JPH01286763A - Ｄｃリニアモータ - 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】 Ｅａ業上の利用分野】 本発明はＤＣリニアモータに関し、詳しくは、磁気ディ
スクや光ディスク等の装置におけるヘッド駆動、あるい
は磁気カードや光カード装置におけるヘッド駆動および
媒体駆動等で直進運動を行わせるのに好適なボイスコイ
ル型のＯＣリニアモータに関するものである。

［従来の技術］ 産業機器用として一般的に広く使用されている回転型モ
ーターを駆動して、それにより直線運動を得ようとする
と、回転運動から直線運動に変換する種々な運動変換機
構が必要であり、かかる変換機欅が介在することによっ
て精度の高い位置決めや高速応答性などが得られにくい
上に構造が複雑となり小型化が阻害される点がある。こ
れに対してリニアモータ機構は、モータ自体によって直
接直進運動が得られ、運動変換機構が不要であり、ｍ器
構造の簡略化、小型化が可能であるばかりでなく、電気
的制御と相まって精度の高い位置決め、高速応答性が発
揮されるので、近年ではとみに回転型モータでは不可能
であった応用分野への採用が急増している。

ところで、リニアモータには各種の型があるが、ボイス
コイル形ＤＣリニアモータ（以下ＶＣＭと称する）は比
較的構造が′ｆＪ羊で、推力を発生する可動部の主体が
コイルであるため、負荷が軽く、高速応答性が得られる
という大きなメリットを有している。しかしその反面、
ｖＣｌｌｌは原則的にいって、コイルと対向する永久磁
石面がＮ極またはＳ極のいずれか一方であり、磁路がコ
イル可動部の外側で閉塞されてループを作るので、スト
ロークが長い場合、飽和磁束密度の関係からヨークの断
面積が大きくなり、全体の構成が大型化する点がある。

第３＾図および第３Ｂ図は従来のＶＣＭの構成の一例を
示したもので、第３Ａ図はその断面、第３８図は第３Ａ
図の＾−Ａ線断面を示す。

これらの図において、１はセンターヨーク、２はセンタ
ーヨーク１の周りに所定の間隔を保って設けられたコイ
ルであり、コイル２はセンターヨーク１に沿い、第３Ａ
図で左右方向に移動自在に保持されている。３＾および
３Ｂはコイル２の外側と所定の間隔を保ち、センターヨ
ークｌと同方向に配設された永久磁石であり、その同極
が互いにコイル２の外側と対向するように、すなわち本
例の場合はＮ極がコイル２の外側と対向するように設け
られていて、これらの永久磁石ゴ＾および３Ｂの各々に
沿って設けられた外側ヨーク、４＾および４Ｂによって
保持される。

５＾は、センターヨーク１と外側ヨーク４Ａとのそれぞ
れの端部を結合している補助ヨーク、５Ｂはセンターヨ
ーク１と外側ヨーク４Ｂとのそれぞれの端部を結合して
いる補助ヨークである。そこで、このように構成された
ＶＣＭにおいては、磁石３＾および３Ｂの各々から発生
した磁束がセンターヨーク１に向けて矢印の示すように
流れ、センターヨーク１および補助ヨーク５＾および５
Ｂを経て、外側ヨーク４＾および４Ｂに導かれた上、そ
れぞれ永久磁石３＾および３Ｂに戻る。従って、永久磁
石３＾および３Ｂとセンターヨーク１との間のギャップ
６八および６Ｂを通る総磁束のほぼ１／２はセンターヨ
ーク１の右端に向けて流れ、補助ヨーク５＾および５Ｂ
とそれぞれの外側のヨーク４＾および４８とにはほぼそ
の更に１／２が流れる。すなわち、センターヨーク１の
右端側の断面トＢでは総磁束の約１７２が、また、外側
ヨーク４＾および４Ｂの右端側断面Ｂ−８では総磁束の
約！／４がそれぞれ流れることになり、ヨークを飽和磁
束密度以内で用いるとすると同一の材料であれば外側ヨ
ーク４＾および４Ｂの断面積はセンターヨーク１の断面
積のそれぞれ約１７２であることが要求される。

また、他の従来例として、第４Ａ図および第４Ｂ図に示
すように外側ヨーク４を一体構造として断面積を増大さ
せた構造のものもあるが、コイル２の固定部分がこれら
の図で上面であることを除けば基本的には先に述べた従
来例と変らない。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したように、従来のＶＣＭでは２個
の外側ヨークの大きさおよびその合計重量がセンターヨ
ークとほぼ同じとなり、コイルの駆動範囲すなわちスト
ロークを長くするために磁石を長くすると、！ｌ！磁束
数が増してセンターヨークの断面積が増大すると同時に
、２個の外側ヨークもまたその増大比で厚肉となり、ま
た、補助ヨークの断面積も大きくなる。

