KR0183619B1 - 보이스 코일 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옵티컬 디스크 드리이버등 헤드이송장치에 사용되는 보이스 코일 모터에 대하여 개시한다. 그 보이스 코일 모터는 균일한 공극 자속 밀도를 얻기 위하여 개선된 요크부재를 가진다. 그 개선된 요크부재는 리럭턴스의 변화를 상쇄하기 위하여 영구자석의 중앙부 자속이 경유하는 외측요크부재와 그 주변부 자속이 경유하는 내측요크부재의 상호 투자율이 부분적으로 다른 재질로 구성한 것이다. 본 발명은 균일한 공극자속 밀도를 형성하여 위치제어의 속응성 및 정밀성이 향상된 보이스 코일 모터를 제공한다.

Description

보이스 코일 모터

제1도는 종래 보이스 코일의 모터의 구성을 보인 개략적 측단면도.

제2도는 본 발명에 따른 보이스 코일 모터의 구성을 보인 개략적 측단면도.

제3도는 본 발명에 따른 보이스 코일 모터의 또 다른 구성을 보인 개략적 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 요크 M, M' : 영구자석

A : 영구자석의 중앙부 자속의 경로

B : 영구자석의 주변부 자속의 경로

본 발명은 주로 하드 디스크 드라이버나 옵티컬 디스크 드라이브 등의 헤드 이송장치에 사용되는 리니어 모터의 한 종류로 분류되는 보이스 코일 모터에 관한 것으로서, 특히 일정한 추력특성과 빠른 응답특성을 갖기위해 공극 자속밀도가 균일하도록 개선된 보이스 코일 모터에 관한 것이다.

일반적으로 고도 정밀성과 빠른 응답을 요구하는 하드디스크 드라이브등의 헤드이송에는 모터 자체에서 직접 직선운동을 하는 보이스 코일형 리니어모터가 사용되어 왔는바, 이러한 디스크 드라이버 장치에 사용되는 보이스 코일 모터는 소형화가 요구되므로 보이스 코일 모터 중에서 가장 많은 공간을 차지하는 요크의 이용율을 높일 수 있도록 설계하는 것이 통례이다. 따라서 요크는 거의 포화된 상태에서 동작하게 되며 포화점에서의 비투자율이 그 재료마다 다르지만 일반적으로 요크의 동작점 비투자율이 매우 낮으므로 보이스 코일 모터의 영구자석 동작점 결정을 위한 퍼미언스(Permeance) 계산시 요크부의 자기저항을 무시할 수 없게 된다.

종래 전형적인 보이스 코일 모터를 살펴보면 제1도에 도시된 바와 같이 영구자석(M)(M')의 중앙부를 경유하는 중앙부 자속의 경로(A)가 영구자석(M)(M')의 측부를 경유하는 주변부 자속의 경로(B)보다 길게되어 부분적으로 자기저항의 큰 차이를 보인다. 결국 자기저항의 역수인 퍼미언스(Permeance) 계수 P는 식에 의하면

Lm= 영구자석의 두께

Lg = 공극의 길이

Am= 영구자석의 면적

Ag = 공극의 면적

f = 누설계수

R = 리럭턴스(reluctance) 계수

여기에서 Lm, Ag, Lg, f 가 일정하고 영구자석의 부위별로 R이 달라진다. 따라서 영구자석의 중앙부와 측부에서와의 퍼미언스의 차이가 발생되어 영구자석의 동작점이 달라지므로 영구자석(M)(M')의 위치에 따른 공극 자속밀도가 불균일하게 되므로 해서 입력전류와 추력 사이의 선형성이 떨어지게 되어 제어특성이 나빠지는 문제점이 발생된다.

이러한 문제점을 해소시키기 위하여 본원 출원인은 특허출원 90-21774호에 선출원한 바 있다. 이것은 요크내의 자속밀도를 균일하게 하기 위해 부분적으로 홈을 형성하는 것이었다. 그리고 특허출원 91-7156호에 개시된 바와 같이 요크내의 자속밀도를 균일하게 하기 위하여 영구자석의 두께를 부분적으로 다르게 형성하였고 또한 요크부재가 영구자석과의 사이에 비자성체를 부분적으로 다르게 배치하는 것이었다.

