JPH0937590A - モータの速度サーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの軽量化およびコストダウンを図るこ
とができるモータの速度サーボ装置を提供すること。 【解決手段】 モータのロータ１０に設けられて、異な
る磁極が交互に多極着磁されたロータ１０の駆動用のマ
グネット１１と、モータのステータ２０に配置されて、
マグネットに対面している駆動用のコイル２２と、モー
タのステータ２０に配置されて、ステータ２０に対して
ロータ１０が回転する際にマグネットの磁界の強さの変
化を検出する複数のセンサＨＵ，ＨＶ，ＨＷと、複数の
センサから得られるマグネット１１の磁界の強さの変化
に対応する検出信号に基づいてロータ１０の速度をサー
ボ制御するためのサーボ信号を生成するサーボ信号生成
回路１００と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオテー
プレコーダ（ＶＴＲ）のテープ走行系のキャプスタンモ
ータなどとしても用いられるモータに用いられる速度サ
ーボ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６と図７は、従来のビデオテープレコ
ーダのキャプスタンモータを示している。ビデオテープ
レコーダは、テープ状記録媒体であるビデオテープを搬
送するためにキャプスタンモータを用いる。このキャプ
スタンモータは、モータの駆動力をビデオテープに伝え
るキャプスタン軸を備えていて、このキャプスタン軸と
キャプスタンローラはビデオテープを所定方向に摩擦力
で送るようになっている。図６と図７のモータは、ロー
タＲとステータＳを備えている。ロータＲは、ステータ
Ｓに対して軸１を中心に回転できるようになっている。
ロータＲの外周囲には、周波数発生用のマグネット２が
その外周面に沿って設けられている。この周波数発生用
のマグネット（ＦＧマグネットともいう）２は、外周面
に沿って、図８に示すようにＮ極とＳ極が交互に多極着
磁されたものである。

【０００３】図７のステータＳのステータ基板３の上に
は、磁気抵抗素子４が設けられている。この磁気抵抗素
子４は、ロータＲがステータＳのステータ基板３に対し
て回転した場合に、周波数発生用のマグネット２の磁界
の強さの変化をとらえるために、ステータ基板３の上で
しかもロータＲに近接した位置に配置されている。その
他ステータ基板３の上には、駆動用のコイル５が配置さ
れている。この駆動用コイル５は、ロータＲの駆動用の
多極着磁されたマグネット６と対応して配置されてい
る。これにより、コイル５に通電することにより、ロー
タＲはステータＳに対して軸１を中心に回転駆動するよ
うになっている。

【０００４】ロータＲが回転すると、磁気抵抗素子（Ｍ
Ｒ素子）４は、図９に示すように、周波数発生信号ＦＧ
１とＦＧ２を発生する。周波数発生信号ＦＧ１とＦＧ２
は、図１０に示すように、差動アンプ６に入力されて、
必要とする周波数発生信号（ＦＧ信号）７を発生するよ
うになっている。この周波数発生信号７は、図６と図７
のコイル５に通電する駆動電流を制御してロータＲの回
転速度を制御するためのサーボ信号である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
比較的大きな周波数発生用のマグネット２が、ロータの
回転速度のサーボ信号を作るために必要であるために、
ロータＲの材料費などのコストの低減が図れない。また
ロータＲの重量が重くなってしまう。しかも、磁気抵抗
素子ヘッドや比較的大型な磁気抵抗素子４を、ステータ
基板３のしかもコイル５の外側の領域において、周波数
発生用のマグネット２に近接するようにして配置する必
要があるので、ステータ基板３の面積を広くする必要が
ある。そこで本発明は上記課題を解消するためになされ
たものであり、モータの軽量化およびコストダウンを図
ることができるモータの速度サーボ装置を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、発明にあっ
ては、モータのロータに設けられて、異なる磁極が交互
に多極着磁されたロータの駆動用のマグネットと、モー
タのステータに配置されて、マグネットに対面している
駆動用のコイルと、モータのステータに配置されて、ス
テータに対してロータが回転する際にマグネットの磁界
の強さの変化を検出する複数のセンサと、複数のセンサ
から得られるマグネットの磁界の強さの変化に対応する
検出信号に基づいて、ロータの速度をサーボ制御するた
めのサーボ信号を生成するサーボ信号生成回路と、を備
えるモータの速度サーボ装置により、達成される。

