JPS63253847A - リニア磁気エンコ−ダを有する円弧リニアモ−タ - 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】 ［発明の産業上の利用分野コ 本発明は、小容量の磁気ディスク装置の磁気ヘッド送り
に用いる回転形ポジショナー機構等に適するリニア磁気
エンコーダを備えた円弧リニアモータに関する。

［発明の技術的背景コ 情報の高密度記録化に伴い磁気ディスク装置は、多用さ
れるに至っている。この磁気ディスク装装置では、ディ
スクへの情報の読み出し、書き込みを行うのに磁気ヘッ
ドを用いているが、この磁気ヘッドを所定の位置に動か
すのに磁気へッドボジショナー機構を備えている。

磁気へッドボジショナー機構には、直進形と回転形とが
あり、前者は大容量に適し、後者は中。

小容量に適するものとなっている。

このポジショナ−機構に於いて、磁気ヘッドの送り量や
位置等を知るなめに、複数の磁気ディスクの１枚を犠牲
にし、これに位置情報を書き込んでおき（この場合の磁
気ディスクを位置情報ディスクという）、磁気ヘッドで
その情報を検出して制御系にフィードバックすることで
、磁気ヘッドの送り量や位置等を容易に制御できるもの
となっている。

ここに、昨今では、小型化、ポータプル化の要求から、
磁気ディスクを１枚のみしか用いていないものや、ある
いは複数の磁気ディスクを用いる場合でも、上記位置情
報ディスクを持たないようにして小型、小容量の安価な
磁気ディスク装置が要求されるに至ってきた。

ここに、上記位置情報ディスクを備えていないと磁気ヘ
ッドの送り量や位置を知ることができないため、他の何
らかの磁気ヘッドの送り量等を検出する手段を設けなけ
ればならない。

この検出手段としては、リニアな電気信号を出力するリ
ニアポテンショメータを用いる方法が知られているが、
Ａ／Ｄ変換器が必要になり、複雑且つ高価になる欠点が
ある。

その他の方法としては、エンコーダを付設する方法があ
るが、磁気ヘッドの微少送りや位置を知るには、高精度
で、大型且つ高価なエンコーダを用いなければならず、
小型、小容量の安価な磁気ディスク装置を構成できなか
った。

［発明の課題］ 本発明は、磁気ディスクを１枚しか用いないような、す
なわち位置情報ディスクを用いない小容量の磁気ディス
ク装置において、ｉめて容易に且つ高精度の位置や送り
量等を行えるようにするリニア磁気エンコーダを有する
円弧リニアモータを提供することを課題としてなされた
ものである。

［発明の課題達成手段］ 本発明の課題は、主にリニア円弧モータ本体の内面に１
以上の空心型の電機子コイルを配設し。

該１以上の電機子コイルの−の有効導体部のみと対向し
て推力を発生させることができるようにするためのＮ極
、Ｓ極の単一磁極を向けた界磁マグネットを上記電機子
コイルの−の有効導体部と空隙を介して旋回自在に支持
し、上記界磁マグネットの所定個所に隣接する磁極が互
いに異極となるように微細ピッチで多極着磁してリニア
磁気エンコーダ磁極を形成し、該リニア磁気エンコーダ
磁極に空隙を介して少なくともＡ相及びＢ相の磁気エン
コーダ信号を得ることができる磁気センサを設け、上記
リニア磁気エンコーダ磁極と磁気センサとでリニア磁気
エンコーダを形成たリニア磁気エンコーダを有する円弧
リニアモータを提供することによって達成できる。

［発明の第１実施例］ 第１図は本発明の第１実施例としてのリニア磁気エンコ
ーダを有する円弧リニアモータ１の側縦断面図を示し、
第２図及び第３図は電機子コイルと界磁マグネットとの
対向関係並びに形状を説明するための図、第４図は同裏
面一部切欠斜視図で、以下、第１図乃至第４図を参照し
て本発明の第１実施例を説明する。

リニア磁気エンコーダを有する円弧リニアモータ１の円
弧リニアモータ本体２は、磁性体からなる構成要素２ａ
と２ｂとによって側縦断面においてコ字状に形成され、
平面において円弧状に形成されたものとなっており、構
成要素２ａの両側面部に側壁２ｃ、２ｄを形成し、該側
壁２ｃと２ｄの間に開口部３を形成している。上記円弧
リニアモータ本体２の中空部４と対向する構成要素２ａ
と２ｂの内面には、それぞれ第２図乃至第４図に示すよ
うに２個の扇枠状に形成された空心型の電機子コイル５
−１と５−２．６−１と６−２を隣接して配設している
。電機子コイル５−１と５−２で第１のステータ電機子
５Ａを形成し、電機子コイル６−１と６−２で第２のス
テータ電機子６Ａを形成しており、ステータ電機子５Ａ
と６Ａとの間の中空部４において、後記する界磁マグネ
ット１２が相対的に往復旋回動するようになっている。

