KR0133739Y1 - 보이스 코일 모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보이스 코일 모터에 관한 것으로서, 광디스크 재생장치 등의 광픽업장치에 적용되는 자기 베어링을 이용한 보이스 코일 모터에 관한 것이다.

본 고안의 보이스 코일 모터는 소정 형태의 외부 요크와 그 내부에 삽입되는 권회코일을 구비하는 것에 있어서, 상기 외부 요크의 내측면 및 하면에는 영구자석이 설치되어 있고, 그 양측면벽의 상면에는 자기베어링용 영구자석이 상면을 따라 각각 부착되어 있으며; 상기 권회코일 상면의 중심부에 픽업장치가 마련되고, 그 상면의 양 가장자리에는 다수의 자기부상용 코일이 권취된 자기부상용 요크가 각각 설치되어 있으며, 상기 자기부상용 요크와 자기베어링용 영구자석 사이에 위치검출센서가 설치되어 있는 것에 그 특징이 있다.

이러한 구성적 특징을 가진 본 고안의 보이스 코일 모터는 종래에 비해 부품수가 줄어들고, 따라서 조립이 간편하고 중량이 가벼워 광픽업 관련 씨크(Seek Time)을 단축할 뿐만 아니라, 자기 부상력에 의한 촛점조절로 그 동작의 한층 개선된 안정성을 획득할 수 있다.

Description

보이스 코일 모터

제1도는 종래 보이스 코일 모터 및 그 주변부 장치구성을 개략적으로 도시한 것으로서,

(b)는 종단면도.

(c)는 픽업의 횡단면도.

제2도는 본 고안에 따른 보이스 코일 모터 및 그 주변부 장치 구성을 개략적으로 도시한 것으로서,

(a)는 횡단면도.

(b)는 종단면도.

(c)는 반발형 자기 베어링의 원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캐리지 2 : 픽업장치

3 : 포커싱 코일 4 : 트래킹 코일

5 : 픽업 마그네트 6 : 판 스프링

7 : 권회코일 8 : 가이드 레일

9 : 외부 요크 10 : 중심 요크

11,11' : 영구자석 12 : 자기 부사용 요크

13 : 자기 베어링용 영구자석 14 : 위치 검출 센서

15 : 가이드 부재 16 : 자기 부사용 코일

17 : 자력선

본 고안은 보이스 코일 모터(Voice Coil Moter;이하 VCM이라 칭함)에 관한 것으로서, 상세히는 광디스크 재생장치등의 광픽업 장치에 적용되는 자기(磁氣) 베어링을 이용한 보이스 코일 모터에 관한 것이다.

정보를 기록/재생하는 방식은 크게 두 가지로 분류해 볼 수 있겠다. 그 첫번째로 자기적 특성을 이용한 자기테이프, 자기 디스크를 매체로 하여 재생 메커니즘에 자기헤드(磁氣HEAD)를 수반하는 자기방식과, 두번째로 광(光)의 반사 및 굴적특성을 이용한 광디스크, 이에 수반하는 광헤드(光HEAD)를 중심으로 하는 광학방식으로 대별한다.

후자의 광학방식에 있어서, 광디스크의 정보재생은 광헤드부를 통한 검출에 의하여 이루어 지며, 이때 정보검출을 위해 레이저빔을 조사(照射)해 주는 광픽업장치는 VCM에 의해 왕복 직선운동을 하게 된다. 첨부된 도면의 제1도에는 이와 같은 종래의 VCM 및 그 주변부에 대한 장치구성이 개략적으로 도시되어 있다.

제1도(a)는 상기의 VCM의 중심으로 한 전체 시스템을 횡으로 절단한 횡단면도이다. 이를 참조하면, 그 중심부에는 그 상단에 광픽업장치(2)가 탑재된 캐리지(1)가 위치하고, 상기 캐리지(1)에는 두개의 나란한 광통공이 마련되어 이를 관통하는 한쌍의 평행한 원기둥형 가이드레일(8)에 의해 종방향으로의 이동이 가능하게 지지되고 있으며, 상기 캐리지(1)의 종방향의 그 양측면에는 권회코일(7)이 고정되어 있다. 또한, 상기 권회코일(7)의 내부로는 중심요크(10)가 각각 마련되어 있고, 이 중심요크(10)에는 그 양단을 접촉/고정점으로 하는 ㄷ자형의 외부요크(9)가 각각 결합되어 있다. 그리고, 상기 외부요크(9)에는 영구자석(11)이 상기 권회코일(7)에 각각 대응되게 설치되어 있다.

제1도의 (b)는 상기 제1도(a)에 도시된 장치에 있어서, 캐리지(1) 및 권회코일(7)을 중심으로 종으로 절단한 종단면도이다.

이를 참조하면, 양 측에 위치한 권회코일(7)은 그 내부에 삽입된 중심요크(10)를 축으로, 그리고 캐리지(1)은 가이드 레일(8)을 축으로 하도록 되어 있어서, 일체화된 전체 동체는 라이드 레일을 따라서 왕복 직선운동을 할 수 있도록 형성되어 있다.

