JPS58107611A - 磁気回路の組立着磁方法 - 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】 本発明は磁気回路、なかでも特に、磁気ディスク装置の
磁気ヘッド駆動ポジショナ−機構に主として用いられる
ボイスコイル型リニヤモータ用磁気回路の組立着磁方法
に関する。

最近の磁気ディスク装置には大容量化、高速化および小
型化などが強く要求される。このため、その磁気ヘッド
駆動ポジショナ−機構としては、他の駆動モータと比敷
してアクセヌ・タイムの早いボイヌコイル型リニヤモー
タが多用される。第１図（ａ）（至）にボイスコイル型
すニャモ〜夕の磁気回路を例示する。

第１図（ａ）（’ｂ）において、（／ｌはセンターポー
ル、（：ｌ）はセンターポー／Ｉ／（１）の外側に設け
た筒状外周ヨーク、（３）は筒状外周ヨーク＋２１の内
側にセンターポーｙ（１）との間に空ｉ　ｆｉｌをおい
て固定された永久磁石を表わし、センターポール（１）
と筒状外周ヨーク（２）とはサイドヨーク（５）により
一体に結合して磁気回路を構成し、（Ｍ）なを磁路を形
成する。ムービングコイｚＬｚ（ｆｆ＋は上記センター
ポー／ｌ／（／ｌにゆるく外嵌し、自身に流れる電流と
上記空隙（グ）に生じる磁束とによりセンターポー／Ｌ
／（１）軸方向に移動する。

永久磁石（３）は磁化方向の長さ、すなわち厚みが制限
され、その動作点を高くとることができないｔ′ ため、保持力（ＨＧ）の低いアル二二系磁石が使用でき
ず、保持力（Ｈｃ）の高い希土類磁石、フェライト磁石
、マンガンアルミ磁石の使用が考えられるが、実際上は
磁気ディスク装置の小型化、高性能化、低コスト化の要
求から、価格の低いフェライト磁石に限られている。

そしてとのレエライト磁石としては、円筒状の高性能ラ
ジアル異方性磁石が最も好ましいが、高性能ラジアル異
方性磁石は製造工程で割れを生じやすく、円筒状のもの
を得ることが困難なため、図示のように、複数個の弓形
高性能ラジアル異方性磁石を環状に組合せた形で使用す
るのが通例となっている。

ところで、このような磁気回路をつくる方法としては、
その構造からして未着磁の永久磁石材料を取付け、その
後で永久磁石材料に磁力を付与するいわゆる組立着磁が
、蝉、立作業能率などの点から見て適当と考えられる。

しかしながら、この方法を第１図（ａ）（至）の磁気回
路に適用するには次のような問題がある。第２図れ）（
至）に、従来の一般的な考えによる上記磁気回路の組立
着磁方法を示す。

これによると、センターボール（１）の軸線上にｌ配し
た一組の着磁用センターボーアｖ（４１（４１にて磁気
回路を挾むとともに、筒状外周ヨーク（／］の周囲を複
数の着磁用サイドボーアＬ／（７）にて全体的に包囲し
、着磁用センターポーｌ（Ｍ、磁気回路および着磁用サ
イドポー１ｖ（７１間に（Ｍ′）なる磁路を形成するこ
とにより磁気回路（厳密には永久磁石（３））が着磁さ
れる。

ところが、上記磁気回路ではセンターポー／ｌ／（／１
の有効断面積が他の部分の有効断面積より小さいため、
２つの着磁用ボール（６１（７１に、永久磁石を完全に
着磁させ得る磁界（通常は保持力（Ｈｃ）の３〜ｊ倍の
磁界）を発生させたとしても、センターホー／ｌ／（１
）の部分、特にサイドヨーク（５）のつけ根の部分で磁
気飽和を生じ、その結果、永久磁石（３）を完全に着磁
させることが困難となり、ボイスコイル型リニヤモータ
用磁気回路として十分な磁界を発生させることができな
くなるのであるシしたがって、第１図色）〜に示すよう
な構造の磁気回路では従来から、予め着磁した永久磁石
を磁気回路内に挿入するいわゆる着磁組立の方法が採用
されているが、当然のことながら組立の際に磁石間に強
大な反撥力が働らき、組立を困難にして作業能率が著し
く悪化する。

