JP2004227696A - ドラムモータおよびアウタロータ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＧ信号を生成するための着磁を別途に行うことを不要にし、且つ、周囲の磁界がＰＧ信号の生成のタイミングに与える影響を低減する。
【解決手段】円周方向における長さＵ１が駆動用磁極１３Ｓの円周方向の長さＵ２より短い突部２が、軸方向端面１２に、磁性体本体１と一体に、円周方向において駆動用磁極１３Ｓの中心の近傍となる位置に形成され、且つ、突部２の面２１が回転軸の方向に向くように形成されるとともに、この面２１は、突部２の形成位置における駆動用磁極１３Ｓと同じ極性に着磁されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動用磁極が着磁された内周面がステータコアと対向するリング状の磁性体と、この磁性体の軸方向端面から発生する磁界を検出する磁気センサとを有するドラムモータおよびアウタロータ型モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカセットレコーダ等に使用されるドラムモータにおいては、回転の位相を検出する必要がある。図８は、本願出願人により提案され、ＰＧ信号の生成を可能にするアウタロータ型モータ（第１の従来技術とする）のロータ部の断面を示している。すなわち、この構成においては、回転軸に固着されたロータケース９１の内側に、リング状の磁性体９２を設けている。そして、図示されないステータコアに対向する内周面９５には、駆動用磁極の着磁を行っている。また、リング状の磁性体９２の軸方向端面９６には、ＰＧ信号のための磁極を着磁している。そして、軸方向端面９６に着磁されたＰＧ信号のための磁極を、磁気センサ９４を用いて検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、リング状のゴムマグネットに着磁を行うことによって、内周側の半径方向に磁束を発生する回転子永久磁石を形成するとともに、リング状のゴムマグネットの外周部の１箇所に突出部を形成した従来技術が提案されている（第２の従来技術とする）。すなわち、この技術においては、リング状のゴムマグネットの外周部に、ビデオヘッドの回転位置の検出に用いるＰＧ信号を発生するための着磁を行っている。且つ、円周方向に関しては、回転子永久磁石のＮ極とＳ極の境界線に境界が一致するようにＰＧ信号発生のための着磁を行っている。且つ、外周部に現れる回転子永久磁石の極性に、ＰＧ信号発生のための着磁の極性を一致させている。さらに、前記した突出部（外周部の１箇所に形成された突出部）については、円周方向における中央位置が、Ｎ極とＳ極の境界線となるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
登録実用新案３０４４５４８号公報
【特許文献２】
実開平１−１４６７８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら第１の従来技術を用いた場合には、以下に示す問題を生じていた。すなわち、リング状の磁性体９２に対しては、内周面９５に駆動用磁極を着磁する必要があるとともに、軸方向端面９６にもＰＧ信号のための着磁を行う必要がある。このため、着磁工程として、内周面９５に着磁を行う工程と軸方向端面９６に着磁を行う工程との２つの工程が必要になり、着磁工程が複雑化している。また、軸方向端面９６に着磁するためには、内周面に着磁するためのヨークとは別に、専用の着磁ヨークを必要とすることから、治具の数の増加をも招いていた。
【０００６】
