JPH02133057A - 非接触型高速リニア・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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可動部材を支持する磁界を使用しかつこの可
動部材に対する非接触運動を生じるリニア・モータとし
て音声コイルを内蔵するリニア・モータに関する。

〔従来の技術および解決しようとする課題〕リニア型の
アクチュエータは、磁気および（または）光学型ヘッド
をディスクのトラック上方に位置決めして読出しあるい
は書込み機能を提供するため用いられるディスク駆動装
置に特定の用途を有する。このような用途においては、
ヘッドの位置決め速度が重要であり、一旦ヘッドが所要
位置に位置決めされると、高い周波数の振動およびヘッ
ドの迷走を生しることなくこの位置にヘッドを保持する
ことが重要である。ヘッドの迷走は、外部の衝寮がヘッ
ドをそのトラッキング位置の擾乱を生じた後に惹起され
る。リニア・アクチュエータの位置決め速度は、摩擦損
失により影響を蒙むる。例えば、油または空気を可動部
材を自由に支持するため用いる種々の形式の機械的およ
び流体アクチュエータが考案されてきた。

特に関心のあるリニア・モータは、Ｔ．　Ｈｉｇｕｃｈ
ｉの米国特許第４，６８９，５２９号「リニア・ステッ
ピング・モータ」において開示されている。同特許のモ
ータは、可動部材を浮上状態に支持するための磁界を使
用する。磁極は可動部材および（または）支持部材に載
置され、可動部材の所要の位置決めに従って段階的に作
動される。モータがステッピング・モータであるため、
複数の等間隔の極面が必要となる。このステッピング・
モータの運動は、制御信号の作用下でモータが１対の極
から次の対の極へ移動するようになっている。更に、可
動部材と静止部材との間の間隙を測定して大きさが所要
の支持位置即ち浮上位置からの可動部材の距離を表示す
る変位信号を生じる変位センサが提供される。この変位
信号は、可動部材の支持のため使用される磁界の強さを
増減させるため用いられる。慣例的に、ステッピング・
モータは始動位置から所要の終点位置までの平滑な移動
を生じるものではない。従って、運動の平滑が要件であ
る場合には、ステッピング・モータ以外のなにかが要求
される。本発明は、この平滑性の要件を満たすものであ
る。

特に関心のある別の特許は、Ｃ．　Ｓ．　Ｂｉｌｌ等の
米国特許第４，３３４，２０７号「線形変位トランスジ
ューサ」である。この特許のトランスジューサは、線形
変位部材が固定磁界により浮上位置に支持される。この
浮上位置は、実質的に一定の間隙を維持する。支持部材
には巻線が置かれ、一実施態様においては可動部材上に
配置される。この巻線は、巻線間の磁束を変化させて更
に可動部材を支持磁界内で双線形状に運動させる渦電流
を生じるＡＣ信号を受取る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、線形可動部材の位置決めの平滑性および可動
部材がその最終地点に到達する速度の増強を達成するこ
と、更に一旦可動部材が所要の位置に到達したら高度の
物理的な剛直性を維持することを目的とする。

（発明の要約） 本発明の望ましい実施態様においては、略々矩形状の断
面を有する長形の可動部材が変位信号に応答する強さが
変更可能な磁界により浮上させられる。この変位信号は
、静止部材からの可動部材の変位量を表示する。静止部
材は、前記可動部材の対向面に隣接して配置された上部
と下部とが形成され、静止部材のこの上部と下部はこれ
らの間に磁界を生じるため自らに固定された永久磁石を
有する。電磁石への電流の印加が可動部材を静止部材に
対して並進運動させるように、電磁石が可動部材の中心
部に巻付けられている。

