JPS6028068B2 - 磁気デイスク駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種信号の記憶手段として用いられる磁気デ
ィスクを回転駆動するための駆動装置に関するものであ
る。

か）る磁気ディスクはデータ信号等の記録および再生に
汎用されているが、複数の磁気ディスクを同時に回転さ
せ、これらの表面へ同０円状に形成される複数の記録ト
ラックへ信号の記録を行なうと共に、これらの記録トラ
ックから信号の再生を行なうものとなっており、従釆は
第１図に示す構成が一般的に採用されていた。

すなわち、磁気ディスクｌａ〜ｌｍを同Ｄ状に積層のう
え、スピンドル２へ連結すると共に、スピンドル２へ固
定されたプーリと誘導電導機３のプーリとにベルト４を
張架し、ベルト４を介して誘導電動機３によってスピン
ドル２を回転駆動する一方、磁気ディスクｌａ〜ｌｍの
各面と対向する磁気ヘッド５ａ〜５ｎをアーム６ａ〜６
ｍによって支持し、このアーム６ａ〜６ｍを、ローラ７
により磁気ディスクｌａ〜ｌｍの半径方向へ進退自在に
移動するキャリッジ８へ固定しており、ボビン状のコイ
ル９と界磁用氷久磁石１０とによって構成されるリニア
モータ１１によりキヤリツジ８が駆動され、直線的に進
退移動するのに伴ない、磁気ヘッド５ａ〜５ｎが磁気デ
ィスクｌａ〜ｌｍ上の所望する記録トラックへ移動のう
え対向するものとなっている。

しかし、所定の回転駆動力を得るには、譲導電動機３が
その鞠方向にある程度の寸法を要するため、小形、軽量
化が困難であると共に、その特性ならびに形状から見て
、スピンドル２へ直結のうえ駆動するダイレクトドライ
ブとするには不適当であり、磁気ディスク装置の隆体１
２から駆動部が大きく突出するため全体として大形にな
ると同時に、ベルト４を用いることにより、ベルト４の
回転走行に起因する振動および塵挨が発生し、全装贋と
しての信頼性が低下する等の欠点を生じていた。

したがってその対策としては、同期電動機の代りに直流
ブラシレス電動機の採用が考えられ、この種の電動機は
固定子巻線が平板状に形成されているため小形化が容易
であると共に、ダイレクトドライブとすることも容易で
あり、直流ブラシレス電動機の採用により全装置として
の４・形化および高信頼性化が達せられる。

しかし、直流ブラシレス電導機の駆動には、磁極の極性
切替を回転にしたがって制御するポール信号が不可欠で
あり、このポール信号を得るため、回転部の回転位置を
検出するホール素子または光電変換素子を別途に設けね
ばならず、これによって電動機としての構造が複雑化す
ると共に、低価格化上の障害となっており、更に、商用
電源を用いる場合には、電源周波数に応じて周波数変換
器を付加する必要を生ずる後の欠点を招来するものとな
る。

本発明は、従来のか）る欠点を一挙に解消する目的を有
し、回転状態に同期したクロツク信号をあらかじめ記録
した磁気ディスクから、クロツク信号を取り出すことの
できるものとして構成された磁気ディスク装置において
、磁気ディスクのスピンドルを駆動するために直流ブラ
シレス電動機を用いるとに、駆動制御回路により、磁気
デイスクから取り出したクロツク信号に基づいて直流ブ
ラシレス電動機の回転を制御することにより、構成が簡
単であると共に高安定度の回転駆動が行なえ、かつ、磁
気ディスク装置として高信頼性の得られる磁気ディスク
駆動菱直を提供するものである。

以下、実施例を示す第２図以降により本発明の詳細を説
明する。

第２図は磁気ディスク装置としての構成を示し、磁気デ
ィスクｌａ〜ｌｍ、スピンドル２、磁気ヘッド５ａ〜５
ｎ、アーム６ａ〜６ｍ、キャリツジ８およびコイル９等
の相互関係は第１図と同様であるが、第１図に示す永久
磁石１０は省略してあると共に、磁気ディスクｌａ〜ｌ
ｍ一１およびｌｍの上面はデータ信号等の記録、再生用
となっているのに対し、磁気ディスクｌｍの下面は磁気
ヘッド５ａ〜５ｎ−１の記録トラックに対する位置決め
用信号が、記録トラックへ記録されたサーボディスクと
なっており、この位置決め用信号を取り出すためにサー
ボヘッドとしての磁気ヘッド５ｎが設けてあり、磁気ヘ
ッド５ｎの出力はポジション制御回路２１へ直接与えら
れるものとなっている。

