JPH06133512A - 周波数発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＤＣＣ、ＤＡＴ、ＶＴＲ等の磁気記録再生装
置に用いられるブラシレスモータにおいて、２個のマグ
ネットを互いに一定の距離で対向させて、同軸上で回転
させるとともに、磁界内にマグネットの極数の奇数倍で
刻まれたＦＧパターンを配設することにより、周波数発
電機（ＦＧ）の高周波数化とＳ／Ｎの向上を実現する。 【構成】 ステーターコイル２の上にマグネットの極数
の奇数倍で刻まれたＦＧパターン９が形成されたプリン
ト基板８を張り付けることにより、メインマグネット１
０、１１が回転することによって発生する磁界によっ
て、着磁極数ｎの奇数倍ａｎ／２（ａは奇数）でＦＧ周
波数が発生する。図２では極数は８極、ＦＧパターンは
極数の３倍なので１回転で１２パルス発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーターの周波数発電
機の構造に関するものであり、特にＤＣＣ、ＤＡＴ、Ｖ
ＴＲ等の磁気記録再生装置に用いられるモーターの回転
速度信号のＳ／Ｎと精度を向上させた周波数発電機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にテープレコーダー等の磁気記録再
生装置にはブラシレスモーターが用いられており、キャ
プスタンモーターやシリンダーモーターの様なＤＤ（ダ
イレクトドライブ）方式のモーターとテープ駆動に必要
な回転トルクをブラシレスモーターからベルトを介して
伝達する方法がある。この場合モーターの制御に必要な
周波数発電機（以下ＦＧという）の性能はモーターの制
御性能を決める重要な要素である。

【０００３】以下図面を参照しながら、上述した従来の
ブラシレスモーターの一例について説明する。図６は従
来のヘッドホンステレオに用いられているブラシレスモ
ーターの断面図を示すものである。図６において、１０
はメインマグネット、２はステーターコイル、３はプー
リー、４は軸受、５は回転軸、６はサブローター、１２
はベルト、１３は端子を示す。前記メインマグネット１
０とプーリー３とサブローター６は回転軸５と一体化さ
れており、軸受４により支持されている。ステータコイ
ル２は支柱７により、メインマグネット１０とサブロー
ター６の間にマグネットの着磁面に対向して配備され
る。電気回路よりステーターコイル２と導通する端子１
３を通して前記ステーターコイル２に電流が流される
と、前記ローターマグネット１０とサブローター６とプ
ーリー３が回転軸５を中心として一体的に回転する。プ
ーリー３に取り付けられたベルト１２によってキャプス
タン等を駆動することにより磁気テープを走行させる。
この場合のモーターの回転速度検出は所定の極数に交互
に着磁された前記マグネット１０が回転することによっ
てステーターコイル２に発生する誘起電圧をＦＧとして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来のモーターは、前記メインマグネット１０の着
磁極数ｎとステーターコイル２の数ｐの関係はｎ＝３／
４ｐとなり一義的に決まるため、発生するＦＧ周波数も
メインマグネットの極数によって決まってしまう。ＦＧ
周波数はサーボ特性上、そのモーターの制御領域の周波
数と比例関係にあり、ＦＧ周波数が高ければ周波数の高
い外乱に対しても強くすることができることから、慣性
の低い小型モーターにおいてはＦＧ周波数を高くするこ
とが必要になってくる。ヘッドホンステレオの様に屋外
で持ち運びされる場合、歩行等で発生するローリング動
作に強い特性が要求される。

【０００５】従来例のモーターのＦＧ周波数を上げるた
めにはメインマグネットの極数を増やさなければならな
いが、モータートルクに必要な磁束を得るためにはマグ
ネットの着磁強度が重要であり、その極数を増やすと外
形寸法に制約がある限り着磁強度は低下してしまう。こ
れは、着磁強度がマグネット材料が持つ磁気特性と着磁
面積の影響が大きいため、高電圧に耐える着磁ヨークの
巻線径が決まってしまうため極数を増やすことにより、
着磁ヨークにおける巻線の面積が増えると同時に着磁面
積が低下するためである。

