JPH0670530A - 回転型アクチュエータ - Google Patents

回転型アクチュエータ

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Publication number
JPH0670530A
JPH0670530A JP21114691A JP21114691A JPH0670530A JP H0670530 A JPH0670530 A JP H0670530A JP 21114691 A JP21114691 A JP 21114691A JP 21114691 A JP21114691 A JP 21114691A JP H0670530 A JPH0670530 A JP H0670530A
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JP
Japan
Prior art keywords
exciting coil
coil
magnetic field
rotary actuator
permanent magnet
Prior art date
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Pending
Application number
JP21114691A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Koizumi
眞 小泉
Makoto Kizawa
真 鬼澤
Shinji Shirakawa
真司 白川
Susumu Ebihara
進 海老原
Yuji Nishimura
裕司 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 永久磁石回転型のアクチュエータの起動トル
クの回転角依存性を平坦化し、制御性の良い回転型アク
チュエータを提供することにある。 【構成】 励磁コイル1を固定子4に永久磁石2を可動
子3に設置した回転型アクチュエータにおいて、励磁コ
イルの空心部に逆励磁コイル5を設置する。そして、逆
励磁コイルには励磁コイルと反対方向に電流を流すこと
により、励磁コイル1の磁界を部分的に打ち消す磁界を
発生する。これにより、可動子3に生ずるトルクの回転
角依存性を平坦化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転型アクチュエータに
係り、特に磁気記録ヘッド用のアクチュエータとして、
微小回転を高速、高精度に応答し得るようにした回転型
アクチュエータ及び磁気ティスク装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のアクチュエータとして
は、コイル回転型と永久磁石回転型の二つがある。これ
に関連したアクチュエータとしては特開昭59−729
73号公報及び特開昭61−269633号公報があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】コイル回転型は可動子
の重量が軽くなり、可動子の慣性モ−メントを小さくで
きるが、コイルの剛性が小さいため応答性が悪いという
問題があった。また、永久磁石回転型は可動子の剛性が
高く応答性が良くなるが、回転角の変化に対し起動トル
クが一定でなく制御性が悪いという問題があった。特開
昭61−269633号公報に開示された技術は、両コ
イルが直列接続されているため、トルクに見合った打ち
消しができないものであつた。
【0004】本発明の目的は、従来の回転型アクチュエ
ータ、特に永久磁石回転型のアクチュエータが有してい
た上記起動トルクの回転角依存性からくる問題点を解消
し制御性の良い回転型アクチュエータ及び磁気ディスク
装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、永久磁石の極性が反転する境界部分の磁界の強さを
減少させてトルク変動を低下させたものである。
【0006】すなわち、本発明は、励磁コイルを固定子
に設け永久磁石を可動子に設けた回転型アクチュエータ
において、励磁コイルの空心部に励磁コイルの磁界を部
分的に打ち消す磁界を発生する手段を設けたことを特徴
とするものである前記回転型アクチュエータにおいて、
磁界を発生する手段は、コイルに励磁コイルと反対方向
に電流を流すことにより前記励磁コイルの磁界を部分的
に打ち消す磁界を発生する構造であるもの、又は電気伝
導性部材が設置され、この部材内に発生する渦電流によ
り、励磁コイルの磁界を部分的に打ち消す磁界を発生す
る構造であるものがよい。また、励磁コイルの回転方向
への幅が永久磁石の極性が反転する境界の近傍まで広げ
られたものがよい。また、励磁コイルは外側固定子内面
で蛇行して周方向に連なっているものがよい。また、永
久磁石及び励磁コイルがそれぞれ回転軸に直角な平面上
に設けられているものがよい。
【0007】また本発明は、ディスク駆動源により駆動
