(57)【要約】【課題】フレキシブルディスクドライブに装着できるようなカセットに取り付けでき、該カセットにセットした携帯情報記憶手段に電力を供給することができるような小型で薄型の永久磁石式発電機に係り、フレキシブルディスクドライブの種類に拘わらず信頼性高く回転子が回転でき、発電することができる永久磁石式発電機を提供する。【解決手段】磁束を発生する回転子と、磁束変化で起電力を発生する固定子と、回転子を固定子と所定位置関係を維持しつつ回転可能とする軸受部とを有し、フレキシブルディスクドライブに装着可能なディスクカートリッジと同等サイズのカセットに収納することができる永久磁石式発電機であって、回転子は、フレキシブルディスクドライブ駆動軸の旋回ピンとのみ係合して軸受部まわりに回転する。【選択図】　　　　図１
2004129424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を発生する回転子と、磁束変化で起電力を発生する固定子と、回転子を固定子と所定位置関係を維持しつつ回転可能とする軸受部とを有し、フレキシブルディスクドライブに装着可能なディスクカートリッジと同等サイズのカセットに収納する永久磁石式発電機であって、
回転子は、フレキシブルディスクドライブ駆動軸の旋回ピンとのみ係合して軸受部まわりに回転することを特徴とする永久磁石式発電機。
【請求項２】
回転子は、フレキシブルディスクドライブの旋回ピンと係合するハブと、複数の磁極を有しハブに固定した永久磁石とを備え、
ハブは、旋回ピンの旋回軌跡に沿い円周方向の全周にわたり形成するとともに旋回側に壁面を備えて旋回ピンが嵌め込まれるチャッキング穴を有し、チャッキング穴に嵌め込まれて旋回した旋回ピンが該壁面に当接する請求項１記載の永久磁石式発電機。
【請求項３】
回転子は、フレキシブルディスクドライブの旋回ピンと係合する円板状のハブと、その下面に固定され円周方向に等角度ピッチで磁極が形成されたリング状の永久磁石とを備え、
固定子は、その一端側が永久磁石の磁極ピッチと同ピッチで放射状に配設されるとともに上面が永久磁石の下面と所定の隙間を維持して対向するように配設された複数の突極と、各突極に巻かれたコイルと、突極の他端側を連結するバックヨークとを備え、
軸受部は、ハブを回転可能に支持する複数のボールと、ボールをその上面に同心状に配設するベースプレートと、フレキシブルディスクドライブ駆動軸の中心ピンの外径寸法より大きな内径寸法を有した円筒軸を備え、
ている請求項１又は２記載の永久磁石式発電機。
【請求項４】
回転子は、チャッキング穴がハブの塑性加工で形成され、異方性永久磁石が非絞り加工部に取り付けられている請求項１、２又は３記載の永久磁石式発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石式発電機に係わり、フレキシブルディスク用ドライブに装着可能なフレキシブルディスク用カートリッジと同等サイズのカセットに収納することができる小型薄型の永久磁石式発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
個人的な情報を管理できかつ携帯性に優れた記憶媒体としてメモリーカード、例えばＩＣカードやフラッシュメモリーなどがあるが、情報を入出力するためには独自の機器が必要であり今一歩普及が加速しない。入出力装置として、ほとんどのパソコンに標準装備されているフレキシブルディスクドライブ、特に３．５インチフレキシブルディスク用ドライブ（以下、単にＦＤＤと略す）が利用できれば普及に弾みがつくものと考えられ、ＦＤＤに挿入することのできるＩＣカード用アダプターが提案されている。しかし、ＦＤＤには、フレキシブルディスクを回転させるための駆動軸と情報入出力用の磁気ヘッドは装着されているが、アダプターに組み込まれたＣＰＵに電源を供給するための給電端子は装備されていない。このため、このアダプターにはボタン型の電池が組み込まれている。しかし、電池は使用するのに伴い消耗し、長くとも数ヶ月毎に取替える必要がある。
