KR960006681B1 - 전기 모터 및 이와 같은 모터를 가진 디스크 구동 장치 - Google Patents

Abstract

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Description

전기 모터 및 이와 같은 모터를 가진 디스크 구동 장치

제1도는 본 발명이 실시되는 광 디스크 장치의 개략 구성도.

제2도는 본 발명의 한 실시예의 광 디스크에 사용된 스핀들 모터의 구조를 도시한 도면.

제3도는 제2도의 스핀들 모터의 단면도.

제4도는 본 발명의 제2실시예의 스핀들 모터의 구조를 도시한 도면.

제5도는 본 발명의 제3실시예의 스핀들 모터의 구조를 도시한 도면.

제6도는 본 발명의 제4실시예인 보조 홈들을 갗고 있는 스핀들 모터의 구조를 도시한 도면.

제7도는 제6도의 제4실시예내의 보조 홈들에 의해 달성된 코깅 토크의 감소를 도시한 도면.

제8도는 본 발명에 사용될 수 있는 스핀들 모터용 제어 장치의 구성을 도시한 도면.

제9도는 본 발명의 제5실시예의 디스크 보유 장치의 구조를 도시한 도면.

제10도는 본 발명의 스핀들 모터로서 사용하기에 적합한 코어레스 모터의 구조를 도시한 도면.

제11도는 제10도의 코어레스 모터의 단면도.

제12도는 본 발명의 제6실시예의 자기 디스크 장치의 구조를 도시한 도면.

제13도는 본 발명의 제7실시예인 광 디스크 장치의 블럭도.

제14도는 제13도의 실시예의 광 디스크 구동 장치의 상면도.

제15도는 제14도 내의 선 A-A'를 따라 절취한 단면도.

제16도는 본 발명의 제8실시예인 또 하나의 디스크 구동장치의 상면도.

제17도는 본 발명의 제9실시예인 또 하나의 디스크 구동장치의 상면도.

제18도는 제17도 내의 선 A-AA를 따라 절취한 단면도.

제19도는 제17도 내의 선 B-BB를 따라 절취한 단면도.

제20도는 제17도의 실시예의 스핀들 모터의 코일의 블럭도.

제21도는 제17도의 스핀들 모터의 영구 자석 회전자의 블럭도.

제22도는 본 발명의 제10실시예인 또 하나의 디스크 구동 장치의 단면도.

제23도는 제22도의 실시예 내의 코어레스 코일의 배치도.

제24도는 본 발명의 제5특징을 실시한 또 하나의 디스크 구동 장치의 단면도.

제25도는 제24도의 실시예 내의 압전 소자의 구성을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 내한 부호의 설명

1 : 디스크 2 : 스핀들 모터

3 : 회전자 4 : 고정자

5 : 영구 자석 9,23 : 고정자 코어

10,24 : 코일 11 : 헤드

12 : 헤드 13 : 스핀들 모터 제어기

14 : 헤드 액츄에이터 제어기 15 : 헤드 제어기

16 : 신호 처리기 17 : 구동 제어기

18a,18b : 보조 홈 31 : 접속 기판

본 발명의 분야는 모터 및 이러한 모터를 갖고 있는 디스크 구동장치에 관한 것이다.

자기 또는 광 디스크의 디스크 구동장치는 통상적으로 디스크 지지부를 회전시키기 위한 스핀들 모터, 디스크에 정보를 기입하거나 디스크로부터 정보를 판독하기 위한 헤드, 및 헤드를 회전축에 관련하여 이동시키기 위한 액츄에이터를 갖고 있다. 디스크 회전과 헤드 이동의 적합한 조합에 의해, 디스크 상의 데이타는 헤드에 의해 스캔될 수 있다. 통상적으로, 스핀들 모터와 헤드 액츄에이터는 둘다 디스크의 동일한 측 상에 배치된다.

디스크 기술의 개선은 디스크의 크기를 감소시켰지만, 디스크의 직경이 스핀들 모터의 직경과 비교될 만한 것으로 되었다. 스핀들 모터가 디스크 지지부 바로 아래에 배치되면, 스핀들 모터에 의해 나타나는 장애는 헤드에 의해 스캔될 수 있는 디스크의 양을 제한시킨다. 반대로, 스핀들 모터와 디스크 지지부 사이로 헤드가 통과하기에 충분한 거리만큼 디스크 지지부와 스핀들 모터가 서로 떨어져 있다면, 디스크 평면에 수직한 디스크 구동장치의 크기가 증가된다. 스핀들 모터의 직경이 감소된다면 이와 유사한 단점이 나타나는데, 그 이유는 디스크에 수직인 이의 길이가 적당한 구동력을 제공하기 위해서 증가될 될요가 있기 때문이다.

개방부를 갖는 유도 모터, 및 헤드가 개방부 내에서, 다른 경우에서 보다 회전축에 더 가깝게 이동될 수 있도록 그 개방부와 일렬 정렬된 헤드 이동을 위한 액츄에이터를 사용한다는 것이 또한 제안되었다.

본 발명은 여러가지 특징을 갖고 있다. 제1특징은 유도 모터에 개방부가 구비된 상기 언급된 구성을 고찰하여, 이러한 구성으로서는 헤드 이동을 위한(통상적으로 자기) 액츄에이터에 간섭하는 자속 누출이 스핀들 모터로부터 야기된다는 것을 인지하고부터 발상된 것이다. 그러므로, 본 발명의 제1특징은 모터 고정자의 요크가 회전자 주위에 연속적으로 연장되는 모터 제공을 제안한다. 기준 고정자는 또한 회전자 주위에 연장되는 요크를 갖고 있지만, 회전자는 중심에 배치된다. 본 발명의 이 특징에서, 회전자는 이의 회전축이 다른 부분보다 요크의 외원주의 한 부분에 더 인접하도록 고정자 내에 배치된다.

본 명세서의 ''요크",라는 용어는 회전자를 구동시키기 위한 자계를 발생시키지 않는 고정자의 부분 또는 부분들을 지칭하는데 사용된다. 물론, 고정자는 통상적으로 고정자 코어와, 이에 관련된 구동 코일에 의해 제공된 이들 자계를 발생시키기 위한 수단을 또한 될요로 할 것이다.

그러므로, 본 발명의 제1특정은 회전자가 요크의 원주의 일부분에 인접하게 되는 것을 제안한다. 간단한 경우에서, 요크는 원형일 수 있고, 회전자 축은 그 원의 중심으로부터 벗어나게 설정된다. 그러나, 바람직한 구성으로서는 요크가 아크부 및 아크부의 단부들을 연결시키는 직선부를 갖도록 하여 이 요크가 원의 주 섹터의 형태로 있게 한다. 회전자는 회전자의 거의 접선 방향으로 연장되는 직선부를 갖는 곡선부의 곡률의 중심에 놓일 수 있다. 다른 선택은 타원형 요크 또는 원의 주 세그멘트의 형태인 요크를 포함한다.

본 발명의 제1특징에 사용될 수 있는 여러가지 선택적 특징이 있다. 통상적으로, 회전자의 구동장치는 회전자를 향해 요크로부터 연장된 다수의 코어를 갖고 있고, 이 코어들은 코어 내에서 자계를 발생시키기 위한 관련된 자계 코일을 갖고 있다. 회전자에 가장 인접한 요크의 그 부분상에 이러한 코어들을 설치하지 않는 것이 좋다. 실제로, 요크의 그 부분의 내부 표면은 회전자에 가장 인접한 코어들의 단부들과 동일한 거리만큼 회전자로부터 띨어져 있는 것이 좋다. 이에 따라 회전자에 인접한 요크의 부분은 양호한 자기 차폐를 제공한다.

게다가, 코깅 토크가 회전자 내에서 발생할 수 있는데, 이것을 극복하기 위해서 회전자에 인접한 요크의 내원주는 그 안에 홈들을 갖고 이 홈들이 요크 내로 연장되어, 실제로 슬롯을 형성하기 위해서 완전히 관통하여 연장될 수 있는 것이 좋다.

본 발명의 이 제1특징은 특히 고정자가 영구 자석을 사용하는 구성에 적용될 수 있다.