なお、磁気ディスクｌｍの下面に記録された位置決め用
信号は、磁気ディスクｌａ〜ｌｍ−１およびｌｍの上面
に設けられた記録トラックと対応する記録トラックへ記
録されていると共に、磁気ディスクｌｍの回転角度およ
び回転速度等の回転状態に同期したクロック信号を発生
するための情報を含んでおり、これによって発生された
クロツク信号が磁気ヘッド５ｎを介してポジション制御
回路２１へ与えられる。

ポジション制御回路２１は、外部からの制御信号ＳＣに
したがい、現在の記録トラック番号を記憶した情報と、
制御信号ＳＣにより指定された記録トラック番号の情報
とを比較のうえ、キャリッジ８の移動方向および移動量
を定め、移動方向に応じた電流をコイル９へ与え、これ
によってキャリッジ８を所定方向へ移動させると共に、
磁気ヘッド５ｎの出力に基づいて何本の記録トラックを
飛び越したかの判断を行なったうえ、指定された番号の
記録トラックへ磁気ヘッド５ｎが到達すれば、同ヘッド
５ｎの出力に基づきコイル９への電流を切断し、指定さ
れた番号の記録トラック上へ磁気ヘッド５ａ〜５ｎを停
止させるものとなっている。

一方、スピンドル２の下端には直流ブラシレス電動機（
以下、電動機）２２の永久磁石２３を固定した回転子２
４が係止され、これと対向して継鉄２５上へ固定された
平板状の固定子巻線２６が設けてあり、固定子巻線２６
への励磁電流を駆動制御回路２７によって切替制御する
ことにより、回転子２４が回転し、これによって磁気デ
ィスクｌａ〜ｌｍが直接駆動され、回転子２４と共に回
転する。

第３図は駆動制御回路２７のブロック図を示し、磁気デ
ィスクｌｍからのクロック信号を磁気ヘッド５ｎにより
取り出したうえ、波形整形回路ＷＦによりパルス波形と
してから、１／Ｎの分周比を有する分周器ＤＶ，によっ
て分周の後、この分周出力を選択回路ＳＥＬを介してシ
フトレジスタ等を用いた分配回路ＤＩＳへ与え、分周出
力に基づいた周波数の３相制御パルスを発生し、これに
よって電圧制御ィンバータＶＣＩの３相出力周波数を定
め、これを切替制御された励磁電流として用い、電動機
２２を駆動している。

しかし、起動時には磁気ディスクｌｍからのクロック信
号が得られないため、何等かの手段により分配回路ＤＩ
Ｓを駆動する必要があり、自己起動用のパルス信号を発
生するパルス発生器ＰＧを設け、当初は■側を選択して
いる選択回路ＳＥＬを介し、パルス発生器ＰＧからのパ
ルス信号を分配回路ＤＩＳへ与えている。

したがって、パルス発生器ＰＧの出力によって電動機２
２は起動するが、外部から回路速度を定めるための基準
信号ａが与えられており、磁気ディスクｌｍの回転速度
にしたがって周波数の定まるクロツク信号と基準信号ａ
とを比較のうえ、両者の差に基づいて電圧制御ィンバー
タＶＣＩを制御し、同ィンバータＶＣＩの出力における
各相の電力を変化させ、基準信号ａのレベルに応じた回
転速度となる様、電動機２２を制御している。

すなわち、波形整形回路ＷＦの出力は積分回路を用いた
周波数・電圧変換器（以下ＦＶＣ）Ｆ／Ｖへ与えられ、
クロック信号の周波数に応じた亀圧としてから差動増幅
器ＤＡの負入力へ与えていると共に、同増幅器ＤＡの正
入力には基準信号ａを与えており、こ）において両者の
差出力を得たうえ、これを増幅器Ａによって増幅した後
、その出力によって電圧制御ィンバータＶＣＩの出力電
力を制御している。