【０００３】
そこで、ＦＤＤの駆動軸を利用して作動される発電機が組み込まれたアダプターが実現できれば、電池切れを心配することなく何時でも使用できる上、環境面でもやさしい製品として提供できる。そのためには、発電機は３．５インチフレキシブルディスク用カートリッジと同等サイズのカセットに、ＩＣカード収納スペースを確保した上で、ＣＰＵ、インターフェース等の電子部品とともに配設されなければならない。３．５インチ用フレキシブルディスク用カートリッジサイズは、例えばＪＩＳＸ６２２６で定められており、長さ９４ｍｍ、幅９０ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの扁平な略直方体である。これに対し、磁気ストライプを持ったＩＣカードの大きさは、長さ８５ｍｍ、幅５４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍである。従って、ＩＣカードは、カセット平面の半分以上を占めるため、発電機とＩＣカード収納スペースは重なるようにせざるを得ず、発電機の厚みは２ｍｍ程度、最大でも２．５ｍｍ以内にする必要がある。
【０００４】
本出願人は、長年前記のようなカセット内に組み込むための発電機の研究開発を行い多くの出願（例えば特許文献１参照）をしてきた。また、他の出願人から出願されたものもある（例えば特許文献２参照）。
図９に、特許文献１における発電機９３を内蔵したカセット９０の概略構成を示す。発電機９３は、ＦＤＤの駆動軸により回転する回転子９１とその周囲に配設された固定子９２を有している。図９（ａ）はカセット９０の平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ断面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）における回転子９１と固定子９２部分の拡大図である。回転子９１は、ＦＤＤの駆動軸と連接して回転するボス９４を有し、ボス９４の外周面に磁極を持った円環状の永久磁石９５が取り付けられている。固定子９２は、永久磁石９５の外周面に所定の磁気空隙を持って対向するように配設されている。
また、特許文献２における発電機には、ＦＤＤの駆動軸によって回転させられるボスの外周に永久磁石が付けられ、永久磁石の外周位置に永久磁石の回転軸と平行な軸心を有するコイルが配設され、コイルの両端面に当接する固定子が永久磁石を上下から挟むように配置された構成が示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１１６０８８号公報
【特許文献２】
特表平７−５００２３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
発電機の回転子は、ＦＤＤのフレキシブルディスク回転用の駆動軸から回転を伝達されることになるが、駆動軸の回転数は３００ｒｐｍと低速である。特許文献１においては、低速回転であっても出力をできるだけ大きくするために、永久磁石９５に異方性の焼結ＮｄＦｅＢ磁石を用いているが、それでも出力は２０ｍｗ以下である。ＩＣカードを対象とした場合、要求される電源出力は３Ｖ仕様で１８ｍＷ以上、５Ｖ仕様では４０ｍｗ以上であり、このため５Ｖ仕様に対しては対応できない。
一方、特許文献２においては、発電機部分の厚さはカセットの全厚さ３ｍｍを占有したものであり、カセットにＩＣカードが抜き差しできるスペースは有していない。また、発電機として重要な機械要素である軸受部構造については一切説明はなく、また具体的な出力値についても記載されておらず、ＩＣカードの情報入出力用電源装置として適用することはできない。
【０００７】
