JPS60263372A - フロツピ−デイスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフロッピーディスクドライブ装置に関する。

（従来例の構成とその問題点） フロッピーディスクドライブ装置では、ディスケットを
回転させるだめ、最近においてはディスり型ブラシレス
モータを用いている。また該ディスク型ブラシレスモー
タと別個に検出ヘッドを駆動するだめのアクチーエータ
が必要となっている。

ここにアクチーエータとしては直流モータ、パルスモー
タを用いたものが公知となっている。ことに、直流モー
タ又はパルスモータを用いたものは、大型であるほか、
スチールベルト等の減速機構が必要であるだめ当該フロ
ッピーディスクドライブ装置を大型にする欠点がある。

すなわち従来においては、上記回転モータを用いている
ため、これを直線駆動に変換しなければならないだめ、
上記したように大きな回転トルクを有する大型の回転モ
ータを使用しなければならない結果上記欠点を有するこ
とになる。またアクチーエータとして検出ヘッドをダイ
レクトに駆動するリニアパルスモータを使用したもの出
現したが、応答性、駆動速度が遅いという欠点があった
。ここにおいて検出ヘッドを駆動するには、大きなトル
クを特に必要とするものでないため、本質的には従来の
ような大型の回転モータに比較してリニアパルスモータ
を使用する方が小型のフロッピーディスクドライブ装置
を構成し得るので望ましいが、リニアパルスモータを使
用した場合にも上記欠点がある。

そこで、先に本件出願人は、応答性に優れ、駆動速度の
速い小型の直流リニアモータを用いて検出ヘッドを駆動
するようにしたフロッピーディスクドライブ装置の出願
を行なった。かかる発明は確かに有用であるが、ディス
ケット駆動用のディスク型ブラシレスモータと検出ヘッ
ド駆動用直流リニアモータとの連結における位置決めが
やっかいで、また部品点数も多くより安価で且つ小型で
性能の良いフロッピーディスクドライブ装置を得ること
ができなかった。尚、このことは従来の回転モータやリ
ニアパルスモータを用いた場合にも同様である。

また検出ヘッド駆動用直流リニアモータを用いた場合に
使用されるリニアエンコーダの位置決めにおいても、従
来においては著しく正確外精度を要求され、量産におい
て、いま−歩の改良が要求されていた。

（３） （本発明の目的） 本発明は従来の欠点を除去するためになされたもので、
ディスケット駆動用のディスク型ブラシレスモータと検
出ヘッド駆動用の直流リニアモータを一体化することで
、従来におけるこれら両モータの連結における位置決め
、あるいはリニアエンコーダ等のエンコーダの位置決め
のやっかいさをなくシ、部品点数を少なくして組立を容
易にし、安価で且つ小型の量産に適するフロッピーディ
スクドライブ装置を得ることを目的としてなされたもの
である。

その他の目的としては、有効磁束を高めて直流リニアモ
ータ及びディスク型ブラシレスモータとして効率の良い
ものを得ること、直流リニアモータ及びディスク型ブラ
シレスモータとして薄型化が可能で、しかも組立容易に
すること、小型の直流リニアモータを使用可能にするこ
とで厚みの薄いフロッピーディスクドライブ装置を得る
ことにある。

（発明の構成） （４） かかる本発明の目的を達成するだめのフロッピーディス
ク型ドライブ装置は、主に検出ヘッドを可動コイル型直
流リニアモータを用いたフロッピーディスクドライブ装
置において、ディスケットを回転させるだめのディスク
型ブラシレスモータのステータ電機子のステータヨーク
と上記可動コイル型リニア直流モータのステータヨーク
とを一体化して共通に用いることで達成される。

その他の目的の達成手段は、以下の説明によって明らか
となるであろう。

（実施例の説明） 第１図は本発明の一実施例としてのフロッピーディスク
ドライブ装置の主要部の斜視図、第２図は第１図の縦断
面図で、以下、主に第１図及び第２図を参照して説明す
る。

