JPS5941294B2 - 磁気回路の着磁組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気回路、なかでも特に、磁気ディスク装置の
磁気ヘッド駆動ポジシヨナー機構に主として用いられる
ボイスコイル型リニヤモータ用磁気回路の着磁組立方法
に関する。

最近の磁気ディスク装置には大容量化、高速化および小
型化などが強く要求される。

このため、その磁気ヘッド駆動ポジシヨナー機構として
は、他の駆動モータと比較してアクセス・タイムの早い
ボイスコイル型リニヤモータが多用される。第１図ａ、
ｂにボイスコイル型リニヤモータの磁気回路を例示する
。第１図ａ、ｂにおいて、１はセンターポール、２はセ
ンターポール１の外側に設けた筒状外周ヨーク、３は筒
状外周ヨーク２の内側にセンターポール１との間に空隙
４をおいて固定された永久磁石を表わし、センターポー
ル１と筒状外周ヨーク２とはサイドヨーク５によりー体
に結合して磁気回路を構成し、Ｍなる磁路を形成する。

ムービングコイル８は上記センターポール１にゆるく外
嵌し、自身に流れる電流と上記空隙４に生じる磁束とに
よりセンターポール１軸方向に移動する。永久磁石３は
磁化方向の長さ、すなわち厚みが制限され、その動作点
を高くとることができないため、保磁力Ｈｃの低いアル
ニコ系磁石が使用できず、保磁力Ｈｃの高い希土類磁石
、フェライト磁石、マンガンアルミ磁石の使用が考えら
れるが、実際上は磁気ディスク装置の小型化、高性能化
、低コスト化の要求から、価格の低いフェライト磁石に
限られている。そしてこのフェライト磁石としては、円
筒状の高性能ラジアル異方性磁石が最も好ましいが、高
性能ラジアル異方性磁石は製造工程で割れを生じやすく
、円筒状のものを得ることが困難なため、図示のように
、複数個の弓形高性能ラジアル異方性磁石を環状に組合
せた形で使用するのが通例となつている。

ところで、このような磁気回路をつくる方法としては、
その構造からして、未着磁の永久磁石材料を取付け、そ
の後で永久磁石材料に磁力を付与するいわゆる組立着磁
が、組立作業能率などの点から見て適当と考えられる。

しかしながら、この方法を第１図Ａ，ｂＯ）爽気回路に
適用するには次のような問題がある。第２図Ａ，ｂに、
従来の一般的な考えによる上記磁気回路の組立着磁方法
を示す。これによると、センターポール１の軸線上に配
した一組の着磁用センターポール６，６にて磁気回路を
挟むとともに、筒状外周ヨーク１の周囲を複数の着磁用
サイドポール７にて全体的に包囲し、着磁用センターポ
ール６、磁気回路および着磁用サイドポール７間にＶな
る磁路を形成することにより磁気回路（厳密には永久磁
石３）が着磁される。

ところが、上記磁気回路ではセンターポール１の有効断
面積が他の部分の有効断面積より小さいため、２つの着
磁用ポール６，７に、永久磁石を完全に着磁させ得る磁
界（通常は保磁力Ｈｃの３〜５倍の磁界）を発生させた
としても、センターポール１の部分、特にサイドヨーク
５のつけ根の部分で磁気飽和を生じ、その結果、永久磁
石３を完全に着磁させることが困難となり、ボイスコイ
ル型リニアモータ用磁気回路として十分な磁界を発生さ
せることができなくなるのである。

したがつて、第１図Ａ，ｂに示すような構造の磁気回路
では従来から、予め着磁した永久磁石を磁気回路内に挿
入するいわゆる着磁組立の方法が採用されているが、当
然のことながら組立の際に磁石間に強大な反挽力が働ら
き、組立を困難にして作業能率が著しく悪化する。

本発明の目的は、この組立が容易なボイスコイル型リニ
アモータ用磁気回路の着磁組立方法を提供することにあ
る。

ところで、第１図Ａ，ｂに示す構造のボイスコイル型リ
ニアモータ用磁気回路を作製する場合に着磁組立が作業
能率の点で組立着磁に劣ることは前述したとおりである
が、着磁組立の問題はこの点ばかりでなく、センターポ
ール１と永久磁石３との間に形成される空隙４の磁束密
度分布を悪化させる点にもあることが、本発明者らの調
査から明らかとなつた。