이러한 구성은 디스크 구동 장치에 적용될 때 헤드 액츄에이터가 회전자에 가장 가까운 원주의 그 부분과 정렬되게 한다. 이 방식으로, 헤드는 디스크 지지부와 스핀들 모터 사이의 갭 없이도 디스크의 회전축에 가능한 한 가깝게 이동될 수 있다.

이 특징에서, 요크는 예를 들어, 헤드 액츄에이터와 간섭하는 모터로 부터의 자속을 방지하는 회전자 주위에 연속적으로 연장된다는 사실을 주목할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1특징은 회전자가 영구 자석을 사용하는 구성에 특히 적용될 수 있다. 기존의 디스크 장치에 있어서, 디스크를 디스크 지지부상에 보유하기 위한 디스크상의 자기 영역과 상호 작용하는 별도의 자석을 제공한다는 것이 공지되어 있다. 이러한 기존의 제안들에서, 디스크를 지지부상에 보유하기 위해 사용된 자석은 모터의 자석들로부터 전체적으로 분리되어 있고, 실제로, 그 사이의 자기 차폐가 있을 수 있다. 디스크를 지지부상에 보유하기 위해, 모터의 자석, 특히 회전자의 영구 자석들과 디스크의 자기 영역 사이의 직접적인 자기 연결이 되게 상기 영구 자석들을 사용하는 것이 가능할 것이다, 그러므로, 디스크를 보유하기 위한 직접 자기 연결의 이러한 사용이 본 발명의 독립적인 제2특징이 된다. 그러나, 제1및 제2특징을 조합하여 사용하는 것이 가능하다.

기존의 디스크 구동 장치에서, 스핀들 모터와 헤드 액츄에이터는 공통 지지부상에 장착될 수 있지만 통상적으로 공통으로 소자들을 갖지 않는다. 본 발명의 제3, 제4 및 제5특징들은 최소한 몇개의 소자를이 일체로 되어 있는 것을 제안한 것이다.

제3특징에서, 스핀들 모터와 헤드 액츄에이터가 공통 요크를 갖는 것이 제안된다. 이 결과는 보다 소형인 배열이다.

제1 및 제2특징이 조합되면 특히 유리한데, 왜냐하면 스핀들 모터와 헤드 액츄에이터를 브릿징하는 요크의 부분이 디스크 회전 축에 인접하게 되어, 이것은 헤드 액츄에이터 이동에 그다지 간섭하지 않기 때문이다. 이러한 배열은 헤드 액츄에이터가 선형 액츄에이터일 때나 또는 헤드를 곡선 궤적에서 이동시키는 액츄에이터인 경우에 사용될 수 있다.

본 발명의 제4특징에서, 스핀들 모터와 액츄에이터의 구동 코일들은 공통 기판상에 장착된다. 이것은 예를 들어, 상부에 도전성 될름을 갖는 절연 기판을 제공하여, 적합한 형태의 도전성 트랙을 제공하도록 그 될름을 에칭함으로써 달성될 수 있다. 또한, 이것은 소형 배열이 이루어질 수 있게 한다. 스핀들 모터와 헤드액츄에이터의 구동 코일들이 공통으로 전기적으로 상호 접속되는 것이 또한 가능하다.

스핀들 모터와 헤드 액츄에이터의 부분들이 일체로 되어 있는 다른 배열들이 가능하다. 제5특징에서, 스핀들 모터와 헤드 액츄에이터는 각각 공통 압전 소자의 부분을 형성하는 압전 소자들이었다.

기존의 디스크 구동 장치에서, 디스크의 회전 위치는 스핀들 모터의 회전자의 위치를 검출하는 센서에 의해 판정된다. 그러나, 이러한 검출이 정밀하게 되려면, 그 센서는 감도가 좋아야 하므로 고가로 된다.

그러므로, 본 발명의 제6특징은 디스크의 원주(통상적으로 전체 원주) 주위에 기록된 위치 정보를 검출하는 센서가 제공되는 것을 제안한다. 그 센서에 의해 유도된 정보의 위치는 모터를 제어하는데 사용될 수있다.

이러한 배열은 디스크의 원주 주위의 위치 정보의 기록을 될요로 하고, 우선 그 정보를 기록할 될요가 있다. 이것은 디스크의 회전자를 모니터하는 센서를 사용하여 디스크 위치를 먼저 측정하고, 그에 따라 위치정보를 기록함으로써 달성될 수 있다. 일견하여, 이것은 회전자 이동의 민감한 센서를 될요로 할 것이다. 사실상, 이것은 기록된 데이타가 회전자 위치에 정확하게 대응할 될요가 없으므로 될요하지 않은데, 그 이유는 기록 이후에, 이것은 정확한 디스크 위치를 제공하기 때문이다. 그러므로, 정보가 디스크 주위에서 변화하면, 정보 자체가 회전자 위치에 정확하게 관련하지 않아도, 후속적으로 그 정보를 정확하게 사용하는 것이 가능하다.

제1도는 광 디스크 장치에 적용되는 본 발명의 제1실시예를 도시한 것이다. 제1도는 정보의 기록, 판독 및 소거의 동작 중 최소한 한가지 동작을 수행하기 위한 광 디스크(1) ; 광 디스크를 직접 구동시키기 위한 스핀들 모터(2) ; 디스크(1)에 또는 디스크(1)로부터 정보를 기록하고, 판독하거나 또는 소거하는 동작 중 최소한 한가지 동작을 수행하기 위한 광 헤드(11) ; 헤드를 디스크의 방사 방향으로 이동시키기 위해서 선형 모터로 이루어진 헤드 구동 액츄에이터(12) ; 스핀들 모터(2)용의 제어기(13) ; 헤드(11)용의 제어기(15) ; 디스크용의 신호 처리기(16) ; 및 다른 소자(13 내지 16)을 제어하는 구동 제어기(17)을 도시한 것이다.

스핀들 모터 제어기(13)은 스핀들 모터(2)를 특정한 일정한 속도로 구동시키기 위해서 모터 전류를 스핀들 모터(2)에 공급한다. 제어기(14)는 헤드 구동 액츄에이터(12)의 위치 센서(도시안됨)로 부터의 위치 명령 및 위치 신호에 따라 헤드 구동 액츄에이터(12)의 위치를 제어한다. 광 헤드(11)용의 제어기(15)는 신호처리기(16)으로부터 얻어진 궤적 정보에 따라 헤드(11)의 궤적을 제어한다. 신호처리기(16)은 광 헤드(11)로부터의 정보에 따른 적당한 위치에서 광 헤드(11)을 제어할 수 있기 위해서 신호들을 광 헤드 제어기(15)에 보낸다. 신호 처리기(16)은 또한 신호들을 구동 제어기(17)에 공급한다.

외부 회로들의 신호들에 기초하여, 구동 제어기(17)은 스핀들 모터 제어기(13), 헤드 구동 액츄에이터 제어기(14) 및 헤드 제어기(15)를 동작시키고, 이동 부품들의 이동 동작의 트랙을 유지하도록 이 제어기들과 연락한다. 이 방식으로 구동 제어기(l7)은 광 디스크 장치의 시스템 제어를 수행한다.

본 발명의 이 실시예의 제1특징은 스핀들 모터가 직접 광 디스크를 구동시킨다는 것이다. 회전자의 중심으로부터 고정자의 외원주까지의 거리를 각도에 따라 변화하도록 하여 이의 최소 거리를 디스크 기록부의 최내경보다도 짧게 한다. 이에 따라 디스크의 방사 방향으로 헤드를 구동시키는 헤드 구동 액츄에이터를 디스크 하부에 배치할 수 있게 된다.