ところで、前記特許文献１において、ボスのＦＤＤ駆動軸との係合部分の構造は、通常のフレキシブルディスクのボスの構造と同じにしておくことが好ましいと記述されており、また特許文献２においては相応する構造とすると記述されており、図面にもそのように描かれている。前述したように、フレキシブルディスクカートリッジはＪＩＳで規格化されており、この中で、フレキシブルディスクの中心に取り付けられたディスク駆動用円板であるハブ（前記特許文献１、２におけるボスに相当）には、ＦＤＤの駆動軸（中心ピンと、中心ピンまわりを旋回する旋回ピンとからなる）と係合する二つの位置決め孔（中心孔と駆動孔とからなる）を設けることと、その孔の形状、位置や大きさなどが規定されている。例えば、中心孔は正方形状とすること、駆動孔は長軸側長さが短軸側長さの約１．８倍の矩形状とし、かつ中心孔とは約１５°の角度をなすようにすることなどが示されている。これにより、駆動孔にはめ込まれた旋回ピンは、駆動孔の側壁と当接してフレキシブルディスクをその中心孔の直交する２辺が中心ピンに当接するように移動させ、よってディスクを同心回転させることができるのである。特許文献１及び２におけるボスには、上記ＪＩＳの規格に則った中心孔と駆動孔が形成されていると解釈できる。
【０００８】
しかし、本発明者は、回転子のボスがＪＩＳ規格に基づく位置決め孔を有するような発電機を製作してカセットに収納し、これをＦＤＤに装着したところ、ＦＤＤの種類によってはボス（以降、ハブという名称に統一する）が回転しないことがあることを発見した。
ここで、ＦＤＤの旋回ピンによってハブが回転させられるメカニズムについて説明する。カセットがＦＤＤに装入されると、カセットは所定の位置決め部によって位置決め装着される。この時、一般にカセットは駆動軸側にばね等で押し付けられ、ＦＤＤ駆動軸がハブの位置決め孔にはめ込まれるような位置関係となる。この時、中心ピンは中心孔とはほぼ同心で所定の隙間を有しており問題なくはめ込まれるが、旋回ピンと駆動孔とは、ほとんどの場合円周方向位置がずれており、旋回ピン先端はハブ表面に当圧した状態となる。従って、旋回ピンは駆動孔にはめ込まれるまでにハブ表面を最大約１回転摺動しなければならない。
【０００９】
フレキシブルディスクの場合、ディスクはカセット内で上下左右に所定量移動できかつカセット剛性も小さいため、旋回ピン先端とハブ表面の当圧力は小さく、旋回ピンは問題なく摺動して駆動孔にはめ込まれてハブは回転する。しかし、発電機の場合、回転子はカセットに対し位置が固定されておりカセット剛性もはるかに高いという構造的な特徴があり、旋回ピン先端とハブ表面の当圧部にはカセット位置決め時の押し付け力が作用し、フレキシブルディスクの場合に比べて大きな摺動抵抗となる。この摺動抵抗等による抵抗トルクが駆動軸の定格トルクより大きいような場合、駆動軸の出力特性や制御方法により異なるが、旋回ピンはハブ表面をわずかに移動しただけで停止し、駆動孔に達しないことが多い。従ってハブを信頼性高く回転させるためには、旋回ピンの回転力を高めるか、当圧力を小さくするか、カセット装着時に旋回ピンがほとんど駆動孔にはめ込まれるようにすればよいことが考えられるが、市場のＦＤＤに広く適用することを考えると、発電機側で対処する必要がある。
【００１０】
従って本発明は、フレキシブルディスクドライブに装着できるようなカセットに取り付けでき、該カセットにセットしたＩＣカードなどの携帯情報記憶手段に電力を供給することができるような小型で薄型の永久磁石式発電機に係り、フレキシブルディスクドライブの種類に拘わらず信頼性高く回転子が回転でき、発電することができる永久磁石式発電機を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁束を発生する回転子と、磁束変化で起電力を発生する固定子と、回転子を固定子と所定位置関係を維持しつつ回転可能とする軸受部とを有し、フレキシブルディスクドライブに装着可能なディスクカートリッジと同等サイズのカセットに収納することができる永久磁石式発電機であって、回転子は、フレキシブルディスクドライブ駆動軸の旋回ピンとのみ係合して軸受部まわりに回転することを特徴としている。なお、ここで言う係合とは、回転力の伝達や芯出しなど所定の作用を行うために当接することを意味している。
