JPS58213308A - 直線位置ぎめシステム - 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】 この発明は直線位置ぎめシステム、特に可動磁石型モー
タを含む直線位置ぎめシステムに関５するものである。

直線位置きめシステムは従来より種々の装置に用いられ
ている。たとえば、コンピュータ関連磁気ディスクドラ
イブなどの場合において、読み／書きヘッドを位置きめ
するためには駆動時間及び位置精度に関して特別の厳密
性が要求される。ディスクドライブを用いるコンピュー
タシステムにおいて、失われた位置ぎめ時間は全体とし
てのコンピュータ性能を損うため、これは最小限に維持
しなければならない。位置ぎめ精度及び再現性はディス
ク上に存在可能なレコードトラック数を決定し、従って
データバック密度に直接影響するものである。故に、デ
ィスクドライブにおける直線位置ぎめシステムは、高速
及び高精度で作動しなければならない。

ディスクドライブに用いられてきた従来一般の技術は、
リニアステッパを形成するリードねじ機構との関連にお
いて回転ステップモー、夕を採用するものであった。、
このようなリニアステッパは通常オープンループにおい
て作動し、再現性の要求がそれほど厳格でない場合には
十分な結果を得ることができる。しかしながら、より高
級なディスクドライブにおいては、約４．９Ｘ　１０　
”簸（０，３Ｘ　１（Ｆ　１ｒＬ）以下の再現性及び位
置精度が要求される。これに対し、オープンループ作動
型として通常の製造技術により形成されたリニアステッ
パは、これらの要求にはほとんど対応できない。

リニアインダクションモータシステムは、クローズトル
ープ位置ぎめモードにおいて作動するものとして提案さ
れたものである。しかしながら、このようなシステムは
ステータの移動磁界と、可動誘導ユニットとの間で駆動
力を生ずるためのすべり角を要する故に、簡単に実施で
きないという欠点がある。すべり角制御を有する高精度
のシステムはコストが高くつき、複雑であり、ｉ［：、
確に作動させることは困難である。

別ノ一般的な技術は、クローズトループ制御システムに
おいて可動コイル型駆動素子を用いることである。この
種のシステムは比較的応答速度が速く精度もすぐれてい
る。しかしながら、これらのシステムは一般的にもコス
ト的にも大量生産には適さない。また、このシステムに
おいて、可動フィルの直径は比較的大きいため、大型の
ディスクファイルシステムにとっては好都合であるが、
可撓性のレコード盤と共に用いられるのが普通である比
較的小型のディスクドライブには不向である。さらに、
可動コイルシステムは本質的に熱発散性が悪いため、移
動が急激な場合には困難が多い。

この発明に従って構成された直線位置ぎめシステムの目
的は、比較的応答性が速くて位置ぎめ精度が高く、シか
も再現性のすぐれたシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、大量生産に適した直線位置ぎめシ
ステムを、妥当なコストにおいて提供することである。

本発明のさらに別の目的は迅速な継続運動を容易に行う
ことができるような好ましし）熱放散性を有する直線位
置ぎめシステムを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、コンノぐクトなディスクド
ライブにおいて用いるに適した輪郭の小さい直線位置ぎ
めシステムを提供することである。

本発明に従って構成されたシステムは、ボビン装着式ス
テータ巻線に通ずる電流と相互作用するように配置され
た可動永久磁石を含むリニアモータを用いるものである
。このシステムでは可動部が永久磁石であるため、可撓
性を備えたリード線、摺動接点、又はこのモータ設計に
おいて類似する他の動作部分を用いる必要ｉｔない。モ
ータの付ヤは固定コイルを介して行われるため、コイル
構造は効果的な熱放散が行えるように設計することがで
きる。さらに、リニアモータのすべての要素は比較的平
坦な形状であり、従ってモータは比較的薄い輪郭に仕上
げることができる。

このリニアモータは速い応答性と、良好な位置ぎめ精度
とを得るようにサーボ制御される。

可動要素の現位置は永久磁石に支持された可動部を有す
る位置トランスデユーサによって指゛示される。位置ト
ランスデユーサはそれ自体空隙内に位置する永久磁石上
に固定されるが、その現位置と位置トランスデユーサに
よる指示位置との現実的な一致は存在しない。サーボル
ープはなるべくなら粗／密プログラム作動型からなり、
まず、ディスク上の所望の磁気トラック領域に移動し、
次いでトラックの中央における精密な位置に移動する。

すでに述べたとおり、可動永久磁石の磁束はステータ巻
線を通る電流と相互作用するため、この巻線は磁気空隙
内に配置される。別の好ましい実施例によれば、励磁用
コイルは鉄線又は銅被覆鉄線からなっている。鉄導体は
コイルの抵抗値を高くするが、この逆効果は空隙を横切
、　る磁気抵抗の減小と、これによって達せられる；　
良好な磁気モータ特性により十分に凌駕さ、れる。

第１〜３図は本発明による予備負荷ベアリング構造を含
むリニアモータの一実施例を示すものである。移動素子
は移動方向を横断する方向、すなわち第１図に示すよう
に頂部から底部に向かって磁化された永久磁石００）を
有する。

