JPS62107666A

JPS62107666A - ボイスコイル型リニアモ−タ

Info

Publication number: JPS62107666A
Application number: JP24607785A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Takabayashi; 博文高林; Yoshitaka Anpo; 安保　義隆; Oshi Muraoka; 多村岡
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-19

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】利用産業分野この発明は、主に磁気ディスク装置の磁気ヘット駆動用
ポジショナ−機欝に用いられるロングコイルタイプのボ
イスコイル型リニアモータの改良に係り、電流立ち上が
り特性を向上させて駆動コイルの応答性を向上させたボ
イスコイル型リニアモータに関する。

背景技術磁気ディスク装置の磁気ヘッド駆動用ポジショナ−は構
に用いられるロングコイルタイプのボイスコイル型リニ
アモータにおいて、従来の代表的な構成は、第５図に示
す如く、磁気回路（１）と磁気回路（１）の中央に形成
した円筒状の空隙（３）内を直線移動する円筒状の駆動
コイル（２）とからなる。

詳述すれば、磁気回路（１）は、有底円筒状の外周ヨー
ク（１０）の中心底部に円柱状のセンターボール（１１
）を立設しており、外周ヨーク（１０）の内周部に環状
永久磁石（１２）を配し、ざらに永久磁石（１２）の内
周面には環状磁極片（１３）を着設し、センターボール
（１１）の先端部の磁極部（１４）と、磁極片（１３）
の内周面の磁極部との間に円筒状の空隙（３）を形成し
ている。

円筒状の空隙（３）内を直線移動覆る円筒状の駆動コイ
ル（２）は、その軸方向長さが上記の磁極部（１４）の
同方向長さよりも長い構成である。

上述の構成において、駆動コイル（２）に電流を印加す
ると、この駆動コイル（２）を横断する空隙（３）内の
磁束との相互作用に基づき、電流方向によって、駆動コ
イル（２）はコイルの軸方向すなわち図面の水平方向に
直線移動する。

また、駆動コイル（２）の応答性を向上させるため、従
来は、センターポール（１１）の外周面に、銅からなる
スリーブ（１５）を配置し、該スリーブ（１５）表面に
生じる過電流にて駆動コイル（２）のインダクタンスを
低下させる手段が取られていた。

しかし、かかる応答性は、上記のスリーブ（１５）の厚
みに比例するため、駆動コイル（２）の移動を疎外する
ことなく、スリーブ（１５）厚みを増すことは、必然的
にセンターポール（１１）の有効断面積を減少させるこ
とになり、センターポール（１１）内での磁気飽和を招
き、空隙（３）内の磁束を減少させ、所要の推力を得る
ことができなくなる問題があった。

発明の目的この発明は、駆動コイルの応答性向上を計った前述のセ
ンターポールの外周に導電性金属スリーブを配置した従
来リニアモータの問題点を解消し、ざらに駆動コイルの
応答性を向上させたロングコイルタイプの小イスコイル
型リニアモータを目的としている。

発明の構成と効果この発明は、筒状の空隙を形成して対向する一対の磁極
部を有する磁気回路と、該空隙内を移動する筒状の駆動
コイルとからなり、駆動コイル軸方向長ざが磁極部の同
方向長さより長い構成のボイスコイル型リニアモータに
おいて、駆動コイルの内側及び外側に、一対の非磁性筒
状良導電体を隙間を介して同心状に対向配置したことを
特徴とするボイスコイル型リニアモータである。

この発明において、磁気回路は、円筒や角筒等の筒状の
空隙を形成して対向する一対の磁極部を有し、筒状の駆
動コイルが直線移動できる構成であれば、どのような構
成でもよい。また、筒状駆動コイルは、上記磁気回路の
筒状空隙と相似形で、例えば円筒や角筒状が採用できる
。

駆動コイルの内側及び外側に配置する一対の非磁性筒状
良導電体は、銅やアルミニウムの良導電体のほか、種々
材料からなる筒状部材の外周または内周面あるいはセン
ターポールの外周面に、良導電体材料を貼着あるいは溶
射等の被着方法による構成であっても、同等の効果が得
られる。

