JPS5836580B2 - モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１個のモータでありながらも、２様の回転出力
を同時に得ることのできるモータに関するもので、特に
テープレコーダにおけるキャップスタン軸およびリール
台（またはリール軸）の回転駆動源に使用して有効なも
のである。

従来より１つのモータでテープを走行駆動するキャプス
クン軸と、テープを巻きとるリール台とを同時に駆動す
るテープレコーダのメカニズムにおいては、例えば記録
または再生状態においては、キャップスタン軸は定速回
転が要求されるのに対し、巻取り側リール台では巻取っ
たテープの量によって、その回転数が変化し、理想的に
はテープ巻取リテンションカを一定にするようにテープ
巻取半径に比例するトルクが要求される。

従って１つのモータを定速回転制御すると、モータから
リール台までの伝達機構の一部にスリップ機構が必要と
なる。

従来、このスリップ機構としては、メカニカルフリクシ
ョンを使用するのが通例であった。

このメカニカルフリクション機構というのは一例をあげ
ればモータの回転軸に嵌合せるプーりとリール台間の伝
達手段にゴムアイドラ等を用い、このゴムアイドラ軸に
バネカを作用させることにより、上記プーり及びリール
台に前記ゴムアイドラを圧着せしめることによって構成
される。

従ってゴムアイドラと前記プーり又はリール台とは常に
スリツプしながら回転し、駆動力を伝達することになる
。

そのため長時間経過すると、前記ゴムアイドラは摩耗し
、その結果、テープ巻上げ力が不足したり、巻上げ力に
むらが発生したりする。

メカニカルフリクション機構の別の例として、モータの
回転力をゴムベルト等により予じめりール台の回転軸と
同軸に設けられた円板状回転体に伝達し、この円板状回
転体の上面とリール台の下面とを、円板状の薄いフエル
トなどを介して面対向させ、更に両者間にバネカを作弔
せしめることによって構成したものもある。

この例では円板状回転体に伝達した回転力はフエルトを
介して更にリール台に伝達されるが、フエルトの部分で
常にスリップが発生するため前記例と同様の問題が生ず
る。

本発明は、上述のようなメカニカルフリクション機構を
使用することなく上述のテープ定速走行駆動とリール台
（またはリール軸）によるテープ巻上げ駆動と効果的に
同時に行なわすことを可能としたモータを提供するもの
である。

以下、本発明をテープレコーダ用に適した例でもって説
明するが、本発明はテープレコーダに限らず、他の機器
、装置にも応用可能であることはいうまでもない。

本発明のモータは基本的には周知の電子回路等で定速回
転制御されるモータ部と、このモータ部の回転子の回転
を利用して、そのトルクの一部を外読へ取出し可能にし
たトルクカプラ一部を含めて構成されている。

上記各部は軸方向の全長を短かくするために、いわゆる
平面対向型の構造を採っている。

更に本モータの構造を詳しく説明すると、まず、本モー
タは出力軸が２つあって、それらは同軸的、または、そ
れぞれの軸中心線を共有（または一致）するようにされ
ている。

そのうち一方の回転軸（以後、第ｌの回転軸という）に
は第１，第２なる２つの円板状永久磁石が取付けられて
おり、かつ、それらは、いずれも軸の長手方向（厚さ方
向）に着磁されている。

ただし、磁極数は第１の永久磁石は２ｎ極、第２の永久
磁石は２ｍ極（ただし、ｎ，ｍは１以上の正の整数でｍ
＞ｎ）となっている。

そして、第１の永久磁石には所定の空隙を保ってアマチ
ュアコイルまたは、アマチュアコイルと固定子鉄心を含
めて成る固定子が平面対向している。

この固定子と、前記第１の永久磁石とで前記モータ部を
構成することになるが、アマチュアコイルは固定され、
永久磁石が回転しなければならないので、このモータ部
は通常、フラシレス電子整流子形直流モータが最も良く
適合する。

更に第２の永久磁石には所定の空隙を保ってヒステリシ
ス材料、又は高導電率材料又は、それらの両性質を兼備
せる材料より成る円環状あるいは円板状の部材が平面対
向する。

上記部材は他方の回転軸である第２の回転軸（トルクを
出力する回転軸）に取付けられており、両者で第２の回
転子を構成するが、該第２の回転子は第２の永久磁石が
回転を始めると、これにつれて回転する。

従って第２の永久磁石と上記部材とで前記トルクカプラ
一部を構成することになるが、上記部材としてヒステリ
シス材料を使う場合には、ヒステリシス損によって回転
数に依存しない比較的一定したトルクを取り出すことが
出来る。

また、高導電率材料を使う場合には、渦電流損によって
回転数にほぼ比例するトルクを取出すことが出来る。

前記第１の回転軸が、そのままキャプスタン軸である場
合には、回転数はあまり速くネ《テ上記部材の材料とし
てはヒステリシス材料の方が、取り出せるトルクが大き
くて都合が良い。