１はフロッピーディスクドライブ装置、２はディスク型
ブラシレスモータ（部）で、このディスク型ブラシレス
モータはコアレスタイプのブラシレスモータとなってい
る。３は可動コイル型直流リニアモータ（部）、４は磁
気エンコーダである。ディスク型ブラシレスモータ３は
次のような構成のものを用いている。５は周波数発電機
用プリント基板で、該基板５に支柱６（第２図において
図示せず）を設けることで固定子としている。周波数発
電機用プリント基板５の下面には、後記する界磁マグネ
ット１６に形成された周波数検出用磁極１６ｂと対向す
るプリント基板５面部にくし歯状の周波数発電機用導電
パターン４０をエツチング等の手段によって形成してい
る（第４図参照）。

この導電パターン４０については、更に後記する。

７はプリント基板５の上面に位置する空芯型の扇枠状の
電機子（駆動）コイルで、後記するステータヨークを形
成する鉄基板９の下面に第３図に示すように６個の電機
子コイル７を平面において互いに重畳し彦いように等間
隔に貼着して配設することでステータ電機子８を構成し
ている。ステータ電機子８には、プリント基板５又は後
記する鉄ｆ　ヵヵ９゜。１カい、。ヶい、オー７９、。

、−ル素子、磁気抵抗素子等の磁電変換素子を配設して
位置検知素子としている。ステ〜り電機子８の上面には
、その下面が絶縁層によって絶縁処理されると共に図示
しない配電用導電パターン（電気配線部）を形成した鉄
基板９が配設されている。

該鉄基板９は、ディスク型ブラシレスモータ２と直流リ
ニアモータ３のステータヨークとして機能すると共に、
ディスク型ブラシレスモータ２のステータ電機子８の電
機子コイル７−１．・・、７−６群へ所望の電流を供給
する電気配線板として機能している。このように本発明
においては鉄基板９を用いて共用することで、ディスケ
ット１８を回転させるだめのディスク型ブラシレスモー
タ２と検出ヘッドを駆動する可動コイル型直流リニアモ
ータ３を一体化している。尚、周波数発電機用プリント
基板５があるので、このプリント基板５の上面にプリン
ト配電パターンを形成しておけば、このプリント配電パ
ターンを利用してステータ電機子８の電機子コイル７−
１．・・・、７−６群に所望方向の通電が行なえる。こ
の場合には、鉄基板９の下面にプリント配電パターンを
形成する必要はない。しかし、回転速度検出手段として
他の手（７） 段を用いる場合には、周波数発電機用プリント基板５が
不要となるので、上記鉄基板９の下面にもプリント配電
パターンを形成し、電機子コイル７−１．・・、７−６
の端子を接続して当該プリント配電パターンを介して所
望方向の電流を通電することは有用である。しかも、鉄
基板９に、プリント配電パターンを形成せず、電機子コ
イル７−１゜・・・、７−６へ通電するため専用のプリ
ント基板を用い、このプリント基板を上記プリント基板
５と同様な位置あるいは鉄基板９の下面に配設した場合
には、当該プリント基板の厚みだけ鉄基板９と界磁マグ
ネット１６間の界磁エアーギャップが増長するため、有
効磁束が低下して大きな回転トルクが得られず効率の良
いディスク型ブラシレスモータが得られなくなる欠点が
ある。また別個にプる０従って、上記したように鉄基板
９にプリント配電パターンを形成することは有用である
。１０はボスで、軸受ハウジングを兼ねている。上記プ
（８） リント基板５、鉄基板９及びボス１０は止子１１によっ
て一体化されて固定子を構成している。