本発明における回転子は、フレキシブルディスクドライブの旋回ピンと係合するハブと、複数の磁極を有しハブに固定された永久磁石とを備え、ハブは、旋回ピンの旋回軌跡に沿い円周方向の全周にわたり形成するとともに旋回側に壁面を備えて旋回ピンが嵌め込まれるチャッキング穴を有し、チャッキング穴に嵌め込まれて旋回した旋回ピンが該壁面に当接するとよい。前記旋回側に形成された壁面とは、凹部の円周方向に沿った両壁面にほぼ直交する方向に形成された壁面で、長溝の両端部や長溝内に設けられた突起などを言う。
【００１２】
また、本発明の永久磁石式発電機は、回転子は、フレキシブルディスクドライブの旋回ピンと係合する円板状のハブと、その下面に固定され円周方向に等角度ピッチで磁極が形成されたリング状の永久磁石とを備え、固定子は、その一端側が永久磁石の磁極ピッチと同ピッチで放射状に配設されるとともに上面が永久磁石の下面と所定の隙間を維持して対向するように配設された複数の突極と、各突極に巻かれたコイルと、突極の他端側を連結するバックヨークとを備え、軸受部は、ハブを回転可能に支持する複数のボールと、ボールをその上面に同心状に配設するベースプレートと、フレキシブルディスクドライブ駆動軸の中心ピンの外径寸法より大きな内径寸法を有した円筒軸を備えるようにすることが好ましい。
また、本発明において、回転子は、チャッキング穴がハブの塑性加工で形成され、異方性永久磁石が非絞り加工部に取り付けられるようにすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は発電機２が配設されたカセット１の平面図、図２はカセット１の上カバー１０２を取り除いた時の図で（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図を、図３は図２（ａ）のＫ−Ｋ断面図で発電機２を拡大して示した図である。
カセット１の上カバー１０２には、ＦＤＤの磁気ヘッドが入出力ターミナル１７にコンタクトするための開口部１４と、発電機２の略中央部に配したハブ１１の表面がのぞいた円形開口部が形成されている。ハブ１１はＦＤＤの駆動軸と係合し回転力を受ける。カセット１の上カバー１０２を除いた時に表われる本体部１０１の主面１０３の略中央部に発電機２が配設されている。カセット１は樹脂や金属で形成することができるが、特にカセット本体部１０１は生産性の点から樹脂で形成することが好ましい。発電機２は、ハブ１１表面が上カバー１０２の表面に略一致するような高さになるように主面１０３に形成された凹部１０に、そこに形成されたボス４５４と熱溶着で取り付けられている。また、主面１０３の裏側にはＩＣカードを挿入するためのスペース１５が設けられている。
【００１４】
図１、２において、主面１０３の、ＩＣカードと平面的に重なる位置に、ＩＣカードと情報のやり取りを行うためのカードコンタクト端子１９が設けられている。主面１０３の上方（開口部１４側）には、前記した入出力ターミナル１７と、入出力ターミナル１７とカードコンタクト端子１９との間で情報を処理するためのＣＰＵ１８などのメモリー入出力手段と、発電機２からの出力電力の安定化のための安定化電源装置１６が配設されている。発電機２は、ＣＰＵ１８及びＩＣカードの駆動用電源として用いられる。
【００１５】
発電機２について説明する。
出力を５ボルトＩＣカード用に４０ｍｗ以上にするために、磁極の多極化、コイル巻数の増加等を検討したが、特許文献１に示されているような磁気空隙をラジアル方向にもつ構成では実現の見通しが得られなかった。これは使用している回転子永久磁石の個々の面積が少ないために磁極歯に入る磁束が少ないということに加え、永久磁石からの漏洩磁束が大で、磁気シールドを設けて周囲への悪影響を防ぐ必要があり、磁束損失が大ききなって有効磁束量が減少するためであった。そこで、磁気回路構成の全面的な見直しを含めて検討を行い、磁気空隙をアキシャル方向（軸方向）とし磁束獲得面積を増すことのできる構成とすることにした。この構成により、永久磁石の磁束発生面積を大きくすることができるので、永久磁石として等方性のＮｄＦｅＢボンド磁石を用いた。
