KR800000184B1 - 회전반 속도 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전반 속도 제어장치

제1도는 본 발명에 의한 회전반 속도 제어장치의 실시예를 부분적으로 절취 도시한 단면의 정면도.

제2도는 제1도 실시예의 상면도.

제3도는 제1도와 제2도의 실시예에 사용하기에 적당한 영구자석으로 된 교번 극성을 갖는 링부재를 도시한 도면.

제4도는 제3도의 링부재를 영구자화시키기 위한 장치를 도시한 부분 절취 정면도.

제5도는 제4도의 장치의 상면도.

제6도는 제4도와 제5도의 장치에 사용하기에 적당한 특정기간 직류펄스를 공급하기 위한 동력수단을 구성적으로 도시한 개요도.

본 발명은 회전반 속도제어장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 특정 공차한계내에 그리고 선정된 속도에서 회전반의 회전을 유지시키기 위하여 고정밀도를 갖는 비교적 저렴한 회전반 속도 제어장치에 관한 것이다.

다수의 정보기록 및 재생장치는 회전반이 적절한 동작을 하기 위해 정확한 속도로 회전하는 것을 요한다. 예를 들면 이후에 설명될 비데오 디스크장치에서 이러한 요구가 생긴다. 어떤 비데오 디스크장치에서, 비데오정보는 디스크의 표면상에 있는 유연한 나선홈의 바닥내에서의 기하학적 변화에 의하여 기록되어진다. 디스크표면은 유전재질의 얇은 층으로 덮혀진 도전성 재질의 코우팅을 갖고 있다. 신호픽엎은 이러한 나선홈에 압박되며 그리고 디스크 표면의 밑에 있는 유전층 및 도전층과 함께 용량기를 형성하는 도전성표면을 포함한다.

디스크가 회전하는 경우, 픽엎의 도전성 표면의 단부가 디스크홈을 주행하는 동안 나선홈의 바닥내에 있는 기하학적 변화에 기인한 용량성 변화를 재생한다. 이미 녹화된(NTSC 방식으로) 비데오 정보를 나타내는 용량성 변화는 적당한 신호 처리회로에 인가되며 그리고 여기에서 얻어진 전기적 신호는 종래의 텔레비죤수상기에 결합되어 재생되어진다. 비데오 디스크장치에서 사용되어진 바와 같이, 가변 캐패시터개념은 존 카우프만 클레먼스(Jon Kaufmann Clemens)씨의 1974년 10월 15일자의 제목 "정보 레코드 및 이의 기록 재생장치"인 미국특허 제3,8422,194호에 상세히 기술되어 있다.

상술된 미국특허 제3,842,194호의 비데오 디스크장치에서, 디스크와 픽엎간의 상대운동에 대한 평균 속도가 선정된속도(즉:분당 450회전)로 유지되어져야 될 뿐만 아니라, 평균속도에서의 속도변화가 이미 기록된 신호의 재생에 있어서 고충실도를 얻기 위하여 특정공차제한(즉:±0.01퍼센트) 이내에서 유지되어져야만 한다는 것이 인식되어져 왔다. 또한, 이러한 선정된 속도와 특정 공차 한계는 수평 및 수직등기정보가 텔레비죤 수상기의 편향 회로의 제어범위내에 있고, 안정하다는 것을 확실하게 할 필요가 있다. 또한 미리 기록된 정보가 변조된 반송파 신호로서 기록된 색도정보를 함유한 칼라 텔리비죤 신호인 경우, 재생된 신호는 위상왜곡을 최소화하기 위하어 재생장치의 칼라 처리회로의 계지범위내에서 안정되어야만 한다.

더우기 가청주파수 재생장치에 있어서, 회전반속도와 신호주파수는 비데오 재생장치에 비해 낮다. 그러므로 가청 재생장치내에 있는 회전반 속도오차(즉:와우(wow) 및 플렛러)는 회전반 매카니즘의 설계에 의하여 적절하게 감소되어질 수 있으며, ±0.5퍼센트의 잔유속도오차는 무시되어질 수 있다. 그러나 비데오 주파수 기록과 함께, 매우 작은 속도오차(예:0.01퍼센트)는 화면질에 현저한 영향을 미칠 것이다.

회전반 속도오차는 몇가지 원인이 있다. 예를 들면 주모터 부하변동, 구동풀리 직경의 제조오차, 벨트 두께변동, 주모터에 의한 변화, 회전반과 주모터편심율, 부품의 마모에 의한 변동 등등이 있다.