第２及び３図に示したモータのステータ部分は、架橋部
（ハ）により連結された平行脚部１１及びＱ４を有する
Ｕ型コア（社）からなっている。脚部に）及び（財）は
キャリッジ移動軸に平行して延びている。コアは磁性体
材料からなり、要求されろうず電流及び履歴現象に応じ
て焼結、鉄心又は成層鉄心より形成される。永久磁石０
０）の磁束は、Ｓ極面（第２図のマグネットにおいて頂
面）から発散して空隙を横切り、次いで脚部Ｈ１架橋部
（２呻、及び脚部Ｑ４を順次通過して再び空隙に突入し
、マグネットのＳ極面に帰着する。

コアの両脚部はボビン型巻線■及び−によって包囲され
ている。これらの巻線は第３図において一方の脚部の周
りでは時計方向の電流を、他方の脚部の周りでは反時計
方向の電流を通ずるように接続されている。このような
巻線接続により、両巻線を流れる電流は脚部に）及び−
間の空隙内の部分で同方向となる。第２図から明らかな
通り、電流は空隙内の部分で図を描いた紙面から出る方
向に、従って第３図においては左から右に流れるものと
する。第３図に示す通り巻線は比較的平坦であってマグ
ネットα０）と脚部（２）及び（ハ）との間における空
隙を最小化するようになっている。第３図に示す全体的
構造は比較的平坦な巻線、コア構造及び永久磁石を含み
、低い側断面を有するリニアモータの形成に寄与するも
のである。

マグネット駆動力は第２図に両頭矢印で示す長さ方向に
与えられ、これはマグネット（樽からの磁束と空隙内の
導体に流れる電流との相互作用により生ずる。発生した
力は、永久磁ｆｉの磁束密度に、巻線電流の大きさと空
隙内の巻線の実効長さとを掛けた積に比例する。

巻線−及び（２）が付勢されると、それらはコアに）内
に、それ自体は可動部の直線移動に影響を及ぼさない磁
束を発生させる。従って、この磁束の磁路リラクタンス
を大きくするときは、同時に永久磁石からの磁束が通過
する磁路のリラクタンスをも大きくするという逆効果が
生じないようにすべきである。これは、脚部に）及び（
ハ）間のコア構造を一端において磁気的には閉合しない
ようにして達せられる。しかしながら、この縁部の磁界
を最小化するためには、コアの開放端において非磁性ス
ペーサ０１により脚部ｅ４及び（財）の先端から分離さ
れた薄い磁性体板−が配置される。スペーサーはループ
内において十分なリラクタンスを形成し、巻線磁束の磁
気飽和が回避される程度の厚みに選択されている。

永久磁石は、モータの巻線を収容するに十分な比較的大
きい空隙において動作する高エネルギー型であるのが望
ましい。永久磁石は、なるべくなら所望の磁石型を形成
すべく焼結されたサマリウムコバルト化合物からなって
いる。この種のマグネットは大空隙磁気装置として理想
的な高エネルギー及び大強制力特性をもつものとして知
られている。第１及び３図に示す通り、永久磁石は磁束
の方向が自身の移動方向と直交するような向きに磁化さ
れている。

巻Ｉｍ−〜−としては、銅線からなる通常の巻線を用い
ることもできる。しかしながら、各巻線の一部は脚部に
）とマグネットα０）との間、及び脚部（財）とマグネ
ット０呻との間の空隙内に位置することとなるため、こ
れらの巻線を収容する空隙は比較的大きいものとなる。

この場合において、巻線に磁気材料を用いると空隙の実
効寸法は減小する。これは、巻線を鉄導体、又はなるべ
くなら銅被覆鉄導体より構成することにより達せられる
。すなわち、巻線に供給されるパルス電流の大部分は導
体表面の近くを流れるので、表面に銅被覆を適用するこ
とはきわめて効果的である。鉄導体の使用はインタリタ
ンス特性の兄地からは望ましくないが、磁気回路におい
て空隙を横切る部分の磁気抵抗を減小させるという効果
がこの欠点を補って余りある。

キャリッジ−及び＠Ｑはマグネットの突起（１υ及び（
１２）と係合するスロッ、トを介して永久磁石の両側に
それぞれ支持される。キャリッジ−は一対の外向に突出
した突起−及び榊を有し、同じくキャリッジ（４］）は
一対の外向に突出したベアリング突起■及び（４））を
有する。突起（ロ）〜（４５）の各々は、ガイドロッド
輪及び６１）と協同するリニアベアリング（ロ）〜輪を
それぞれ収容するように設計された開口を有する。ガイ
ドロッドは、永久磁石とキャリッジ構造を、リニアモー
タの脚部に）及び１４　（第２図）間において直線的に
移動させることができるよう適当に支持され、がっ位置
ぎめされている。第２図の実施例において、永久磁石は
コアの両脚部間に中心整合されている。

リニアモータのための位置トランスデユーサは突起（ロ
）及び−ｒ支持されたスケールｅυを含んでいる。この
可動スケール参〇は固定センサーと協同してキャリッジ
の現位置を指示する電気信号を発生するものである。位
置トランスデユーサには容は性、磁性又は光学性素子か
らなる周知型のものを用いることができる。

