JPH01164255A - 薄形ボイスコイルモータ - 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】 産業上の利用分前 本発明は、ボイスコイルモータに関Ｌ・４、特許、モー
タ全体を薄形化することに関する。

従来の技術 ボイスコイルモータの代表例としては、ダイナミックス
ピーカがある。円筒状の磁場内のギャップに同心的にボ
イスコイルを設け、コイルの電流と磁場との関係から、
フレミングの左手の法則によりボイスコイルに推力を発
生せしめ、スピーカのダイヤフラムを駆動する。こ・れ
と同一原理を使用したモータはボイスコイルモータとし
て分類される。

一般にボイスコイルモータは構造が簡単であり駆動回路
も容易に構成できるので、短ストロークの直流モータと
して賞月されている。欠点としては、ストロークが大き
く取れない点と、大形化してしまう点にある。

比較的長ストロークの従来のボイスコイルモータの正面
図を第２図に示す。

第２図において、参照番号１は板厚り、奥行きＷ（図示
しない）の純鉄等で作られたヨークである。２はヨーク
１を包むように巻回され、たボイスコイル（以下コイル
と略称する）である。ヨーク１とコイル２とは機械的に
接触せず、図示しないガイドレールに沿ってコイル２は
ヨーク１上を左右に無接触的に移動する。説明の都合上
コイル２は切断され、切断面を示している。３は永久磁
石で、ヨーク４に固着されており、ヨーク１とギャップ
Ｌｇの間隔が保たれている。永久磁石３は図示のように
着磁されている。ヨーク４の両端はサイドヨーク５．サ
イドヨーク６に固着されている。

永久磁石３のＮ極から出発した磁束φはギャップＬｇ中
をギャップ磁束密度Ｂｇの磁束密度で上昇し、ヨークｌ
に入る。ヨーク１中を磁束φは２分して、左右に流れる
。この磁束φはヨーク１の中央でゼロであり、ギャップ
磁束密度Ｂｇを集めて左右に行くほど増大し、両端で最
大磁束φ腸になる。この最大磁束φ１はサイドヨーク５
．サイドヨーク８を通り、ヨーク４を経由して永久磁石
３のＳ極に至る。

発明が解決しようとする問題点 ここで、前記コイル２に直流電流を流すと、ギャップ磁
束密度Ｂｇと作用して推力Ｆを発生する。

電流の極性を逆転すれば、推力Ｆも逆転する。推力Ｆは
ギャップ磁束密度Ｂｇに比例するので、推力Ｆを大きく
しようとしてギャップ磁束密度Ｂｇを大きくすると、そ
れを積分した最大磁束φ■が大きくなり、ヨーク１．ヨ
ーク４が磁気飽和を起こしやすいのが難点である。磁気
飽和を避けようとすれば、ヨーク１．ヨーク４の断面積
を大きくする必要があり、そのためには板厚りを厚くす
るか奥行き誓（図示せず）を長くしなければならない。

ヨークの磁気飽和という原理的な障害があるために、第
２図のようなボイスコイルモータは大きなストロークが
とりにくいとされている。ストロークを大きくすると、
断面積の大きなヨークを使用しなければならなくなる。

第２図の場合でも、ヨーク１．ヨーク４の厚さ２倍のり
、永久磁石３の厚さＬｍ、ギャップＬｇは不可欠であり
、さらにコイル２の厚さ、保護カバー（図示せず）等が
加算され、モータ全体の厚さＨがどうしても大きくなっ
てしまう。永久磁石３としてはフェライト磁石を使用す
るのが普通である。コストを無視して希土類の永久磁石
を使用すれば、永久磁石３の厚さＬｍは約１１５程度に
下げられるが、その分だけ厚さＨは下がるけれども、決
定的な厚さの低下にはならない。

従って、本発明の目的は、推力を落さずに厚さの薄いボ
イスコイルモータを得るにある。

又、一方、フロッピディスクのトラックの位置決めや、
記録計用のモータとして厚さの薄いモータが要望されて
いる。モータの厚さが薄ければ、限られたスペースにモ
ータを多段に積重ねて、多ペン記録計が得られるからで
ある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明においては第１図を
参照するに、ヨーク４を後方へ移動させ、永久磁石３を
２個でヨーク４を挟み、永久磁石３からの磁束は薄板状
のヨーク１５．　　ヨーク１Ｂ、でヨーク１に導き、全
体の高さを従来の約２７３に薄くしている。

永久磁石３等を後方へ移動したために、モータの奥行き
が長くなっているが、コイル２への給電用フレキンプル
ＰＣＢ１７等にも工夫をこらして奥行き長さの増大を防
止している。

