JPS5835030B2 - 並列コイル型作動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直線的電磁作動装置に関し、更に具体的に言え
ば、ボイス・コイル・モータと呼ばれる型の直線的電磁
作動装置に関するものである。

ボイス・コイル・モータは種々の分野において使用され
ており、コイル及び磁石の構造や被作動部材へコイルの
動きを伝達する態様などは、用途に応じて定められてい
る。

ボイス・コイル・モータがよく用いられる技術分野は磁
気ディスク記憶装置の分野であり、回転中の磁気ディス
クにおける複数の同心円状記録トラックのうちの任意の
１つに対して磁気変換器を位置づけるためにボイス・コ
イル・モータが用いられているｏ ＩＢＭ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｒｅ５ｅａｒｃｈａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔ、Ｖｏｌ、１８ 、 Ａ；、６ （１９７４年
１１月）に掲載されている″Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａ Ｄｉｓｋ Ｓｔｏｒａｇｅ
Ｆａｃｉｌｉｔｙｗｉ ｔｈ Ｍｏｄｕｌｅｓ”と題す
るＲ、 Ｍｕｌｖａｎｙの論文には、磁気ディスク装置
及びそれに関連したボイス・コイル・モータについての
設計概念や要件が示されている。

磁気ディスク装置において用いられるときには、ボイス
・コイル・モータは普通２つのモードで動作することが
必要である。

トラック・アクセス・モードの場合、コイルは１つのト
ラック位置からの他のトラック位置へ迅速に移動するこ
とを特徴としており、且つミリ秒の桁の加速及び減速時
間がある。

トラック追従モードの場合、コイルは１つのトラックの
中央線に追従するため、数十ミクロン程度の非常にわず
かな距離しか移動しないことを特徴としている。

空隙における磁束やコイルの電流を変更する様な外部要
因と同様に、位置決めシステムによって与えられる信号
に対するコイル及びヘッド・キャリッジの応答時間が重
要になってきている。

データを高密度に記録する能力及びそのために変換器を
一層正確に位置決めする能力が高まるにつれて、ディス
クの数を減らしたり、一層小さなディスクを用いたりし
て、磁気ディスク装置を更に小型にすることが出来る様
になっている。

これに関連して、直線的作動装置をもつと小型にするこ
とも望まれている。

又、回転する１群のディスク毎に１より多くの作動装置
を用いることによる利点も認識されている。

即ち、複数の作動装置を用いることによって、データを
記憶するためのコストや磁気ディスク装置の組立てのた
めのコストが増大しなければ、システムの単位時間当り
の仕事処理量の見地から非常に有利である。

更に、磁気ディスク装置に複数の作動装置を設けた場合
には、複数のコイルの軸線が平面−ヒにあるように、こ
れらの作動装置を配置することが望ましい０そうすれば
、米国特許第４０３４４１１号に示されている様に作動
装置を磁気ディスク装置に組込む際に比較的重い磁石構
造体を除去することなく、ヘッド・ディスク組立体及び
ボ１ス・コイル・モータを取り外すことが可能である。

コイルの軸線を同一平面上に設定することによって、該
平面に平行な方向にヘッド・ディスク組立体を取り外す
ことを容易にする態様で、ヘッド・ディスク組立体やヘ
ッド・キャリッジ組立体に対してコイルを装着すること
が可能である。

個々の円筒状磁極片を共通の永久磁石及び隣接する磁極
片の両方に接触させた状態で各磁極片に永久磁石から磁
束を与えることによって、各コイルに対して一層一様な
起磁力が与えられる０本発明による作動装置の場合、複
数のコイルが１つの起磁力源を共有する状態においても
、トラック追従モードで動作する成るコイルの機能がト
ラック位置決めモードで動作する他のコイルによって影
響されないということが分かった。