マグネットキャリッジは所望のなんらかの目的物を移動
させるべく支持することができる。

第１図の実施例において、キャリッジは可撓性磁気ディ
スクドライブのための読み／書きヘッド機構を支持した
ものとして示されている。ヘッド機構は、たとえば接着
剤により突起−及び（４５）に支持された支持ブロック
Ｈ上に取付けられている。読み／書きヘッド輛の下部は
下部ヘッド支持体ケ→内に入るように成形され、読み／
書きヘッドｅ７１の上部は上部ヘッド支持体（ハ）内に
入るように成形されたものである。上部ヘッド支持体は
下部支持体Ｑ４に関し回動自在に取付けられている。読
み／書きヘッドはリード線−及び輪を介して電子読み／
書き制御回路に接続される。ヘッド上部及び下部は磁気
ディスクのエツジ上を摺動して、そのディスクのレコー
ディングトラックエリヤに係合するに十分な間隔を有す
る。リニアモータにおける永久磁石の直４１ｉ！移動は
、読み／書きヘッドがディスク上のトラックからトラッ
クに移動できるようにヘツ、ド機構を移動させるもので
あ、る。

この発明によるシステムにおいて用いるためのりニアモ
ータの別の実施例は、第４図に示すとおりであり、これ
は（１）可動永久磁石のための磁気的に予備負荷した単
一ロッドキャリッジガイドと、（２）可動永久磁石に直
結されてモータの空隙内に位置する位置トランスデユー
サとを含むものである。この構造は本願と同日付の同一
出願人による「リニアモータのための可動磁石型予備負
荷支持構造」と題した特許出願の要旨でもある。

このリニアモータのためのステータ構造は、脚部＠功及
び（財）を備え、これらに巻ＭｅｌＩ及び−を巻着した
Ｕ型コアからなるものとして第２図及び第３図を参照し
てすでに述べたものと同様である。以下の説明において
、この実施例の永久磁石００）はコア両脚部の中間より
は、下側脚部（ハ）に近く位置しているものとする。

この実施例において、位置トランスデユーサｆｃ４はモ
ータの空隙内に形成され、マグネットに直接支持された
移動素子ｔ！０と巻線−の表面に支持されたステータ素
子ｔ１４とを含むものである。

これらのトランスデユーサ素子は、たとえばプリント回
路技術により形成されたような薄基板上の導電パターン
を有する。この導電パターンを有する基板は、接着剤等
により支持される。

ステータ側及び移動側の導電パターンは噛み合い櫛状パ
ターンにより互いに接続された対称型キャパシティー板
を形成している。トランスデユーサ素子間の相対移動は
その容量結合状態を変え、従って相対位置もしくは変位
量は素子間に結合されたエネルギー量によって検出され
る。

このような容量結合型位置トランスデユーサは、たとえ
ばアメリカ合州国、ニューヨーク州、パルハラのファラ
ンドインダストリーズインコーポレイテッドより製造販
売されている。実施例のトランスデユーサは電気的に作
動するものであり、モータの磁界によっては実質的な影
響を受けないため、これらをモータの空隙内に配置する
ことができる。

具体的に実施する場合、トランスデユーサ素子はきわめ
て薄いものであり、空隙の簿い部分を占めるのみである
。永久磁石が中心位置からずらせて配置されたりニアモ
ータ機構の場合、トランスデユーサは第４図において永
久磁石（１０）及び脚部に）間のギャップとして示す、
より大きい方の空隙内に配置される。

第４図における永久磁石のためのキャリッジの実施例は
１本のガイドロッド争０のみを含むものであり、これは
平行ガイドロッド機構においてしばしば経験された整列
及びねじれ問題をよく解決するものである。このガイド
ロッドの反対側におけるマグネットの支持はボールベア
リングケ櫓によって提供される。ベアリング支持プレー
）Ｈはマグネットの一側部における突起（１υと係合す
る整合スロットによりマグネットα０）に支持される。

■型グループ（ハ）は支持プレートケ麹の下側面に形成
され、ボールベアリング（ハ）の受は溝を提供するよう
に形成されている。固定べアリング支持体Ｈはベアリン
グ凹面（ハ）を提供するように形成されている。

このようなベアリング機構によりマグネット００）は磁
気鉄心の脚部間において下側脚部ｅ４に近づけて配置さ
れており、これによって総体的な支持吸引力は常にマグ
ネットキャリッジを脚部Ｑ４に向かって下向きに引っ張
るように作用する。

この下向き力はベアリングプレー）　Ｖ麹ヲボールベア
リングと接した状態に維持し、したがってボールベアリ
ングは脱落しないようになっている。すなわちモータ要
素自体がベアリングを保持する予備負荷力を形成すべく
用いられる。

単一のガイドロッド及びボールベアリングの組合わせを
備えたキャリッジ構造は、摩擦を減少し、従来の平行ガ
イドロッド構造において生じていた整列及びねじれ問題
を解決するものである。さらにモータ要素自体を用いて
ベアリングを磁気的に予備負荷することによりその機構
は常套的なポールリテイニング構造を用いることなく、
効果的なボールベアリング支持を提供するものである。

