JP2001178185A

JP2001178185A - Ｄｄモータの回転速度制御方法および装置

Info

Publication number: JP2001178185A
Application number: JP36448399A
Authority: JP
Inventors: Akira Shibata; 晶柴田; Yoshito Otomo; 嘉人大友
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-06-29
Also published as: US20010006331A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＤモータの回転速度を検出するための周波
数発生パターンを使用することなく、ＤＤモータの回転
速度を制御すること。【解決手段】Ｎ（Ｎ≧２）個のポールに巻き回された
三相コイルを含むステータと、Ｍ（Ｍ≧２，Ｍ≠Ｎ）極
にメイン着磁された永久磁石を含むロータと、から構成
されたＤＤモータの回転速度を制御するために、電子的
処理手段（６１１〜６１３）は、三相コイルの内、ハイ
インピーダンス状態のコイルに誘起される起電力を電子
的に処理してサーボ信号を発生する。制御手段（６１４
〜６２１）は、このサーボ信号に基づいてＤＤモータの
回転速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロッピーディス
クドライブ等に使用され、それに挿入されたフロッピー
ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータ等のＤ
Ｄ（ダイレクトドライブ）モータの回転速度を制御する
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、フロッピーディスクドラ
イブ（以下、ＦＤＤとも略称する）は、それに挿入され
たフロッピーディスク（以下、ＦＤとも略称する）の円
板状磁気記録媒体に対してデータの記録再生を行うため
の装置である。そして、このようなフロッピーディスク
ドライブは、ラップトップ・パソコンやノート型パソコ
ン、あるいはノート型ワープロ等の携帯型電子機器に搭
載される。

【０００３】この種のフロッピーディスクドライブは、
フロッピーディスクの磁気記録媒体に対してデータの読
出し／書込みを行う磁気ヘッドと、この磁気ヘッドをフ
ロッピーディスクに対して所定の半径方向に沿って移動
可能に先端で支持するキャリッジアセンブリと、このキ
ャリッジアセンブリを上記所定の半径方向に沿って移動
させるステッピングモータと、フロッピーディスクを保
持しつつ磁気記録媒体を回転駆動するスピンドルモータ
等のＤＤ（ダイレクトドライブ）モータとを有してい
る。

【０００４】このようなフロッピーディスクドライブを
制御するためのＦＤＤ制御装置は、従来から種々提案さ
れている。例えば、特開平９−９７４９３号公報には、
上記データの読出し／書込みを行うためのリード／ライ
ト系（以下、Ｒ／Ｗ系と呼ぶ）制御回路と、ステッピン
グモータの駆動を制御するためのステッピングモータ系
（以下、ＳＴＰ系と呼ぶ）制御回路と、フロッピーディ
スクドライブ全体の動作を制御するためのコントロール
系（以下、ＣＴＬ系と呼ぶ）制御回路とを１チップＩＣ
内に組み込んだものが開示されている。この１チップＩ
Ｃは、一般に、多数のＭＯＳＦＥＴを集積したＭＯＳ・
ＩＣで実現される。

【０００５】上記ＦＤＤ制御装置は、この１チップＩＣ
の他に、スピンドルモータの駆動を制御するためのスピ
ンドルモータ用ＩＣをも備えているが、このＩＣは多数
のバイポーラトランジスタを集積したバイポーラＩＣで
実現される。

【０００６】ところで、ＦＤＤは客先によって仕様が異
なる。例えば、Drive Select０又は１、スペシャルシー
ク機能の有無、オートチャッキング機能の有無、Densit
y Out 信号の論理の違い、モードSelect信号の論理の違
い、１Ｍモード２５０kbps又は３００kbps等。この仕様
を満足するように、１チップＩＣを仕様毎におのおの開
発すると、多種類の１チップＩＣを用意しておかなけれ
ばならない。これを回避するために、１チップＩＣの内
部に、あらかじめ全ての仕様を満足する全ての機能を盛
り込んでおき、仕様に合わせて機能を選択するようにし
た、機能選択回路付き１チップＩＣも既に提案されてい
る（例えば、特開平９−９７８３９号公報参照）。

【０００７】一方、周知のように、ＦＤＤによって駆動
されるＦＤは、磁気ヘッドでアクセスされる円板状磁気
記録媒体を含み、この磁気記録媒体の表面上には、半径
方向に沿ってデータを記録するための通路としての複数
本のトラックが同心円状に形成されている。ＦＤのトラ
ック本数は片面８０本であり、最外周トラックＴＲ00か
ら最内周トラックＴＲ79まである。ここでは、最外周ト
ラックＴＲ00を最端トラックと呼ぶことにする。

【０００８】ＦＤをＦＤＤの磁気ヘッドでアクセスする
場合、所望のトラック位置に磁気ヘッドを位置決めする
必要がある。この為には、磁気ヘッドを先端で支持して
いるキャリッジアセンブリを位置決めすれば良い。キャ
リッジアセンブリの駆動手段としてステッピングモータ
を採用しているので、ＦＤＤではキャリッジアセンブリ
の位置決めを容易に行うことができる。それにも拘ら
ず、ＦＤＤでは、それに挿入されたＦＤの磁気記録媒体
の最端トラックＴＲ00の位置だけは検出する必要があ
る。この最端トラックＴＲ00の位置を検出する為に、キ
ャリッジアセンブリにはその底部から下方に突出した遮
断板が備えられ、このキャリッジアセンブリと対向する
メインフレームに近接した基板にフォトインタラプタが
取り付けられている（例えば、特開平９−９１８５９号
公報参照）。すなわち、フォトインタラプタの光路を遮
断板が遮断することにより、磁気ヘッドがＦＤの磁気記
録媒体の最端トラックＴＲ00の位置にあることを検出す
ることができる。このようなトラック位置検出機構は、
この技術分野では「００センサ」と呼ばれる。

【０００９】従来、スピンドルモータを制御するために
磁気センサ（回転子位置検出器）が使用されており、そ
の検出素子としてはホール素子が一般に使用される。こ
のようなホール素子を使用したスピンドルモータは“ホ
ールモータ”とも呼ばれる。周知のように、“ホール素
子”とは、導体中を流れる電流に直角方向に磁界を加え
たとき、電流と磁界のそれぞれに直角な方向に起電力を
発生する現象である“ホール効果”を応用した半導体素
子であって、そのとき発生する電圧をホール電圧とい
う。すなわち、ホール素子は磁界を強さを電圧に変える
素子である。

【００１０】図８および図９を参照して、従来のフロッ
ピーディスクドライブ（ＦＤＤ）を制御するための従来
のＦＤＤ制御装置について説明する。

【００１１】図示のＦＤＤ制御装置は、１チップＩＣ５
０（図８）と、スピンドルモータ用ＩＣ６０’（図９）
と、電源供給回路８０とを有する。これら１チップＩＣ
５０、スピンドルモータ用ＩＣ６０’、および電源供給
回路８０は、メインプリント基板（図示せず）上に実装
される。スピンドルモータ用ＩＣ６０’は、スピンドル
モータ（後述する）の駆動を制御するためのＩＣであっ
て、多数のバイポーラトランジスタを集積したバイポー
ラＩＣで実現される。これに対して、１チップＩＣ５０
は、多数のＭＯＳＦＥＴを集積したＭＯＳ・ＩＣで実現
される。電源供給回路８０は、電源スイッチ（図示せ
ず）がオンしたとき、５Ｖの電圧を供給するための回路
であって、第１の電源端子ＶＡと第２の電源端子ＶＢと
を持つ。

【００１２】図８に加えて図１０をも参照して、１チッ
プＩＣ５０は、Ｒ／Ｗ系制御回路５１と、ＳＴＰ系制御
回路５２と、ＣＴＬ系制御回路５３とを内部に組み込ん
でいる。Ｒ／Ｗ系制御回路５１はデータの読出し／書込
みを行うための制御回路である。ＳＴＰ系制御回路５２
はステッピングモータ（後述する）の駆動を制御するた
めの制御回路である。ＣＴＬ系制御回路５３はフロッピ
ーディスクドライブ全体の動作を制御するための制御回
路であり、ロジック回路とも呼ばれる。１チップＩＣ５
０は上述した機能選択回路５４と、ホスト用Ｉ／Ｆ回路
５５と、スピンドルモータ制御用Ｉ／Ｆ回路５６とをさ
らに含んでいる。ＣＴＬ系制御回路５３は、Ｒ／Ｗ系制
御回路５１とＳＴＰ系制御回路５２と機能選択回路５４
とホスト用Ｉ／Ｆ回路５５とスピンドルモータ制御用Ｉ
／Ｆ回路５６とに接続されている。