この発明による駆動コイルの内外周面に対向配置した一
対の非磁性筒状良導電体を有するロングコイルタイプの
りニアモータは、駆動コイル位置に関らず、その応答性
が向上し、かつ均一となり、高速化が要求される磁気ヘ
ラ下の位置決めに最適な構成となる。また、磁気回路内
のヨークに後述する先端部が刃先形状の如く鋭角を有す
る環状磁気短絡部材を合せて配置すると、高速化ととも
に、入力に応じた高精度の移動すなわち磁気ヘッドの位
置決めが可能となる。

図面に基づ〈発明の開示第１図から第４図はそれぞれこの発明によるボイスコイ
ル型リニアモータを示す上面図と縦断説明図である。

第１図に示すボイスコイル型リニアモータは、右底円筒
状の外周ヨーク（１０）の中心底部に円柱状のセンター
ポール（１１）を立設してあり、外周ヨーク（１０）の
内周部に環状永久磁石（１２）を配し、ざらに永久１１
石（１２）の内周面には環状磁極片（１３）を着設し、
センターポール（１１）の先端部の磁極部（１４）と、
磁極片（１３）の内周面の磁極部との間に円筒状の空隙
（３）を形成している。

円筒状の空隙（３）内を直線移動する円筒状の駆動コイ
ル（２）は、その軸方向長さが上記の磁極部（１４）の
同方向長さよりも長い構成であり、センターポール（１
１）の外周面に、胴筒からなる筒状良電導体（／ｌ）を
配置し、ざらに、駆動コイル（２）の外周面に対向する
よう、胴筒からなる良導電体（５）をセンターポール（
１１）と同心状に外周ヨーク（１０）の底面に設けであ
る。また、センターポール（１１）の中心の貫通孔（１
６）には、駆動コイル（２）の支持に用いる部材等が挿
通配置される。

ここで、駆動コイル（２）に電流を印加すると、この駆
動コイル（２）を横断する空隙（３）内の磁束との相互
作用に基づき、電流方向によって、駆動コイル（２）は
コイルの軸方向すなわち図面の水平方向に直線移動する
。また、一対の筒状良導電体（４Ｘ５）の駆動コイル（
２）に対向する表面に生じる過電流にて、駆動コイル（
２）のインダクタンスが低下して、駆動コイル（２）の
応答性が大きく向上している。

第２図に示すボイスコイル型１ノニアモータは、磁気回
路（２０）とその中央に形成した円筒状の空隙（３）内
を直線移動する円筒状の駆動コイル（２）とからなり、
磁気回路（２０）は、円板状ヨーク（２３）上の中心に
円柱状のセンターヨ〜り（２４）を立設し、その外周部
に環状永久磁石（２５）を配し、環状永久磁石（２５）
上端面に環状のｌａ磁極片２６）を着設し、センターボ
ール（２４）の先端部の磁極部（２１）と、磁極片（２
６）の中心孔内周部の磁極部（２２）との間に円筒状の
空隙（３）を形成している。また、円筒状の駆動コイル
（２）は、その軸方向長さが上記の磁極部（２１）（２
２）の同方向長さよりも長い構成である。

センターポール（２４）の外周面に、胴筒からなる筒状
良導電体（４）を配置し、さらに、円板状ヨーク（２３
）には、駆動コイル（２）の外周面に対向するよう、胴
筒からなる筒状良導電体（６）をセンターポール（２４
）と同心状に設けておる。

上記の構成において、一対の筒状良導電体（４Ｘ６）の
駆動コイル（２）に対向する側の表面には過電流が生じ
て駆動コイル（２）のインダクタンスか低下し、これに
より駆動コイル（２）の応答性が大きく向上する。

