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VCM ボイスコイルモータとは

VCM ボイスコイルモータとは

VCM(Voice Coil Motor)ボイスコイルモータは、直流電流を流すことで発生する磁場を利用して、振動や位置決めを行うモーターです。その特性から、高精度な位置決めや高速振動を必要とする産業分野で広く利用されています。本記事では、VCMの原理、構造、特性、応用分野について解説します。

VCMとは

ボイスコイルモーター(VCM)はスピーカと同じ原理のモーターで、軽量なデザインで限られた機構空間で速い応答速度を持つ単相モーターです。ボイスコイルモーター(VCM)は往復運動だけをするソレノイド(solenoid)とは異なり、超精密制御(マイクロン級以下)、等速度加速度制御およびフォースコントロールまで制御できる速い応答性モーターです。

VCMの構造

VCMは主に磁石・コイル・ヨークで構成されます。永久磁石の磁界中のコイルに電流を流すと、フレミングの左手の法則により、磁束と電流の作用で推力が発生します。磁石の磁力は放出された状態であるため、吸着力を増幅する鉄材であるヨークも、回路を構成するために重要な役割を果たします。

電磁力とその他の原動力との違い

電磁力を原動力とすることで、コンパクトな設計が可能となります。磁力の大きな磁石を利用することで、コイルや装置などがさらに小型化できます。
また電磁力の原理を応用したアクチュエーターは、高速回転や直進といった動きをします。

VCMの特徴

VCMの特徴は、電流の方向を反転させることで往復運動が可能となっていることです。
例えばハードディスクなどの精密な部品として用いられます。データの読み書きのため、磁気ヘッドの直進運動や、磁気ヘッドの位置決めとして使われます。

VCMの名前の由来

スピーカー用のコイルは、ボイスコイルと呼ばれ、VCMはこのボイスコイルに由来しています。
スピーカーの音域の幅が決まる重要な部品は、磁石・ボイスコイル・コイルに接続した部品のコーン紙です。磁石の強弱や大小でスピーカーの音域の幅が変わり、価格に影響するといわれています。ボイスコイルの振動がコーン紙に伝わり、空気を振動させる仕組みになっています。VCMは、スピーカーのボイスコイルの原理を応用したコイルであるため、ボイスコイルモータと呼ばれています。

VCMの特性

VCMには、以下のような特性があります。

高精度な位置決め

VCMは、電流の強弱によってコイルの位置を制御するため、高精度な位置決めが可能です。

高速振動

VCMは、磁場を利用して振動を生み出すため、高速振動が可能です。そのため、VCMは精密機器や医療機器など、高速振動を必要とする分野で広く利用されています。

低騒音

VCMは、磁場を利用したモーターであるため、騒音が少ない特徴があります。

小型化が容易

VCMは、コイルや磁石を小型化することで、比較的容易に小型化が可能です。

VCMの応用分野

VCMは、高精度な位置決めや高速振動を必要とする分野で広く利用されています。

1.カメラモジュール:スマートフォンやデジタルカメラなどのデバイスに搭載されるカメラモジュールでは、VCMがオートフォーカス機能を担当しています。カメラモジュール内のVCMは、レンズの位置を微調整して、手ぶれ補正やレンズのオートフォーカスすることができます。

2.ハードディスクやCD等のピックアップヘッド:ハードディスクドライブの読み書きヘッドには、VCMが使用されています。

3.半導体製造装置:VCMは、製造装置の位置決めや部品の精度調整にも利用されています。VCMは、高速かつ正確な動作が可能であるため、高精度・高速度制御を可能とするアクチュエータです。

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