专利名称：主轴电动机的转位检测装置及配有该装置的电动机装置的制作方法
该装置的电动机装置本发明涉及用于驱动软盘等转动记录介质转动的主轴电动机的转位检测装置及配有这种检测装置的电动机装置。
在例如驱动象软盘这样的转动记录介质转动的主轴电动机中，为了确定数据写入等工作的起始点，软盘每转动一次都需要有1脉冲的指示信号。另外，这个指示信号被用于这样的目的，即在软驱中检测此软盘和电动机的转动并且产生书写和读取用的准备信号，或者在系统侧开始进行信息传输/格式化时的书写并在转动结束后停止书写。
图10～图12示意地画出了通过这样的指示信号来检测主轴电动机转位的主轴电动机转位检测装置的结构，它配备有叠置在底架101上的电路板102和转子轭铁103。底架101由金属板构成，在金属板四周的三个位置上，一体设置了弯成L形的突起安装板101a。在安装板101a上，设置了用于用螺钉等紧固工具将底架101安装在软驱(FDD)壳体上的安装孔101b。另外，在底架101四周的另外四个位置上，向上突起地设置了大致成L形的定位爪101c。这些定位爪101c起到了从上面压迫叠置保持在底架101上的电路板102周边的作用，这种压迫保持如图10、11所示的是利用工具在水平方向把各定位爪101c的一部分弯曲成く字形而实现的。
电路板102在绝缘基板上装有电路布线图、主轴调动机驱动电路及驱动控制电路的电路部件等(图中未示出)。在电路板102的中央，设置了轴承孔102a。在轴承孔102a中，向上突起地贯通设置着具有被装在底架101上的轴孔104a的轴承104。另外，在四周等间隔地设有12个磁极片105a的铁芯105被安装在向上突起的轴承104外周上，定子线圈106卷绕在各磁极片105a上。这些定子线圈106分设成U、V、W三相组，这些被分成三相组的线圈末端106a及一个公用线圈106b被钎焊到电路板102上的右凸起102b上。铁芯105是由许多块象硅钢片等磁性钢片冲压叠置而成的层状铁芯等构成的。在电路板102上，在与其中一个磁极片105a相对的位置上设置了转动记录介质转位检测孔107。
另一方面，转子轭铁103如图13、14所示成使整体深度较浅的杯覆盖在电路板102上的形状，并且它在周边部上一体地设有凸缘103a。使磁性材料分散在橡胶和塑料等树脂内部而形成的转子磁环108环形贴设在凸缘103a的内周上。在圆周方向范围内，这些磁环按照全周等分的方式如分成16极地交替磁化成S极-N极。另外，在凸缘103a局部上，形成了具有规定宽度的孔部103b。在孔部103b中，突设着与转子磁铁108成一体的两极磁铁108a、108b。这两极磁铁108a、108b比凸缘103a外周更向外突出。这两极磁铁108a、108b是与磁铁108分体的，这分体的两极磁铁108a、108b有时也贴靠在转子磁铁108的外周上。
在转子轭铁103上，贯通其中心地安装有轴109，轴109的下半部可以插入轴承104的轴孔104a中。由此一来，转子轭铁103覆盖住定子线圈106，并且如图10所示，它可以自由转动地设置在电路板102上。此时，孔107在对面靠近凸缘103a的外周。尽管在这里没有图示，但在轴孔104a的下部设置了止推轴承，轴109的下端支承在止推轴承上。因此，轴109通过支承在轴孔104a及止推轴承上而可以顺利滑动。在转子轭铁103上，设置了安装保持软盘中央筒毂(图中未示出)的卡紧装置等。
在这样的主轴电动机转位检测装置中，当三相交流电源按一定顺序地在U、V、W相的各定子线圈106上切换三相交流电时，在转子轭铁103侧的转子磁铁108之间连续产生磁性斥力，转子轭铁103在构成定子一部分的电路板102上转动。电流切换是这样进行的，即通过配置在各定子线圈106之间的且作为位置检测器的如三个孔来检测转子轭铁103的转动位置，并且作为切换控制信号地利用所述检测信号来进行电流切换。