本発明の目的は、磁気回路に生じる磁気飽和を防いで、
ボイルコイル型リニヤモータ用磁気回路として十分な磁
気的能力を付与する磁気回路の組立着磁方法を提供する
ことにある。

ところで、縮１図ｒａ）（ｂ）に示す構造のボイスコイ
ル型リニヤモータ用磁気回路を着磁する場合に青磁組立
が作業能率の点で組立着磁に劣ることは前述したとおり
であるが、着磁組立の問題はこの点ばかシでなく、セン
ターポー／Ｌ／　（１）と永久磁石（３）との間に形成
される空隙（９１の磁束密度分布を悪化させる点にもあ
ることが、本発明者らの調査から明らかとなった、 言うまでもないが、ボイスコイル型リニヤ４−夕用磁剣
回路においては、ムービングコイルが配設される空隙ｆ
ｌｌＩ内の磁束密度は高く、しかも位置による変化がな
く均一であることが要求される。

第３図（ａ）（至）に示す曲線（ロ）は、永久磁石（３
）としてＢｒ−１ＹＫＯ％ＨＣ−３，ｔＫｏｅ’ｆ　’
（ＢＨ）ｒｒｆ３ｘ−ｊ、４ＭＧＯｅのフェライト磁石
を用いて従来の着磁組立方法により磁気回路を構成した
場合の、空ＦＳ　（４’ｌ内の磁束密度分布を測定した
結果を表示したもので、第３図（ａ）は軸方向の磁束密
度分布、第３図（至）は軸方向中央部における周方向磁
束密度分布を表わしている。

この結果に見るとおり、空隙Ｃゲ）内の磁束密度分布は
、軸方向中央部での低下が著しく、更に、軸方向中央部
の周方向においても、隣接する永久磁石ｆ、？）（３１
のすき間による磁束密度の低下が面著で、全体として磁
束密度均一部分が非常に少ないのである。

また、第≠図０１）は、上記永久磁石（３）の磁気回路
挿入前の表面磁束密度・分布を第グ図（′ｂ）に示す方
向について測定した結果を示したものであるが、軸方向
中央部の磁束密度低下現象は、磁気回路挿入前の磁石単
体の段階で既に生じていることがゎかる。言いかえれば
、空隙（４！ｊにおける磁束密度分布の悪化は、永久磁
石（３）の不均一な表面磁束密度分布に起因するのであ
る。

そして、本発明者らはこの永久磁石（３）における表面
磁束密度分布の不均一現象を詳しく解析検討した結果ミ
永久磁石（３）においては磁石中央部で自己減磁を生じ
ており、これが磁石中央部の磁束密度を低くシ、このこ
とが上記現象の原因となっていることを突きとめた。

そのことからすると、第ｆ図（至）に示す永久磁石の厚
み（Ｔ）を大きくするか、長さくＬ）を小さくするか、
あるいは保持力（Ｈｃ）の高い材料に変更するなどして
磁石中央部の自己減磁を防止すれば、空隙（ｌＩｌにお
ける磁束密度分布の悪化は抑止されるが、永久磁石の厚
み（Ｔ）を大きくすると、磁石重量の増大、モータ外径
の拡大などの問題を生じ、長さくＬ）を小さくする対策
もムービングコイルの移動範囲による制限を受け、虻に
、短尺の永久磁石を長さ方向に複数個接合することで所
要寸法を得る対策も、よく知られているように磁石間の
つなぎ目に磁束密度の低下を生じ、最後の保持力（Ｈｃ
）の高い材料に変更する対策も残留磁束密度（Ｂｒ）の
減少から空隙１１Ｉ＋内の磁束密度を低下させ、いずれ
の対策も採用し難い。

