(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、前記外側ヨークと前記センターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方の空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内のコイルを有するボイスコイルモータにおいて、
前記補助永久磁石が、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方に固着した前記主永久磁石の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、
前記補助永久磁石の空隙に対向する面を前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置したことを特徴とするボイスコイルモータ。
【請求項２】
前記サイドヨークが、その内側面に前記主永久磁石を固着するヨーク側を高くした取付座を備え、
前記取付座に前記補助永久磁石を固着したことを特徴とした請求項１のボイスコイルモータ。
【請求項３】
外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、前記外側ヨークと前記センターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方の空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内のコイルを有するボイスコイルモータにおいて、
補助永久磁石が、前記主永久磁石の側面に対向する側の高さを、他方の側の高さより高くした台形断面形状であって、傾斜した空隙対向面をもち、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方に固着した前記主永久磁石の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さの永久磁石であって、
前記補助永久磁石の空隙に対向する面を前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置したことを特徴としたボイスコイルモータ。
【請求項４】
外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、前記外側ヨークと前記センターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークと前記センターヨークのそれぞれの空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内にコイルを配置したボイスコイルモータにおいて、
前記補助永久磁石が、前記外側ヨークまたは前記センターヨークの前記主永久磁石の側面に対向する位置から、前記外側ヨークと前記センターヨークの空隙中心に近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、
前記補助永久磁石の空隙に対向する面をそれぞれの前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、それぞれの前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置したことを特徴とするボイスコイルモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイスコイルモータにおけるサイドフォースを低減させる構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置やステッパ露光装置の除振用等に用いられるボイスコイルモータは、図９に示すように、両側に設けた外側ヨーク１、１の内側に空隙Ｇを介してセンターヨーク２を平行にそなえ、外側ヨーク１とセンターヨーク２の両端部相互をサイドヨーク３で連結して閉磁路を構成し、外側ヨーク１の内側面に取り付けた永久磁石４による主磁束φｍが、Ｎ極から空隙Ｇを通ってセンターヨーク２に入り、サイドヨーク３および外側ヨーク１を経てＳ極に戻る磁路を形成しており、前記空隙Ｇ内に配置したコイル５と鎖交してコイル坦体６に推力を与えるようになっている。しかし、ボイスコイルモータでは空隙Ｇ内にコイル５とコイル坦体６を設けて推力を取り出すため空隙Ｇが大きくなり、永久磁石４の両側端部からサイドヨーク３あるいは外側ヨーク１に漏洩磁束φ1 、φ2 を生じ、図１０に示すように、この漏洩磁束に含まれている空隙方向に対して直角な磁束ベクトル成分Ｂｘが大きくなっている。空隙方向のベクトル成分Ｂｙは、コイルが移動したときに推力の発生に作用するが、ベクトル成分Ｂｘは推力の方向に対して直角方向に働くサイドフォースと称する有害な力を発生する。このため、実開昭６０−１５１２９３号では、永久磁石４の磁極面とヨークとの接続する面を除いて永久磁石４のすべての表面を覆う補助磁石を設けたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のボイスコイルモータは、永久磁石端部からの漏洩磁束によって生じるサイドフォースが大きく、効率が低下している。