한편, 제1도 (c)는 상기 픽업장치(2)만을 횡으로 절단한 횡단면도이다. 이를 참조하면, 광픽업부(2')를 중심으로 포커싱 코일(3)이 사각형 형태로 마련되어 있고, 그 각 모서리 부위에는 트래킹 코일(4)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 포커싱 코일(4)의 횡측면에는 요크(Y)에 부착된 픽업 영구자석(5)이 각각 위치하고 있으며, 상기 포커싱 코일(3)부는 상기 요크(Y)에 고정 설치된 판스프링(6)에 의해 위치조정이 가능하도록 구성되어 있다.

그런데, 이상의 설명에서와 같은 구성을 가진 종래의 VCM에 있어서, 상기 캐리지(1)부와 가이드레일(8)의 접촉은 볼 또는 구름베어링에 의해 이루어지기 때문에, 실제적으로 상기 캐리지(1)에 볼 또는 구름 베어링을 조립하는 작업이 결코 수월치 않아 불량발생율이 높은 실정이다. 뿐만아니라, 상기 캐리지(1)와 가이드레일(8)은 기계적 접촉이므로 캐리지(1)부의 이동시 기계적 마찰등으로 인해 결국 이송부의 움직임을 둔화시키게 된다. 또한, 상기 제1도 (c)에 도시된 바와 같이, 빔의 촛점을 맞춰주는 픽업부(2')는 포커싱 코일(3)과 픽업 영구자석(5)에 의한 상하이동 및 트래킹 코일(4)과 픽업 영구자석(5)에 의한 전후이동으로 빔의 촛점을 맞추게 되어 있어서, 상기 포커싱 코일(3)과 트래킹 코일(4)의 적정 권선비를 맞추어 조립하기가 어렵고, 픽업부(2')의 좌우 대칭성 유지등이 어려워 필연적인 불량요인을 내포하게 된다. 또한, 판스프링(6)을 이용하여 포커싱 코일(3) 및 트래킹 코일(4)의 위치를 유지시킴으로 인해 안정성이 저하되는 문제가 있다. 여기에 더불어 상기 제1도 (a) 내지 (b)에 도시된 캐리지(1)는 별도의 몸체로 구성하여 그 양쪽에 권회코일(7)을 접착하여 하나의 이송부를 형성하기 때문에 중량이 무거워 자연히 추력이 저하되는 요인이 되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 부품수가 감축되고, 조립이 용이하며, 추력이 증대된 보이스 코일 모터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 보이스 코일 모터는, 소정의 두께를 가지며, 그 종단면이 U자형인 고정체 외부 요크와 이 외부 요크 내부에 삽입되는 이동체 권회코일을 구비하는 것에 있어서, 상기 외부 요크에는 종방향으로 중심 요크가 마련되어 외부 요크와 일체로 이루고, 그 상면에 픽업장치가 탑재된 직선운동이 가능한 권회코일이 상기 중심 요크를 에워싸며 설치되어 있고, 이 권회코일의 상면 각 모서리부분에는 자기 부상용 요크가 고정되어 있고, 이 자기 부상용 요크에는 자기 부상용 코일이 각각 권회되어 있으며; 상기 외부 요크의 수직벽 상부에는 상기 자기 부상용 코엘에 대응하는 자기 베어링용 영구자석이 벽을 따라 부착되어 있고, 그 수직벽 내측면 및 바닥면에는 상기 권회코일에 대응하는 영구자석이 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조로 해서 본 고안의 실시에를 상세히 설명한다.

제2도 (a)(b)에는 본 고안에 따른 보이스 코일 모터가 도시되어 있는 바, (a)는 횡단면도이고, (b)는 종단면도이다. (a)도 혹은 (b)도에 도시된 바와 같이, 중심부의 권회코일(7)은 소정 두께로 공동부를 가지는 ㅁ자형태로 권취되고, 그 공동부 내부로는 중심 요크(10)가 관통되며, 이것은 상기 권회코일(7)의 왕복 직선운동의 일종의 가이드 축 역할을 하게 된다. 그리고, 상기 권회코일(7)의 양측면에는 영구자석(11)이 각각 위치하는 바, 이것은 상기 중심 요크(10)과의 접속에 의해 일체형의 외부 요크(9)를 형성하는 그 외부 요크(9)의 내측면에 부착되어 있다. 또한, 상기 외부 요크(9)의 요크(9)의 하면상에는 상기 권회코일(7)과의 추력증진을 위해서 별도의 영구자석(11')이 설치되어 있다. 한편, 상기 권회코일(7) 하면부 가장자리에는 자기부상력이 소멸되었을 시 권회코일 몸체를 지지하게 되는 가이드부재(15)가 설치되어 있고, 이것에 대칭되는 상면의 가장자리에는 ㄱ'자형의 자기부상용 요크가 각각 설치되어 있으며, 그 수평아암(12)에는 하향으로 돌출부가 마련되어 자기부상용 코일(16)이 각각 권취되어 있다. 여기서, 이 자기부상용 코일(16)은 (a)도에 도시된 바와 같이, 권회코일(7) 상면 네 모서리부분에 형성시키는 것으로 한정된 것은 아니며, 필요에 따라 개소를 증감할 수 있다. 또한, 상기 외부 요크(9)의 양 측에 상면에는 자기베어링을 영구자석(13)이 각각 취부되어 있고, 상기 권회코일(7)의 상면 중심부에는 소정의 픽업장치(2)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 자기 부상용 요크의 수평아암(12)의 단부와 자기베어링용 영구자석(13)사이에는 상하 이동에 의한 포커싱 검출용 위치검출센서(14)가 마련되어 있다.

