JP3011446B2

JP3011446B2 - モータの回転位置基準信号発生装置

Info

Publication number: JP3011446B2
Application number: JP2249500A
Authority: JP
Inventors: 賢一飯嶋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JPH04127858A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、モータの回転位置基準信号発生装置に係
り、たとえば、3.5インチのフロッピィディスクを直接
回転駆動するモータにおいて、そのフロッピィディスク
のインデックス信号として利用可能な基準信号を発生す
るものに利用することができるモータの回転位置基準信
号発生装置に関する。

（ロ）従来の技術一般に、フロッピィディスクによる記録、再生装置に
おいては、フロッピィディスクがスピンドルハブに装着
されて回転する時、データの書き込み又は読み出しの開
始位置を検知するための基準信号を発生させる必要があ
る。

3.5インチのフロッピィディスクドライブで、駆動モ
ータの回転軸にスピンドルハブを直結し、ディスクを直
接駆動する方式の場合、第６図に示すように、モータの
ロータ（30）の外周の所定の位置にパルス発生用マグネ
ット（32）を取り付け、このパルス発生用マグネット
（32）の回転軌跡の外周近傍に配置されたセンサ手段
（33）よりモータ１回転当り１パルスのパルス信号を
得、このパルス信号を利用して回転位置基準信号（イン
デックス信号）を作っているのが一般的である。

また、3.5インチフロッピィディスクドライブにおい
ては、そのインデックス信号の精度として±50［μse
c］程度が要求される。ところが、パルス発生用マグネ
ット（32）の形状寸法のバラツキ、ロータ（30）への取
り付け位置のバラツキ、センサ手段（33）の配置位置の
バラツキ等の様々な誤差が生じるため、各個のモータを
組み立てる際に、回転位置基準信号のタイミングを微調
整して誤差を補正している。

従来、この微調整の方式としては、センサ手段（33）
の配置を変える機械的な方法と、センサ手段（33）から
得られるパルス信号のタイミングを電気的に調節する電
気的な方法とがあるが、前者の機械的な方法は、普通、
複数本のリード線を有する電気部品であるセンサ手段
（33）を、パルス発生用マグネット（32）の回転軌跡と
一定の距離を保ちつつ（この距離が変化すると、センサ
手段（33）からのパルス信号の出力レベルが変化してし
まう）、ロータ（33）の回転方法に微動させてタイミン
グを調整しなければならず、作業性が良くない。

電気的な調整方法の一例を第７図を参照しながら説明
する。

第７図において符号（１）は、センサ手段としてのパ
ルス発生用コイルを示す。オペアンプからなる増幅回路
（２）の２入力端には、コイル（１）の両端が接続さ
れ、一方の入力端に固定基準電源（４）が接続されてい
る。この増幅回路（２）の出力端T₁は、コンパレータか
らなる比較回路（３）の一方の入力端に接続され、この
比較回路（３）の他方の入力端には可変電源（５）が接
続されている。そして、比較回路（３）の出力端T₂から
インデックス信号を出力する構成を有している。

第８図（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）は、増幅回路（２）の
出力端T₁での波形を示し、第８図（Ｂ）、（Ｄ）、
（Ｆ）は、可変電源（５）の電圧を変化させた時の比較
回路（３）の出力端T₂での波形を示している。