この発明による直線位置決めシステムのためのサーボル
ープ制御回路は第５図に示されている。この回路におい
て位置トランスデユーサ−は、たとえば第４図に関して
すでに述べたアメリカ合衆国ニューヨーク州パルハラの
ファランドインダストリーズインコーポレイテッドから
製造販売されている高利得誘導同期型のものがらなって
いる。このトランスデユーサの動作は微少間隔で隔たっ
たステータ側及び可動側のコンデンサ極板素子間の容量
結合に基づくものである。固定パターン（１０２）は整
合した櫛状パターン（１０４）及び（１０６）からなっ
ており、櫛形の各歯は個々のコンデンサ極板を形成して
いる。

パターンのピッチは同じ櫛状パターンの歯の中心から中
心までの距離、すなわちパターン反復距離である。可動
導体パターンは固定パターンと同様のものであり、それ
に等しいピッチを有する。しかしながらコサインパター
ン（１１４）はサインパターン（１１’２）に関してス
ビッチだけ変位している。固定パターンは少なくともマ
グネツ）　（１１によって移動した距離に、トランスデ
ユーサの移動パターンの長さを加えた長さに等しくなけ
ればならない。可動素子は各櫛状パ２ターン素子におい
ていくつかの歯のみを含む比較的短い構成とすることが
できる。

図から明らかな通り、トランスデユーサの固定素子及び
可動素子は実質的に分離しているが、実際にはその間隔
がトランスデユーサの位置精度に影響するため、可能な
限り狭くしである。

システムが読み／書きヘッドを位置決めするためのディ
スクドライブに用いられる場合には、このトランスデユ
ーサのピッチはなるべくならそのディスクの通常０．７
６　ｍ　（０，０８ｉｎ　）程度からなるトラック間隔
に等しいことが望ましい。

トランスデユーサの可動素子と固定素子との間隔はなる
べくならパターンピッチの１／２より小さくすべきであ
る。

固定パターン（１０２）の素子は、たとえば１００ＫＨ
２の周波数における適当な付勢信号を発生するオシレー
゛夕（１２０）に接続されている。サインパターン（１
１２）は川船導体（１２１）の並列セットに接続され、
コサインパターン（１ｔ４）ハ同様に可動導体（１１２
）の並列セットに接続されている。可動導体（１２１）
及び（１２２）は固定導体（１２５）及びＣ１２６）と
整列して可動パターンからのサイン及びコサイン信号を
固定パターンに戻すように結合している。

固定パターンが付勢されるとともに、可動パターンがそ
の固定パターン上に中心合わせされルト、これら両パタ
ーンのコンデンサ極板間にはエネルギー及び信号伝達に
関する最大結合状態が形成される。可動パターンが１／
２ピツチだけ移動すると、櫛状パターンの極板は今度は
パターンの両側に接続された極板と整合し、極性を反転
した上で再び最大結合状態が得られる。

１／４及び３／４ピッチ整列においては、信号伝達に関
する最小の結合状態［２か得られない。可動素子が均一
な速度で移動すると９、サインパターン（１１２）及び
コサインパターン（１１４）における信号の振幅は、第
６図の上部２曲線で示すような変調サイン信号及びコサ
イン信号を提供するように変動する。移動パターンの位
置に従って変調された振幅を有するパターン（１１２）
及び（１１４）からの信号は可動導体（１２１）及び（
１２２）を介して固定導体（１２５）及び（１２６）に
結合される。

導体（１２５）及び（１２６）はそれぞれ正弦波復調回
路（１８０）及び余弦波復調回路（１３１）に接続され
、そこからさらに正弦波矩形回路（１Ｂ２）及び余弦波
矩形回路（１８Ｂ）に接続される。復調回路によって生
成された信号は第６図においてゞ正弦波復調′及び５余
弦波復調′信号として示されており、変調された信号の
振幅包路線に対応する。これらの信号の振幅はトランス
デユーサの可動パターン素子及び固定パターン素子間に
おける供給位置に従って変動する。復調された信号は矩
形化回路に供給され、この回路は入力が正である限り所
定の振幅における正出力を発生し、入力が負である限り
所定の振幅における負出力を発生するものである。正弦
波矩形・化及び余弦波矩形化回路からの矩形信号は第６
図における下部の２つの矩形波曲線として示されている
。

矩形化回路の出力はワンショットマルチバイブレータ回
路（１８４）及び（１３５）を制御すべくこれらに供給
される。これらの回路は正のゲート信号（ゲート人力Ｇ
）及び正の付勢信号（トリガー人力Ｔ）に応答して短い
出力パルスを発生するものである。余弦波矩形化回路（
１８８）の出力はワンショット回路（１８４）及び（１
８５）のゲート人力Ｇに接続される。正弦矩形化回路（
１８２）の出力はワンショット回路（１３４）のトリガ
ー人力及びワンショット回路（１８５）の反転トリガー
人力に接続される。

