JP3298407B2 - スピンドルモータの製作方法 - Google Patents
スピンドルモータの製作方法Info
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Description
プスタン軸を直接回転駆動するような周波数発電機(以
下FGと略)を備えたスピンドルモータの製作方法に係
わり、FG信号の周波数を高め低速回転で回転ムラの少
ないスピンドルモータの製作方法を提供するものであ
る。
転駆動する、スピンドルモータの断面を示す断面図、図
9は従来のこのようなスピンドルモータの例を示す分解
斜視図(軸受手段は図示せず)、図10はステータベー
スの平面図であり、ロータ1は軟鉄板製のロータヨーク
3上に、スピンドル4と、焼結フェライト製の駆動マグ
ネット5と、この駆動マグネット5の外周にフェライト
磁性粉をポリアミド(ナイロン)を主体とする有機質の
バインダで結合してモールド成形したFGマグネット6
とが同軸に固着されて構成されている。
8極の駆動磁極が、またFGマグネット6には円周方向
に等間隔に128極のFG磁極が着磁されている。
絶縁層を挟んで銅箔をエッチング等で加工したパターン
回路を形成したステータベース7上に、6個の空心の電
機子コイル8を60度間隔に載置している。
対向して回転信号を発生するホール素子9(9a〜9
c)と、ホール素子9の出力する回転信号に応じて電機
子コイル8に選択的に駆動電流を流す駆動回路(図示せ
ず)とが載置されている。
定された軸受ホルダ9に内装されたベアリングのような
軸受手段10によって回転自在に支持され、いわゆるブ
ラシレスモータを構成し、既知の作用によりロータが回
転駆動力を発生する。なお、13はロータ1に固定され
たプーリである。
と対向してFGパターンコイル12が前記パターン回路
と共に形成されており、ロータ1の回転に伴いその回転
速度に比例した1回転当たり64サイクルのFG信号を
発電出力する。
TRのキャプスタン駆動に用いる場合、このFG信号の
周波数に応じてモータの駆動電流の大きさを制御する速
度制御手段を設け、所定の回転速度で回転するように構
成する。
密度化に伴い、定常の記録再生時での単位時間当たりの
磁気テープ送り量が少なくなり、定常記録再生時に必要
なスピンドルの回転数は低下してきている。
に短時間にアクセスできるよう、いわゆる早送り再生時
の磁気テープ送り量を高速化するためにキャプスタン軸
を太くすることが求められている。
再生時の磁気テープ送り量を従来に維持するためには、
回転速度をさらに低速にする必要がある。
ドルモータの回転速度が低下すると、FG磁極とFGパ
ターンコイルとの相対速度も低下し、その発電するFG
信号の振幅は比例して小さくなる。
信号との相対的な比率、いわゆるS/Nが悪化し、これ
が制御手段の誤動作の要因となってモータの回転ムラを
悪化させる。
スピンドルの回転中心に対して同軸に組み付けられなけ
れば、やはり回転ムラを悪化させる原因となるが、その
調整は容易でなく組み立てに多くの手間を必要としてい
た。
組み立ててから測定しなければ判明せず、規格外が判明
してもその修理には多大な手間を必要としていた。
信号の振幅が変化しない、前記したホール素子の出力す
る回転信号をFG信号として用いる方法も提案されてい
るが、駆動磁極の極数の1/2のサイクル数しか得られ
ず、上記のように8極の場合はモータ1回転当たり4サ
イクルで、低速で回転するモータの速度制御には少なく
とも50サイクル以上必要であることから採用できな
い。
る回転信号が120度の位相差を有することを利用し
て、各々の回転信号の排他的論理和をFG信号として用
いる方法も提案されているが、FG信号に含まれる周波
数変動が大きく、回転ムラが悪化する上、駆動磁極の極
数とホール素子数の積の1/2のサイクル数しか得られ
ず、上記のように8極場合はモータ1回転当たり12サ
イクルであり、同様に採用できない。このように従来は
