JPH01238453A - リニア直流モータ - 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】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は、磁気ディスク装置の磁気へッドボジショナー
機構等に適するリニア直流モータに関する。

［発明の技術的前景］ 情報の高密度記録化に伴い磁気ディスク装置は、多用さ
れるに至っている。

この磁気ディスク装置では、ディスクへの情報の読み出
し、書き込みを行うのに磁気ヘッドを用いているが、こ
の磁気ヘッドを所定の位置に動かすのに磁気へッドボジ
ショナー機構を備えている。

特に昨今では、小型化、ポータプル化の要求から、より
小型でありながら比較的高密度の容量の安価な磁気ディ
スク装置が要求されるに至ってきており、またそれに適
する磁気へッドボジショナー機構等が要求されるように
なってきた。

しかしながら、従来における磁気ヘッドポジショナ−機
構のためのリニア直流モータのほとんどは、スピーカの
原理に基づくボイスコイルが動く形式のボイスコイル型
リニア直流モータであった。このボイスコイル型リニア
直流モータは、磁気回路が複雑ななめ、大型且つ高価に
なる欠点があり、しかもボイスコイルは精度を要するこ
とから厄介で高価につく整列巻きを行って巻線形成しな
ければならず、またボイスコイルが動くため。

リード線を引きずって走らねばならず２リード線が障害
物となり、その処理が厄介であるほか。

リード線の端子の半田付けが厄介で量産性に優れず高価
になるほか、リード線の切断や半田外れによるトラブル
が有り、信頼性の点で今−歩十分なものではなかっな。

ボイスコイル以外の小型の可動コイル型リニア直流モー
タとしては、１コイル・２磁極型のリニア直流モータが
あるが、これは、ボイスコイルタイプのように、その製
造や半田付は及び磁気回路が厄介にならない利点がある
が、コイルが動くことによる上述同様の欠点がある。

コイルを動かさない方式の小型のリニア直流モータで、
ボイスコイル型のものでないものとしては、同じく１コ
イル・２磁極型の可動マグネット型リニア直流モータが
あるが、大きな磁石が動くことになるので、負荷が大き
く、負担が大きくなり、応答性の点で十分でない欠点が
あった。

いずれにしても、従来の磁気へッドボジショナー機構に
用いられるリニア直流モータの殆ど全てが、上記で延べ
た構造若しくはこれに類似した構造のものしかなく、従
来より新たな提案が求められていた。

［発明の課題］ 本発明は、磁気ディスク装置のへッドボジショナー機構
等に用いてより有用な小型で安価な位置や送り量等に適
するリニア直流モータを提供することを課題としてなさ
れたものである。

更に詳細に延べると、コイルを動かさないで界磁マグネ
ットを動かすことで、可動コイル型のリニア直流モータ
の欠点を解消することを課題に成されたものである。

また１コイル・２磁極型の可動マグネット型リニア直流
モータのような大きな界磁マグネットを動かすことによ
る負荷の大きさによる応答性の悪さを解消すること、換
言すると小さな界磁マグネットを動かすだけで足りるよ
うにして負荷を可動コイル型リニア直流モータの場合よ
りも小さな負荷で足りるようにして応答性を良くするこ
とを課題に成されたものである。

また、この場合に用いる界磁マグネットは、２磁極とす
る事無く１磁極（単極）のもので足りるようにして安価
に形成できるようにすることを課題として成されたもの
である。

更にまた。この場合に於いて、界磁マグネットとして単
極のものを使用したとしても、ボイスコイルのような複
雑で、大型且つ高価につく形状のコイルを用いる事無く
、１コイル・２磁極型リニア直流モータに用いているよ
うなフラットで安価なコイルを用いることが出来るよう
にして、安価に量産できるようにすることを課題に成さ
れたものである。

［発明の課題達成手段］ 本発明のリニア直流モータの課題は、リニア直流モータ
本体の内面に１以上の電機子コイルを配設し、該１以上
の電機子コイルの一の有効導体部のみと対向して推力を
発生させることができるようにするためのＮ極またはＳ
極の単一磁極を向けた単極の界磁マグネットを上記電機
子コイルの一の有効導体部と空隙を介して往復移動自在
に支持することによって達成できる。

し発明の一実施例コ なお、この実施例では２本発明は上記したように磁気デ
ィスク装置のへッドボジショナー機構以外にも種々の装
置に適用できる有用なものであるため、特に種々の装置
にも適用可能な構造のものを以下の実施例では説明する
こととする。

第１図は本発明の一実施例としてのリニア直流モータ１
を可動子の走行方向から見た場合の縦断面図、第２図は
同リニア直流モータの主要部を側面から見た場合の縦断
面図、第３図は同第２図の分解斜視図、第４図は界磁マ
グネットと電機子コイル、どの展開図で、以下、第１図
乃至第４図を参照して本発明の一実施例を説明する。