【００１３】Ｒ／Ｗ系制御回路５１は、ＨＥＡＤ１ライ
ン７１およびＨＥＡＤ０ライン７２を介して、それぞ
れ、上側磁気ヘッド（後述する）および下側磁気ヘッド
（後述する）に接続されている。ＳＴＰ系制御回路５２
はＳ−ＭＯＴＯＲライン７３を介してステッピングモー
タと接続されている。ホスト用Ｉ／Ｆ回路５５はＩ／Ｆ
ライン７４を介してホストシステム（図示せず）と接続
されている。スピンドルモータ制御用Ｉ／Ｆ回路５６は
ＦＦＣライン７５を介してスピンドルモータ用ＩＣ６
０’に接続されている。

【００１４】次に、１チップＩＣ５０の入出力端子につ
いて説明する。１チップＩＣ５０は、ＨＥＡＤ１ライン
７１およびＨＥＡＤ０ライン７２に接続されるＲ／Ｗ系
出力端子（ＥＲ１，ＲＷ１Ａ，ＲＷ１Ｂ，ＥＲ０，ＲＷ
０Ａ，ＲＷ０Ｂ，ＶＣＣ（Ｒ））を持つ。また、１チッ
プ１Ｃ５０は、Ｓ−ＭＯＴＯＲライン７３に接続される
ＳＴＰ系出力端子（ＳＴ１，ＳＴ１Ｂ，ＳＴ４，ＳＴ４
Ｂ）を持つ。さらに、１チップＩＣ５０は、Ｉ／Ｆライ
ン７４に接続されるホスト用入出力端子（ＤＣＯ，Ｓ１
Ｉ，ＲＤＯ，ＷＰＯ，ＴＫＯ，ＷＧＩ，ＷＤＩ，ＳＴ
Ｐ，ＤＩＲ，ＭＴＩ，ＤＳＩ，ＩＤ０，ＨＤＯＯ，ＨＤ
ＩＳ）を持つ。１チップＩＣ５０は、ＦＦＣライン７５
に接続されるスピンドルモータ制御用入出力端子（ＩＤ
Ｉ，ＭＴＯ，３６０，ＨＤＩ３，ＨＤＩ，ＤＳＯ，ＤＫ
Ｉ，ＷＰＩ，１ＭＣＬＫ）を持つ。

【００１５】これら入出力端子以外にも、１チップＩＣ
５０は、２つの機能選択入力端子（１Ｍ３６／ＨＤＯＳ
／ＷＰＯＳ，ＡＣＨＳ／ＤＳＳ／ＤＲＳ）や、００セン
サ用の２つの入力端子（ＴＫＩ，ＴＫＳ）等を持つ。

【００１６】００センサとして動作するフォトインタラ
プラ３１は、発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）
３１ａと、受光素子であるフォトトランジスタ３１ｂと
を有する。ＬＥＤ３１ａのアノードは第１の電源端子Ｖ
Ａに接続され、カソードは１チップＩＣ５０のＴＫＳ端
子に接続されている。フォトトランジスタ３１ｂのコレ
クタは第１の電源端子ＶＡに接続されている。また、フ
ォトトランジスタ３１ｂのエミッタは抵抗器Ｒ4 を介し
て接地されるとともに、１チップＩＣ５０のＴＫＩ端子
に接続されている。

【００１７】図９を参照して、スピンドルモータ用ＩＣ
６０’によって制御されるスピンドルモータは、その詳
細な構成については後で説明するが、Ｕ相、Ｖ相、およ
びＷ相の３つのコイル（固定子巻線）６０１，６０２，
６０３を持つブラシレス三相直流モータである。そし
て、スピンドルモータは、永久磁石形回転子（後述す
る）と、回転子位置検出器（後述する）とを備えてい
る。一方、スピンドルモータ用ＩＣ６０’は、複数個の
バイポーラトランジスタから成る駆動トランジスタ（ト
ランジスタ整流子）を内蔵している。すなわち、スピン
ドルモータは、このモータの回転子位置に応じて、駆動
トランジスタのバイポーラトランジスタをオン、オフさ
せて、該当する固定子巻線に電流を流し、回転子磁極と
の間にトルクを発生し、回転子を回転させる。回転子の
回転にともない、回転子位置検出器から出力される回転
子位置検出信号も順次切換えられ、電流を流す固定子巻
線を切換え、回転を持続する。

【００１８】また、スピンドルモータは、回転子の回転
数（回転速度）を検出するための周波数発生パターンＦ
ＧＰＴを有する。スピンドルモータ用ＩＣ６０’は、周
波数発生パターンＦＧＰＴで検出された回転子の回転速
度に基づいて、回転子位置検出器からの回転子位置検出
信号を参照しながら、電流を流す固定子巻線を切換え
る。

【００１９】上記回転子位置検出器としては、図９に示
すように、３つのホール素子６０６，６０７，６０８が
使用される。これら３つのホール素子６０６〜６０８に
おける詳細な配置関係については、例えば、米国特許第
４，８８２，５１１号明細書（対応する公開公報は特開
昭６１−１６４４５４号公報）を参照されたい。とにか
く、３つのホール素子６０６〜６０８は、電気角１２０
°間隔で配置されている。尚、もう１つのホール素子６
０９は、インデックス検出用である。

【００２０】図１１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、および
Ｗ相の３つのコイル６０１，６０２，６０３は、中性点
Ｎを持ち、星型結線（Ｙ結線）されている。図１１に示
す例においては、Ｗ相コイル６０３に電流Iが流れ込
み、Ｖ相コイル６０２から電流Iが流れ出ている。電流I
が流れ込むコイルの状態を「Ｈ」で表し、電流Iが流れ
出すコイルの状態を「Ｌ」で表す。そして、「Ｈ」状態
のコイルをソース側と呼び、「Ｌ」状態のコイルをシン
ク側と呼ぶ。したがって、図１１に示す例の場合、
「Ｈ」状態のＷ相コイル６０３がソース側であり、
「Ｌ」状態のＶ相コイル６０２がシンク側である。ま
た、電流が流れ込みも流れ出しもしないコイルの状態は
ハイインピーダンス状態と呼ばれ、「Ｍ」で表される。
すなわち、図１１に示す例の場合、Ｕ相コイル６０１が
ハイインピーダンス状態、すなわち、「Ｍ」状態であ
る。

【００２１】上述のように、三相コイル６０１〜６０３
の内、いずれか１つが「Ｈ」状態、別の１つが「Ｌ」状
態、そして残りの１つが「Ｍ」状態となる。したがっ
て、三相コイル６０１〜６０３に流れる電流Ｉの状態に
は、後述するように、６つの状態がある。一方、回転子
（ロータ）は、後で図面を参照して説明するように、周
方向に等間隔でメイン着磁されている環状の永久磁石を
含む。また、ステータは、後で図面を参照してするよう
に、複数の固定子コア（ポール）を有し、各コアにコイ
ルが巻回されている。そして、一般に、ロータのメイン
着磁の極数Ｍとステータのポールの個数Ｎの比率Ｍ：Ｎ
は４：３である。すなわち、メイン着磁が２０極の場
合、ステータのポール数は１５個である。つまり、Ｕ相
コイル６０１、Ｖ相コイル６０２、およびＷ相コイル６
０３の各々は５つある。この場合、ロータのメイン着磁
は周方向に１８°の角度間隔で配置され、ステータのポ
ールは周方向に２４°の角度間隔で配置される。電気角
１２０°間隔で配置された３つのホール素子６０６〜６
０８は、ロータのメイン着磁の磁界を検知し、これら３
つの入力条件により、電流Ｉを流すべきＵ相、Ｖ相、お
よびＷ相の３つのコイル６０１，６０２，６０３を切り
換える。

【００２２】図１２は、ロータのメイン着磁が２０極
で、ステータのポールが１５個のＤＤモータの一部（す
なわち、８極分のメイン着磁と、６個分のポールの部
分）の配置と、３つのホール素子６０６〜６０８との配
置関係を図示している。図１２では、３つのホール素子
６０６〜６０８を、それぞれ、Ｈu、Ｈv、Ｈwで示し、
Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３つのコイル６０１，６０
２，６０３を、それぞれ、単に、Ｕ、Ｖ、およびＷで示
している。