第３図に示すボイスコイル型リニアモータは、第２図の
磁気回路と同等であり、磁気回路（２０）は、板状ヨー
ク（２３）上の中心に円柱状のセンターボール（２４）
を立設し、その外周部に対向ざぜた一対の角柱状の永久
ｌａ石（２５ａ）を配し、永久磁石（２５ａ）上端面に
板状磁極片（２６ａ）を着設し、センターポール（２４
）の先端部の磁極部（２１）と、磁極片（２６ａ）の中
心孔内周部の磁極部（２２）との間に円筒状の空隙（３
）を形成している。また、円筒状の駆動コイル（２）は
、その軸方向長さが上記の磁極部（２１）（２２）の同
方向長さよりも長い構成である。

センターボール（２４）の外周面に、胴筒からなる筒状
良導電体（４）を配置し、ざらに、板状ヨーク（２３）
には、駆動コイル（２）の外周面に対向するよう、胴筒
からなる筒状良導電体（６）をセンターボール（ト４）
と同心状に設けである。

上記の構成において、駆動コイル（２）の内外周面に対
向配置される同心状の一対の筒状良導電体（４）（６）
により、駆動コイル（２）の応答性が大きく向上してい
る。

第４図に示すボイスコイル型リニアモータは、磁気回路
（１）は、第１図の回路と同様に、有底円筒状の外周ヨ
ーク（１０）の中心内底部に円柱状のセンターボール（
１１）を立設してあり、外周ヨーク（１０）の内周面に
環状永久磁石（１２）、ここでは４個でリングを構成す
るラジアル異方性弓形永久磁石を配し、ざらに環状永久
磁５（１２）の内周面には環状磁極片（２７）を着設し
、センターポール（１１）の先端部の磁極部（１４）と
、磁極片（２７）の内周面の磁極部（２８）との間に円
筒状の空隙（３）を形成している。

環状磁極片（２７）は、その内側端面に、環状永久磁石
（１２）との接触側から空隙（３）対向面側へ環状磁（
木片（２７）高さが減少する傾斜部（２９）を、環状磁
極片（２７）の厚みの半分程度まで設けて、残りはフラ
ッ１〜な端面としている。

先端部（３１）が刃先形状の如く鋭角を右する環状磁気
短絡部材（３０）を、駆動コイル（２）の移動を疎外す
ることなく、センターポール（１１）に対して所定の隙
間を介して対向させ、外周ヨーク（１０）の内底部に＠
設してあり、円筒状の空隙（３）内を直線移動する円筒
状の駆動コイノ凶２）は、その軸方向長さが上記の磁極
部（１４）の同方向長さよりも長い構成である。

また、センターボール（１１）外周には銅板からなる筒
状良導電体（４）を回着配置してあり、環状磁気短絡部
材（３０）の内周面に、銅板を貼着して、駆動コイル（
２）に対向する筒状良導電体（７）を形成配置しである
。

上記構成からなる磁気回路（１）中に、駆動コイル（２
）の内外周面に対向配置される同心状の一対の筒状良導
電体（’１Ｘ７）を設けることにより、該筒状良導電体
（４）（６）の駆動コイル（２）に対向する側の表面に
は過電流が生じて駆動コイル（２）のインダクタンスか
低下し、これにより駆動コイル（２）の応答性か大きく
向上する。

ざらに、磁気短絡部材（３０）を設けることにより、環
状磁極片（２７）の内側端面よりの漏洩磁束は、磁気短
絡部材（３０）の先端部（３１）を通って、外周ヨーク
（１０）、永久磁石（１２）あるいはざらに環状磁極片
（２７）を通る磁路を形成して、駆動コイル（２）へ影
響を及ぼすことなく、センターポール（１１）、外周ヨ
ーク（１０）、環状永久磁石（１２）、環状磁極片（２
７）を通る磁路にて、駆動コイル（２）は駆動され、該
空隙（３）における駆動コイル（２）の移動位置による
推力差が箸しく減少する。

上記の磁気回路における環状磁極片（２７）の内側円周
端面の傾斜部（２９）は、永久磁石（１２）との接触側
から空隙（３）対向面側へ磁極片（２７）高さが減少す
る傾斜部（２９）であればよく、傾斜部（２９）が該端
面仝体を形成する外、一部に設けられてもよく、また、
直線傾斜のほか、湾曲面でもよい。