제2도는 본 발명의 디스크 구동 스핀들 모터의 구조를 도시한 것이고, 제3도는 이것의 단면을 도시한 것이다. 스핀들 모터(2)는 회전자 내의 영구 자석 및 회전 자계를 형성하는 고정자 내의 3상 코일 u, v, w를 갖고 있는 브러쉬레스 모터이다. 회전자(3)은 영구 자석(5)와 회전자 요크(6)으로 이루어진다. 영구 자석(5)는 원주 방향으로 동일한 피치에 교내로 배열된 그들의 N 및 S극을 갖고 있고 회전자 요크(6)은 회전자 측상에 자기 회로를 형성한다. 고정자(4)는 케이스(8), 고정자 코어(9)[자기 코어(9A), 곡선 고정자 요크 부분(9B) 및 직선 회로 요크 부분(9C)], 및 자기 코어(9A)상에 감긴 코일(10)(u,v,w 위상)으로 이루어진다. 고정자(4)는 베어링(7)을 통하여 회전하기 위한 회전자(3)을 지지한다. 이 실시예의 특징은 회전자(3)의 중심으로부터 고정자의 외원주까지의 거리는 각에 따라 변화하고, 고정자의 모양은 제2도에 도시한 바와 같이 거의 반원형이라는 것이다. 제2도는 고정자(3)의 중심으로 부터의 거리가 각에 따라 변화하는 고저자 원주의 부분이 선형인 경우를 나타낸 것이다.

고정자 코어(9)의 구조는 다음과 같다. 회전자(3)의 중심과 고정자의 외부 원주 사이의 거리가 긴 경우에, 코일(10)을 갖는 자기 코어(9A)는 회전자(3)의 그 사이의 갭과 접하도록 배치되고 자기 코어(9A)의 후방부는 고정자 요크 부분(9B)와 자기적으로 결합된다. 회전자 중심으로부터 곡선 고정자 외원주까지의 거리가 짧은 경우에, 코일(10) 또는 자기 코어(9A)가 제공되지 않지만 대신에 갭으로 회전자를 둘러싸는 직선 단락 회로 요크 부분(9C)가 제공된다. 단락 회로 요크 부분(9C)의 양 단부들은 2개의 고정자 요크 부분(9B,9C)가 회전자를 둘러싸고 원의 주 섹터의 형태로 있도록 곡선 고정자 요크 부분(9B)와 자기적으로 결합된다.

이 구성에서, 코일(10)을 갖는 자기 코어(9A)는 코일(10)에 흐르는 전류와 회전자(3)의 영구 자석(5) 사이에서 작용하는 전자기력에 의해 구동 토크를 발생시키는 토크 발생부를 형성한다. 코일(10)을 갖지 않는 단락 회로 요크 부분(9C)는 토크를 발생시키지 않고 토크 비발생부를 형성한다. 통상적인 구조와는 다르게, 단락 회로 요크(9C)는 회전자(3)의 영구 자석(5)와 코일(10)에 의해 발생된 자속이 누설되지 못하게 하는 자기 차폐 기능을 갖는다(이것은 자기 디스크를 구동시키는 스핀들 모터에서 특히 중요하다). 이것은 또한 회전자(3)의 영구 자석(5)와 고정자 코어(9) 사이에서 작용하는 코깅 토크를 감소시키는 기능과 헤드 구동 액츄에이터의 제어되지 않는 작동에 기인하여 헤드와 영구 자석 회전자에의 손상을 방지하는 기능을 갖는다.

이 실시예에서, 브러쉬레스 모터가 디스크를 직접 구동시키는 스핀들 모터를 위해 사용되기 때문에 토크 밀도는 증가된다. 증가된 토크 밀도는 토크 비발생 부분이 모터의 크기 및 중량의 감소에 악 영향을 줌이 없이 고정자의 부분 내에 제공되게 한다. 회전자 중심으로부터 토크가 발생되지 않는 고정자와 원주의 부분까지의 거리를 감소시킴으로써, 헤드 구동 액츄에이터를 이 부분 내에 배열하는 것이 가능하게 되어, 헤드구동 액츄에이터를 디스크와 모터 사이에 배치할 될요가 없기 때문에 디스크 장치의 두께를 감소시킨다.

고정자가 제2도에 도시한 바와 같이 하나의 토크 비발생부와 하나의 토크 발생부로 형성될 때, 토크 발생부의 외원주 밖의 공간[이 경우에, 헤드(11) 또는 헤드 액츄에이터가 이동하는 공간]은 크게 될 수 있다. 또 하나의 장점은 구성이 간단하고, 토크 발생부가 회전자를 구동시키기 위해 3개의 코일만으로 이루어진다는 것이다.

영구 자석 회전자를 포함하는 브러쉬레스 모터 내의 고정자의 헤드 액츄에이터측이 코어에 의해 자기적으로 차폐되기 때문에, 구조적 또는 자기적으로 개방부가 없게 되어, 헤드의 오동작에 기인한 헤드 및 회전자에의 손상을 방지하고 신뢰성을 향상시킨다. 이 구성은 영구 자석 회전자 내의 누출 자속의 변화를 제거시켜, 스핀들 모터 내의 코깅 토크를 감소시킨다. 더욱이, 헤드는 영구 자석 회전자의 누설 자속에 의해 더 이상 영향을 받지 않는다. 이 모든 것들은 헤드의 위치 설정의 정밀도를 향상시키도록 조합된다.

상기 실시예에서, 스핀들 모터는 거의 반원형의 모양을 갖고 있고 회전자(3)의 중심으로부터 고정자 외원주까지의 거리가 각에 따라 변화하는 부분은 선형이다. 그러나, 이 부분은 선형일 될요가 없고 헤드 구동 액츄에이터(12)를 수용하기에 충분한 공간을 제공하는 어떤 모양을 가질 수 있다. 제4도 및 제5도에 도시한 것들과 같은 구성들은 또한 유사한 효과를 발생시킨다.

제4도는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 또 하나의 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예는 고정자 코어가 타원형이고 헤드 구동 액츄에이터가 가능한 한 회전자 중심과 인접하게 된다는 점에서 제2도의 브러쉬레스 모터와 다르다. 헤드 구동 액츄에이터 측상의 스핀들 모터의 고정자 구조는 회전자 코일이 없는 자기 코어와 같은 곡선 단락 회로 요크 부분(9C)에 의해 갭으로 둘러싸인 구조이다. 단락 회로 요크 부분(9C)는 고정자 요크 부분(9B,9C)가 회전자를 둘러싸도록 고정자 요크부분(9B)의 나머지 부분과 결합한다.

제5도는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 또 하나의 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예는 단락 회로 요크 부분(9C)가 거의 V형 모양을 갖는다는 점에서 제2도의 브러쉬레스 모터와 다르다. 그러므로, 2개의 요크부분(9B,9C)는 회전자를 둘러싸는 원의 주 세그멘트를 형성하고, 회전자측은 원의 중심에 있게 된다. 이 구성에서 고정자를 둘러싸고 코일(10)을 갖는 자기 코어(9A)로 이루어진 고정자의 토크 발생부의 영역이 코일이 없는 토크 비발생부보다 크게 된다. 이것은 모터 크기를 더욱 감소시킨다.

제5도에서 알 수 있는 바와 같이, 토크 발생부의 각의 범위는 토크 비발생부의 것보다 크게 되어, 토크 증가에 기여한다.

디스크 장치의 크기, 중량 및 두께를 감소시키기 위한 주요 관건은 회전자의 중심과 스핀들 모터(2) 내의 고정자 코어의 내원주 사이의 거리이다. 즉, 이것은 코일(10)이 없는 단락 회로 고정자 요크 부분(9C)에서의 브릿지 부분의 길이 또는 두께가 작 게 되는지에 달려 있다. 그러나, 브릿지 부분이 너무 작은 두께를 가지면, 자기 포화가 일어날 가능성이 있으므로 코깅 토크가 생긴다. 그러므로 브릿지는 이 부분과 연결되는 자속의 자기 포화를 발생시키지 않는 최소 두께를 가져야 한다. 이 요건을 만족시키고 브릿지 두께를 보다 적게 만든다는 것은 회전자가 고정자 요크 내의 자속의 양을 감소시키도록 다중 극을 갖는 모터 구성을 요구한다. 극의 수는 양호하게는 8개 이상인데, 이하 이에 대해 설명하겠다.

