JPS6322158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトランジスタモータの複合位置検出
装置に関し、特に、たとえばビデオテープレコー
ダの回転ドラムを駆動するトランジスタモータに
おいて、このトランジスタモータの電機子コイル
の切換位置と回転ドラムに設けられたヘツドの回
転位置とを検出するような複合位置検出装置に関
する。

従来のたとえば回転２ヘツド形ビデオテープレ
コーダにおける回転ヘツドを駆動する回転ドラム
において、その駆動にはダイレクトドライブ方式
のトランジスタモータを用いるのが一般的であ
る。そして、２つの回転ヘツドの位置を検出する
ために、個別的にヘツド位置センサ（以下、この
ようなセンサをヘツド位相センサと称する）を設
け、このセンサの出力を回転ドラムの位相制御用
や２つの回転ヘツドからの再生出力信号を切換え
るために用いている。ヘツド位相センサをヘツド
の出力信号切換用として用いる場合は、回転部に
小形のマグネツトを回転軸に対して対称の位置に
２個設け、静止部にはこれらマグネツトの磁束を
検出する磁気ヘツドもしくはコイルを取り付けて
１組の位相センサとするのが普通である。しかし
ながら、このような検出装置は、起磁力を有する
マグネツトを回転部に設ける必要があると共に、
静止部には磁気ヘツドやコイルなどの検出手段を
必要とする。さらに、空間的にも位相センサのた
めのスペースは回転ドラム全体から見て相対的に
大きく、しかもギヤツプ調整を必要とするなど問
題点が多かつた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、トラン
ジスタモータの電機子コイルの切換位置を検知す
るセンサを兼用し、回転体のあらかじめ定める回
転位置を検出しうるトランジスタモータの複合位
置検出装置を提供することである。

この発明は要約すれば、トランジスタモータを
構成する界磁磁石が設けられたロータの回転円周
部の予め定める部分に、界磁磁石からの磁束の量
をその予め定める部分以外の部分における場合と
は異なるレベルに変化させる出力レベル変化手段
を設け、トランジスタモータのステータ上にあつ
て、ロータの界磁磁石からの磁束を検知する位置
に出力レベル変化手段と対向するように磁気感応
素子を設け、この磁気感応素子の出力電圧と第１
の基準信号と比較して、その比較結果に応じて界
磁磁石の磁束の極性信号として電機子コイルの制
御に供するための第１の信号を発生するととも
に、第１の基準信号とは異なる第２の基準信号と
磁気感応素子の出力電圧とを比較して、その比較
結果に応じて出力レベル変化手段の位置信号とし
て供するための第２の信号とを発生するように構
成したものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は以下に図面を参照して行なう詳細な説明から
いつそう明らかとなろう。

第１図はこの発明の一実施例のトランジスタモ
ータに含まれる界磁磁石と電機子コイルとセンサ
との関係を説明するための図解図である。図にお
いて、トランジスタモータはロータとしての円板
１と、この円板１に設けられかつ10極均等着磁が
施された氷久磁石２とを含み、さらにこの発明の
特徴となる出力レベル変化手段としての突起部３
１，３２が円板１の外周部から外方に突出するよ
うに設けられる。すなわち、円板１の外周部に
は、回転軸を対称にして、少なくとも２つの突起
部３１，３２が設けられる。これは突起部３１，
３２が設けられていない部分に比べて磁石２との
間の磁気抵抗を変化させる。円板１は図示しない
他の金具により回転軸に一体固定されている。円
板１はたとえば軟磁性材によつて形成されかつ氷
久磁石２の一方面に密着して設けられていて、磁
石２の磁束を短絡する磁路を伴つている。