即ち、この実施例では１両面励磁構造のりニアモータを
示している。この電機子コイル５−１．５−２．６−１
．６−２は、後記する固定軸７を中心としてそれぞれ半
径方向の導体部５−１ａ、５−１ｂ、５−２ａ、５−２
ｂ、６−１ａ、６−１ｂ、６−２ａ、６−２ｂが推力に
寄与する部分となっており１周方向の導体部５−１ｃ、
５−１ｄ、５−２ｃ、５−２ｄ、６−１ｃ、６−１ｄ、
６−２ｃ、６−２ｄは、推力に寄与しないものとなって
いる。導体部５−１ａ、５−２ｂ、６−１ａ、６−２ｂ
は、上記したように推力に寄与する導体部であるが１本
発明では、推力発生に役立てていない。すなわち、無駄
になっている。しかしながら、後記するマグネット部材
１１に比較して電機子コイル５−１．５−２．６−１．
６−２の方が安価になる事から１本発明では可動子とし
てフラットなマグネット部材１１を採用している、上記
固定軸７の外周の円筒状の回転軸８は、当該回転軸８の
内周の上下両端部に設けられた軸受９．１０によって回
動自在に軸支されている９回転軸８には、マグネット部
材１１が界磁マグネット１２を着磁形成していない部分
において固定され、当該マグネット部材１１は、当該回
転軸８を中心としてほぼ半分を界磁マグネット１２を形
成するため上記ステータ電機子５Ａ、６Ａと対向する位
置を扇板状部１１Ａとしており、他方の半分は他方の先
端部に図示しない磁気ディスク装置の磁気ディスクの情
報の読み取り、書き込み等を行うための磁気ヘッドを取
り付るための細板状の磁気ヘッド案内部材１１Ｂを形成
しており１回転軸８と共に旋回自在に支持されている。

上記マグネット部材１１の扇板状部１１Ａは、上面がＮ
極に着磁され、下面にはＳ極を着磁した単極構造の界磁
マグネット１２を着磁形成している。尚、界磁マグネッ
ト１２を平面においてＮ極、Ｓ極の磁極を隣接して形成
しなかった理由は、このように着磁すると、旋回子とな
る扇板状部１１Ａと同じような大きさのマグネット材に
２極以上の磁極を着磁すると旋回子となる界磁マグネッ
ト１２の旋回ストロークを大きく取れないからである。

また。

もしも、界磁マグネットを２極以上に着磁した場合は、
当該界磁マグネットを形成する扇板状部を大きくしなけ
ればならない欠点を生じるからである。今、界磁マグネ
ット１２〈扇板状部１１Ａ）の開角幅は、電機子コイル
５−１．６−１の有効導体部５−１ａ、６−１ａと電機
子コイル５−２．６−２の有効導体部５−２ｂ、６−２
ｂとの開角幅よりも小さな開角幅に形成している。この
ようにした理由は１反推力が入らないようにするためで
ある。すなわち、界磁マグネット１２は、往復旋回して
いる間は、必ず、を機子コイル５−１．５−２．６−１
．６−２の有効導体部５−１ｂ、５−２ａ、６−１ｂま
たは６−２ａの何れかに対向して推力が得られるように
なっている。また電機子コイル５−１と５−２．６−１
と６−２゜５−１と６−１．５−２と６−２は、同方向
の電流を流したときには、その電機子コイルの有効導体
部５−１ｂ、５−２ａ、６−１ｂまたは６−２ａによっ
て、必ず同方向の推力が得られるように電気的結線がさ
れている。上記マグネット部材１１の界磁マグネット１
２を形成している面と垂直な扇板状部１１Ａの外周面に
は１周方向に沿って互いに隣接する磁極が異極となるよ
うに交互にＮ極、Ｓ極の磁極を微細ピッチで径方向配向
に多極着磁してリニア磁気エンコーダ磁極１３を着磁形
成している。該リニア磁気エンコーダ磁［ｒ１３と空隙
１４を介して対抗する構成要素２ａの内側の側面には１
人相、Ｂ相の磁気エンコーダ信号を得ることのできる磁
気センサ、例えば磁気抵抗効果素子（ＭＲセンサ）１５
を配設している。上記リニア磁気エンコーダ磁極１３と
磁気抵抗効果素子１５とで、リニア磁気エンコーダを形
成している上記磁気抵抗効果素子１５の出力は１図示し
ないリード線を介して制御回路系に伝達されるものとな
る。