고정자의 코일 위상의 수와 브러쉬레스 모터 내의 회전자의 자극의 수 사이의 관계는 유효 토크를 발생시키도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 3상 모터는 토크 발생부의 구동 부분 내에 코일(10)을 갖는 3개의 자극(9A)를 갖고 있다. 그러므로, 고정자의 이 자극들과 함께 작용하는 회전자(3) 내의 영구 자석(5)의 최소한 4개의 극이 있어야 한다. 즉, 고정자 자극의 수와 회전자 자극의 수 사이의 비는 3 : 4N(N=1,…,n)으로 선택되어야 한다. 이 비가 선택되면, 코깅 토크는 감소된다.

다음에, 본 발명에서 코깅 토크 및 회전자의 맥동 회전을 어떻게 감소시키는지에 대해 설명하겠다.

디스크(1)상의 정밀한 기록을 위하여, 스핀들 모터(2)의 회전 변화는 양호하게는 가능한 한 적게 되어야한다. 이 목적에 장애로서 작용하는 것은 영구 자석(5)와 자기 코어(9A) 사이의 인력의 번화에 의해 야기되는 영구 자석 브러쉬레스 모터 내의 코깅 토크이다. 이 코깅 토크는 감소되어야 한다. 이것은 토크 발생부와 토크 비발생부가 함께 인접한 본 발명의 브러쉬레스 모터에서 특히 중요하다.

먼저 제2도에 도시된 회전자(3)과 고정자(4)의 구조 내의 코깅 토크의 발생 과정을 고찰하여 보자. 고정자(4)(전체 원주에 걸쳐 제공된 자극)는 6개의 극을 갖고 회전자(3)가 8개의 극을 갖는 통상적인 구조에서, 코깅 토크는 회전자(3)의 매 회전시 24번 발생된다.(24는 8개의 영구 자극수와 6개의 고정자 자극수의 최소 공배수이다.)

본 발명의 브러쉬레스 모터를 고찰하여 보자. 8개의 극과 토크 발생부를 갖고 있는 영구 자석, 또는 3개의 자극을 갖는 고정자의 전체 원주의 1/2은 또한 회전자의 1회전 중에 토크의 24개 펄스를 발생시킨다. 한편, 8개의 토크 펄스는 8개의 극을 갖는 영구 자석과 토크 비발생부 사이의 1회전시에 발생된다.

일반적으로, 코깅 토크의 전기적 감소는 1회전 중의 펄스의 수를 증가시킬 것이다. 본 발명의 구성에서, 1회전시 8개의 토크 펄스는 지배적인 코깅 토크를 형성한다.

제6도는 본 발명에 따른 이 종류의 모터 내의 코깅 토크를 감소시키도록 설계된 실시예를 도시한 것이다. 제2도의 것들과 동일한 소자들은 동일한 참조 번호로 표시된다. 이 실시예는 보조 홈들(18a,18b)가 영구 자석(5)와 접하는 코일(10)이 없는 직선 고정자 요크 부분(9C)의 내원주 표면의 부분 내에 형성된다는 점에서 제2도의 것과 다르다. 보조 홈들(18a,18b)는 코일(10)을 갖는 자기 코어(9A)와 동일한 폭을 갖고 있고 그들의 간격은 양호하게는 60°이다. 이 구성에서 고정자 측상에 분명히 6개의 자극이 있게 되어, 24개의 토크 펄스가 8개의 극의 회전자(3)과 6개의 극의 고정자 사이의 1회전 중에 발생되므로, 코깅 토크를 감소시킨다.

제7도는 제6도의 고정자 코어 구조에서 발생된 코깅 토크를 감소시키는데 있어서, 보조 홈들의 효과를 도시한 것으로 보조 홈들이 있을 때와 없을 때에 발생되는 코깅 토크의 크기를 나타낸 것이다. 보조 홈들이 없을 때의 선 a의 경우에서, 180°의 전기적 각도에서 토크의 펄스들이 있고, 이러한 펄스들은 1회전 중에 8번 발생한다. 보조 홈들이 있을 때의 선 b의 경우에서, 180°에서 3번의 맥동이 있고 전체 24개 펄스가 1회전 중에 발생한다. 펄스의 진폭에 있어서, 코깅 토크 보조 홈들(18a,18b)에 의해 감소된다.

보조 홈들은 내원주로부터 외원주까지 고정자를 통하여 관통할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 효과는 코일(10)이 없이 고정자 요크(9C) 내에 슬릿을 제공함으로써 달성될 수 있다. 이 경우에서, 슬릿의 폭은 일반적으로 헤드 구동 액츄에이터를 향하는 영구 자석(5)의 자속의 누출을 방지하기 위해서 권선 홈[코일(10)이 있는 자기 코어(9A) 사이의 홈]의 2배 미만인 것이 양호하다. 코깅 토크 감소 효과는 제6도에 도시한 것과 동일한 간격으로 홈들을 배열하고 감긴 홈들의 두께를 슬릿들의 것과 동일하게 함으로써 개선될수 있다.

코깅 토크 감소 효과는 토크 발생부를 형성하기 위해서 보조 홈들의 구동 코일을 몇회전 감음으로써 더욱 증가될 수 있다.

이 실시예에서, 영구 자석 회전자를 갖고 있는 브러쉬레스 모터 내의 헤드 액츄에이터 측은 코어에 의해 자기적으로 차폐되므로, 구조적으로나 자기적으로 개구부를 갖지 않게 되어 헤드의 오동작으로부터 발생될수 있는 헤드 및 회전자의 손상을 방지하게 되어 신뢰성이 향상된다. 게다가, 영구 자석 회전자로부터의 누설 자속의 변동이 더 이상 없게 되어, 스핀들 모터의 회전 펄스를 감소시킨다. 이것은 또한 영구 자석 회전자로부터의 누설 자속의 헤드에의 영향을 제거시키므로 헤드 위치 설정의 정밀도가 향상된다.

스핀들 모터 구동 시스템용의 본 발명의 또 하나의 실시예가 제8도에 도시되어 있다. 도면은 브러쉬레스 모터(2)가 스핀들 모터에 사용될 때의 구동 시스템을 도시한 것이다. 브러쉬레스 모터는 회전자와 동기하여 모터 전류의 공급을 될요로 한다. 이 목적을 위해, 회전자 위치 검출기(20)이 제공되어, 그 위치 신호에 따라 전류 패턴 발생기(131)은 3상 전류 패턴 신호를 발생시킨다. 이 패턴 신호에 기초하여, ac 전원 회로(132)는 3상 전류를 브러쉬레스 모터(2)에 공급한다.

브러쉬레스 모터(2)의 속도 제어가 다음에 설명될 것이다. 디스크(1)의 전체 원주에 걸쳐 기록된 위치 정보는 헤드(11)에 의해 판독되고 속도 계산기 A(133)은 이 위치 정보로부터 속도 조절기(134)에 보내지는 실제 속도 N_sa를 계산한다. 속도 조절기(134)는 실제 속도가 속도 명령값 N_f와 일치하도록 전류와 위상의 명령신호를 출력한다. 명령 신호는 모터 전류의 전류와 위상을 제어하기 위해서 전류 패턴 발생기(131)에 보내진다.

위치 정보가 디스크(1)의 전체 원주에 걸쳐 미리 기록되지 않을 때, 속도 계기 B(135)는 회전자 위치 검출기(20)에서의 위치 신호로 부터 실제 회전 속도 N_sb를 결정하고, 이 속도는 디스크(1)의 전체 원주에 걸쳐 위치 정보를 기록하도록 모터를 시동하는데 사용된다. 그 이후, 정상 동작 중에, 모터 속도 제어는 디스크(1)로 부터의 위치 정보에 따라 수행된다.

본 발명에서, 디스크상에 기록된 회전자의 위치 정보가 위치 정보의 분해능을 향상시키는데 사용되기 때문에, 이 정보에 따라 스핀들 모터의 속도의 제어가 정밀도 및 응답도에 있어서 향상될 수 있다.

디스크 보유 장치용의 본 발명의 다른 실시예가 제9도에 도시되어 있다. 제9도에서 제3도의 것들과 동일한 소자는 동일한 참조 번호로 표시된다.