第１図ｂはステータ板４を示し、細い線を多数
回巻回して作られた扇形状のコイルが６個設けら
れかつそれぞれがθ＝60度のピツチで同心円状に
配置されている。これらｕ１，ｖ２，ｗ１，ｕ
２，ｖ１，ｗ２なる６個のコイルは、３相の電機
子コイルのそれぞれを形成している。すなわち、
ｕ１，ｕ２でＵ相を形成し、ｖ１，ｖ２でＶ相を
形成し、ｗ１，ｗ２でｗ相の電機子コイルを構成
している。そして、それぞれの相ごとのコイルが
２個ずつ直列または並列に接続される。１つのコ
イルについて扇形状の広がり角θは、永久磁石２
の極ピツチと同じ36度に設定されて形成される
が、その近傍の角度であればよい。このステータ
板に関連して３つのホール素子α，β，γが設け
られる。すなわち、２つのコイルｖ２，ｗ１のほ
ぼ中間の位置から６度ずれた位置に１つのホール
素子αが配置され、他の２個のホール素子β，γ
は前記ホール素子から機械角で120度ごとの位置
に配置される。ホール素子α，β，γはそれぞれ
Ｕ，Ｖ，Ｗ相のコイルの制御に対応して配置され
た位置センサを構成し、各相についてコイルの１
つが鎖交する磁束とはそれぞれ30度遅相の磁束を
検出する。したがつて、ホール素子α，β，γか
らの信号に基づいてトランジスタモータを駆動制
御する場合、図示しない制御回路によつて120度
通電形の３相インバータによつてその直流入力の
定電流制御を行う。

そして、ホール素子α，β，γがほぼ各コイル
の中間位置に配置するようにすれば、180度通電
形の制御を行なうのが適当となる。６個の電機子
コイルｕ１ないしｗ２は、軟磁性材よりなるステ
ータ４上に固定されるが、ホール素子α，β，γ
は第１図ｃに示すように、永久磁石２の近傍に配
置される。

たとえば、第１図ｃに示すように、円板１の突
起部３１がホール素子αに対向すれば、矢印Ａで
示した方向に磁束が通り、円板１の外周面の突起
部３１，３２が形成されていない大部分の他の部
分にホール素子α，β，γが対向する場合に比べ
て、各ホール素子α，β，γは大きな磁束量を検
出する。なお、円板１が回転して突起部３２がホ
ール素子α上に位置した場合も同様であるが、こ
の場合の磁束の向きは突起部３１の場合と逆にな
る。また、ホール素子α，β，γは、第１図ｃに
示すようにステータ４上に非磁性材を介して固定
される。

第２図は第１図に示すトランジスタモータの動
作および後述の第３図に示す信号発生回路の動作
を説明するための波形図である。

上述の如く構成されたトランジスタモータにお
いて、特定のホール素子に所定の一定電流を供給
し、円板１が一定速度で回転している場合、回転
方向について、このホール素子には、第２図ａに
示す出力電圧が得られる。これは各ホール素子
α，β，γの２つの出力端子間を差動的に見た場
合であるが、出力信号の正極性の時がＮ極に対応
しかつ負極性の時がＳ極に対応しているものとす
れば、その極性を判別することにより、第２図ｃ
に示すような位置信号が得られる。他の２つのホ
ール素子についても同様の信号が得られるが、相
互に電気角で120度ずつ位相がずれている。すな
わち、機械角が36度であれば電気角が180度とな
る。これらの位置信号を用いることによつて、図
示しない制御回路で各相の電機子コイルｕ１ない
しｗ２に流れる電流が切換制御され、トランジス
タモータが回転駆動される。このような駆動方法
および制御回路については周知であるため、その
具体的な動作についての説明は省略する。

第３図はこの発明の一実施例に含まれる信号発
生回路の具体的な電気回路図である。この第３図
は各ホール素子α，β，γの内のαに対応して設
けられた信号発生回路であり、他の２つのホール
素子β，γにも同様の信号発生回路が設けられて
いる。ホール素子αの極性の異なる２つの出力信
号は、ピークレベル検出回路５と増幅器６とに与
えられる。ピークレベル検出回路５はコンパレー
タ５１，５２を含み、コンパレータ５１の正側入
力端にはホール素子αから正極性信号が与えら
れ、コンパレータ５２の負側入力端にはホール素
子αから負極性信号が与えられる。また、コンパ
レータ５１の負側入力端およびコンパレータ５２
の正側入力端には、電源＋Ｖから抵抗５３，５４
で分圧された電圧が第１の基準信号として与えら
れる。コンパレータ５１，５２の出力信号は、そ
れぞれANDゲート８３，８４に与えられる。

