JPS5832476Y2 - ボイスコイル形モ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はボイスコイル形モータに関し、特に可動コイル
を通過する空隙磁束密度を高めることによって出力の向
上と安定に寄与することができる磁気回路を具備したボ
イスコイル形モータに関する。

ボイスコイル形モータは磁気ディスク装置のヘッド位置
決め作動用モータ、スピーカ、振動加振器の駆動用モー
タ、各種移動用リニヤモータ等として広い応用範囲を有
しており、従来より使用されているボイスコイル形モー
タの典型例を第１図Ａ、Ｈに示す構造を備えてしる。

即ち、例えば磁気ディスク（図示なし）に対して位置決
め移動可能な磁気ヘッド装置１０と機械的に接続された
可動コイル１２と固定磁気回路部１４とからなり、この
固定磁気回路部１４は鉄心１６とその周囲に設けられた
側面継鉄１８、後面継鉄２０、側面継鉄１８に取付けら
れた永久磁石２２、磁極片２４とを具備し、磁極片２４
と鉄心１６との間には空隙２６が形成され、該空隙中を
可動コイル１２が移動可能になっている。

このような構造において、固定磁気回路部１４では図示
のＮ−８補記列を有する永久磁石２２から出た磁束流が
空隙２６中で可動コイル２６と鎖交し、鉄心１６を通過
し、後面継鉄２０、側面継鉄１８を通過後に永久磁石２
２に戻る磁気回路が形成される。

従って磁気ヘッド装置１０と連結した可動コイル１２に
電流を流すことにより空隙２６中を通過する磁束流との
相互作用によって可動コイル１２と磁気ヘット装置１０
とは一体となって該可動コイル１２の中心線方向に移動
力を受ける。

このとき可動コイル１２に流れる電流量と電流方向とを
適宜に制御すれば磁気ヘット装置１０を磁気ディスク上
の目的位置に位置決めすることができるのである。

こ〜で第１図に示す従来のボイスコイル形モータの磁気
回路部１４においては、通常保磁力が高くかつ比較的安
価なフェライト材料からなる永久磁石２２が空隙２６に
対向し上記可動コイル１２の中心線に沿う方向に挿設さ
れている。

即ち、フェライト材料製の永久磁石にすれば薄肉構造を
採ることが可能であるために可動コイル１２の周囲に配
置し、ボイスコイル形モータの全寸法を可及的に小形化
せんとしているものである。

然しながら一般的にモータの高速性を良好にするために
は空隙２６を通過する磁束密度をできるだけ高密度化す
ることが必要であり、このためには第１図の構造に依れ
ば永久磁石２２の幅寸法Ｗ（第１Ｂ図参照）と肉厚寸法
ｔ（同じく第１Ｂ図参照）とを大きくせざるを得ない。

一方、これらの寸法Ｗ、ｔを増加させることは必然的に
固定磁気回路部１４の形状・寸法、特に永久磁石２２が
介挿された該固定磁気回路部１４の前方部の寸法・形状
が増大化し、従ってボイスコイル形モータを種々の利用
用途に応じて各種装置に組立装着する場合に大きな取付
空間を要する不利が発生する。

更に第１図の従来の固定磁気回路部１４の構造によれば
、可動コイル１２の移動方向（第１Ａ図の矢印Ｓ）にお
ける磁束分布は永久磁石２４の前・後端部における磁束
漏洩、即ち可動コイル１２中を流れる電流との電磁相互
作用に寄与し得ない磁束流が多くこの結果と［７て、第
２図に示すコイル位置と空隙磁束分布との関係は弓形特
性曲線Ｃ１で表わされるように平坦特性が欠如する。

このために永久磁石２２の中心線方向の長さ寸法ｔ１（
第１Ａ図参照）は可動コイル１２の移動距離と該コイル
１２の軸線方向長さとの和に更に前記磁束分布の非平坦
特性を見込んだ一定長αを加算した寸法に形成する必要
がある。