トランスデユーサの可動パターンの運動力第６図におけ
る左から右の方向に沿うものであれば、点Ａはトラック
ピッチの開始部に接近し、余弦波矩形化回路の出力は正
となり、したがってワンショット回路は出力パルスを生
成する条件となる。点Ａにおいて正弦波矩形化回路の出
力は負から正に変化し、この正への転移がワンショット
回路（１８４）をトリガーして出力パルスを発生させる
。他方、可動パターンの運動が第６図において右から左
へという逆方向になると、点Ｂがトラックピッチの開始
部に近接し、余弦波矩形化回路（１８８）の出力がワン
ショット回路の付勢条件を提供することになる。点Ｂに
おけるこの運動の方向により正弦波矩形化回路（１８２
）の出力は正から負に変化し、この負への転移がワンシ
ョット回路（１８５）の反転トリガー人力に加えられ、
出力パルスを発生させる。したがっチ一方向のパターン
運動においてワンショット回路（１８４）が下部トラッ
クピッチの開始時にパルスを発生するとともに、反対方
向のパターン運動においてワンショット回路（１８５）
が各トラックピッチの開始時にパルスを発生するように
なる。

アラ“プ／ダウンカウンタ（１８６）は実際のトラック
位置を指示子るカウントを維持すべく用いられる。ワン
ショット回路（１８４）の出力ｄカウンタ（１３６）の
増加力ウレト入力に供給され、ワンショット回路（１８
５）の出力は減少カウント入力に接続される。かくして
カウンタ（１８６）のカウントＱはリニアモータのトラ
ック運動に従って増加または減少する。

ディジタルコンパレータ（１４０）は位置入力回路（１
４１）から供給された所望のトラック位置を指示するデ
ィジタル語Ｐ、並びに実際のトラック位置を指示するカ
ウンタ（１８６）からのデジタル語Ｑを受は容れる。コ
ンパレータ（１４０）の出力は制御ゲート回路（１４２
）及び（１４４）に接続される。所望の位置Ｐが現実の
位置Ｑより大きい場合、ゲー）　（１４２）は最大速度
における順方向の運動を提供すべく駆動される。また、
所望の位置Ｐが現実の位置Ｑより小さい場合には、ゲ−
）　（１４８）は最大速度における逆方向の運動を提供
すべく駆動される。所望の位置Ｐが現実の位置Ｑに等し
い場合、ゲート（１４４）はシステムを微調整モードに
セットしてリニアモータをトラック中心に対応する位置
に駆動し、かつその位置に維持する力を提供、するよう
に駆動される。

リニアモータの巻線（至）及び（３カは第５図の上部ニ
示シた４トランジスタブリッジ回路中に接続サレル。Ｎ
ＰＮパワートランジス！、　（１５８）のコレクタは＋
１．２Ｖ電源に接続され、エミッタは巻線■−国の一端
に接続される。この巻線列の他端は一１２Ｖ電源に接続
されたコレクタを有する補対ＰＮＰ　）ランジスタ（１
５６）のエミッタに接続される。同様にＮＰＮ　）ラン
ジスタ（１５５）は＋１２Ｖ電源に接続されたコレクタ
、及び巻線ω−０３の一端に接続されたエミッタを有す
る。

巻線の他端は一１２Ｖ電源に接続されたコレクタヲ有す
る補対ＰＮＰ　）ランジスタ（１５４）のエミッタに接
続すれている。トランジスタ（１５８）及び（１５６）
が導通すると、電流は巻線例−国を一方向に流通し、逆
にトランジスタ（１５５）及び（１５６）が導通すると
、電流はこれらの巻線を反対方向に流通する。したがっ
てトランジスタ対を選択的に付勢することにより巻線を
流れる電流の方向をモータの所望方向における直線運動
を実行すべく制御することができる。

ゲー）　（１４２）及び（１４４）の出力は演算増幅器
（１５０）に接続される。この増幅器（１５０）の出力
は反転増幅器（１５１）、並びにベース駆動抵抗（１５
７）及び（１５８）を介してトランジスタ（ｔＳａ）及
び（１５４）のベースに接続される。増幅器（１５０）
の出力はさらに非反転駆動増幅器（１５２）並びにベー
ス駆動抵抗（１５９）及び（１６０）を介してトランジ
スタ（１５５）及び（１５６）のベースに接続される。

増幅器（１５０）からの正出力は増幅器（１５２）ヲ介
シてトランジスタ（１５５）及Ｕ　（１５６）　（７）
　ベースに正信号を発生し、反転増幅器（１５１）を介
してトランジスタ（１５Ｂ）及び（１５４）のベースに
負信号を提供し、これによってトランジスタ（１５５）
及び（１５４）を導通させる。同様に増幅器（１５０）
からの負出力はトランジスタ（１５８）及び（１５４）
に正信号を提供するとともに、トランジスタ（１５５）
及び（１５６）には負信号を提供し、これによってトラ
ンジスタ（１５Ｂ）及び（１５６）を導通させる。ブリ
ッジ回路中のトランジスタの導通の度合は増幅器（１５
０）の出力信号の振幅に応じて定まる。