また、第２の従来技術においても、ＰＧ信号発生用磁石のための着磁が必要であるため、回転子永久磁石のための着磁とＰＧ信号発生用磁石のための着磁との２つの着磁工程が必要となり、着磁工程の複雑化を招いている。また、外周部の１箇所に形成された突出部の、円周方向における中央位置を、Ｎ極とＳ極の境界線としているので、ＰＧ信号の生成のためには、突出部が磁気センサの近傍を通過するとき、突出部が発生する磁界の極性の反転を検出する必要がある。しかし、磁界の極性が反転する時刻の近傍は、磁束密度が低くなる期間でもある。つまり、磁気の外乱の影響を受けやすい期間ともなっている。従って、突出部が発生する磁界に基づいて生成されたＰＧ信号は、磁気の外乱の影響によって精度が低下しやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するため創案されたものであって、その目的は、ＰＧ信号を生成するための着磁を別途に行うことを不要にすることのできるとともに周囲の磁界がＰＧ信号の生成のタイミングに与える影響を低減することのでき、且つ、突部の面への着磁を容易にすることのでき、且つ、ＰＧ信号の生成のタイミングを示す磁束の変化を感度よく検出することのでき、且つ、突部が形成されるとともに駆動用磁極が着磁される磁性体を安価なものとすることのできるドラムモータを提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、内周面に駆動用磁極が着磁されたリング状の磁性体の軸方向端面に突部を形成し、この突部の内周面に、形成位置の駆動用磁極と同じ極性の着磁を行うことにより、ＰＧ信号を生成するための着磁を別途に行うことを不要にすることのでき、且つ、周囲の磁界がＰＧ信号の生成のタイミングに与える影響を低減することのできるアウタロータ型モータを提供することにある。
【０００９】
また上記目的に加え、突部の面のうち、中心側に向く面を、リング状の磁性体の内周面を延長した面とすることにより、突部の面への着磁を容易にすることのできるアウタロータ型モータを提供することにある。
【００１０】
また上記目的に加え、磁気センサを、検出方向が円周方向である検出コイルとすることにより、ＰＧ信号の生成のタイミングを示す磁束の変化を感度よく検出することのできるアウタロータ型モータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るドラムモータは、磁気ヘッドを有する回転シリンダが固着された回転軸と、固定部に固着されるとともにステータコイルが巻回され、半径方向への磁界を発生するステータコアと、回転軸に固着され、複数の駆動用磁極が円周方向において等分に着磁された内周面がステータコアと対向するリング状のゴムマグネット本体と、前記ゴムマグネット本体の軸方向端面から発生する磁界を検出する磁気センサとを備え、磁気センサの出力に基づいてＰＧ信号が生成されるドラムモータに適用している。そして、円周方向における長さが駆動用磁極の円周方向の長さより短い突部が、前記軸方向端面にゴムマグネット本体と一体に、円周方向において駆動用磁極の中心の近傍となる位置に形成され、且つ、前記突部の１つの面は、ゴムマグネット本体の内周面を延長した面として形成されるとともに前記突部の形成位置における駆動用磁極と同じ極性に着磁され、磁気センサは、検出方向が円周方向である検出コイルとなっている。
【００１２】
すなわち、突部の面のうち、回転軸の方向に向くように形成された面は、ゴムマグネット本体の内周面を延長した面となっている。また、回転軸の方向に向くように形成された面は突部の形成位置における駆動用磁極と同じ極性に着磁すればよい。つまり、ゴムマグネット本体の内周面への着磁において、着磁の範囲を、軸方向において、突部の形成された側に延長するのみで、内周面への着磁と突部への着磁とを同時に行うことができる。また、突部の着磁面の着磁の中心は、駆動用磁極の中心と一致する。従って、突部が発生する磁界強度は強いものとなる。また、中心側からから見た場合、内周面までの距離と、突部の着磁面までの距離とは同一となる。また、検出コイルにおいては、突部が通過するとき、磁界を発する面までの距離が短いので、磁界が強く検出されることになる。このため、検出コイルにおいては、突部が通過するとき、磁界の向きに急速で大きな変化が生じる。従って、検出コイルでもって検出するときでは、出力レベルが大きくなる。また、ゴムマグネット本体は磁性体としては安価である。
【００１３】
