JPH0463622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ボイスコイルモータに関し、特に、
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
ミツクスピーカがある。円筒状の磁場内のギヤツ
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用されている。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h.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とは機械的荷に接触せず、図示しないガ
イドレールに沿つてコイル２はヨーク１状を左右
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とギヤ
ツプ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はギヤツ
プLg中をギヤツプ磁束密度Bgの磁束密度で上昇
し、ヨーク１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、ギヤツプ磁束密度Bgを集めて
左右に行くほど増大し、両端で最大磁束φmにな
る。この最大磁束φmはサイドヨーク５、サイド
ヨーク６を通り、ヨーク４を経由して永久磁石３
のＳ極に至る。

発明が解決しうようとする問題点 ここで、前記コイル２に直流電流を流すと、ギ
ヤツプ磁束密度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はギヤツプ磁束密度Bgに比例するので、推
力Ｆを大きくしようとしてギヤツプ磁束密度Bg
を大きくすると、それを積分した最大磁束φm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ｈを厚くする
か奥行きｗ（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ｈ、永久磁石３の厚さLm、ギヤツプLg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つてしまう。永久磁石３と
してはフエ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1/5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。

従つて、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、フロツピデイスクのトラツクの位置
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個でモーク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
１６、でヨーク１に導き、全体の高さを状来の約
２／３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
の奥行きが長くなつているが、コイル２への給電
用フレキシブル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，１Ｂ図において、ペンキヤリツジ１０
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。ペンキヤリツジ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、
コイル２の中空部にヨーク１が挿入されている。
コイル取付板１２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１１が貫通するペンキヤリツ
ジ１０とボールベアリング１４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
けてペンキヤリツジ１０がガイドレール１１上を
左右に摺動し、コイル取付板１２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と、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、上側ギヤツプを通りヨーク１に入る。ヨー
ク１に入つた磁束φは左右に分かれて、サイドヨ
ーク５、サイドヨーク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、その下側ギヤツプ部を通過してヨーク１に
入る。その後は永久磁石３の場合と全く同じ経路
を通つて、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１
７はフレキシブルPCB（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１２
にペンだけでなく、位置のフイードバツク要素等
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では、ペンキヤリツジ１０の
左右の摺動によるフレキシブルPCB１７内の銅
箔部がストレスによつ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図では上側のギヤツプしか通つていないが、導
体本数が多くなければ分割して下側ギヤツプを通
してもよい。

フレキシブルPCB１７を経由して、コイル２
に直流電流を流すと、推力Ｆが発生し、ペンキヤ
リツジ１０を移動させる。推力Ｆと軸受２０まで
の距離Ｌとの積FLはペンキヤリツジ１０にかか
るモーメントである。これを幅Ｄのペンキヤリツ
ジ１０の軸受２０で受けている。幅Ｄ≪距離Ｌ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Ｄがスペース的に制約さ
れている場合が多い。ヨーク断面積を胴上し、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、それにつられて距離Ｌも大きくなり、
こじりを起こしやすくなるので、ヨーク１の幅ｗ
はそれ程大きくできない。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１８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
イードバツク要素用の回路が搭載され、ねじ１９
でモータユニツトと一体化されている。そのた
め、生産、試験あるいは故障時には、PCB１８
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、生産上は
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
キヤリツジ１０を直線運動をするとしたが、第１
Ａ図のヨーク１は円弧状であつてもよい。この場
合にはコイル２はこの円弧にそつて動き、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１６も追加されているが、このヨーク１５、ヨ
ーク１６はギヤツ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は同一平面内
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。又ペンキヤリツジ１０はガイドレール１１
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１１
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つた。

ロ 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。 １……ヨーク、２……コイル、３，３′……永
久磁石、４……ヨーク、５……サイドヨーク、６
……サイドヨーク、１０……ペンキヤリツジ、１
１……ガイドレール、１２……コイル取付板、１
３……ねじ、１４……ボールベアリング、１５…
…ヨーク、１６……ヨーク、１７……フレキシブ
ルPCB、１８……PCB、１９……ねじ、２０…
…軸受、Ｆ……推力、ｈ……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……ギヤツプ、φ……磁束、Bg……磁束
密度、φm……最大磁束、Lm……永久磁石の厚
さ、Ｄ……軸受幅、Ｌ……推力と軸受までの距
離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 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
   して前記ガイド要素を軸として可動するペンキヤ
   リツ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 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 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ヤツプ内に前記第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PCBの一端を前記ペンキヤリツジ
   に接続したこを更に特徴とする薄形ボイスコイル
   モータ。