另一方面，当主轴电动机的转子轭铁103如上所述地转动时，随着这种转动，两极磁铁108a、108b同样转动，它时而离开孔107，时而接近孔107。当孔107离开两极磁铁108a、108b时，完全不接收两极磁铁108a、108b磁束的检测输出值大致为零，当两极磁铁108a、108b接近孔时，由于接收两极磁铁108a、108b的磁束，所以检测输出值对应于所述接近程度地增减。结果，由孔107输出的检测输出值Vf是这样的，即Vf=kΦ，即如图15所示，它具有与输入孔107中的磁束量成比例的特性。
因此，检测输出值与规定基准电压比较，在获得了对应于比较结果的矩形波信号的同时，在矩形波信号的例如上升时刻生成了指示信号。
但是，在上述传统的主轴电动机转位检测装置中，由于必须很灵敏地检测两极磁铁108a、108b的磁束，所以必须利用成本高的孔107，在转子轭铁103的凸缘103a上形成孔部103b，必须使两极磁铁108a、108b的前端很长地突出到孔部103b外。在两极磁铁与转子磁铁108成一体的情况下，存在着加工成本很高的问题。另外，当在转子磁铁108上贴设单独的两极磁铁108a、108b时，引起了磁束密度的间隙损失，所以存在着孔107的检测灵敏度不免要降低的问题。
为了解决上述课题而设想出了本发明。本发明的目的是提供这样一种主轴电动机的转位检测装置，即能够在利用具有传统孔部的转子轭铁的情况下，通过简单且成本低廉的结构来实现指示信号检测，同时能够很精确地进行确定转动记录介质数据书写起始点等工作。
为实现上述目的，提供了这样一种主轴电动机转位检测装置，即本发明的主轴电动机转位检测装置包括设置在构成主轴电动机的转子轭铁的凸缘内周上的转子磁铁、转子磁铁一部分外露地成型于凸缘上的孔部、与凸缘外周相对地设置在定子侧的且通过孔部检测转子磁铁磁束的感应体。
根据本发明，通过成型于转子轭铁凸缘上的孔部而直接由靠近孔部的的转子磁铁对磁束检测灵敏度高的感应体输入磁束，从而在利用传统转子轭铁的情况下，可靠且成本低地输出就感应体检测输出而言是必需的指示信号。
另外，本发明提供了这样一种主轴电动机转位检测装置，感应体如此设置在凸缘外周的对面，即感应体的线圈的中心轴线大致与转子轭铁外周切线方向一致。
根据上述发明，感应体的线圈中心轴线被设置成大致与转子轭铁外周切线方向一致，因而能够使经孔部而由转子磁铁输入的磁束高效率地传给感应体。由此一来，通过感应体对磁束进行灵敏度高的检测并且生成了可靠度高的指示信号。
本发明的特征在于，电路板设置在底架上，转子轭铁可自由转动地支承在底架上，在转子轭铁外周的凸缘的内周上，设置了转子磁铁，在底架与转子轭铁之间，放射状地设置着包围转子轭铁转动中心的定子线圈，电路板只成型于转子轭铁中心一侧的底架上，在定子线圈的线圈末端与位于多个定子线圈之间的电路板上的凸起相连的同时，通过孔部来检测转子磁铁磁束的感应体如此设置在电路板上，即它面对凸缘外周。
根据本发明，因为电路板只成型于转子轭铁的一侧上，所以电路板面积减小，电动机装置有望小型化和轻型化。另外，由于定子线圈的线圈末端与位于定子线圈之间的电路板上的凸起相连，所以可以将电路板只设置在转子轭铁的一侧上。
另外，根据本发明，通过成型于转子轭铁凸缘上的孔部地直接由靠近孔部的转子磁铁对磁束灵敏度高的感应体输入磁束，从而在利用传统转子轭铁的情况下，可靠且低成本地输出就感应体检测输出而言是必需的指示信号。
本发明的特点是，钎焊构成主轴电动机的定子线圈的线圈末端的凸起被设置在装有感应体的电路板上，电路板被缩小到不到底架面积的一半。
根据上述发明，由于电路板面积缩小，所以它被安装到电路板的金属底架上就变得容易了，电动机装置的整体有望实现小型化和低成本化。