従って、本発明の主な目的は、改善されたリニア・モー
タを提供することである。

本発明の別の目的は、運動の平滑性および速度を提供す
るリニア・モータの提供にある。

本発明の他の目的は、所要の位置へ迅速に移動し、次い
で所要の位置に高い剛直度を以て固定するリニア・モー
タの提供にある。

本発明の上記および他の目的については、以降の記述お
よび図面に関して更に明らかになるであろう。図面にお
いては、類似部分は同じ番号で示され、また図面は本願
の一部をなすものである。

〔実施例〕

第１図においては、端部支持板】２および１３により基
準構造部ＩＩに対して取付けられたリニア・モータが示
されている。対物レンズ組立体１６をアーム】５を介し
て支持する可動キャリッジ部材２０が、固定部材５０の
内部で磁気的に浮上状態になっている。

スロットｌ４が固定部材５０の側面に設けられ、キャリ
ッジ２０が固定部材の一端部から他端部へ駆動されるこ
とを許容する。これにより対物レンズ組立体ｌ６は、例
えばビデオ・ディスクの異なるトラック上に集束するた
めスロットｌ４に沿って異なる位置へ移動することがで
きる。

第２図、第３図および第４図においては、リニア・モー
タｌＯの内部構造が詳細に示され、キャリッジ部材２０
が固定部材５０により囲繞されている。この固定部材５
０は、上部５２と下部５４とを有する。これらの部分は
、磁化し得る強磁性体から作られ、側方部材５５および
５８により相互に平行に隔てられた位置関係に保持され
ている。この側方部材５６、５８は絶縁型材料から形成
される。上部５２および下部５４の内面には、それぞれ
１対の永久磁石５９、６０が配置されている。この−Ｆ
部５２および下部５４の内面には、それぞれキャリッジ
部材２０の外側領域に形成された対応する磁極而２２、
２４に面するよう設計された磁極面対６２、６４が形成
されている。電磁石の巻線２６は、磁極而２４の各々の
周囲に巻付けられている。こわらの巻線は、付勢される
時、キャリッジ部材２０を重力に抗して固定部材５０内
部に支持する（浮上させる）　ｉｆｉ気吸引作用界を形
成する。各磁極面２２には、そわぞれ固定部材５０の上
部５２と下部５４間の開口内部でのキャリッジ部材２０
の変位を検出して、この変位を表わす信号を生成するた
めの変位センサ４０が置かれている。

浮上用エレクトロエックス部品および種々の電磁石の電
力需要を満たす電源を含む電子制御ボード７０が、可撓
性に富むケーブル７２により本文でこれまで識別された
種々のコイルおよびセンサに対して相互に・接続されて
いる。変位センサ４０からの信号はそれぞれ減算回路７
４へ送られ、この減算回路は固定部材５０内部のキャリ
ッジ部材の所要の位置と対応する信号Ｚｏと、変位セン
サからの信号との間の差に比例する誤差出力信号を生じ
る。この誤差信号は、次にコントローラ７６へ送られる
。

このコントローラ７６は、増巾器７８に出力信号を与え
るように標準的な閉鎖ループ・サーボ機構状に機能し、
この出力は更に増巾器７８に適正駆動電流を導体８０を
介して適当に浮上コイル巻線２６へ指向させて、キャリ
ッジ部材２０を固定部材５０内部の適正位置に向けて移
動させて保持させ、固定部材５０は更に変位（誤差）信
号を「０」に駆動させる。

各変位センサ４０は、関連する浮上用コイル巻線２６に
流れる電流を制御するため同じ制御エレクトロエックス
部品と接続ざれている。

キャリッジ部材２０は、開口３４を画成する中心部の矩
形状体部３０を有し、この開口内には強磁性体から作ら
れた矩形状バー２８が挿入されている。中心部材３０の
周囲には電磁石コイル３２が巻付けられている。永久磁
石５９．　６０と関連して作動するこの電磁石コイル３
２は、キャリッジ部材２０と固定部材５０との間に相対
的運動を生じるためのリニア・モータを形成する。