【００１６】
発電機２の断面構造を図２（ｂ）及び図３に示す。磁束を発生する回転子３の下方に、磁束変化をとらえて発電する固定子４を配置し、回転子３が軸受部５により固定子４に対し所定の位置関係を維持しながら回転する構成である。前述したように厚さ方向寸法が厳しいため、各部材の構造的な工夫に加え、強度的な信頼性の確保も重要である。
回転子３は、ＦＤＤの駆動軸と係合する軟磁性材の円板状のハブ１１と、ハブ１１の下面にハブ１１の軸心Ｓと同心に取り付けられたリング状の永久磁石１２とを備えている。永久磁石１２は、円周方向に等角度ピッチにＮ極とＳ極が交互に着磁されている。ハブ１１の下面で永久磁石１２より内径部には、ハブ軸心Ｓと同心の溝が形成されて軸受部５のボール２１１が配設されており、ハブ１１は芯ぶれなく回転することができる。溝部は、摩耗や塑性変形、圧痕などが発生しないようにしなければならず、溝表面の許容ヘルツ応力を、発生するヘルツ応力以上にしなければならない。許容ヘルツ応力を高くするにはボールとの接触面の硬度を高くする必要があり、ハブ材としては軟磁性材料の中では硬い磁性ステンレスを用いるとよく、硬化処理をして用いることがさらに望ましい。
【００１７】
ハブ１１上面には旋回ピンはめ込み用チャッキング穴１３が形成されている。チャッキング穴１３は、基本的には、はめ込まれた旋回ピンとは円周側壁面では接触せず、旋回側の壁面と接触するように形成する。また、旋回ピン底面が接触しない深さを有する有底穴とするとよいが、貫通穴としてもよい。具体的な形状や寸法は、ハブ１１の強度や剛性に問題が生じない範囲で適宜設定すればよい。例えば、図１に示すように、旋回ピンの旋回軌跡に沿った円周方向のほぼ全周にわたり、その両端部が近接した距離ｇで相対するように形成された幅ｗの一つの円周状溝とすることが好ましいが、図５に示すように、円周方向に連なるような長溝状に複数形成してもよい。この時、隣接するチャッキング穴の相対する端部間の距離ｇは、狭くする程溝の円周方向総長さが長くなるため、カセットが装着された時点で旋回ピンがチャッキング穴１３にはめ込まれる確率は高くなり、また旋回ピンが非溝部と当接した場合であっても、少しの移動でチャッキング穴１３にはめ込まれることになるので望ましい。もし、１回目の装着で係合できなかった場合でも、再度カセットを装着し直せば、ほとんどの場合係合することができる。なお、チャッキング穴１３は、ハブ軸心と同心の円弧状に形成するとよいが、長さが短い場合は接線方向に直線状に形成してもよく、さらには長溝状でなくても溝幅寸法ｗ以上の直径の丸穴としてもよい。なお、旋回ピンと当接する端面（旋回側の壁面）側形状は直線状であっても円弧状であってもよい。
【００１８】
固定子４は、先端部が永久磁石１２と同じ磁極ピッチで放射状に配設された上面が平面の複数の突極４１２と、各突極の途中に巻かれたコイル４１４と、各突極の他端部を連結するバックヨーク４１３を有している。突極４１２の先端部は、その上面が永久磁石１２の下面に所定の隙間を維持して対向するように、途中から下方に折り曲げられて形成されている。また、発電機２の周りには、前述したカードコンタクト端子１９、入出力ターミナル１７、ＣＰＵ１８、安定化電源装置１６などが配設されるので、全ての突極４１２を放射状に真っ直ぐ伸ばして配設するスペースはなく、図２（ａ）に示すように、左右の水平方向から伸びた突極以外は、途中から平面的に折り曲げられた形状に形成されている。それでも、上下方向からは突極を配設することはできないため、左右方向からだけとしている。このため、固定子を左右にユニット化して配設する形態をとっている。本例では、左側の固定子ユニット４Ｌは突極４１２を４本有し、右側の固定子ユニット４Ｒは突極４１２を７本有している。突極４１２及びバックヨーク４１３は軟磁性材で作られており、飽和磁束密度Ｂｓが１．２Ｔ以上の純鉄、軟鉄、電磁軟鉄等を使用するとよいが、飽和磁束密度Ｂｓが約２Ｔと大きく、かつ保磁力は小さい純鉄が望ましい。