回転信号のサイクル数と回転信号発生手段の数との積よ
り大なるサイクル数の周波数信号を出力することはでき
なかった。
上しトルクリップルを抑えるため、駆動磁極は矩形波又
は、台形波状に着磁され、駆動磁極に応じて出力される
回転信号の波形も矩形波又は、台形波状になる。
は、上記した以上の周波数分割は過大な周波数変動を含
む上、実現は極めて困難である。
誤差や感度の差は、FG信号の周波数変動につながる
が、その取り付け調整は困難である上、多大な手間を必
要とする。
題点に鑑みなされたもので、低速回転速度でもS/Nの
悪化しない多サイクルのFG信号を出力し、FG磁極及
びFGパターンコイルの同軸調整の手間を不要とし、さ
らに、組立て後の修理をも容易とすると共に、低速回転
でも回転ムラの少ないスピンドルモータの製作方法を提
供する。
駆動磁極を有する駆動マグネットと複数の位置磁極を有
する位置マグネットとを備え、ステータ上には前記駆動
磁極と対向する電機子コイルと、前記複数の位置磁極に
対向して互いに異なった位相で振幅が変化する複数の回
転信号を出力する回転信号発生手段と、前記回転信号発
生手段の回転信号に応じて前記電機子コイルに駆動電流
を流す駆動回路と、前記複数の回転信号に応じて波形を
分割し周波数信号を出力する波形分割手段とを備えたス
ピンドルモータの製作方法であって、前記ステータと組
み合わせた前記ロータを一定の速度で回転させて、前記
周波数信号を得るステップと、得られた前記周波数信号
の周波数が前記ロータの回転に応じて変動する変動量に
基く信号である、変動信号を算出するステップと、算出
した前記変動信号に基いて、前記周波数の変動を減少さ
せるために前記位置磁極の各点について補正すべき磁気
強度を算出するステップと、前記ロータを回転させなが
ら、前記位置磁極に対向して配置した着磁ヘッドから前
記算出した補正すべき磁気強度に基く磁界を連続的に発
生させて、前記位置磁極の各点の磁気強度を調整するス
テップとを有することを特徴とするスピンドルモータの
製作方法。
極を有する駆動マグネットと、円周方向に互いに1/2
ピッチずらして配置した複数の位置磁極を有する位置マ
グネットとを備え、 ステータ上には前記駆動磁極と対向
する電機子コイルと、前記複数の位置磁極に対向して互
いに90度の位相差で振幅が変化する複数の回転信号を
出力する回転信号発生手段と、前記回転信号発生手段の
回転信号に応じて前記電機子コイルに駆動電流を流す駆
動回路と、前記複数の回転信号に応じて波形を分割し周
波数信号を出力する波形分割手段とを備えたスピンドル
モータの製作方法であって、 前記ステータと組み合わせ
た前記ロータを一定の速度で回転させて、前記周波数信
号を得るステップと、 得られた前記周波数信号の周波数
が前記ロータの回転に応じて変動する変動量に基く信号
である、変動信号を算出するステップと、 算出した前記
変動信号に基いて、前記周波数の変動を減少させるため
に前記位置磁極の各点について補正すべき磁気強度を算
出するステップと、 前記ロータを回転させながら、前記
位置磁極に対向して配置した着磁ヘッドから前記算出し
た補正すべき磁気強度に基く磁界を連続的に発生させ
て、前記位置磁極の各点の磁気強度を調整するステップ
とを有することを特徴とするスピンドルモータの製作方
法をそれぞれ提供するものである。
プスタン軸を直接回転駆動するスピンドルモータの一実
施例を示す分解斜視図(軸受手段は図示せず)、図2は
ステータの平面配置図、図3はロータの一部断面図、図
4の破線部内はスピンドルモータのブロック図である。
21が、シャーシ及び軸受ホルダに取り付けられること
は図8,9に示す従来例と同様である。
ピンドル23と、焼結フェライト製の駆動マグネット2
4と、その外周にフェライト磁性粉をポリアミド(ナイ
ロン)を主体とする有機質のバインダーで結合してモー
ルド成形した位置マグネット25(25a,25b)と
が同軸に固着されて構成されている。
間隔に8極の駆動磁極(N,S)が、駆動マグネット2