첫째, 회전반 속도오차는 분당 450회전하는 회전반을 직접 구동시키기 위하여 특정목적의 정밀, 분리된 분당 450회전 모터를 사용함으로서 감소시킬 수 있다. 그러나 그러한 특정 목적을 위한 450회전모터는 고가이며, 그 가격은 속도 변환기계를 포함하는 일반적인 목적으로 사용되는 3,600회전 모터의 대략 5배이다. 더우기 이러한 특정 목적으로 사용되는 모터는 용적이 매우 크다.

둘째, 주모터는 회전반을 구동시키는 외에 여러 다른 플레이어장치들, 예를 들면 토운 암(tone arm) 이송장치, 토운암 복귀장치, 디스크레코드 교환장치를 작동하는데 사용된다. 주모터에 걸리는 이들 장치에 의한 부하는 돌발적이며 일정하지 않으므로, 주모터 속도와 회전반속도는 영향을 받을 것이다.

세째, 여러가지 원인에 의하여 도입된 회전반 속도오차는 정확한 공차와 설계에 의하여 최소화시킬 수 있으나, 기술에 의한 경제적인 노력의 한계와 같은 실제적인 문제에 당면한다. 더우기 정밀한 요소와 설계가 이들 원인으로 인한 회전반 속도오차를 감소시킨다 할지라도, 재생 질에 영향을 미칠 충분한 잔여속도오차가 남아있다. 잔여오차의 크기를 설명하기 위하여 다음의 예가 고려되어질 것이다. 도시된 구동-풀리직경은 1.09±0.00025인치(2.7685±0 .000635센티미터)이다. 구동된 풀리 직경은 9.00±0.003인치(22.86±0.00762센티미터)이다. 벨트두께는 0.040±0.002인치(0.1016±0.00508센티미터)이다. 주모터 속도는 3,600회전이다. 논의를 위하여 속도오차가 주모터에 의하여 도입되지 않는다고 가정한다면 土0.25퍼센트 정도의 속도오차가 복합 공차만에 의하여 도입되어지고, 실제적인 속도오차는 전술한 오차원인을 포함하는 ±0.50퍼센트를 초과하며, 이것은 재성 장치가 적절한 동작을 하는데에는 바람직하지 않다.

그러므로 고유공차한계내에서 소정속도로 회전반속도를 유지하고, 설계에 있어서 비교적 간단하며, 값싸게 제조할 수 있는 회전반속도 제어장치를 제공하는 것이 매우 요구되고 있다.

회전반 속도 제어장치는 회전반을 구동하기 위한 구동 수단을 포함하고 대략 선정속도로 회전한다. 링부재는 함께 회전할 회전반과 중심이 같게 설치된다. 링부재는 그 주위에 따라 복수개의 영구자화된 교번전극을 갖는다. 회전반 설치판상에 고정적으로 설치된 고정자조립체는 회전 가능한 링부재를 수용하기 위한 공극을 가진 코어(core)를 갖는다. 더우기 이 고정자 조립체는 공극에 걸친 교번자계를 인출하기 위한 자계권선을 포함한다. 이 영구자화된 극은 공극을 통하여 순차로(예:하나 뒤의 또 다른 하나가 직접적으로) 자유롭게 이동되어진다. 공극을 포함하는 자기회로의 자기(磁氣) 저항은 회전반에 설치한 링부재가 소정속도로 회전할 때 최소화되므로서, 회전반은 소정 속도에서 회전하도록 제어된다.

도시된 바와 같이, 구동 장치는 주모터와 회전반에 결합된 변형 가능한 밸트장치와 주모터를 포한함다.이 벨트부재는 회전반이 주모터 속도에서의 속도 변화에도 불구하고 소정속도로 회전 조절되어지도록 변형 가능하다.

