音圈电机及其磁路[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101369769A [43]公开日2009年2月18日
[21]申请号200810168685.5[22]申请日2008.03.20
[21]申请号200810168685.5
[30]优先权
[32]2007.03.20 [33]JP [31]2007－072828
[71]申请人信越化学工业株式会社
地址日本东京
[72]发明人山田裕之 加藤大纪 永宫圭二 [74]专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所代理人高青
[51]Int.CI.H02K 33/18 (2006.01)G11B 21/02 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页
[54]发明名称
音圈电机及其磁路
[57]摘要
矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块
以一个角度阵列放置在轭上以构成用于音圈电机的
磁路。

该磁路便于动圈的定位和保持，并且音圈电
机在磁头的定位精度上得到了改进。

200810168685.5权 利 要 求 书第1/1页
1.一种用于音圈电机的磁路，包括磁性材料轭和以一个角度阵列放置在磁
性材料轭上的矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块。

2.一种用于音圈电机的磁路，包括：
一对相对的磁性材料轭，以及
放置在这对轭中的至少一个上的磁体，使得磁体面对另一个轭， 所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个磁体块
以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

3.如权利要求2所述的磁路，其中磁体被放置在这对轭的每一个上，使得
磁体彼此面对，
每一个所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个
磁体块以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

4.如权利要求1所述的磁路，其中每个磁体块具有纵轴，并且在该两个磁
体块的纵轴之间包括的角度为60°到小于180°。

5.一种音圈电机，包括：
一对相对的磁性材料轭，
放置在这对轭的至少一个上的磁体，使得磁体面对另一个轭，以及 位于所述磁体和另一个轭之间的动圈，其中，
所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个磁体块
以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

6.如权利要求5所述的音圈电机，其中磁体被放置在这对轭的每一个上，
使得磁体彼此面对，
每一个所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个
磁体块以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

200810168685.5说 明 书第1/6页
音圈电机及其磁路
技术领域
本发明涉及一种用于磁盘单元中的磁头定位的音圈电机，以及在其中使用的磁路。

背景技术
通常，硬盘单元包括具有在其上淀积的磁记录膜的介质、用于以预定旋转速度旋转所述介质的主轴电机、用于写入和读取信息数据的磁头、用于驱动磁头的音圈电机(V C M)、控制器等等。

近来制造商之间激烈的价格竞争也对于进一步减少音圈电机的成本提出了要求。

参考图1，音圈电机10包括磁性材料的轭1，1以及粘附地放置在其上的磁体(永磁体)2，如J P-A-2004-23969中所述。

注意为了图示的简化，在图1中省略了粘附地放置在上部轭1上的磁体。

轭1，1相对放置并由磁性材料柱体5连接以使得磁体2彼此面对，以在它们之间限定一个空间。

臂4上的动圈3被定位在磁体2之间的空间中。

音圈电机10具有定位磁头的功能。

在将磁体2放置在轭1上以后，它们被磁化，以便按照N和S的顺序产生交替磁极。

磁体的形状一般根据所要求的音圈电机性能来确定。

参考图2，示出了磁盘单元20，其包括用于容纳磁盘21的一般为矩形的外壳22。

磁盘单元20还包括枢轴23、臂24、磁头致动器25、以及悬架26。

音圈电机10通常被放置在外壳22的一角。

为了遵循这个布局，轭1被配置为(1)三角形，通常地是直角三角形，其包括与限定所述矩形外壳22的一个角的邻近外围相对的侧边部分11，11、由侧边部分11，11限定的顶点12、以及与顶点12相对的底部13，(2)截头三角形，其中三角形的顶点被截角或圆化，或是(3)弓形、新月形或半圆环形，其中三角形的底部在其中央处以半圆、三角形或顶点圆化三角形的形式凹进或切去。

磁体也被配置为与轭1相适应，特别地对于弓形、截角的弓形或截角的倒V形，如图3中所示。

为了形成弓形或类似形状的磁体，对应形状的模具必须例如通过成形、切
割、碾磨或其它机械加工来进行制备和加工，其操作昂贵，并且生产能力低。

如果使用弓形或类似形状的磁体，那么这很难保证磁体在轭的对准位置上。

问题特别出现在致密磁盘单元中，因为磁体对准的精度对于转矩具有重要的影响。

J P-A 6-178523还披露了一种包括在一个轭上并列的两个梯形磁体块的磁路。

梯形磁体块通过多个步骤进行加工和制造，因此产量低。

发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种用于音圈电机的磁路以及一种音圈电机，该音圈电机具有更精确地定位磁头、使转矩变化最小化以及高效产生磁体的优点。

已经发现当在音圈电机中使用的磁体块被形成为矩形棱柱或平行六面体棱柱形状并且两个磁体块以一个角度阵列放置时，可以获得使转矩变化最小化和更精确地定位磁头的优点。

本发明以此发现为基础。

本发明提供如下所定义的磁路和音圈电机。

[1]一种用于音圈电机的磁路，包括：磁性材料轭和以一个角度阵列放置在其上的矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块。