また、実開昭６０−１５１２９３号のように、永久磁石の側面全部を囲むように、磁石側面に接してサイドヨーク３と外側ヨーク１との間に補助磁石を充填して設けたものでは、補助磁石の取り付けが面倒になるだけでなく、有効ストロークが永久磁石の長さに制限され、大きな補助磁石を必要とするため、その磁束によるヨークの飽和が大きい欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、前記外側ヨークと前記センターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方の空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内のコイルを有するボイスコイルモータにおいて、前記補助永久磁石が、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方に固着した前記主永久磁石の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、前記補助永久磁石の空隙に対向する面を前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置したものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記サイドヨークが、その内側面に前記主永久磁石を固着するヨーク側を高くした取付座を備え、前記取付座に前記補助永久磁石を固着したものである。
請求項３に記載の発明は、外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、前記外側ヨークと前記センターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方の空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内のコイルを有するボイスコイルモータにおいて、
補助永久磁石が、前記主永久磁石の側面に対向する側の高さを、他方の側の高さより高くした台形断面形状であって、傾斜した空隙対向面をもち、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方に固着した前記主永久磁石の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さの永久磁石であって、
前記補助永久磁石の空隙に対向する面を前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置したものである。
請求項４に記載の発明は、外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、前記外側ヨークと前記センターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークと前記センターヨークのそれぞれの空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内にコイルを配置したボイスコイルモータにおいて、前記補助永久磁石が、前記外側ヨークまたは前記センターヨークの前記主永久磁石の側面に対向する位置から、前記外側ヨークと前記センターヨークの空隙中心に近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、前記補助永久磁石の空隙に対向する面をそれぞれの前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、それぞれの前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
このように、外側ヨークの内側に、空隙を介して設けたセンターヨークと、外側ヨーク両端とセンターヨークを連結する両側のサイドヨークを設け、前記外側ヨークとセンターヨークのいずれか一方の空隙対向面に、主磁束を発生させる主永久磁石をそなえるとともに、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方に固着した前記主永久磁石の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石である補助永久磁石を、前記補助永久磁石の空隙に対向する面を前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて配置して、前記主永久磁石からの漏洩磁束と同じ方向の補助磁束を発生させ、主永久磁石からサイドヨークや外側ヨークへの漏洩磁束によるサイドフォースの発生を押さえ、空隙方向のベクトル成分Ｂｙを大きくするようにしてある。なお、サイドヨークの内側面に前記主永久磁石を固着するヨーク側を高くした取付座を備え、前記取付座に前記補助永久磁石を固着し、あるいは、前記主永久磁石の側面に対向する側の高さを、他方の側の高さより高くした台形断面形状であって、傾斜した空隙対向面をもつ補助永久磁石を固着し、補助永久磁石の主永久磁石側を他方側より高くして、補助永久磁石を主永久磁石端面に近づけることにより、主永久磁石を固着したヨークへの漏洩磁束を少なくすることができる。また、外側ヨークとセンターヨークのそれぞれの空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着させる場合は、補助永久磁石が、前記外側ヨークまたは前記センターヨークの前記主永久磁石の側面に対向する位置から、前記外側ヨークと前記センターヨークの空隙中心に近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、前記補助永久磁石の空隙に対向する面をそれぞれの前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、それぞれの前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置し、補助永久磁石相互の空隙に対向する極面の極性が反対になり、対向する空隙中の主磁束の方向と、補助永久磁石による補助磁束の方向が同一方向になるようにしている。