なお、一般には第２の回転子の起動トルクの大きさは、
第１の回転子の起動トルクより小さくなければならない
。

即ち、第２の回転子が負荷によってロック状態になって
も第１の回転子が定速回転を維持しうる程度のトルクが
必要である。

以下に本発明を具体的実施例をあげて説明する。

第１図は本発明の一実施例の軸方向の断面図である。

同図において、１は第１の回転軸であり、これには円板
状の第１の永久磁石２および第２の永久磁石３が平面対
向しつるように軸と直角にして一体的に取付けられてお
り、以上で第１の回転子４を構成する。

５は第１の回転軸１の軸受けメタル、６は第１の永久磁
石２に所定の空隙を保って平面対向するアマチュアコイ
ルであり、これは第１の永久磁石２に回転力を付与する
固定子を構成する。

もちろん、これは固定子鉄心に巻装しても良い。

Ｉは第２の永久磁石３に所定の空隙を保って平面対向す
るヒステリシス材料又は高導電率材料又は、それらの両
性質を兼備せる材料より成る円板状又は円環状の部材、
８は上記部材７で得たトルクを例えばテープレコーダの
リールに伝達するためのトルクを出力する第２の回転軸
であり、それらの部材７と第２の回転軸８を含めて第２
の回転子９を構成する。

１０は前記第２の回転子９を、第１の回転軸１の回転軸
心を中心として固定支持体１３の囲りで回転しうるよう
に支承するボールベアリングである。

また、１１は例えばホール素子であり、これは第１の永
久磁石２の回転位置（角度）を検出する手段を構成する
。

１２も例えばホール素子であり、これは第１の回転子４
の回転数を検出する手段を構成する。

１４，１５はモータ筐体を構成するケース部材である。

本実施例では第１の永久磁石２と、アマチュアコイル６
を含む固定子で構成されるモータ部は、いわゆるブラシ
レス電子整流子型直流モータを形成している。

これは、第１の永久磁石２の位置（角度）をホール素子
１１などの検出手段を使って認識し、アマチュアコイル
６の各相に電流を分配するような周知の電子整流子を設
けることにより回転を持続させ得る。

また、同時に第１の回転子４は定速回転制御される。

これはホール素子１２などの回転数検出手段により、第
１の回転子４（即ち第１の回転軸１）の回転数を検出し
、この値と或る基準値を常に比較し、回転が遅くなった
場合にはアマチュアコイル６へ流す電流を多くし、早く
なった場合には逆に電流を少く．するといった周知の電
子的制御回路を設けることによって実現し得る。

第１図に示す実施例では、第１の回転軸１と第２の回転
軸８がモータ部に対して互いに反対側にあり、かつ、そ
れぞれの軸中心線を共有している場合であるが、同軸的
に同じ側にあっても良い。

第２図は、その実施例を示す断面図である。

なお、図面において、第１図で説明したものと同様の作
用をなすものについては同じ符号を付して表わし、それ
らのここでの説明は省略する。

第３図は本実施例のモータを駆動する電気回路の一例の
ブロック図である。

この回路はモータ部をブラシレス電子整流子型直流モー
タで構成したことを前提にしたものであって、２１はホ
ール素子などによる第ｌの回転子４の回転数を検出する
回転数検出手段であり、これは第１図，、第２図の実施
例のホール素子１２に相当する。

この回転数検出千段２１によって第１の回転子４、従っ
て第１の回転軸１の回転数一を、それに比例する周波数
Ｆのパルスまたは正弦波状信号として取出す。

２２は上記周波数Ｆをアナログ電圧値Ｅに変換する周波
数一電圧変換器、２３は基準電圧Ｅｓ と前記周波数
Ｆに比例する電圧Ｅとの差ＪＥを増幅する誤差増幅器、
２４は前記実施例の６に相当するアマチュアコイル２５
に電流を与えるための駆動回路であって、この例ではア
マチュアコイルは３相となっていて２６ａ ，２６ｂ
，２６ｃの３つに分かれている。

駆動回路２４は各相のアマチュアコイルに第１の回転子
４内の第１の永久磁石２の磁極位置（角度）に応じて電
流を分配する機能も有する。

上記第１の永久磁石２の磁極位置（角度）を検出する手
段としては幾つかあるが、ここでは第１図、第２図の１
１に相当するホール素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃを第１
の永久磁石２の磁束が作用する箇所に固定配置して検出
するようにしている。

なお、本発明のモータにおけるモータ部は前述したよう
に必ずしもブラシレス電子整流子型直流モータでなけれ
ばならないというものではないが、テープレコーダ用の
モータであって、しかも定速回転する軸を、そのままキ
ャプスクン軸とするような場合は円滑に回転させるため
に慣性は大きい方が望しい。