また本発明に係るアウタロータ型モータは、固定部に固着されるとともにステータコイルが巻回され、半径方向への磁界を発生するステータコアと、回転軸に固着され、複数の駆動用磁極が円周方向において等分に着磁された内周面がステータコアと対向するリング状の磁性体本体と、前記磁性体本体の軸方向端面から発生する磁界を検出する磁気センサとを備え、磁気センサの出力に基づいてＰＧ信号が生成されるアウタロータ型モータに適用している。そして、円周方向における長さが駆動用磁極の円周方向の長さより短い突部が、前記軸方向端面に前記磁性体本体と一体に、円周方向において駆動用磁極の中心の近傍となる位置に形成され、且つ、前記突部の１つの面が回転軸の方向に向くように形成されるとともに前記回転軸の方向を向いた面は、前記突部の形成位置における駆動用磁極と同じ極性に着磁されている。
【００１４】
すなわち、突部の面のうち、回転軸の方向に向くように形成された面は、磁性体本体の内周面を延長した面となっている。また、前記面は突部の形成位置における駆動用磁極と同じ極性に着磁すればよい。つまり、磁性体本体の内周面への着磁において、着磁の範囲を、軸方向において、突部の形成された側に延長するのみで、内周面への着磁と突部への着磁とを同時に行うことができる。また、突部の着磁面の着磁の中心は、駆動用磁極の中心と一致する。従って、突部が発生する磁界強度は強いものとなる。
また、磁性体本体の内周面と突部の面とに着磁を行うときには、磁性体本体の軸方向端面と突部の軸方向を向いた面とに着磁が漏れる。この漏れた着磁が磁気センサによって検出される。一方、突部の軸方向を向いた面から磁気センサまでの距離は短く、磁性体本体の軸方向端面から磁気センサまでの距離は長い。また、磁界の強度は発生源までの距離の２乗に反比例する。このため、磁気センサは、突部の軸方向を向いた面から発する磁界を検出するときには、磁性体本体の軸方向端面からの磁界を検出するときに比して、出力レベルが極めて大きくなる。そして、この極めて大きくなった出力レベルからＰＧ信号が生成される。
【００１５】
また上記構成に加え、前記突部の前記回転軸の方向を向いた面は、前記磁性体本体の内周面を延長した面となっている。すなわち、中心側からから見た場合、内周面までの距離と、突部の着磁面までの距離とは同一となる。
【００１６】
また上記構成に加え、磁気センサは、検出方向が円周方向である検出コイルとなっている。すなわち、検出コイルの近傍位置おいては、突部が通過するとき、磁界の向きに急速な変化が生じる。従って、検出コイルでもって検出するときでは、出力レベルが大きくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本発明に係るアウタロータ型モータを、ビデオカセットレコーダのドラムモータに適用した場合の一実施形態を示す断面図である（回転軸を挟んで対称となっているため、回転軸の一方の側の形状のみを示している）。
【００１８】
上下一対の軸受６５を介して、固定シリンダ（固定部）６２に回転可能に支持された回転軸６４の上部側には、回転シリンダ６１が固着されている。また、回転シリンダ６１には回転ヘッド６３が設けられるとともに、回転ヘッド６３の出力が、信号線６３１を介して、回転ヘッド６３と一体に回転するロータリトランス６６ａに導かれている。また、固定シリンダ６２の側には、ロータリトランス６６ａと対となるロータリトランス６６ｂが設けられている。
【００１９】
固定シリンダ６２の下方には、略円板状の基板４が、図示されない螺子等によって取り付けられている。また、固定シリンダ６２と一体に形成された下方円筒部６２１には、ステータコイル６８が巻回され、半径方向に磁界を発生するステータコア６７が固着されている。また、回転軸６４の下方には、リング状部材６９を介して、偏平な有底円筒状のロータケース３が固着されている。そして、このロータケース３の周面の内部側には、複数の駆動用磁極が円周方向において等分に着磁された内周面１１がステータコア６７と対向するリング状のゴムマグネット本体（磁性体本体）１が取り付けられている。
【００２０】
図１は、リング状のゴムマグネット本体に形成された突部を示す外観斜視図、図２は、基板に設けられた磁気センサを示す説明図である。
【００２１】