実際例として、空隙磁束密度２０００ガウス、ストロー
ク８０ｍｍ、磁石幅３５ｍ會程度のＶＣＭでは２個の外
側のヨークと補助ヨークの合計重量は全体ａｍの約１７
２に近くなり、全体の高さにおいてもこれらの占める比
率が大きくなるという欠点を有していた。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、全体高
さの低減と共に重量の軽量化を図ることのできるＤＣリ
ニアモータを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、並列に配置さ
れ、一端が互いに接続された複数のセンターヨークと、
複数のセンターヨークの個々の周りに所定の間隙を保つ
て移動自在に遊嵌され、−体の移動体に構成された複数
のコイルと、移動体の両側に移動方向に沿って所定の間
隔を保ち、センターヨークと平行に互いに離隔して配置
された対をなす複数の組の永久磁石と、対をなす複数の
組の永久磁石のうち同一の側に設けられた複数の永久磁
石の外側にそれぞれ配設された外側ヨークとを具え、同
一の側に設けられた複数の永久磁石のコイルに対向する
面の極を隣り合う同志で互いに異ならせ、同一の側に設
けられた複数の永久磁石の極間が外側ヨークの各々によ
って短絡されるようにしたことを特徴とす゛る。

［作　用］ 本発明によれば、一体の移動体に構成した複数のコイル
の両側にセンターヨークと並列に各コイルと所定の間隔
を保ち、かつ互いに離隔して配置された複数対の永久磁
石が、そのコイルと対向する同一の側の面において、互
いに隣り合うもの同志間で異極が形成されるようになし
て、これらの永久磁石の更に外側にヨークを設けたこと
により、外側ヨークにより隣接する永久磁石間の中性点
が得られ、外側ヨークの厚さを薄くすることができ、全
体の薄手、軽量化を図ることができるようになった。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１Ａ図〜第１Ｃ図は本発明の一実施例を示す、これら
の図において、１１および２１は並列に配置されたセン
ターヨーク、　１２および２２はセンターヨーク１１お
よび２１の周りにそれぞれ、所定の間隙を保って巻装さ
れたコイルであり、コイル１２とコイル２２とは第１３
図に示すようにセンターヨーク１１と２１との間で互い
に背中合せの状態で固定され、一体の移動体３２として
構成される。

１３＾および１３１１はコイル１２の外周部と所定の間
隔を保ってその対向位置にそれぞれ配置された永久磁石
であり、本例においては永久磁石１３＾および１３Ｂの
各対向面がＮ極となるようにしである。

また、２３Ａおよび２３Ｂは同様にしてコイル２２の外
周部と所定の間隔を保ち、その対向位置に配置された永
久磁石であ°す、永久磁石２３＾および２３［ｌの各対
向面はＳ極となるようにしである。２４＾は永久磁石１
３＾および２３＾を保持する外側薄板ヨーク、２４Ｂは
永久磁石１３１１および２３Ｂを保持する外側薄板ヨー
クであり、一方、センターヨーク１１と２１とはその端
部が第１Ｃ図に示すように互いに接合されていて、その
端部に外側薄板ヨーク２４＾および２４Ｂが固定される
。

このように構成したＤＣリニアモータでは、外側の薄板
ヨーク２４＾および２４Ｂがそれぞれ２つの磁石ｌコ＾
と２３＾および１３Ｂと２３８の組合せによってＳ極と
Ｎ極とが互いに短絡され、磁界の中性点として作用する
ことになり、磁束は磁石１３＾および１３ＢのＮ極から
コイル１２を経てセンターヨーク！夏に導かれ、その端
部からセンターヨーク２１に漬れてセンターヨーク２１
からコイル２２を経て、磁石２３＾および２３Ｂに導か
れる。かくして薄板ヨーク２４＾および２４Ｂでの磁束
の大男は第１Ｃ図に矢印Ｍで示す方向に指向し、移動体
３２（第１Ａ図および第１Ｂ図参照）の移動方向とは直
交する面での流れとなる。従って、薄板ヨーク２４八お
よび２４Ｂにおける飽和磁束密度の分布状態からこれら
のヨークの板厚を薄くすることができる。

本発明者の試算によれば、移動体３２の行程を２００　
ａｍ程度とした場合、従来のＶＣＭであれば外側ヨーク
４＾および４Ｂの各々に約ｌｅｓｍの厚さが必要であフ
たのに対して、上記の実施例の構造とした場合は薄板ヨ
ーク２４＾および２４Ｂをそれぞれ２ｍｓ程度にまで薄
くすることが可能である。