リニア直流モータ１の長板状の２例えばアルミ合金で形
成した取り付はステータベース２の上には、ステータ側
鋼球３を回動自在に収納保持する凹部４を有する縦断面
においてコ字状に形成されたステータリニアガイド５が
螺子６によって固定されている。このステータリニアガ
イド５は、ステータベース２の長平方向に沿って延びて
形成されており、その上面部には、同じくその長手方向
に沿って延びたステータヨーク８が固定されている。ス
テータヨーク８の上面には該ステータヨーク８と同様な
形状のプリント基板７が固定され。

その上面には、後記するＳ極（またはＮ極）の岸−磁ｉ
（単極）の界磁マグネット９の磁極幅Ｔと同じ開角幅Ｔ
で形成された２個の空心型の電機子コイル１０−１．１
０−２が長手方向に沿って隣接して接着剤等の手段によ
り固定されてステータ電機子１１を形成し、後記する界
磁マグネット９と軸方向の空隙を介して相対的に往復移
動するようになっている。

即ち、この実施例では１片面励磁構造のリニア直流モー
タ１を示している。

上記電機子コイル１０−１．１０−２は、後記する可動
子１２の走行方向と直交する導体部１Ｏ−１ａ、１Ｏ−
１ｂ、１Ｏ−２ａ、１Ｏ−２ｂが推力に寄与する部分と
なっており、可動子１２の走行方向と平行な導体部１Ｏ
−１ｃ。

１Ｏ−１ｄ、１Ｏ−２ｃ、１Ｏ−２ｄは、推力に寄与し
ないものとなっている。

導体部１Ｏ−１ａ、１Ｏ−２ｂは、上記したように本来
的には推力に寄与する導体部であるが。

本発明では、推力発生に役立てていない、すなわち、無
駄になっている。しかしながら１本発明では、高価な従
来の２極構造の界磁マグネットを用いるよりも電機子コ
イル１０−１．１０−２の方が安価になる事と界磁マグ
ネット９が軽量になることから１本発明では可動子１２
の構成要素としてフラットな単極の界磁マグネット９を
採用している。

例えば、アルミ合金で形成した可動子１２は。

その走行方向から見て縦断面コ字状の形状をなしており
、その両側面部１２ａは、リニアガイド５の側面部に臨
むように延びて形成され、その内側には、上記四部４と
対抗する位置に鋼球収納用凹部１３を形成しており、そ
の凹部１３に鋼球１４を回動自在に収納保持している。

この鋼球１４と上記鋼球３との間に、これ等鋼球１４．
３と摺動する鋼球１５を有する中間鋼球支持板１６を介
在保持させている。可動子１２は２軸方向の空隙を介し
て対向する上面部の内面に四部１７を形成しており、こ
の凹部１７の内面に界磁マグネッ）−９と平面において
同様な形状のムービングバックヨーク１８を固定すると
共に、その下面にステータ電機子１１側にＳ極（または
Ｎ極）を向けた単極の界磁マグネット９を固定して、軸
方向の空隙を介してステータ電機子１１と相対的移動を
成すように構成している。

なお、このリニア直流モータ１を磁気ディスクのへッド
ボジショナー機構として用いるには１例えば、可動子１
２の上面にヘッド支持部材を収り付け、その先端部に図
示しない磁気ディスク装置の磁気ディスクの情報の読み
取り、書き込み等を行うための磁気ヘッドを取り付けれ
ば良い。

尚、界磁マグネット１２を平面においてＮ極。

Ｓｆｉの磁極を隣接して２磁極のものに形成せず。

単極精造にした理由は、このようにマグネット材に２磁
極を着磁すると、可動子１２の構成要素となる界磁マグ
ネットの往復移動ストロークを大きく取れないことと、
単極の界磁マグネット９の２倍の大きさと重量を必要と
するために、負荷が大きくなり、応容性を悪くするため
である。

今、界磁マグネッ１〜９の開角幅Ｔは、電機子コイル１
０−１の有効導体部１Ｏ−１ａと電機子コイル１０−２
の有効導体部１０−２ｂ間の開角幅よりも小さな開角幅
に形成するために、その導体部１Ｏ−１ａと１Ｏ−１ｂ
及び１Ｏ−２ａと１０−２ｂそれぞれの中心部の開角が
Ｔとなるように形成している。換言するならば、電機子
コイル１０−１．１０−２は、その有効導体部１Ｏ−１
ａと１０−１．１Ｏ−２ａと１０−２ｂの中心部の開角
がＴとなるように四角枠状の空心型のものに形成されて
いることになる。

このようにした理由は１反推力が入らないようにするた
めである。すなわち、界磁マグネット９は、往復移動し
ている間は、必ず、電機子コイル１０−１．１０−２の
有効導体部１Ｏ−１ｂ。