4の外周に配置された位置マグネット25には円周方向
に等間隔に8極の位置磁極25a,25bとが1/2ピ
ッチずらして同軸に2セット着磁されている。
銅箔をエッチング等で加工したパターン回路を形成した
ステータベース26上に、5個の空心の電機子コイル2
7を72度間隔に載置していると共に、上記位置磁極2
5a,25bに対向して90度位相差の回転信号を発生
する回転信号検出手段である2個のホール素子28a、
28bが載置されている。更に、2個のホール素子28
a,28bとスピンドル23を挟んで対向するステータ
ベース26の一側には後述する着磁ヘッドを位置決めす
るための位置決め部26aが切欠いて形成してある。
せて示すように、上記ホール素子の出力信号を適宜増幅
する前置増幅器29a,29bと、ホール素子28a、
28bの出力する90度位相差の回転信号を5相の位置
信号に変換する2相5相変換回路30と、この2相5相
変換回路30の位置信号に応じて5相マトリックス31
を介して電機子コイル27に選択的に駆動電流を流す駆
動回路32とが載置されている。
構成の図示せぬ軸受手段によって回転自在に支持され、
いわゆるブラシレスモータを構成し、5相の電機子コイ
ル27の発生する回転磁界と駆動マグネット24との相
互作用によりロータ20が回転駆動力を発生する。
応じて生成され、駆動マグネット24の駆動磁極とは別
に、分割に好適な正弦波状に着磁しており、また各々の
ホール素子には別個の位置磁極が対向するため、各々の
ホール素子の取り付け位置精度や感度に差に応じて磁極
の位相や振幅を調整しながら着磁するものである。
号のサイクル数と回転信号発生手段の数との積より大な
るサイクル数の周波数信号を出力する信号分割手段(波
形分割手段)33が載置され、本実施例では上記ホール
素子28a,28bの出力する90度位相差の回転信号
を16倍の周波数に分割して、ロータ20の回転に伴い
その回転速度に比例した1回転当たり64サイクルの周
波数のFG信号を生成出力している。
例、図6は出力波形を示し、直列に接続された8個の抵
抗(R1 〜R8 )を1辺として4辺をブリッジ結線し、
その4頂点にホール素子28a,28bの出力される適
宜増幅された90度位相差の回転信号{図6(A)
(B)}を入力すると、対向する接続点間(P1 ,P2
,Q1 ,Q2 )に位相のシフトした信号{図6
(C)}が現れる。
4で矩形波に整形し{図6(D)(E)(F)}、排他
的論理和のゲート回路35で合成すると周波数分割{図
6(G)}され、この回路の場合、1回転当たり64サ
イクルのFG数信号が出力される。
TRのキャプスタン駆動に用いる場合、このFG信号の
供給を受け、その周波数に応じてモータの駆動電流の大
きさを制御する速度制御手段をを外部に設け、速度の負
帰還ループ形成し所定の速度で回転するように構成す
る。
る図7は位置磁極25a,25bのホール素子28a,
28bと対向する表面にロータの回転に伴う振れの大き
さとFG信号の周波数変動の大きさの関係を実験で求め
たもので、位置磁極のホール素子と対向する表面にロー
タの回転に伴う振れが大きいと、後述する着磁ヘッドと
の距離にムラができ、磁極強度のムラから、回転信号の
歪みとなる。
の周波数変動を悪化させ、分割数も制限される。このた
め、位置磁極25a,25bのホール素子28a,28
bと対向する表面は切削や、研磨などにより上記図3に
示すように振れ取りの加工を施すことにより、波形分割
数を大きくしてもFG信号の周波数変動を小さくでき、
歩留まりも大幅に向上する。
成される磁石でも構成は可能であるが、焼結時の収縮の
ムラにより、位置磁極25a,25bのホール素子28
a,28bと対向する表面のロータの回転に伴う振れが
大きくなり、磁気特性もムラが多いため、FG信号の周
波数変動が大きく、歩留まりが悪い。
ェライト磁性粉をポリアミド(ナイロン)やPPSなど
を主体とする有機質のバインダーで結合してモールド成
形すれば、収縮率が小さいため寸法精度が良好で振れも