リング状のゴムマグネット本体１の軸方向端面１２には、突部２がゴムマグネット本体１と一体に形成されている。なお、この突部２の円周方向における長さＵ１は、駆動用磁極１３Ｎ，１３Ｓの円周方向の長さＵ２の約１／３となっている（１／６〜５／６の範囲することができる）。また、半径方向における長さＷ１は、ゴムマグネット本体１の半径方向の長さＷ２の約１／２となっている（１／６〜６／６の範囲とすることができる）。なお、突部２の回転軸６４を向いた面２１は、ゴムマグネット本体１の内周面１１を延長した面となっている。つまり、面２１と内周面１１とは、段差の無いように形成されている。
【００２２】
また、ゴムマグネット本体１の内周面１１における着磁は、突部２の形成位置が、駆動用磁極１３Ｓの中央となるように行われている。且つ、面２１の着磁の極性は、突部２の形成位置における駆動用磁極１３Ｓの極性と同じ極性（Ｓ極）となっている。つまり、ゴムマグネット本体１に対する着磁においては、突部２の面２１への着磁と内周面１１への着磁とが、１回の着磁工程によって行うことができるようになっている。なお、上記した着磁においては、ゴムマグネット本体１の軸方向端面１２と突部２の軸方向を向いた面２２とに着磁が漏れる（この漏れた着磁が、後述するように、磁気センサ５によって検出される）。
【００２３】
基板４には、ステータコイル６８を駆動するための駆動回路（図示を省略）が形成されている。また、ＰＧ信号を生成するため、ゴムマグネット本体１の軸方向端面１２や突部２の面２２から発生する磁界を検出する磁気センサ５が設けられている。なお、この磁気センサ５は、コイルを用いたセンサである検出コイル５となっており、その検出方向は円周に沿った方向となっている。また、その取り付け位置は、図５に示したように、ステータコア６７の周方向における中心線６７１上であって、軸方向端面１２に対応した位置（５に示す位置）となっている（この位置の近傍とするときでは、磁気センサ５を検出コイルとする場合に、突部２の通過を最も感度良く検出することができる）。
【００２４】
なお、磁気センサ５にはホール素子を用いることもできる。そして、この場合では、磁気センサ５の取り付け位置を、互いに隣接するステータコア６７の周方向における中間の線６７２上であって、軸方向端面１２に対応した位置（図５の５ａに示す位置）とすることが望ましい（この位置の近傍とするときでは、磁気センサ５をホール素子とする場合に、突部２の通過を最も感度良く検出することができる）。
【００２５】
図６は、ＰＧ信号生成部の電気的構成を示すブロック線図である。
検出コイル５の出力は、コンデンサＣを介して、増幅回路５０１に導かれている。そして、増幅回路５０１の出力５１１は、マイナス入力に基準電圧Ｔｈが導かれた比較器５０２のプラス入力に導かれている。そして、比較器５０２の出力５１２は、ＰＧ信号として、回転ヘッド６３の回転速度を制御するサーボ回路に送出されている。
【００２６】
なお、コンデンサＣは、検出コイル５と対となって直列共振回路を形成するための素子となっている。且つ、検出コイル５の近傍を突部２が通過するとき、検出コイル５から出力されるピーク波形（図７の５１１Ｐにより示す）を形成する周波数成分のみを通過させるとともに、検出コイル５の出力を所定レベルでスライスするためのシュミットアンプを構成するように、コンデンサＣの値が決定されている。
【００２７】
図４は、突部が検出コイルの近傍を通過するときの突部と検出コイルとの相対的な位置関係の変化を示す説明図である。必要に応じて同図を参照しつつ、実施形態の作用および動作について説明する。
【００２８】
ゴムマグネット本体１が回転したため、検出コイル５に対する突部２の相対的な位置関係が、５ａ，５ｂ，５ｃと変化したとする。一方、既に述べたように、ゴムマグネット本体１の軸方向端面１２と突部２の軸方向を向いた面２２とには、駆動用磁極の着磁が漏れ込んでいる。従って、突部２の近傍における磁力線は、突部２の円周方向における中心１５を境界として、図における左方部分からは、駆動用磁極１３ＮＬとの間に磁力線１６Ｌが形成され、右方部分からは、駆動用磁極１３ＮＲとの間に磁力線１６Ｒが形成される。且つ、これらの磁力線１６Ｌ，１６Ｒは、突部２が磁極の中心であるために、面２２の近傍では磁束密度が高くなる。
【００２９】