【０００７】ロータの駆動用のマグネットは、モータの
ロータに設けられており、異なる磁極が交互に多極着磁
されている。このマグネットは、駆動用コイルと対面し
ている。複数のセンサは、ステータに配置されていて、
ステータに対してロータが回転する際に、マグネットの
磁界の強さの変化を検出する。この際に、サーボ信号生
成回路は、これらの複数のセンサから得られるマグネッ
トの磁界の強さの変化に対応する検出信号に基づいて、
サーボ信号を生成するようになっている。このサーボ信
号は、ロータの速度をサーボ制御するための信号であ
る。ロータの駆動用のマグネットは、駆動用コイルに通
電することによりロータを回転するのに用いられるとと
もに、複数のセンサとの関係で、サーボ信号生成のため
にも用いられている。このために、従来必要であった磁
気抵抗素子は不要であり、また従来ロータに特別に設け
られていた周波数発生用のマグネットも不要となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００９】図１のモータは、例えば一般的なビデオテ
ープレコーダ（ＶＴＲ）に用いられるブラシレスモータ
であり、ビデオテープの搬送用に用いられる。このモー
タは、ロータ１０とステータ２０を有していて、ロータ
１０がステータ２０に対面している平面対向型のモータ
である。まずロータ１０について説明する。ロータ１０
は、永久磁石のマグネット１１、ロータボス１４、軸１
５およびロータハウジング１２などを有している。この
ロータハウジング１２の内側には破線で示すように駆動
用のマグネット１１が設けられている。この駆動用マグ
ネット１１は、Ｎ極とＳ極が交互に多極着磁されたマグ
ネットである。軸１５はキャプスタン軸であり、ロータ
ボス１４を介してロータヨーク１２の中央部に取付けら
れている。

【００１０】次に、ステータ２０を説明する。図１のス
テータ２０は、ステータ基板２１と、複数の駆動用コイ
ル２２と、３つのホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを有して
いる。ステータ基板２１は、例えば６つの駆動用コイル
２２を円形状に配置したものである。励磁コイルともい
う駆動用のコイル２２に対しては、図３の制御回路１１
０からの駆動電流を順次供給することにより、駆動用マ
グネット１１の磁界との相互作用により、ロータ１０を
ステータ２０に対して回転駆動することができるように
なっている。これらのコイル２２は、３相の通電方式を
採用している。すなわち、駆動用コイル２２は、３相で
１２０度毎の通電方式で通電されるようになっている。
図１のホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは、それぞれ隣接す
るコイル２２の中空部においてステータ基板２１に対し
て配置されている。ステータ基板２１は、コイル２２の
バックヨークの役割を果たしていて、透磁性材料、例え
ば鉄板により作られている。従ってステータ基板２１の
鉄板には、所定の駆動用コイル２２やホール素子を電気
的に接続するための配線部が形成されている。

【００１１】図２に示すように、３つのホール素子Ｈ
Ｕ，ＨＶ，ＨＷは、それぞれθの設定角度で配置されて
いる。この設定角度θは、例えば６０度である。駆動用
マグネット１１は、Ｎ極とＳ極がそれぞれ４つずつ交互
に配置されたものである。この駆動用マグネット１１
は、３つのホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷにより磁界の強
さの変化を検出させて、ロータ１０の回転速度のサーボ
を制御するためのサーボ信号を得るようにするための周
波数発生マグネットの役割を兼用している。また３つの
ホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは、ステータ２０に対する
ロータＲの位置の検出用に用いられるものである。

【００１２】図３は、３つのホール素子ＨＵ，ＨＶ，Ｈ
Ｗから得られる駆動用のマグネット１１の磁界の強さの
変化に対応する検出信号に基づいて、サーボ信号を生成
する回路系を示している。３つのホール素子ＨＵ，Ｈ
Ｖ，ＨＷは、ホール電源４４に接続されていて、ホール
電源４４はこれら３つのホール素子に電源を供給してい
る。３つのホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは、サーボ信号
生成回路１００に接続されている。サーボ信号生成回路
１００は、３つのホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷから得ら
れるマグネット１１の磁界の強さの変化に対応する検出
信号に基づいて、ロータ１０の回転速度をサーボ制御す
るためのサーボ信号を生成するものである。サーボ信号
生成回路１００は、このようなサーボ信号ＳＳを制御回
路１１０に与える。制御回路１１０はこのサーボ信号Ｓ
Ｓに基づいて、図１のステータ基板２１の３相を構成し
ている６つのコイル２２に対して制御電流を与えてその
ロータ１０の回転速度をサーボ制御することができる。