第５図においては、固定部材５０の上部５２および下部
５４が、固定具ｌ８により端部支持板ｌ２に取付けられ
た状態で示されている。矩形状バー２８は、スベーサ１
７、ｌ９によって永久磁石５９、６０間に確実に心出し
されている。固定具１８は、全ての部材１７、ｌ９およ
び２８を端部支持板ｌ２に対して取付けるため用いられ
る。リニア・モータの他端部においては、端部支持板ｌ
３が固定具ｌ８により部材ｌ７、ｌ９、２８、５２およ
び５４に対して固定されている。

作動においては、キャリッジ部材２０は固定部材５０内
部に浮上させられ、あるいは固定部材が基準部分に対し
て固定ざれ、あるいはまたキャリッジは基準部分に対し
て固定され、リニア・モータのコイル３２はその間に駆
動運動を生じるように励起される。一旦可動部材が所要
の位置に達すると、信号Ｚｏは終端信号と置換され、こ
の信号はキャリッジ部材２０を固定部材５０の内表面に
対し確実に当接させてこの２つの組立体を一緒に磁気的
に固定する。

次に第６図、第７図および第８図においては、本発明の
リニア・モータの第２の実施態様が示されている。リニ
ア・モータ９０の不動部分８２が、背中合せのＥ字形磁
極面と一致する断面を有する中心のコア部材８４が形成
された状態で示されている。これらの磁極面は、１対の
Ｅ字形コア電磁石８８における磁極面と対応している。

永久磁石材料の矩形状バー１０２および１０６は、中心
部のコア部材８４から隔てられた位置関係に置かれてい
る。矩形状バー１０４　，　１０８は強磁性材料から作
られ、永久磁石バー１０６が矩形状バー１０８に対して
取付けら打ている。バー１０２　，　１０６およびバー
１０８　，　１０４は、不動部分８２の各端部に置かれ
たスベーサ・ブロック１１０　，　１１２により、相互
におよび中心部部材８４に対して平行に保持されている
。

可動部分８６は、前方の矩形状フレーム９６と、後方の
矩形状フレーム９４とから形成され、これらフレームの
間には２対のコイル支持部９８が置かれている。コイル
支持部９８上のコイル巻線は、電磁石ｌ００を形成する
。このコイル巻線は、矩形状バー部材１０４のいずれの
側の永久磁石１０２　，　１０６間の空間内に延在する
。第７図および第８図において更によく見えるように、
Ｅ字形コアの電磁石８８もまた中心部部材８４の両側の
フレーム部材９４、９６間に延在し、中心の磁極面の周
囲に巻付けられたコイル巻線９２を有する。永久磁石１
０２　，　１０６と共働する電磁石１００は、Ｅ字形コ
アの電磁石８８が可動部材８６と不動部材８２との間の
空間をある相互に予め定めた一定の大きさに維持するた
め浮上作用力を及ぼす間、可動部材８６に線形運動を与
える。

検出装置４０は、餌の実施態様の記述に従えば、可動部
材８６と不動部材８２との間の空間を検出して、この空
間の関数である信号を与える。この与えられた信号は、
処理され所要の浮上度を生じるように電磁石８８のコイ
ル巻線９２に対し駆動電流を与えるため用いられる。

次に、第９図、第１０図および第１１図においては、可
動部材８６により包囲された中心の静止部材８２を有す
る本発明の第３の実施態様が示されている。本実施態様
は、第６図、第７図および第８図に示された実施態様と
類似しており、バ一部材１０８の外表面上に置かれた対
をなす磁極面＋２０およびフレーム部材９４、９６間に
接続された支持部材１２６の内表面に置かれた対をなす
磁極面＋２２が付加されている。電鐵石のコイル１２４
は磁極面＋２２上に巻付けられている。コイル１２４で
形成される電磁石は、可動部材８６を静止部材８２の周
囲の中心位置に確実に保持するため使用される。可動部
材８６はこのように、唯１つの自由度即ち部材の長手の
物理的軸心と対応する並進軸心に沿う自由度を許容する
５つの自由度の内に拘束さわている。換言すわば、３軸
の座標系Ｘ，ＹおよびＺにおいて、可動部材８６は（　
Ｘ　軸が静止部材８２の長千軸心であると仮定して）Ｘ
軸のみに沿って移動することができる。Ｔｆ．６Ｈ石８
８および巻１ｉ１１２４は、可動部材をＹおよびＺ軸方
向には動かないよう保持すると共に、それぞれＸ，Ｙお
よびＺ軸周囲のピッチング、ローリングおよびヨーイン
グに対して拘束する。