【００２３】図１２は、上述した図１１と同じ状態を示
している。すなわち、Ｕ相コイル６０１が「Ｍ」状態、
Ｖ相コイル６０２が「Ｌ」状態、Ｗ相コイル６０３が
「Ｈ」状態である。このとき、図１２から明らかなよう
に、ホール素子Ｈuはメイン着磁のＳ極を検知し、ホー
ル素子Ｈvはメイン着磁のＳ極を検知し、ホール素子Ｈw
はメイン着磁のＮ極を検知している。換言すれば、ホー
ル素子Ｈu、Ｈv、Ｈwが、それぞれ、Ｓ極、Ｓ極、Ｎ極
を検知しているとき、Ｕ相コイル６０１をハイインピー
ダンス状態、Ｖ相コイル６０２をシンク側、Ｗ相コイル
６０３をソース側とするように出力を切換えなければな
らない。

【００２４】下記の表１に、３つのホール素子Ｈu、Ｈ
v、Ｈwの入力条件と、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３つの
コイルの出力との関係を表した、６つの状態を示す。

【００２５】

【表１】表１では６つの状態を〜で区別して示している。
尚、図１２（図１１）に図示した状態は、上記表１では
の状態に相当する。

【００２６】次に、図１３及び図１４を参照して、従来
の３．５インチ型フロッピーディスクドライブについて
説明する。図１３は分解斜視図、図１４は前面側からみ
た斜視図である。

【００２７】図示のフロッピーディスクドライブは、
３．５インチ型フロッピーディスク（後述する）を駆動
するための装置である。挿入されたフロッピーディスク
は、図１３及び図１４の矢印Ａに示す方向からフロッピ
ーディスクドライブ中に挿入される。挿入されたフロッ
ピーディスクは、ディスクテーブル１１上に、その回転
軸１１ａとフロッピーディスクの中心軸とが一致した状
態で保持される。後述するように、ディスクテーブル１
１はメインフレーム１３の表面上で回転自在に支持され
ている。従って、ディスクテーブル１１の回転軸１１ａ
の軸方向Ｂは、メインフレーム１３の厚み方向と平行に
成っている。ディスクテーブル１１は、メインフレーム
１３の裏面に設けられたスピンドルモータ（ＤＤモー
タ）（後述する）によって回転駆動され、これによって
フロッピーディスクの磁気記録媒体が回転する。また、
メインフレーム１３の裏面には、多数の電子部品が搭載
された基板（図示せず）が取り付けられている。

【００２８】フロッピーディスクドライブは、フロッピ
ーディスクの磁気記録媒体に対してデータの読出し／書
込みを行うための上下一対の磁気ヘッド１４（上側磁気
ヘッドのみを図示する）を備えている。磁気ヘッド１４
は、フロッピーディスクドライブの背面側に設けられた
キャリッジアセンブリ１５にその先端で支持されてい
る。すなわち、キャリッジアセンブリ１５は、上側磁気
ヘッド１４を支持する上側キャリッジ１５Ｕと下側磁気
ヘッドを支持する下側キャリッジ１５Ｌとを有する。キ
ャリッジアセンブリ１５は、メインフレーム１３の表面
上で後述するようにメインフレーム１３から離隔して配
置されており、磁気ヘッド１４をその先端でフロッピー
ディスクに対して所定の半径方向（図１３及び図１４の
矢印Ｃで示す方向）に沿って移動可能に支持している。

【００２９】また、メインフレーム１３の背面側の側壁
１３１には、ステッピングモータ１６が固定されてい
る。ステッピングモータ１６はキャリッジアセンブリ１
５を所定の半径方向Ｃに沿ってリニアに駆動する。詳細
に説明すると、ステッピングモータ１６は所定の半径方
向Ｃと平行に延在する回転軸（駆動軸）１６１を有し、
この回転軸１６１には雄ネジが切られている。この回転
軸１６１の先端１６１ａは、メインフレーム１３の表面
から切り起こしにより立設された曲げ部１３２に空けら
れた穴１３２ａを貫通し、スチールボール１６２が設け
られる。この穴１３２ａとスチールボール１６２とによ
って、回転軸１６１は所定の半径方向Ｃと平行に延在す
るように規制され、かつその先端１６１ａは回転可能に
保持される。

【００３０】一方、キャリッジアアセンブリ１５は、下
側キャリッジ１５Ｌから回転軸１６１まで延在したアー
ム１５１を有し、このアーム１５１の先端１５１ａは回
転軸１６１の雄ネジの谷の部分に係合する。従って、ス
テッピングモータ１６の回転軸１６１が回転すると、こ
のアーム１５１の先端１５１ａが回転軸１６１の雄ネジ
の谷の部分に沿って動かされ、これによってキャリッジ
アセンブリ１５自体が所定の半径方向Ｃに沿って移動す
る。とにかく、ステッピングモータ１６はキャリッジア
センブリ１５を所定の半径方向Ｃに沿ってリニアに移動
させるための駆動手段として働く。

【００３１】ステッピングモータ１６の回転軸１６１が
キャリッジアセンブリ１５の一方の側に設けられている
ので、キャリッジアセンブリ１５の一方の側はこの回転
軸１６１によってフレーム１３から離隔した状態で、移
動可能に支持される。しかしながら、この回転軸１６１
による支持だけでは、キャリッジアセンブリ１５全体を
フレ−ム１３の表面から離隔した配置することはできな
い。そのため、ガイドバー１７によって、キャリッジア
センブリ１５の他方の側でキャリッジアセンブリ１５を
支持しながら案内する。ガイドバー１７はキャリッジア
センブリ１５を間に挟んで、ステッピングモータ１６の
回転軸１６１とは逆側に設けられている。ガイドバー１
７は所定の半径方向Ｃに対して平行に延在し、メインフ
レーム１３の表面上で一端１７１および他端１７２が後
述するように固定され、キャリッジアセンブリ１５を所
定の半径方向Ｃに沿って案内する。これによって、キャ
リッジアセンブリ１５全体がメインフレーム１３の表面
から離隔して配置される。

【００３２】尚、キャリッジアセンブリ１５からこのガ
イドバー１７側へフレキシブル・プリンテッド・サーキ
ット（ＦＰＣ）１５２が延在しており、このＦＰＣ１５
２はメインフレーム１３の裏面に取り付けられた基板
（図示せず）に電気的に接続される。

【００３３】ガイドバー１７はメインフレーム１３の表
面でガイドバークランプ１８によって挟持されている。
ガイドバークランプ１８はその中央部でメインフレーム
１３の表面にバインド子ネジ１９によって固定されてい
る。詳細に説明すると、ガイドバークランプ１８はガイ
ドバー１７より少しだけ長い矩形固定部材１８０を有
し、矩形固定部材１８０のほぼ中央にはバインド子ネジ
１９のネジ軸１９０が通過できる程度の穴１８０ａが穿
設されている。矩形固定部材１８０の一端１８０ｂおよ
び他端１８０ｃからは、それぞれ、ガイドバー１７の一
端１７１および他端１７２を挟持するための一対のアー
ム１８１および１８２が延在している。

【００３４】ガイドバークランプ１８は単にガイドバー
１７を挟持しているだけなので、これだけではガイドバ
ー１７をメインフレーム１３の表面に固定することはで
きない。このために、ガイドバー１７の両端１７１およ
び１７２の位置を規制するための一対の位置決め部材が
必要である。この一対の位置決め部材としては、メイン
フレーム１３の一部をメインフレーム１３の表面側に切
り起こして形成した一対の曲げ部２０１および２０２を
使用している。

【００３５】キャリッジアセンブリ１５の下側キャリッ
ジ１５Ｌは、キャリッジアセンブリ１５をガイドバー１
７に沿って摺動可能に支持する支持枠としても働く。下
側キャリッジ１５Ｌはガイドバー１７側へ突出した突出
部（図示せず）を有し、この突出部中にガイドバー１７
が摺動可能に嵌入されている。

【００３６】フロッピーディスクドライブは、イジェク
トプレート２１とディスクホルダ２２とを更に有する。
メインフレーム１３、イジェクトプレート２１、及びデ
ィスクホルダ２２は、金属板に打抜き加工、プレス加
工、曲げ加工等を施すことにより形成される。

