JPS60139158A - ボイスコイルモ−タ - Google Patents

ボイスコイルモ−タ

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Publication number
JPS60139158A
JPS60139158A JP24393183A JP24393183A JPS60139158A JP S60139158 A JPS60139158 A JP S60139158A JP 24393183 A JP24393183 A JP 24393183A JP 24393183 A JP24393183 A JP 24393183A JP S60139158 A JPS60139158 A JP S60139158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
coils
magnetic flux
magnet
vcm
Prior art date
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Pending
Application number
JP24393183A
Other languages
English (en)
Inventor
Takemasa Shimizu
丈正 清水
Masami Suzuki
正美 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP24393183A priority Critical patent/JPS60139158A/ja
Publication of JPS60139158A publication Critical patent/JPS60139158A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/035DC motors; Unipolar motors
    • H02K41/0352Unipolar motors
    • H02K41/0354Lorentz force motors, e.g. voice coil motors
    • H02K41/0356Lorentz force motors, e.g. voice coil motors moving along a straight path
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ボイスコイルモータに係り、特に磁気ディス
ク装置用の高速・高精度のアクセス及びマグネットを最
適動作点近くにすることが出きるボイスコイルモータに
関する。
〔発明の背景〕
従来のボイスコイルモータ(以下VCMと呼ぶ)は、、
第1図に示す様にマグネット1とフロントヨーク2とリ
アヨーク3及びセンタポール。
4からなる磁気回路とから構成されていや該フ。
ロントヨーク2とセンターボール4の空隙部(ギャップ
部)に、マグネット磁束の集中部が作ら8れている。こ
のギャップ部にコイル5が配置され、コイル5に流れる
電流とギャップ部の磁界11゜の相互作用によりコイル
5にキャリジ2oを駆動する推力が発生する。この推力
は、コイル5に流す電流の大きさと向きにより、推力の
大きさと向きが制御される。この様にひとっのVCMの
中に1ケ所のギャップ部を有するシングルギ11つを、
第2図及び第一図を用いて説−する。
第2図は、コイル5が後進時のVCHの一部を示す図で
あり、マグネット磁束7とコイル5に流れる電流により
発生する磁束8の向きは同じになり、ギャップ部の磁束
密度は高くなる状態を示している。又第3図は、コイル
5の前進時のVCHの一部を示す図であり、マグネット
磁束7とコイル5に流れる電流により発生する □磁束
の向は互いに逆になり、ギャップ部の磁束密度は低くな
る。尚1図中■は電流が図面垂直上方へ流れる状態を示
し、■は電流が図面垂直下方へ流れる状態を示すもので
ある。
従ってVCM力定数〔単位電流当りのVCHの推力(N
/A ’) )は、第4図に示す様にコイル5の前進、
後進時で異なり、その影響は、コイル電流が大きくなる
ほど顕著になる。この結果、従来のVCMはコイルの移
動速度制御が困難であった。その結果又、後進時より前
進時のアクセスタイムが遅くなるという問題点があった
2番目の欠点として、第5図に示す様にVCM力定数が
コイルの位置及び移動方向により。
異なるという問題点があった。この問題点の発生する原
因は、推力の発生するギャップ部が磁気回路に対して対
称の位置になっていないため、コイルが、磁気回路より
出た位置で最大の不均一が生じるためである。
第5番目の問題点として、コイル5に、ステップ状電圧