また、本実施態様には、磁極面１２０と１２２間の空間
を検知してこの空間の関数である信号を生じるセンサ１
３０が付設されている。この与えられる信号は、コイル
１２４を流れる電流を適正に調整して前記空間を予め定
めた値に維持するため使用される。センサ１３０は、静
止部材８２に対する可動部材８６の浮上位置を検出する
ための要素４０に使用されるものと同じ形式のセンサで
よい。

対物レンズ組立体ｌ０３は、Ｅ字形電磁石８８の１つの
背後の中心位置で可動部材８６に対して取付けられてい
る。この組立体１０３は下記のものからなっている。即
ち、可動部材８６から９０゜離れたレンズ組立体の光軸
を検出する４５゜ミラー１０５と、映像に集束するレン
ズ列（図示せず）ｌ０９と、前記ミラーおよびレンズ列
を保持する支持ハウジング１０７とである。作用におい
ては、可動部材８６の浮上状憇がレンズ組立体１０３の
集束状態を制御する。

次に第１２図においては、レンズ組立体１７０が取付け
られた外側の固定部材１８０を含む本発明の第５の実施
態様が示される。この外側固定部材１８０は、それぞれ
コイル１９６　、１９８が周囲に巻付けられる２つの磁
気コア１９２　、１９４に分離された浮上用電磁石のＥ
字形コア部分を有する。中心部材は本実施態様では逆に
なっており、磁極面部材１８２　，　１８４が中心領域
から分離されている。その代り、この中心領域は強磁性
体の矩形状バ一部材ｌ９０に沿って永久磁石１８８　，
　１８８を含む。モータのコイル巻線２００は矩形状バ
一部材１９０のいずれかの側で永久磁石１８６　，　１
８８間の空間内に延在して、可動部材１８０を内側部材
に対して駆動するためのリニア・モータの作用力を与え
る。固定スベーサ（図示せず）が、部材＋８２　、１８
４　、１８８，１９０および１８６をその各端部で相互
に連結して第６図のスベーサ１１０　，１１２に類似す
る静止部材を形成する。

センサ４０は、可動部材１８０内側の中心部材の空問の
関数であり更に記録および（または）読出し面からのレ
ンズ１７０の距離と対応する信号を生じる。センサ信号
は、レンズ１７０の焦点の関数として調整される。