一方、増幅器６はホール素子αの出力インピー
ダンスを変換するためのアンプ６１を含み、この
アンプ６１の正および負側入力端には、抵抗６
２，６３を介してホール素子αから正極性信号お
よび負極性信号が与えられる。このアンプ６１の
出力信号は微分レベル検出器７に与えられる。微
分レベル検出器７はアンプ６１から与えられた信
号を微分するためのコンデンサ７５と、微分出力
にバイアス電圧を与えるための抵抗７３と７４と
を含む。そして、この微分出力はコンパレータ７
１の正側入力端とコンパレータ７２の負側入力端
とに与えられる。コンパレータ７１の負側入力端
には、抵抗７８と８０とによつて負極性の基準信
号が与えられる。また、コンパレータ７２の正側
入力端には、直流電圧＋Ｖが抵抗７９，８１によ
つて分圧されて正極性の基準信号が与えられる。
コンパレータ７１，７２の出力信号は、前記
ANDゲート８３と８４とに与えられる。そして、
ANDゲート８３，８４から円板１に設けた突起
部３１，３２の回転位置に対応した第２の信号が
導出される。

次に、第１図ないし第３図を参照して信号発生
回路の具体的な動作について説明する。ホール素
子αに電源９から一定の電流が供給されると、こ
のホール素子αから第２図ａに示すような検出信
号が得られるが、円板１の突起部３１，３２とホ
ール素子αとが対向すると、特に正負の高いレベ
ルの検出電圧が得られる。このとき、所定のレベ
ルＶ１よりも高い間は突起部３１に対応し、レベ
ルＶ２よりも低いときは突起部３２に対応してる
ものとすることができる。したがつて、ピークレ
ベル検出器５において、ホール素子αからの正負
の検出信号がレベルＶ１，Ｖ２の基準信号をこえ
たとき、コンパレータ５１，５２から第２図ｅ，
ｆに示す電圧が発生する。したがつて、この出力
信号ｅ，ｆによつてホール素子αが円板１の突起
部３１，３２と対向した位置を知ることができ
る。この信号ｅ，ｆにより突起部３１，３２の位
相をほぼ検出することが可能であるが、一般にホ
ール素子α，β，γは温度による原因の変動や磁
速の量によりその出力レベルが大幅に変動するた
め、信号ｅ，ｆのみで正確な位相を検出するには
なお不充分である。

したがつて、まず第３図に示す増幅器６でホー
ル素子αの出力信号を増幅すると共に出力インピ
ーダンスの変換を行なう。そして、微分レベル検
出器７では、まずコンデンサ７５により増幅器６
の出力信号を微分する。そして、微分出力は抵抗
７３と７４とによつて直流バイアス電圧が与えら
れる。このバイアス電位を中心にしてｂ点の電圧
を示したものが第２図ｂである。さらに、その極
性を正負に分離して示したのが第２図ｃで示す波
形である。この微分出力ｂはホール素子αが突起
部３１と対向するときは、その出力のピーク点を
中心にして前半は正側になり、後半は負側にな
る。突起部３２と対向するときは、それぞれの極
性が前記とは逆に大きくなる。その他の突起部３
１，３２でない部分とホール素子αとが対向して
いるときは、ホール素子αの出力信号に対して約
90度進相の微分出力が得られる。