が加わった時にフィル5に流れる電。
流の立上り特性が悪い点である。この立上り特性の時定
数Tは、フィルインダクタンスL0とコイル抵抗R0と
の比Lβで表わされる。この電流立上り特性を第6図に
示す。第6図は1本来のパルス状理想のコイル電流立上
り特性500.、。
に対し、特性100の如くゆるやかな立上がりになる状
態を示している。この特性が悪いと、コイル電流す電流
のオン、オフが高速に出来ないため、連応性の良いVC
M制御系が構成されないため=高速アクセス化が出来な
い。現在のVCMではこの特性を改良するために、第1
図に示す様に、センタポール4にショートリング6とし
て鋼管をつけ、コイル電流の立上り特性を改善していた
第4番目として、より高速アクセスを行なうためにVC
Hの推力を大きくすること、すなわちギャップ部の磁束
密度を高くすることが必要となって(コイルに大電流を
流して、大きな推力を得ようとすると、第1の問題点の
影響がより大きくなり、制御が困難となる。又VCH消
費電力も電流の2乗に比例して大きくなる。)。
第7図に示す様にマグネットの動作点はPlとなり、マ
グネット重量が最小となる最大エネルギー積点P3から
、大きくはずれてくる。従って、マグネット重量は大き
くなるので、VCMの大:、きさも大きくなり、又価格
も高くなるという問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、VCMコイルに流れる電流の向き、電
流の大きさ及びコイルの位置により、VCHに発生する
単位電流当りの推力(VCM力定数)が変らず、コイル
の電流立上り特性が良く、更に高速、高精度のアクセス
が出来るボイスコイルモータを提供することである。
〔発明の概要〕
前記目的を達成するため発明者らは、前記問題点の発生
する原因は、コイルに流れる電流により発生する磁束が
、マグネット磁束と干渉すること及び磁気回路が非対称
であることに起因することに注目し、コイルにより発生
する一束。
が、互いに打消す様に2ケのコイルを用いると。
共に磁気回路を対称にする本発明を発明した。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第8図を用いて説明する。図
に示すボイスコイルモータは、マグ11゜ネット1の両
端にフロントヨーク2とリアヨーク5を設け、マグネッ
ト1から発生する磁束をセンターボール4とフロント・
リアヨークで形成する2ケ所のギャップ部G1及びG2
(g、、導く様に構成している。更にフロント及びリア
ヨーク2及び5の間隔りはコイルの最大移動ストローク
に等しく設定している。また、センタポール4は日字形
のリアピース9により支持されている。
リアピース9は、磁束を通す必要がないので非磁性体が
使用されている。又2ケ所のギャップ部G1及びG2の
磁束の向きは互いに逆になっている。このギャップ部に
コイル52及び51が一体になって配置されている。
この2つのコイルの接続方法は第10図乃至13図に示
す様に4通りある。第10図は、コイル51と?2の差
方向を互いに逆にし、誤両コイル51及び52を直列接
続した時を示し、第11図はコイル51と52の巻き方
向を互いに逆にし、コイルを並列接続した時を示す図、
第12図はコイル51と52とを同じ向きに巻き、コイ
ル51及び52を、直列接続した時を示す図、第15図
はコイル51と52を同じ向きに巻き、コイル51及び
52を並列接続した時を示す図である。本実施例に用い
るフィルの接続方法は上記のいずれでも良い。
このコイル圧電流を流すと、ギャップ部G1及びG2の
磁束とコイル51及び52の電流の相互作用によりフィ
ル51及び52に推力が発生し、推力の向きは、コイル
に流す電流の向きKより決まる。
本実施例によれば次の4点で効果がある。
その1つを第14図を用いて説明する。フィル51によ
り磁束は81の向き発生し、コイル52により磁束は8
2の向きに発生する。2つのコイル51及び52により
発生する磁束81及ヒ82は互に逆方向であるためたが
いに打消し合い、マグネット磁束と干渉しない。従って
、VCM力定数は第。
4図に示す理想特性に近い特性が得られる。
その2つ目は、ギャップ部を2ケ所(G1及びG2)も
うけたことにより、磁気回路が左右対称となるので、コ
イル51及び52の位置による。VCM力定数の変化は
小さくなる。その結果第51.。
図に示す、理想特性に近くなる。
その5つ目は、コイル51及び52に流れる電流により
発生する磁束81及び82の向きは互に逆方向であるた
め、互いに打ち消し合い、結果的にコイル51及び52
のインダクタンスが減少した二とと、等価になり、コイ
ルに流れる電流の立上り、立下り特性が改善される。電
流立上り特性を第6図に示す。100はコイル1ケの場
合、200は本実施例の場合である。