【０００６】
【実施例】
これを図に示す実施例について説明する。図１および図２は、主永久磁石を空隙の一方（図では外側ヨーク）に設けた場合の実施例を示すもので、１、１は板状の外側ヨーク、２は前記外側ヨーク１、１の中間に空隙Ｇを介して平行に配置されたセンターヨーク、３は前記外側ヨーク１、１とセンターヨーク２の両端相互を連結して閉磁路を構成するサイドヨーク、４は外側ヨーク１の内側面に取り付けた主永久磁石で、空隙Ｇ側にＮ極を配置して主磁束φｍを発生させている。５は前記空隙Ｇ内に配置したコイル、６はコイル坦体で、ヨークより外側に設けた連結座７に図示しない可動体を連結して推力を伝達する。８はサイドヨーク３の内側面に取り付けた補助永久磁石で、補助永久磁石８が、外側ヨーク１とセンターヨーク２のいずれか一方に固着した主永久磁石４の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、補助永久磁石８の空隙に対向する面を主永久磁石４のコイル５に対向する極性と同極性とし、サイドヨーク３内側面の空隙に対向する位置に、主永久磁石４の側面との間に間隙を設けて、補助永久磁石８を配置し、主永久磁石４の空隙側の極性Ｎと同じ極性のＮ極の極面を空隙Ｇと対向させ、Ｓ極の極面をサイドヨーク３に接触させて取り付けている。φｓは補助磁束である。
したがって、図３に示すように、主永久磁石４の空隙側端部からサイドヨーク３あるいは外側ヨーク１へ漏洩しようとする磁束φ1、φ2の通路になる間隙に同極性の補助永久磁石８の磁界が形成されるため、漏洩磁束φ2が減少し、磁束φ1はサイドヨーク３に流れずにセンターヨーク２側に修正される。このため、主磁束φｍを有効に利用できるとともに、主永久磁石端部における磁束φ1に含まれる主磁束φｍ方向の磁束ベクトル成分Ｂｙが大きく、これと直角方向の磁束ベクトル成分Ｂｘが小さくなり、コイル坦体６に作用する推力を増大させ、サイドフォースを減少させることができる。
なお、主永久磁石４の空隙側がＳ極になるように取り付けられている場合は、補助永久磁石８の空隙に対向する極面の極性を、Ｓ極になるようにすればよく、主永久磁石４がセンターヨーク２に取り付けられている場合も、同様に補助永久磁石８の空隙に対向する極面の極性を、主永久磁石４の空隙側の極性と同じ極性にしておけばよく、補助永久磁石８は主永久磁石４の端面に対向する位置から外側ヨーク１になるべく接近する位置までの極面をそなえることが望ましい。
【０００７】
図４は、図１と同様の構成において、補助永久磁石８を台形断面に形成して外側ヨーク１側の高さをセンターヨーク２側の高さより大きくしており、外側ヨーク側の極面を主永久磁石４の端面に近づけて、主永久磁石４の端部から外側ヨーク１に漏洩する磁束を制限するようにしている。
また、図５に示すように、サイドヨーク３の内側面に外側ヨーク１側が高くなった取付座９を設け、この傾斜した取付座９に厚さが均一な補助永久磁石８を固着させることにより、外側ヨーク１側の補助永久磁石位置を高くして主永久磁石４の端面に接近させるようにすることもできる。
なお、主永久磁石４がセンターヨーク２に固着されている場合は、補助永久磁石８のセンターヨーク側を高くする。
【０００８】
図６は、外側ヨーク１の内側面の軸方向に２個の主永久磁石４１、４２をそなえ、それぞれに対向するコイル５１、５２を同一のコイル担体６に設けた場合の実施例を示すもので、２はセンターヨーク、３はサイドヨーク、８１、８２は補助永久磁石である。
一方の主永久磁石４１は、空隙Ｇに対向する極面をＮ極にし、他方の主永久磁石４２の空隙に対向する極面をＳ極にしており、隣り合う主磁束φｍの方向が逆方向になるため、コイル５１、５２は相互に反対方向に巻装している。この構造では、主永久磁石４１側のサイドヨーク３の内側面に取り付けた補助永久磁石８１は、空隙Ｇと対向する極面を主永久磁石４１と同じＮ極とし、他方の主永久磁石４２側のサイドヨーク内側面の補助永久磁石８２は、空隙と対向する極面がＳ極になるように取り付けてある。
したがって、主永久磁石４１、４２からサイドヨーク３へ漏洩しようとする磁束は、サイドヨークに取り付けた補助永久磁石の極面が同極性であるため、サイドヨークへの漏洩が減少し、空隙Ｇ内の主磁束方向の磁束ベクトルを大きくしてサイドフォースを減少させる。
なお、補助永久磁石８１、８２は、図４あるいは図５のように傾斜させることができる。
【０００９】
図７は、外側ヨーク１とセンターヨーク２の空隙Ｇ側の面に、それぞれ主永久磁石４ａ、４ｂを取り付けた場合の実施例で、補助永久磁石８は、サイドヨーク３の内側面に空隙Ｇの中心位置からそれぞれ主永久磁石４ａおよび４ｂ側に片寄らせて設けた２個の補助永久磁石８ａ、８ｂで構成されており、外側ヨーク１側の補助永久磁石８ａの空隙と対向する極面の極性を、外側ヨークに取り付けた主永久磁石４ａの空隙側の極性Ｎと同極性のＮ極にし、センターヨーク２側に取り付けた補助永久磁石８ｂの空隙と対向する極面の極性を、主永久磁石４ｂの空隙側の極性Ｓと同極性のＳ極にしてある。
したがって、主磁束φｍと補助磁束φｓの方向が等しく、主永久磁石４ａの端部から外側ヨーク１へ漏洩する磁束は、補助永久磁石８ａが同極性の磁界のため遮られ、センターヨーク２側の主永久磁石４ｂの端部からサイドヨーク３へ漏洩する磁束は、補助永久磁石８ｂの磁界で遮られる。
【００１０】