如上所述，根据本发明，在转子轭铁内的转子磁铁通过凸缘孔部露在外面，转子磁铁磁束通过孔部传入位于其外面的感应体中，从而不需要一边把两极磁铁连设到转子磁铁上，一边要使用检测孔，从而能够灵敏度高且低成本地检测出振幅大的指示信号。由此一来，获得了很精确地进行转动记录介质数据书入起始点确定等工作的时刻处理的效果。
另外，根据本发明，由于感应体如此设置在所述凸缘外周的对面，即感应体的线圈中心轴线大致与转子轭铁外周切线方向一致，所以内部的转子磁铁的弱磁束也能通过转子轭铁孔部而有效地进入感应体的线圈内，所以获得了能够更灵敏地检测出指示信号。
另外，根据本发明，由于钎焊构成主轴电动机的定子线圈的线圈末端的凸起被设置在装有感应体的电路板上，而且电路板被缩小到不到金属底架面积的一半，因此获得了能够实现相对电路板金属底架的安装的简易化和低成本化以及包括主轴电动机在内的转位检测装置的整体轻型化和小型化。
以下，结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是表示本发明一个实施例的主轴电动机的转位检测装置及配备有该检测装置的电动机装置的平面图。
图2是表示在取出图1的转子轭铁时的主轴电动机的转位检测装置及配备有该检测装置的平面图。
图3是沿图2的Ⅱ-Ⅱ线的截面图。
图4是图1所示转子轭铁的局剖主视图。
图5是表示图1所示转子轭铁里面的视图。
图6是图1的感应体的线圈与转子磁铁之间的配置关系的说明图。
图7是图1的感应体感应电压的电压波形图。
图8是表示屏蔽具有本发明的感应体感应电压的次峰的次峰屏蔽电路的电路图。
图9(a)～图9(c)是表示图8所示电路各部分的信号波形的时刻图。
图10是表示传统主轴电动机的转位检测装置的平面图。
图11是图10所示主轴电动机转位检测装置的主视图。
图12是取出图11所示转子轭铁时的主轴电动机的转位检测装置的平面图。
图13是图10所示转子轭铁的局剖主视图。
图14是表示图13的转子轭铁里面的视图。
图15是表示图12所示孔的输出电压的电压波形图。
图1、图2分别是表示本发明一个实施例的主轴电动机的转位检测装置及配备有该检测装置的电动机装置的平面图以及定子部的平面图。
主轴电动机具有叠置在底架1上面的电路板2和转子轭铁3。作为金属底架的底架1由金属板构成。在金属板四周的三个位置上，一体设置了弯成L形的安装板1a。在这些安装板1a上，开设了用于用螺丝等工具将底架1固定在软驱壳体等上的安装孔1b。另外，在底架1外周的另外两个位置上，设置了大致成L形的上突定位爪1c。这些定位爪1c起到了从上面压迫保持叠置在底架1上的电路板2周边的一个部位以及穿过电路板2的通孔2c的外周局部的作用，这种压迫保持如图1所示是通过用工具沿水平方向使各定位爪1c的局部弯曲成く字形来进行的。
电路板2在绝缘基板上装有电路布线图、主轴电动机驱动电路及驱动控制电路的电路部件等(图中未示出)，它靠近后述感应体设置侧而成型于不到半个底架1的小面积上。在电路板2的一例，设置了如图3所示的轴承孔部2a。在轴承孔部2a中，向上突起地贯通设置了具有安装在底架1上的轴孔4a的轴承4。此外，在四周等间隔地设有12个磁极片5a的铁芯5被安装在向上突起的轴承4的外周上，定子线圈6卷绕在各磁极片5a上。这些定子线圈6分设成U、V、W三相组，这些被分成三相组的线圈末端6a及一个公用线圈6b被钎焊在电路板2上的右凸起2b上。此外，如图3所示，铁芯5是如图3所示，由许多块象硅钢片等磁性钢片冲压叠置而成的层状铁芯等构成的。在电路板2上，在与其中一个磁极片5a相对的位置上形成的长孔2d上，如图1所示设置了记录介质转位检测感应体7。此外，在电路板2上设置了钎焊上感应体7的导线端子7a的凸起2e。