한편, (c)도에는 반발형 자기베어링의 부상원리가 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 자기 부상용 코일(16)에 전원을 인가하여 화살표 방향으로 전류를 흘려주면, 암페어의 오른나사 법칙에 의해 자력선은 하부에서 유출하여 상부로 유입되고, 즉 코일의 하부는 N극, 상부는 S극으로 여자극이 형성되고, 따라서 그 하부에 위치한 자기베어링을 영구자석(13)의 동일극성(N극)과 상충하게 되어 반복력이 발생된다. 이것은 곧 상부의 여자극부를 밀어올리는 결과를 가져오며, 그리하여 결국 부상하게 되는 것이다.

그러면 이제, 이상과 같이 구성된 본 고안 보이스 코일 모터의 동작 및 작용에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.

캐리지 겸용 권회코일(7)은 전원인가 전에는 가이드부재(15)에 의해 일정 위치에 정지되어 있다가, 자기 부상용 코일(16)에 전원을 인가하여 전류가 흐르면 전술한 바와 같이 자기 부상용 코일(16)이 권취된 돌출부의 하면은 N극으로 여자극이 형성되어 상기 각각 베어링을 영구작석(13)과의 동일극성에 의한 반발력으로 돌출부가 형성된 자기부상용 요크의 수평아암(12)은 부상하게 되며, 따라서 이것에 연접된 권회코일(7)의 몸체부는 전체적으로 부상하게 된다.

이때 상기 권회코일(7)에 전류를 흘려주면 플레밍의 왼손법칙에 의해 힘을 받아 상기 권회코일(7) 몸체부는 전후방향으로의 직선운동을 하게 된다. 그러면, 위치검출센서(14)에 의해 지정된 위치에 정지되며, 그 지점에서 레이저빔의 촛점을 맞추기 위해 상기 자기부상용 코일(16)의 전류를 제어하여 최종 촛점을 조절하게 된다. 이와 같은 일련의 작동이 완결된 후, 전원 공급을 차단하면 상기 권회코일(7) 몸체부는 다시 최초의 상태로 돌아가 하면의 가이드부재(15)에 의해 지지된 채 정지상태로 있게 된다. 이때, 상기 가이드부재(15)에 의한 공간 확보를 상기 권회코일(7)의 하면은 그 하부의 영구작석(11')과 일정간격을 유지하게 되어 코일부에는 이무런 손상의 위험이 없게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 보이스 코일 모터는 종래의 가이드레일 및 별도의 캐리지 몸체를 없앰으로써 그 부품수가 줄어들었고, 따라서 중량이 가벼워 졌으며, 추력 증강을 위해 별도의 영구자석을 부가해 결과적으로 권회코일로 이루어진 이송부의 이송속도를 더욱 신속하게 함으로써 광픽업 관련 씨크타임(Seek Time)을 단축하게 된다. 또한, 자기 부상력에 의한 상하 이동으로 레이저빔의 촛점을 조절하므로 종래에 비해 월등히 그 동작의 안정성을 획득할 수 있다.

Claims (3)

1. 소정의 두께를 가지며, 그 종단면이 U자형인 고정체 외부 요크(9)와 이 외부 요크 내부에 삽입되는 이동체 권회코일(7)을 구비하는 것에 있어서, 상기 외부 요크(9)에는 종방향으로 중심 요크(10)가 마련되어 외부 요크(9)와 일체를 이루고, 그 상면에 픽업장치(2)가 탑재된 직선운동이 가능한 권회코일(7)이 상기 중심 요크(10)를 에워싸며 설치되어 있고, 이 권회코일(7)의 상면 각 모서리부에는 자기 부상용 요크(12)가 고정되어 있고, 이 자기 부상용 요크(12)에는 자기 부상용 코일(16)이 각각 권회되어 있으며; 상기 외부 요크(9)의 수직벽 상부에는 상기 자기 부상용 코일(16)에 대응하는 자기 베어링용 영구자석(13)이 벽을 따라 부착되어 있고, 그 수직벽 내측면 및 바닥면에는 상기 권회코일(7)에 대응하는 영구자석(11)(11')이 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기부상용 요크(12)와 자기베어링용 영구자석(13) 사이에 위치검출센서(14)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 권회코일(7) 하면부 가장자리에는 소정의 가이드 부재(15)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터.