(정보의 기록, 판독 및 소거의 최소한 한가지 동작을 위해 사용되는)디스크(1)은 기록 매체부(1a)와 지지부(1b)로 이루어진다. 지지부(1b)는 자성체로 형성되어 있고 홀(1c)를 갖고 있다, 디스크(1)을 지지하는 회전자(3)의 회전자 요크(6)은 영구 자석(5)의 자로를 형성하고 디스크(1) 내의 홀(1c)와 함께 디스크(1)을 회전자(3)에 견고하게 고정하는 돌기부(6b)를 갖고 있다. 디스크(1)의 일측상의 영구 자석(5)의 자속은 디스크(1)의 지지부(1b)와 회전자 요크(6a)를 연결시키므로, 디스크(1)을 회전자(3)에 당겨 고정시킨다. 영구자석(5)가 도시한 바와 같이 축방향 상부로 연장되면, 영구 자석(5)의 자속에 의해 발생된 전자기력과 코일(10) 내에 흐르는 전류는 회전자(3)상의 디스크(1)상에 작용하는 토크를 발생시키므로, 디스크를 회전자상에 보유하는 힘을 증가시킨다.

이 실시예에 의하면, 스핀들 모터 내의 회전자의 영구 자석의 자속의 일부가 디스크를 보유하는데 사용되기 때문에, 디스크 전용 보유 장치가 될요없게 되어, 디스크 장치의 중량 및 두께를 감소시킨다.

디스크 장치에 적용되는 스핀들 모터의 본 발명의 또 하나의 실시예가 이제부터 제10도 및 제11도를 참조하여 설명될 것이다.

제10도는 스핀들 모터용으로 사용되는 코어레스 모터의 구조를 도시한 것이고 제11도는 코어레스 모터의 단면을 도시한 것이다. 이 모터는 코어레스형, 즉, 코일이 코어를 사용하지 않고 고정자 자극에 감기고, 회전자 극과 고정자 극 사이에 방사 방향 갭을 갖는 영구 자석 회전자 브러쉬레스 모터이다. 회전자(3)은 영구 자석(5)와 영구자석(5)외 자기 회로를 형성하는 회전자 요크(6)으로 이루어진다.

고정자(4)는 케이스로도 사용되는 고정자 요크(9B), 및 코어레스 코일(10)을 포함한다. 고정자(4)는 베어링(7)을 통하여 회전하기 위한 회전자(3)을 지지한다.

케이스로서 사용되는 고정자 요크는 제10도에 도시한 바와 같이 아크 부분과 직선 부분(9C)로 이루어진다. 코일(10)은 고정자 요크의 아크 부분(9B)의 내원주 내측에만 배치된다. 코일(10)은 3상 u, v, w를 갖는다. 그러므로, 고정자 요크의 아크 부분의 내원주 내측의 코일(10)은 토크 발생부로서 기능하고, 고정자 요크의 선형 부분은 토크 비발생부를 이룬다.

이 실시예에 의하면, 헤드(11) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)가 고정자 요크의 선형 부분측상에 배치되어있기 때문에, 디스크 장치는 크기, 중량, 및 두께에 있어서 감소될 수 있다. 또한, 자기 코어가 사용되지 않기 때문에, 코깅 토크는 자기 코어를 갖는 모터에서 보다 적게 되므로, 회전 맥동이 감소된다.

다음에, 자기 디스크 장치에 적용되는 본 발명의 또 하나의 실시예가 제12도에 도시되어 있다. 디스크의 기록 매체가 자기 작용에 기초하기 때문에, 자기 차폐관(22)는 이것이 브러쉬레스 모터에 의해 직접 구동될때 회전자 자석과 고정자 코일에 의해 발생된 자속의 영향으로부터 디스크(21)을 보호하기 위해서 모터(2)와 자기 디스크(21) 사이에 제공된다.

이 실시예는 디스크를 모터 자속으로부터 보호하게 되어, 본 발명의 스핀들 모터는 자기 디스크 장치에 적용될 수 있고, 장치의 크기 및 두께를 감소시킨다.

제13도는 광 디스크 장치에 적용된 본 발명의 또 하나의 실시예를 도시한 것이고 ; 제14도는 본 발명의 실시예에서의 디스크를 구동시키기 위한 스핀들 모터, 헤드 구동 액츄에이터 및 고정자 코어를 포함하는 모터의 구조를 도시한 것이며 제15도는 그 단면도이다.

제13도는 제1도와 유사한 것으로, 동일 참조 번호가 대응하는 부분을 표시하는데 사용된다. 제13도는 스핀들 모터의 요크와 해드 구동 액츄에이터 사이의 관계에 있어서 제1도와 다르다. 이것은 제14도에 보다 상세히 도시되어 있다.

제14도에서, 회전자 코어(9)의 중심으로부터 고정자 코어(9C)(제14토에서 Z)의 내경/외경까지의 거리가 각도에 대해서 변화될 수 있으므로, 도면에 예시된 구성은 헤드(11)에 인접하여 선형이고 그 반대측에서는원형이다.

제14도의 스핀들 모터의 구조는 제2도의 것과 실질적으로 동일하고 동일 참조 번호가 사용된다는 것을 알 수 있다. 회전자를 둘러싸는 요크의 직선 부분(9C)에 대해 수정(이하 설명됨)되었고, 곡선 부분(9B), 회전자 그 자체, 및 코어(9A) 및 관련된 코일(10)은 동일하다. 그러므로, 부분(9B와 9C)에 의해 형성된 요크는 회전자를 둘러싸고, 회전자는 부분(9B)보다 부분(9C)에 더 인접하다. 그러나, 제2도의 실시예와는 다르게, 요크의 직선 부분(9C)는 헤드 구동 액츄에이터(12)의 부분과 일체로 되어 있다.

제15도는 광 디스크가 스핀들 모터(2)에 의해 직접 구동되는 직접 구동 시스템을 형성하기 위해서 광 디스크가 회전자(3)상에 장착(장착 구조의 설명은 생략)된 것을 도시한 것이다.

헤드(11)을 구동시키기 위한 헤드 구동 액츄에이터(12)의 구성이 이제부터 설명될 것이다. 헤드 구동 액츄에이터의 스핀들 모터는 예를 들어 리액턴스 또는 영구 자석 브러쉬레스형의 회전형 모터이거나 압전 선형 액츄에이터일 수 있다. 그러나, 제13도에 도시한 헤드 구동 액츄에이터에서는 영구 자석 브러쉬레스 선형 모터가 본 명세서의 예로서 취해진다.

헤드 구동 액츄에이터(12)는 이동 소자(19) 및 고정 소자 또는 고정자(18)을 갖고 있다, 이동 소자(19)는 거의 동일한 피치로 분리된 교내의 N극 및 S극을 갖는 영구 자석(22)와 이동 소자(19) 측상에 자기 회로를 형성하는 이동 소자 요크(21)을 갖고 있다. 이 경우에, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 이동 소자(19)는 스핀들 모터(2)에 대하여 방사 방향으로 이동할 수 있도록 배열된다.

한편, 고정자(18)은 자성체인 고정자 코어(23), 코일(24) 및 고정자 요크(9D)를 갖고 있다. 스핀들 모터(2)의 경우와 같이, 고정자 코어(23) 및 관련된 코일(24)는 코일(24)를 통하여 흐르는 전류에 의해 발생된 자극들을 발생시키고 이 자극들은 이동 소자(19)의 영구 자석과 상호 작용하여 구동력을 발생시키게 된다. 헤드 구동 액츄에이터의 요크(9D)는 스핀들 모터(2)의 요크(9B,9C)와 일체로 되어 있다는 것을 알 수 있다. 요크(9C 및 9D)의 역할은 영구 자석(22)와 이동 소자(19)의 코일(24)에 의해 발생된 자속이 누출되지 못하게 함과 동시에 영구 자석(22)와 이동 소자(19)의 고정자 코어(23) 사이의 코깅 토크를 낮추는 것이다.

