JPS627364A - リニアパルスモ−タの磁極構造 - 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］ この発明は、フロッピィディスク装置のヘッド特に、電
流が印加されていない状態で外部から衝撃が加わった場
合にも、スライダ等の停止位置を保持できるようにした
リニアパルスモータの磁極構造に関する。

［従来の技術］ 近年、ＯＡ（オフィス　オートメーション）化が盛んと
なり、その記憶装置としてフロッピィディスク装置が広
く用いられている。これらのフロッピィディスク装置の
ヘッド駆動にはリニアパルスモータが多用され、その小
型化、低廉化および薄型化が強く要請されている。そこ
で、本出願人は先に、特願昭５９−６０３６４号等にお
いて、上記要請を達成するリニアパルスモータを提案し
た。

第４図〜第５図は、上記提案に係るリニアパルスモータ
と同種類のリニアパルスモータの構成例を示す図である
。図において、１は軟鋼などからなるスケール、２はス
ライダであり、スケールｌの上面には、２条の櫛歯状の
スケール歯１ａＳｌｂが形成され、これらのスケール歯
１　ａ、　１　ｂは、相一方、スライダ２は、マグネッ
ト３ａ、３ｂと電磁石との相互作用によって、磁束の強
くなる磁極を順次切り替えてスケール歯１　ａ、　ｌ　
ｂ上をステップ状に往復動するものであり、以下の構成
からなっている。

まず、スケール歯１ａの上側には、このスケール歯１ａ
と対向する４つの磁極１１ａ、１２ａ、Ｌ　３ａ。

！４ａを有するヨーク１０ａが配置されるとともに、ス
ケール歯１ｂの上側には、このスケール歯１ｂと対向す
る磁極１　ｌｂ、１２ｂ、１３ｂ、ｌ　４ｂ（ただし、
１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは図示されていない）を有する
ヨークｉｏｂが配置され、ヨーク１０ａとＩＯｂとが非
磁性体のスペーサ５を介して一体にされている。そして
、磁極１１ａ、ｌｌｂにはコイルｌｌｃが巻回され、以
下同様に、磁極１２ａ、１２ｂ、磁極１３ａ、１３ｂ、
磁極１４ａ、１４ｂにはコイル１２ｃ。

１３ｃ、１４ｃがそれぞれ巻回されている。

また、ヨーク１０ａ、１０ｂの上面には、非磁性体のス
ペーサ６を挾む形で、マグネット３ａ、３ｂが固定され
、マグネット３ａ、３ｂの上面には磁路を形成するバッ
クプレート７が固定されている。

このような構成において、コイルｌｌｃ〜１４ｃが励磁
されていない状態にあっては、マグネット３ａ、３ｂの
作用によって磁路が形成され、この磁路は、マグネット
３ａ→バツクプレート７→マグネツト３ｂ→ヨーク１０
ｂ→磁極１１．ｂ〜１４ｂ→エアギャップ→スケール歯
１ｂ→スケール（→スケール歯１ａ→エアギャップ→磁
極１’　Ｉａ−１４ａ−＋　’ヨーク１０ａ−マグネッ
ト３ａを巡回する。従って、スケール歯１ａと磁極１１
ａ〜１４ａの間およびスケール歯１ｂと磁極１１ｂ−＋
４ｂの間には、逆方向の磁束が発生する。

次に、コイルｌｌｃ〜１４ｃを、第５図に示すように順
次励磁すると、コイルｌｉｅ〜１４ｃによる磁束とマグ
ネット３　ａ、　３　ｂによる磁束とが互いに強め合っ
たり、打ち消し合ったりして、同図（ａ）では磁極１１
ａ、１２ｂがスケール歯１　ａ、　ｌ　ｂの真上に移動
し、以下、磁極１３ａ、１４ｂ、磁極１２ａ。

１１ｂ、磁極１４ａ、１３ｂがスケール歯１　ａ、　１
　ｂの真上に移動する（同図（ｂ）〜（ｄ乃。こうして
、スライダ２がスケールｌの上をステップ上に移動する
。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したリニアパルスモータは、ダイレクト駆動である
ため、回転型パルスモータに比較して、部品点数も少な
く、かつ騒音も少ない等の長所を有しているが、これを
フロッピィディスク装置のヘッド駆動に使用した場合、
次のような問題がある。