される磁気ディスクと情報のやり取りをする磁気ヘッド
を有するヘッド支持部材の基端が回転軸に取り付けられ
ており、該回転軸は回転型アクチュエータにより駆動さ
れる磁気ディスク装置において、回転型アクチェエータ
は前記のいずれかのものであることを特徴とする磁気デ
ィスク装置である。
【0008】
【作用】永久磁石回転型のアクチュエータでは、コイル
直下の永久磁石に生じる電磁力が同一方向になるように
するため、隣接した磁石の極性が互いに反転するように
取り付けられている。図3に回転型アクチュエータの電
磁力を受ける原理を示す。励磁コイル1により空間に磁
界10が生じる。この磁界と永久磁石2の表面に生じて
いる磁荷とが作用して、磁界10に沿って電磁力12が
生じる。可動子は紙面に垂直な軸をまわる方向にしか自
由度がないため、この電磁力によってトルクが回転方向
に沿って生じる。図3(a)のように、隣接磁石の極性
が反転する部分が励磁コイルの中心部にあるときは電磁
力は全て同一方向に作用するが、図3(b)のように、
この隣接磁石の極性の反転する部分がずれている場合、
この部分に逆向きに電磁力が作用することになる。この
とき、逆励磁コイル5によって、逆向きに磁界11が生
じていると、上記逆向きの電磁力を打ち消すように電磁
力13が生じる。これにより、可動子が回転したときの
急激なトルク低下を防止する。
【0009】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示す。回転型アク
チュエータは、可動子3の周りに永久磁石2が取り付け
られている。永久磁石はこの例では4等分されており、
互いに隣接する磁石は極性が反転して取り付けられてい
る。この外側には、回転力を与えるための、励磁コイル
1が設置されており、このコイル1は固定子4に取り付
けられている。また、励磁コイル1の空心部には、逆励
磁コイル5が設置されており、やはり固定子4に固定さ
れている。励磁コイル1と逆励磁コイル5の位置関係を
図2に示す。逆励磁コイル5には励磁コイル1と反対方
向に電流を流す。
【0010】励磁コイル1に電流を流すと、図3に示す
ようにコイル1のまわりに磁界10を生じる。逆励磁コ
イル5のまわりにはこの磁界を部分的に打ち消すように
磁界11が生じる。逆励磁コイル5の印加電圧を変えて
計算したときの励磁コイル電流の立上り特性を図4に示
す。図のように逆励磁コイル5の印加電圧を高くするほ
ど電流の立上り特性は良くなる。このときの永久磁石2
表面に沿ったコイルによる磁界の分布を図5に示す。図
中の永久磁石2境界の可動範囲では可動子3の回転によ
って、永久磁石2の極性が変わるため、コイルによる磁
界があると回転トルク変動の原因となる。従って、この
範囲ではコイルによる磁界の強さは0A/mに近いほう
がよい。この時のトルクの回転角依存性を図6に示す。
図の如く逆励磁コイル5の電圧を上げるとトルクの角度
依存性は凸型の曲線から凹型の曲線になり、可動子3の
可動範囲では、トルクは小さくなる。ただし、逆励磁コ
イル5の電圧が0Vのときはトルクの変化は平坦にな
る。回転型アクチュエータの応答性の観点からは、電流
の立上りがはやく、トルクが大きくかつトルクの角度依
存性が平坦な方が良い。従って、この場合、逆励磁コイ
ル5の電圧が0Vの場合が良い。
【0011】従来、回転型アクチュエータでは、励磁コ
イル1の幅はトルクが可動子3の回転範囲内で小さくな
るように決定されていた。即ち、コイル1は、永久磁石
2の極性が反転する境界から遠くなるように形状が決定
されていた。従って、図7の破線1aに示したように、
励磁コイル1の回転方向への幅は狭いものが用いられ
た。そこで、ここでは、励磁コイル1の回転方向への幅
を永久磁石2の極性が反転する境界にかからない程度
に、かつコイル断面積が変化しないよう図7の破線1a
から実線1bに示すように広げた場合について検討す
る。図8はこのときの励磁コイル電流の立上り特性を示
す。コイルの幅を広げると、コイルが囲む空間が狭くな
るため、コイルのインダクタンスが小さくなり、電流の
立上りが図のように早くなる。図9は、励磁コイル電流
の立上り初期でのトルクの回転角依存性を示す。図の如
く、コイルの幅が広い方が狭いコイルよりもトルクが大
きくなる。また、逆励磁コイルによりトルクは可動子の
回転角範囲内で平坦化される。
【0012】以上は、励磁コイル1の印加電圧が時刻0
秒でステップ状にかかる場合であるが、次にランプ状に
かかる場合を考える。この場合、逆励磁コイル5の電圧
が0Vでは、逆励磁コイル5に誘導される電流による磁
界はステップ状にかかる場合よりも小さくなり、トルク
の回転角依存性は平坦でなくなる。これに対しては、励
磁コイル1による磁界を打ち消す程度の電流が流れるよ
うに逆励磁コイル5の電圧を制御することにより、トル
クの回転角依存性を平坦化できる。
【0013】以上のように、本実施例によれば、逆励磁
コイル5により、可動子3に生ずるトルクは可動子3の