스핀들 모터(2)의 경우와 같이, 3상 브러쉬레스 모터(자극 위치 검출 소자와 베어링 기구의 설명은 생략)는 제14도에 예로서 도시되어 있고 결과적으로, 구동 코일(24)를 갖는 3개의 자기 코어(23)은 회전자(3)의 영구 자석(5)의 4개의 극과의 상호 작용에 기인하여 힘을 발생시킨다.

그러므로, 스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12)는 요크와 일체로 형성되므로 각 부분의 조립 정밀도[예를 들어 스핀들 모터(2)과 헤드 구동 액츄에이터(12)의 위치 정밀도]가 향상된다. 또한 공통의 케이싱(8)이 있을 수 있다. 또한, 이 부분들은 소형 박형화 및 경량화될 수 있다. 더욱이, 최소한 하나의 헤드(11)과 헤드 구동 액츄에이터(12)가 스핀들 모터(2)와 같은 디스크(1)의 동일 측상에 배치될 수 있고 헤드(11)및/또는 헤드 구동 액츄에이터(12)가 스핀들 모터(2)의 고정자 요크(9C)의 내경의 작은 각도 방향으로 배열될 수 있어, 헤드(11)이 방사 방향으토 이동하는 거리는 길게 될 수 있다. 그러므로, 디스크(1)의 유효 영역이 크므로, 높은 기록 밀도(정보의 양/디스크의 표면적)가 가능하게 되어 디스크 장치를 소형화, 박형화, 및 경량화할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 이 실시예는 스핀들 모터(2)가 구성될 때 모터의 중심으로부터 고정자 코어 요크의 최소 외경(제14도에서 Y)까지의 거리를 최소화한다는 아이디어를 이용한 것이다. 제14도의 실시예는 요크(10)의 직선부분(9C)에 의해 형성되는 브릿지 부분의 두께에 의존하는 방사 길이를 최소화시키고자 하는 것이다. 그러나, 브릿지의 두께가 너무 많이 감소되면, 자기 포화가 생길 수 있어, 코깅 토크를 발생시키게 한다. 결과적으로, 브릿지의 두께는 흐르는 자속이 비포화로 유지되고(스핀들 모터 및 헤드 구동 액츄에이터는 자기적으로 서로 간섭하지 않음) 최소값으로 유지되도록 감소되어야 하는 것이 좋다. 원하는 만큼의 두께로 브릿지의 상기 요건에 맞을 수 있는 스핀들 모터를 배열하기 위해서, 고정자는 양호하게는 다극 구성으로 8극 구성으로 이루어져야 한다. 더욱이, 브릿지[즉, 요크부(9C)]의 두께의 상한선은 양호하게는 2mm 이하이어야 한다.

상술한 효과는 스핀들 모터(2)의 모터의 중심으로부터 고정자 코어의 큰 내경까지의 거리와 그 중심으로부터 작은 내경까지의 거리를 가능한 한 높게 설정함으로써 더욱 향상될 수 있다. 제14도의 예에 도시한 비는 1/3 이하로 설정되고, 그 비는 스핀들 모터(2)의 회전자의 중심으로부터 요크 고정자의 곡선 부분(9B)의 큰 내경까지의 거리와 그로부터 작은 내경까지의 거리 사이에 있다.

제16도에 도시한 본 발명의 또 하나의 실시예가 이제부터 설명될 것이다.

스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12)는 이 실시예에서 회전형 영구 자석 브러쉬레스 모터의 형태로 구성된다. 또한, 고정자 요크는 스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12)의 자기 회로를 형성한다.

그러므로, 스핀들 모터의 고정자 요크는 곡선 부분(9B)와 단락 회로 부분(9C)를 구성하고, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 요크는 단락 회로 부분(9D)와 곡선 부분(9E)를 갖고 있다. 2개의 단락 회로 부분(9C,9D)는 곡선 부분(9B,9E)와 같이 함께 접속되어 있다. 결과적으로, 결과적인 일체의 요크는 스핀들 모터의 회전자와 헤드 구동 액츄에이터의 회전자를 둘러싼다.

그러므로, 헤드 구동 액츄에이터(12) 및 스핀들 모터(2)는 구성에 있어서 거의 유사하다. 특히, 이동 소자(19), 고정자 코어(23A) 및 코일(24)는 스핀들 모터(2)에 관련하여 도시된 것들과 구성에 있어서 유사하다. 그러나, 스핀들 모터(2) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)는 제16도에 도시한 것들에 구성에 있어서 제한되지 않고, 이들은 동일한 고정자 코어를 사용하여 다수의 모터로 배열될 수 있다.

제16도에서, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 이동 소자(19)는 결합 소자(25)를 통하여 헤드(11)에 결합되고 도시된 곡선 궤적을 따라 헤드(11)을 이동시킨다. 헤드 구동 액츄에이터(12)는 유한 각도에 걸쳐 이동 가능한 영구 자석 브러쉬레스 모터로서 동작한다. 또한, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 고정자 요크의 외부 형태의 설계에 의해 헤드(11)이 이동하는 공간이 제공된다. 소형 박형이고 경량이며 신뢰성 있는 디스크 장치에 적합한 디스크 구동 장치 및 이 디스크 구동 장치에 적합한 다수의 구동 모터를 갖는 모터 장치를 형성하는 것이 가능하다.

헤드 구동 액츄에이터(12)는 유한 각도에 걸쳐 이동할 수 있는 영구 자석 브러쉬레스 모터로서 동작하는 데에만 필요로 된다. 그러므로 이동 소자(19)의 헤드 측(11)상의 한 쌍의 N극 및 S극 영구 자석(22)는 필요없게 되고, 고정자 코어(9D)의 부분이 헤드 측(11)에 인접하게 된다. 예를 들어, 이동 소자 요크(21)과 헤드가 결합 소자(25)로 직접 결합된다고 가정하면 구성은 보다 소형이고 경량으로 될 수 있다.

헤드(11)이 도시된 실시예에서 직접 구동되도록 배열되었지만, 이것은 기어와 같은 동력 전말 기구를 통하여 구동될 수 있다.

제17도 내지 제21도는 본 발명의 또 하나의 실시예를 도시한 것이다. 제17도는 디스크 구동 장치 내의 스핀들 모터(2), 헤드(11) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)를 도시한 것으로, 고정자 코어를 제외하고 전체적으로 장치의 상면도를 도시한 것이다. 제18도는 제17도의 선 A-AA를 따라 절취한 단면도이고 제19도는 제17도의 선 B-BB를 따라 절취한 단면도이다. 제20도는 스핀들 모터(2)의 코일 구성을 도시한 것이다. 또한 제21도는 스핀들 모터(1)의 영구 자석의 자극 구성을 도시한 것이다. 예를 들어, 회전형 영구 자석 브러쉬레스 모터와 선형 영구 자석 브러쉬레스 모터가 이 실시예에서 각각 스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12)를 위해 사용된다. 또한 코어레스 코일이 스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12) 양자에 코일로 사용된다. 또, 스핀들 모터와 헤드 구동 액츄에이터의 구동 토크 발생부를 각각 형성하는 코일과 고정자 요크는 일체로 되어 있다.

이 실시예에서, 회전자(3) 및 고정자(4)는 스핀들 모터(2)를 구성한다. 제21도에 도시한 바와 같이 회전자(3)은 거의 동일한 피치로 원주 방향으로 배열된 N극 및 S극을 갖는 영구 자석(5)와 회전자 측상에 자기 회로를 형성하는 회전자 요크(6)을 포함한다. 한편, 고정자(4)는 고정자 요크(9)와 프린트 코일(10)을 갖고 있고 회전자(3)을 베어링(7)을 통하여 회전 가능하게 지지한다. 회전자(3)과 영구 자석(5)의 자속은 그 사이의 공간에 접하여 유지된다. 또, 디스크 보유 장치(26)은 회전형 샤프트(30)과 직접 결합된다.