【００３７】イジェクトプレート２１は、フロッピーデ
ィスクの挿入方向Ａおよびその逆方向に沿ってスライド
自在なように、メインフレーム１３上に備えられてい
る。イジェクトプレート２１は、後述するように、フロ
ピーディスクドライブの作動時に、ディスクホルダ２２
と協働してフロッピーディスクを保持する。また、イジ
ェクトプレート２１は、フロッピーディスクを挿入方向
Ａに沿ってフロッピーディスクドライブ内に挿入するこ
とを可能とし、或いはフロッピーディスクを挿入方向Ａ
と逆方向に沿ってフロッピーディスクドライブ内からの
取り出すことを可能とするために、挿入方向Ａに沿って
フロッピーディスクが摺動自在なようにフロッピーディ
スクを保持する。イジェクトプレート２１には、互いに
対向する一対の側壁２１０が形成されている。この両側
壁２１０の各々には、一対のカム部２１１が形成されて
いる。また、イジェクトプレート２１の底面には、両側
壁２１０に沿って切抜き部２１２が形成され、イジェク
トプレート２１の底面中央部には、ディスクテーブル１
１を取り囲むように略Ｕ字状の切欠き部２１３が形成さ
れている。更に、イジェクトプレート２１の下面には、
ピン（後述する）が設けられており、このピンは、後述
するイジェクトレバーの係止部と係合する。

【００３８】ディスクホルダ２２は、イジェクトプレー
ト２１上に配置されている。ディスクホルダ２２には、
主表面２２０と、この主表面２２０の両側端で互いに対
向した一対の側壁２２１が形成されている。この両側壁
２２１には、それぞれ突片２２２（一方のみ図示）が形
成されている。これらの突片２２２は、イジェクトプレ
ート２１の切抜き部２１２を通じてメインフレーム１３
の穴１３３内に挿通される。この突片２２２がメインフ
レーム１３の穴１３３内に挿通されることにより、ディ
スクホルダ２２は、メインフレーム１３に対する挿入方
向Ａの位置が決められるのと同時に、ディスクホルダ２
２は、ディスクテーブル１１の回転軸１１ａの軸方向Ｂ
に沿って往復動自在となる。また、両側壁２２１の各々
には、一対のピン２２３が設けられている。このピン２
２３は、イジェクトプレート２１の側壁２１０に形成さ
れたカム部２１１内に挿通される。ディスクホルダ２２
とイジェクトプレート２１との間には、イジェクトバネ
２３が架設されている。

【００３９】尚、本例の場合、ディスクホルダ２２に突
片２２２を設け、メインフレーム１３に穴１３３を設け
てあるが、これに限らず、メインフレームに突片を設
け、ディスクホルダに穴を設けて構わない。

【００４０】また、ディスクホルダ２２は、その挿入方
向Ａの奥側中央部に、キャリッジアンセンブリ１５の上
側キャリッッジ１５Ｕと対応する位置に、所定の半径方
向Ｃに延在した略矩形状の開口部２２４が設けられてい
る。この開口部２２４を囲むように、その周囲にディス
クホルダ２２の主表面２２０から上方に盛り上がった、
略Ｕ字形状の盛り上がり縁２２５が形成されている。一
方、キャリッジアンセンブリ１５は、側方に延びる一対
の側方アーム１５３を備え、この側方アーム１５３は盛
り上がり縁２２５の上に位置する。後述するように、フ
ロッピーディスクがディスクホルダ２２からイジェクト
された状態では、この側方アーム１５３が盛り上がり縁
２２５と係合し、これによって上下一対の磁気ヘッド１
４同士が互いに離される。さらに、ディスクホルダ２２
は、その挿入方向Ａの奥側で開口部２２４から右より
に、後述するイジェクトレバーのレバー部の回動を許す
ような形状の開口部２２６も有している。

【００４１】メインフレーム１３上には、キャリッジア
センブリ１５の近傍に、イジェクトレバー２４が回動自
在に設けられている。詳細に述べると、メインフレーム
１３には、その表面から上方に延びるロッド状ピン１３
４が立設している。イジェクトレバー２４は、ロッド状
ピン１３４が嵌め込まれる筒状部２４０と、この筒状部
２４０から径方向に延在するアーム部（レバー部）２４
１と、このアーム部２４１の自由端に設けた上方に延在
する突起部２４２と、アーム部２４１の自由端側から周
方向に延びる円弧状の係止部２４３とを有している。イ
ジェクトレバー２４には、筒状部２４０の周りにイジェ
クトレバーバネ２５が装着され、このイジェクトレバー
バネ２５は、イジェクトレバー２４を図面上、反時計回
りに付勢している。イジェクトレバー２４の突起部２４
２は上記ディスクホルダ２２の開口部２２６に遊嵌され
ている。また、この突起部２４２は、後述するフロッピ
ーディスクのシャッタの右側上端縁と係合して、シャッ
タの開閉を制御する。尚、図１４に示されるように、ロ
ッド状ピン１３４の先端にはネジ２６が捩じ込まれてお
り、これによってイジェクトレバー２４がロッド状ピン
１３４から抜けるのを防止している。

【００４２】また、メインフレーム１３の前端部には、
フロントパネル２７が取り付けられている。フロントパ
ネル２７は、フロッピーディスクを出し入れする開口２
７１と、この開口２７１を開閉する扉２７２とを備えて
いる。このフロントパネル２７には、イジェクトボタン
２８が前後方向移動可能に突設されている。イジェクト
ボタン２８は、イジェクトプレート２１の前端で前方に
突き出ている突起部２１４に嵌め込まれている。

【００４３】図１５を参照して、図１３および図１４に
示されたフロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）によっ
て駆動されるフロッピーディスク（ＦＤ）について説明
する。図示のフロッピーディスク４０は、円板状の磁気
記録媒体４１と、この磁気記録媒体４１を覆うシェル４
２と、矢印Ｄ方向に摺動可能なシャッタ４３とを有す
る。シャッタ４３には窓４３ａが空けられている。シャ
ッタ４３は矢印Ｄ方向とは逆方向に図示しないバネ部材
によって付勢されている。シェル４２は、上記フロッピ
ーディスクドライブの磁気ヘッド１４での磁気記録媒体
４１のアクセスを可能とする開口部４２ａを有する。こ
の開口部４２ａは、フロッピーディスク４０がフロッピ
ーディスクドライブ内に挿入されていない状態では、図
１５に示すように、シャッタ４３で覆われている。フロ
ッピーディスク４０がフロッピーディスクドライブ内に
挿入されるとき、シャッタ４３の右側縁上端４３ｂにイ
ジェクトレバー２４の突起部２４２が係合して、シャッ
タ４３を矢印Ｄ方向へ摺動する。

【００４４】シェル４２は、右上角部に、逆挿入（表裏
及び挿入方向を逆にして挿入）防止用の面取り部４２ｂ
が形成されている。また、シェル４２には、その挿入方
向Ａ後端の左側角部に書込み保護用穴４４が穿設されて
いる。

【００４５】上述したように、フロッピーディスクドラ
イブによって駆動されるフロッピーディスク４０におい
て、磁気ヘッド１４でアクセスされる磁気記録媒体４１
の表面上には、データを記録するための通路としての複
数本のトラック（図示せず）が半径方向に沿って同心円
状に形成されている。フロッピーディスク４０のトラッ
ク本数は片面８０本であり、最外周トラック（最端トラ
ック）ＴＲ00から最内周トラックＴＲ79まである。

【００４６】図１３に加えて図１６をも参照して、磁気
記録媒体４１の最端トラックＴＲ00の位置を検出するた
めのトラック位置検出機構（００センサ）について説明
する。

【００４７】キャリッジアセンブリ１５において、下側
キャリッジ１５Ｌにはその底部から下方に突出した遮断
板１５４が備えられている。一方、このキャリッジアセ
ンブリ１５と対向するメインフレーム１３の下面側には
メインプリント基板３０が配設されており、このメイン
プリント基板３０上にトラック位置検出機構（００セン
サ）として使用されるフォトインタラプタ３１が実装さ
れている。このため、メインフレーム１３にはこのフォ
トインタラプタ３１を通すための穴１３ｂが穿設されて
いる。

【００４８】周知のように、フォトインタラプタ３１
は、発光素子３１ａ（図８）が内蔵された第１の突出部
３１１と、受光素子３１ｂ（図８）が内蔵された第２の
突出部３１２とを有する。第１の突出部３１１と第２の
突出部３１２とは、図示の如く、対面するように配置さ
れており、各々の対面する壁面には開口部（図示せず）
が設けられている。これら２つの開口部を通して、発光
素子から受光素子へ向かう光路が形成される。そして、
上記遮断板１５４は、図示の如く、第１の突出部３１１
と第２の突出部３１２との間の通路を通過する。