本発明の望ましい実５６態様と見做されるものを示した
が、本発明の主旨から逸脱することなく多くの変更およ
び修正が可能であることは明らかであろう。従って、頭
書の特許請求の範囲においては、本発明の真の範囲に該
当し得るものとしてかかる全ての変更および修正を網羅
するものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図はリニア・モータのことが望ましい一実施態様を
示す斜視図、第２図は可撓性に富むケーブルにより制御
ボードに接続された第１図のリニア・モータを示す破断
斜視図、第３図は第２図の断面線３−３に関する端面図
、第４図は第１図のリニア・モータのキャリッジ部分を
示す平面図、第５図は第１図のリニア・モータの一部を
示す分解図、第６図はリニア・モータの第２の実施態様
を示す破断斜視図、第７図は第６図の断面線７−７に関
する部分断面図、第８図は第６図および第７図の実施態
様で示された支持部材の平面図、第９図はリニア・モー
タの第３の実施態様を示す断面図、第ｌＯ図は第９図の
リニア・モータの支持部組立体を示す平面図、第Ｉ１図
はリニア・モータのキャリッジの一実施態様の部分想像
図、および第１２図は第９図に示された形式のリニア・
モータの第４の実施態様を示す断面図である。 ｌＯ・・・リニア・モータ、＋１−・・基準構造部、１
２一端部支持板、Ｉ３・・・端部支持板、ｌ４・・・ス
ロット、＋　５　−・・アーム、ｌ６・・・対物レンズ
組立体、ｌ７・・・スベーサ、ｌ８・・・固定具、ｌ９
・・・スベーサ、２　０−・・可動キャリッジ部材、２
２・・・磁極面、２　４−・・磁極面、２６・・・電磁
石巻線、２　８−・・矩形状バー、３　０−・・中心部
矩形状体部、３２・・・電磁石コイル、３４・・・開口
、４０・・・変位センサ、５０・・・固定部材、５２・
・・上部、５４・・・下部、５６・・・側方部材、５８
・・・側方部材、５９、６０・・・永久磁石、６２、６
　４　−・・Ｍｉ極面対、７０・・・電子制御ボード、
７２・・・ケーブル、７　４　・・・減算回路、７　６
−・・コントローラ、７８・・・増巾器、８０・・・導
体、８２・・・不動部分、８　４−・・中心のコア部材
、８６・・・可動部分、８Ｂ−Ｅ字形コア電磁石、９　
０−・・リニア・モータ、９　２−・・コイル巻線、９
４・・・後部矩形状フレーム、９　Ｂ−・・前部矩形状
フレーム、９　８−・・コイル支持部、１００−・・電
磁石、１０２　，　ｌ（１４　，　１０６　，　１０８
　−・・矩形状バー、１１０　、１１２−・・スベーサ
・ブロック。 （５１１名） ＦＩＧ．　３ ＦＩＧ．　４ ＦＩＧ．　２ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．　９ １． 事件の表示 平成１年特許願第１８０１３６号 ２．発明の名称 非接触型高速リニア・モータ ３． 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　（７　０　７）イーストマン・コダック・カ
ンパ二一４．代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手
町ビル　２０６区 ５．補正命令の日付 平成 １年１０月３１日 溌送日） ＦＩＧ．　１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に矩形状の断面および長い形状を持つ第１の
   部材と、 磁性材料から作られた上部と、磁性材料から作られた下
   部と、該上部と下部とを前記第１の部材を収受するため
   の実質的に矩形状の開口を画成する空間を設けた形態に
   確実に保持するため非磁性材料から作られた１対の側部
   とを持つ第２の部材と、 該第２の部材の前記上部に固定された第１の永久磁石と
   、 該第２の部材の前記下部に固定された第２の永久磁石と
   、 前記第１の部材に固定されて、位置の信号に応答して前
   記第１の部材の長手軸心に沿って前記第１の部材と前記
   第２の部材との間で相対運動を生じるための磁界を生成
   するモータ巻線と、前記第２の部材の画成された開口内
   での前記第１の部材の空隙を検知して該検知した空隙を
   表わす信号を生じる検知手段と、 該検知手段により与えられた信号に応答して前記第１の