従って、制御回路系からの信号によって９通電制御され
てステータ電機子５Ａ、６Ａに通電されると、所定の方
向及び大きさの推力を得て界磁マグネット１２が所定方
向に旋回するので、マグネット部材１１の他端部である
磁気ヘッド案内部材１１Ｂに取り付けられた図示しない
磁気ヘッドが旋回する。また界磁マグネット１２が回転
するこ効果素子１５かち得られる磁気エンコーダ信号に
よってクローズトループした通電制御をすることで界磁
マグネット１２に所定方向の制御した動作をさせると磁
気ヘッドを所定方向に所定量移動制御することができる
。

尚、上記リニア磁気エンコーダの場合、リニア磁気エン
コーダ磁１ｉｉ１３の着磁精度が比較的荒いとしても、
これに関しては、電気的に分解能を向上させる手段が種
々考えられるので２問題が無いことは言うまでもない。

［発明の第２実施例］ この実施例のリニア磁気エンコーダを備えた円弧リニア
モータ１°では、リニア磁気エンコーダ磁ｆ！１３°を
マグネット部材１１の界磁マグネット１２を着磁形成し
た面と同じ平面上で且つ界磁マグネット１２を着磁して
いないマグネット部材１１面に着磁形成し、該リニア磁
気エンコーダ磁極１３′と中空部４を介して対向する構
成要素２ａの上部の内面に***した磁気抵抗効果素子１
５を配設した構造となっている点において上記リニアモ
ータ１と異なるが、他については上記第１実施例と同じ
なので、それについては同一符号を付して、その説明は
省略する。

尚、この第２実施例の場合には、Ｚ相用リニア磁気エン
コーダ信号を得ることが容易なので、Ｚ相用リニア磁気
エンコーダ磁極を着磁しておき。

Ａ相、Ｂ相の磁気エンコーダ信号以外にＺ相用磁気エン
コーダ信号を得ることができる磁気抵抗効果素子を配設
しておくと都合が良い。

［その他の実施例］ 上記実施例では、界磁マグネット１２と対向する両面に
ステータ電機子５Ａ、６Ａを配設した両面励磁構造のリ
ニア磁気エンコーダを有する円弧リニアモータ１．１°
を示したが、一方にのみステータ電機子５Ａまたは６Ａ
を配設した片面励磁構造であっても良い。

またリニア磁気エンコーダ用の磁気センサとして、磁気
抵抗効果素子を用いた例を示したが、ホール素子、ホー
ルＩＣ，磁気ヘッド等を用いても良い、ただし、この場
合の磁気センサによっては、Ａ相、Ｂ相の磁気エンコー
ダ信号を得る為に。

２個を用いる必要がある場合には、他がいに電気角で９
０度位相をずらせて配設する必要がある。

また、上記例では、マグネット部材に界磁マグネットと
リニア磁気エンコーダ磁極の両方を着磁形成しているが
、この場合、マグネット部材に界磁マグネットの強い磁
力によって、悪い影響を及ぼさないように、マグネット
部材に界磁マグネットとリニア磁気エンコーダ磁極間に
ヨーク材を介在させたものを用いても良い、あるいは、
界磁マグネットを着磁形成するマグネット材にヨーク在
を貼着等し、そのヨーク材にリニア磁気エンコーダ磁極
形成用部材を貼着して固定しても良い。

［発明の効果１ 本発明のリニア磁気エンコーダを有する円弧リニアモー
タによると、大型で高価になるリニアポテンショメータ
やエンコーダを付設することなく、しかも磁気ヘッドの
送り量や位置等のための磁気ディスクを１枚分だけ無駄
にする必要が無いので、安価に且つ小型に形成できる効
果がある。

しかも、単−磁ａｍ成の界磁マグネット並びにリニア磁
気エンコーダ磁極を形成したマグネット部材を可動子と
し、空心型の電機子コイル側を固定子としているので、
小型でありながら、比較的スｊ・ローフが大きく取れる
利点がある。