【００４９】このような構成の００センサにおいて、フ
ォトインタラプタ３１の光路を遮断板１５４が遮断する
ことにより、磁気ヘッド１４がフロッピーディスク４０
の磁気記録媒体４１の最端トラックＴＲ00の位置にある
ことを検出することができる。

【００５０】次に、図１７を参照して、上記フロッピー
ディスクドライブに使用されるＤＤモータ（スピンドル
モータ）について説明する。

【００５１】図示のＤＤモータ３００は、ロータ３１０
と、このロータ３１０に組み合わされるステータ３２０
とから成る。ロータ３１０は、円板状の金属製ケーシン
グ３１１の中央部に断面略台形部３１２を上方に突出さ
せて有する。断面略台形状部３１２の上面には、ディス
クテーブル１１が固着されている。メインフレーム１３
には、ロータ３１０の断面略台形状部３１２の上部のみ
を主面側に突出させることのできる円形開口１３４が設
けられている。その結果、ディスクテーブル１１はメイ
ンフレーム１３の主面側に突出する。

【００５２】ロータ３１０は、その中心に、ケーシング
３１１とディスクテーブル１１とを貫通するように、金
属製の回転軸１１ａが一体的に固着されている。すなわ
ち、ケーシング３１１と回転軸１１ａは、ディスクテー
ブル１１をプラスチックマグネットにより射出成形で成
形する時に一体的に組み付けられる。ケーシング３１１
は、その周縁に下方に延びる筒状体３１４を有し、筒状
体３１４の内側にリング状の永久磁石３１５が取り付け
られている。

【００５３】この永久磁石３１５は、前述したように、
周方向にメイン着磁されている。また、永久磁石３１５
の底面部は、周方向にモータサーボ用着磁されている。
尚、後述するステータ３２０のポール数が１５個の場
合、メイン着磁は２０極（Ｎ極が１０極、Ｓ極が１０
極）である。一方、モータサーボ用着磁は、ステータ３
２０のポール数とは無関係に、１２０極（Ｎ極が６０
極、Ｓ極が６０極）である。メイン着磁は駆動用磁化部
とも呼ばれ、モータサーボ用着磁は検出用磁化部とも呼
ばれる。

【００５４】また、図１７に示されるように、筒状体３
１４の一部が切り欠けられており、その切欠部分からメ
イン着磁の一部が磁極として突出し露出している。

【００５５】断面略台形状部３１２の下面側にはアーム
３１６が組み付けられ、このアーム３１６にはドライブ
ロータ３１７が回転可能に設けられる。そして、断面略
台形状部３１２及びディスクテーブル１１には略四角形
の穴（図示せず）が設けられ、これらの穴を通してドラ
イブローラ３１７がディスクテーブル１１の上方に突出
するように配置される。フロッピーディスクドライブ内
に収容されたフロッピーディスク４０（図１５）は、デ
ィスクテーブル１１上に載り、フロッピーディスク４０
のハブ（図示せず）に形成された穴にドライブローラ３
１７が嵌入することで、その磁気記録媒体４１（図１
５）は回転駆動される。

【００５６】一方、ステータ３２０は、モータフレーム
４００によりメインフレーム１３の背面側に取り付けら
れる。すなわち、ステータ３２０は、金属製のモータフ
レーム４００の主面に実装されたプリント配線基板５０
０上に構成される。ステータ３２０は、放射状に延びる
複数の固定子コア３２１を有するコアアセンブリと、複
数の固定子コア３２１のそれぞれに巻回した固定子コイ
ル３２２と、回転軸１１ａを受けるためのセンターメタ
ル（軸受け部）３２３とを有する。モータフレーム４０
０は、その端縁部から上方に延びてメインフレーム１３
の背面に当接する逆Ｌ字形の取付け部４１０を複数個有
する。

【００５７】図１８に示されるように、プリント配線基
板５００上には、周波数発生パターンＦＧＰＴがＤＤモ
ータのステータ３２０の回りに形成されている。換言す
れば、周波数発生パターンＦＧＰＴは、永久磁石３１５
のモータサーボ用着磁（検出用磁化部）と所定距離だけ
離間した状態で対向配置されている。尚、図１８は、ス
テータ３２０のポール数が１８個の場合を図示してい
る。この場合、ロータ３１０のメイン着磁は２４極であ
る。ちなみに、前述したように、ステータ３２０のポー
ル数が１５個の場合には、ロータ３１０のメイン着磁は
２０極である。

【００５８】永久磁石３１５のモータサーボ用着磁が周
波数発生パターンＦＧＰＴ上を回転することにより、周
波数発生パターンＦＧＰＴに逆起電力が発生する。前述
したように、永久磁石３１５のモータサーボ用着磁は一
周１２０極であるので、ＤＤモータが１回転すると、６
０サイクルの信号が周波数発生パターンＦＧＰＴから発
生することになる。この信号はＦＧサーボ信号と呼ばれ
る。ＤＤモータの回転数が３００ＲＰＭの場合、ＤＤモ
ータは１秒当り５回転する。そのとき、ＦＧサーボ信号
の周波数は、（６０×５）＝３００Ｈｚとなる。

【００５９】したがって、このＦＧサーボ信号と基準ク
ロック周波数が１ＭＨｚの基準クロック信号をカウンタ
を使用して分周して得られる３００Ｈｚの分周クロック
周波数を持つ分周クロック信号とを比較することによ
り、ＤＤモータの速度を制御することが可能である。換
言すれば、ＦＧサーボ信号の立上がりに同期してカウン
タをスタートさせ、そのカウンタが既定値をカウンタし
て得られる分周クロック信号の立下がりタイミングとＦ
Ｇサーボ信号の立下がりタイミングとを比較するするこ
とにより、ＤＤモータの速度制御を行う。具体的には、
ＦＧサーボ信号の立下がりタイミングが分周クロック信
号の立下がりタイミングよりも早ければ、ＤＤモータを
減速させるように制御する。逆に、ＦＧサーボ信号の立
下がりタイミングが分周クロック信号の立下がりタイミ
ングよりも遅ければ、ＤＤモータを加速するように制御
する。

【００６０】上述したように、従来のフロッピーディス
クドライブは、メインフレーム１３とは別に、ＤＤモー
タ（スピンドルモータ）を搭載するためのモータフレー
ム４００が必要であった。換言すれば、モータフレーム
４００はメインフレーム１３とは別ピースで構成されて
いた。尚、メインフレーム１３はメインシャーシとも呼
ばれ、モータフレーム４００はモータベースとも呼ばれ
る。

【００６１】図１９はメインフレーム（メインシャー
シ）１３とモータフレーム（モータベース）４００とを
別々にしたものを斜め前方上方から見た斜視図である。
また、図２０はメインフレーム１３のみを斜め側方上方
から見た斜視図である。さらに、図２１はメインフレー
ム１３にモータフレーム４００をネジ（図示せず）を使
用して組み付けた状態を、斜め側方下方から見た斜視図
である。

【００６２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＦＤＤ制御装置では、周波数発生パターンＦＧＰＴに
よって検出されたＦＧサーボ信号に基づいて、スピンド
ルモータ（ＤＤモータ）の回転速度を制御している。す
なわち、従来においては、周波数発生パターンＦＧＰＴ
は必須の構成要素である。図１８に図示されているよう
に、周波数発生パターンＦＧＰＴはプリント配線基板５
００上に形成され、そのプリント配線基板５００はモー
タフレーム４００上に搭載される。このように、従来に
おいては、周波数発生パターンＦＧＰＴが必要である関
係上、ＤＤモータの外形よりも広い面積を持つプリント
配線基板５００が必要になり、その結果、モータフレー
ム４００をモータフレーム４００とは別ピースにする必
要がある。すなわち、従来のフロッピーディスクドライ
ブは、メインフレーム１３の他にモータフレーム４００
をも備える必要がある。そのため、部品点数が増加し、
組み立て工数も増加するという問題がある。さらに、モ
ータフレーム４００をメインフレーム１３に取り付ける
際に、スピンドルモータ（ＤＤモータ）の特性がバラツ
キ、それにより安定化を図ることが困難になるという問
題もある。

【００６３】それ故に本発明の課題は、周波数発生パタ
ーンを使用することなく、回転速度の制御を行うことが
可能な、ＤＤモータの回転速度を制御する方法および装
置を提供することにある。