【００１９】
軸受部５は、樹脂４５１の射出成型によって突極４１２とともに一体成型されるベースプレート４３と、ハブ１１を支持して回転させる直径１ｍｍ程度の複数の玉軸受用ボール２１１と、ベースプレート４３に圧入やかしめまたは接着などで固定された円筒軸４４を有し、ベースプレート４３の上面には、ハブ１１の下面に形成されたボール２１１案内用の溝と同一半径の円周状溝が、円筒軸４４と同心に形成されている。軸受部５は、回転子３を芯ぶれなくかつ小さな摩擦力で回転させる必要があり、転がり軸受を組み込むことが望ましいが、市販の転動体と軌道盤がユニット化された転がり軸受は、厚さが２ｍｍ程度の発電機に組み込むには厚すぎるため、ハブ１１とベースプレート４３を軌道盤として用い、その間にボール２１１を組み込んで軸受機能を持たせた構造としている。このように、ハブ１１は軸受部まわりにボール２１１で案内されて回転するので、ＦＤＤの中心ピンで芯出しする必要はない。逆に、中心ピンはどの部材も位置規制しないようにする必要があり、円筒軸４４の内径は中心ピンが接触しないよう、中心ピンの外径より所定量大きな寸法とし、非磁性ステンレスや樹脂などを用いる。また、円筒軸上部は、ハブ１１内径側の突出部をガイドするフランジを有し、ハブ１１の位置ずれや脱落を防止している。
【００２０】
前述したように、発電機２が取り付けられる主面１０３の厚さ方向下側にはＩＣカードがセットされるため、永久磁石１２からの磁気の影響が及ばないようにしなければならない。永久磁石１２の下側で突極４１２が配置されている場所では、磁束は突極に流れるため、それより下側には漏洩磁束は漏れないが、突極４１２が配置されていない場所では、磁束を漏らさないように磁気シールドが必要である。このため、ベースプレート４３はこの磁気シールドの作用も担うように、軟磁性材を用いて永久磁石１２の投影面積より広い範囲で突極４１２のないスペースを占めるような形状としている。また、ベースプレート４３と突極４１２とは、一緒に成形機にセットし樹脂４５１で鋳ぐるんで一体化しているため、突極４１２の曲げ剛性が高くなり、永久磁石１２の吸引力による突極４１２のたわみや変形を抑制することができる。
【００２１】
ところで、永久磁石１２の磁極と固定子の突極４１２との間には磁気的な吸引力が働くため、回転子３が回転するとコギングトルクが生じる。この吸引力は永久磁石１２の個々の磁極と、その磁極に対向する個々の突極４１２それぞれで発生するので、永久磁石１２の磁極と突極４１２が同位相で対向する場合には大きなコギングトルクが回転子３の１回転中に磁極数に等しい回数だけ発生する。従って、回転子３には、発電出力必要トルクと機械的摩擦トルクの他にこのコギングトルクに打ち勝つだけの回転力が与えられなければならない。コギングトルクが大きいと、ＦＤＤからの駆動トルクに余裕がなくなり、脈動して回転したり、騒音を発するという不具合が生じ、場合によっては回転できなくなる。このため、コギングトルクは小さくするようにしなければならない。
【００２２】
コギングトルクを小さくするためには種々の方法が提案されており、永久磁石の表面磁束密度の変化が正弦波になるようにする方法や、発生するコギングトルクを打ち消すようなコギングトルクを生ずるように突極の位相を変える方法や、同様に打ち消すようなコギングトルクを生ずるように補助磁極を設ける方法などがある。本発電機２は、永久磁石１２の磁極移動経路の途中に、平面状の部材であるベースプレート４３が配設されているため、ベースプレート４３を補助磁極の作用を持たせるようにして、突極に生じるコギングトルクを打ち消すようにすることができる。すなわち、図４に示すように、ベースプレート４３が擬似的な突極４１５を有するかのように部材を分離する切り欠き部４１４を形成するとよい。切り欠き部の位置は、永久磁石１２の磁極の着磁強度やベースプレート４３の材質によって回転子３の突極４１２に対する安定停止位置が異なるため一概に決定することは難しいが、磁極ピッチ間隔に形成することが好ましい。要は、回転子３の突極との安定停止位置と半ピッチづれた位置にベースプレート側の安定停止位置がくるようにすればよい。図４では、擬似突極４１５が突極４１２と半ピッチずれて設けられるように放射状にスリットを形成した例であるが、穴を形成してもよいし、歯抜け状に形成してもよい場合もあり、切り欠き部の位置や形状、個数の異なるものを各種試作して選定するのがよい。