【００１３】図３のサーボ信号生成回路１００は、例え
ば図４のような構成となっている。サーボ信号生成回路
１００の第１部分１５０は、３つのホール素子ＨＵ，Ｈ
Ｖ，ＨＷから例えば１回転で１２Ｈｚのサーボ信号を得
るようになっている。また第２部分１７０は、３つのホ
ール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの検出信号からやはり１回転
で１２Ｈｚのサーボ信号ＳＢを出力できるようになって
いる。第１部分１５０は、コンパレータ１５１，１５
２，１５３および排他的論理和ゲート（Ｅｘｃｌｕｓｉ
ｖｅ ＯＲ）１５４，１５５を有している。ホール素子
ＨＵの出力端子ＨＵ１とＨＵ２は、コンパレータ１５１
の入力端子に接続されている。ホール素子ＨＶの出力端
子ＨＶ１とＨＶ２は、コンパレータ１５２の入力端子に
接続されている。コンパレータ１５１，１５２の出力
は、排他的論理和ゲート１５４の入力端子に接続されて
いる。またホール素子ＨＷの出力端子ＨＷ１，ＨＷ２
は、コンパレータ１５３の入力端子に接続されている。
コンパレータ１５３の出力端子は、別の排他的論理和ゲ
ート１５５に接続されている。

【００１４】ホール素子ＨＵの検出信号ＳＵ１，ＳＵ２
と、ホール素子ＨＶの検出信号ＳＶ１，ＳＶ２と、ホー
ル素子ＨＷの検出信号ＳＷ１とＳＷ２は、図５に示して
いる。しかも、図５には、８極着極型のロータ１０が回
転したときに各ホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷにかかって
くる磁束の変化も示している。ホール素子ＨＵの検出信
号ＳＵ１とＳＵ２は、コンパレータ１５１で比較され
て、パルス信号ＰＵとなって排他的論理和ゲート１５４
に入力される。同様に、ホール素子ＨＶの検出信号ＳＶ
１，ＳＶ２は、コンパレータ１５２で比較されて、パル
ス信号ＰＶとなって排他的論理和ゲート１５４に入力さ
れる。これにより、排他的論理和ゲート１５４はパルス
信号ＰＺを出力する。

【００１５】またホール素子ＨＷの検出信号ＳＷ１，Ｓ
Ｗ２は、コンパレータ１５３で比較されて、パルス信号
ＰＷを排他的論理和ゲート１５５に入力される。排他的
論理和素子１５５は、パルス信号ＰＺとＰＷに基づい
て、サーボ信号ＳＡを出力する。

【００１６】次に、第２部分１７０は次のようになって
いる。基準電圧ＶＣＣは、コンパレータ１７１，１７
２，１７３に対してアンプ１７４を介して与えられてい
る。

【００１７】ホール素子ＨＵの出力端子ＨＵ１，ＨＵ２
は、コンパレータ１７１の入力端子に接続されている。
ホール素子ＨＶの出力端子ＨＶ１，ＨＶ２は、コンパレ
ータ１７２に接続されている。ホール素子ＨＷの出力端
子ＨＷ１，ＨＷ２は、コンパレータ１７３に接続されて
いる。コンパレータ１７１，１７２，１７３は、コンパ
レータ１８１，１８２，１８３にそれぞれ接続されてい
る。ホール素子ＨＵからの検出信号ＳＵ１とＳＵ２が入
力すると、コンパレータ１８１からパルス信号ＱＵが排
他的論理和ゲート１９４に入力される。またホール素子
ＨＶから検出信号ＳＶ１，ＳＶ２が入力されると、コン
パレータ１８２からパルス信号ＱＶが排他的論理和ゲー
ト１９４に入力される。ホール素子ＨＷからの検出信号
ＳＷ１，ＳＷ２が入力されると、コンパレータ１８３か
らパルス信号ＱＷが排他的論理和ゲート１９５に入力さ
れるようになっている。

【００１８】排他的論理和ゲート１９４は、パルス信号
ＱＵとＱＶに基づいて、パルス信号ＱＺをもう１つの排
他的論理和ゲート１９５に入力する。排他的論理和ゲー
ト１９５は、パルス信号ＱＺとパルス信号ＱＷに基づい
て、サーボ信号ＳＢを出力する。