また、従来例に示したような厚肉の補助ヨーク５＾およ
び５Ｂを必要とせず、第１Ａ図に示すように薄板ヨーク
２４＾および２４Ｂの端部を接続のために単に折曲げて
固定するだけでよく、重量、構造共にＢ単ですむ。

第２図は本発明の他の実施例を示す０本例は分り易くす
るために、そのＶＣＭの上手部のみが示されている０本
例の場合は２つのコイル１２および２２をコイル保持枠
３３と３４との間に挟持させるようになして、一体の移
動体４２となしたものである。なお、その他の構成につ
いては先に述べた実施例にならう。

以上述べてきたように、永久磁石１３＾、２３＾。

１３Ｂおよび２３Ｂはその合計の体積は従来と変らず、
フェライト等の廉価な材料で構成されるが。

更に小型化が要求される場合は希土類あるいはジルコニ
ア等を用いてもよい。

また、以上に述べた実施例では、２個のコイルを並列に
配置したが、コイルの数はこれに限らず、例えば３個と
することもできる。ただし、かかる場合は外側薄板ヨー
クにおいてそのＮＳ極間の磁束総数が同一でかつ磁界の
中性点が保たれるように構成する必要のあることはいう
までもない。

また、コイルは電気的に直列に接続されても並列に接続
されてもよく、各コイルに流す電流の方向を互いに逆と
することで、同一方向に向けての推力が得られる。

［発明の効果コ 以上、説明してきたように、本発明によれば、コイルに
対向する磁石の極面が隣接同志で互いに異なる複数個の
従来型モータを並列に配置して、複数のコイル同志を一
体の移動体に結合し、更に個々のコイルが８動自在に遊
嵌されるセンターヨーク同志をその端部で互いに接続し
た上、隣接する磁石同志の外側にヨークを設けて、これ
らの外側ヨークにより磁極間が短絡されるようにしたの
で、下記のような効果が得られる。

（１）個々の磁石が小型化され、磁石の鋳型が小さくて
すみ、特に少数の特別生産の場合、コスト低減に貢献す
る。

（２）外側ヨークを薄板による板金加工で作製すること
ができ、また同一形状の部品を使用することでコストの
低減を図ることができる。

（３）全体の重量および形状の小型化を図ることができ
、キャリッジを駆動して情報の記録や再生を行う情報記
録再生装置に採用するに好適なりＣリニアモータを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１＾図は本発明ＤＣリニアモータの構成の一例を示す
断面図、 第１Ｂ図は第１Ａ図のＣ−Ｃ線断面図、第１Ｃ図は第１
Ａ図の上面図、 第２図は本発明の他の実施例を示す上半部の斜視図、 第３Ａ図は従来のＤＣリニアモータの構成の一例を示す
断面図、 第３Ｂ図は第３Ａ図の＾−八へ断面図、第４八図および
第４Ｂ図は他の従来例を示す斜視図およびその正面図で
ある。 １１．２１・・・センターヨーク、 １２．２２−・・コイル、 １３＾、１３Ｂ、２３＾、２３Ｂ　−・・永久磁石、２
４＾、２４Ｂ・・・外側薄板ヨーク、３２．４２・・・
穆動体、 ３３Ｊ４−・・コイル保持枠。 ネ光明の一莢１乞イゲリを示Ｔ町１図 第１Ａ図 第１Ａ圓ｆ）ｃ−（＃耐１圓 第１Ｂ図 卑１Ａ図の上面図 第１Ｃ図 伏米のＤＣＩＪニア七−夕の杉１へのイ利を示すぜ牟面
図第３Ａ図 Ａ 第３Ａ図／）Ａ−Ａ轢耐１図 第３Ｂ図 １セＩ イ、也ｔＬ作ξ床イ列０序奪Ｉ＼を刀１す輩１づｂ邑ｆ
７第４Ａ図 ／ターヨーク １也ンターヨーク 礫４Ａ図／）五顔図 第４８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 並列に配置され、一端が互いに接続された複数のセンタ
   ーヨークと、 該複数のセンターヨークの個々の周りに所定の間隙を保
   って移動自在に遊嵌され、一体の移動体に構成された複
   数のコイルと、 前記移動体の両側に移動方向に沿って所定の間隔を保ち
   、前記センターヨークと平行に互いに離隔して、配置さ
   れた対をなす複数の組の永久磁石と、 該対をなす複数の組の永久磁石のうち同一の側に設けら
   れた複数の永久磁石の外側にそれぞれ配設された外側ヨ
   ークと を具え、前記同一の側に設けられた複数の永久磁石の前
   記コイルに対向する面の極を隣り合う同志で互いに異な
   らせ、 前記同一の側に設けられた複数の永久磁石の極間が前記
   外側ヨークの各々によって短絡されるようにしたことを
   特徴とするＤＣリニアモータ。