小さくなり、均一な磁気特性が得られる上、振れ取り加
工も研磨より容易な切削で可能となるため、大幅に歩留
まりが向上し手間も省ける。
を成形するようにすれば、マグネットの磁気特性の均一
性はより好ましくなり、上記技術に相乗した効果を生じ
る。
結合して形成したマグネットは、その磁性粉の含有率を
調整することで抗磁力が調整でき、抗磁力を低く調整す
れば、小さな磁界で磁極の強度を調整できるから、位置
磁極の波形をより正確に形成又は調整でき、FG信号の
周波数変動を低減し、分割数を高くすることが可能とな
る。
では、入力される90度位相差の回転信号の振幅は各々
等しくすることが、FG信号の周波数変動を抑える条件
であるが、個々のホール素子の感度は一様でなく、回転
信号の振幅にも差が生じる。
5bの強度を調整する方法もあるが、調整の幅に限界が
あり、細部まで調整するには時間がかかる問題がある。
このため、ホール素子のバイアス電流や回転信号の増幅
率などを調整可能とするよう図3に示すように前置増幅
器29a,29bに半固定抵抗器36a,36bを備え
ることで、振幅の調整幅が拡大し着磁作業も容易とな
り、細部まで調整でき、周波数の分割数も大きくするこ
とができ、FG信号の周波数変動も低減される。なお、
この半固定抵抗器36a,36bは双方について調整可
能であるが、一方の増幅率を固定とし、他方の増幅率を
調整可能とするように適宜構成しても良いことは勿論の
ことである。
る2信号とした例について説明してきたが、この場合、
回転信号発生手段の個数が最少で安価に構成できる効果
がある。
ば夫々120度の位相差を有する3信号であっても同様
の構成が可能で、この場合、波形分割手段において位置
信号の3次高調波が相互に打ち消され、影響が少なくな
る特徴があり、またFG信号の周波数変動に対する抵抗
値の誤差の影響が小さくなる効果がある。
素子の例に限られないが、ホール素子は大きさや感度、
経時変化などの点で本発明の回転信号発生手段として良
好である。
抗値や感度の温度特性が極めて小さいため、温度変化に
対しても回転信号の振幅変動が少なく、使用可能温度範
囲が拡大する効果がある。
は多数の抵抗と電圧比較器34及び排他的論理のゲート
回路35などを含んで構成する必要があり、その実現に
はモノリシックICとすることが必要である。
数を高くするためには、回転信号の位相をシフトする抵
抗群の抵抗値に、極めて高い相対精度が必要であるが、
モノリシックICとすれば容易に高い相対精度が得られ
る。
分割手段とは回転信号発生手段の出力信号を共有して使
うため、1チップのモノリシックICとすることで、小
型化が可能となる。
置マグネット25とを別体として説明したが、駆動マグ
ネット24と位置マグネット25とを一体に形成して、
駆動磁極と位置磁極とを設けるようにしても本発明の趣
旨を逸脱するものではなく、組み立ての手間が省け好ま
しい。
ータの好ましい製作方法について上記した図4のブロッ
ク図を用いて説明する。
部に回転制御装置(図示せず)、FM復調回路37、ウ
エーブメモリ回路38、補正補正演算手段39、着磁電
源40、及び着磁ヘッド41を備えている。
ルモータのスピンドルに同軸に高精度のエンコーダーを
組みつけ、このエンコーダーの出力信号の周波数を一定
にするようにロータに回転力を与えて回転制御をする。
ンドルモータの回転信号が信号分割手段33で分割され
たFG信号を受け入れ、FM復調をして周波数変動を変
動信号の振幅に変換する。
数変動の変動信号の振幅を位置信号のゼロクロスを基準
に読み込み1回転分記憶する。
ら1/2回転分遅れた変動信号の振幅を読み出し、位置
磁極の補正すべき強度を演算し、着磁指令信号として出
力する。
令電圧に応じて着磁電流を出力し、位置磁極25a,2
5bのホール素子28a,28bと対向する部分と18
0度ずれた部分に配置される着磁ヘッド41a,41b
は着磁電流によって位置磁極の磁極の強度を調整する。
テータベース26の一部26aに着磁ヘッド配置部が備