つ１り永久磁束２２の中心線方向の長さ１１は磁束漏洩
を補償する設計原理によって選定されており、空隙２６
中の磁束密度を高密度化するための要因にすることがで
きないという不都合がある。

即ち、結果的には従来のボイスコイル形モータにおける
磁気回路部１４の構造では、磁束密度の高密度化にはモ
ータ自体の寸法・形状の増加を避けることができず、依
ってボイスコイル形モータの高速性、高出力化を達成す
る場合に第１図に示すような構造を採用することには一
定限界がある。

従って本考案の目的は従来のボイスコイル形モータに利
用された安価にしてかつ高い保磁力を有するフェライト
等の磁石材料を用いつつなお固定磁気回路部における空
隙中の磁束密度を容易に高密度化することができる磁気
回路構造を有したボイスコイル形モータを提供すること
にある。

即ち、本考案によるボイスコイル形モータにおいては固
定磁気回路部の構成に当り磁束流を発生する永久磁石の
配置を従来の構造とは全く異なり、空隙部から排して鉄
心の一部、即ち前記空隙の後段部にある鉄心後部に密着
配置する構造を有しているのである。

つ普り、本考案によれば、可動コイルと固定磁気回路と
を具備してなるボイスコイル形モータにおいて、前方部
、後方部からなる柱状鉄心と、前記柱状鉄心の外側周囲
に継鉄として設けられると共に前記柱状鉄心の前方部と
一定空隙を距てて対向する先細前方部の内面に磁極面を
保持した外部ヨークと、前記柱状鉄心の後方部とその外
周にある前記ヨークの後方部分間に密着挾持されかつ前
記柱状鉄心の中心線に対して垂直方向の磁束流を発生す
る永久磁石とから前記固定磁気回路を形成し、昔た前記
可動コイルを前記柱状鉄心の前方部と前記外部ヨークの
磁極面間の一定空隙内に配したことを特徴とするボイス
コイル形モータが提供される。

以下、本考案を添付図面に示す実施例に基き詳細に説明
する。

第３Ａ、Ｂ図は本考案によるボイスコイル形モータの１
実施例における要部を示す断面図である。

第３Ａ、Ｂ図において、１２は従来と同様の可動コイル
、１４′ は本考案に係る固定磁気回路部である。

固定磁気回路部１４′ は前方部３６ａおよび後方部３
６ｂからなる柱状の鉄心３６、この鉄心３６の周囲に設
けられると共に空隙２６を介して前記鉄心３６の前方部
３６ａと対向する磁極面３８ａを有する継鉄部３８、鉄
心３６の後方部３６ｂと継鉄部３８との間に挾持された
永久磁石２２′、鉄心３６の後面に設けられた非磁性押
え板４０をそれぞれ備えている。

本実施例における永久磁石２２′はフェライト材等の高
保磁力材料で円環状に形成されると共に図示のようなＮ
−８補記列を有している。

従って永久磁石２２′から発生した磁束は鉄心３６の中
心線に対して垂直に該鉄心３６の後方部３６ｂに流入し
、次いで前方部３６ ａＫ向けて該鉄心中を貫流した後
に空隙２６を通過して磁極面３８ａから継鉄３８中に流
入し、その後にその継鉄３８を経て永久磁石２２′に戻
る。

そして空隙２６を通過する際に可動コイル１２を流れる
電流と電磁相互作用を行って可動コイル１２を軸線方向
に移動させるものである。

第３Ａ図中における矢印は磁束の環流路を示しているも
のである。

第４Ａ、Ｂ図は本考案によるボイスコイル形モータの他
の実施例を示す断面図であり、第３Ａ。

Ｂ図の実施例に比較すると、モータ全体形状が角形を有
し７ている。

即ち、この第４Ａ、Ｂ図に示す実施例においては可動コ
イル１２と固定磁気回路部１４″とから構成され、該固
定磁気回路部１４″は鉄心３６′（前方部３６′ａ、後
方部３６’ｂ）、外形角形の継鉄部３８′、鉄心３６′
の後方部３６′ｂと継鉄部３８′ の後段部間に挾持
された４つの板状磁石片２２″、非磁性押え板４０′に
よって形成されている。