一方、検出コイル５に対する突部２の相対的な位置関係が、５ａから５ｂと変化するときには、検出コイル５によって検出される磁界の向きが急速に反転する。また、既に述べたように、磁力線１６Ｌ，１６Ｒの磁束密度は高い。且つ、検出コイル５から突部２の面２２までの距離はＬ１と短い。従って、検出コイル５においては、面２２から発生する磁界が強く検出される。つまり、突部２が検出コイル５の直下を通過するときには、面２２から発生する磁界が強く検出される（検出コイル５によって検出される磁束密度は、距離の２乗に反比例する）。このため、突部２が検出コイル５の直下を通過すると、検出コイル５において検出される磁束密度には、急激で大きい変化が生じる。
【００３０】
その一方で、検出コイル５に対する突部２の相対的な位置関係が、例えば、５ｃとなるとき、等のように、突部２が検出コイル５から離れて位置する場合では、磁界を発生する軸方向端面１２から検出コイル５までの距離はＬ２と長い。従って、駆動用磁極１３ＮＲが漏れ込んだ軸方向端面１２１から発生する磁界は、検出コイル５の取り付け位置においては磁束密度が低くなるので、検出コイル５においては弱く検出されるに過ぎない。
【００３１】
その結果、検出コイル５の出力を増幅する増幅回路５０１から出力される信号は、図７の５１１に示した変化となる。つまり、突部２が検出コイル５の直下を通過するときには、面２２までの距離がＬ１と短く、磁界が強く検出されるので、急激にレベルが増大するピーク波形５１１Ｐが現れる。そして、その他の期間では、軸方向端面１２までの距離がＬ２と長いことから、磁界が弱く検出されるに過ぎないので、緩やかなレベル変化を示すことになる。
【００３２】
また、検出コイル５とコンデンサＣとからなる直列回路は、ピーク波形５１１Ｐの周波数成分を通過させるバンドパスフィルタを形成している。従って、ピーク波形５１１Ｐは、より強調される形で、増幅回路５０１において増幅され、比較器５０２に出力される。つまり、ピーク波形５１１ＰはＳ／Ｎ比のよい信号となる。このため、比較器５０２の出力５１２からは、回転ヘッド６３が１回転する毎に、ジッタの少ない、良質な、１つのＰＧ信号（ＰＧパルス）Ｐが出力されることになる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、円周方向における長さが駆動用磁極の円周方向の長さより短い突部が、軸方向端面に、ゴムマグネット本体と一体に、円周方向において前記駆動用磁極の中心の近傍となる位置に形成されている。且つ、前記突部の１つの面は、ゴムマグネット本体の内周面を延長した面として形成されるとともに前記突部の形成位置における駆動用磁極と同じ極性に着磁され、磁気センサは、検出方向が円周方向である検出コイルとなっている。従って、ゴムマグネット本体の内周面への着磁において、着磁の範囲を、軸方向において、突部の形成された側に延長するのみで、内周面への着磁と突部への着磁とを同時に行うことができる。また、突部が発生する磁界強度は強いものとなる。また、中心側からから見た場合、内周面までの距離と、突部の着磁面までの距離とは同一となる。また、検出コイルの近傍位置おいては、突部が通過するとき、磁界の向きに急速な変化が生じる。このため、ＰＧ信号を生成するための着磁を別途に行うことを不要にすることができ、且つ、周囲の磁界がＰＧ信号の生成のタイミングに与える影響を低減することができ、且つ、突部の面への着磁を容易にすることができ、且つ、ＰＧ信号の生成のタイミングを示す磁束の変化を感度よく検出することができ、且つ、突部が形成されるとともに駆動用磁極が着磁される磁性体を安価なものとすることができる。
【００３４】
また本発明では、円周方向における長さが駆動用磁極の円周方向の長さより短い突部が、軸方向端面に、磁性体本体と一体に、円周方向において前記駆動用磁極の中心の近傍となる位置に形成され、且つ、前記突部の１つの面が回転軸の方向に向くように形成されるとともに前記回転軸の方向を向いた面は、前記突部の形成位置における駆動用磁極と同じ極性に着磁されている。従って、リング状の磁性体本体の内周面への着磁において、着磁の範囲を、軸方向において、突部の形成された側に延長するのみで、内周面への着磁と突部への着磁とを同時に行うことができる。また、突部の着磁面の着磁の中心は、駆動用磁極の中心と一致する。従って、突部が発生する磁界強度は強いものとなる。このため、ＰＧ信号を生成するための着磁を別途に行うことを不要にすることができるとともに、周囲の磁界がＰＧ信号の生成のタイミングに与える影響を低減することができる。