まず、第８図（Ａ）、（Ｂ）を参照して比較回路
（３）の動作を説明する。第８図（Ａ）においてV₁は、
固定基準電源（４）の電圧である。比較回路（３）のヒ
ステリシス電圧幅Vhとすると、比較回路（３）の出力
は、同図（Ｂ）に示すように増幅回路（２）からの入力
信号のレベルがV thL＝V₂−（Vh/2）となった時点でＬ
レベルからＨレベルに立ち上がり、次に入力信号のレベ
ルがV thH＝V₂＋（Vh/2）となった時点でＨレベルから
Ｌレベルへと立ち下がる。このＨレベルからＬレベルへ
立ち下がるタイミングをインデックス信号、即ち、回転
位置基準信号として利用している。そしてこのインデッ
クス信号のタイミングの微調整は、可変電源（５）の電
圧V₂を変化させることによって成される。即ち、V₂を上
げれば、比較回路（３）の出力の立ち下がりを決定する
スレッショルド電圧V thHが上がり、立ち下がりのタイ
ミングが遅れる方向に移動する。逆に、電圧V₂を下げる
と、スレショルド電圧V thHが下がり、立ち下がりのタ
イミングが進む方向に移動する。このようにしてインデ
ックス信号（この例の場合は比較回路（３）の出力の立
ち下がり）のタイミングを微調整していた。尚、第８図
（Ａ）、（Ｂ）は、V₁＞V thHのとき、（Ｃ）、（Ｄ）
は、V₁＜V thHのとき、（Ｅ）、（Ｆ）は、V₁＝V thHの
ときの増幅回路（２）の出力と比較回路（３）の出力を
示している。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上述した回転位置基準信号発生装置に
用いられるセンサ手段（33）は、周囲の温度変化に対し
て発生するパルス信号のレベルが変化してしまうという
難点を有している。これによって、例えば第９図に示す
ように、モータ製造時、センサ手段（33）からのパルス
信号を増幅回路（２）で増幅した信号が実線で示すＳで
あった場合、インデックス信号のタイミングをt₁で調整
しても、調整後、周囲の温度変化によってセンサ手段
（33）からのパルス信号のレベル（振幅）が小さくなる
と、増幅回路（２）からの出力信号のレベルも、図中破
線で示すＳ′のように小さくなってしまい、インデック
ス信号のタイミングガ△ｔだけずれてt₂となってしま
う。つまり、インデックス信号のタイミングを微調整し
た時に、たまたま第８図（Ｅ）、（Ｆ）に示すようにV₁
＝V thHとなっていれば、温度変化を受けても調整され
たタイミングは変化しないが、こうなることは極めて稀
であるから、どうしても従来の装置には、周囲の温度変
化によって、調整されたインデックス信号のタイミング
が変化してしまうという欠点があった。

本発明はこのような状況の下になされたもので、周囲
の温度変化を受けても調整されたインデックス信号（回
転位置基準信号）のタイミングに影響を受けることがな
い、信頼性の高い回転位置基準信号発生装置を提供する
ことを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段このような従来の欠点を解決するために本発明のモー
タの回転位置基準信号発生装置は、モータのロータに配
置されたパルス信号発生用マグネットの近接通過により
互いに位相のずれたパルス信号を発生する温度特性の等
しい第一及び第二のセンサ手段と、これらの第一及び第
二のセンサ手段からのパルス信号を合成比を変化可能に
合成して合成信号を出力する合成手段と、その合成信号
の出力期間中に、この合成信号の無入力レベルに合成信
号が到達した時点（ゼロクロス点）をタイミングとして
回転位置基準信号を出力する回転位置基準信号出力手段
と、を備えている。

（ホ）作用このような手段を備えた本発明は、第一及び第二のセ
ンサ手段から得られる位相のずれた２つのパルス信号を
合成比を変化可能に合成して出力しうる合成手段を有し
ているので、この合成比を変化させることにより合成信
号のゼロクロス点が時間軸方向に移動する。このゼロク
ロス点を回転位置基準信号の出力タイミングとしている
ので、タイミングの微調整は前記２つのパルス信号の合
成比を変えることで容易に成される。なお、周囲の温度
変化を受けると合成信号の出力レベルは変化するが、ゼ
ロクロス点の移動はない。

（ヘ）実施例以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係るモータの回転位置基準信号発生
装置の一実施例を示すブロック図である。

第一及び第二のセンサ手段となるコイル（11）、（1
2）のそれぞれの一端は直接接続され、他端は可変抵抗
（13）を介して接続されている。この可変抵抗（13）の
可動端子がオペアンプからなる２入力増幅回路（14）の
一方の入力端に接続されている。可変抵抗（13）は、コ
イル（11）、（12）からの誘起信号を合成する合成手段
であり、可動端子の調節によってその合成比を変化させ
ることが可能である。

増幅回路（14）の他方の入力端とアース間には第一の
固定基準電源（16）が接続されており、この基準電源
（16）にはコイル（11）、（12）の一端も接続されてい
る。

増幅回路（14）は、可変抵抗（13）からの合成信号を
第一の基準電源（16）の電圧V₃を基準に増幅するもので
あり、その出力端T₃がコンパレータからなる比較回路
（15）の一方の入力端に接続されており、比較回路（1
5）の他方の入力端には第二の基準電源（17）が接続さ
れている。

この比較回路（15）は、増幅回路（14）の出力端T₃の
信号レベルによって、Ｈレベル又はＬレベルとなる信号
を出力するものであり、回転位置基準信号出力手段を形
成している。