[2]一种用于音圈电机的磁路，包括一对相对的磁性材料轭，以及放置在这对轭的至少一个上的磁体，使得磁体面对另一个轭，所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个磁体块以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

[3]在[2]的磁路中，其中磁体被放置在这对轭的每一个上，使得磁体彼此面对，每一个所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个磁体块以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

[4][1]到[3]中的任何一个的磁路，其中每个磁体块具有纵轴，并且在两个磁体块的纵轴之间包括60°到小于180°的角度。

[5]一种音圈电机，包括一对相对的磁性材料轭，放置在这对轭中的至少一个上的磁体，使得磁体面对另一个轭，以及位于磁体和另一个轭之间的动圈，其中所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，两个磁体块以一个角度阵列放置，使得磁体块产生交替的磁极。

[6]在[5]的音圈电机中，其中磁体被放置在这对轭的每一个上，使得磁体彼此面对，每一个所述磁体包括矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块，
两个磁体块以一个角度阵列放置，使得所述磁体块产生交替的磁极。

动圈被插入到磁体之间的空间，每个磁体被放置在这对轭的每一个上。

以一个角度阵列的矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块和轭与适当形状的线圈相结合提供了便于线圈的定位和保持的磁路。

音圈电机在磁头定位中更加精确。

附图说明
图1是音圈电机(VCM)的分解透视图。

图2是磁盘单元的俯视图。

图3是现有技术VCM的示意性俯视图。

图4示意性地示出根据本发明一个实施例的V C M，图4A是俯视图(沿着图4B中的线I-I)，以及图4B是前视图。

图5是根据本发明另一个实施例的VCM的示意性俯视图。

图6示意性地示出根据本发明又一个实施例的V C M，图6A是俯视图(沿着图6B中的线II-II)，以及图6B是前视图。

图7示意性地示出了线圈转矩测量系统。

图8是将VCM的线圈转矩示为一个角度函数的图表。

具体实施方式
在下面的描述中，相同的附图标记贯穿几个视图指示相同或对应的部件。

还应该了解的是例如“顶部”、“底部”、“侧部”等等的术语是方便用词，并作为看图所见而使用的，并且不被解释为限制术语。

参考图4，示出了根据本发明一个实施例的音圈电机(V C M)。

本发明的磁路基本上由磁性材料轭和磁体组成。

如图4A和4B中所示，V C M包括一对轭1a，1b，其具有粘附地粘到其上的磁体2a，2b。

轭1a，1b由磁性材料柱5连接并隔开，使得磁体2a，2b彼此面对。

动圈3被插入到磁体2a，2b之间的空间中以构成VCM。

V C M的特征在于，矩形棱柱或平行六面体棱柱形状的两个磁体块以一个角度或呈Λ型阵列放置在一个轭上，使得磁体块产生交替的磁极。

更具体地，在图4A和4B的实施例中，两个磁体块2a，2a(或2b，2b)
为矩形棱柱形状。

在图5的另一实施例中，两个磁体块2a，2a为平行六面体棱柱形状。

可以理解，矩形或平行六面体棱柱形状的磁体块具有一对主表面、一对端面、一对侧面。

在应用两个平行六面体棱柱形状的磁体块的情况下，它们以一个角度阵列放置，同时它们的端面可以被彼此隔开或邻接(以“^”形状)。

虽然两个磁体块2a，2b(或2b，2b)被放置在图4A和4B的磁路和V C M 中的相对的轭1a，1b中的每一个上，但是图6A和6B中所示的也可以接受：两个磁体块2a，2a以一个角度阵列被放置在仅仅一个轭1a上，在另一个轭1b 上没有放置磁体块，并且另一个轭1b面对磁体块2a，2a。