すなわち、フロッピィディスク装置、特に電源に電池を
使用したフロッピィディスク装置にあっては、ヘッド駆
動時（シーク時）にのみリニアパルスモータに電流を供
給して、無駄な？４流を流さないように構成することが
望まれている。然るに、上記リニアパルスモータに電流
を供給しない状態においては、スライダ２を一定の位置
に保持する力が弱いために、僅かの衝撃によってヘッド
の位置がずれてしまい、以後のヘッド駆動動作が正常に
行えなくなってしまうという問題があった。

以下、第６図〜第８図を参照して、この問題について詳
述する。

コイルｌｌｃ〜１４ｃを励磁しないときには、上述した
磁路が形成される。＠極１１ａにのみ注目すると、磁極
１１ａによって発生する推力Ｆｌａは、スケール歯１ａ
のピッチＰを周期とする周期関数となり、第６図の位置
（第７図のｘ＝ｘ、）では推力Ｆｌａが０となる。また
、磁極１２ａ、Ｉ　３ａ、１４ａは、磁極１１ａを基準
にπ、π／２．３π／２だけ、スケール歯１ａとの位相
がずれているため、これらの磁極１２ａ、１３ａ、ｌ　
４ａによる推力Ｆ２ａ。

Ｆ３ａ、Ｆ４ａもまた、上記位相分ずれることになる。

同様に、磁極１１ｂ〜＋４ｂによって発生する推力Ｆｌ
ｂ−Ｆ４ｂは、推力Ｆｌａ＝Ｆ４ａと各々πだけ位相が
ずれている。これは、スケール歯１ｂがスケール歯１ａ
とπだけ位相がずれているためである。

次に、推力が正弦波のときと、そうでないときとにつき
、推力の総和を求めてみる。

（ａ）推力が正弦波分布する場合。

変位Ｘに対して推力Ｆが正弦波分布すると仮定すると、
各磁極＋１ａ〜１４ｂに発生する推力は次の式で表され
る。

Ｆ　１ａ＝Ｆ　２ｂ＝−Ｆｏｓｉｎ（２πｘ／Ｐ）Ｆ２
ａ＝Ｆ　１ｂ＝−Ｆｏｓｉｎ（２πｘ／Ｐ＋π）Ｆ　３
ａ＝Ｆ　４ｂ＝−Ｆｏｓｉｎ（２πｘ／Ｐ　＋ｒｒ／　
２）Ｆ４ａ＝Ｆ３ｂ＝−Ｆｏｓｉｎ（２ｚｘ／Ｐ＋３ｙ
ｒ／２）第７図は、これらの式をグラフに示したもので
ある。そして、スライダ２に働く推力Ｆは、これらの総
和であり、これは零となる。

（ｂ）推力分布に歪がある場合。

推力分布に歪がある場合は、第８図のようになり、各相
の推力分布波形が等しい場合には、４Ｎ次（Ｎは整数）
の高調波のみが残ることになる。これがいわゆるディテ
ント推力であり、第８図では符号Ｆｄｌで示した。これ
らの波形歪は磁極の磁気飽和、歯の形状などによって影
響されるが、大きな歪は望めないため、ディテント推力
Ｆｄｌもそれほど大きな値にはならない。

以上述べたところから明らかなように、コイル１１ｃ＝
１４ｃを励磁しない場合、スライダ２の停止位置保持力
は極めて弱く、衝撃などににって容易に位置ずれを起こ
してしまう。このため、従来は、電磁ブレーキなどによ
って、スライダ２にブレーキをかけるなどの手段をとっ
ていたが、この電磁ブレーキを作動させるためには電源
が必要であった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、コ
イルに電流が供給されていない状態にあっても、衝撃に
対する強い停止位置保持力を有するリニアパルスモータ
の磁極構造を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明は、スケール歯に
対向しかつこのスケール歯のピッチの整数分の１のピッ
チを有する極歯を持つ補極を１次側磁束発生手段に設け
たことを特徴とする。

［作用　］ 上記構成によれば、スケール歯と補極の極歯の間に生じ
る磁束の作用によって、停止位置保持力が増し、ブレー
キなどの補助手段か要らなくなる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の第１実施例の構成を示すしので、
この図において、２１は補極である。補極２１は、スラ
イダ２の一側に延長されたバックプレート７、マグネッ
ト３ａ、３ｂおよびスペーサ６の下側に位置し、マグネ
ット３ａの下面に固定されたヨーク２２ａと、マグネッ
ト３ｂの下面に固定されたヨーク２２ｂと、これらのヨ
ーク２２ａ。