１２．１３はボス１０に装着された軸受、１４は回転軸
で上記軸受１２．１３によって回動自在に軸支されてい
る。１５は回転軸１４の下端に固着された偏平カップ型
のロータヨ〜り（第１図においては図示せず）で、該ロ
ータヨーク１５の上面にはＮ、Ｓの磁極を交互に周方向
に有するように厚手方向に着磁した第５図に示すような
円環状の８極の駆動用磁極１６ａを有する界磁マグネッ
ト（マグネットロータ）１６が固設され、上記プリント
基板５を介して電機子コイル７群からなるステータ電機
子８に面対向している。界磁マグネット１６の上面には
、駆動用磁極１６ａの外周に多極（約１８０極）着磁さ
れた周波数検出用磁極１６ｂを形成している。周波数検
出用磁極１６ｂは駆動用磁極１６ａと別個分離して着磁
形成しても良いが、この実施例で、界磁マグネット１６
に８極の駆動用磁極１６ａを形成した後、該駆動用磁極
１６ａ上の外周部に二重着磁手段によって周波数検出用
磁極１６ｂを形成している。周波数検出用磁極１６ｂは
Ｎ極の駆動用磁極１６ａ内に細かいピンチで強いＮ極の
着磁部と弱いＮ′極の着磁部を交互に形成し、Ｓ極の駆
動用磁極１６ａ内に細かいピッチで強いＳ極の着磁部と
弱いＮ′極の着磁部を交互に形成している。Ｎ′極はＳ
極に該当し、Ｓ極はＮ極に該当するものである。尚、こ
の周波数検出用磁極１６ｂは上記のようにＮ′極、Ｎ′
極を形成せず、交互にＮ極、Ｓ極を細かなピッチで形成
しても良いことは言うまでもない。

界磁マグネット１６は駆動用磁極１６ａ及び周波数検出
用磁極１６ｂを有することから、界磁マグネット１６が
形成する空隙部の磁束密度波形図は第６図のようになる
。

この第６図に示すように、駆動用磁極１６ａによって形
成された磁束密度波形に周波数検出用磁極１６ｂによっ
て形成された磁束密度波形の山又は谷部に細かな凹凸の
波形が形成される。

上記プリント基板５の下面における界磁マグネット１６
の周波数検出用磁極１６ｂと対向する部分に第４図に示
すように形成されたくし歯状の導電パターン４０のピン
チは、第５図で示す周波数検出用磁極１６ｂのピンチと
同一である。導電パターン４０の放射方向の一本置きの
線分群が、例えば、周波数検出用磁極１６ｂのＮ極又は
Ｓ極と対向しているとき、これらの間の線分群はＮ′極
又はＮ′極に対向する。これによって各線分に周波数検
出用磁極１６ｂの回転速度に応じた同方向の起電力が発
生し、導電パターン４ｏの図示しない出力端子からロー
タの回転速度に応じた周波数の検出出力が得られる。

尚、周波数検出用磁極１６ｂによるパルス状磁束は間欠
的に現われるが、導電パターン４ｏが全周に形成された
全周積分型となっているので、検出出力は連続波で得ら
れる。また周波数検出用磁極１６ｂにピッチむらがあっ
ても、複数の放射方向の導電パターン４００線分群によ
ってピッチむらは平均化され、ロータの回転数が一定の
とき一定の周波数の検出出力が得られる。ロータ回転数
の変動分は検出出力の周波数変調成分として取シ（１１
） 出される。１７は回転軸１４に固着されたスピンドルで
、１８はスピンドル１７の上部にハブ１９によって装着
されたディスケットで、該ディスケット１８は情報信号
が記録されたり、該記録されたディスケット１８の信号
を後記する検出ヘッド（再生ヘッド）により読み出され
る。

第７図は電機子コイル７群からなるステータ電機子８と
界磁マグネット１６との展開図である。

界磁マグネット１６はＮ極、Ｓ極の磁極が交互等しい幅
で着磁されだ８極のものとなっている。６個の電機子コ
イル７−１．・・・、７−６は、発生トルクに寄与する
導体部７ａと７ｂとの開角が界磁マグネット１６の磁極
と略等しい幅に形成され、等間隔配設されている。電機
子コイル７−１の一端は電機子コイル７−４の他端に接
続され、電機子コイル７−２の他端は電機子コイル７−
５の一端に接続され、電機子コイル７−３の他端は電機
子コイル７−６の一端に接続され、電機子コイル？−２
，７−３，７−４の一端は半導体整流装置３１に接続さ
れている。３２−１．・・、３２−３（１２） は位置検知素子、３３−１は正電源端子、３３−２は負
電源端子である。