另一方面，转子轭铁3如图3、4所示成将整体深度较浅的杯覆盖在底架1及电路板2的形状，并且它在周边部上一体地设有凸缘3a。截面形状在整个长度范围内是一定的且由橡胶和塑料制成的转子磁铁8成环形无端状地贴设在凸缘3a的内周上。在周向范围内，这些磁铁按照全周等分方式如分成16极地交替磁化成S极-N极。另外，在凸缘3a的一部分上形成有规定宽度的缺口状孔部3b，转子磁铁8的一部分通过孔部3b露在转子轭铁3的外面，就是说，孔部3b的内部是没有设置现有技术的两极磁铁的空间。因此，孔部3b通过转子磁铁8的转动而暂时正对着感应体7。在电路板2的角部设置了连接外引线用的四个凸起2f，它们通过电路板2的电路布线图与各凸起2b相连。
在转子轭铁3上，贯通其中心地装有轴9，轴9的下半部可以插入轴承4的轴孔4a中。由此一来，转子轭铁3覆盖着定子线圈6，并且它如图1所示设置在电路板2上，感应体7在凸缘3a的外周附近相对靠近。另外，在轴孔4a的下部上，设置了止推轴承10，轴9的下端支承在止推轴承10上。因此，轴9通过支承在轴孔4a及止推轴承10上而可以顺利转动。在转子轭铁3上，设置了安装保持软盘中央筒毂(图中未示出)的卡紧装置等。
因此，在这样的本发明主轴电动机的转位检测装置中，当三相交流电源按一定顺序地在U、V、W相的各定子线圈6上切换三相交流电时，在转子轭铁3侧的转子磁铁8之间连续产生磁斥力。因此，转子轭铁3在构成定子一部分的电路板2上转动。电流切换是这样进行的，即没有象过去那样采用三个孔，而是通过检测各定子线圈6的感应电压来检测转子轭铁3的转动位置，并且作为切换控制信号而使用所述检测信号。因此，不再需要过去所需的三个孔，在能够不知不觉地进行检测的同时，能缩小电路板2的面积。
因而，当主轴电动机的转子轭铁3转动时，随着这种转动，通过孔部3b而外露的转子磁8同样转动，它时而离开感应体7，时而接近感应体7。当感应体7离开靠近孔部3b的转子磁铁8时，由于完全不接收转子磁铁8的磁束，所以感应电压为零。而在靠近孔部3b的转子磁铁8接近时，承受转子磁铁8的磁束，从而感应体7的感应电压变为与磁束时间变化成比例的值。结果，感应体7的感应电压Vf是这样的，即Vf=-k(dΦ/dt)，即成为如图7所示的特性。因此，检测输出值与规定基准电压进行比较，在获得了对应于比较结果的矩形波信号的情况下，在矩形波信号的如上升时刻生成了指示信号。
在这种情况下，感应体7如图6所示通过大致使线圈中心轴线与转子轭铁3外周切线方向一致的方式而能使磁束最多地通过感应体7。从而能够显著提高磁束检测灵敏度。另外，由于感应体7的感应电压如上所述地与磁束时间变化成比例，所以即使转子轭铁3的转速增大且由转子磁铁8输入的磁束量减少，也能获得具有必要大小的感应电压。因此，如果转子轭铁3的直径增大，由于其分频速加快，所以也能适应磁束量减少的情况。
在利用感应体7的情况下，与使用传统孔107的情况不同地产生了不影响正确检测指示信号的且如图7所示的次峰。因此，这些次峰如下所述地屏蔽。
图8表示屏蔽这些次峰而形成指示信号的指示信号形成电路，图9(a)～图9(c)是表示该电路各部电压的电压波形图。该指示信号形成电路包括比较感应体7的感应电压与后述晶体管11输出屏蔽信号的比较电路12、电源端子13、偏压电源14、在接收比较电路12的比较输出值后产生持续一定时间的方形波信号的单稳多谐振荡器(屏蔽电压发生电路)15、转换单稳多谐振荡器15的输出方形波信号的且产生屏蔽信号的晶体管11。
在比较电路12的非反转输入端子及输出端子之间接入了反馈电阻12f，非反转输入端通过电阻16而与感应体7的另一端相连，反转输入端子直接与感应体7的一端相连，而输出端子与端子输出端17相连并通过电阻18与电源端子13相连。偏压电源14被连接到感应体7的另一端与接地点之间。单稳多谐振荡器15的输入端与比较电路12的输出端相连，其输出端通过电阻19与晶体管11的基极相连。而在晶管11中，电阻20被连接在基极与发射极之间，集电极与比较电路12的非反转输入端子相连，发射极与电源端子相连。