ゲー）　（１４２）　Ｉｌｉ正の電源に接続されるが１
．ゲ−）　（１４８）は負の電源に接続される。ゲート
（１４２）がオンになると、増幅器（１５０）の正の信
号が供給され、これによりブリッジ回路中の一対のトラ
ンジスタが完全に導通し、モータ巻線ｍ−ｏ３において
１つの方向の最大電流が流れるようになる。他方、ゲー
ト（１４Ｂ）がオンになると、増幅器（１５０）には負
の信号が印加され、ブリッジ回路中の他方のトランジス
タ対が完全に導通し、モータ巻線■−国を反対方向に流
れる最大電流を生ずるものである。

ゲー）　（１４４）がオンになると正弦波復調回路（１
８０）の出力はこのゲートを介して増幅器（１５０）に
供給される。第６図において１正弦波復調′信号として
示す通り、回路（１８０）からの復調信！出力は、トラ
ック中心に対応する点Ｃにおいてゼロになる。実際の位
置がトラック中心の一方の側にあれば信号は正となり、
逆にトゲツク中心の他方によれば信号は負となる。この
復調正弦波信号は増幅器（１５０）に加えられると、こ
れは巻線を付勢し、その付勢方向はモータをトラック中
心に向かわせるように駆動するものであり、その駆動信
号の大きさは中心に近づくに従って減少する。この信号
はりニアモータをそのトラック中心位置に保持しようと
するものである。これは中心を外れた何らかの移動が位
置トランスデユーサにより検出され、それに基づいた復
元力が提供されるからである。

所望の位置が回路（１４１）により指示される動作にお
いて、リニアモータの巻線（３０）　−Ｉ３ａは回路（
１４２）または（１４８）のいずれかを駆動することに
より指示されたトラックに向かってモータを最大速度で
駆動するように付勢される。回路（１１０）〜（１８５
）によって処理された位置トランスデユーサ（１００）
からの信号はカウンタ（１８６）のカウントを調整して
実際のトラック位置の指示を提供するためのパルスを発
生する。所望のトラック位置に到達すると、システムは
ゲート（１４４）を駆動する微調整位置決めモードに切
り換えられ、このゲートはモータをトラックノ中心に位
置決めするとともにその位置に維持するように動作する
。

第７図及び第８図には選択的なステータ構造の別の２つ
の実施例が図解されている。第７図に示したステータ構
造は三片鉄心（１７０）　−（１７５）を含んでいる。

Ｕ型コア片（１７０）は平行脚部（１７１）及び（１７
２）を備え、Ｕ型コア片（１７８）は平行脚部（１７４
）及び（１７５）を具備している。コ　′ア脚部（１７
１）　−（１７２）及び（１７４）　−（１７５）の各
自由端は互いに分離して空隙（１７６）及び（１７７）
を提供し、かつ対角的に切断されたことによりそれらの
空隙が可動磁石００）からの距離に従って広がるように
なっている。ボビン巻線００）は脚部（１７１）及び（
１７４）を包囲し、ボビン巻線Ｃ３２１は脚部（１７２
）及び（１７５）を包囲する。

マグネットからの磁束はＮ極面（第７図に示す上部面）
から流出してそのマグネットの上部の空隙を横切って、
脚部（１７１）及び（１７２）’に流入し、さらに１部
空隙を横切ってマグネットのＳ極面に戻るか、またはＮ
極面から流出して上部空隙を横切り、脚部（１７４）及
び（１７５）に流入して再び下部空隙からＳ極面に戻る
という選択的な経路を辿るか、あるいはＮ極面から流出
して２分割され、同時に脚部（１７１）−（１７２）及
び脚部（１７４）　−（１７５）を平行して流入すると
いう平行経路を辿ることができる。磁束の特定の経路は
そのうちのマグネット００）の位置に応じて定まる。マ
グネットの図示において明らかな通り、磁束通路を与え
る空隙はマグネット位置にかかわらず、均一な間隔に維
持される。

巻線側及び（３りによって生じた磁束は鉄心片（１７０
）及び（１７８）における脚部（１７１）　−（１７２
）。

（１７４）　−（１７５）並びに空隙（１７６）及び（
１７７）を介して環流する。空隙（１７６）及び（１７
？　）は鉄心片の磁気飽和を阻止するに十分な大きさを
持っている。

第７図に示した機構はマグネット移動の中心点に関して
対象的に構成されており、マグネットを特定の好ましい
位置に最も効果的に移動させることができるようになっ
ている。また、この機構は比較的マグネット移動範囲が
長いり、ニアモータによく適合するものである。

第８図に示されたステータ構造は単一の巻線（１８５）
　、及び２個の可動磁石（１９０）及び（１９１）を含
んでいる。磁気鉄心（１８０）はＥ型をなしており、平
行脚部（１８１）　−（１８４）及び連結架橋部（１８
１）を具備している。コア（１８０）は実質的には２個
のＵ型コアと同様である。ボビン巻線（１８５）は中央
脚部（１８４）を包囲している。磁気グレート（１８７
）は脚部（１８２）　−（１８４）の自由端に位置して
いるが、非磁性体スペーサ（１８６）によりそれらから
分離されている。巻線（１８５）によって生じた磁束は
そこから二分され、脚部（１８４）　、ブリッジ（１８
１）の上部１脚部（１８２）及びプレー）　（１８７）
からなる第１の磁路を通るものと、脚部（１８４）　、
　ブリッ□ジ部（１８１）の下部。