次に、第一及び第二のセンサ手段となるコイル（1
1）、（12）の構成と配置について、第２図乃至第４図
を参照して説明する。

第２図は、コイル（11）及び（12）を備えたパルス信
号発生器（23）を示す断面図である。図において、符号
（20）は二つの環状の巻溝（21）、（22）が形成された
磁性材製のボビンであり、その巻溝（21）、（22）に
は、それぞれコイル（11）、（12）が巻装されている。
こうすることにより、コイル（11）、（12）を一本の連
続した導線で形成することが可能であり、また、コイル
（11）、（12）の巻き数を等しくすれば、温度特性の等
しい二つのセンサ手段が容易に得られる。

第３図は、モータのロータ（29）を示す側面図であ
る。図において、符号（25）は磁性材よりなるカップ状
のロータヨークであり、その内側にロータ（29）を回転
させるための駆動用マグネット（図示せず）を備えてい
るものである。そして、このロータヨーク（25）の側壁
外周の一部には、パルス信号発生用マグネット（27）が
固定配置されている。

第４図は、第２図に示したパルス信号発生器（23）と
ロータ（29）との配置を示す平面図である。図に示すよ
うに、パルス信号発生器（23）は、コイル（11）、（1
2）の巻軸をロータ（29）の回転方向に合わせるよう
に、ロータ（29）に配置されたパルス信号発生用マグネ
ット（27）の回転軌跡の外周近傍に固定配置される。こ
のように配置されることにより、ロータ（29）の回転に
伴いパルス信号発生用マグネット（27）の近接通過によ
りコイル（11）、（12）に誘起されるパルス信号は、位
相のずれたものになる。

第５図は、本発明の動作を説明するための波形図であ
る。第５図（Ａ）は、コイル（11）に誘起されたパルス
信号を第一の基準電源（16）の電圧V₃を基準に増幅した
信号S₁と、コイル（12）に誘起されたパルス信号を第一
の基準電源（16）の電圧V₃を基準に増幅した信号S₂との
関係を表わしている。この例では、S₁とS₂とは、90度の
位相差を有している。この位相差を時間に換算した値
が、後で詳述する回転位置基準信号の発生タイミングを
微調整する際の調整可能幅となる。

第５図（Ｂ）は、合成手段である可変抵抗（13）によ
りコイル（11）によるパルス信号にコイル（12）による
パルス信号を限りなく０に近い比率で合成した時の増幅
回路（14）の出力端T₃での波形（限りなくS₁に近い波
形）を示し、同図（Ｃ）は、この時の比較回路（15）の
出力端T₄での波形を示している。ここで比較回路（15）
の一方の入力端に接続されている第二の基準電源（17）
の電圧V₄は、比較回路（15）のヒステリシス電圧幅がVh
であれば、第一の基準電源（16）の電圧V₃に対して、V₄
＝V₃−（Vh/2）で定まる値に設定されている。比較回路
（15）の出力は、増幅回路（14）からの入力信号（同図
（Ｂ）の信号）のレベルが、V thL＝V₄−（Vh/2）に達
した時点でＬレベルからＨレベルに立ち上がり、次にこ
の入力信号のレベルが、V thH＝V₄＋（Vh/2）に達した
時点でＨレベルからＬレベルに立ち下がる。そして、こ
の比較回路（15）の出力がＨレベルからＬレベルに立ち
下がるタイミングを回転位置基準信号として利用してい
る。

ここで本発明では、前述したように、第二の基準電源
（17）の電圧V₄を、V₄＝V₃−（Vh/2）と設定しているの
で、比較回路（15）の出力がＨレベルからＬレベルに立
ち下がるタイミングを決定するスレッショルド電圧V th
Hは、第一の基準電源（16）の電圧V₃に等しい。つま
り、回転位置基準信号として利用するタイミングは、常
に増幅回路（14）からの入力信号のレベルが、その入力
信号のパルス信号（合成信号）出力期間中にこのパルス
信号の無入力レベル、所謂ゼロクロス点に到達した時点
に設定されている。そしてこのゼロクロス点の時間軸方
向への移動は、合成手段である可変抵抗（13）により、
コイル（11）から得られるパルス信号と、コイル（12）
から得られるパルス信号との合成比を変化させることに
より容易になされる。