在这种电路中，通过伴随转子轭铁3转动的转子磁铁8的转动，感应体7通过磁束变化而检测出转子磁铁8周期的临近情况，并且以电压形式输出磁束检测输出值。此时获得的感应电压的检测输出值如图8和图9(a)的实线所示在检测磁束时具有两个正峰P1、P2。比较电路12比较供给非反转输入端子的且如图9(a)的单点划线表示的电压值(第一输入)与供给反转输入端子的且如图9(a)的实线所示的磁束检测输出值(第二输入)，并且如图9(b)所示，它产生了第二输入电压值超过第一输入电压值时下降的且在第一输入电压值超过第二输入电压值时上升的负比较输出值并给信号输出端子17提供这种比较输出值。
单稳多谐振荡器15如图9(c)所示，回应比较输出的上沿，产生了持续一定时间的负方形波信号，晶体管11在提供负方形波信号时转变为启动状态，如图9(a)的单点划线所示，在比较电路12的非反转输入中，提供其水平接近电源电压VCC的高电压VH。在把这个高电压VH级被供给非反转输入端子时，比较电路12使第一输入电压值相对第二输入电压值增大许多，两个正峰P1、P2中的后一个峰P2被屏蔽。另一方面，在两个正峰P1、P2中的后一个峰P1到来时，晶体管11提供屏蔽信号，从而比较电路12对峰P1进行上述电压值比较。为了进行这些工作，如此设定偏压电源14的电压值和各种电阻的阻值，即在不用感应体7进行磁束检测时的磁束检测输出电压值V2比在比较电路12的反转输入中提供的电压值V1小一些，而在用感应体7进行磁束检测时的正峰P1的值比电压值V2大一些。
在这种情况下，比较输出是这样的，即上沿具有在第二输入电压值超过第一输入电压值时一致的下沿和在第一输入电压值超过第二输入电压值时即在接近感应体7的感应电压的零交叉点时一致的上沿，在这种情况下，利用比较输出的上沿形成了指示信号。
这样，当在指示信号形成中利用比较输出值的后沿时刻即接近感应体7的磁束检测输出值的零交叉点的时刻的情况下，由于温度不依赖于磁束检测输出振幅，所以能够形成随环境温度变动的发生时刻不变的指示信号。在感应体7的磁束检测输出中，存在着同极性(正)的两个峰P1、P2，即使这些峰P1、P2值相差不大，但通过在一个峰P2到来时提供屏蔽信号地进行屏蔽，所以不会搞错指示信号的形成时刻。
权利要求
1．一种主轴电动机的转位检测装置，它包括设置在构成主轴电动机的转子轭铁的凸缘内周上的转子磁铁、该转子磁铁的一部分外露地成型于所述凸缘上的孔部、与所述凸缘外周相对地设置在定子侧的且通过所述孔部检测所述转子磁铁的磁束的感应体。
2．如权利要求1所述的主轴电动机的转位检测装置，其特征在于，所述感应体如此设置在所述凸缘外周的对面，即感应体的线圈的中心轴线大致与所述转子轭铁外周的切线方向一致。
3．一种电动机装置，其特征在于，电路板设置在底架上，在所述底架上可自由转动地支承着转子轭铁，在转子轭铁外周的凸缘内周上设置了转子磁铁，在底架与转子轭铁之间，放射状地设置着包围转子轭铁转动中心的定子线圈，所述电路板只成型于从转子轭铁的转动中心起的一侧的底架侧，在该定子线圈的线圈末端与位于所述多个定子线圈之间的电路板上的凸起相连的同时，通过所述孔部来检测所述转子磁铁磁束的感应体如此设置在电路板上，即它面对所述凸缘的外周。
4．如权利要求3所述的电动机装置，其特征在于，焊接构成所述主轴电动机的定子线圈的线圈末端的凸起被设置在装有所述感应体的电路板上，所述电路板被缩小到不到所述底架面积的一半。
全文摘要
设有在构成主轴电动机的转子轭铁的凸缘内周上的转子磁铁以及该转子磁铁的一部分外露地成型于所述凸缘上的孔部,通过与所述凸缘外周相对地设置在定子侧的感应体并通过孔部来检测所述转子磁铁的磁束。
文档编号H02K29/06GK1310444SQ01101888
公开日2001年8月29日 申请日期2001年2月13日 优先权日2000年2月22日
发明者关根干夫 申请人:阿尔卑斯电气株式会社