【００３５】
またさらに、前記突部の前記回転軸の方向を向いた面は、磁性体本体の内周面を延長した面となっている。従って、中心側からから見た場合、内周面までの距離と、突部の着磁面までの距離とは同一となるので、突部の中心側を向く面への着磁を容易にすることができる。
【００３６】
またさらに、検出コイルの近傍位置おいては、突部が通過するとき、磁界の向きに急速な変化が生じる。従って、検出コイルでもって検出するときでは、出力レベルが大きくなるので、ＰＧ信号の生成のタイミングを示す磁束の変化を感度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアウタロータ型モータ（ドラムモータ）の一実施形態のリング状のゴムマグネット本体に形成された突部を示す外観斜視図である。
【図２】基板に設けられた磁気センサを示す説明図である。
【図３】実施形態を示す断面図である。
【図４】突部近傍の磁力線の様子を示す説明図である。
【図５】軸と直交する面における検出コイルの取り付け位置を示す説明図である。
【図６】検出コイルの出力からＰＧ信号を生成するブロックの電気的構成を示すブロック線図である。
【図７】主要信号の波形を示す説明図である。
【図８】従来技術のリング状の磁性体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ゴムマグネット本体（磁性体本体）
２ 突部
５ 検出コイル
１１ 内周面
１２ 軸方向端面
１３Ｎ，１３Ｓ 駆動用磁極
２１ 突部における着磁面
６１ 回転シリンダ
６２ 固定シリンダ（固定部）
６３ 回転ヘッド
６４ 回転軸
６７ ステータコア
６８ ステータコイル

Claims (4)

1. 磁気ヘッドを有する回転シリンダが固着された回転軸と、
   固定部に固着されるとともにステータコイルが巻回され、半径方向への磁界を発生するステータコアと、
   複数の駆動用磁極が円周方向において等分に着磁された内周面がステータコアに対向するとともに回転軸に固着されたリング状のゴムマグネット本体と、
   ゴムマグネット本体の軸方向端面から発生する磁界を検出する磁気センサとを備え、
   磁気センサの出力に基づいてＰＧ信号が生成されるドラムモータにおいて、
   円周方向における長さが駆動用磁極の円周方向の長さより短い突部が、前記軸方向端面にゴムマグネット本体と一体に、円周方向において駆動用磁極の中心の近傍となる位置に形成され、
   且つ、前記突部の１つの面は、ゴムマグネット本体の内周面を延長した面として形成されるとともに前記突部の形成位置における駆動用磁極の極性と同じ極性に着磁され、
   磁気センサは、検出方向が円周方向である検出コイルであることを特徴とするドラムモータ。
2. 固定部に固着されるとともにステータコイルが巻回され、半径方向への磁界を発生するステータコアと、
   複数の駆動用磁極が円周方向において等分に着磁された内周面がステータコアに対向するとともに回転軸に固着されたリング状の磁性体本体と、
   前記磁性体本体の軸方向端面から発生する磁界を検出する磁気センサとを備え、
   磁気センサの出力に基づいてＰＧ信号が生成されるアウタロータ型モータにおいて、
   円周方向における長さが駆動用磁極の円周方向の長さより短い突部が、前記軸方向端面に前記磁性体本体と一体に、円周方向において前記駆動用磁極の中心の近傍となる位置に形成され、
   且つ、前記突部の１つの面が回転軸の方向に向くように形成されるとともに前記回転軸の方向を向いた面は、前記突部の形成位置における駆動用磁極の極性と同じ極性に着磁されていることを特徴とするアウタロータ型モータ。
3. 前記突部の前記回転軸の方向を向いた面は、前記磁性体本体の内周面を延長した面であることを特徴とする請求項２記載のアウタロータ型モータ。
4. 磁気センサは、検出方向が円周方向である検出コイルであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のアウタロータ型モータ。

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