言うまでもないが、ボイスコイル型リニアモータ用磁気
回路においては、ムービングコイルが配設される空隙４
内の磁束密度は高く、しかも位置による変化がなく均一
であることが要求される。

第３図Ａ，ｂに示す曲線岨ま、永久磁石３としてＢｒ＝
３．９ＫＧ，Ｈｃ＝３．５Ｋ０ｅ，（ＢＨ）Ｍａｘ−３
．６ＭＧ０ｅのフエライト磁石を用いて従来の着磁組立
方法により磁気回路を構成した場合の、空隙４内の磁束
密度分布を測定した結果を表示したもので、第３図ａは
軸方向の磁束密度分布、第３図ｂは軸方向中央部におけ
る周方向磁束密度分布を表わしている。この結果に見る
とおり、空隙４内の磁束密度分布は、軸方向中央部での
低下が著しく、更に、軸方向中央部の周方向においても
、隣接する永久磁石３，３のすき間による磁束密度の低
下が顕著で、全体として磁束密度均一部分が非常に少な
いのである。

また、第４図ａは、上記永久磁石３の磁気回路挿入前の
表面磁束密度分布を第４図ｂに示す方向について測定し
た結果を示したものであるが、軸方向中央部の磁束密度
低下現象は、磁気回路挿入前の磁石単体の段階で既に生
じていることがわかる。

言いかえれば、空隙４における磁束密度分布の悪化は、
永久磁石３の不均一な表面磁束密度分布に起因するので
ある。そして、本発明者らはこの永久磁石３における表
面磁束密度分布の不均一現象を詳しく解析検討した結果
、永久磁石３においては磁石中央部での自己減磁界を生
じており、これが磁石中央部の磁束密度を低くし、この
ことが上記現象の原因となつていることを突きとめた。

このことからすると、第４図ｂに示す永久磁石の厚みＴ
を大きくするか、長さＬを小さくするか、あるいは保磁
力Ｈｃの高い材料に変更するなどして磁石中央部の自己
減磁を防止すれば、空隙４における磁束密度分布の悪化
は抑止されるが、永久磁石の厚みＴを大きくすると、磁
石重量の増大、モータ外径の拡大などの問題を生じ、長
さＬを小さくする対策もムービングコイルの移動範囲に
よる制限を受け、更に、短尺の永久磁石を長さ方向に複
数個接合することで所要寸法を得る対策も、よく知られ
ているように磁石間のつなぎ目に磁束密度の低下を生じ
、最後の保磁力Ｈｃの高い材料に変更する対策も残留磁
束密度Ｂｒの減少から空隙４内の磁束密度を低下させ、
いずれの対策も採用し難い。

本発明のいま１つの目的は、永久磁石に手を加えること
なく、センターポールと永久磁石間に形成される空隙内
の磁束密度分布を均一ならしめるボイスコイル型リニア
モータ用磁気回路の着磁組立方法を提供することにある
。

本発明の方法は、センターポールの外側に所定の間隙を
おいて支持固定された筒状外周ヨークの内側に永久磁石
を筒状に組合せて固定してなる磁気回路の着磁組立にお
いて、該磁気回路外で前記永久磁石をその径方向両端よ
り挟持する一組の着磁用ポールにて着磁した後、この永
久磁石を前記着磁用ポールに接触させたまま着磁用ボー
ル間を軸方向に平行移動させて、当該移動路に接続する
前記磁気回路の筒状外周ヨーク内側部分へ導入固定する
ものである。

本発明の方法によると、磁気回路外で着磁した永久磁石
を磁化方向と直角な方向に移動させて着磁用ポール間か
ら取出すことになるから、永久磁石が着磁用ボールに強
固に吸着しているにもかかわらず、永久磁石が比較的小
さな力で動き、その取外しが容易となる。

しかも、この永久磁石は着磁用ポールに沿つて移動し、
着磁用ポールがいわば永久磁石のガイドの役目を果すと
ともに、着磁用ポールにおける磁石移動路と磁気回路に
おける磁石移動路とが直結し、着磁用ポール間から取出
された永久磁石がそのまま磁気回路の所定位置（筒状外
周ヨークの内側部分）まで移動するから、永久磁石が着
磁用ポール間から磁気回路内へー動作で簡単に搬入され
、永久磁石の移動に必要な力が小さいこととあいまつて
磁石の組込みを非常に簡単なものとする。