헤드 구동 액츄에이터(12)는 이동 소자(19) 및 고정자(18)을 갖고 있다. 제6도에 도시한 바와 같이, 이동 소자(19)는 거의 동일한 피치로 선형으로 배치된 N극 및 S극을 갖는 영구 자석(22)와 이동 소자(19)상에 자기 회로를 형성하는 이동 소자 요크(21)을 갖고 있다. 이 경우에, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 이동소자(19)는 스핀들 모터(2)에 대하여 방사 방향으로 이동할 수 있도록 배열된다.

고정자(18)은 고정자 요크(23)과 프린트 코일(24)를 포함한다. 프린트 코일(24)는 u, v, w의 3상을 갖고 있고 코일 패턴은 일반적으로 알려져 있어서 생략된다. 헤드 구동 액츄에이터(12)의 코일(24)와 스핀들 모터(2)의 코일(10)은 동일한 고정자 상에 일체로 되어 있다. 이 경우에, 제19도의 코일(29)는 호일(foil)로부터 준비되고, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 코일(24)와 스핀들 모터(2)의 코일(10)은 일체로 되어 있다. 프린트 코일의 호일(24)는 양 코일의 기계적 강도를 개선시키고 그들로부터 잡음을 막기 위해 부가된다. 도시된 바와 같이, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 고정자 요크(23)과 스핀들 모터(2)의 고정자 요크(9)는 또한 일체로 되어 있다. 이 배열에 의하면, 디스크 장치의 부품 수가 감소되어 크기 및 중량의 감소 뿐만 아니라 설치 정밀도의 향상이 달성된다.

제17도 내지 제21도는 스핀들 모터(2)의 코일 및 고정자를 헤드 구동 액츄에이터(12)에 결합시킴으로써 디스크 장치를 보다 소형으로 만드는 과정을 도시한 것이다. 또한, 스핀들 모터(2), 헤드(11) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)의 특정한 구성은 제17도 내지 제21도에 도시한 바와 같이 전체 장치를 소형으로 만드는데 기여한다는 것을 알 수 있다.

바꾸어 말하면, 선형 헤드 구동 액츄에이터(12)를 헤드(11)을 직접 구동시키는데 사용하고 헤드(11) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)를 스핀들 모터(2)에 중심을 둔 상이한 위치에 배치함으로써 제17도 내지 제21도의 실시예에서 구동 장치를 보다 얇게 만들 수 있다.

특히, 선형 헤드 구동 액츄에이터(12)는 헤드(11)을 구동시키는데 사용되고, 헤드(11) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)가 상이한 위치에 배치되고, 헤드 구동 액츄에이터(12)의 이동 소자의 부분은 이것이 스핀들 모터(2)의 헤드(11)의 측상의 최외주의 접선의 범위 내에서 이동하도록 배열된다.

또한, 헤드 구동 액츄에이터(12)가 제17도 내지 제21도의 실시예 내에 도시된 스핀들 모터(2)를 중심으로 하는 헤드(11)에 대하여 약 90°의 각으로 배치되고 헤드 구동 액츄에이터(12)가 헤드(11)의 반대측에 배열되는 시스템이 사용될 수 있으므로, 제15도 및 제16도에 도시한 것보다 소형이고 경량인 디스크 장치를 얻을 수 있다.

도시한 바와 같이, 2개의 헤드 구동 액츄에이터가 스핀들 모터(2)에 대해 대칭으로 배치되지만, 둘 중의 어느 한 측만이 허용될 수 있다.

제22도는 본 발명의 또 하나의 실시예를 도시한 것이다.

제17 내지 제21도에 도시한 실시예와는 달리 프린트 코일 대신에 일반적인 자기 용착 코일을 사용하는 코어레스 모터의 사용이 예시된다. 이 경우에, 제10도에 도시한 것과 같은 접속 기판(31)은 스핀들 모터(2)의 고정자 요크(9)와 헤드 구동 액츄에이터(12)의 조합과 헤드 구동 액츄에이더(12)의 코일(24)와 스핀들 모터(2)의 코일(10)과의 조합 사이에 제공된다.

제23도는 접속 기판(31)의 동일 측상의 헤드 구동 액츄에이터(12)의 코일(24)와 스핀들 모터(2)의 코일(10)의 배치를 도시한 것이다. 제23도 내의 원 표시는 코일(10,24)의 접속을 표시한 것이다. 이 코일들은 원 표시인 접속 기판(31)상의 프린트된 배선(도시안됨)을 갖는 접속과 그 사이에 제공된 접속 기판상의 다른 외부 접속(도시안됨)으로 모터 외부의 각각의 배선과 고정된다. 이 경우에, 스핀들 모터(2)의 코일(10)의 헤드가 배치되는 방향의 외경은 반대 방향의 외경보다 작다. 그러므로, 헤드는 구동 장치를 소형으로 만들고자 가능한 한 디스크의 중심에 가깝게 배치된다. 이렇게 결합된 접속 기판에 의해, 부품의 수가 감소되어 구동 장치의 소형 박형화 및 경량화의 효과가 달성된다. 본 발명의 이 실시예의 효과는 고정자 요크(23)을 접속 기판(31)에 결합시킴으로써 더욱 향상되고 또한 이 실시예는 스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12)의 구동 IC와 같은 제어 회로를 적당히 설치함으로써 보다 소형 박형이고 경량인 구동 장치를 얻도록 개발될 수 있다.

다수의 모터를 갖는 모터 장치와 최소한 제1구동 모터와 제2구동 모터를 포함하는 다수의 구동 모터를 갖는 모터 장치에서, 제1 및 제2구동 모터의 구동 토크 발생부를 형성하는 자성체 또는 코일은 동일한 접속 기판상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 또는 제2모터의 구동 회로는 접속 기판상에 장착될 수 있다. 결과적으로, 다수의 모터를 갖는 모터 장치는 소형 박형이고 경량으로 될 수 있다.

상기 설명은 예를 들어, 스핀들 모터의 고정자 코어 및 코일과 구동 액츄에이터(12)의 결합을 고려하여 전자기 모터에 적용한 것이다. 그러나, 본 발명은 압전형 또는 정전형 모터에 적용될 수 있다.

제24도 및 제25도는 압전 소자가 스핀들 모터의 동력 발생부 및 헤드 구동 액츄에이터를 위해 사용된 본발명의 또 하나의 실시예를 도시한 것이다. 이 구동 장치의 구성은 제23도의 실시예와 거의 유사하다. 차이점은 스핀들 모터(2)의 회전자(3) 및 헤드 구동 액츄에이터(12)의 이동 소자(19)가 구동력을 받기 위해서 탄성체(34)를 통하여 압전 소자(32)와 접촉해 있다는 것이다. 압전 소자(32)는 헤드 구동 액츄에이터(12)를 위한 장방형 배열과 스핀들 모터(2)를 위한 원형 배열의 톱니를 갖고 있다. 압전 소자(32)의 뒷면에는 전극(33)의 패턴이 있고 구동력은 압전 소자의 톱니를 진동시키기 위해서 각 전극에 다상 전압을 공급함으로써 발생된다.

스핀들 모터(2)의 압전 소자(32) 및 전극(33)과 헤드 구동 액츄에이터(12)는 한 기판상에 일체로 되어 있어서, 디스크 구동 장치가 소형 박형화 및 경량화된다.

정전 모터가 스핀들 모터(2)와 헤드 구동 액츄에이터(12)의 구동에 적용될 때에도, 도시되지 않았지만 구동력을 발생시키기 위한 그들의 전극들은 동일한 기판상에 일체로 형성될 수 있다. 상술한 것과 동일한 효과가 디스크 구동 장치에 의해 달성될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예의 스핀들 모터가 영구 자석 회전자를 이용하는 브러쉬레스 모터를 모두 사용하였지만, 회전자상에 자극을 갖는 릴럭턴스 모터가 또한 디스크 장치의 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 동일한 구성에서 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예가 디스크를 직접 구동시키는 스핀들 모터의 외원주의 부분이 디스크 기록 부분의 내원주보다 회전자 중심에 더 가깝게 될 수 있기 때문에, 헤드 구동 액츄에이터를 디스크 중심에 인접하게 놓을수 있어서, 디스크 구동 장치의 크기 및 두께를 감소시킨다.