なお、本第４Ａ、Ｂ図に示す実施例においては前述のよ
うにモータの全体形状が角形形状であると共に各磁石片
２２″の軸方向長さが第３Ａ、Ｂ図の実施例と異なり、
鉄心３６′ の後方部３６′ｂの軸方向長さＬ２より、
前−後端において図示のように長さｍ、ｎだけそれぞれ
長くなるように形成されている。

然しなから本実施例に係る磁気回路部１４″の磁束流も
各磁石片２２″から出て鉄心３６′ の中心線に対して
垂直な方向に流入し、その後該鉄心３６′ を貫流した
後に空隙２６を介して磁極面３８′ａから継鉄３８′
に流入し、その後に該継鉄３８′ を経て永久磁石２２
”に戻る磁束流を形成している点において第３Ａ、Ｂ図
の実施例と同様である。

上述のように本考案に依れば、磁束流を発生する永久磁
石２２′又は２２″が何れも鉄心３６又は３６′ の後
方部３６ｂ又は３６′ｂに配置される構造が採られてい
るために次のような有利な効果が得られる。

即ち、（１）第３Ａ、Ｂ図および第４Ａ、Ｂ図の何れの
実施例においても固定磁気回路１４′ 又は１４″にお
いて、空隙２６を有する前方部分には永久磁石２２′又
は２２″が排されているので外形・寸法を前方に向けて
絞られた小形形状とすることが可能であり、このために
本考案によるボイスコイル形モータを各種の装置類へ組
立装着する場合の取付自由度が空間的に充分確保でき、
取付融通度が高くなる。

（２）空隙２６を通過する磁束密度を高密度化する要因
を増加させることができる。

即ち、この点を第１Ａ、Ｂ図に示す従来例と第４Ａ、Ｂ
に示す本考案に係る構造の場合で空隙形成条件および磁
束漏洩条件を同一の下で対比検討すると、次式の如く示
される。

（従来例）・・・・・・ （本考案）・・・・・・ なお、上述の両式において、それぞれの記号の内容は次
のとおりである。

Ｂｇ、Ｂｇ’ ；空隙２６を通過する磁束密度。

Ｋ 、 Ｋ／ ：永久磁石２２ 、２２”の動作
点と漏洩係数に関係する定数。

Ｗ ；永久磁石２２および２２″の巾寸法。

ｔ１＝Ｌ１ ！空隙２６の軸線方向長さ寸法。

Ｌ２ ；永久磁石２２″の軸線方向長さ寸法。

Ｄ ；空隙部の平均径。

上述の両式において、空隙形成条件および磁束漏洩条件
が同一であれば定数に、に’ は等しい。

従って、本考案に係る固定磁気回路部１４″の場合には
抜穴から明らかなような永久磁石２２″の軸線方向長さ
寸法も空隙２６を通過する磁束密度に関与し、従来の場
合に比較してＬ２／Ｌ１だけ磁束の高密度化に寄与する
ことが理解できる。

（３）空隙２６を通過する磁束密度の分布特性が本考案
によれば平坦化される。

即ち、従来のボイスコイル形モータにおける磁気回路部
の構成によれば、第２図に関して既述のとおり、弓形曲
線Ｃ１で示される非平坦特性を有している。

このために永久磁石２２の軸線方向寸法はこの非平坦特
性を見込んで十分な寸法αを確保する必要があった。

然るに本考案によれば、空隙２６から永久磁石２２′又
は２２″を排した構造が採られていることからこれら永
久磁石からの漏洩磁束が直接的に空隙２６を通過する磁
束密度の分布特性に影響を及ぼすことがなく、第２図に
曲線Ｃ２で示すような充分な平坦特性を有した磁束密度
の分布が得られる。