えられており、スピンドルモータの生産時に着磁ヘッド
を容易に精度良く且つ必要な空間を確保して配置できる
ようになっている。
トとなるスピンドルモータは回転駆動装置によって一定
の回転速度で回転されるから、FM復調回路から出力さ
れる変動信号は回転信号の誤差分に応じた振幅が得られ
る。
きいとすると、分割されたFG信号の周波数がその部分
だけ上昇し、FG信号の周波数が上昇すると変動信号の
振幅も上昇する。
れ、ロータ20が1/2回転したタイミングで読み出さ
れ、補正演算手段39で位置磁極の補正すべき強度を演
算し、この場合強度を弱める着磁指令信号を出力する。
1bは先の位置磁極の「回転信号の振幅の一部が大きい
部分」に対向しており、強度を弱める着磁指令信号に応
じて着磁電源から出力される着磁電流により磁界を発生
し、磁極強度を弱める。
が繰り返され、回転信号の波形に応じたFG信号の周波
数変動が減少するから、回転信号発生手段の感度差や取
り付け誤差、波形分割手段の誤差を含めて、理想の位置
磁極の磁極波形に調整される。
ータとを組み合わせ、このロータを回転させながら、そ
の発生する回転信号の波形に応じて位置磁極の強度を制
御して形成することにより、必要な磁極波形の位置磁極
を構成すること」を逸脱しない範囲で種々の変形が可能
である。
に取り出し、外部に設けた波形分割手段で分割してFM
復調回路に読み込み、後の処理は前述と同様する方法
や、回転信号をスピンドルモータの外部に取り出し、別
に発生させた理想波形と比較し、その差分に応じて着磁
ヘッドの着磁電流を制御する方法などが変形例として可
能である。
ば、 (1)スピンドルモータの回転速度が低下してもそのF
G信号の振幅は低下せず、いわゆるS/Nの悪化がな
く、且つ、1回転当たりのサイクル数の高いFG信号が
得られるから、低速回転でも回転ムラが良好なスピンド
ルモータを提供できる。 (2)部品の組付けや調整が容易で、組み立ての手間を
低減でき、その修理の手間も殆ど必要がなくなる。 (3)ブラシレスモータを構成する回転信号発生手段の
回転信号を兼用して用いるため、特別な部品を必要とせ
ず小型化が可能となる。 (4)また、本発明のスピンドルモータを生産する方法
によれば、位置磁極の波形の歪みやバラツキ、回転信号
発生手段の取り付け位置や感度差、波形分割手段の誤差
等によるFG信号の周波数変動が除去できるから、より
良好なFG信号が得られ、スピンドルモータの回転ムラ
がより低減される。 (5)同様に回転信号の分割数をさらに高くしてもFG
信号の周波数変動が増加しないから、FG信号のサイク
ル数をさらに多くでき、より低速な回転速度でも安定し
た制御特性が得られる。 (6)より低速な回転速度でも安定して回転するため、
キャプスタン軸の駆動に採用すると、キャプスタン軸を
太くして定常記録再生時の速度を遅くしながら、早送り
再生時のテープ送り速度を向上でき、希望する記録位置
に短時間でアクセスできる。 (7)スピンドルモータの生産の歩留まりが向上し、安
価なスピンドルモータを提供できるなどの顕著なる効果
を奏する。
解斜視図である。
回路ブロック図である。
を示すグラフである。
る。
4…駆動マグネット、25…位置マグネット、26…ス
テータベース、28a,28b…ホール素子、29…前
置増幅器、30…2相5相変換回路、33…信号分割手
段(波形分割手段)、37…FM復調回路、38…ウエ
ーブメモリ、39…補正演算手段、40…着磁電源、4
1a,41b…着磁ヘッド。
Claims (2)
- 【請求項1】ロータ上には駆動磁極を有する駆動マグネ
ットと複数の位置磁極を有する位置マグネットとを備
え、 ステータ上には前記駆動磁極と対向する電機子コイル
と、前記複数の位置磁極に対向して互いに異なった位相
で振幅が変化する複数の回転信号を出力する回転信号発
生手段と、前記回転信号発生手段の回転信号に応じて前
記電機子コイルに駆動電流を流す駆動回路と、前記複数
の回転信号に応じて波形を分割し周波数信号を出力する
波形分割手段とを備えたスピンドルモータの製作方法で