본 발명은 이와는 달리 보다 적극적인 해결책으로, 요크내의 자속의 밀도를 균일하게 분포시키기 위해 영구자석의 중앙부와 그 측부에서의 퍼미언스 값이 거의 균일하도록 하여 양호한 특성을 발휘하는 보이스 코일 모터를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 통형으로서 축방향으로 이동 스트로크를 갖는 가동코일과, 그 가동코일의 축 방향에 수직한 자속을 발행하는 영구자석 및 그 영구 자석을 부착지지하는 동시에 그 자속의 폐회로를 이루는 요크부재로 구성되는 보이스 코일 모터에 있어서, 상기 영구자석의 자속중 그 중앙부를 경유하는 중앙부 자속과 그 주변부를 경유하는 주변부 자속에 대한 각각의 리럭턴스가 거의 대등해 지도록 상기 요크부재가 상호 투자율이 다른 적어도 2개의 부재로 중첩되어 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2도에 본 발명의 제1실시예에 따른 보이스 코일 모터가 도시되어 있다. 이것은 코일보빈에 소정횟수로 감긴 원통형 가동코일(1)이 있으며, 그 가동코일(1)의 외주측에 원주대향하여 그의 경방향의 자계를 형성하는 영구자석(M)(M')이 있으며, 그 영구자석(M)(M')을 부착형식으로 지지하는 동시에 그로부터 나오는 자속의 자기회로를 형성하는 요크부재(2)로 이루어져 있다. 여기에서 상기 요크부재(2)는 편의상 센터요크(4), 사이드요크(3), 엔드요크(5)로 구분하였다. 여기에서 상기 요크(2)는 본 발명의 특징으로서 그 양 엔드요크부재(5)의 내측요크부재(5b)와 외측요크부재(5a)가 투자율이 서로 다른 재질로 설치되어 있는바, 외측요크부재(5a)가 내측요크부재(5b)보다 투자율이 높은 재질로 형성하였다.

이와 같은 구성의 보이스코일 모터는 상기 영구자석(M)(M')의 중앙부를 경유하는 중앙부 자속(A)의 경유속도나 그 주변부를 경유하는 주변부 자속(B)의 경유속도가 거의 일치하게 되는 바, 이는 상기 요크부재(2)의 센터요크(4)와 사이드 요크(3)에서의 상기 중앙부자속(A)의 경로길이와 그 주변부 자속(B)의 경로길이의 차이에 다른 자기저항 변화값을 상기 중앙부 자속(A)이 경유하는 상기 엔드요크(5)의 외측요크부재(5a)의 투자율을 상기 주변부 자속(B)이 경유하는 내측요크부재(5b)의 투자율보다 높게 형성하여 이 투자율의 차이로서 보상할 수 있는데 따른 것이다.

이것은 전(全) 요크부재의 투자율이 같게 형성된 종래의 것에 있어서 영구자석의 중앙부 자속의 경로길이와 그 주변부 자속의 경로길이의 차이에 다른 리덕턴스 변화값의 폭보다 대폭 감축시킬수 있는 것이다. 따라서 전(全) 자속에 대한 리럭턴스값의 변화의 폭을 극소화시켜 그로 인한 영향을 무시할 수 있게 된다. 이것은 전술한 퍼미언스 계산식으로부터 거의 일정한 퍼미언스값을 얻을 수 있게 하여 공극의 균일한 자속밀도를 얻고 동시에 본 발명의 목적을 달성하기에 충분한 것이다.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 보이스 코일 모터를 나타낸 것으로 이것은 상기 요크부재(2)를 공극(air gap)과 인접된 내측요크(2b)와 그 외측의 외측요크(2a)로 분리하여 서로 다른 투자율을 갖는 재질로 형성한 것이다. 여기에서 상기 외측요크부재(2a)의 투자율을 내측요크부재(2b)의 투자율보다 높은 재질로 형성하였다.

이와 같은 구성의 보이스코일 모터는 상기 영구자석(M)(M')의 중앙부 자속(A)에 대한 리럭턴스 값이 그 주변부 자속(B)에 대한 리럭턴스 값보다 작게 됨으로써 그 중앙부 자속(A)의 경로길이와 그 주변부 자속(B)의 경로길이 차이에 따른 리럭턴스 변화값을 서로 보상할 수 있는 것으로 제1실시예와 마찬가지로 동일한 결과를 얻을 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 보이스 코일 모터는 영구자석의 부분별 통과하는 자속의 밀도를 균일하게 유지함으로써 입력전류에 대한 추력특성이 선형성을 갖게 되어 제어의 속응성 및 정밀성이 향상되는 지극히 효과적인 발명이다.

Claims (1)

1. 통형으로서 축방향으로 이동 스트로크를 갖는 가동코일과, 그 가동코일의 축방향에 수직한 자속을 발생하는 영구자석 및 그 영구자석을 부착지지하는 동시에 그 자속의 폐회로를 이루는 요크부재로 구성되는 보이스 코일 모터에 있어서, 상기 영구자석의 자속중 그 중앙부를 경유하는 중앙부 자속과 그 주변부를 경유하는 주변부 자속에 대한 각각의 리럭턴스가 거의 대등해지도록 상기 요크부재가 상호 투자율이 다른 적어도 2개의 부재로 중첩되어 된 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모터.