この結果として上述の従来例における寸法αに相当する
寸法は充分に小寸法にすることが可能であり、逆に従来
と同様の寸法αを見込むことによって空隙２６における
磁束密度は高くなるという有利を得ることが可能になる
。

（４）更に第４Ａ、Ｂ図に示す本考案の実施例によれば
、鉄心３６′ の後方部３６′ｂにおける軸線方向長さ
Ｌ２より永久磁石２２″の同方向長さが前述のように寸
法ｍ、ｎ分だけ長くすることにより漏洩磁束を減少させ
ることが可能であり、このために空隙２６を通過する磁
束を有効に集中化させ得る効果がある。

（５）一般に可動コイルの発熱により固定磁気回路部の
永久磁石の温度も上昇し、結果的に空隙２６を通過する
磁束密度は低下することになる。

特に永久磁石がフェライト系材料により形成される場合
には該フェライト系の温度係数が大きいために影響は顕
著である。

然るに本考案に係る固定磁気回路部の構造によれば、何
れも永久磁石２２’、 ２２″が可動コイル１２から離
隔配置されているので可動コイルの発熱による影響を少
くすることができる。

なお、本考案によれば、温度上昇による磁束密度の低下
を補正すべく、鉄心３６又は３６′ の後面に設けた非
磁性押え板４０．４０’ を比較的温度係数の大きな
整磁合金等を使用して形成すれば上述の温度補正を達成
することができる。

この点、第１Ａ。Ｂ図の従来のボイスコイル形モータに
おける固定磁気回路の構造では、かよる補正手段は施す
ことが全く不可能である。

以上の説明から明らかなように本考案によるボイスコイ
ル形モータに依れば磁束密度の高密度化によりモータの
高速性と高出力化を巧みに達成することができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】 第１Ａ図および第１Ｂ図は従来のボイスコイル形モータ
の構造例を示す断面図、第２図は従来のボイスコイル形
モータと本考案によるボイスコイル形モータにおける磁
束分布特性を示すグラフ図、第３Ａ図および第３・Ｂ図
は本考案のｌ実施例によるボイスコイル形モータの構造
を示す断面図、第４Ａ図および第４Ｂ図は本考案の他の
実施例によるボイスコイル形モータの構造を示す断面図
である。 図中、１２・・・・・・可動コイル、１４’、 １４″
・・・・・・固定磁気回路部、２２’、 ２２”・・・
・・・永久磁石および永久磁石片、２６・・・・・・空
隙、３６ 、３６’ ・・・・・・鉄心、３６ ａ 、
３６’ａ”−”鉄心前方部、３６ｂ。 ３６′ｂ・・・・・・鉄心後方部、３８，３８’・・・
・・・継鉄、３８ａ、３８’ａ・・・・・・磁極面、４
０，４０’ ・・・・・・非磁性押え板。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）可動コイルと固定磁気回路とを具備してなるボイ
   スコイル形モータにおいて、前方部、後方部からなる柱
   状鉄心と、前記柱状鉄心の外側周囲に継鉄として設けら
   れると共に前記柱状鉄心の前方部と一定空隙を距てて対
   向する先細前方部の内面に磁極面を保持した外部ヨーク
   と、前記柱状鉄心の後方部と、その外周にある前記ヨー
   クの後方部分間に密着挾持されかつ前記柱状鉄心の中心
   線に対して垂直方向の磁束流を発生する永久磁石と、か
   ら前記固定磁気回路を形成し、普た前記可動コイルを前
   記柱状鉄心の前方部と前記外部ヨークの磁極面間の一定
   空隙内に配したことを特徴とするボイスコイル形モータ
   。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項に記載のボイスコ
   イル形モータにおいて、前記永久磁石は前記鉄心に対し
   てともに同極方向に向けて複数の永久磁石片からなるボ
   イスコイル形モータ。