본 발명의 다른 특징과 이득은 하기의 상세한 설명으로부터 이해될 것이다. 또한 하기에서 첨부한 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하겠다. 도면에서, 동일 부품을 표시하는 것은 동일 번호를 사용하였다. 제1도와 제2도에서 회전반 설치판(10)을 갖는 비데오 디스크 재생장치를 도시하였다. 이 장치는 전술한 미국특허 3,842,194에서 발표된 것과 같은 비데오 디스크장치에 사용하는 것이 적절하다. 회전반(12)를 보지하며 회전시키는 주축(l1)은 설치판(10) 상에 설치된다. 회전반(12)의 상부표면은 비데오디스크레코드(13)를 지지하기 위해 사용된다. 회전반(12)는 비자화 재질로서 형성된다. 재생을 위해 디스크(13)과 픽엎간에 상대운동이 설정될 때 신호픽엎(14)는 녹화된 신호를 재생한다. 이 회전반(12)는 구동풀리로서 구동하는 그리고 외부하방으로 연신된 플렌져(fIange)(15)를 갖는다.

구동 풀리(16)은 주모터(17)의 축상에 설치된다. 설치판(10)에 부착된 까치발(18)은 모터(17)을 단단하게 지지한다. 주모터(17)은 구동풀리(15)와 구동풀리(15)를 연결시키는 벨트(19)에로서 회전반(12)을 회전하도록 구동시킨다. 벨트(19)가 주모터(17)을 회전반(12)에 연결시키고 있지만, 기어(gear) 구동과 같은 다른 적당한 구동장치가 주모터(17)에 의해 회전반(12)를 구동시킬 수도 있다. 이 주모터(17)는 일반적인 목적으로 사용되는 경제적으로 유용한 일반적 유도 또는 동기형 모터이다.

이 벨트(19)는 풀리(15)와 구동풀리(16)의 주위에 미끄러지지 않도록 설치된다. 이 벨트(19)는 네오플렌고무 또는 폴리우레탄과 같은 탄력있고 상호물림이 가능한 재질로 만들어진다. 벨트(19)는 회전반(12)를 주모터(17)의 어떤 속도변화에도 불구하고 소정속도로 회전시킨다. 예를 들면 주모터(17)의 축에 설치된 구동풀리(16)가 회전반(12)을 소정속도로 유지시키는데 요하는 것보다 더 빠른 속도로 회전할 때, 구동 풀리로 들어가는 쪽의 벨트(19) 부분은 신장되고, 구동풀리로부터 나가는 벨트부분은 벨트와 풀리들(15)와 (16)간에 미끄러짐 없이 압축되어진다.

제1도와 제2도에 도시한 바와 같이, 회전반(12)는 내부 아래쪽에 동심의 플렌져(20)를 가진다. 주위에 교번 극성을 갖는 복수의 영구자화극성을 갖는 회전자 링부재(21)는 플렌져(20) 상에 고착되어진다. 어떤적절한 방법으로도 링부재를 플렌져(20)에 짜 맞출 수 있다. 즉, 예를 들자면 프레스고착(press)또는 접착제고착 등이 있다. 제3도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전술한 실시예에서는 16개의 영구자화극을 사용한다. 전술한 본 발명의 실시예에서의 링부재(21)는 미네소타주 55,101세인트파울의 3M 컴패니의 산업전기생산부에 의해 제조된 "프라스티홈브렌디 영구자석" 재질 BX-1,013, 1.4H형으로 형성된다. 제1도와 제2도를 참조하면 고정가 조립체(22)는 설치판(10)상에 고정적으로 설치된 두판(23)과 (24)에 의해 형성되는 코어(core)릍 포함한다. 이 코어는 코울드 롤드 스탈(cold rolled steel)과 같은 자속 이송재질로 만들어진다. 이 코어판(23)과 (24)는 얇은 철판으로 조립되거나 재료의 솔리드막대로서 제조되어진다. 코어판(23)과 (24)의 한쌍의 극면(23a)와 (24a)는 내부 하방의 플렌져(20) 상에 설치된 회전용 링부재(21)을 수용하기 위해 그들 사이에 공극(25)를 규정짖는다. 공극(25)의 길이는 자계결합의 큰 효율을 위해 링부재(21)의 제각기 영구자화극의 원주 길이와 같다. 이 공극 (25)은 균일한 간격 폭을 얻기 위하여 원호의 형태로 회전반(12)와 동심으로 되어 있다.

공극(25)의 폭은 링부재(21)과 플렌져(20)의 결합두께와, 공극에 걸친 자화결합의 강도에 의존한다. 이렇게 함으로서 보통 자화된 극이 공극을 통하여 순차로 자유롭게 통과하도록 공극을 크게 만드는 것이 바람직하다.

그러나 자화결합의 강도는 회전반 속도 계지장치의 실제동작을 보호하는데 너무 낮아서는 안된다.