【００６４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、Ｎ（Ｎ
≧２）個のポール（３２１）に巻回された三相コイル
（３２２）を含むステータ（３２０）と、このステータ
に対して回転可能に支持され、Ｍ（Ｍ≧２，Ｍ≠Ｎ）極
にメイン着磁された永久磁石（３１５）を含むロータ
（３１０）と、から構成されたＤＤモータ（３００）の
回転速度を制御する方法において、三相コイル（３２
２）の内、ハイインピーダンス状態のコイルに誘起され
る起電力を電子的に処理してサーボ信号を得、このサー
ボ信号に基づいてＤＤモータの回転速度を制御すること
を特徴とするＤＤモータの回転速度制御方法が得られ
る。

【００６５】また、本発明によれば、Ｎ（Ｎ≧２）個の
ポール（３２１）に巻回された三相コイル（３２２）を
含むステータ（３２０）と、このステータに対して回転
可能に支持され、Ｍ（Ｍ≧２，Ｍ≠Ｎ）極にメイン着磁
された永久磁石（３１５）を含むロータ（３１０）と、
から構成されたＤＤモータ（３００）の回転速度を制御
する装置において、三相コイル（３２２）の内、ハイイ
ンピーダンス状態のコイルに誘起される起電力を電子的
に処理してサーボ信号を発生する電子的処理手段（６１
１〜６１３）と、このサーボ信号に基づいてＤＤモータ
の回転速度を制御する制御手段（６１４〜６２１）とを
有することを特徴とするＤＤモータの回転速度制御装置
が得られる。

【００６６】尚、Ｍ：Ｎは、例えば、４：３であって良
い。

【００６７】上記括弧内の参照符号は、理解を容易にす
るために付したものであり、一例にすぎず、これらに限
定されないのは勿論である。

【００６８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００６９】図１乃至図３を参照して、本発明の一実施
の形態に係るＤＤモータの回転速度制御装置が適用され
る、フロッピーディスクドライブ用のフレーム構造（メ
インフレーム）１３Ａについて説明する。図１はメイン
フレーム（フレーム構造）１３Ａを斜め前方上方から見
た斜視図である。また、図２はメインフレーム１３Ａを
斜め側方上方から見た斜視図である。さらに、図３はメ
インフレーム１３Ａを斜め側方下方から見た斜視図であ
る。

【００７０】図１乃至図３から明らかなように、図示の
メインフレーム（フレーム構造）１３Ａは、フロッピー
ディスク４０（図１５）が挿入されるメインフレーム１
３Ａとこの挿入されたフロッピーディスク４０を回転駆
動するためのスピンドルモータ３００（図１７）を搭載
するモータフレーム部分４００Ａとを一体に１ピースで
構成されている。モータフレーム部分４００Ａは、絞り
による絞り込みの形状を有している。

【００７１】尚、図１乃至図３に示されたモータフレー
ム部分４００Ａの絞り込み形状は、円形をしているが、
これに限定されず、深さや材質により多角形、楕円形で
あっても良い。また、モータフレーム部分４００Ａの絞
り込み形状における絞り逃げ形状も、図示のものに限定
せず、種々の形状であって良く、また、メインフレーム
１３Ａとの繋ぎ方も図示のものに限定されないのは勿論
である。

【００７２】このように、スピンドルモータ３００を搭
載するモータフレーム部分４００Ａをメインフレーム１
３Ａと一体に１ピースで構成したので、部品点数を削減
することができる。また、組み立て工数も削減すること
ができる。さらに、スピンドルモータ３００を、直接、
モータフレーム部分４００Ａに組み付けることができる
ので、スピンドルモータ３００の特性のバラツキを抑
え、安定化を図ることが可能となる。

【００７３】また、本発明では、後述するように、スピ
ンドルモータ３００を制御するために必要な周波数発生
パターンＦＧＰＴ（図１８）を削除し、この周波数発生
パターンＦＧＰＴをそれと等価な機能を発揮できる電子
的処理手段に置き換えている。尚、周波数発生パターン
ＦＧＰＴを削除することにより、ロータ３１０の永久磁
石３１５の底面部に施されていたモータサーボ用着磁も
不要となる。

【００７４】詳しい動作原理については後で詳述する
が、ここでは、本発明によるモータ回転制御方法の概略
を説明する。

【００７５】図１７を参照して、本発明では、モータ駆
動用としてロータ３１０のリング状永久磁石３１５にお
けるメイン着磁から発生する磁界を、このリング状永久
磁石３１５の近傍に設けられたステータ３２０の固定子
コア３２１に巻回した固定子コイル３２２（Ｕ、Ｖ、Ｗ
の計３相）によって検出することで、固定子コイル３２
２に逆起電圧が発生する。ここでは、ステータ３２０の
ポール数Ｎとロータ３１０のメイン着磁Ｍとの比率Ｎ：
Ｍが３：４であるとする。

【００７６】具体的には、ロータ３１０のメイン着磁Ｍ
が２０極で、ステータ３２０のポール数Ｎが１５個であ
るとしよう。この場合、ＤＤモータが１回転すると、３
０サイクルの信号が固定子コイル３２２から発生するこ
とになる。本発明では、この固定子コイル３２２から発
生する信号をサーボ信号として使用する。ＤＤモータの
回転数が３００ＲＰＭの場合、ＤＤモータは１秒当り５
回転する。そのとき、サーボ信号の周波数は、（３０×
５）＝１５０Ｈｚとなる。

【００７７】その後のサーボ方法については、カウンタ
（分周器）のカウント数（分周比）が異なるだけで、従
来と同様であるので、その説明については省略する。

【００７８】従って、固定子コイル３２２から発生する
逆起電圧（起電力）を電子的に処理することにより、周
波数発生パターンＦＧＰＴが発生していたＦＧサーボ信
号と同等なサーボ信号を得ることができる。したがっ
て、従来必要であった周波数発生パターンＦＧＰＴを削
除することができる。周波数発生パターンＦＧＰＴが不
要となる為、それを形成するためのプリント配線基板５
００（図１８）も必要ないか、或いは、ＤＤモータの外
形よりも小さくすることができる。また、周波数発生パ
ターンＦＧＰＴが不要であるので、そのための外付け部
品として必要なＦＧフィルタも削除することができる。

【００７９】次に、図４、図５、および図６を参照し
て、固定子コイル３２２から発生する逆起電圧（起電
力）を電子的に処理することによりサーボ信号を得る方
法について説明する。尚、以下に述べる説明は、本出願
人が既に平成１１年２月２２日に出願した、発明の名称
「ＤＤモータの駆動制御方法」に記載したものと同一で
はあるが、本発明を理解するために必要であるので述べ
ることにする。

【００８０】ここでは、ロータ３１０のメイン着磁が２
０極で、ステータ３２０のポールが１５個である、ＤＤ
モータを例に挙げて説明する。この場合、ロータ３１０
のメイン着磁は周方向に１８°の角度間隔で配置され、
ステータ３２０のポールは周方向に２４°の角度間隔で
配置される。

【００８１】図４はＤＤモータの一部分、すなわち、８
極分のメイン着磁と、６個分のポールの部分（角度で１
４４°に相当する）の配置を、６状態（〜）に分け
て図示している。また、図５は図１の各状態（〜）
でのステータの各コイルに流す電流Ｉの方向を図示して
いる。さらに、図６は、ロータ３１０が回転するにつれ
て、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイル６０１〜６０３が
ロータ３１０の永久磁石（メイン磁極）３１５のどの極
と対向しているかを示すタイムチャートである。

【００８２】前述したように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つ
のコイル６０１〜６０３に流れる電流Ｉの状態には６つ
の状態（図５参照）があるが、ＤＤモータでは、これら
の状態をでたらめ（ランダム）に発生させるのではな
く、順序良く発生させる必要がある。すなわち、ロータ
３１０が図４の矢印Ｅに示す方向に回転するにつれて、
図４及び図５に示すように、→→→→→→
→・・・のように推移し、これを繰り返す必要があ
る。一繰り返し周期の間に、ロータ３１０は、図６に示
すように、３６°の角度だけ回転する。

【００８３】先ず、図４及び図５ので示すように、Ｕ
相コイル６０１がハイインピーダンス状態（Ｍ状態）
で、Ｗ相コイル６０３がソース側（Ｈ状態）、Ｖ相コイ
ル６０２がシンク側（Ｌ状態）であるとする。このと
き、電流ＩはＷ相コイル６０３から中点Ｎを通ってＶ相
コイル６０２へ流れる。この場合、図６ので示すよう
に、Ｕ相コイル６０１およびＶ相コイル６０２はメイン
着磁のＳ極と対向し、Ｗ相コイル６０３はメイン着磁の
Ｎ極と対向している。そして、ロータ３１０が矢印Ｅに
示す方向に回転し、図４のの状態になったとする。こ
のとき、Ｕ相コイル６０１は、メイン着磁がＳ極からＮ
極へ遷移する位置にある。