回転角範囲内で平坦化される。このため、励磁コイル1
の形状を変えることにより、電流の立上りが早く、かつ
トルクが大きくできる。また、本実施例では、さらに励
磁コイル1の制御電圧立上り速度に応じて、逆励磁コイ
ル5の印加電圧を調整することによりトルクの角度依存
性を制御できる効果がある。
【0014】図10は、第1の実施例において逆励磁コ
イル5の代わりに電気伝導性部材からなる導体板8を設
置した第2の実施例である。材質としては、良導体であ
る銅やアルミニュ−ムなどが良い。励磁コイル1に電流
を流すすと、導体板8中には渦電流9が生じる。この渦
電流9により誘起される磁界が永久磁石2の極性が反転
する境界の可動範囲では励磁コイル1の磁界を打ち消す
ように作用するため、トルクの角度依存性を平坦化でき
る。この効果は第1の実施例の逆励磁コイル5の電圧を
0Vにした場合に相当する。本実施例では、さらに逆励
磁コイル5への給電線が不要なため、機器の構成及び制
御系が簡単となる効果がある。尚、板状の導体板8に代
えてブロック状の部材であってもよい。
【0015】図11は回転型アクチュエータの外側固定
子内面で励磁コイル1を周方向には連ねて蛇行させた形
状の空間部に逆励磁コイル5を設置した第3の実施例で
ある。作用及び効果は第1の実施例の逆励磁コイルの場
合とほぼ同じであるが、コイルをヨ−クに組み込む前に
コイル配置を決定できるため、コイル組み込み時の製作
精度を向上できる効果がある。
【0016】図12は第4の実施例である。本実施例で
は、永久磁石2及び励磁コイル1がそれぞれ回転軸15
に直角な平面上に設置されていることが第1の実施例と
構造上異なる点である。逆励磁コイル5は第1の実施例
と同様に励磁コイル1の空心部に設置されており、その
作用及び効果も第1の実施例とほぼ同様である。本実施
例ではさらにアクチュエータ高さを小さくできる効果が
ある。
【0017】図13は本発明に係る磁気ディスク装置の
断面図を示す。ディスク駆動源16により駆動される磁
気ディスク17と、情報のやり取りをする磁気ヘッドを
有するヘッド支持部材18の基端が回転軸15に取り付
けられており、該回転軸15は前記図1に示した回転型
アクチュエータにより駆動されるものである。本実施例
によれば、磁気ディスク装置の性能を向上させることが
できる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、回転型アクチュエータ
における可動子のトルク回転角依存性を平坦化できる効
果がある。逆励磁コイルを設けることにより、励磁コイ
ルの印加電圧の変化率に応じて、トルク回転角依存性を
制御できる効果がある。電気伝導性部材を用いることに
より、機器構成及び制御系を単純化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の断面図であり、(a)図
は(b)図のA−A線断面図、(b)図は(a)図のB
−B線断面図である。
【図2】本発明の第1実施例のコイル部の鳥瞰図であ
る。
【図3】(a)図及び(b)図は本発明の作用原理説明
図である。
【図4】励磁コイル及び逆励磁コイルの電流立上り特性
を示す図である。
【図5】永久磁石表面に沿ったコイルによる磁界の分布
図である。
【図6】可動子に生ずるトルクの角度依存性を示す図で
ある。
【図7】励磁コイルの幅を変えた場合の第1の実施例の
水平断面図である。
【図8】幅の広い励磁コイルを用いたときの励磁コイル
及び逆励磁コイルの電流立上り特性を示す図である。
【図9】幅の広い励磁コイルを用いたときの可動子に生
ずるトルクの角度依存性を示す図である。
【図10】本発明の第2実施例のコイル部の鳥瞰図であ
る。
【図11】本発明の第3実施例のコイル部の鳥瞰図であ
る。
【図12】本発明の第4実施例の断面図である。
【図13】本発明の磁気ディスク装置の断面図である。
【符号の説明】
1 励磁コイル 2 永久磁石 3 可動子 4 固定子 5 逆励磁コイル 6 軸受 7 電流の向き 8 導電性の板 9 渦電流 10 励磁コイルによる磁界 11 逆励磁コイルによる磁界 12 励磁コイルによる電磁力 13 逆励磁コイルによる電磁力 14 永久磁石の極性が反転する境界の可動範囲
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
フロントページの続き (72)発明者 海老原 進 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 西村 裕司 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励磁コイルを固定子に設け永久磁石を可
    動子に設けた回転型アクチュエータにおいて、励磁コイ
    ルの空心部に励磁コイルの磁界を部分的に打ち消す磁界
    を発生する手段を設けたことを特徴とする回転型アクチ