本発明のいま１つの目的は、永久磁石に手を加えること
なく、センターポールと永久磁石間に形成される空隙内
の磁束密度分布を均一ならしめるボイスコイル型すニヤ
モータ用Ｓ気回路の組立着磁方法を提供子ることにある
。

本発明の方法は、センターポールの外側に所定の間隙を
おいて支持固定された筒状外周ヨークの内側に未着磁の
永久磁石材料を筒状に組合せて固定した後、当職磁気回
路を、前記センターボールの軸線上に位置する一組の着
磁用センターポールと、前記筒状外周ヨークの外周面に
部分的に接触乃至近接、するｌ又は複数の着磁用サイド
ポールとで囲み、前記着磁用サイ下ポールと前記筒状外
周ヨークとの間にヨーク軸方向および／またはヨーク周
方向の相対運動を行わしめることにより磁気飽和を抑え
ながら前記永久磁石材料を着磁して、前記永久磁石材料
全体に十分な磁力を付与するとともに、着磁された永久
磁石とセンターポール間の空隙に均一な磁束密度分布を
付与するようにした点に特徴がある。

以下、本発明の方法を詳しく説明する。

筒状外周ヨーク内側の所定位置に固定された未着磁の永
久磁石材料を上記のように部分的に着磁してゆけば、セ
ンターポールの部分で磁束通過量が制限されたとしても
、この部分を通過する磁束が永久磁石材料の一部分に集
中的に作用することに々るので、単位面積当りでみれば
永久磁石材料に多量の磁束が流れ、その結果として磁気
回路が磁気飽和を生じることなく強力に磁化されること
は容易に理解される。

本発明者らはとの巧妙な部分着磁方法の効果確認実験を
繰返す過程で、この方法が、本発明者らが先に知見した
空隙ｆｌｌｌにおける磁束密度分布の悪化を防止するの
にも極めて有効なことを確認した。

その理由は次のように説明される。　　゛従来の着磁組
立により磁気回路を構成した場合の、空隙（ｌＩｌ内の
磁束密度分布の悪化は、前述したように、磁気回路挿入
前の永久磁石中央部の自己減磁に起因する間部の磁束密
度の低さに原因があるわけであるが、永久磁石材料をｒ
ａ磁気回路組込んだ状態でこれを着磁すれば、磁石動作
点の高い状態で着磁が行われ、着磁組立で問題となった
磁気回路挿入前の磁石中央部の自己減磁が阻止され、磁
石中央部の磁束密度の低下が防止される結果、磁気回路
の空隙（６）の軸方向中央部において磁束密度を均一に
することが可能となる。

第３図（ａ）（１）に示す曲線（イ）は１、曲線（ロ）
を得る際に使用した永久磁石と同一の材料を本発明の組
立部分着硲方法により静磁して得たＭ１磁気路の、軸方
向磁束密度分布および軸方向中央部の周方向磁束密度分
布を示しだものである。

同図に明ら力・なように、本発明の方法を用いることに
より、軸方向中央部の磁束密度低下が防止され、軸方向
の磁束密度分布の不均一が是正されるばかりでなく、軸
方向の磁束密度が従来の着磁組立によるものと較べて全
体に１０％稈高くなり、更に、軸方向中央部の周方向に
おいても隣接する永久磁石間のすき間による磁束密度の
低下も緩和され、全体的に磁束密度の均一部分が非常に
多くなるのである。

第５図（ａ）（０および第６図（ａ）（至）は本発明の
方法の具体的手順を例示したものである。

第！図の方法は、未着磁の永久磁石材料（３）を磁気回
路内の所定位置に挿入固着した後、センターポール（１
）の軸線上に配した一組の着磁用センターポー、ｕ（６
１ｆ６＋にて前記磁気回路を両端より挾持するとともに
、筒状外周ヨーク（：１）外周面の特定軸長部分を複数
の着磁用サイドポールｆ７）ｆ７Ｊ・・・により全周に
亘って包囲し、着磁用センターポー／ｌ／（Ａｌ、磁気
回路および着磁用サイドポール（７）間に（Ｍ／）なる
磁路を形成した状態で上記着磁用サイドポール（７）を
筒状外周ヨークＣ２）の軸方向に移動させることにより
、有効断面積の最も小さいセンターポー／ｌ／　（１）
とサイドヨーク（５）の結合部分に磁気飽和を生じさせ
ることなく、上記磁気回路を完全に着磁させる方法であ
る。

