JPH0136068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は速度トランスジユーサに係り、特に、
リニアな機械運動を電気信号に変換する改良され
た速度検出器即ち速度トランスジユーサであつ
て、磁気デイスク記録システムに使用される記録
ヘツド位置設定装置に特に適用されるトランスジ
ユーサに係る。

デジタルデータを記憶する磁気デイスク記録シ
ステムは磁気記録及び再生ヘツドを備えており、
これらヘツドはデータが記録された或いはデータ
を記録すべきデイスクのトラツク上に正確に位置
設定されねばならない。デイスク上の適当な位置
からデータを読み取つたりデータを書き込んだり
できる様にするためには、これらヘツドを制御信
号に応答して或る位置から別の位置へと素早く動
かさねばならない（一般的には半径方向の線に沿
つて）。典型的には、所要のヘツド移動を行なう
ためにリニア電気機械式位置設定機構が使用され
る。この位置設定機構を制御するために閉ループ
サーボ装置が使用されるが、このサーボはヘツド
の移動を検出、制御及び安定化するためにしばし
ば速度感知トランスジユーサを必要とする。

典型的な公知の速度トランスジユーサ即ち移動
速度検出器は可動磁石を用いており、これは長い
固定コイルに電圧を誘起する。この誘起された電
圧は可動磁石の速度に比例し、そして可動磁石の
速度はヘツドの速度に直接関係付けされる。然し
乍ら、これらのトランスジユーサは比較的長いも
のであり、それらの定格感知距離の２倍以上の長
さである。それに加えて、外部ノイズフイールド
に対して甚だしく敏感であることがしばしばであ
る。

典型的な磁気デイスク記録システム（本発明が
適用される）の一般的な概略図が第１図に示され
ている。そこに図示された様に、磁気デイスク記
録媒体１２は駆動モータ１４によりスピンドル１
６（これは駆動モータにより回転される）におい
て高速度で回転される。デイスク１２に信号を記
録（即ち書き込み）したりそこから信号を読み取
つたりするために磁気記録ヘツド１８が使用され
る。このヘツド１８は典型的にデイスクの急速な
回転によつて設定されたエアクツシヨン上に浮か
される。サーボ機構２２はライン２４を経て送ら
れた位置信号に応答して、ヘツド位置設定リンク
２８を含む電気機械アクチユエータ２６によつて
ヘツド１８の移動を制御する。リンク２８を介し
ての作動により、サーボ機構は文字Ｘ及び両方向
矢印２９で示された半径方向にヘツド１８を往復
運動し、デイスク上の多数の同心トラツクのうち
の所望の１つにヘツドを位置設定する。

速度センサ即ちトランスジユーサ３０もリンケ
ージ２８に接続される。このセンサはリンケージ
２８の運動、ひいてはヘツド１８の運動に応答し
て電気出力信号を発生する。この速度トランスジ
ユーサ３０からの出力信号はサーボ制御器２２へ
フイードバツクされ、このサーボ制御器は指令さ
れた位置からの何らかの動き又はずれを打ち消す
べき場合にはヘツド１８をその指令された位置へ
向けて駆動するに要する修正信号を計算し且つ発
生する。

第２図は公知の速度トランスジユーサに対する
１つの基本的な別の実施例を示しており、この場
合は上記可動磁石速度検出器に対して、可動コイ
ル３２及び固定磁石３４を用いている。磁石３４
は１対の鉄の極片３６と３８との間に取り付けら
れ、これら極片は長手方向に平行にＸ（即ち半径）
方向に延びる。磁石３４のＮ極とＳ極との間の磁
束は極片３６及び３８によつてこれら極片間のエ
アギヤツプ４０間に集中される。極片３６と３８
との間の矢印４２は領域４０における磁界を示し
ている。コイル３２は一般の手段（図示明瞭化の
ため示さず）によつてリンケージ２８へ機械的に
結合される。従つてリンケージ２８は極片３６に
沿つてＸ方向にコイル３２を動かす。コイル３２
が動くことにより、電圧Ｅがその端子４４と４６
との間に現われる。