従って、位置検知素子３２−１．・・・、３２−３が界
磁マグネット１６のＮ極又はＳ極の所定の磁極を検出す
ると、電機子コイル７−１．・・・、７−６群に鉄基板
９に形成されたプリント配電パターンを介して所定方向
の電流を通電するので、所定方向の発生トルクが発生し
、界磁マグネット１６が所定方向に回転し、ディスケッ
ト１８を所定方向に回転させることができる。以上が回
転速度検出機構（周波数発電機）を内蔵したディスケッ
ト１８を回転させるだめのフロッピーディスクドライブ
用ディスク型ブラシレスモータ部である。

次に可動コイル型直流リニアモータ３の構成について、
以下に示す。この直流リニアモータ３は、コアレスタイ
プの直流リニアモータとなっている。　□１０は鉄基板
９の上面に配設された界磁マグネットで、電機子コイル
２ｏの移動方向に沿ってＮ極とＳ極の等しい幅で着磁形
成された２極の界磁マグネット３０（第９図参照）を鉄
基板９に固設することで、ステータマグネット宇１を形
成している。かかる界磁マグネット３０は、一体形成す
る必要はなく、Ｎ極又はＳ極の界磁マグネットセグメン
トによって形成しても良いことは言うまでもない。２　
］、　、　２２は鉄基板９上に固設されたガイドレール
支持部材、２４．２５はガイドレール支持部材２１．２
２に横架されたガイドレールで、２６．２７はガイドレ
ール２４．２５が平行に位置するように支持固定するた
めの押え部材で、止子２８によってそれぞれ支持部材２
１．２２にその端部が固定されている。２９はガイドレ
ール２４．２５に支持されて、該ガイドレール２４゜２
５の走行方向に沿って走行する走行ヨークで、この走行
ヨーク２９の下面には第８図に示すよう々矩形枠状の電
機子コイル２０が固設されて、界磁マグネット３０（第
９図参照）と相対的移動をなすようになっている。電機
子コイル２０は第８１　、。オ、うよよりゎつ。ゆ８ヤ
。、。いえようれており、界磁マグネット３０のＮ極と
Ｓ極との境界線と平行な推力に寄与する導体部２０ａと
２０ｂとの開角が、例えば、界磁マグネット３０ＯＮ極
又はＳ極の磁極と略等しい開角幅のものに巻線形成され
たものを用いている。

尚上記電機子コイル７．２０は、界磁マグネットの３分
の２磁極幅に巻線等して形成したものであっても良い。

尚、界磁マグネット３０は、電機子コイル２０と面対向
配設されることで可動コイル型直流リニアモータ３を形
成している。電機子コイル２０面には、図示しない位置
検知素子が配設され、位置検知素子が界磁マグネット３
０ＯＮ極又はＳ極を検出することで、適宜方向の電流が
通電され、所定方向の推力が発生し、電機子コイル２０
を固設した走行ヨーク２９は、通電制御回路によって制
御された速度で所定方向に移動し、このことによって、
走行ヨーク２９に設けられた検出ヘッド３４（第２図参
照）がディスケット１８に記録された信号を再生するこ
とができる。

すなわち、ディスク型ブラシレスモータ２によって、デ
ィスケット１８が回転しているので、直流リニアモータ
３を用いて検出ヘッド３４をディスケット１８の半径方
向に移動させることで、ディスケット１８の全面に形成
された信号を検出できることに々る。

次に磁気エンコーダ４の構成について説明する。

３５は走行ヨーク２９の側面部に固設された磁気スケー
ルで、その長手方向に沿って細かなピッチでＮ極、Ｓ極
を交互に多極着磁した磁気エンコーダ磁極３５ａを有す
る。該磁気スケール３５は、ディスケット１８の熱膨張
係数と同−又は類似する材質の磁性体、たとえばプラス
チックマグネットを用いて形成する。

磁気スケール３５として上記のような材質のものを選択
するのは、ディスケット１８はプラスチック材で形成さ
れたものが一般的で、このプラスチック材は周囲の温度
変化により膨縮するので、たとえ周囲の温度変化によっ
てディスケット１８が膨縮しても磁気スケール３５も同
じように変化させることで、ディスケット１８の変化を
補正することにある。