実施例 次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参照
しながら具体的に説明する。

第１Ａ図、第１Ｂ図は本発明を記録計のペン駆動用に利
用した場合の一実施例の平面図と断面図を示している。

第２図の従来例と同一機能部品には同一参照番号が付け
られている。

第１Ａ、ＩＢ図において、ペンキャリッジｌＯをガイド
レール１１が貫通し、ガイドレール１１の両端はサイド
ヨーク５．サイドヨーク６に固定されている。ペンキャ
リッジ１０上にはコイル取付板１２がねじ１３で固定さ
れている。コイル取付板１２の下面にはコイル２が接着
されており、フィル２の中空部にヨーク１が挿入されて
いる。コイル取付板Ｉ２の他端は折曲げられ、ボールベ
アリング１４が取付けられている。コイル取付板１２は
ガイドレール■が貫通するペンキャリッジＩＯとボール
ベアリングＩ４に拘束されて傾かないよう考慮されてい
る。コイル２の推力Ｆを受けてペンキャリッジｌＯがガ
イドレールＩＩ上を左右に摺動し、コイル取付板Ｉ２の
先端に取付けられた記録ペン（図示せず）が記録する。

ヨーク１５．　　ヨーク１６は永久磁石３．３′の最大
磁束φｍをヨーク１側へ移送するための薄板状のヨーク
である。

次に作用を説明するに、ヨーク４の上側の永久磁石３の
Ｎ極から出た磁束φはヨーク１５を経由して、上側ギャ
ップを通りヨーク１に入る。ヨークｌに入った磁束φは
左右に分かれて、サイドヨーク５、す・イドヨーク６に
入り、その後ヨーク４に戻り、永久磁石３のＳ極に至る
。一方、永久磁石３′のＮ極からの磁束φは下側のヨー
ク１６を通り、下側ギャップ部を通過してヨークｌに入
る。その後は永久磁石３の場合と全く同じ経路を通って
、永久磁石３′のＳ極に至る。

以上の説明で明らかなように、本発明によるボイスコイ
ルモータの磁気回路はヨーク１、ヨーク４を含む平面に
対して上下対称である。参照番号１７はフレキシブルＰ
ＣＢ　　（プリント配線板）でありコイル２への給電を
する。コイル取付板Ｉ２にベンだけでなく、位置のフィ
ードバック要素等が取付けられた場合には、これらの要
素への給電の役目もする。ヨーク１とヨーク１５の狭い
空間に挿入されているのは、ペンキャリッジＩＯの左右
の摺動によるフレキシブルＰＣＢＩ７内の銅箔部がスト
レスによって破断されるのを避けるために、その曲げ半
径を大きくするためである。第１図では上側のギャップ
しか通っていないが、導体本数が多くなければ分割して
下側ギャップを通してもよい。

フレキシブルＰＣＢ１７を経由して、コイル２に１ａ流
電流を流すと、推力Ｆが発生し、ペンキャリッジｌＯを
移動させる。推力Ｆと軸受２０までの距離りとの積ＦＬ
はペンキャリッジ１０にかかるモーメントである。これ
を幅りのペンキャリッジＩＯの軸受２０で受けている。

幅Ｄ（距離りのように設計すると軸受２０部で発生する
こじり応力が大きくなり、異常摩耗を起こすようになる
。記録計の場合には軸受幅りがスペース的に制約されて
いる場合が多い。

ヨーク断面積を増加し、推力Ｆを増加させようとしてヨ
ーク１の幅Ｗを大きくすると、それにつられて距［Ｌも
大きくなり、こじりを起こしやす（なるので、ヨーク１
の幅Ｗはそれ程太き（できない。こじりに対して抵抗力
の強いスライドボールベアリング等を使用すれば、大き
なモーメントＦＬに耐えられる。その代わり高価になる
。

参照番号■８はＰＣＢ　　（プリント配線板）であり、
ボイスコイルモータの駆動回路あるいは、フィードバッ
ク畏素用の回路が塔載され、ねじ１９でモータユニット
と一体化されている。そのために、生産、試験あるいは
故障時には、ＰＣＢＩ８を含めた一体交換ができて便利
である。当然のことながら、ヨーク４の断面積はヨーク
１に等しいか、又はそれ以上である必要があるが、生産
１−は等しい断面積が最も良い。

又、説明の都合上、ヨーク１は直線状としペンキャリッ
ジ皿０も直線運動をするとしたが、第１Ａ図のヨーク１
は円弧状であってもよい。この場合にはコイル２はこの
円弧にそって動き、その回転中心で回転出力のボイスコ
イルモータになる。