本発明は、別個のヘッド・アーム組立体を動かす様に独
立して付勢可能な複数の可動コイルを有するボイス・コ
イル・モータ装置であって、全てのコイルをヘッド・デ
ィスク組立体から取り外すことを可能ならしめる態様で
共通の磁石構造体及び磁極片が配置されているものを提
供することを意図している。

共通の永久磁石を用い、極面に対する環状空隙の内側境
界を定める独立した磁極片の大きさ及び位置の関係を考
慮することによって、１群のディスクの軸線を含む平面
にコイルの軸線が設定される様に複数のコイルを十分に
接近させて配置することを可能ならしめる設計が可能で
あり、装置の小型化が達成される。

又、隣接する表面が接触する様に個々の磁極片を位置づ
けることによって、共通の永久磁石による起磁力の変動
は磁極片において効果的に相殺されることが分かつてい
る。

この様に、本発明の目的は、環状空隙内で独立して移動
可能な複数のコイルであって、軸線が同一平面上にあり
且つ単一の永久磁石から一様な磁束の供給を受けるよう
になっているものを有する小型の直線的作動装置、即ち
、並列コイル型作動装置を提供することである。

本発明の他の目的は、共通の永久磁石によって支配され
る別個の空隙において独立して移動可能な複数のコイル
を有し、任意のコイルが付勢されることによって空隙内
で動いても他のコイルの動作に何の悪影響も及ぼさない
様になっている直線的作動装置を提供することである。

これから図面を参照しながら、更に具体的な事項につい
て説明することにする。

本発明による改良された直線的作動装置は第１図に示さ
れており、この作動装置を磁気ディスク装置に取り付け
た状態は第２図に示されている。

第２図に示されている様に、作動装置は独立して移動可
能なコイル１０ａ及び１０ｂと、これらのコイルを配置
するための環状空隙１２ａ及び１２ｂを定める固定組立
体１１を有する。

固定組立体１１は、後端１５、永久磁石１６、複数の磁
極片１７ａ及び１７ｂ、及び一時的ハウジング１８を有
する。

ハウジング１８は複数の円筒空洞１９ａ及び１９ｂを備
えた磁極部分を有する。

空洞１９ａと磁極片１７ａとは、コイル１０ａが移動す
るための環状空隙１２ａを定め、空洞１９ｂと磁極片１
７ｂとは、コイル１０ｂが移動するための環状空隙１２
ｂを定めている。