また、磁気短絡部材（３０）は、磁気回路（１）の環状
磁極片（２７）内側円周端面からセンターポール（１１
）への漏洩磁束を短絡するためのもので、先端部（３１
）が鋭角を有する環状磁気短絡部材（３０）を、駆動コ
イル（２）の移動を疎外することなく、該漏洩磁束発生
部分に接触しないＪ：うにセンターポール（１１）に対
して所定の隙間を介して対向させればよい。

また、磁気短絡部材（３０）の配置方法は、磁気回路（
１）の永久磁石（１２）や環状磁極片（２７）等の形状
等に応じて適宜選定するが、磁気短絡部材（３０）が該
漏洩磁束発生部分に直接接触あるいは影響を受【プて、
自身が漏洩磁束発生源とならないように、永久磁石（１
２）の磁気特性等を考慮して、該隙間距離や磁気短絡部
材（３０）の厚み、高さ等の寸法や形状及び先端部（３
１）の鋭角角度を適宜選定する必要がある。

実施例前述した第１図の構成からなる磁気回路を組立て、空隙
幅２．５ｍｍ、軸方向長さ１４ｍｍ、の円筒状空隙内に
、軸方向長さ５１ｍｍの円筒状駆動コイルを配置し、さ
らに、外径４８ｍｍのセンターポールの外周に、厚さ１
ｍｍ、高さ４５ｍｍの銅板を同着して、駆動コイル内側
の筒状良導電体となし、また、駆動コイルの外周側に位
置する筒状良導電体として、外径が６２ｍｍ、高さ４０
．５ｍｍの胴筒を、右底円筒状ヨークの底部に立設し、
該胴筒厚みを１ｍｍ、　　２ｍｍ、　　３ｍｍとし、３
種のこの発明によるボイスコイル型リニアモータを作製
した。

また、一対の筒状良導電体を設けない以外は同一寸法で
、第５図に示す従来のボイスコイル型リニアモータを組
み立てた。

上記４種のボイスコイル型リニアモータおける駆動コイ
ルの位置による時定数を、駆動コイルが磁気回路内へ１
４ｍｍ、　５０＋ｎｍ侵入した場合の２箇所で測定し、
測定結果を第１表に示す。

また、駆動コイル外周側の筒状良導電体厚みが３ｍｍの
本発明リニアモータと従来リニアモータにおいて、駆動
コイル位置が５０ｍｍの場合における電流立ち上がり特
性を測定した。特性図を第６図に示す。

測定結果から明らかなように、この発明によるリニアモ
ータの場合は、駆動コイル位置にかかわらず、その応答
性が向上しかつ均一となるため、高速化に対応できるボ
イスコイル型リニアモータであることか分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図はそれぞれこの発明によるボイスコイ
ル型リニアモータを示す上面図と縦断説明図でおる。第
５図は従来のボイスコイル型りニアモータの上面図と縦
断説明図である。第６図は実施例におけるリニアモータ
の電流立ち上がり特性を示す時間と電流の関係を示づ゛
グラフである。１．２０・・・磁気回路、２・・・駆動コイル、３・・
・空隙、４゜５．６．７・・・筒状良導電体、１０・・
・外周ヨーク、１１．２４・・・センターポール、１２
．２５・−・環状永久磁石、２５ａ・・・板状永久磁石
、１３．２６．２７・・・環状磁極片、２６ａ・・・板
状磁）※片、１４．２１．２２．２８・・・磁極部、１
５・・・スリーブ、１６・・・回通孔、２９・・・傾斜
部、３０・・・磁気短絡部材、３１・・・先端部。第４図ｂ第５図Ｊ８１図ノζλ市体ノＩ；Ｌ□ｌｉ体孔第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１　筒状の空隙を形成して対向する一対の磁極部を有す
る磁気回路と、該空隙内を移動する筒状の駆動コイルと
からなり、駆動コイル軸方向長さが磁極部の同方向長さ
より長い構成のボイスコイル型リニアモータにおいて、
駆動コイルの内側及び外側に、一対の非磁性筒状良導電
体を隙間を介して同心状に対向配置したことを特徴とす
るボイスコイル型リニアモータ。