JP2629656B2 - 回転位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報記録再生装置
における回転位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報記録再生装置は広く使用され
ている。この情報記録再生装置において、情報記録の開
始及び終了位置を示すため、ディスク、ドラムなどの１
回転に付き１個のパルス信号からなる回転位置信号（イ
ンデックス信号）を発生する回転位置検出装置が必要で
ある。

【０００３】例えば、フロッピーディスク装置において
は、フロッピーディスクの同心円状記録トラック上の情
報記録の開始及び終了位置を示すため、ディスクの１回
転に付き１個のパルス信号、いわゆるインデックス信号
を発生する回転位置検出装置が設けられている。

【０００４】この回転位置検出装置は、パルス発生装置
と波形処理装置とにより構成されている。

【０００５】前記フロッピーディスク装置においてこの
パルス発生装置は、駆動モータがダイレクトドライブ型
の場合このモータに組込まれるている。

【０００６】図５は、従来のパルス発生装置が組込まれ
たダイレクトドライブ型スピンドルモータを示す概略構
造図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。

【０００７】図中８はセンターハブで、ダイレクトドラ
イブ型スピンドルモータ７のロータ９と直結しており、
ロータ９の回転により一体的に回転し、フロッピーディ
スク（図示せず）を回転駆動する。

【０００８】ロータ９の外周付近にインデックスマグネ
ット１が固定されており、ステータベース１０に磁気検
出素子２が固定されており、両者でパルス発生装置を構
成している。そして、ロータ９の回転によりインデック
スマグネット１が磁気検出素子２と対向する度に、磁気
検出素子２からパルスが出力される。この出力は、図８
の波形処理回路に供給されインデックス信号となる。

【０００９】図６は従来例の波形処理回路の動作を説明
するブロック図、図７は図６の回路の動作を説明する波
形図である。

【００１０】図６において、前記パルス発生装置の磁気
検出素子２からのパルス出力は、増幅回路３”で適宜増
幅され図７（ａ）に示すような波形ａのパルスとなる。
この波形ａは図６に示す如く、電圧比較回路６”におい
て基準電圧発生回路５”からの基準電圧ＶT と比較整形
され、図７（ｂ）に示すようなインデックス信号出力ｂ
となる。

【００１１】以上説明したように、従来例の回転位置検
出装置は、従来例のパルス発生装置と従来例の波形処理
装置とにより構成されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
磁気検出素子２の出力には、インデックスマグネット１
による磁束に応じた信号の他に、モータの駆動磁極の漏
洩磁束に応じた電圧や磁気検出素子２が持つ不平衡電圧
（オフセット電圧）などの誤差電圧が重畳されている。
図７（ａ）の波形ａにおいて、振幅の大きなパルス波形
がこの信号電圧成分であり、振幅の小さな繰返し波形が
この誤差電圧成分である。このため、前記基準電圧ＶT
は図７（ａ）に示すように、この誤差電圧より大きく、
信号電圧より小さい値に設定する必要がある。しかし、
この信号電圧の振幅は、磁気検出素子２の感度、磁気検
出素子２とインデックスマグネット１とのギャップなど
の要因により各装置間で一定とはならない。このため、
安定したインデックス信号を発生するためには、個々の
装置において信号電圧の振幅または基準電圧ＶT の調整
が必要になり、その調整機構のスペースのため装置が大
きくなり、又、調整機構の部品代や調整工数等に余計な
工数が掛かるという問題があった。

【００１３】更に、前記磁気検出素子２、インデックス
マグネット１には温度特性があり、これによる制約もあ
った。

【００１４】例えば、この磁気検出素子２にコストが安
く、感度の高いＩｎＳｂホール素子を使用した場合、こ
の素子の感度の温度特性は略−２％／℃である。このた
め、６０℃の高温では、前記信号電圧の振幅は２５℃に
おけるそれの１／３にもなってしまい、この信号電圧が
前記基準電圧ＶT を下回りインデックス信号が得られな
くなることがある。

【００１５】図７（ｃ）、（ｄ）は、２５℃における波
形図（ａ）、（ｂ）に対応した６０℃における波形図で
ある。図７（ｃ）に示すように、６０℃における図６の
増幅回路３”の出力ａ’は前記信号電圧成分が基準電圧
ＶT より小さいため、電圧比較回路６”の出力であるイ
ンデックス信号ｂ’は図７（ｄ）のように０となる。

【００１６】又逆に、−１０℃の低温では、前記誤差電
圧の振幅も２５℃におけるそれの１．７倍となるため、
この誤差電圧が前記基準電圧ＶT を越えて誤動作するこ
とがある。