その4つ目として、同じ推力が出る第1図に示す様なシ
ングルギャップVCHに比較して。
第8図に示すデュアルギャップVCMは、推力が発生す
る部分が2ケ所あるため、同じ推力を得るためには、ギ
ャップ部G1及びG2それぞれの磁束密度を低くするこ
とが出来る。このVCHに使用するマグネット1は、フ
ェライト系又は希土類系磁石が適尚であり、このマグネ
ット動作点を第7図に示す。図の11点はシングルギャ
ップVCMのマグ庫1ットの動作点を示し、22点は、
デュアルギャップVCHのマグネットの動、。
作点な示す。25点は最大エネルギー積点である。
本実施例によるデュアルギャップVCMはよりエネルギ
積の大きい点位置に、マグネットの動作点がとれるため
゛、マグネット重量が小さく出来る。従ってVCM全体
も小型化出来るため。
安価なVCMとなる。希土類マグネットの様に高価なマ
グネットの場合はその効果が大きい。
第8図は外磁型のショートギャップ、ロングコイル型の
VCHの場合であるが、第9図に示す内磁石10及び2
0を持つ型のシリ−トコイル510及び520)、ロン
グギャップ(G5及びG4)型のr。
CMでもその効果は同じである。本実施例圧よ。
れば、フィルに流れる電流の向き、大きさによ。
す、VCM力定数が変化せず、常に一定になる。
従来のVCMでは、コイルに5Aの電流を流す−。
と後進方向に比較して、前進方向の推力は約50.“チ
小さかった。本実施例によれば殆んどその差。
は、なくなる。又、コイルに流れる電流の立上りは、1
ケコイルに比較して1本実施例によれば、時定数にして
、約4に減少するため、電流lllの立上り、立下り特
性が改善される。又コイル。
の位置にシるVCM力定数の変化も小さくなる。
以上の3点より、VCHの制御性が良くなるので高速・
高精度アクセス化に効果がある。又rCMマグネットの
動作点を最適動作点の近くに1゜設定することが出来る
ため、マグネット重量が小さくすることが出来る。同じ
VCM定数を出すシングルVCHに比較して、デュアル
ギャップVCMは約50%マグネット重量減が可能とな
るため安価なVCMを提供することに効果がある。
〔発明の効果〕
以上述べた如く本発明によれば、複数のギャップ部設け
ると共に該ギャップ部の磁束の向きを逆方向にし、更K
、該ギャップ部に対応する位置にコイルを分割して設け
る様に構成したため、推力が大きく、かつ高速立上りが
可能なボイスコイルモータな提供することかでさる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術によるボイスコイルモー。 り(VCM)の構造図、第2図及び第6図は第1図に示
したVCMのギヤツブ部詳細図、第4図はVCM力定数
とコイル電流の特性図、第5図はVCM力定数のコイル
位置による特性図、第6図はVCMコイルの電流立上り
特性図、第7図はVCMマグネットの動作特性図、第8
図及び第9図は本発明によるボイスコイルモータの一実
施例の構造図、第10図乃至第13図は前記実施例によ
るボイスコイルモータのコイルLJi図、第14図はV
CMコイルによる磁束の流れ説明図である。 〔符号の説明〕 1・・・マクネット、2・・・フロントヨーク、5・・
・リアヨーク、4・・・センタボール、5・・・コイル
J6・・・シ曹−トリング、7・・・VCMマグネット
磁。 束、8・・・コイルに流れる電流による磁束、9・!・
リアピース、10・・・アウターヨーク、20・・・キ
ャリジ、21・・・コイルアダプター。 11j) ノ 肥 第4回 ′i$6創 憾 I ←VcM内側 VcM外側→ コイル(11 幅 7m 盾E也力H(Oe) 第 8WJ 第70図 葛//胆 〜2 茅/2磨 第73肥 ′フ11 ノ4WJ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. マグネットと該マグネットから発生する磁束を導くヨー
    ク部と、電流が印加されるととKより推力を発生させる
    コイル部より成るボイスコイルモータに詔いて、蚊コイ
    ルに推力を発生させる磁束集中部を、1つのボイスコイ
    ルモータ中に、2の整数倍ケ所設け、その磁束集中部の
    磁束の向きを互いに逆方向にし、又、各磁束集中部に対
    応して、一体化した複数のコイルを配置し、その複数コ
    イルに発生する推力が、コイルに流す電流の向きと、コ
    イルの巻き方向の組合せKより同一方向にしたことを特
    徴とするボイスコイルモータ。
JP24393183A 1983-12-26 1983-12-26 ボイスコイルモ−タ Pending JPS60139158A (ja)

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