あって、前記ステータと組み合わせた前記ロータを一定の速度で
回転させて、前記周波数信号を得るステップと 、得られた前記周波数信号の周波数が前記ロータの回転に
応じて変動する変動量に基く信号である、変動信号を算
出するステップと 、算出した前記変動信号に基いて、前記周波数の変動を減
少させるために前記位置磁極の各点について補正すべき
磁気強度を算出するステップと 、前記ロータを回転させながら、前記位置磁極に対向して
配置した着磁ヘッドから前記算出した補正すべき磁気強
度に基く磁界を連続的に発生させて、前記位置磁極の各
点の磁気強度を調整するステップとを有する ことを特徴
とするスピンドルモータの製作方法。 - 【請求項2】ロータ上には駆動磁極を有する駆動マグネ
ットと、円周方向に互いに1/2ピッチずらして配置し
た複数の位置磁極を有する位置マグネットとを備え、 ステータ上には前記駆動磁極と対向する電機子コイル
と、前記複数の位置磁極に対向して互いに90度の位相
差で振幅が変化する複数の回転信号を出力する回転信号
発生手段と、前記回転信号発生手段の回転信号に応じて
前記電機子コイルに駆動電流を流す駆動回路と、前記複
数の回転信号に応じて波形を分割し周波数信号を出力す
る波形分割手段とを備えたスピンドルモータの製作方法
であって、 前記ステータと組み合わせた前記ロータを一定の速度で
回転させて、前記周波数信号を得るステップと、 得られた前記周波数信号の周波数が前記ロータの回転に
応じて変動する変動量に基く信号である、変動信号を算
出するステップと、 算出した前記変動信号に基いて、前記周波数の変動を減
少させるために前記位置磁極の各点について補正すべき
磁気強度を算出するステップと、 前記ロータを回転させながら、前記位置磁極に対向して
配置した着磁ヘッドから前記算出した補正すべき磁気強
度に基く磁界を連続的に発生させて、前記位置磁極の各
点の磁気強度を調整するステップとを有することを特徴
とするスピンドルモータの製作方法 。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10355796A JP3298407B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | スピンドルモータの製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10355796A JP3298407B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | スピンドルモータの製作方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09271193A JPH09271193A (ja) | 1997-10-14 |
JP3298407B2 true JP3298407B2 (ja) | 2002-07-02 |
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ID=14357128
Family Applications (1)
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JP10355796A Expired - Fee Related JP3298407B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | スピンドルモータの製作方法 |
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1996
- 1996-03-29 JP JP10355796A patent/JP3298407B2/ja not_active Expired - Fee Related
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