ハウジング１８の残りの部分は後板１５まで延びていて
、磁極片１７ａ、１７ｂ、及び永久磁石１６を完全に包
囲している。

第１図に示されている様に、永久磁石１６は矩形であり
、その端面２０は適当な手段によって後板１５に取り付
けられている。

永久磁石１６の別の端面２１は、各磁極片１７の円筒状
部分２７の軸線が端面２１に垂直になるように各磁極片
１７を支持する様になっている。

各磁極片１７は、基部２６及びこれと一体の円筒状部分
２７を有する０基部２６は磁極片１７と永久磁石１６と
の間に磁気抵抗の小さな結合部を提供している。

基部２６は互いに接触するための側面２９を形成するの
に十分な高さを有する。

理論的には、各磁極片に与えられる起磁力は同等である
。

しかしながら、実際には、幾つかの理由により各磁極片
の基部に与えられる起磁力の大きさには若干のバラつき
がある。

そのバラつきは市販されている永久磁石の±１０φ程度
になる。

一層公差の小さい永久磁石材料を用いることも可能であ
るが、公差を小さくするとコストもかなり高くなる。

又、製造を容易にするために、ハウジングを含む全体的
な組立体が組立てられてしまうまでは、磁性部材は実際
に永久的に磁化されないということが注意される。

全体的な組立体は、完全に組立てられた後、磁性材料の
磁化を行なうための理論上一様な強い磁界を受ける。

実際には磁界は一様ではなく、磁性材料も一様でない。

又、基部と永久磁石との間の結合部の磁気抵抗は、他の
結合部の磁気抵抗とは異なっている。

隣接する磁極片の側面を接触させることによって、２つ
の並列磁気回路間に磁気的な分路が形成される。

この様な構成により、各環状空隙に隣接した磁極片の円
筒状部分における磁束の量は平衡するので、環状空隙に
おける磁束は十分一様になる。

磁極片の側面によって形成される結合部の磁気抵抗は、
どの環状空隙の磁気抵抗よりもかなり小さい。

磁極片１７の円筒状部分２７は環状空隙１２の内径を定
めている。

円筒状部分２７は矩形のベース部分２６の平坦な面に対
してほぼ垂直である。

第１図に示す様に、円筒状部分２７には、互いに１２０
度ずつ離れて軸方向に延びている３つの間隙３０が設け
られている。

この間隙３０を設けた意義及びヘッド・キャリッジ組立
体にコイル１０を取り付ける態様については、後で第２
図を参照しながら詳しく説明する。

概略的に言って、コイル１０はリング４８に取り付けら
れており、リング４８は３つの軸方向間隙３０に適合し
た３つのひれ部材４９を備えている。

第１図には１つのコイル・リング組立体しか示してない
けれど、各磁極片毎に同様な組立体が設けられている。

ハウジング１８の一部分４０は作動装置の前部磁極片を
形成しており、且つ環状空隙１２の外径を定める開口１
９ａ及び１９ｂを備えている。

ハウジング部材１８の残りの部分は後板１５の周辺部へ
通ずる磁気抵抗の小さな磁路を形成している。

ハウジング１８の前部磁極片部分４０は円筒状磁極片２
７と関連してコイル１０の軸方向の長さよりもかなり長
い環状空隙１２を定めるのに充分な長さを有する。

従うで、コイル１０は両方向の移動限界点においても環
状空隙１２内に存在する。

第２図は磁気ディスク装置において磁気ヘッドの位置決
めを行なうためにボイス・コイル・モータを用いた例を
示している。

磁気ディスク装置は概略的に示す様に回転軸６１に装着
された複数のディスク６０を有する。

回転軸６１には固定支持部材６４及び６５に取り付けら
れる適当な軸受６２及び６３が設けられている。

複数のヘッド６６をリンク６７を介して支えているアー
ム６８を含む一対のキャリッジ組立体７１及び７２は支
持部材６４及び６５によって支持されている０支持部材
６４及び６５は、例えば、作動装置の固定部分と協働す
るキャリッジ組立体の一部を除いて完全に閉じられた取
り外し可能なヘッド・ディスク組立体の一部を形成して
いるものである。

各キャリッジ組立体には、第１図に関連して説明した様
にコイル１２を取り付けたリング４８が連結されている
。

ブロック７０で略示しである位置決めシステムによって
コイル１２を適当に付勢することによってキャリッジ組
立体７１又は７２を回転軸６１に垂直な方向に動かすこ
とができる。

環状空隙の軸線が同一平面上に存在する様に並列コイル
作動装置の固定部分を構成することによって、作動装置
のコイル部分を取り外し可能な組立体に恒久的に関連づ
けることが可能である。

即ち、組立体全体をコイルの軸線の存在する平面に沿っ
て取り外すことができる。

一連のアクセス動作に基づく機械的共振の悪影響を除く
ためにキャリッジ組立体の重心のところを駆動すること
が望ましいので、磁極片の中心間間隔を調節しうろこと
が望ましい。

回転軸の軸線方向におけるディスクの間隔に応じてキャ
リッジ組立体におけるヘッド及びアーム間隔が定められ
、更にこれは、キャリッジ組立体の設計に影響を及ぼし
、これによって重心が定められる。

磁気ディスク装置を更に小型にするためには、これらの
間隔相互の調節が重要であり互いに影響がある。

磁極片の中心間間隔に応じて、空洞１９ａと１９ｂとの
間の領域に存在する軟磁性材料の量が定められる。

この領域は飽和及び磁極片の相互作用に関する影響を受
けやすいので、環状空隙内のこの点における磁束の量は
環状空隙の残りの部分に関して変化する傾向がある○も
し、この様な事が起こると、コイルの対応する部分は異
なって反応することにより、コイルやキャリッジ、ひい
ては磁気ヘッドにねじりモーメントが加わることになる
。