고정자조립체(22)는 플라스틱과 같은 어떤 적절한 재질로 된 보빈(26)을 포함하며 코어판(23)과 (24)간에 놓여진 지지대(27)상에 지지된다. 이 지지대(27)은 자속 이송재질로 만들어진다. 자계권선(28)은 보빈(26)상에 감겨져 있어서, 교류원에 의하여 적절히 동각할 때 공극(25)에 걸쳐, 코어판(23)과 (24)에서의 교번 자속자장을 설정한다. 공급원(예:110V, 60cps, 도시되지 않음)은 한쌍의 선(29)에 의하여 자계권선(28)이 결합된다. 자기회로는 지지대(27), 코어판(23),(24), 공극(25), 회전 가능 링부재(21), 플렌져(20)를 포함한다.

회전반 속도 계지장치의 동작원리는 동기모터의 동작과 유사하다. 고정되고 이동 가능한 자속 이송부품을 포함하는 어떤 자기회로에서 이동 가능 부품은 자기회로의 자기저항이 최소화되도록 위치를 가정하고, 동기력은 최소 자기저항의 위치를 가정하게끔 가동 부품에 영향을 미친다.

본 발명의 전술한 실시예에서 공극(25)에 걸친 가변자기 저항은 회전반 설치 링부재(21)가 소정속도로 회전할 때 최소가 된다. 전술 실시예에서 소정속도는 다음과 같다. 소정속도(예:분당 7.5회전)는 많은 극성의 쌍(예:8)에 의해 분배된 전원(예:60cps)의 주파수와 같다. 자기 저항의 가변부분(예:공극에 걸친 자기저항)이 최소가 될 때, 공극(25)을 포함하는 자기회로의 자기저항은 최소가 된다. 회전판(l2)이 소정속도보다 고속도로 회전한다면, 동기력은 회전반을 감속시키게 된다. 어리하여 회전반은 소정속도로 회전하도록 제어시키게 된다. 본 발명의 회전반 속도 제어장치에 의하여 회전속도에서 ±0.01퍼센트보다 더욱 정확한 정확도를 얻을 수 있다.

본 발명의 회전반 속도 제어장치는 저렴하고 구조상 간단하고 견고하며, 다량 생산이 가능하며, 높은 정확도(±0.01퍼센트보다 적은 속도오차)를 가진다. 본 발명의 회전반 속도 제어장치는 정보기록 재생 공업의 오랜 탐구에서 얻어진 것이다.

제3도의 링부재(21)을 영구자화시키기 위한 장치의 입면도와 평면도가 각각 제4도, 제5도에 도시되어 있다. 자속이송 재질로서 형성된 하우징(housing)(30)은 링부재(21)을 동작적으로 수용하기 위한 원형홈(3l)을 가진다. 상술한 바와 같은 링부재(2l)는 미네소타주 55,101세인트 파울의 3M 컴패니의 산업전기생산부에 의해 제조된 "프라티디홈 브랜디 영구자석" 재질 BX-1,013, 1.4H형으로 형성된다. 자속이송자질로서 형성된 복수의 돌출부들(전술한 실시예의 도시에서도 16개)(32)의 표면은 활모양부분(33)으로 형성한다. 복수의 지지대(34)는 돌출부들(32)을 지지하며, 자속 이송 재질로서 형성된다. 전술한 실시예에서, 하우징(30), 돌출부들(32), 지지대(34)는 실리콘철로 만든다. 돌출부들(32)을 형성하는 지지대(34)는 하우징(30)에 설치된다. 공극(35)은 내우 링부재(21)의 주위와 돌출부들(32)의 표면부분(33) 사이에 형성된다. 프라스틱과 같은 어떤 적절한 재질로 만들어진 보빈(36)은 대(34)에 지지되어진다. 돌출부(32)의 각각에서 단지향성(單指向性)의 자속을 형성하기 위해 자계권선(37)은 보빈(36)에 감겨진다. 동력장치(38)는 특정시간동안 직류 펄스를 공급하기 위해 자계권선(37)에 결합된다. 자계권선(37)을 통하는 직류 방향은 돌출부들(32)의 제각기에서의 자속 방향이 인접 돌출부들에서의 자속 방향과 반대가 되도록 한다.

돌출부들의 극성은 제5도에서 더 명확히 표시되어 있다.