第２図の従来例に比べて、本発明では永久磁石３．３′
が一枚増加し、薄板状ヨーク１５．　　ヨーク鳳６も追
加されているが、このヨーク１５．ヨーク１６はギャッ
プ部に鉄粉等が入るのを防止すると共に、外力に対する
保護カバーの役目をはたしている。

第２図のようにコイル２をむき出しにすると、種々のト
ラブルが起るので、保護カバーは必要である。

第１Ｂ図ではヨーク１．ヨーク４は同−平面円としたが
、これは必ずしも不可欠の条件ではない。

必要に応じて段差等をもたせても差しつかえない。

又ペンキャリッジ１０はガイドレール■をガイドとして
、摺動動作をすると説明したが、ヨーク１とコイル２間
に絶縁性の軸受材を入れて、ヨーク１がガイドを兼ねて
ガイドレール■を省略することもできる。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明による薄形ボイスコイ
ルモータは、ヨーク４を後方へ移動させ永久磁石２個で
ヨーク４を挟むことにより次の効果を奏する。

イ、推力の変動、すなわちゴギングを原理上発生しない
点、及びコイルの速度に比例するタコメータ信号等が容
易に得られるというボイスコイルモータ特有の利点を生
かしたまま、厚さを従来の２／３以下にすることが可能
となった。

口、記録計等に組み込んだ場合には実装密度をあげるこ
とができ、記録ペン数を増加させることが可能となり、
実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の一実施例を示す平面図、第１Ｂ図は
第１Ａ図のＡ−Ａ’線で切断し矢印の方向に見た断面図
、第２図は従来のボイスコイルモータの正面図である。 １１１．ヨーク、２３０．コイル、３．３’　、、、永
久磁石：４．、、ヨーク、５００．サイドヨーク、６１
９．サイドヨーク、１Ｇ−、、ペンキャリッジ、Ｉｌ、
。 、ガイドレール、１２．、、コイル取付板、４３．、、
ねじ、鳳４０１．ボールベアリング、１５．、、ヨーク
、ｔＳｏｏ、ヨーク、１７．、、フレキシブルＰＣＢ　
１１８．、、ＰｃＢ凰９１９．ねじ、２０．、、軸受、
Ｆ０３．推力、ｈ１３．ヨーク１，４の板厚、ｗ、、、
ヨーク１の幅、Ｈ，、。 モータ全体の厚さ、Ｌｇ−０−ギャップ、φ０３．磁束
Ｂ　ｇ、、、磁束密度、φ鵬００．最大磁束、Ｌｔａ、
、、永久磁石の厚さ、Ｄ、、、軸受幅、Ｌ、、、推力と
軸受までの距離

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ボイスコイルモータにおいて、可動コイルを貫
   通する第１のヨーク及び第２のヨークが重ならないよう
   にずらして配置し、前記第１のヨーク及び第２のヨーク
   の両端を第１のサイドヨーク及び第２のサイドヨークで
   接続し、前記第２のヨークの上下面に第１の永久磁石及
   び第２の永久磁石を固着し、さらに該第１、第２の永久
   磁石をはさむように薄板状第３のヨーク及び第４のヨー
   クを固着し、該第３、第４のヨークで磁束を前記第１の
   ヨークの上下面に導くことにより、ボイスコイルモータ
   全体の厚さを薄くしたことを特徴とする薄形ボイスコイ
   ルモータ。
2. （２）、特許請求の範囲第（１）項に記載の薄形ボイス
   コイルモータにおいて、前記第１のサイドヨークと第２
   のサイドヨーク間に前記第１のヨークと平行にガイド要
   素を配置し、前記第２のコイルを載置して前記カイド要
   素を軸として可動するペンキャリッジを設けたことを更
   に特徴とする薄形ボイスコイルモータ。
3. （３）、特許請求の範囲第（２）項に記載の薄形ボイス
   コイルモータにおいて、前記ガイド要素の作用を前記第
   １のヨークにて代行させることを更に特徴とする薄形ボ
   イスコイルモータ。
4. （４）、特許請求の範囲第（１）項、第（２）項または
   第（３）項に記載の薄形ボイスコイルモータにおいて、
   前記薄板状第３、第４のヨークと前記第１のヨークとの
   すき間に生じるギャップ内に前記第２のコイルへ給電す
   るためのフレキシブルＰＣＢを通し、該フレキシブルＰ
   ＣＢの一端を前記ペンキャリッジに接続したことを更に
   特徴とする薄形ボイスコイルモータ。