【００８４】この遷移する位置を境にして、コイル６０
１〜６０３に流す電流Ｉの状態を、図４および図５の
に示す状態から、に示す状態に変化させる必要があ
る。このためには、メイン着磁がＳ極からＮ極へ遷移し
たことを、ハイインピーダンス状態にあるＵ相コイル６
０１に誘起される「起電力」の極性に基いて検出すれば
良い。尚、メイン着磁がＮ極からＳ極へ遷移したとき
は、誘起される起電力の極性が逆になるのは勿論であ
る。

【００８５】このように、三相コイル６０１〜６０３に
流すべき電流Ｉを切り換えることにより、図４及び図５
ので示すように、Ｗ相コイル６０３がハイインピーダ
ンス状態（Ｍ状態）で、Ｕ相コイル６０１がソース側
（Ｈ状態）、Ｖ相コイル６０２がシンク側（Ｌ状態）と
なる。すなわち、電流ＩはＵ相コイル６０１から中性点
Ｎを通ってＶ相コイル６０２に流れる。このとき、図６
ので示すように、Ｕ相コイル６０１およびＷ相コイル
６０２はメイン着磁のＮ極と対向し、Ｖ相コイル６０２
はメイン着磁のＳ極と対向する。そして、ロータ３１０
が矢印Ｅに示す方向に回転し、図４のの状態になった
とき、Ｗ相コイル６０３は、メイン着磁がＮ極からＳ極
へ遷移する位置にある。このメイン着磁がＮ極からＳ極
へ遷移したことを、ハイインピーダンス状態にあるＷ相
コイル６０１に誘起される起電力の極性に基いて検出し
て、コイル６０１〜６０３に流す電流Ｉの状態を、図４
および図５のに示す状態から、に示す状態に変化さ
せる。

【００８６】以下、同様の動作を行う。すなわち、電流
ＩをＵ相コイル６０１から中性点Ｎを通ってＷ相コイル
６０３へ流している状態（図４及び図５のの状態）
で、Ｖ相コイル６０２と対向するメイン磁極がＳ極から
Ｎ極へ遷移したことを、ハイインピーダンス状態にある
Ｖ相コイル６０２に誘起される起電力の極性に基いて検
出して、コイル６０１〜６０３に流す電流Ｉの状態を、
図４および図５のに示す状態から、に示す状態に変
化させる。同様に、電流ＩをＶ相コイル６０２から中性
点Ｎを通ってＷ相コイル６０３へ流している状態（図４
及び図５のの状態）で、Ｕ相コイル６０１と対向する
メイン磁極がＮ極からＳ極へ遷移したことを、ハイイン
ピーダンス状態にあるＵ相コイル６０１に誘起される起
電力の極性に基いて検出して、コイル６０１〜６０３に
流す電流Ｉの状態を、図４および図５のに示す状態か
ら、に示す状態に変化させる。

【００８７】続いて、電流ＩをＶ相コイル６０２から中
点Ｎを通ってＵ相コイル６０１へ流している状態（図４
及び図５のの状態）で、Ｗ相コイル６０３と対向する
メイン磁極がＳ極からＮ極へ遷移したことを、ハイイン
ピーダンス状態にあるＷ相コイル６０３に誘起される起
電力の極性に基いて検出して、コイル６０１〜６０３に
流す電流Ｉの状態を、図４および図５のに示す状態か
ら、に示す状態に変化させる。最後に、電流ＩをＷ相
コイル６０３から中性点Ｎを通ってＵ相コイル６０１へ
流している状態（図４及び図５のの状態）で、Ｖ相コ
イル６０２と対向するメイン磁極がＮ極からＳ極へ遷移
したことを、ハイインピーダンス状態にあるＶ相コイル
６０２に誘起される起電力の極性に基いて検出して、コ
イル６０１〜６０３に流す電流Ｉの状態を、図４および
図５のに示す状態から、に示す状態に変化させる。
以下、同様の動作を繰り返せば良い。

【００８８】以上をまとめると、三相コイルの内、ハイ
インピーダンス状態のコイルに誘起される起電力の極性
に基いて、出力状態を下記の表２に示すように切り替え
る。

【００８９】

【表２】

【００９０】たとえば、上記表２のの状態にて、Ｕ相
コイル６０１がハイインピーダンス（Ｍ）状態の時、そ
れに対向するメイン着磁がＳ極からＮ極へ遷移したこと
を、Ｕ相コイル６０１に誘起される起電力の極性に基い
て検出し、出力状態を表２のの状態に切り替える。

【００９１】換言すれば、上記入力条件に応じて、スピ
ンドルモータ用ＩＣ（図９の６０’に相当するが、但
し、ホール素子６０６〜６０８用の端子はない）側で、
三相コイル６０１〜６０３のソースおよびシンクを、下
記の表３に示すように決定する。

【００９２】

【表３】

【００９３】すなわち、三相コイルの内、ハイインピー
ダンス状態にあるコイルに誘起される起電力の極性を検
知することで、三相コイルのソース、シンクを決定す
る。

【００９４】図７に、本発明のモータ回転制御方法を実
現するＤＤモータ用ＩＣ６０の要部の内部構成を示す。
ＤＤモータ用ＩＣ６０は、Ｕ相コイル６０１に接続され
たＵ相出力端子Ｕと、Ｖ相コイル６０２に接続されたＶ
相出力端子Ｖと、Ｗ相コイル６０３に接続されたＷ相出
力端子Ｗと、中性点Ｎに接続された中性端子Ｎとを持
つ。

【００９５】一方、ＤＤモータ用ＩＣ６０は、位置検出
部６１１と、相切り替え部６１２と、コイルへの励磁時
間の長さを設定する励磁時間設定部（ＯＳＣ）６１３
と、速度ディスクリミネータ６１４と、３００ＲＰＭと
３６０ＲＰＭとを切替えるための回転数切替え選択部
（ＳＣ）６１５と、基準クロック信号を発生する基準ク
ロック発生器（ＣＬＫ）６１６と、電流制御回路６１７
と、電流リミッタ６１８と、駆動波形合成部６１９と、
コイルへのモータ励磁切替え時間を決定する切替え時間
決定部（ＳＬＯＰ）６２０と、出力アンプ６２１とを含
む。

【００９６】位置検出部６１１には、Ｕ相出力端子Ｕ、
Ｖ相出力端子Ｖ、Ｗ相出力端子Ｗ、および中性端子Ｎが
接続されている。すなわち、この位置検出部６１１は、
ハイインピーダンス状態のコイルに誘起される起電力
（逆起電圧）を検出する検出手段として働く。位置検出
部６１１は逆起電圧を表す位置検出信号を出力する。こ
の位置検出信号は相切り換え部６１２に供給される。励
磁時間設定部６１３はコイルへの励磁時間の長さを設定
し、設定時間を表す信号を相切り替え部６１２へ供給す
る。相切り替え部６１２は、励磁時間設定部６１３で設
定された設定時間と位置検出部６１１で検出されたコイ
ル逆起電圧とを比較し、タイミングの早い方に切り換
え、相切り換えのための相切り換え信号を出力する。こ
の相切り替え信号は上述したサーボ信号として働く。す
なわち、相切り替え部６１２は、ＤＤモータの１回転当
り３０サイクルの信号であるサーボ信号を発生する。

【００９７】とにかく、位置検出部６１１と励磁時間設
定部６１３と相切り替え部６１２との組み合わせは、固
定子コイル３２２（Ｕ相コイル６０１、Ｖ相コイル６０
２、およびＷ相コイル６０３）から発生する逆起電圧
（起電力）を電子的に処理することによりサーボ信号を
発生する電子的処理手段として働く。