【００２３】
また、ベースプレート４３は、前述したように転がり軸受の軌道盤の機能も有しており、永久磁石１２の吸引力によるスラスト荷重などを受けたボール２１２がその溝内を転動、走行する。このため、接触圧力による摩耗や塑性変形、圧痕の発生を防止しなければならず、そのためにはベースプレート溝部の許容ヘルツ応力を、発生するヘルツ応力以上にしなければならない。許容ヘルツ応力を高くするには接触面硬度を高くする必要があり、ベースプレート材料は軟磁性材料の中でできるだけ硬いものを用いることが好ましく、磁性ステンレスを用いるとよい。なお、磁気特性面から見れば、コギングトルクの低減に対しては、突極４１２によるコギングトルクをより打ち消すためには飽和磁束密度Ｂｓが高い方がよい。また、残留磁気による回転抵抗トルクを小さくするためには保磁力Ｈｃは小さいほうがよい。これより、フェライト系磁性ステンレス、例えばＳＵＳ４３０を用いるとよく、さらに窒化処理をして表面を硬くすることが望ましい。
【００２４】
（実施の形態２）
実施の形態１の発電機２は、ハブ１１の底面が平面状であり、チャッキング穴１３は、エンドミルなどによる切削やプレスによる打ち抜きで形成されている。平板に凹部を形成するには、上記方法以外にも、曲げや絞りなど塑性加工で行うこともでき、本発電機にも適用が可能である。実施の形態２では塑性加工で形成したチャッキング穴を有する発電機２０について説明する。基本的な構成は発電機２と同じであり、同一部材については同一符号を用い、新規な構造とこれに基づく作用効果の違いを中心に以下説明する。
【００２５】
図６は発電機２０が配設されたカセット１の上カバー１０２を取り除いた時の図で（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）はチャッキング溝と駆動ピン係合用壁面を示す図、図７は図６（ａ）のＫ−Ｋ断面図で発電機２０を拡大して示した図である。発電機２０は、磁束を発生する回転子３０の下方に、磁束変化をとらえて発電する固定子４０を配置し、回転子３０が軸受部５０により所定の位置関係を維持しながら回転する構成である。
【００２６】
図６、７に示すように、チャッキング穴３３は、プレスによる絞り加工で旋回ピン底面が接触しない深さになるよう、本実施例ではハブ３１の厚さとほぼ同一の深さの連続したリング状に形成されている。連続したリング状の凹部は、そのままでは両端がつながっており、旋回ピンと当接するような壁面は存しない。このため、同じプレス工程で、凹部底面の１箇所或いは円周上数カ所にコの字状の切り欠きを形成し、後工程でこの切り欠き部を直角に引き起こして、図６（ｃ）に示すような突起を作り、旋回ピンと当接する壁面を形成する。絞り加工では板厚をほとんど変えずに変形させて凹部を形成するので、チャッキング穴３３下部のハブ３１下面は出っ張る。これにより、ハブ３１の断面係数は平板時より大きくなり、ハブ３１は強度的、剛性的には向上する。
【００２７】
しかし、チャッキング穴３３の下方には出っ張り部が形成されるので、出っ張り部に永久磁石を取り付けたのでは回転子３０の厚さが厚くなる。そこで、図７に示すように、ハブ３１の下面で出っ張り部の外周部に、出っ張り部高さと同じ厚さの永久磁石３２を取り付けた。これにより回転子３０の厚さを回転子３と同等に抑えることができるが、永久磁石３２は、発電機２における永久磁石１２に比してその磁束発生面積は小さくなるので、永久磁石３２としてより強力な焼結したＮｄＦｅＢ異方性焼結磁石を用いた。異方性磁石は、ＮｄＦｅＢボンド磁石のような等方性磁石より磁力があがる代わりに磁石の厚み方向を貫通して磁束が発生するので、磁束がハブ３１の上面に漏れないよう、ハブ３１の材質は飽和磁束密度が１以上の磁性ステンレスを用いた。磁性ステンレスとして、例えばＳＵＳ４３０に代表されるフェライト系、ＳＵＳ４２０Ｊに代表されるマルテンサイト系のものを採用することができるが、ＳＵＳ４２０Ｊは焼入れ処理すると飽和磁束密度は生材の約２５パーセントに大きく低下するので、硬化処理をする場合は、フェライト系を窒化処理して用いるとよい。