２２ｂ間に介装された非磁性体のスペーサ２３とからな
り、ヨーク２２ａ、２２ｂの下面には、ピッチがＰ／４
（Ｐはスケール歯１　ａ、　１　ｂのピッチ）の極歯２
５ａ、２５ｂが形成され、スケール歯１　ａ、　ｌ　ｂ
と対向している。この場合、ｌ相励磁の安定点（第１図
（ａ）の位置）において、極歯２５ａ、２５ｂの溝中心
がスケール歯１　ａ、　１　ｂの中心と一致するように
補極２１が配置されている。

このような構成によれば、マグネット３ａ、３ｂの作用
によって磁路が形成され、この磁路は、マグネット３ａ
→バツクプレート７−マグネット３　ｂ→ヨーク２２ｂ
−極歯２５ｂ→エアギヤツプ→スケール歯１ｂ→スケー
ル１→スケール歯１ａ→エアギヤツプ→極歯２５ａ→ヨ
ーク２２ａ→マグネツト３ａを巡回する。従って、スケ
ール歯１ａと極歯２５ａの間およびスケール歯１ｂと極
歯２５ｂの間には、逆方向の磁束が発生する。

これらの磁束によるディテント推力Ｆｄ２は、周期がＰ
／４となり、第３図に示すように、磁極１１ａ＝１４ｂ
によるディテント推力Ｆ’ｄｌと重畳され、ディテント
推力Ｆｄを生じる。こうして、補極２１によってディテ
ント推力が増し、従って、コイルｌｉｅ〜１４ｃが励磁
されていないときの停止位置保持力も増加し、所期の目
的を達成することができる。

第２図は、この発明の第２実施例の構成を示す図である
。この図において、３１は、上記補極２１とほぼ同様の
構成を有する補極である。この補極３１が補極２１と異
なる点は、ヨーク３２ａ、３２ｂの下面に形成され、ス
ケール歯１　ａ、　１　ｂと対向する極歯３５ａ、３５
ｂのピッチがＰ／２であり、ｌ相励磁の安定点（第２図
（ａ）の位置）において、極歯３５ｂの溝中心がスケー
ル歯１ｂの中心と一致し、かっ、極歯１ａと極歯１ｂの
位相がＰ／４ずれている点である。

この場合も、第３図に示すディテント推力Ｆｄが発生し
、停止位置保持力が増加することは第１実施例の場合と
同様である。

なお、上記各実施例はｌ相励磁で使用する場合を例とし
て説明したか、２相励磁の場合は、上記の位置よりＰ／
８だけ補極をずらすことが必要である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、スケール歯のピッチ
の１／２Ｎのピッチを有する極歯を持っ補極を設けたの
で、スライダの停止位置保持力を増加させることができ
る。

また、従来の電磁ブレーキのように外部電源を必要とせ
ず、その応答遅れを考慮する必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例によるりニアパルスモー
タの磁極構造を示すもので、同図（ａ）は側面図、（ｂ
）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。第２図はこの発明
の第２実施例によろリニアパルスモータの磁極構造を示
すもので、同図（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ線断面図である。第３図は上記第１実施例によるディ
テント推力を説明するための図、第４図は従来のリニア
パルスモータの構成を示す分解斜視図、第５図は同リニ
アパルスモータの動作を説明するための側面図、第６図
〜第８図は同リニアパルスモータにおけるディテント推
力を説明するための図である。 １・・・・・・スケール、ｌａ、ｌｂ・・・・・・スケ
ール歯、２・・・・・・スライダ（１次側磁束発生手段
）、ｌｌａ〜１４ａ・・・・・・磁極、２１．３＋・・
・・・・補極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の磁極を有する１次側磁束発生手段と、前記磁極に
   対向する面に一定のピッチでスケール歯が形成された２
   次側スケールとを備え、前記磁極と前記スケール歯との
   間に作用する磁気吸引力によって、前記１次側磁束発生
   手段または前記２次側スケールの一方を歩進させるよう
   にしたリニアパルスモータにおいて、前記スケール歯に
   対向しかつこのスケール歯のピッチの整数分の１のピッ
   チを有する極歯を持つ補極を前記１次側磁束発生手段に
   設けたことを特徴とするリニアパルスモータの磁極構造
   。