
   磁極を着磁形成してなる、特許請求の範囲第（１）項又
   は第（２）項記載の磁気エンコーダを有するリニア直流
   モータ。
4. （４）上記磁気エンコーダ磁極は、上記可動コイルの上
   記界磁マグネットと対向しない側面部のプラスチックマ
   グネットに着磁形成してなる、特許請求の範囲第（１）
   項乃至第（３）項いずれかに記載の磁気エンコーダを有
   するリニア直流モータ。
5. （５）上記磁気エンコーダ磁極は、界磁マグネットと対
   向する可動子面と同一の面であり且つ界磁マグネットと
   対向しない位置の可動子のプラスチックマグネット面に
   着磁形成してなる、特許請求の範囲第（１）項乃至第（
   ３）項いずれかに記載の磁気エンコーダを有するリニア
   直流モータ。
6. （６）上記電機子コイルを有する可動コイルは、磁気エ
   ンコーダ磁極を着磁していないプラスチックマグネット
   部分において回転軸と一体化してなる、特許請求の範囲
   第（２）項記載の磁気エンコーダを有するリニア直流モ
   ータ。
7. （７）上記可動子コイルのプラスチックマグネット部は
   、界磁マグネットと対向しない部分を延長形成してリニ
   ア円弧モータ本体から突出して磁気ヘッド取着部を形成
   してなる、特許請求の範囲第（２）項乃至第（６）項い
   ずれかに記載の磁気エンコーダを有するリニア直流モー
   タ。