第５図（Ｄ）は、コイル（11）から得られたパルス信
号とコイル（12）から得られるパルス信号とを1:1の合
成比で合成した時の増幅回路（14）の出力端T₃での波形
を示し、同図（Ｅ）は、この時の比較回路（15）の出力
端T₄での波形を示している。これらの図から明らかなよ
うに、２つのコイル（11）、（12）から得られるパルス
信号の合成比を変化させることにより、増幅回路（14）
からの出力信号のゼロクロス点を、時間軸方向に移動さ
せることができる。

第５図（Ｆ）は、コイル（11）から得られたパルス信
号を限りなく０に近い比率でコイル（12）から得られる
パルス信号に合成した時の増幅回路（14）の出力端T₃で
の波形（限りなくS₂に近い波形）を示し、同図（Ｇ）
は、この時の比較回路（15）の出力端T₄での波形を示し
ている。

以上の説明から明らかなように、回転位置基準信号に
利用される比較回路（15）の立ち下がりのタイミング
は、第５図（Ｃ）に示すタイミングから同図（Ｇ）に示
すタイミングまで、ほぼ同図（Ａ）に示すS₁とS₂の位相
差に等しい幅で調整可能である。よって、本発明の回転
位置基準信号発生装置を、3.5インチのフロッピィディ
スクドライブのインデックス信号発生装置として用いる
場合は、この調整幅を１〜５［msec］程度に設定してお
けば、周囲の温度変化に影響を受けることのない、信頼
性の高いインデックス信号を容易に得ることができる。

尚、本実施例では、第一及び第二のセンサ手段として
コイル（11）、（12）を用いる構成であったが、本発明
は、これに限定されない。例えば、従来公知のホール素
子を２個用いて、ロータ（29）に配置されたパルス信号
発生用マグネット（27）の外側近傍に互いに近接配置し
てセンサ手段としてもよい。

更に、本発明の合成手段は、可変抵抗（13）に限定さ
れないし、信号を加算する構成に限らず信号を減算する
構成であってもよい。

また、本発明は、インデックス信号発生装置の他、種
々の基準信号の発生装置として応用可能である。

（ト）発明の効果このように構成された本発明は、近接配置した第一及
び第二のセンサ手段からパルス信号発生用マグネットの
近接通過に伴って位相のずれたパルス信号を得て合成手
段で合成し、その合成信号のゼロクロス点をタイミング
として回転位置基準信号を発生させるようにしたので、
周囲の温度変化を受けてもその合成信号のゼロクロス点
は変化しないから、一度調整されたタイミングがずれる
ことはない。また、合成手段の合成比を変化させるだけ
で容易に正確なタイミング調整をすることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータの回転位置基準信号発生装
置の一実施例を示すブロック図、第２図は本発明に用い
られるパルス信号発生器の一例を示す断面図、第３図は
本発明に用いられるロータの一例を示す側面図、第４図
は本発明のセンサ手段の配置を示す平面図、第５図は本
発明の動作を説明するための波形図、第６図は従来のモ
ータの回転位置基準信号発生装置を示す平面図、第７図
は従来のモータの回転位置基準信号発生装置にブロック
図、第８図は第７図の動作を説明するための波形図、第
９図は従来の問題点を説明するための波形図である。（１）……パルス発生用コイル、（２）……増幅回路、
（３）……比較回路、（４）……固定基準電源、（５）
……可変電源、（11）（12）……センサ手段（パルス発
生用コイル）、（13）……合成手段（可変抵抗）、（1
4）……増幅回路、（15）……比較回路、（16）（17）
……固定基準電源、（20）……ボビン、（21）（22）…
…巻溝、（23）……パルス発生器、（25）……ロータヨ
ーク、（27）（32）……パルス信号発生用マグネット、
（29）（30）……ロータ、（33）……センサ手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−119555（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−169910（ＪＰ，Ａ) 実開平２−21581（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−162617（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−23602（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 H02K 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータのロータに配置されたパルス信号発
生用マグネットの近接通過により互いに位相のずれたパ
ルス信号を発生する温度特性の等しい第一及び第二のセ
ンサ手段と、これら第一及び第二のセンサ手段からのパルス信号を、
合成比を変化可能に合成し、合成信号を出力する合成手
段と、前記合成信号の出力期間中に前記合成信号の無入力レベ
ルに前記合成信号が到達した時点（ゼロクロス点）をタ
イミングとして回転位置基準信号を出力する回転位置基
準信号出力手段と、を具備することを特徴とするモータの回転位置基準信号
発生装置。