また、第４図の方法は、着磁用サイドポー／Ｉ／（７１
を筒状外周ヨーク（：ｌ）外周面の特定円弧部分に近接
乃芋接勉させ、着磁用センターポー）ｖ（４Ｊ、磁気回
路および着磁用サイドポー／Ｌ／（７１間に（ヌ）なる
磁路を形成した状態で上記着磁用サイドポール（７）を
筒状外周ヨーク（ユｊの中心軸回りに回転させることに
より磁気回路を着磁させる方法である。

第５図および第を図の方法において、着磁用サイドポー
／ｌ／（７）を移動させる代りに磁気回路を動かすこと
も可能であり、更に、両者を駆動することも可能である
。

また、第５図および第６図の方法は、着磁用サイドポー
ル（７）と磁気回路の相対移動方向を筒状外周ヨークＴ
、２１の軸方向および周方向にそれぞれ規定しているが
、両方向の運動を組合せて磁気回路全体を着磁すること
も可能である。

なお、第３図れ）（至）に曲線（イ）で示す磁束密度分
布の磁気回路は第！図の方法により得た。

以上の説明から明らかなように、本発明の方法は、ボイ
スコイル型リニヤモータ用磁気回路に磁気飽和を生じさ
せることなくこれを組立着磁し、簡単な作業で磁気回路
に十分な磁気的能力を付与するばかりでなく、その組立
着磁が、センターポールと永久磁石の間に形成される空
隙内の磁束密度の向上および磁束密度分布の不均一是正
に有効に寄与し、永久磁石に手を加えることなく、最も
合理的な磁石寸法のままで磁気回路に高度の動力性能を
付与し、磁気ディスク装置の磁気ヘッド駆動ホシショナ
ー機構などに用いられるボイスコイル型リニヤモータの
信頼性向上、高性能化に大きな効果をもたらすものであ
る。

また、従来の着磁路゛立による方法では、永久磁石の厚
みが制限され、磁石動作点が全体的に低く抑えられるこ
とから、永久磁石としては保持力（Ｈｃ）の高いＪ工Ｓ
規格ＭＰＢＪＪｏＨ相当［有］フェライト磁石（Ｂｒ−
７，６〜４／、　ＯＫＧ％ＨＱ−Ｊ、　０〜３．１ＩＫ
Ｏｅ。

（ＢＨ）ｍａｘ　−ｓ、　０〜Ｊ、　ｔ　ＭＧＯｅ　）
が使用されているが、本発明の方法では、上述したよう
に、センターポールと永久磁石間に形成される空隙内の
磁束密度が高くかつ均一な分布を示し、永久磁石の磁力
が、この空隙内に挿入されるムービングコイルの駆動に
有効に使われるから、ＭＰＢ３３０Ｈより保持力（Ｈｃ
’　）の低いＥＭＡＳ規格Ｐ３♂ＯＨ相当のフェライト
磁石（Ｂｒ−ＩＡ、ｚＫＧ、　Ｈｃ−ｘ？ＫＯｅ、（Ｂ
Ｈ）ｍａｘ−ｌＡ２ＭＧＯｅ　）の使用が可能となり、
磁気回路ひいてはボイスコイル型リニヤモータのコスト
を安くすることができる。

更に、フェライト磁石は他の永久磁石と較べて残留磁束
密度（Ｂｒ）が低いため、従来のボイスコイル型リニヤ
モータ用磁気回路では、回路各部の形状を種々工夫する
ことで、ムービングコイルの挿入される空隙内の磁束密
度を上昇させているが、構造が複雑化し、加工組立を難
しくし、コストの高いものとなる。しかるに、本発明の
方法では、上記空隙内の磁束密度が高く、かつ均一なも
のとなるから、このような工夫は必要でなくなり、永久
磁石に手を加える必要のないこととあいまって磁気回路
め構造が一層簡単になり、その信頼性および経済性を非
常に高いものとする。