なお、この例では、電圧制御インバータＶＣＩの各相出
力における一つの波形が複数のパルスにより構成されて
おり、増幅器Ａの出力によって各パルスのパルス幅を変
化させ、出力電力を制御している。

たゞし、電圧制御ィンバータの動作はこれに限らず、直
流電線入力側へ電圧または電流制御回路を付加のうえ、
この回路を増幅器Ａの出力によって制御し、各相出力の
電圧または電流を変化させるものとしても同様である。
したがって、電動機２２は電圧制御ィンバータＶＣＩの
出力電力に応じて回転速度が変化し、差動増幅器ＤＡの
差出力が零となった点で回転速度が一定となる。

また、リレーまたはゲード回路等を用い選択回路ＳＥＬ
は、電動機２２が起動後、クロツク信号０周波数が所定
の周波数へ達してから■側へ切替わり、分周器ＤＶ，の
分周出力を分配回路ＤＩＳへ与えるものとなっているが
、この切替制御は比較器ＣＰＲの出力によって行なわれ
る。

すなわち、比較器ＣＰＲはＦＶＣ・Ｆ／Ｖの出力と、所
定の周波数と対応する基準電圧とを比較しており、クロ
ツク信号の周波数が所定の周波数へ達し両者が一致した
ときに、ＦＶＣ・Ｆ／Ｖからの出力電圧により比較出力
を生じ、これによって選択回路ＳＥＬを■側へ切替える
ものとなっている。

なお、電動機２２の極数をＰ、その駆動電源の相数をぐ
とし、クロック信号の周波数を磁気ディスクｌｍが１回
転する間のクロック信号数Ｋ／ｒｅｖにより表わし、分
周器ＤＶ，の分周比を１／Ｎとしたとき、次式の関数を
選定すればよい。

Ｐ○Ｎ＝Ｋこのほか、電動機２２を駆動する電源の位相
と、電動機２２の機械的回転角度の位相とを、概ね９０
０の位相差とし、想定上のブラシ角を雰に設定すれば好
適であり、このため、パルス発生器ＰＧには選択回路Ｓ
ＥＬへの主出力のほか、主出力と９ぴの位相差を有する
創出力Ｃを設けてあり、この副出力Ｃと比較器ＣＰＲの
出力との論理積をＡＮＤゲートＧによって得たうえ、同
ゲートＧの出力によって分周波ＤＶ，を制御して分周動
作を開始させ、分周器ＤＶ，から得られる分周出力の位
相を規制している。

したがって、最初はパルス発生器ＰＧの出力に基づいて
電動機２２が起動すると共に、所定の回転数に達すると
基準信号ａに応じて回転速度が定まり、安定に磁気ディ
スクｌａ〜，ｌｍの回転駆動が行なわれる。

第４図は、更に回転速度の高安定化を図った場合の制御
系統を示すブロック図であり、第３図の駆動制御回路２
７へ自動位相制御回路２８を付加している。

すなわち、安定な発振周波数を有する基準発振器ＯＳＣ
により基準周波数の発生のうえ、駆動制御回路の波形整
形回路ＷＦから得たクロック信号ｂを分周比１／Ｍの分
周器ＤＶ２により分周した出力と、基準発振器ＯＳＣの
出力とを、位相比較器ＰＣＰにより比較し、この比較出
力を低域炉波器等のループフィルタＦＬを介してから基
準信号ａとして駆動制御回路２７へ与えており、基準発
振器ＯＳＣの出力周波数によって電動機２２の回転数が
定まるため、高精度かつ高安定度の回転数が得られる。

したがって、特に電動機２２へ回転状態検出用のホール
素子または光電変換素子等を設けることなく、サーボデ
ィスクとしての磁気ディスクｌｍからポール信号を形成
するためのクロツク信号が得られるため、電動機２２の
適用が容易に実現し、小形かつ高信頼性の磁気ディスク
装置を構成することができる。このほか、サーボディス
クとしての磁気ディスクｌｍは最下部とせず、任意の順
位に設けてよく、あるいは、特にサーボディスクを設け
ずにデータ記録用の磁気ディスクｌａ〜ｌｍ一１へ特定
のクロック信号用記録トラックを定め、これと対向した
磁気ヘッドをサーボヘッド専用として設けても同様であ
る。