特に、１ｍｍ程度の厚みで１強力な磁力を持つ磁石が最
近では形成されているので１本発明では、そのような強
力な磁石材を用いて所定の着磁を行うことで、特に有用
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すリニア磁気エンコー
ダを有する円弧エリニアモータの側縦断面図、第２図及
び第３図は電機子コイルと界磁マグネットとの対向関係
、形状並びにリニア磁気エンコーダ磁極の位置を示すた
めの説明図、第４図は同裏面一部切欠斜視図、第５図は
本発明の第２実施例を示すリニア磁気エンコーダを有す
る円弧エリニアモータの側縦断面図、第６図及び第７図
は電機子コイルと界磁マグネットとの対向関係。 形状並びにリニア磁気エンコーダ磁極の位置を示すため
の説明図、第８図は回正面一部切欠斜視図を示す。 １．１°　・・・リニア磁気エンコ〜ダを有する円弧リ
ニアモータ、２・・・円弧リニアモータ。 ３・・・開口部、４・・・中空部、５〜１，５−２；　
６−１．６−２・・・電機子コイル、５Ａ。 ６Ａ・・・ステータ電機子、７・・・固定軸。 ８・・・回転軸、９．１０・・・軸受。 １１・・・マグネット部材、１１Ａ・・・扇板状部、１
１Ｂ・・・磁気ヘッド案内部材。 １２・・・界磁マグネット、１３．１３°　・・・リニ
ア磁気エンコーダ磁極、１４・・・空隙。 １５・・・磁気抵抗効果素子。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）リニア円弧モータ本体の内面に１以上の空心型の
   電機子コイルを配設し、該１以上の電機子コイルの−の
   有効導体部のみと対向して推力を発生させることができ
   るようにするためのＮ極、Ｓ極の単一磁極を向けた界磁
   マグネットを上記電機子コイルの−の有効導体部と空隙
   を介して旋回自在に支持し、上記界磁マグネットの所定
   個所に隣接する磁極が互いに異極となるように微細ピッ
   チで多極着磁してリニア磁気エンコーダ磁極を形成し、
   該リニア磁気エンコーダ磁極に空隙を介して少なくとも
   Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号を得ることができる
   磁気センサを設け、上記リニア磁気エンコーダ磁極と磁
   気センサとでリニア磁気エンコーダを形成してなる、リ
   ニア磁気エンコーダを有する円弧リニアモータ。
2. （２）上記電機子コイルは界磁マグネットと対向する位
   置に２個の空心型電機子コイルを配設し、該２個の電機
   子コイルの隣接する有効導体部によってのみ必要な推力
   を得るようにし、上記２個の電機子コイルを含めた両サ
   イドの導体部の幅よりも界磁マグネットの幅を狭く形成
   してなる、特許請求の範囲第（１）項記載のリニア磁気
   エンコーダを有する円弧リニアモータ。
3. （３）上記界磁マグネットは、電機子コイルの幅にほぼ
   等しい幅に形成してなる、特許請求の範囲第（２）項記
   載のリニア磁気エンコーダを有する円弧リニアモータ。
4. （４）上記界磁マグネットは、回動自在に支持されたフ
   ラットなマグネット部材の上記電機子コイルと対向する
   部分にＮ極またはＳ極の磁極を着磁形成してなる、特許
   請求の範囲第（１）項乃至第（３）項記載のリニア磁気
   エンコーダを有する円弧リニアモータ。
5. （５）上記界磁マグネットを有する部材は、界磁マグネ
   ットを着磁していない部分において回転軸と一体化して
   なる、特許請求の範囲第（４）項記載のリニア磁気エン
   コーダを有する円弧リニアモータ。
6. （６）上記リニア磁気エンコーダ磁極は、電機子コイル
   と対向しないマグネット部材の面に着磁形成してなる、
   特許請求の範囲第（１）項記載のリニア磁気エンコーダ
   を有する円弧リニアモータ。
7. （７）上記リニア磁気エンコーダ磁極は、電機子コイル
   と対向する面と同一の面であり且つ界磁マグネットを着
   磁形成していないマグネット部材の面に着磁形成してな
   る、特許請求の範囲第（１）項記載のリニア磁気エンコ
   ーダを有する円弧リニアモータ。
8. （８）上記マグネット部材は、界磁マグネットを着磁し
   ていない部分を延長形成して円弧リニアモータ本体から
   突出して磁気ヘッド取着部を形成してなる、特許請求の
   範囲第（４）項乃至第（７）項記載のリニア磁気エンコ
   ーダを有する円弧リニアモータ。