【０００６】このことから、モーターの制御領域を上げ
るためには従来例の様なステーターコイルの誘起電圧を
利用する方式では限界があるという問題点を有してい
た。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、周波
数が高く、精度の高いＦＧを提供することを目的として
なされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の周波数発電機は、互いにＮ、Ｓの等しい開角
で磁化された複数個の磁極を備えた２個のマグネットと
前記マグネットの磁極に対向して設けられた円板状また
は円筒状の３相または２相のステーターコイルからなる
モーターにおいて、前記２個のマグネットを互いに前記
ステーターコイルから一定の距離で対向させて、同軸上
で回転させると共に、前記磁界内に前記マグネットの磁
極ｎに対し奇数倍ａｎ（ａは３以上の奇数）で等しいピ
ッチで刻まれ、かつ前記マグネットの回転中心と同心円
で形成されたＦＧパターンをステーターコイル上に配設
したものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記した構成によって、メインマグネ
ットが回転することによって磁界が発生してパターンコ
イルに信号が発生する。メインマグネットの極数の奇数
倍に刻まれたパターンを形成するプリント基板をステー
タコイルと同一平面上に設けているためＦＧ周波数を上
げることができる。また、２個のマグネットが対向する
ことによりパターンと直交する磁界が強くなり出力が増
加するため、Ｓ／Ｎが良くなる。また、１個のマグネッ
トではそれぞれの極の着磁強度がばらつくため、磁界ば
らつきが発生し、出力の変調成分が大きくなるが、２個
のマグネットが対向しているため磁界ばらつきがキャン
セルされることから、変調成分が少なくなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の周波数発電機の実施例につい
て、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例においる周波
数発電機を用いたヘッドホンステレオ用のブラシレスモ
ーターの断面図を示すものである。図１において、１
０、１１はメインマグネット、２はステーターコイル、
３はプーリー、４は軸受、５は回転軸を示す。前記メイ
ンマグネット１０、１１とプーリー３は回転軸５と一体
化されており、軸受４により支持されている。ステータ
コイル２は支柱７により、メインマグネット１０、１１
の間に着磁面に対向した状態で配備される。ステーター
コイル２は良く知られている様に巻線コイルではなくフ
ァインパターンコイル（以下ＦＰコイルと言う）として
基板と一体化されている。前記ＦＰコイル上にＦＧパタ
ーンが形成されたＦＰＣ８が張り付けられている。前記
ステーターコイル２に電流が流されると、前記メインマ
グネット１０、１１とプリー３が回転軸５を中心として
一体的に回転する。同時に、前記メインマグネット１
０、１１が回転することによって発生する磁界によりＦ
Ｇパターンから速度信号が得られる。

【００１２】図２は本発明のモーターの概略を示す分解
斜視図である。回転速度検出部としてＦＧ用プリント基
板（ＦＰＣ等）８がステーターコイル（ＦＰコイル）２
上に張り付けられている。プリント基板にはＦＧパター
ン９が形成されており、メインマグネット１０、１１の
着磁極数の奇数倍で等しいピッチで刻まれている。

【００１３】以上のように構成されたモーターについ
て、以下その動作原理について説明する。まず図３の展
開図によってメインマグネットの着磁極数とパターンの
関係を示す。メインマグネット２０の磁極をそれぞれ２
０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとし、磁極の３倍で刻ま
れたＦＧパターンを２１ａ、メインマグネットがＦＧパ
ターンの１／２ピッチ進んだ時、メインマグネットを固
定として相対的にＦＧパターンが１／２ピッチ動いたと
した時のＦＧパターンを２１ｂ、１ピッチ分進んだ時の
ＦＧパターンを２１ｃ、３／２ピッチ進んだ時のＦＧパ
ターンを２１ｄとする。マグネット２０とパターン２１
ａの位相関係において、相対的に磁極内を通過するパタ
ーンは偶数のためキャンセルされる方向に流れるため、
全体として電流は流れない。しかし、マグネット２０と
パターン２１ｂの位相関係では相対的に磁極内を通過す
るパターンは奇数のため全体としてＡ方向に電流が流れ
る。同様に１ピッチ進んだ２１ｃの場合は２１ａと同様
で電流は流れない。３／２ピッチ進んだ２１ｄの場合は
Ｂ方向に電流が流れる。つまり、メインマグネットがパ
ターンの２ピッチ分回転した時に１パルス発生すること
が分かる。例えばメインマグネットが８極の場合は磁極
の開角は４５°で、パターンは２４ピッチで開角は１５
°となり、前記内容から２ピッチ回転して１パルスとな
るので、１回転では１２パルスとなる。同様に、５倍で
刻まれたＦＧパターンでは２０パルスとなる。