脚部（１８８）及びプレー１−　（１８７）からなる第
２の磁路を通るものとが形成される。プレー）　（１８
７）は周辺の磁束を減少さぜ、スペーサ（１８６）はコ
ア（１８０）内の磁気飽和を回避するレベルまで巻線磁
束を減少させるものである。

マグネッ）　（１９０）の磁束はＮ極面（第８図におけ
る上面）から脚部（１８２）　、架橋部（１８１）　。

脚部（１８４）を通って巻線（１８５）の上部を含む空
隙を横断した後、Ｓ極面に戻るものである。また、マグ
ネツ）　（１９１）の磁束はＮ極面（第８図における下
面）から脚部（１８８）　、架橋部（１８１）。

脚部（１８４）を通って巻線（１８５）の下部を含む空
隙を横切った後、Ｓ極面に戻るもので°ある。巻線（１
８５）の上部を流れる電流はマクネッ）　（１９０）の
磁束と、相互作用してマグネッ）　（１９０）を移動さ
せようとする力を生じ、巻線（１８５）の下部に流れる
電流はマグネッ）　（１９１）の磁束と相互作用してマ
グネット（１９１）を駆動するだめの力を生ずるもので
ある。

マグネット（１９０）及び（１９１）は共通キャリッジ
（図示せず）上に支持され、したがってこれらのマグネ
ットをそれぞれ駆動しようとする力は互いに加算される
。第８図に示し売機構は単一の巻線のみを要求し、その
巻線の上部及び下部を流れる電流を利用しようとするの
が特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によ４システムにおいて用いられるリニ
アモータの可動永久磁石を、その磁イ１のための直線移
動キャリッジとともに示す斜視図、第２図は本発明のり
ニアモータ部分の縦断面図、第３図は第２図の３−３線
に沿ってみた断面図、第４図は位置トランスデユーサを
磁気空隙内に配置し、かつキャリッジを予備負荷ボール
ベアリングによって支持するようにした選択的な実施例
を示す断面図、第５図は本発明の好ましい実施例に従っ
た制御システムを示す回路線図、第６図は第５図のシス
テムにおける楠々の個所に現れる信号を示すタイミング
図、第７図は本発明の別の実施例に従って２個のステー
タ鉄心片を用いたステータ構造を示す縦断面図、第８図
は本発明のさらに別の実施例に従って１個のステータ巻
線と２個の可動磁石を用いたりニアモータの縦断面図で
ある。 （ｌＯ）・・−・−・−・−・・永久磁石（ロ）・・−
・−・−・−・・ガイドロッドθ搬、　（ｌａ）−・−
−−−−−−リニアベアリング（ホ）−ｍ−・−・−・
・ボールベアリングに）−−−−−−・−・−Ｕ型コア に）、　Ｈ−・−・−平行脚部 に）・・−・−・−・・・・・架橋部 −２■・・−・−・−・−・・巻線 Ｈ−−・−−−−−−−磁性体板 （ト）・・−・−・−・−・・非磁性体スペーサ特ｉｌ
ｔ人　　　　コルモーゲンテクノロジイズコーホνイシ
ョン 代　　理　　人　　　新　　実　　健　　部（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　磁性材料からなり平行脚部を有するＵ型ステ
   ータコアと、前記コアの少くとも−・つの脚部に・巻装
   された巻線と、前記コアの前記脚部にＹ行して移動でき
   るように配置され、その移動方向を横断する向きに磁化
   されたことにより生じた磁界が前記巻線を通ずる電流と
   相互作用して自身を前記移動方向に駆動するためのｈを
   生ずるようにした５ｆ動永久磁石とを含むリニアマグネ
   ットモータと、 前記コアに支持された固定素子と、前記可動磁石に支持
   された可動素子、及び前記画素子の相対位置を指示する
   現位置信号を発生するための手段を含む位置トランスデ
   ユーサ、並びに前記可動磁石についての所望の位置を指
   示する信号、及び前記現位置信号に応答して前記巻・線
   を前記磁石が所望の位置に向かって駆動される極性の付
   勢信号により付勢するための制御回路１ を備えたことも特徴とする直線位置ぎめシステム。 （２）前記位置トランスデユーサの前記固定素子が前記
   コア脚部の周囲における巻線の表面に取付けられたこと
   により前記固定コアに保持されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１項記載の直線位置ぎめシステム。 （３）　　前記位置トランスデユーサが容置性素子であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のシ
   ステム。 （４）　　前記各は性位置トランスデユーサが前記リニ
   アマグネットモータの空隙内に配置されたことを特徴と
   する彼杵ｊｌ’７求の範囲第（３）項記載のシステム。 （５）　　前記位置トランスデユーサが光学素子である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のシス
   テム。 （６）前記位置トランスデユーサが誘導性素子であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（０項記載のシステム
   。 （７）前記リニアマグネットモータが前記コアの両脚部
   にそれぞれ巻着された２個の巻線を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載のシステム。 （８）直線位置ぎめシステムがさらに平行脚部を含む磁
   気材料からなる第２のＵ型コア、及び第２の巻線を含み
   、前記巻線の各々が前記各コアの１脚部を包囲しており