１Ｏ−２ａの何れかに対向して推力が得られるようにな
っている。

また電機子コイル１０−１と１０−２は、同方向の電流
を流したときには、その電機子コイルの有効導体部１Ｏ
−１ｂ、１Ｏ−２ａによって、必ず同方向の推力が得ら
れるように電気的結線がされて制御回路１９に接続され
ている。

符号２０−１．２０−２は、それぞれ正側電源端子、負
側電源端子を示す。

従って、制御回路系からの信号によって１通電制御され
てステータ電機子１１に通電されると。

所定の方向及び大きさの推力を得て界磁マグネット９が
所定方向に移動するので、界磁マグネット９を有する可
動子１２に、仮に磁気ヘッドを何らかの形で取り付けて
あれば、当該磁気ヘッドが往復移動することになる。

また界磁マグネット９が往復移動することで。

可動子１２の側面に固定されたＮ極、Ｓ極の磁極を微細
ピッチで多極着磁されたリニア磁気エンコーダスケール
２１の磁極をステータベース２に固定されたＬ字型の支
持板２２に固定した磁気抵抗素子２３によって得られた
信号によってクローズトループした通電制御をすること
で界磁マグネット９に所定方向に制御した動作をさせる
ことができる。なお、リニア磁気エンコーダスケール２
１と磁気抵抗素子２３を用いる代わりに、磁気ディスク
の信号を利用するなどしても良い。

［その他の実施例コ 上記実施例では、界磁マグネット９と対向する片面にス
テータ電機子１１を配設した片面励磁構造のリニア直流
モータ１を示したが、界磁マグネット９の両方にステー
タ電機子を配設した両面励磁構造であっても良い。

［発明の効果〕 本発明のリニア直流モータによると、昨今において著し
く性能が高まってきつつあるマグネット材を有効に利用
して形成できるため、構造が非常に簡素になり、しかも
性能の良いものを安価に且つ小型に形成できる効果があ
る。

しかも、単一磁極構成の安価で小型の界磁マグネットを
可動子とし、空心型の電機子コイル側を固定子としてい
るので、リード線の半田外れや断線の恐れがなく、長寿
命を期待できるほか、小型でありながら、比較的ストロ
ークが大きく取れ。

しかも負荷を小さくできる利点がある。

特に、１ｍｍ程度の厚みで１強力な磁力を持つ磁石が最
近では形成されているので１本発明では、そのような強
力な磁石材を用いて界磁マグネットを形成すると誠に有
用となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのリニア直流モータ１
を可動子の走行方向から見た場合の縦断面図、第２図は
同リニア直流モータの主要部を側面から見た場合の縦断
面図、第３図は同第２図の分解斜視図、第４図は界磁マ
グネットと電機子コイルとの展開図を示す。 １・・・リニア直流モータ、２・・・ステータペース、
３・・・ステータ側鋼球、４・・・凹部、５・・・ステ
ータリニアガイド、６・・・螺子、７・・・プリント基
板、８・・・ステータヨーク、９・・・界磁マグネット
、１０−１゜１０−２−−−電機子コイル、１Ｏ−１ａ
、１Ｏ−１ｂ、１Ｏ−２ａ、１Ｏ−２ｂ−−−推力に寄
与する導体部、１Ｏ−１ｃ、１Ｏ−１ｄ、１Ｏ−２ｃ、
１Ｏ−２ｄ・・・推力に寄与しない導体部、１１・・・
ステータ電機子、１２・・・可動子、１２ａ・・・側面
部、１３・・・鋼球収納用凹部、１４．１５・・・鋼球
、１６・・・中間鋼球支持部、１７・・・凹部、１８・
・・ムービングバックヨーク、１９・・・制御回路、２
０−１・・・正側電源端子、２０−２・・・負側電源端
子、２１・・・リニア磁気エンコーダスゲール。 ２２・・・支持板、２３・・・磁気抵抗素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リニア直流モータ本体の内面に１以上の電機子コ
   イルを配設し、該１以上の電機子コイルの一の有効導体
   部のみと対向して推力を発生させることができるように
   するためのＮ極またはＳ極の単一磁極を向けた単極の界
   磁マグネットを上記電機子コイルの一の有効導体部と空
   隙を介して往復移動自在に支持してなる、リニア直流モ
   ータ。
2. （２）上記電機子コイルは界磁マグネットと対向する位
   置に２個の空心型電機子コイルを配設し、該２個の電機
   子コイルの隣接する有効導体部によってのみ必要な推力
   を得るようにし、上記２個の電機子コイルを含めた両サ
   イドの導体部の幅よりも界磁マグネットの幅を狭く形成
   してなる、特許請求の範囲第（１）項記載のリニア直流
   モータ。