この誘起された電圧Ｅは次の関係式で与えられ
る。

Ｅ＝dφ／dt＝dφ／dx・dx／dt＝dφ／dx・Ｖ 但し、φは磁束を表わし、ＶはＸ方向のリニア
速度を表わしている。従つてエアギヤツプ４０の
一定磁束密度Ｂに対しては、一定の磁束変化が実
現されそしてトランスジユーサは速度に比例した
信号を発生する。

第２図のセンサは長さが短かく、固定コイルを
持つた可動磁石式トランスジユーサよりも製造コ
ストが安いが、以下に述べる様な著しい欠点があ
る。第１に、エアギヤツプ中の磁束密度Ｂは、現
在のデイスクシステム技術においてしばしば所望
されるヘツド位置設定精度及び安定性を得るに充
分な程一定にできない。第２に、鉄の極片は区分
４８の付近で飽和しそしてエアギヤツプをブリツ
ジ接続する磁束の量を減少し、それによつて検出
器の感度も低下する。第３に、この検出器は、リ
ンケージ２８を駆動するために電気機械アクチユ
エータ２６に一般に使用されるボイスコイル（即
ち、位置設定装置）の様な外部の交番電磁源から
の放射に対して非常に敏感である。

第３図に示された構成により、別の磁束路を用
いることによつて感度の改善が達成される。この
構造では、磁石５４は可動コイル５２の全移動範
囲に亘つて磁束を発生しそして極片５６及び５８
は磁束を磁石の両端にめぐる様に戻すための閉路
を与える。鉄の極片５６及び５８が極片３６及び
３８と同様の断面積及び形状を有していると仮定
すれば、このタコメータは第２図に示した構成に
比べて典型的に２倍の単位速度当たり出力を有す
る。更に、鉄片５６及び５８は各々端領域６２及
び６４で（プラス及びマイナス）飽和状態へと駆
動されるので、ノイズに対する敏感さも減少され
る。

本発明はノイズの拾い上げに対する感度を下げ
且つ運動に対する感度を高める様に第３図の装置
を改良するものである。これらの特性は、１つの
コイルではなくて接続された可動コイル対を用い
ることによつて得られる。固定の永久磁石は閉路
鉄極片組立体内に“懸架”即ち支持されそしてそ
こから離間される。２つのコイルはこの組立体の
対向極片に沿つて縦並びでスライドできる。これ
らのコイルは直列に接続され、且つ磁石により発
生される磁束に対して互いに逆向きに巻かれ、従
つてこの直列接続されたコイル対にまたがる電圧
は共通モード成分及び差動モード成分の両方を有
している。この構成により、外部ノイズフイール
ドは本質的に等しくて逆極性の信号をコイルに誘
起し、これらの“共通モード”信号は互いに打ち
消し合う傾向があり、従つてコイル対の端子に現
われるノイズ電圧は相当に減少される。同時に、
運動（磁石に対する）によつて２つのコイルに誘
起される電圧は加算的である。なぜならば、コイ
ルはそれらが切る磁束線に対して互いに逆向きに
巻かれており且つそれに対して互いに逆向きに動
くからである。これらの運動電圧は一緒に加算さ
れて、“差動モード”出力を発生する。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下の詳
細な説明及び添付図面を参照することによつて充
分に理解されよう。本発明は特許請求の範囲に特
に指摘する。

本発明による差動リニア速度トランスジユーサ
が第４図及び第５図に示されており、これについ
て以下に説明する。

第４図に示された様に、本発明の差動センサは
第３図に示された公知の構成に良く似ている。然
し乍ら、１つのエアギヤツプ及び１つのコイルと
いうのではなく、永久磁石の各側に１つづつの計
２つのエアギヤツプに磁界が発生され、従つて２
つのコイルが対称的に受け入れられる。

一般的に細長い形状の永久磁石７２は非磁性の
ケース７３（第５図）によつて閉路鉄極片組立体
７４内に支持される。この鉄極片組立体は永久磁
石の各側に平行に対称的に配置された１対の細長
い極片７６及び７８を備えている。これら極片７
６及び７８の各々はエアギヤツプ８２又は８４に
よつて磁石の（Ｎ極又はＳ極）面から各々離間さ
れる。極片７６及び７８の両端は第２の鉄片対８
６及び８８によつて閉ざされ且つ接合され、従つ
て鉄片７６，７８，８６及び８８は永久磁石７２
によつて設定される磁界の磁束に対して閉路を与
える。