これに加えて、本発明の方法では、前述したように、着
磁用ポールにおける磁石移動路と磁気回路における磁石
移動路とを直結させるとともに、磁石取外しに際して永
久磁石が着磁用ポールから離れないようにしているから
、実際上は磁気回路外で永久磁石の着磁が行われている
にもかかわらず、磁気回路内で永久磁石の着磁を行つた
のと同し状態、すなわち組立着磁を行つたのと同じ状況
が再現され、これによつて組立後の磁気回路における空
隙４内の磁束密度分布の悪化が防止される。すなわち、
従来の着磁組立により磁気回路を構成した場合の、空隙
４内の磁束密度分布の悪化は、前述したように、磁気回
路挿入前の永久磁石中央部の自己減磁に起因する同部の
磁束密度の低さに原因があるわけであるが、永久磁石材
料を磁気回路に組込んだ状態でこれを着磁すれば、磁石
動作点の高い状態で着磁が行われ、着磁組立で問題とな
つた磁気回路挿入前の磁石中央部の自己減磁が阻止され
、磁石中央部の磁束密度の低下が防止される結果、磁気
回路の空隙６の軸方向中央部において磁束密度を均一に
することが可能となる。第３図Ａ，ｂに示す曲線イは、
曲線口を得る際に使用した永久磁石と同一の材料を本発
明の方法により着磁組立して得た磁気回路の、軸方向磁
束密成分布および軸方向中央部の周方向磁束密度分布を
示したものである。同図に明らかなように、本発明の方
法を用いることにより、軸方向中央部の磁束密度低下が
防止され、軸方向の磁束密度分布の不均一が是正される
ばかりでなく、軸方向の磁束密度が従来の着磁組立によ
るものと較べて全体に１０％程高くなり、更に、軸方向
中央部の周方向においても隣接する永久磁石間のすき間
による磁束密度の低下も緩和され、全体的に磁束密度の
均一部分が非常に多くなるのである。

第５図Ａ，ｂは本発明の方法の具体的手順を例示したも
のである。

″これによると先ず、未
着磁の永久磁石３を上下一組の着磁用ボール６，７にて
磁石径方向両端より挟持する。上方の着磁用ポール６は
永久磁石３の外周面と同一曲率の下面を有する弧状をな
し、下方の着磁用ポール７は永久磁石３の内周面と同一
曲率の周面を有する円柱体であり、いずれも永久磁石３
を完全に挟み込んでしまうだけの大きさを有している。

永久磁石３が着磁用ボール６，７間に挟み込まれると、
永久磁石３を上下一組の磁界源９，９により磁石径方向
に着磁する。

着磁が完了すると次に、着磁用ポール６，７の一方の端
部に開放側端部を接合し、かつ筒状外周ヨーク２の同周
面が上方の着磁用ポール６の下面とつながるようにした
磁気回路の内部に上記永久磁石３を移動させる。

移動後の永久磁石３を第５図ｂに破断斜線で示す。この
場合、磁気回路は少なくとも磁石移動時に着磁用ポール
６，７と接合していればよい。

また、磁気回路のセンターポール１には図示のように、
永久磁石３を下方より支承し案内することを目的とした
永久磁石３内径と同一寸法外径の非磁性体リング１０を
はめ込んでおくとよい。永久磁石３の移動は、着磁用ポ
ール６，７の反磁気回路側から空圧、油圧シリンダーな
どを利用したプツシヤ一を挿入することで容易に行うこ
とができる。上方の着磁用ポール６には、磁気回路の位
置決めを行うための切欠部１１を設けておくとよい。

この工程において、永久磁石３は着磁用ポール６，７と
の接触を保つたまま一動作で磁気回路内の所定位置にセ
ツトされる。セツトされた永久磁石３は接着剤などにて
磁気回路に固定される。そして、以上の作業を複数個繰
返すことにより、筒状外周ヨーク２の内側に複数個の永
久磁石３が環状に組合されて固定され、非磁性体リング
１０を取外すことで磁気回路が完成される。以上の説明
から明らかなように、本発明の方法は、基本的には着磁
組立であるけれども、従来の着磁組立に見られるような
作業上の困難さがなく、僅かの手間で高性能な磁気回路
を作製することができるばかりでなく、着磁組立の過程
でセンターポールと永久磁石の間に形成される空隙内の
磁束密度を高めるとともに、その磁束密度分布の不均一
を是正するから、永久磁石を大型化するといつた対策な
しに、高度の磁気性能の磁気回路が得られ、これによつ
て、磁気デイスク装置の磁気ヘツド駆動ポジシヨナ一機
構などに用いられるボイスコイル型リニアモータの信頼
性向上、高性能化に大きな効果をもたらすものである。