その点、本実施例にあげたように２つの永久磁石を含む
回転子は非常に慣性が大きいので有利であるといえ、こ
のようなモータとしてはブラシレス電子整流子型直流モ
ータがよく適合している。

また、第３図に示すモータの駆動回路より明らかなよう
に、本モータのモータ部は実用上は電子的に定速制御す
るための電子回路を含めて一種のフィードバックループ
を構成する。

このフィードバックループ内には時間遅れ要素が幾つか
存在しているが、その遅れが大きくなるとモータはハン
ティング現象を起すことがある。

この時間遅れを小さくするための一つの手段として、第
ｌの回転子４の回転数検出周波数Ｆを高くする方法があ
る。

そのために第１図，第２図に示す実施例では回転数を検
出すべきホール素子１２を第２の永久磁石３の磁束が作
用する箇所に固定配置し、かつ、一般に第１の永久磁石
２の磁極数（２ｎ）より第２の永久磁石３の磁極数（２
ｍ）を大きくするようにしている。

なお、上記第２の回転軸８の回転力を取出すには例えば
、その第２の回転軸８にゴムベルトを装架したり、ゴム
アイドラーを圧接する等で実現できる。

第４図は本発明のモータの代表的な特性図を示す。

Ａは定速回転制御された第ｌの回転軸１のトルクー回転
数の代表的特性図、ＢおよびＣは第２の回転軸８のトル
クー回転数の代表的特性図である。

特にＢはトルクカプラ一部の部材７としてヒステリシス
材料を使用した場合、Ｃは高導電率材料を使用した場合
を示す。

以上説明したように本発明のモータは定速回転させ得る
第１の回転軸の他に、トルクを出力する第２の回転軸も
具備しており、この第２の回転軸を使えば、メカニカル
なフリクション機構を使用せずにテープを巻上げるトル
クをリール台に伝達できること、構造が比較的簡単で部
品点数も少なく従って製造コストが安価なこと、第１の
回転子に第１，第２の円板状または円環状の永久磁石を
取付けているため慣性が大きく、円滑な回転が期待でき
ること、第２の永久磁石の極数を多くすれば、第１の回
転子の回転数の検出周波数を高くすることが可能で安定
した定速回転制御が可能となること、（例えば、第１の
永久磁石とアマチュアコイルを含む固定子で構成される
モータ部が、３相のモークであって、コイル数が６個で
あれば、第１の永久磁石は８極程度が妥当な磁極数であ
るのに対し、第２の永久磁石は磁極数を自由に選択でき
、例えば数１０極にすることも可能で、ホール素子など
の回転数検出手段で高い周波数の回転数情報を得ること
が出来る。

これに基すいて七ータ部の定速制御を行なえば、精度の
高い回転制御が可能となる。

）トルク発生機構やトルク伝達機構がすべて回転軸に対
し直角な平面上に、いわば積層されるように構成される
ので組立が簡単であること、更にトルクを大きくする場
合には直径を増大すれば良く、軸方向の厚みは増加させ
なくても良いので比較的薄型化できるなどの数々の有用
な効果が得られるもので、特にテープレコーダやビデオ
テープレコーダのテープ駆動源に使用すれば多犬の効果
を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
別の実施例の断面図、第３図は本発明の実施例のモーク
駆動回路のブロック図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明のモ
ータの代表的な特性例図である。 １・・・・・・第１の回転軸、２・・・・・・第１の永
久磁石、３・・・・・・第２の永久磁石、４・・・・・
・第１の回転子、６，２５・・・アマチュアコイル、７
・・・・・・ヒステリシス材料又は高導電率材料又は、
それらの両性質を兼備する材料より成る部材、８・・・
・・・第２の回転軸、９・・・・・・第２の回転子、１
２・・・・・・ホール素子、２１・・・・・・回転数検
出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転出力を取出しうる第１の回転軸に円板状もしく
   は円環状の第１および第２の永久磁石を結合してなる第
   ｌの回転子と、前記第１の永久磁石の着磁面と対向して
   固定部に配設されたアマチュアコイルを含む固定子と、
   前記第１の回転軸と軸中心線を一致させてこれと独立し
   て回転する第２の回転軸にヒステリシス材料または高導
   電率材料もしくは、それらの両性質を兼備する材料より
   なる円板状もしくは円環状部材を結合してなる第２の回
   転子を具備し、かつ前記円板状もしくは円環状部材を、
   前記第２の永久磁石の着磁面に対して所定空隙をあけて
   対向して配設し、さらに前記第１の永久磁石は２ｎ極（
   ただしｎはｌ以上の整数）第２の永久磁石は２ｍ極（た
   だしｍはｌ以上の整数）で、かつｍとｎの関係をｍ＞ｎ
   となるように選定し、この第２の永久磁石から生じる磁
   束が作用する場所に配設され、前記第１の回転子の回転
   数に比例する周波数の信号を出力する磁気感応手段を具
   備したことを特徴とするモータ。