【００１７】図７（ｅ），（ｆ）は２５℃における波形
図（ａ），（ｂ）に対応した−１０℃における波形図で
ある。図７（ｅ）に示すように、−１０℃における図６
の増幅回路３”の出力ａ”は、前記誤差電圧成分も基準
電圧ＶT を超えているため、電圧比較回路６”の出力で
あるインデックス信号ｂ”は図７（ｆ）のように誤動作
波形となる。

【００１８】このように従来例では安定動作温度範囲が
狭く、これを使用したフロッピーディスク装置の使用温
度範囲が制限されるという問題があった。

【００１９】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、小型軽量化が可能で、しかも個々の装置において信
号電圧の振幅又は基準電圧の調整が不要で、安定動作温
度範囲の広い、情報記録再生装置における回転位置検出
装置を提供することを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の回転位置検出装
置は、駆動磁極を有するロータと、前記駆動磁極を検出
して駆動磁極位置信号を出力するＩｎＳｂホール素子と
駆動用コイルとを有するステータと、前記駆動磁極位置
信号に応じて前記駆動用コイルに駆動電流を切り換えて
流す駆動回路とを備え、情報記録再生装置のディスク、
ドラム等を回転駆動するブラシレスモータのこのロータ
の駆動磁極の１磁極の磁束量をその磁極が前記ホール素
子と対向した場合の出力振幅が他の磁極の場合のそれに
対して変化させたインデックス部と、前記インデックス
部に対応して前記ホール素子の出力の振幅に応じた信号
を出力するように構成したインデックス信号検出手段
と、前記インデックス信号検出手段の出力信号の最大値
に応じた信号を検出保持するピークホールド手段と、前
記ピークホールド手段の出力に応じて基準信号を発生す
る基準信号発生手段と、前記インデックス信号検出手段
の出力信号を前記基準信号と比較して回転位置信号を出
力する比較手段とを備え、該駆動回路と、該インデック
ス信号検出手段と、該ピークホールド手段と、該基準信
号発生手段と、該比較手段とを１個のＩＣとして構成し
たものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】パルス発生装置をホールブラシレ
スモータの駆動用マグネットと駆動磁極位置検出用のホ
ール素子とで兼用した例であり、図１の本発明の実施例
におけるパルス発生装置と図２の本発明の実施例におけ
る波形処理回路とより構成されている。

【００２２】図１は、本発明の回転位置検出装置の実施
例におけるパルス発生装置が組み込まれたダイレクトド
ライブ型スピンドルモータの概略構造を示す分解斜視図
である。

【００２３】図中９’はロータで、フロッピーディスク
（図示せず）を回転駆動するセンターハブ、ロータ軸
（共に図示せず）と一体的に回転する。このロータ９’
には８極の駆動磁極を形成した駆動用マグネット１１が
配置されており、この駆動磁極中の１磁極中の一部に無
着磁部分１２を設けることにより、この磁極の磁束量を
他の磁極のそれより小さくなるように構成している。

【００２４】一方ステータベース１０’上に、前記駆動
磁極と対向して３相の駆動用コイル１３、夫々電気角で
１２０゜の角度で配置された３個の駆動磁極位置検出用
のＩｎＳｂホール素子２’が配置され、中央に前記ロー
タ軸を軸支する軸受１４が配置されておりステータを構
成している。そして、前記ロータ軸をこの軸受１４で支
持することにより、ダイレクトドライブ型スピンドルモ
ータ７’を構成している。

【００２５】そして、前記ロータ９’は、前記駆動磁
極、駆動用コイル１３、ホール素子２’、ブラシレスモ
ータ駆動回路１５（図２）の相互作用による公知のホー
ルブラシレスモータの原理により回転する。

【００２６】又、前記駆動用マグネット１１の駆動磁極
の１磁極中に設けた無着磁部分１２と駆動磁極位置検出
用ホール素子２’とで、本発明の実施例におけるパルス
発生装置を構成している。この着磁部分１２を設けた磁
極がホール素子２’と対向した場合の出力振幅は、他の
磁極のそれの７０％程度になるように無着磁部分の大き
さ等を調整してある。

【００２７】次に、このパルス発生装置からの信号を処
理する、本発明の実施例における波形処理回路について
説明する。図２は、本発明の回転位置検出装置の実施例
における波形処理回路の動作を説明するブロック図、図
３は、図２の回路の動作を説明する波形図、図４は、図
２の回路の回路図である。

【００２８】図２に示す如く、駆動用マグネット１１に
形成した８極の駆動磁極に応じた３個のホール素子２’
の駆動磁極位置検出信号ａ，ｂ，ｃは、ブラシレスモー
タ駆動回路１５へ供給され、この駆動回路１５により、
この検出信号に応じて３相の駆動用コイル１３に順次駆
動電流を流すことにより、駆動用マグネット１１は回転
駆動される。