また、従来の着磁組立による方法では、永久磁石の厚み
が制限され、磁石動作点が全体的に低く抑えられること
から、永久磁石としては保磁力Ｈｃの高いＪＩＳ規格Ｍ
ＰＢ３３ＯＨ相当のフエライト磁石（Ｂｒ＝３．６〜４
．０ＫＧ，Ｈｃ−３．０・〜３．４Ｋ０ｅ，（ＢＨ）Ｍ
ａｘ−３．０〜３！６ＭＧ０ｅ）が使用されているが、
本発明の方法では、上述したように、センターポールと
永久磁石間に形成される空隙内の磁束密度が高くかつ均
一な分布を示し、永久磁石の磁力が、この空隙内に挿入
されるムービングコイルの駆動に有効に使われるから、
ＭＰＢ３３ＯＨより保磁力Ｈｃの低いＥＭＡＳ規格Ｐ３
８ＯＨ相当のフエライト磁石（Ｂｒ＝４。

２ＫＧ，ＨＣ−２．９Ｋ０ｅ，（ＢＨ）Ｍａｘ−４．２
ＭＧ０ｅ）の使用が可能となり、磁気回路ひいてはボイ
スコイル型リニアモータのコストを安くすることができ
る。

更に、フエライト磁石は他の永久磁石と較べて残留磁束
密度Ｂｒが低いため、従来のボイスコイル型リニアモー
タ用磁気回路では、回路各部の形状を種々工夫すること
で、ムービングコイルの挿入される空隙内の磁束密度を
上昇させているが、構造が複雑化し、加工組立を難しく
し、コストの高いものとなる。

しかるに、本発明の方法では、上記空隙内の磁束密度が
高く、かつ均一なものとなるから、このような工夫は必
要でなくなり、永久磁石に手を加える必要のないことと
あいまつて磁気回路の構造が一層簡単になり、その信頼
性および経済性を非常に高いものとする。なお、実施例
においては、サイドヨークが片側端面にのみ配設されて
いるが、本発明はこのサイドヨークが両側に配設されて
いる場合にも有効である。

ただし、この場合には、少なくとも１つのサイドヨーク
は永久磁石挿入後に装着されることになる。また、セン
ターヨークの外周にはムービングコイルの応答性を良く
するために銅などの良導性金属をプレーテイングする場
合が多いが、本発明の方法がこの場合に有効なことも言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，ｂはボイスコイル型リニアモータ用磁気回路
の構造を示す断面図、第２図Ａ，ｂは従来の方法の比較
例を示す断面図、第３図Ａ，ｂは本発明の方法で得た磁
気回路と従来の方法で得た磁気回路の特性比較図、第４
図Ａ，ｂは従来の方法に使用する永久磁石の特性説明図
、第５図Ａ，ｂは本発明の方法の具体的手順を例示する
断面図である。 図中、１・・・・・・センターポール、２・・・・・・
筒状外周ヨーク、３・・・・・・永久磁石（永久磁石材
料）、４・・・・・・空隙、５・・・・・・サイドヨー
ク、６，７・・・・・・着磁用ポール、８・・・・・・
ムービングコイル、９・・・・・・磁界源、１０・・・
・・・非磁性体リング、１１・・・・・・切欠部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ センターポールの外側に所定の間隙をおいて支持固
   定された筒状外周ヨークの内側に永久磁石を筒状に組合
   せて固定してなる磁気回路の着磁組立において、該磁気
   回路外で前記永久磁石をその径方向両端より挾持する一
   組の着磁用ポールにて着磁した後、この永久磁石を前記
   着磁用ポールに接触させたまま着磁用ポール間を軸方向
   に平行移動させて、当該移動路に接続する前記磁気回路
   の筒状外周ヨーク内側部分へ導入して固定せしめること
   を特徴とする磁気回路の着磁組立方法。