   部材と前記第２の部材との間に所要の空隙を維持する磁
   気手段とを設けてなることを特徴とするリニア・モータ
   。 ２、前記第１の部材が、前記モータ巻線により生成され
   る磁界が戻る経路を提供するため強磁性材料のバーが取
   付けられる中心の開口部が形成されることを特徴とする
   請求項１記載のリニア・モータ。 ３、前記第１の部材が、 長形の中心部材と、 第１および第２の長形の外側部材と、 前記中心部材および前記第１および第２の外側部材の第
   １および第２の端部に固定されて前記外側部材を前記中
   心部材の両側に平行に固定保持する第１および第２の端
   部板とからなることを特徴とする請求項１記載のリニア
   ・モータ。 ４、前記検知手段が前記第１および第２のの長形の外側
   部材に固定され、前記モータ巻線が前記長形の中心部材
   の周囲に巻付けられることを特徴とする請求項３記載の
   リニア・モータ。 ５、複数の長い平行な磁極面を持つ長形の中心部材と、 該長形の中心部材の外縁部に固定された対をなす隔てら
   れた長形の永久磁石と、 前記中心部材および前記対の永久磁石を囲繞する第２の
   部材と、 前記中心部材の両側で前記第２の部材に固定されて前記
   中心部材に磁気浮上力を与える１対の電磁石と、 前記第２の部材に固定されて前記中心部材に取付けられ
   た前記対の永久磁石と共働し、前記中心部材と前記第２
   の部材との間に相対運動を与えるモータ巻線とを設けて
   なることを特徴とするリニア・モータ。 ６、少なくとも１対の磁極面を持つ第１の部材と、 該第１の部材を囲繞し、かつ前記第１の部材の磁極面と
   整合する磁極面を持つ第２の部材と、 前記磁極面に対し磁気力を加えて前記第２の部材を前記
   第１の部材上に浮上させる浮上手段と、 前記第２の部材に固定されたレンズ手段と、 前記浮上手段に結合され、前記レンズ手段の集束に応答
   して、該レンズ手段に集束するように前記第１の部材と
   前記第２の部材との間の空隙を調整する手段と、 前記第２の部材に線形運動を与えて前記レンズ組立体を
   所要の集束位置に置く手段とを設けてなることを特徴と
   する高速リニア・モータ。 ７、第１の部材を設け、該部材は、１対の隔てられた浮
   上電磁石と、該対の電磁石をある空隙をおいて確実に保
   持するフレーム部材と、該フレーム部材に巻付けられ前
   記浮上電磁石から絶縁された第１および第２のモータ・
   コイルとを含み、第２の部材を設け、該部材は、前記電
   磁石に接近して配置されて前記第１の部材を浮上させる
   磁極面と、前記第１および第２のモータ・コイルに接触
   して配置され前記第１の部材と第２の部材との間にリニ
   ア・モータの作用を生じる永久磁石とを含み、 前記対の浮上電磁石と結合されて前記第１の部材と第２
   の部材との間の距離を固定された距離に維持する電流を
   与えることにより前記第１の部材を浮上させるサーボ機
   構手段とを設けてなることを特徴とする高速ブラシレス
   ＤＣリニア・モータ。 ８、前記第１および第２の部材に配置されて、前記第２
   の部材に対する前記第１の部材の所要の線形軸心に対す
   る運動を制限する対をなす電磁石を更に設けることを特
   徴とする請求項７記載の高速ブラシレスＤＣリニア・モ
   ータ。 ９、前記第２の部材が、対向縁部に固定された第１の永
   久磁石と対向縁部に隔てられた位置関係に取付けられた
   第２の永久磁石とを有する中心部の長形の強磁性胴部と
   、 前記第１および第２の対の永久磁石間の空間内の強磁性
   材料のバーとからなることを特徴とする請求項７記載の
   高速ブラシレスＤＣリニア・モータ。 １０、前記第１および第２のモータ・コイルがそれぞれ
   中心部を空けて巻付けられ、少なくとも１つの強磁性材
   料のバーが前記モータ・コイルの各々の開口中心内に置
   かれることを特徴とする請求項９記載の高速ブラシレス
   ＤＣリニア・モータ。 １１、前記第１の部材に固定されて像形成面に集束する
   レンズ手段と、 前記第２の部材上の前記第１の部材の浮上を前記対物レ
   ンズの焦点の関数として調整する手段とを更に設けるこ
   とを特徴とする請求項７記載の高速ブラシレスＤＣリニ
   ア・モータ。