このねじりモーメントはコイルの軸線に垂直であって異
なった磁束密度の領域を含む半径方向の平面内にある線
を中心として生ずる。

空洞間の領域が飽和する傾向に基づいてコイルに生ずる
影響は、磁極片の軸方向間隙のうちの１つをこの領域の
そばに位置づけることによって軽減されることが分かっ
た。

第１図及び第２図に示す様に放射状のひれ部材を有する
リングにコイルを取り付けた構成によって、コイルの動
きを被位置決め部材に伝える場合、ひれ部材及び磁極片
の間隙の周辺位置は、空洞間の領域が飽和しやすいこと
によるコイルの移動に対する影響を軽減する様に配置さ
れる。

第１図に示されている様に、隣接する各磁極片の１つの
間隙は、この領域において隣接する様に位置づけられ、
残りの２つの間隙は、コイルに対する影響が平衡する様
に位置づけられる。

この様な配置により、磁極片の中心間間隔は一層狭くな
り、これによって、ディスクの間隔、キャリッジに対す
るヘッド・アーム組立体の配置、及びキャリッジ自体の
構造について設計上の融通性が得られる。

第３図は３つのコイルを用いる作動装置を示している。

この構成は、第１図の２コイル構戒に類似しており、１
つの磁極片が追加されたことと磁極片の間隙の配置の点
で異なるだけである。

第４図に詳細に示されている様に、中央の磁極片１００
は全ての磁極片の軸線を含む平面における直径線上で対
向して配置された２つの間隙１０１，１０２を備えてい
る。

図示の様に、コイルに取り付けられるリングが９０度ず
つの角度をもって配置された４つのひれ部材を備えてい
る場合には、更に２つの間隙１０３及び１０４が設けら
れる。

別の磁極片も同様である。

第３図及び第４図に示す作動装置の動作態様は前述の第
１図及び第２図の作動装置の動作態様と同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直線的作動装渾の断面斜視図、第
２図は第１図の作動装置を磁気ディスク装置において用
いた構成を部分的に断面形で示す図、第３図は３つのコ
イルを設けた本発明の別の実施例を示す図、第４図は第
３図の作動装置の平面図である。 １０ａ及び１０ｂ・・・・・・コイル １５・・・・・
・後板、１６・・・・・・永久磁石、１７ａ及び１７ｂ
・・・・・・磁極片、１８・・・・・・ハウジング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低い磁気抵抗を有する後板と、 平行する端面を前後に有し、一方の端面が上記後板に取
   り付けられている単一の永久磁石と、基部及びこれと一
   体内な円筒状部分をそれぞれ有する複数の磁極片であっ
   て、各円筒状部分の軸線が上記永久磁石の端面に垂直に
   なる様に各基部が上記永久磁石の他方の端面に取り付け
   られており、且つ各基部の少なくとも１つの側面が隣り
   の基部の側面と接触しているものと、 上記複数の磁極片の円筒状部分との間に複数の環状空隙
   を形成する様に上記複数の円筒状部分を受入れる複数の
   空洞を設けた磁極部分と、上記磁極片及び永久磁石を包
   囲する様に上記磁極部分から上記後板の周縁部まで延び
   ていて上記後板に取り外し可能な態様で取り付けられて
   いる残りの部分とを有し、上記永久磁石に関する別個の
   並列回路中に上記環状空隙を設定したハウジングと、上
   記複数の環状空隙の各々に配置された円筒状コイルであ
   って、移動の際常に上記環状空隙内に存在する様に軸線
   方向の長さが上記環状空隙の長さよりも短く造られてお
   り、且つ他の円筒状コイルとは関係なく独立して付勢さ
   れて移動する様になっているものと、 より戒る並列コイル型作動装置。