【００９８】相切り換え信号（サーボ信号）は速度ディ
スクリミネータ６１４に供給される。また、この速度デ
ィスクリミネータ６１４には、回転数切替え選択部６１
５から回転数を示す回転数指示信号が供給され、基準ク
ロック発生器６１６から基準クロック周波数が１ＭＨｚ
の基準クロック信号が供給される。速度ディスクリミネ
ータ６１６は、カウンタ（分周器）（図示せず）を備
え、そのカウント数（分周比）は回転数指示信号に従っ
て設定される。すなわち、例えば、回転数指示信号が３
００ＲＰＭの場合には、カウンタは基準クロック信号を
分周して、分周クロック周波数が１５０Ｈｚの分周クロ
ック信号を発生する。速度ディスクリミネータ６１６
は、この分周クロック信号（分周クロック周波数）とサ
ーボ信号（サーボ周波数）とを比較する比較器(図示せ
ず)をも備える。この比較結果に基づいて、速度ディス
クリミネータ６１４は、電流を増加または減少すること
を指示する電流指示信号を電流制御回路６１７へ供給す
る。この電流指示信号に応答して、電流制御回路６１７
はコイル側に流す電流を制御する。

【００９９】例えば、サーボ周波数が分周クロック周波
数よりも低い場合、速度ディスクリミネータ６１４は電
流を増加させることを指示する電流指示信号を発生し、
この電流指示信号に応答して、電流制御回路６１７はコ
イルに流す電流を増加するように制御する。逆に、サー
ボ周波数が分周クロック周波数よりも高い場合、速度デ
ィスクリミネータ６１４は電流を減少させることを指示
する電流指示信号を発生し、この電流指示信号に応答し
て、電流制御回路６１７はコイルに流す電流を減少する
ように制御する。尚、電流制御回路６１７は、電流リミ
ッタ６１８によって、コイルに流す最大電流が制限され
ている。

【０１００】電流制御回路６１７によって決定された電
流は駆動波形合成部６１９に供給される。駆動波形合成
部６１９には切替え時間決定部６２０から切替え時間決
定信号が供給される。駆動波形合成部６１９は、この切
替え時間決定信号によって決定されたコイルへのモータ
励磁切替え時間に基づいて、駆動波形の合成を行い、駆
動波形合成信号を出力する。駆動波形合成信号は出力ア
ンプ６２１に供給される。出力アンプ６１２は、駆動波
形合成信号を増幅して、三相コイル６０１〜６０３に供
給する。

【０１０１】とにかく、速度ディスクリミネータ６１
４、回転数切替え選択部６１５、基準クロック発生器６
１６、電流制御回路６１７、電流リミッタ６１８、駆動
波形合成部６１９、切替え時間決定部６２０、および出
力アンプ６２１の組み合わせは、サーボ信号に基づいて
ＤＤモータの回転速度を制御する制御手段として働く。

【０１０２】このように、本発明では、三相コイル６０
１〜６０３の内、ハイインピーダンス状態にあるコイル
に誘起される起電力を検出して、ＤＤモータの回転速度
を制御するためのサーボ信号を得ているので、従来必要
であった周波数発生パターンＦＧＰＴが不要となり、部
品点数を削減することができる。

【０１０３】本発明は上述した実施の形態に限定せず、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が
可能なのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、
メイン着磁の極数Ｍとステータのポールの個数Ｎとの比
率Ｍ：Ｎが４：３であるダイレクトドライブモータに適
用される場合を例に挙げて説明したが、上記比率Ｍ：Ｎ
はこれに限定されないのは勿論である。

【０１０４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、三相コイルの内、ハイインピーダンス状態の
コイルに誘起される起電力を電子的に処理してサーボ信
号を得、このサーボ信号に基づいてＤＤモータの回転速
度を制御しているので、従来必要であった周波数発生パ
ターンが不要となり、部品点数を削除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるＤＤモータの回転
速度制御方法が適用される、フロッピーディスクドライ
ブに使用されるメインフレーム（フレーム構造）を斜め
前方上方から見た斜視図である。

【図２】図１のメインフレームを斜め側方上方から見た
斜視図である。

【図３】図１のメインフレームを斜め側方下方から見た
斜視図である。

【図４】本発明によるフロッピーディスクドライブに使
用されるＤＤモータの駆動制御方法を説明するための図
であって、ＤＤモータの一部分（８極分のメイン着磁
と、６個分のポールの部分）の配置を、６状態（〜
）に分けて示した図である。

【図５】図４の各状態（〜）でのステータの各コイ
ルに流す電流Ｉの方向を示す図である。

【図６】図４に示すＤＤモータにおいて、ロータが回転
するにつれて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルがロー
タの永久磁石（メイン磁極）のどの極と対向しているか
を示すタイムチャートである。

【図７】本発明によるフロッピーディスクドライブにお
けるモータ回転制御方法を実現するＤＤモータ用ＩＣの
要部（ＤＤモータ回転速度制御装置）の内部構成を示す
ブロック図である。

【図８】従来のＦＤＤ制御装置の１チップＩＣの外観を
示す平面図である。

【図９】図８に図示した１チップＩＣと共に使用され
る、従来のＦＤＤ制御装置のスピンドルモータ用ＩＣの
外観を示す平面図である。

【図１０】図８に図示した１チップＩＣの内部の概略構
成を示すブロック図である。

【図１１】三相コイルに流れる電流の状態を示す図であ
る。

【図１２】ロータのメイン着磁が２０極で、ステータの
ポールが１５個の従来のＤＤモータの一部（８極分のメ
イン着磁と、６個分のポールの部分）の配置と、３つの
ホール素子との配置関係を示す図である。

【図１３】従来のフロッピーディスクドライブの要部を
示す分解斜視図である。

【図１４】図１３に示したフロッピーディスクドライブ
を斜め前方から見た概略斜視図である。

【図１５】フロッピーディスクドライブで駆動されるフ
ロッピーディスクを示す平面図である。

【図１６】フロッピーディスクドライブに使用されるト
ラック位置検出機構（００センサ）の設置構造を説明す
るための断面図である。

【図１７】図１３に示したフロッピーディスクドライブ
のうち、メインフレームとこれに組み付けられるＤＤモ
ータ（スピンドルモータ）との関係を示す断面図であ
る。

【図１８】図１７に示したＤＤモータのステータの構造
を説明するための平面図である。

【図１９】図１３に示したフロッピーディスクドライブ
に使用されるメインフレーム（メインシャーシ）とモー
タフレーム（モータベース）とを別々にしたものを斜め
前方上方から見た斜視図である。

【図２０】図１９に示したメインフレームのみを斜め側
方上方から見た斜視図である。

【図２１】図１９に示したメインフレームにモータフレ
ームをネジを使用して組み付けた状態を、斜め側方下方
から見た斜視図である。

【符号の説明】

６０ＤＤモータ用ＩＣ（ＤＤモータ回転速度制御装
置）６１１位置検出部６１２相切り替え部６１３励磁時間設定部（ＯＳＣ）６１４速度ディスクリミネータ６１５回転数切替え選択部（ＳＣ）６１６基準クロック発生器（ＣＬＫ）６１７電流制御回路６１８電流リミッタ６１９駆動波形合成部６２０切替え時間決定部６２１出力アンプ

フロントページの続きＦターム(参考） 5D109 KA20 KB05 KD08 KD38 KD41 5H560 AA04 BB04 BB12 DA02 DA13 DA19 EB01 EC02 GG04 JJ02 TT01 5H621 GA02 GA04 GA16 GB11 HH05 JK02 JK08 JK10 JK15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ（Ｎ≧２）個のポールに巻回された三
相コイルを含むステータと、該ステータに対して回転可
能に支持され、Ｍ（Ｍ≧２，Ｍ≠Ｎ）極にメイン着磁さ
れた永久磁石を含むロータと、から構成されたＤＤモー
タの回転速度を制御する方法において、前記三相コイルの内、ハイインピーダンス状態のコイル
に誘起される起電力を電子的に処理してサーボ信号を
得、該サーボ信号に基づいて前記ＤＤモータの回転速度を制
御することを特徴とするＤＤモータの回転速度制御方
法。
【請求項２】Ｍ：Ｎが４：３である、請求項１に記載
のＤＤモータの回転速度制御方法。
【請求項３】Ｎ（Ｎ≧２）個のポールに巻回された三
相コイルを含むステータと、該ステータに対して回転可
能に支持され、Ｍ（Ｍ≧２，Ｍ≠Ｎ）極にメイン着磁さ
れた永久磁石を含むロータと、から構成されたＤＤモー
タの回転速度を制御する装置において、前記三相コイルの内、ハイインピーダンス状態のコイル
に誘起される起電力を電子的に処理してサーボ信号を発
生する電子的処理手段と、該サーボ信号に基づいて前記ＤＤモータの回転速度を制
御する制御手段とを有することを特徴とするＤＤモータ
の回転速度制御装置。
【請求項４】Ｍ：Ｎが４：３である、請求項３に記載
のＤＤモータの回転速度制御装置。