헤드 구동 액츄에이터상의 모터의 외원주가 단락 회로 요크에 의해 자기적으로 차폐되기 때문에, 구조적으로나 자기적으로 개구부가 없다. 이것은 또한 헤드 신뢰성을 향상시키고, 모터 회전시의 펄스를 감소시키고 속도 제어의 효과를 향상시킨다.

디스크의 전체 원주에 걸쳐 기록된 위치 정보는 회전자의 실제 회전 속도를 결정하는데 사용될 수 있고, 다시 스핀들 모터의 속도 제어에 사용된다. 이 위치 정보는 속도 정보의 분해능을 향상시키므로, 속도 제어의 정밀도를 향상시킨다.

영구 자석 회전자를 포함하는 브러쉬레스 모터가 스핀들 모터에 사용될 수 있기 때문에, 회전자의 영구자석에 의해 발생된 자속의 일부는 디스크를 보유하는데 이용될 수 있다. 이것은 디스크 전용 보유 장치의 필요성을 없애 주어, 디스크 장치의 중량 및 두께가 감소된다.

제13도 내지 제25도에 도시한 본 발명의 실시예들에 따르면, 디스크를 구동시키기 위한 구동 토크 발생부를 형성하기 위해 사용되는 자성체, 코일, 전극 및 압전 소자를 포함하는 최소한 하나의 그룹핑 및 헤드를 구동시키기 위한 액츄에이터가 일체로 된다. 결과적으로, 소자들은 공통 사용과 일체화를 위해 적용될 수있고 이것은 조립 정밀도의 개선에 기여한다. 다수의 모터를 갖고 있는 디스크 구동 장치 및 모터 구동 장치는 소형화, 박형화 및 경량화될 수 있고 보다 신뢰성 있게 된다.

Claims (10)

1. 디스크의 회전 가능한 지지부, 상기 디스크 상의 정보를 기록, 독출 및 소거 중 적어도 하나를 수행하는 헤드, 및 상기 회전 가능한 지지부를 회전축에 대하여 회전시키기 위한 모터를 갖는 디스크 구동 장치에 있어서, 상기 모터는 고정자, 및 상기 회전축 주위에서 회전 가능한 회전자를 갖고 있고 ; 상기 고정자는 상기 회전축 주위에서 상기 회전자를 회전시키기 위한 자계를 발생시키기 위한 수단, 및 상기 회전축에 관하여 상기 회전자 주위에 연속적으로 확장된 요크를 갖고 있으머 ; 상기 요크는 상기 회전자, 및 상기 회전축 주위로 완전히 확장하는 외원주를 가지며 ; 상기 회전자는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하고, 상기 회전자 및 이 회전자를 갖는 상기 요크를 관통하여 상기 회전축에 수직으로 취한 상기 모터의 단면에서 본 상기 요크 내에 배치되고 ; 상기 회전축은 상기 요크의 상기 외원주의 제2부분보다 상기 요크의 상기 외원주의 제1부분에 더 가깝게 상기 단면에서 본 상기 요크 안쪽에 위치하며 ; 상기 헤드는 상기 요크의 상기 외원주의 상기 제1부분에 인접하여 배치되고 ; 상기 자계 발생 수단은 상기 회전자의 외부와 상기 단면으로 본상기 요크의 내원주 사이에서 상기 모터 내에 배치된 복수의 코일을 포함하는 것을 특정으로 하는 디스크구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 디스크와 상호 작용하는 헤드 및 상기 헤드를 상기 회전축에 대하여 이동시키기 위한 액츄에이터를 또한 갖고 있고, 상기 액츄에이터는 상기 외원주의 상기 제1부분에 인접한 상기 요크의 상기 외원주를 지나 배치된 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 액츄에이터는 선정된 궤적을 따라 상기 헤드를 이동시키도록 배열되고, 상기 궤적의 연장은 상기 요크의 상기 외원주의 상기 제1부분과 교차하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전자는 최소한 하나의 영구 자석을 포함하고, 상기 디스크는 자성체의 영역을 갖고 있고, 상기 최소한 하나의 영구 자석과 상기 디스크의 상기 영역 사이에 직접 자기 상호 작용이 있어서, 상기 직접 자기 상호 작용은 상기 디스크를 상기 회전 가능한 지지부상에 보유하기 위한 보유력을 제공하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 디스크와 상호 작용하기 위한 헤드 및 상기 회전축에 대하여 상기 헤드를 이동시키기 위한 액츄에이터를 또한 포함하고, 상기 액츄에이터는 이동 가능한 부분 및 고정 부분을 포함하고, 상기 고정 부분은 상기 이동 가능한 부분을 구동시키기 위해 자계를 발생시키기 위한 제2수단 및 상기 제2수단을 지지하기 위한 다른 요크를 갖고 있고, 상기 모터의 상기 요크와 상기 액츄에이터의 상기 다른 요크는 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 디스크와 상호 작용하기 위한 헤드 및 상기 헤드를 상기 회전축에 대하여 이동시키기 위한 액츄에이터를 또한 포함하고, 상기 액츄에이터는 이동 가능한 부분 및 고정 부분을 포함하고, 상기 이동 가능한 부분은 상기 고정 부분에 의해 발생된 자계에 의해 구동될 수 있고, 상기 모터의 상기 고정자는 최소한 하나의 제1구동 코일을 갖고 상기 액츄에이터의 상기 고정 부분은 최소한 하나의 제2구동 코일을 갖고, 상기 최소한 하나의 제1구동 코일과 상기 최소한 하나의 제2구동 코일은 둘다 공통 절연 기판상에 있는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 디스크와 상호 작용하기 위한 헤드, 상기 헤드를 상기 회전축에 대하여 이동시키기 위한 액츄에이터를 또한 포함하고, 상기 액츄에이터는 이동 가능한 부분 및 고정 부분을 포함하고, 상기 이동 가능한 부분은 상기 고정 부분에 의해 발생된 자계에 의해 구동될 수 있고, 상기 모터의 상기 고정자 및 상기 액츄에이터의 상기 고정 부분은 각각 일체의 압전체에 의해 상호 접속된 압전 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 디스크가 자기 디스크이고, 상기 모터와 상기 디스크의 최소한 한 부분 사이에 자기 차폐 부재가 있는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.
9. 디스크의 회전 가능한 지지부 및 상기 회전 가능한 지지부를 회전축에 대하여 회전시키기 위한 모터를 갖는 디스크 구동 장치에 있어서, 상기 모터는 자계를 발생하기 위한 고정자, 및 회전축 주위에서 회전가능한 회전자를 갖고 있고 ; 상기 요크는 상기 회전자; 및 상기 회전축 주위로 완전히 확장하는 외원주를 가지며 ; 상기 회전자는 상기 회전자, 및 이 회전자와 상기 회전축을 갖는 상기 요크를 관통하여 상기 회전축에 수직으로 취한 상기 모터의 단면에서 본 상기 요크 안쪽에 배치되고, 상기 회전축은 상기 요크의 상기 외원주의 제2부분보다 상기 요크의 상기 외원주의 제1부분에 더 가깝게 배치되며, 상기 회전자는 최소한 하나의 영구 자석을 포함하고, 최소한 하나의 영구 자석과 상기 고정자의 상기 발생 수단에 의해 발생된 자계와의 상호 작용에 의해 상기 회전축 주위에서 회전하기 위해 구동될 수 있고 ; 상기 디스크는 자성체의 영역을 갖고 있고, 이 영역은 상기 적어도 하나의 영구 자석과 상기 디스크의 자성체 영역간의 직접적인 자기 상호 작용을 위한 영역으로서, 상기 직접적인 자기 상호 작용으로 상기 디스크를 상기 회전 가능한 지지부상에 보유하기 위한 보유력이 제공되며 ; 상기 자계 발생 수단은 상기 회전자의 외부와 상기 단면으로 본 상기 요크의 내원주 사이에서 상기 모터 내에 배치된 복수의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크구동 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 고정자가 상기 고정자 주위에 요크를 갖고 있고 상기 최소한 하나의 영구 자석이 상기 방향의 상기 요크의 높이보다 높은 상기 회전축의 방향의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치.