なお、実施例においては、サイドヨークが片側端面にの
み配設されているが、本発明はこのサイドヨークが両側
に配設されている場合にも有効である。

また、センターヨークの外周にはムービングコイルの応
答性を良くするために銅などの良導電性金属をフルレー
ティングする場合が多いが、本発明の方法がこの場合に
有効なことも言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（至）はボイスコイル型すニヤモータ用磁
剣回路の構造を示す断面図、第２図（ａ）（至）は本発
明の方法の比較例を示す断面図、第３図（ａ）（至）は
本発明の方法で得た磁気回路と従来の方法で得た磁気回
路の特性比較図、第グ図（ａ）（１）は従来の方法に使
用する永久磁石の特性説明図、第５図（ａ）ｎおよび第
６図（ａ）（′ｂｌは本発明の方法の具体的手順を例示
する断面図である。 図中、ｌ：センターポー／’、２　：筒状外Ｍヨーク、
３：永久磁石（永久磁石材料）、り：空隙、ｊ：サイド
ヨーク、６：着磁用センターボール、７：着磁用サイド
ポーｖ、ｒ：ムービングコイル。 （０） ７ 第 （０） ５　図 （ｂ） 　− ６図 （ｂ） 自発手続補正書 昭和５７年３月１１日 特許庁長官　島　１）春　樹　殿　　　　　喧公１、事
件の表示 昭和５６年特許願第２０６６５４号 ２、　発明の名称 磁気回路の組立着磁方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　大阪市東区北ｇｓＴ目２２番地 名称　　　住友特殊金属株式会社 代表者　　岡　　１）　典　　重 ４、代理人 ） ６、補正の対象 明細赳の「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 （１）明細ｄの第３頁第１行から同第２行にかけて［保
持力（Ｈｃ）の低いアルニコ系磁石・・・保持力（Ｈｃ
）の高い・・・」とあるのを［保磁力（Ｈｅ）の低いア
ルニコ系磁石・・・保磁力（！（ｃ）の高い・・・」に
訂正します。 （２）明Ｍ書の第４頁第４行に「筒状外周ヨーク（１）
」とあるのを「筒状外周ヨーク（２）・・・」に、同第
１３行に「（通常は保持力（Ｈｃ）・・Ｊ　とあるのを
「（通常は保磁力（Ｈｃ）・・」に、それぞれ訂正しま
す０ （３）明細書の第７頁第１２行に［あるいは保持力０−
Ｉｃ）・・・］とちるのを「あるいはイ呆磁力（Ｈｅ）
・・・」に訂正します。 （４）明細３の第８貞第１行に「・・・最後の保持力（
Ｈｃ）Ｊとあるのを「・・最後の保磁力（Ｉ（ｃ）Ｊに
訂正します。 （５）“力細占の第１３頁第１４行Ｑこ［・・・保持力
（Ｈｃ　）Ｊとあるのを［・・・保磁力（Ｈｃ）Ｊに訂
正します。 ダ （６）明細書の第１４頁第２行に「・・・保持力」とあ
るのを「・・・保磁力」に訂正します０以　　上−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （／ｌ　　センターポールの外側に所定の間隔をおいて
   支持固定された筒状外周ヨークの内側に未着磁の永久磁
   石材料を筒状に組合せて固定した後、当該磁気回路を、
   前記センターポールの軸線上に位置する一組の着磁用セ
   ンターポールと、前記筒状外周ヨークの外周面に部分的
   に接触乃至近接するｌ又は複数の着磁用サイドポールと
   で囲み、前記着磁用サイドポールと前記筒状外周ヨーク
   との間にヨーク軸方向および／またはヨーク周方向の相
   対運動を行わしめることにより前記磁気回路を一部分ず
   つ着磁してゆくことを特徴とする磁気回路の組立着磁方
   法。