また、駆動制御回路２７の構成は、条件に応じ種々の選
定が任意であり、自動位相制御回路２８の分周器ＤＶ２
も場合によっては省略が可能である等、種々の変形が自
在である。

以上の説明により明らかなとおり本発明によれば、直流
ブラシレス電動機に不可欠な回転状態検出素子が不用と
なり、ダイレクト・ドライブの磁気ディスク装置が容易
に実現し、小形化されると共に電動機部を密閉ケースに
より被覆することが可能となるため、外部からの塵挨、
湿気等の侵入を完全に阻止できると同時に、内部におけ
る振動、塵挨発生もなくなり、塵挨、湿気等に起因する
磁気ディスクおよび磁気ヘッドの損傷発生が完全に廻遊
され、かつ、電動機の起動および運転状況が安定化され
、高信頼性かつ高安定度となることにより、データ信号
の記録および再生状況が良好となり、各種用途の磁気デ
ィスク装置において多大の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図の従来例の構成図、第２図以降は本発明の実施例
を示し、第２図は構成図、第３図は駆動制御回路のブロ
ック図、第４図は自動位相制御回路を付加した制御系の
ブロック図である。 ｌｍ・・・・・・磁気ディスク、２・・・・・・スピン
ドル、５ｎ・・・・・・磁気ヘッド、２２・・・・・・
電動機（直流ブラシレス電動機）、２４・・・・・・回
転子、２５・・・…継鉄、２６・・・・・・固定子巻線
、２７・・・・・・駆動制御回路、２８・・・・・・自
動位相制御回路、ＰＧ・・・・・・パルス発生器、０６
Ｃ・・・・・・基準発振器、ＰＣＰ・・・・・・位相比
較器。 第１図 第３図 第４図 図 Ｎ 船

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転状態に同期したクロツク信号をあらかじめ記録
   した磁気デイスクから、前記クロツク信号を取り出すこ
   とのできるものとして構成された磁気デイスク装置にお
   いて、前記磁気デイスクのスピンドルを駆動する直流ブ
   ラシレス電動機と、前記磁気デイスクから取り出した前
   記クロツク信号を分周する分周器と、前記クロツク信号
   の周波数に応じた電圧へ変換する周波数・電圧変換器と
   、該変換器の出力と所定の周波数と対応する基準電圧と
   を比較し両者の一致により比較出力を生ずる比較器と、
   自己起動用の主パルス信号と該主パルス信号と９０°の
   位相差を有する副パルス信号とを発生するパルス発生器
   と、当初は前記パルス発生器からの前記主パルス信号を
   選択し前記比較出力に応じて前記分周器の出力信力を選
   択する選択回路と、該選択回路の出力により出力周波数
   が制御されたうえ前記直流ブラシレス電動機を駆動する
   電圧インバータと、前記パルス発生器からの前記副パル
   ス信号と前記比較器の出力との論理積をとり前記分周器
   の分周出力の位相を規制する出力を生ずるＡＮＤゲート
   とを設けたことを特徴とする磁気デイスク駆動装置。 ２ 回転状態に同期したクロツク信号をあらかじめ記録
   した磁気デイスクから、前記クロツク信号を取り出すこ
   とのできるものとして構成された磁気デイスク装置にお
   いて、前記磁気デイスクのスピンドルを駆動する直流ブ
   ラシレス電動機と、前記磁気デイスクから取り出したク
   ロツク信号を該クロツク信号の周波数に応じた電圧へ変
   換する周波数・電圧変換器と、該変換器の出力と所定の
   周波数と対応する基準電圧とを比較し両者の一致により
   比較出力を生ずる比較器と、自己起動用のパルス信号を
   発生するパルス発生器と、当初は前記パルス発生器から
   の前記パルス信号を選択し前記比較出力に応じて前記分
   周器の出力信号を選択する選択回路と、前記クロツク信
   号と基準発振器の出力とを位相比較のうえ基準信号を送
   出する自動位相制御回路と、前記基準信号と前記周波数
   ・電圧変換器の出力との差を求める差動増幅器と、該差
   動増幅器の差出力により出力電力が制御されかつ前記選
   択回路の出力により出力周波数が制御されたうえ前記直
   流ブラシレス電動機を駆動する電圧制御インバータとを
   設けたことを特徴とする磁気デイスク駆動装置。