【００２９】この３個のホール素子２’の前記駆動磁極
の回転に伴う検出信号波形は、夫々図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示すような波形ａ，ｂ，ｃである。こ
の波形ａ，ｂ，ｃには、夫々前記駆動用マグネット１１
の１回転に付き１回、前記無着磁部分１２を設けた磁極
が夫々のホール素子２’と対向した場合の、振幅の小さ
な波形を含んでいる。図中点線の部分は、無着磁部分１
２が無い場合の波形である。

【００３０】この３個のホール素子２’の中の１個ＨＧ
Ｗの検出信号出力ｃは、図２に示す如く増幅回路３’へ
も供給され、個々で適宜増幅され、図３（ｄ）に示すよ
うな波形ｄとなる。ここではリニア増幅範囲が狭いＢ級
増幅を用いているが、正負対称出力が得られるＡ級増幅
でも良い。即ち、図４においてはホール素子ＨＧＷの出
力がＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２のベースに入力さ
れ、トランジスタＱ１〜１０及び抵抗Ｒ３〜５で構成さ
れる増幅回路３’によって増幅され、ＮＰＮトランジス
タＱ１０のエミッタに出力される。図２に示す如くこの
出力ｄは、電圧比較回路６’の反転入力端子、ピークホ
ールド回路４’、整形回路１６に供給される。

【００３１】このピークホールド回路４’は、入力電圧
の最大値を検出保持し、図３（ｅ）に示すような波形ｅ
の出力を基準電圧発生回路５’へ供給する。即ち、図４
においてはトランジスタＱ１１〜１７及びコンデンサＣ
１がピークホールド回路４’を構成しており、ＮＰＮト
ランジスタＱ１１のベースに入力された信号の最大値が
検出保持されＮＰＮトランジスタＱ１７のエミッタに出
力される。図２に示す如く基準電圧発生回路５’は、入
力電圧を８５％に分圧して、前記電圧比較回路６’の非
反転入力端子に基準電圧ＶT として供給する。この基準
電圧ＶT のレベルは図３（ｄ）に示すように、前記ホー
ル素子２’が無着磁部分１２の無い磁極と対向した場合
の波形のピーク値と無着磁部分１２を設けた磁極と対向
した場合の波形のピーク値との中間であるから、この電
圧比較回路６’は、図３（ｆ）に示すように、このホー
ル素子２’が無着磁部分１２の無い磁極と対向した場合
にローレベルに、他の場合にはハイレベルになっている
ような波形ｆの信号電圧を発生し、これを図２に示す如
く弁別回路１７に供給する。即ち、図４において抵抗Ｒ
６、７は基準電圧発生回路５’を構成しており、ＮＰＮ
トランジスタＱ１７のエミッタに出力された電圧を抵抗
Ｒ６及びＲ７の抵抗値の比によって８５％に分圧し、ト
ランジスタＱ１８〜２２で構成される電圧比較回路６’
の非反転入力端子であるＰＮＰトランジスタＱ１８のベ
ースに出力している。又、電圧比較回路６’の反転入力
端子であるＰＮＰトランジスタＱ１９には、増幅回路
３’の出力端子であるトランジスタＱ１０のエミッタか
らの出力が供給され、この電圧比較回路６’の比較結果
はＮＰＮトランジスタＱ２２のコレクタから出力され
る。

【００３２】一方、図２に示す如く、前記整形回路１６
は、入力信号を更に増幅し矩形波に整形して、図３
（ｇ）に示すような波形を弁別回路１７に供給する。即
ち、図４において、整形回路１６はトランジスタＱ２３
〜２７で構成され、ＰＮＰトランジスタＱ２４のベース
に前記トランジスタＱ１０のエミッタからの出力が供給
され、ＮＰＮトランジスタＱ２７のコレクタに出力され
る。

【００３３】これらの信号からインデックス信号を弁別
するには、アナログでサンプルホールド方法もあるが、
ここではディジタル回路で弁別する方法をの例について
説明する。

【００３４】図４に示すようにこの弁別回路１７は、電
圧比較回路６’の出力信号ｆのローレベルでセットさ
れ、整形回路６の出力信号ｇのローレベルでリセットさ
れるＲＳフリップフロップと、Ｄ入力端子にこのＲＳフ
リップフロップをＱ出力端子を、クロック入力端子に整
形回路１６の出力信号ｇを供給され、この信号の立ち上
がりエッジで取りがされるＤフリップフロップとで構成
されている。この結果、ＲＳフリップフロップのＱ出力
端子には図３（ｈ）に示すような信号ｈが現れ、Ｄフリ
ップフロップのＱ出力端子には図３（ｉ）に示すような
インデックス信号ｉが出力される。