極片７６及び７８は鉄で作られ、そして例えば
長方形又は円形の断面形状を有する細長い素子と
して形成される。コイル９２及び９４は各々の細
長い極片７６及び７８のまわりにスライド運動す
る様に巻き付けられる。これらのコイルは、例え
ば、極片に対してスライド可能なコイル枠に巻き
付けられてもよい。両コイルは縦に並んでＸ方向
に移動される様に共通の（非磁性）ブラケツト９
５（第５図）に取り付けられ、次いでこのブラケ
ツト９５は一般的なやり方でリンケージ２６に接
続される（図示せず）。

コイル９２及び９４はそれらの端から見て同じ
方向に物理的に巻き付けられ、従つて磁石７２で
発生される磁束に対して互いに逆向きに巻き付け
られる。コイル９２の１端はコイル９４の対向
端、即ちコイル９２の該端と同じ端片８６又は８
８に向つて配置されたコイル９４の端、に接続さ
れる。トランスジユーサの出力はコイルの２つの
他端間に現われ、即ち端子９６及び９８に電圧Ｅ
として現われる。従つてコイル９２及び９４は直
列に接続される。

コイル９２及び９４が極片７６及び７８上をリ
ニアな速度で移動する時は、２つのコイルに発生
する電圧が加算されそして電圧Ｅに対して“差動
モード”成分を生じる。ノイズの捨い上げは電圧
Ｅに対して別の成分を与える。外部磁界例えばノ
イズフイールドは同じ大きさ及び極性の磁気交番
誘導を板片７６及び７８に生じ、それによりコイ
ル９２及び９４に誘起されるノイズ電圧はその巻
き付け方向が互いに逆であるために実質的に同じ
大きさで然も互いに逆極性のものとなる。従つて
これらのノイズ電圧成分は互いに打ち消される様
になり、不所望信号成分の共通モード除去を与え
る。

本発明による差動速度トランスジユーサが組み
込まれ、そして第２図の構成のトランスジユーサ
と比較して試験された。両トランスジユーサはコ
イル当たりほヾ同じ感度を生じる様に構成され
た。両トランスジユーサの磁石は同じ物質、即ち
セラミツク磁気物質であるFerrimag５で作られ
た。極片は丸い断面のものであつたが、長方形又
はその他の形状のものであつても実質的に異なつ
た結果にはならないであろう。

各々のトランスジユーサを適当な駆動リンケー
ジに機械的に接続することによつて両トランスジ
ユーサの感度が測定された。このリンケージは方
形波運動を生じる様に指令されそしてこの場合に
ついてコイル端子の電圧Ｅが比較された。本発明
による差動速度トランスジユーサ87ｍＶ／ipsの
出力を有することが分かり、これに対して第２図
のトランスジユーサの出力は42ｍＶ／ipsであつ
た。従つて本発明のトランスジユーサの感度は２
倍より若干大きい。

ノイズの拾い上げに対する感度も測定された。
長方形断面の200巻回コイル４インチ（10cm）×
2.5インチ（6.3cm）が電磁ノイズ源として用いら
れた。＋／−１アンペアピーク及び約0.5ｍｓの立
上り時間を有する方形波電流がこのコイルに流さ
れた。このノイズ源コイルは本発明の差動トラン
スジユーサの１端付近でその２つのコイルに対し
て対称的に配置され、該トランスジユーサの長手
対称軸がノイズ発生コイルの主対称平面の１つと
一致する様にされた。コイル対を極片に沿つて
色々な位置に配置して端子９６及び９８間の電圧
Ｅが測定された。本発明のトランスジユーサ及び
第２図の構成の公知トランスジユーサの両方の場
合に、コイルがそれらの移動範囲の中央にある時
は、本発明の差動コイル対は10ｍＶのノイズ拾い
上げ電圧しか与えなかつたが、これに対して第２
の構成の場合はノイズ拾い上げ電圧が500ｍＶで
あつた。前記した様に、本発明は約２倍の速度感
度を有しているので、この試験により、信号対雑
音比の100倍の実効的改善が実証された。