微分レベル検出器７においては、第２図ｂに示
すレベルＶ３よりも高い期間を検出するために、
抵抗７９と８１とによつて分圧された正極性の基
準信号Ｖ３がコンパレータ７２に与えられてい
る。したがつて、コンパレータ７２の出力ｈはレ
ベルＶ３をこえる間のみ正の出力信号（第３図
ｈ）を発生する。一方、コンパレータ７１には、
第２図ｂに示すレベルＶ４よりも低い期間を検出
するために、抵抗７８と８０とによつて分圧され
た負極性の基準信号Ｖ４が与えられている。した
がつて、コンパレータ７１の出力信号ｇは、基準
信号Ｖ４よりも低い間のみ正の出力信号（第３図
ｇ）を発生する。

したがつて、ゲート部８のANDゲート８３の
出力信号ｉは第２図ｉのようになり、ANDゲー
ト８４の出力信号ｊは第２図ｊの如くになる。し
たがつて、前記突起部３１，３２の回転位置に対
応した位相検知出力信号ｉ，ｊが得られる。

このように、第２図では円板１の突起部３１，
３２に対向する際のホール素子αの出力信号のピ
ーク点付近を微分により検出するようにしている
ので、ホール素子αのゲインに温度などによる差
があつたとしても、その誤差を少なくすることが
できる。そして、微分出力の検出感度を上げる
と、この誤差をさらに少なくすることができる。
なお、第２図ｂに示す基準信号Ｖ３，Ｖ４はあえ
て必要ではなく、その値を０としてもよいもので
ある。ただし、抵抗７６とコンデンサ７７とによ
るフイルタ回路の位相を考慮したとき、微分信号
の０レベルを正確に定めるには若干のレベルシフ
トが必要であるため、このような基準信号Ｖ３，
Ｖ４を定めたのである。

位相検出信号ｉ，ｊはこのトランジスタモータ
をビデオテープレコーダの回転ドラム駆動用とし
て用いる場合に、ヘツド位置検出出力に用いるこ
とができる。たとえば、回転ドラムの回転位相制
御用や、前述した２個のヘツドの再生出力切換用
に用いることができる。厳格に位置を検出するた
めに、実際には検出信号ｉ，ｊを出力時間幅の調
整が容易なワンシヨツトマルチバイブレータに与
え、このワンシヨツトマルチバイブレータのたと
えばハイレベル信号からローレベル信号になつた
ときに、ヘツドの切換えを行なわせるように用い
れば、ワンシヨツトマルチバイブレータの出力時
間調整によつて厳格なヘツド位置の検出ができる
ことになる。ワンシヨツトマルチバイブレータの
時間幅を調整することにより、ヘツド位置は精度
よく検出できるので、円板１の突起部３１，３２
を厳密に回転軸に対して対称位置に置く必要はな
い。したがつて、永久磁石４は10極着磁に限られ
るものでもなく、８極や６極や12極であつてもよ
い。

第４図はこの発明の他の実施例としての突起部
が設けられた円板の他の例を示す図である。すな
わち、第４図ａは磁石を８極に着磁し、突起部３
１，３２を回転軸に対して対称ではなく少しずれ
た位置に配置したものである。また、第４図ｂは
磁石を６極に着磁して回転軸に対称に突起部３
１，３２を設けたものである。さらに、第４図ｃ
は磁石を12極に着磁し、突起部３１，３２を回転
軸に対して対称となる位置から少しずらして配置
したものである。そして、第４図ａ、第４図ｃに
示すように突起部３１，３２が軸対称の位置から
ずれて配置した場合には、ワンシヨツトマルチバ
イブレータの時間幅を調整することにより補正す
ることができる。なお、ワンシヨツトマルチバイ
ブレータの時間幅による調整は、その時間幅が短
いほどよい。時間幅を短くすることによつて、時
間設定用の部品等の温度の変化の影響を少くする
ことができるからである。また、回転ドラムの回
転数が変化するような場合は、ヘツド位置検出出
力は大幅にずれる可能性がでてくるためである。
なお、トランジスタモータは第１図に示したよう
な３相に限るものではなく、２相や４相など任意
の相数を選択できることはいうまでもない。