【００３５】本実施例においては、基準電圧ＶT は信号
の最大値に応じて発生するから、個々の装置において信
号電圧の振幅又は基準電圧ＶT の調整は不要である。

【００３６】又、ホール素子２’にコストが安く、感度
の高いＩｎＳｂホール素子を使用しが、高温で信号電圧
の振幅が減少しても、基準電圧ＶT も相応に減少するの
でインデックス信号が得られなくなることはなく、低温
でも基準電圧ＶT が相応に増加するので誤動作すること
もなく、広い温度範囲で安定してインデックス信号を発
生することができる。

【００３７】又、ＩｎＳｂホール素子を使用した場合は
ホール素子の感度が高いから、信号処理に必要なホール
素子出力を得るのに流すべきホール素子バイアス電流が
少なくなる。

【００３８】更に、これらのインデックス信号検出手段
と、ピークホールド手段と、基準信号発生手段と、比較
手段とで構成した波形処理回路及び、ブラシレスモータ
の駆動回路１５はＩＣ化に適しており、又、ホール素子
ＨＧＷの出力信号は波形処理回路及びブラシレスモータ
の駆動回路１５のいづれにも供給されているから、これ
らを１個のＩＣとして構成すれば、ホール素子ＨＧＷの
信号入力端子が共有され、その分だけ合計のＩＣの端子
数が低減され、小型なＩＣパッケージの中に構成でき、
部品の相互間の配線スペースも省ける。

【００３９】

【発明の効果】以上の構成からなる本発明の回転位置検
出装置は、個々の装置において信号電圧の振幅又は基準
電圧の調整は不要であるから、調整機構の部品代や調整
工数が省ける。又、ホール素子にコストが安く、感度の
高いＩｎＳｂホール素子を使用し，しかも安定動作温度
範囲が広く、消費電流の少ない回転検出装置が提供でき
る。

【００４０】又、パルス発生装置をブラシレスモータ駆
動用部品で兼用しており、パルス発生装置の配置スペー
スが不要となるためモータが小型になり、部品代や組立
工数が省ける。

【００４１】更に、波形処理回路及びブラシレスモータ
の駆動回路を１個のＩＣとして構成することにより、ホ
ール素子の信号入力端子が共有され、その分だけ合計の
ＩＣの端子数が低減され、小型軽量なＩＣパッケージの
中に構成でき、部品の相互間の配線スペースも省けるな
ど、小型な回転検出装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転位置検出装置の実施例のパルス発
生装置が組み込まれたダイレクトドライブ型スピンドル
モータの概略構造を示す分解斜視図である。

【図２】本発明の回転位置検出装置の実施例のブロック
図である。

【図３】実施例のブロック図の動作を説明する波形図で
ある。

【図４】図２の実施例の回路図である。

【図５】従来例の回転位置検出装置が組み込まれたダイ
レクトドライブ型スピンドルモータを示す概略構造図で
ある。

【図６】従来の回転位置検出装置のブロック図である。

【図７】図６の従来例の動作を説明する波形図である。

【符号の説明】

１・・インデックスマグネット、２、２’・・磁気検出素子
（ホール素子）、３、３’、３”・・増幅回路、４、４’
・・ピークホールド回路、５、５’、５”・・基準電圧発生
回路、６、６’、６”・・電圧比較回路、９、９’・・ロー
タ、１１・・駆動用マグネット、１２・・無着磁部分、１６
・・整形回路、１７・・弁別回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動磁極を有するロータと、前記駆動磁極
   を検出して駆動磁極位置信号を出力するＩｎＳｂホール
   素子と駆動用コイルとを有するステータと、前記駆動磁
   極位置信号に応じて前記駆動用コイルに駆動電流を切り
   換えて流す駆動回路とを備え、情報記録再生装置のディ
   スク、ドラム等を回転駆動するブラシレスモータのこの
   ロータの駆動磁極の１磁極の磁束量をその磁極が前記ホ
   ール素子と対向した場合の出力振幅が他の磁極の場合の
   それに対して変化させたインデックス部と、前記インデ
   ックス部に対応して前記ホール素子の出力の振幅に応じ
   た信号を出力するように構成したインデックス信号検出
   手段と、前記インデックス信号検出手段の出力信号の最
   大値に応じた信号を検出保持するピークホールド手段
   と、前記ピークホールド手段の出力に応じて基準信号を
   発生する基準信号発生手段と、前記インデックス信号検
   出手段の出力信号を前記基準信号と比較して回転位置信
   号を出力する比較手段とを備え、該駆動回路と、該イン
   デックス信号検出手段と、該ピークホールド手段と、該
   基準信号発生手段と、該比較手段とを１個のＩＣとして
   構成したことを特徴とする回転位置検出装置。