【００２８】
固定子４０の突極４２０は、先端が永久磁石３２の内径位置までとする。この理由は、もし突極４２０の先端が永久磁石３２の内径位置を越えて内側まで伸びていると、永久磁石３２から突極４２０に入った磁束の一部が近接するハブ３１のチャッキング穴３３部分を通って永久磁石３２に戻ってしまい、コイル４１４に向かう磁束が減少してしまうからである。突極４２０の先端を永久磁石３２の内径位置までとすることで、永久磁石３２からの磁束が無駄なくコイル４１４を通過するようになる。さらに図８に示すように、軸受部５０のベースプレート５３は、突極４２０の長さが短くなった分大きくすることができ、図４に示すベースプレート４３より面積が大きくなって剛性が高くなるので、発電機２０の変形抑制に有効である。
また、永久磁石３２の吸引力が強くなることにより、ハブ３１は撓み易くなるが、ハブ３１の外径を大きくし、永久磁石３２の外周部にも軸受部５のボール２１１と同様な同心円状に案内されるボールを配設することで対処することができる。即ち、ハブ３１を永久磁石３２を挟んで両側で支持する構成をとることができる。この場合、外側のボールは突極４２０上に配設されることになるため、走行経路の突極上には非磁性材からなる薄いレールを敷けばよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の永久磁石式発電機は、軸受部軸心を、カセットのフレキシブルディスクドライブに対する位置決め基準に対し所定誤差範囲になるようにカセットに収納することで、該カセットがフレキシブルディスクドライブに装着セットされた時点で、高い確率で旋回ピンがチャッキング穴にはめ込まれ、万一はめ込まれないない場合でも、旋回ピンの少しの移動ではめ込まれるので、フレキシブルディスクドライブ製造メーカによる旋回ピン駆動仕様のバラツキがあっても、信頼性高く旋回ピンで回転子を回転させて発電をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における発電機２が配設されたカセットの平面図
【図２】上記カセットの上カバーを取り除いた時のカセット内の配置を示す図
【図３】図２（ａ）のＫ−Ｋ断面図で発電機２を拡大して示した図
【図４】発電機２におけるベースプレート形状の例を示す図
【図５】発電機２におけるチャッキング穴の別の例を示す図
【図６】実施の形態２における発電機２０を収納したカセットの上カバーを取り除いた時のカセット内の配置を示す図
【図７】図６（ａ）のＫ−Ｋ断面図で発電機２０を拡大して示した図
【図８】発電機２０におけるベースプレート形状の例を示す図
【図９】特許文献１における従来の発電機を組み込んだカセットの例を示す図
【符号の説明】
１…カセット、　２、２０…発電機、　３、３０…回転子、
４、４０…固定子、　５、５０…軸受部、　１０…凹部、　１１、３１…ハブ、
１２、３２…永久磁石、　１３、３３…チャッキング穴、
４３、５３…ベースプレート、　１０２…上カバー、１０１…本体部、
１０３…主面、２１１…ボール、　４１２、４２０…突極、４１４…コイル、
４１３…バックヨーク、４１５…擬似突極、
９０…従来のカセット例、９１…従来の回転子例、９２…従来の固定子例、
９３…従来の発電機例、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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