従って従来において精度の良い磁気エンコーダ４を正し
い位置に正確に配設しても、ディスケット１８が外周の
温度により変化して検出ヘッド３４の正確な位置が知る
ことができず、誤った位置信号と々る欠点を解消できる
。

磁気スケール３５は、第１０図に示すように、適宜な熱
膨張係数のシート状のプラスチックマグネットに細か々
ピッチでＮ極、Ｓ極を交互に形成できるように、適宜な
着磁器を用いて多極着磁して磁気エンコーダ磁極３５ａ
を形成する０また磁気スケール３５の一端部にはＮ又は
Ｓ極の原点信号用着磁部３５ｂを形成している。３６は
磁気センサ収納体で、鉄基板９に支持されている。磁気
センサ収納体３６には、３個の磁気センサ３７゜３８．
３９が収納されて、磁気スケール３５と微少間隙おいて
対向している。３７は原点信号着磁部検出用磁気センサ
で、原点信号着磁部３５ｂを検出できる軌跡上に配設さ
れている。

３８．３９は検出ヘッド３４の位置検出用磁気センサで
、磁気エンコーダ磁極３５ａを検出できる軌跡上に配設
されている。

位置検出用磁気センサ３８と３９は電気角で９０度（ま
たは電気角で９０度位相をずらせたと同様な位置）長手
方向に位相をずらせて配設することで、Ａ相、Ｂ相の２
つの相の信号を得て、界磁マグネット３０の正逆方向の
検出を可能にしている。また原点信号着磁部３５ｂと磁
気センサ３７を利用して原点信号を得るようにすれば、
この原点信号着磁部３５ｂ位置を基準に可動コイル２０
の走向量、走向方向を決定できるので、直流リニアモー
タ３の位置検知素子を不要にすることもできる。

磁気エンコーダ４は、上記構成からなるので、原点信号
着磁部３５ｂを利用すると、直流リニアモータ３の走行
開始位置は、原点信号着磁部３５ｂを基準に決定され所
定方向の電流を電機子コイル２０に通電して界磁マグネ
ット３０に相対的移動させて電機子コイル２０を装備し
た走行ヨーク２９をディスケット１８の半径方向に走行
させることができる。界磁マグネット３０の走行により
、磁気スケール３５も磁気センサ３８，３９と相対的に
移動するので、上記磁気センサ３８．３９からパルスが
得られ、このパルスをカウントすることで、検出ヘッド
３４の移動位置を知ることができる。また、磁気エンコ
ーダ４からは、Ａ相、Ｂ相の信号が得られるので、直流
リニアモータ３の走行方向が判明するので、容易に直流
リニアモータ３を逆方向に走行させることも可能で、磁
気センサ３７が原点信号着磁部３５ｂを検出するまで逆
方向に走行させることで、直流リニアモータ３を走行開
始位置点に容易に戻すこともできる。

尚、別の方法で形成した磁気スケール３５′を第１１図
を用いて説明するとシート状のプラスチックマグネット
を形成する際に予め、磁気エンコーダ磁極３５′ａ形成
部に細か々ピッチで凹凸を形成する。また、原点信号着
磁部３５′ｂ形成部に凸部を、残シを凹部（又は逆であ
っても良い）に形成しておく。しかる後に、上記プラス
チックマグネット面にＮ極（又はＳ極）の着磁を行なう
と、上記凸部には強く着磁されだＮ極（Ｓ極）が形成さ
れ、凹部には弱く着磁されたＮ′極（Ｓ’極）が形成（
１９） される。弱く着磁されたＮ′極（Ｓ’極）はＳ極（Ｎ極
）の作用を々すので、結果的には、磁気エンコーダ磁極
３５′ａ形成部には、細かなピッチでＮ極。