在后面的例子中，动圈3被插入到磁体块2a，2a和另一个轭1b之间。

该轭具有适合于磁盘单元的形状并且被放置在用于容纳磁盘的矩形壳体的一个角。

该轭通常被构造为三角形、三角形的顶端被截平或弄圆的截头三角形、或是三角形的底部在其中央处以半圆、三角形或顶点圆化三角形的形状凹进或切去的弓形、新月形或半圆环形。

轭由例如硅钢或碳钢的磁性材料制成，并且通常在侧端提供孔，柱体或螺栓适于经由该孔将磁路耦合在一起。

磁体被对准和粘附地粘在轭上。

根据本发明，磁体具有矩形棱柱形状(图4和6)或平行六面体棱柱形状(图5)，这便于磁体相对于轭的对准。

相对照地，当磁体具有在现有技术中通常所使用的弓形或曲线形状时，磁体相对于轭的对准更不容易，并且任意的不对准都会导致转矩变化的问题。

描述磁体在轭上的放置。

每个都具有纵轴的两个磁体块2a，2a被优选地以一个角度阵列放置，使得磁体块2a，2a的纵轴平行于或大致平行于轭1的倾斜边11，11。

如图4到6所示，两个磁体块在厚度方向上被磁化以为每个磁体块定义N和S极并被放置，使得它们以N和S的顺序产生交替的磁极。

特别地，当延长时，两个磁体块的纵轴交叉。

两个磁体块的纵轴的延长线之间包括的角度不被特别地限制。

对于图4和6中所示的矩形棱柱形状，包括的角度优选为在60°到小于180°的范围内，并且更优选90°到小于180°。

如果包括的角度太小，那么可能仅仅在有限范围内产生转矩。

类似地，对于图5中所示的平行六面体棱柱形状，包括的角度优选为在60°到小于180°的范围内，并且更优选90°到小于180°。

只要两个磁体块以一个角度被放置，它们就可以被隔开。

优选地，两个磁体块形状相同。

然而，在某些情况下，由于尺寸缩小等原因，两个磁体块的形
状可以不相同。

通常，对该轭使用冲头冲压用于磁体块的对准。

在这种情况下，当两个分开的磁体块被放置在轭上时，组装更容易。

为了磁体块的粘附，优选地使用例如环氧树脂或丙烯酸树脂等的热阻粘合剂，以将磁体块粘附到轭上。

此处所用的磁体(块)可以具有如上所述的矩形棱柱或平行六面体棱柱形状，从加工方面考虑，优选具有矩形棱柱形状。

在工业中使用的普通磁体包括从可磁化的原始材料中通过熔化、碾磨、模铸和烧结所制备的烧结磁体，以及通过熔化、碾磨和借助树脂模铸所制备的粘合磁体。

这在本发明中也是可靠的。

当在模铸步骤中使用矩形模具时，模铸部件可以容易地制造成所期望的六面体结构。

随后提高了磁体加工的产量。

可以使用外围轧制边或线锯将磁体加工成矩形形状。

如上所述，或者烧结磁体或者粘合磁体都可以在本发明的实践中使用。

它们可以是铁氧体、磁钢或稀土磁体。

在易受氧化的稀土磁体的情况下，推荐例如Ni或Cu或抗氧化剂涂层的金属镀。

在图4的实施例中，其中一对磁体块被放置在两个轭的每一个上，每一个都包括轭和粘附到其上的磁体的磁路被组装，使得当它们被磁性材料柱隔开时，磁体彼此面对，并且具有缠绕在其上的动圈的臂被插入到在磁路之间限定的空间中，从而构成V C M。

在图6的实施例中，其中一对磁体块被放置在一个轭上，而不放置在另一个轭上，组件被组装，使得该磁体块面对另一个轭，并且具有缠绕在其上的动圈的臂被插入到在磁体块和另一个轭之间限定的空间中，从而构成V C M。

要相对的磁路应该具有相同的特性。

最终V C M依照氟莱明定律(Fleming’s rule)操作以驱动用于给予致动器推力的动圈。

示例
以下通过说明而非限制地给出本发明的示例。

示例1
N d-F e-B烧结的可磁化块(S h i n-E t s u化学有限公司的N48M)被加工成20.2m m×11.9m m×6m m的矩形棱柱。

将两块以一个角度阵列粘附地粘在5m m 厚度的碳钢轭上，随后在厚度方向上由磁化器磁化，使得以角度阵列的磁体块沿轭产生交替的磁极。

以这种方式构造磁路。

在两个磁体块的纵轴之间包括的
角度为140°。

通过柱将两个轭(或磁路)固定地连接，以在磁体之间限定10m m的空间。

具有缠绕在其上的铜线动圈的臂被插入到该空间中，从而构成如图4中所示的VCM。

VCM的转矩被测量，其结果示于图8中。

示例2
N d-F e-B烧结的可磁化块(S h i n-E t s u化学有限公司的N48M)被加工成19.5mm×11.9mm×6mm的平行六面体棱柱。

将两块以一个角度阵列粘附地粘在5m m厚度的碳钢轭上，随后在厚度方向上由磁化器磁化，以使得以角度阵列的磁体块沿轭产生交替的磁极。

以这种方式构造磁路。

在两个磁体块的纵轴之间包括的角度为140°。

通过柱将两个轭(或磁路)固定地连接，以在磁体之间限定10m m的空间。

具有缠绕在其上的铜线动圈的臂被插入到该空间中，从而构成如图5中所示的VCM。

VCM的转矩被测量，其结果示于图8中。

比较示例1
磁路被构建成示例1中的磁路，除了每个轭使用一个R29×R16×6mm×60°的弓形的可磁化块，并且磁化可磁化块以在平面方向定义N和S极。

构建如图3中所示的VCM，并测量其转矩，其结果示于图8中。

在前述示例和比较示例中，V C M的转矩通过下面的方法进行测量。

图7示出了线圈转矩测量系统，其包括驱动电机、测试轴、用于操作地连接该驱动电机和轴的驱动带以及与该轴相关联的转矩转换器。

将V C M线圈安放在测试轴上。

运转该驱动电机以旋转该V C M线圈，同时转矩通过该转矩转换器进行测量。

结果被绘制在图8中。

如从图8中所见，当使用可以以相对低的成本有效生产的棱柱形状的磁体块并将其以一个角度阵列放置时，可以获得必要的转矩。

200810168685.5说 明 书 附 图第1/6页
图1
200810168685.5说 明 书 附 图 第2/6页
图2
图3现有技术
图4A
图4B
图5
图6A
图6B
图7
图8。