   、前記コアの一方における前記脚部が前記コアの他方に
   おける前記脚部から空隙により分離していることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のシステム。 （９）前記コアがさらに第３の）ト行脚部を有すること
   によりＥ型コアとして形成され、１１１記巻線が前記コ
   アの中央脚部を３み、前記マグネットモータがさらに、
   前記中央脚部と前記第３の脚部との間に第２の永久磁石
   を含むことを特徴とする特許 ００）平行脚部を有する磁性材料からなるＵ・型ステー
   タコアと、前記コアの少くとも１脚部を包囲する実質上
   磁性材料からなる導体により形成された巻線、及び前記
   コアの前記脚部と平行して移動できるように支持され、
   その移動方向を横断する向きに磁化されたことにより発
   生する磁束と、前記巻線を通ずる電流との相互作用で自
   身を前記移動方向に駆動するようにした可動永久磁石と
   、 前記コアに支持された固定素子と、前記可動磁石に支持
   された可動素子、及び前記画素子の＋ｔｆＪ記可動磁石
   の所望の位置を指示する信号、及び前記現位置信号に応
   答して前記巻線を、前記磁石が前記所望の位置に向かっ
   て駆動されるような極性の”付勢信号で付勢するための
   制御回路、 を備えたことを特徴とする直線位置きめシステム。 （ｌυ　前記巻線の前記導体が鉄がらなることを特徴と
   する特許請求の範囲第αＯ）項記載のシステム。 （ロ）前記巻線の前記導体が銅被覆鉄線がらなることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１０）項記載のシステム
   。 （１１）　　磁気材料からなり平行脚部を有するＵ型ス
   テータコアと、前記コアの少くとも一つの脚部に巻着さ
   れた巻線、及び前記コアの前記脚部と平行に移動できる
   ように支持され、その移動方向を横断する向きに磁化さ
   れたことにより生ずる　・磁束が、前記巻線を通ずる電
   流と相互作用して自身の前記移動のための駆動力を発生
   するようにした可動永久磁石を含むリニアマグネットモ
   ータと、 前記コアに支持された固定素子と、前記ｉ１ｆ動磁石に
   保持された可動素子、及び前記画素子の相対位置を指示
   する現位置信号を生成するための手段を含む位置トラン
   スデユーサ、並びに前記現位置が前記所望の位置と相違
   亥る時、前記巻線を付勢して前記モータを前記所望の位
   置に向かって最大速度で移動させるよう．に前記巻線に
   接続されたコース位置ぎめ回路、及び前記現位置が前記
   所望の位置にほぼ等しい時、前記巻線を付勢して前記モ
   ータの位置を微調整するように前記巻線に接続された微
   調整位置ぎめ回路からなる前記現位置信号及び所望の位
   置指示に応答する制御回路 を備えたことを特徴とする直線位置ぎめシステム。 （１４）　　前記位置トランスデユーサが容量性素子か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第０３）項記載
   のシステム。 （ｌ５）　　前記位置トランスデユーサがマルチトラッ
   クディスクドライブのレコードトラックに対応する繰返
   しピッチパターンを有する容量性素子からなり、前記デ
   ィスクドライブ上の読み／書きヘッドを位置きめするた
   めに用いるようにした特許請求の範囲第（ｌ３）項記載
   のシステム。 （１６）　　マルチトラック磁気ディスクドライブの読
   み／ａきヘッドを位置きめするためにそれ自身を励磁極
   性に応じた方向に駆動するための巻線を有するリニアモ
   ータと、 前記モータに取付けられており、各トラックの境界線交
   差に対応する転移特性、及び少くともトラック中心の近
   傍域においてそのトラック中心からの距離に応じて増大
   する振幅を含むヘッド位置信号を発生するための位置ト
   ランスデユーサ、並びに前記位置信号の各転移に応答し
   てカウントを変化し前記ヘッドの現位置のカウントを維
   持するように前記位置トランスデユーサに接続されたカ
   ウンタと、前記現トランク位置が前記所望の位置と相違
   する時に前記モータを前記所望のトラック位置に向かっ
   て駆動すべく前記巻線を付勢するように前記巻線、前記
   カウンタ及び前記位置トランスデユーサに接続された正
   逆駆動回路手段、及び前記現トラック位置が前記所望の
   トランク位置にはぽ等しい時、前記巻線を前記位置信号
   の振幅に応答して駆動することにより前記モータを前記
   トラック中心に向かって駆動するように前記巻線に接続
   された微調整位置ぎめ回路手段を含む位置制御回路を備
   えたことを特徴とするマルチトラック磁気ディスクドラ
   イブの読み／書きヘッドを指示された所望のトランク位
   置に従って位置ぎめするための直線位置ぎめシステム。 （１７）　　前記位置トランスデユーサが容量性素子か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第（１６）項記
   載のシステム。 （１８）前記位置信号が正弦波成分を含み、前記転移が
   前記正弦波成分の極性変化であることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１６）項記載のシステム。