Ｓ極を交互に有する多極着磁の磁気エンコーダ磁極が形
成され、まだ原点信号着磁部３５′ｂ形成部にはＮ極（
Ｓ極）の原点信号着磁部３５′ｂが形成される。尚、鉄
基板９は、鉄材に限らずステータヨークとして機能する
磁性体板を代表するもので、他の磁性材であっても良い
。

（本発明の効果） 本発明の一実施例を示したフロッピーディスクドライブ
装置は、上記構成から明らかなように、ディスケット回
転駆動用のディスク型ブラシレスモータのステータ電機
子のステータヨークと検出ヘッド駆動用の可動コイル型
直流リニアモータのステータヨークとを一体化して共用
することで、上記ディスク型ブラシレスモータと可動コ
イル型リニアモータとを一体化しているので、やっかい
な位置決めを不要にし、部品点数を少なくでき、厚みが
極めて薄く小型のものを安価に量産できる。

（２０） また上記ステータヨークをプリント配電板に形成するこ
とで、上記ディスク型ブラシレスモータは、部品点数が
少なく、組立容易で、厚みが薄く、有効磁束を高めるこ
とができるので、効率の良いものに形成できるので、上
記フロッピーディスクドライブ装置として従来にない有
用なものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として示すフロッピーディス
クドライブ装置の主要部の斜視図、第２図は第１図の断
面図、第３図はディスク型ブラシレスモータを構成する
電機子コイル群からなるステータ電機子の下面図、第４
図はディスク型ブラシレスモータ内に内蔵しているプリ
ント基板に形成された周波数発電機形成用導電パターン
の下面図、第５図は８極の駆動用磁極及び周波数発電機
形成用磁極を有する界磁マグネットの平面図、第６図は
周波数検出用磁極及び駆動用磁極を有する界磁マグネッ
トの磁束密度波形図、第７図はステータ電機子と界磁マ
グネットとの展開図、第８図は直流リニアモータを構成
する電機子コイルの斜視図、第９図は直流リニアモータ
を構成する界磁マグネットの斜視図、第１０図は磁気ス
ケール及び磁気センサの説明図、第１１図は他の実施例
として示す磁気スケールの説明図である。 １・　フロッピーディスクドライブ装置、２・・・ディ
スク型ブラシレスモ〜り、３・・・可動コイル型直流リ
ニアモータ、４・・・磁気エンコーダ、１８　ディスケ
ット、２９　・走行ヨーク、３５．３５’・・・磁気ス
ケール、３５ａ、３５’ａ・・磁気エンコーダ磁極、３
５ｂ、３５ｂ・・・原点信号着磁部、３７・・・原点信
号着磁剖検出用磁気センサ、３８．３９・・・位置検出
用磁気センサ。 （２３） 第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出ヘッドを可動コイル型直流リニアモータを用
   いて駆動するようにしたフロッピーディスクドライブ装
   置において、ディスケットを回転させるだめのディスク
   型ブラシレスモータのステータ電機子のステータヨーク
   と上記可動コイル型直流リニアモータのステータヨーク
   とを一体化して共通に用いてなることを特徴とするフロ
   ッピーディスクドライブ装置。
2. （２）上記ステータヨーりは、ステータ電機子を形成す
   る面に絶縁層を介して上記ステータ電機子に所望の電流
   を供給する電気配線部を形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載のフロッピーディスクドライ
   ブ装置。
3. （３）上記可動コイル型直流リニアモータは、Ｎ極。 Ｓ極の磁極を複数個有するステータマグネットと、複数
   個の電機子コイルからなる可動子を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項又は第（３）項いずれか
   に記載のフロンピーディスクドライブ装置。
4. （４）上記可動コイル型直流リニアモータは、Ｎ極。 Ｓ極の磁極を移動方向に有する２極の界磁マグネットと
   、１個の電機子コイルとから々ることを特徴とする特許
   請求の第（３）項記載のフロッピーディスクドライブ装
   置。
5. （５）上記電機子コイルは推力に寄与する導体部の開角
   が界磁マグネットの磁極幅と略等しい開角の矩形枠状の
   ものに形成したことを特徴とする特許請求の範囲第（３
   ）項又は第（４）項記載のフロッピーディスクドライブ
   装置。