【００１４】以上のように本実施例によれば、上記した
構成によって、メインマグネットの極数の奇数倍に刻ま
れたＦＧパターンを形成するプリント基板をステータコ
イルと同一平面上に設けるという簡単な構成でＦＧ周波
数を上げることができる。また、２個のマグネットが対
向することによりパターンに直交する磁界が強くなり出
力が増加するため、Ｓ／Ｎが良くなる。また、１個のマ
グネットではそれぞれの極の着磁強度がばらつくため、
磁界ばらつきが発生し、出力の変調成分が大きくなる
が、２個のマグネットが対向しているため磁界ばらつき
がキャンセルされることから、変調成分が少ないＦＧ出
力が得られる。

【００１５】第２の実施例として、ヘッドホンステレオ
のブラシレスモーターにおいて薄型化を図るためにベル
トを対向するマグネットの間に内蔵する構造がある。図
４に第２の実施例のモーターの断面図を示す。ステータ
ーコイル部に一部切り欠きを設け、その切り欠き部にベ
ルトを通してモータープーリーからフライホイール等を
駆動する構成において、ＦＧパターンを全周積分でなく
一部パターンを省いたものである。この時、ＦＧパター
ンはステーターの構成上でそのパターンが形成できる範
囲が決まってしまう。有効範囲が少ない場合、１個のマ
グネットでは回転するマグネットの面振れによって、Ｆ
Ｇ出力の変調成分が全周積分に比べて増加する。しか
し、本実施例の様に２個のマグネットが平行を保ちなが
ら対向すればマグネットとステーターの傾きによって発
生する変調成分が発生することはない。

【００１６】図５に切り欠きを設けたステーターＦＰコ
イルの上面図を示す。ＦＰコイル内部にＦＧパターンを
形成して、ステーターコイルと一体化したものである。
図５に３層基板よりなるＦＰコイルの上面図と底面図を
示す。図５（ａ）は上面より見たＦＧパターン３１の１
層分、図５（ｂ）に底面より見たステーターコイル３２
の２層分を示す。ステーターコイルは３相でメインマグ
ネットの極数が１２極の場合を示している。一体化する
ことにより、ＦＰＣを張り付けるという作業がなくなる
ため、マグネットとＦＧパターンの平行度が安定して保
たれるため、ＦＧ出力の変調成分が少なくできる。ま
た、ＦＰコイルを２層基板とし、ステーターコイルを小
さくして、同一層にＦＧパターンを持ってきても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明は、メインマグネッ
トの極数の奇数倍に刻まれたＦＧパターンを形成するプ
リント基板をステータコイルと同一平面上に設けるとい
う簡単な構成でＦＧ周波数を着磁極数の奇数倍に上げて
いくことができる。また、２個のマグネットが対向する
ことによりパターンに直交する磁界が強くなり出力が増
加するため、Ｓ／Ｎが良くなる。また、１個のマグネッ
トではそれぞれの極の着磁強度がばらつくため、磁界ば
らつきが発生し、出力の変調成分が大きくなるが、２個
のマグネットが対向しているため磁界ばらつきがキャン
セルされることから、変調成分が少ない高精度なＦＧ出
力が得られる。また、ＦＧパターンがステーターの構成
上全周に形成できない場合でも、２個のマグネットが対
向しているため、面振れによるＦＧ出力の変調成分は発
生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるモーターの断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施例におけるモーターの概略
を示す分解斜視図である。

【図３】本発明の動作原理を表した展開図である。

【図４】本発明の第２の実施例におけるモーターの断面
図である。

【図５】（ａ）は本発明の第２の実施例におけるＦＰコ
イルの上面図である。（ｂ）は本発明の第２の実施例に
おけるＦＰコイルの底面図である。

【図６】従来のモーターの断面図である。

【符号の説明】

１０、１１ メインマグネット ２ ステーターコイル ３ プーリー ４ 軸受 ６ 回転軸 ８ ＦＧ用プリント基板 ９ ＦＧパターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いにＮ、Ｓの等しい開角で磁化された
   複数個の磁極を備えた２個のマグネットと前記マグネッ
   トの磁極に対向して設けられた円板状または円筒状の３
   相または２相のステーターコイルからなるモーターにお
   いて、前記２個のマグネットを互いに前記ステーターコ
   イルから一定の距離で対向させて、同軸上で回転させる
   と共に、前記マグネットの磁極ｎに対し奇数倍ａｎ（ａ
   は３以上の奇数）で等しいピッチで刻まれ、かつ前記マ
   グネットの回転中心と同心円で形成されたＦＧパターン
   をステーターコイル上に配設することを特徴とする周波
   数発電機。
2. 【請求項２】 ＦＧパターンが全周でなく一部が欠落し
   ていることを特徴とする請求項１記載の周波数発電機。