    ュエータ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、磁界を発生する手段
    は、コイルに励磁コイルと反対方向に電流を流すことに
    より前記励磁コイルの磁界を部分的に打ち消す磁界を発
    生する構造である回転型アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 請求項1において、磁界を発生する手段
    は、電気伝導性部材が設置され、この部材内に発生する
    渦電流により、励磁コイルの磁界を部分的に打ち消す磁
    界を発生する構造である回転型アクチュエータ。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、励磁
    コイルの回転方向への幅が永久磁石の極性が反転する境
    界の近傍まで広げられた回転型アクチュエータ。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかにおいて、励磁
    コイルは外側固定子内面で蛇行して周方向に連なってい
    る回転型アクチュエータ。
  6. 【請求項6】 請求項1〜3のいずれかにおいて、永久
    磁石及び励磁コイルがそれぞれ回転軸に直角な平面上に
    設けられている回転型アクチュエータ。
  7. 【請求項7】 ディスク駆動源により駆動される磁気デ
    ィスクと情報のやり取りをする磁気ヘッドを有するヘッ
    ド支持部材の基端が回転軸に取り付けられており、該回
    転軸は回転型アクチュエータにより駆動される磁気ディ
    スク装置において、前記回転型アクチェエータは請求項
    1〜6のいずれかのものであることを特徴とする磁気デ
    ィスク装置。
JP21114691A 1991-08-22 1991-08-22 回転型アクチュエータ Pending JPH0670530A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21114691A JPH0670530A (ja) 1991-08-22 1991-08-22 回転型アクチュエータ

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JP21114691A JPH0670530A (ja) 1991-08-22 1991-08-22 回転型アクチュエータ

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JPH0670530A true JPH0670530A (ja) 1994-03-11

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ID=16601146

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JP21114691A Pending JPH0670530A (ja) 1991-08-22 1991-08-22 回転型アクチュエータ

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JP (1) JPH0670530A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010153686A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Shindengen Mechatronics Co Ltd ロータリソレノイド
JP2010283058A (ja) * 2009-06-03 2010-12-16 Mitsubishi Electric Corp 電磁アクチュエータ
US11188010B2 (en) 2005-03-04 2021-11-30 Canon Kabushiki Kaisha Developer supply container and developer supplying system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11188010B2 (en) 2005-03-04 2021-11-30 Canon Kabushiki Kaisha Developer supply container and developer supplying system
JP2010153686A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Shindengen Mechatronics Co Ltd ロータリソレノイド
JP2010283058A (ja) * 2009-06-03 2010-12-16 Mitsubishi Electric Corp 電磁アクチュエータ

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