図８は外側ヨーク１とセンターヨーク２にそれぞれ軸方向に２組の主永久磁石４１ａ、４１ｂと４２ａ、４２ｂを設けた場合の実施例で、一方の組の主永久磁石４１ａ、４１ｂの空隙側の極性は４１ａがＮ極、４１ｂがＳ極になっており、他方の組の主永久磁石４２ａ、４２ｂの空隙側の極性は、４２ａがＳ極、４２ｂがＮ極になっている。なお、各組の主永久磁石４１ａ、４１ｂおよび４２ａ、４２ｂ側のコイル５１、５２は相互に反対方向に巻装されている。
この場合のサイドヨーク３の内側面に取り付けられる補助永久磁石８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂは、空隙と対向する極面が、それぞれ対向する主永久磁石の空隙側の極性と同じ極性になるように取り付けられ、図の実施例では主永久磁石４１ａ、４１ｂ側のサイドヨーク内側面には、外側ヨーク側にＮ極を空隙に対向させた補助永久磁石８１ａを、センターヨーク側にＳ極を空隙に対向させた補助永久磁石８１ｂを設け、主永久磁石４２ａ、４２ｂ側のサイドヨーク内側面では極性を逆にして、外側ヨーク側にＳ極を空隙に対向させた補助永久磁石８２ｂを、センターヨーク側にＮ極を空隙に対向させた補助永久磁石８２ａを取り付けており、いずれも図７の場合と同様に作用して漏洩磁束を低減させ、サイドフォースを減少させる。
【００１１】
【発明の効果】
このように本発明は、外側ヨークとセンターヨークを空隙を介して対向させ、外側ヨークとセンターヨークの両端相互間を連結するサイドヨークを設けて磁路を形成させ、前記外側ヨークとセンターヨークのいずれか一方の空隙対向面に主磁束を発生させる主永久磁石を固着し、空隙内にコイルを配置したボイスコイルモータにおいて、前記外側ヨークと前記センターヨークのいずれか一方に固着した前記主永久磁石の側面に対向する位置から、他方のヨークに近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石である補助永久磁石を、前記補助永久磁石の空隙に対向する面を前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて配置しているので、主永久磁石からサイドヨークや外側ヨークに漏洩する磁束を減少させ、主永久磁石端部の主磁束に含まれる磁束ベクトル成分Ｂｙを大きくし、これと直角方向の磁束ベクトル成分Ｂｘを小さくしてコイル坦体に作用する推力を増大させ、サイドフォースを小さくする効果がある。また、補助永久磁石をサイドヨークの内側面に取り付けるため、コイル坦体の移動を制限することがなく、大きなコイル移動を行わせることができ、構造も簡単で組み立てが容易であるなどの利点がある。なお、サイドヨークの内側面に前記主永久磁石を固着するヨーク側を高くした取付座を備え、前記取付座に前記補助永久磁石を固着し、あるいは、前記主永久磁石の側面に対向する側の高さを、他方の側の高さより高くした台形断面形状であって、傾斜した空隙対向面をもつ補助永久磁石を固着することにより、補助永久磁石の主永久磁石と対向する側を高くして主永久磁石の端面に近づけ、外側ヨークへの漏洩をさらに有効に減少させることができる。
【００１２】
また、外側ヨークとセンターヨークの空隙対向面にそれぞれ主磁束を発生させる主永久磁石を固着したボイスコイルモータにおいては、補助永久磁石が、前記外側ヨークまたは前記センターヨークの前記主永久磁石の側面に対向する位置から、前記外側ヨークと前記センターヨークの空隙中心に近い位置までの長さをもつ平板な永久磁石であって、前記補助永久磁石の空隙に対向する面をそれぞれの前記主永久磁石のコイルに対向する極性と同極性とし、前記サイドヨーク内側面の空隙に対向する位置に、それぞれの前記主永久磁石の側面との間に間隙を設けて、前記補助永久磁石を配置することによって前記と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す構造説明図である。
【図２】図１の斜視図である。
【図３】図１における磁束の状態を示す説明図である。
【図４】他の実施例を示す一部構造説明図である。
【図５】さらに別の実施例を示す一部構造説明図である。
【図６】主永久磁石を軸方向に複数設けた場合の実施例を示す構造説明図である。
【図７】主永久磁石を空隙の両側に設けた実施例を示す構造説明図である。
【図８】主永久磁石を空隙内に２組設けた場合の実施例を示す構造説明図である。
【図９】従来の一般的な例を示す構造説明図である。
【図１０】従来例における漏洩磁束の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  外側ヨーク
２  センターヨーク
３  サイドヨーク
４、４１、４２  主永久磁石
４ａ、４ｂ、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ  主永久磁石
５、５１、５２  コイル
６  コイル坦体
８、８１、８２  補助永久磁石
８ａ、８ｂ、８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ  補助永久磁石
９  取付座
φｍ  主磁束
φｓ  補助磁束
【図１】
0003769840.tif 000002
【図２】
0003769840.tif 000003
【図３】
0003769840.tif 000004
【図４】
0003769840.tif 000005
【図５】
0003769840.tif 000006
【図６】
0003769840.tif 000007
【図７】
0003769840.tif 000008
【図８】
0003769840.tif 000009
【図９】
0003769840.tif 000010
【図１０】
0003769840.tif 000011