【００１９】このようにして、第１部分１５０で得られ
たサーボ信号ＳＡと第２部分１７０で得られたサーボ信
号ＳＢは、それぞれロータ１０の１回転について例えば
１２Ｈｚのパルスである。従って、これらのサーボ信号
ＳＡとＳＢは、排他的論理和ゲート２００を介して、サ
ーボ信号ＳＳを出力する。このサーボ信号ＳＳは、図１
のロータ１０がステータ２０に対して１回転する毎に２
４Ｈｚのパルスを発生するものである。

【００２０】なお、ロータ１０がステータ２０に対して
１回転する毎に１２Ｈｚのパルスを発生するようにして
もよい。このようにして得られたサーボ信号ＳＳは、図
３に示すようにサーボ信号生成回路１００から制御回路
１１０に与えられる。この制御回路１１０は、このサー
ボ信号ＳＳに基づいて、６つのコイル２２に対して３相
型で駆動できるように所定の組合せで通電していく。こ
れによりコイルから発生する磁力と各コイル２２から発
生する磁力と、ロータ１０のマグネット１１の磁力との
相互作用により、ロータ１０は、ステータ２０に対して
連続回転することができる。

【００２１】ところで本発明で使用されているホール素
子は、ロータ１０のマグネット１１の各Ｎ極とＳ極の磁
束密度の変化を電圧に変換するようになっているのであ
るが、本発明で用いるセンサは、このホール素子に限ら
ず他の方式のセンサを用いても勿論構わない。本発明の
実施の形態では、従来必要であった周波数発生用のマグ
ネットをロータの外周囲に特別に設定する必要がないの
でロータ１０を軽く作ることができるとともにその大き
さも小さくすることができる。またロータ１０の製造部
品を減らしロータの製造コストを減少させることができ
る。またステータ基板２１に対して周波数発生用の高価
な磁気抵抗素子を設定する必要がなくなるので、コスト
低減および部品の点数の削減が図れる。

【００２２】本発明の実施の形態では、本発明の速度サ
ーボ装置が、ビデオテープレコーダのキャプスタンモー
タに適用されている。しかしこれに限らず、他の分野に
おけるモータに対しても適用することができる。例えば
ビデオテープレコーダの回転磁気ヘッド装置の回転ドラ
ムを回転するためのモータや、ビデオテープレコーダの
リールモータあるいはフロッピーディスクドライブのモ
ータあるいはハードディスクドライブのモータあるいは
光磁気ディスクのモータなどに対しても適用することが
可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればモ
ータの軽量化およびコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの速度サーボ装置を備えるモー
タの一例を示す分解斜視図。

【図２】図１のモータのステータ基板に設定されている
センサであるホール素子と、ロータの多極着磁されたマ
グネットの位置関係を示す図。

【図３】本発明のモータの速度サーボ装置を示すブロッ
ク図。

【図４】図３の速度サーボ装置のサーボ信号生成回路の
回路例を示す図。

【図５】図４のホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの検出信号
などの例を示す図。

【図６】従来のキャプスタンモータの一例を示す断面
図。

【図７】図６のキャプスタンモータの一部切欠平面図。

【図８】従来の着磁パターンを示す断面図。

【図９】図９の磁気抵抗素子ヘッドから得られる信号の
例を示す図。

【図１０】図９の信号を合成して得られる周波数発生信
号の例を示す図。

【符号の説明】

１０ ロータ １１ 駆動用のマグネット（周波数発生用
のマグネット） ２０ ステータ ２２ 駆動用のコイル １００ サーボ信号生成回路 ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータのロータに設けられて、異なる磁
   極が交互に多極着磁されたロータの駆動用のマグネット
   と、 モータのステータに配置されて、マグネットに対面して
   いる駆動用のコイルと、 モータのステータに配置されて、ステータに対してロー
   タが回転する際にマグネットの磁界の強さの変化を検出
   する複数のセンサと、 複数のセンサから得られるマグネットの磁界の強さの変
   化に対応する検出信号に基づいて、ロータの速度をサー
   ボ制御するためのサーボ信号を生成するサーボ信号生成
   回路と、 を備えることを特徴とするモータの速度サーボ装置。
2. 【請求項２】 複数のセンサは、ホール素子であり、モ
   ータのステータに配置されたロータの駆動用のコイルの
   中空部に配置されている請求項１に記載のモータの速度
   サーボ装置。