なお、上述の実施例では、回転２ヘツド型のビ
デオテープレコーダのヘツド切換用のタイミング
信号を得る場合について述べたが、さらに２個以
上の回転ヘツド形またはいわゆる1.5ヘツド形の
ビデオテープレコーダにもこの発明を適用するこ
とができる。また、回転ドラムの回転位相制御用
の信号とする場合は、前記検出信号の一方たとえ
ば検出信号ｉを利用することができる。

以上のように、この発明によれば、トランジス
タモータの電機コイルを切換えるための駆動制御
に必要な磁気感応素子を用いて、円板の予め定め
る位置を検出することができるので、個別的に磁
気感応素子を設ける必要はなく装置の小形化およ
びコストダウンを図ることができる。また、回転
部にはトランジスタモータの界磁磁石からの回転
磁界を用いるようにしているので、個別的に起磁
力を発生するための手段を設ける必要はなく、無
用な外部への漏洩磁束の放出を考慮しなくてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の複合位置検出装
置が設けられたトランジスタモータの構成を示す
図である。第２図は第１図の示すトランジスタモ
ータの動作を説明するための波形図である。第３
図はこの発明の一実施例に含まれる信号発生回路
の具体的な電気回路図である。第４図はこの発明
の他の実施例としての突起部が設けられた円板の
他の例を示す図である。 図において、１は磁石保持手段としての円板、
２は永久磁石、３１，３２は突起部、４はステー
タ、５はピークレベル検出回路、６は増幅器、７
は微分レベル検出器、８はゲート部、α，β，γ
はホール素子、ｕ１ないしｗ２は電機子コイルを
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロータに複数極よりなる界磁磁石を有し、ス
   テータに複数相よりなる電機子コイルを有するト
   ランジスタモータ、 前記トランジスタモータのロータの回転円周部
   の予め定める部分に設けられ、前記界磁磁石から
   の磁束の量をその予め定める部分以外の部分にお
   ける場合とは異なるレベルに変化させる出力レベ
   ル変化手段、 前記トランジスタモータのステータ上における
   前記ロータの界磁磁石からの磁束を検知する位置
   であつてかつ前記ロータの回転に伴なつて回転円
   周部の予め定める部分にある前記出力レベル変化
   手段と対向する位置に設けられた磁気感応素子、
   および 前記磁気感応素子の出力電圧と第１の基準信号
   とを比較し、その比較結果に応じて前記界磁磁石
   の磁束の極性信号として前記電機子コイルの制御
   に供するための第１の信号を発生するとともに、
   該磁気感応素子の出力電圧と前記第１の基準信号
   とは異なる第２の基準信号とを比較し、その比較
   結果に応じて、前記出力レベル変化手段の位置信
   号として供するための第２の信号を発生する信号
   発生手段を備えた、トランジスタモータの複合位
   置検出装置。 ２ 前記出力レベル変化手段は、前記磁気感応素
   子に近接したとき、前記ロータと前記磁気感応素
   子との間の磁気抵抗を変化させる。特許請求の範
   囲第１項記載のトランジスタモータの複合位置検
   出装置。 ３ 前記出力レベル変化手段は、前記ロータの回
   転円周の一部に設けられる突起部を含む、特許請
   求の範囲第２項記載のトランジスタモータの複合
   位置検出装置。 ４ 前記磁気感応素子は、前記界磁磁石の極性に
   応じて極性の異なる信号を発生し、かつ前記出力
   レベル変化手段に近接したとき、前記信号よりも
   高いレベルの信号を発生するホール素子であつ
   て、 前記信号発生手段は、 前記ホール素子の出力信号を前記第１の基準信
   号でレベル弁別して、前記第１の信号を発生する
   第１の信号発生回路と、 前記ホール素子の出力信号を前記第１の基準信
   号よりも高い第２の基準信号でレベル弁別して、
   前記第２の信号を発生する第２の信号発生回路と
   を含む、特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載のトランジスタモータの複合位置検
   出装置。