1/5HP、最大3.5アンペアという定格の電動式
携帯ドリルをトランスジユーサから約６インチ
（15cm）離して作動することによつて更に別のノ
イズ感度テストが行なわれた。

60Hzのモータフイールドからのノイズ拾い上げ
が各々の場合に最大となる様にドリルが配置され
た。この状態で、本発明の差動トランスジユーサ
は約45ｍＶのノイズ拾い上げをその出力に生じた
が、第２図の構成ではノイズの拾い上げが130ｍ
Ｖであつた。従つて、この特定の試験において、
ノイズ源をトランスジユーサに対して或る正確で
ない非対称な形態に向けた状態で本発明は６倍も
優れた信号対雑音比を与えた。

これらの結果は、従来の設計の可動コイルトラ
ンスジユーサに比べて本発明のトランスジユーサ
の信号感度が高いと同時にノイズ感度が低いこと
を少なくとも質的に実証している。

本発明の範囲から逸脱することなく上記実施例
に対して種々の変更、改良及び変型がなされ得る
ことが当業者に容易に理解されよう。それ故、こ
の様な変更、変型及び改良は全て本発明の精神及
び範囲内に含まれるものとする。従つて本発明は
特許請求の範囲によつてのみ定められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリニア速度トランスジユ
ーサを利用できる典型的なデイスク駆動ユニツト
の概略及びブロツク図、第２図は公知の可動コイ
ル速度トランスジユーサの１形式を示した概略
図、第３図は公知の可動コイル速度トランスジユ
ーサの別の形式を示した概略図、第４図は本発明
の差動リニア速度トランスジユーサを示した概略
側面図、そして第５図は磁石支持ケース及びコイ
ル支持ブラケツトを追加した第４図のトランスジ
ユーサの断面図である。 １２……磁気デイスク記録媒体、１４……駆動
モータ、１６……スピンドル、１８……ヘツド、
２２……サーボ機構、２６……電気機械アクチユ
エータ、２８……ヘツド位置設定リンク、３０…
…速度センサ（トランスジユーサ）、７２……永
久磁石、７３……非磁性ケース、７４……閉路鉄
極片組立体、７６，７８……極片、８２，８４…
…エアギヤツプ、８６，８８……第２の鉄片対、
９２，９４……コイル、９５……ブラケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 永久磁石７２、磁性物質の第１の極片７６、
   この第１の極片に略平衡に設置された磁性物質の
   第２の極片、第１および第２の極片をそれらの反
   対側の端部に接続して、前記磁石によつて発生さ
   れた磁束に対して閉路を形成する磁性物質の第３
   （８６）および第４（８８）の極片、前記第１の極
   片のまわりに巻かれた第１のコイル９２及び前記
   第２の極片のまわりに巻かれた第２のコイル９４
   を有し、前記閉路が前記磁石を部分的に囲む、機
   械的運動を電気信号に変換するリニア速度トラン
   スデユーサにおいて、 前記第１の極片が前記磁石のＮ極に対向し且つ
   これから離間されて設置されており、前記第２の
   極片が前記磁石のＳ極に対向し且つこれから離間
   されて設置されており、前記第１および第２のコ
   イルはそれぞれ第１および第２の極片に沿つて前
   記永久磁石の長さに渡つてスライド可能であり、
   前記第１および第２のコイルは直列に接続され、
   且つ前記磁石によつて発生される磁束に対して互
   いに逆向きに巻かれており、前記トランスジユー
   サの出力は前記直列接続されたコイル間に発生さ
   れる電圧であることを特徴とするトランスジユー
   サ。 ２ 前記トランスジユーサが第１および第２のコ
   イルを物理的に接続し且つ支持するための共通の
   ブラケツト９５を含んでおり、この共通のブラケ
   ツトは前記二つのコイルを前記極片に沿つて縦に
   並んでスライドするように構成されており、これ
   によつて、前記コイルは、スライド運動に対応し
   ては加算的な電気信号を、ノイズ拾い上げによつ
   ては減算的な電気信号を発生することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のトランスジユー
   サ。