제6도에서는 링부재(21)을 영구자화시키기 위한 기간과 특정 진폭의 직류펄스를 공급하기 위한 동력장치(38)의 개요도를 도시하였다.

전술한 실시예의 동력수단(38)은 자계권선(37)에 특정진폭의 직류펄스를 공급하기 위한 정류기 조립체(40)와, 특정기간동안 펄스 길이를 제한하기 위한 제어회로(41)를 포함한다. 복잡성을 피하기 위하여 자계 코일(37) 하나만을 제 6도에 도시하였다. 제어회로(41)는 직류전원 공급회로(42), 타이밍회로(43), 연동회로(44), 고온차단회로(45), 릴레이 회로(46)을 포함한다. 정류기조립체(40)는 전압공급원(예:110V, 60cps)에 연결되며 도시하지 않았다. 정류기조립체(40)는 실리콘 제어정류기들(SCR)(49),(50)과 다이오드들(47),(48)을 포함한다. SCR들(49) 및 (50)의 제어 게이트들 (51) 및 (52)는 제어회로(41)로서 동작되기 위하여 바이어스되어진다면, 직류가 자계권선(37)을 통해 제각기 절반의 교번싸이클동안 같은 방향으로 흐른다. SCR (49)와 (50)의 제어게이트(51)과 (52)는 릴레이회로(46)의 코일(55)에 의해 순차로 작용되는 스윗치(53)과 (54)에 의하여 바이어스된다. 자계권선(37)에서 직류펄스의 기간을 결정하는 릴레이회로(46)의 동작기간은 타이밍회로(43)에 포함되는 RC회로(56)의 시정수를 셋팅함으로서 조절되어질 수있다. 이 타이밍회로(43)은 누름버튼스윗치(57)에 의해 동작된다. 전압원(예:110V, 60cps)(도시되지 않음)에 결합된 전원회로(42)는 타이밍회로(43), 연동회로(44), 고온 차단회로(45), 릴레이회로(46)에 DC전압을 공급한다. 연동회로(44)는 제4도 장치의 뚜껑(도시되지 않음)을 올릴 때, 스윗치(58)을 오프하므르서 릴레이회로(46)를 동작시키지 않는다. 자계권선(37)은 고온 차단회로(45)의 저항소자(98)에 열관계로 연결되어 있다. 그러므로, 자계권선(37)의 온도가 높이 올라가면 고온차단회로(45)가 릴레이 회로(46)을 동작시키지 않는다. 표시램프(61),(94),(102)는 링부재(21)의 자화, 제4도장치의 뚜껑(도시되지 않음)의 열림, 자계권선(37)의 과열을 각각 표시한다.

제6도 회로소자의 값은 다음과 같다.

가) 콘덴서

(65),(67) 0.47㎌ (77),(87) 20㎌

(73) 1500㎌ (91) 0.001㎌

(75) 1,000㎌

나) 저 항

(60) 22K (89) 100K

(64),(66) 1K (90) 82K

(71),(78) 0.820K (92) 6.8K

(76) 330K (96) 11K

(80) 33K (98) T 53-65

(82) 5.6K (99),(101) 9.1K

(84),(85),(99) 2,2K (106) 27K

(88) 8.2K

다) 인덕터

코일(55) 12V 10mA

라) 다이오드

(47),(48) MR 1,213SB(모토롤러)

(62),(63),(69),(70) 1A 실리콘다이오드

(81),(97),(103),(105) 1A 실리콘다이오드

제너다이오드(72) 12V1W

제너다이오드(79) 8.2V1W

마) SCR

(49),(50) 2N4,362

바) 트란지스터

(74)(104) Type 40,250(RCA)

(83),(86),(93),(95) 2N 3,860(모터롤러)

(100) MPSU 55(모터롤러)

사) 표시기

램프(61) 네온지시기

램프(94),(102) 12V, 50mA

아) 변압기

68) 25V, 1A

Claims (1)

1. 도면에 도시하고 본문에 상술한 바와 같이 회전반 계지장치에 있어서, 설치판(10)과, 복수개의 영구자화된 교번 극성을 갖는 동심의 링(ring) 부재(21)을 포함하고 그리고 상기 설치판상에서 회전하도록 설치된 회전반(12)과, 주모터(17)와 이 주모터의 속도를 상기 회전반에 전달하기 위한 가변결합장치(19)를 포함하고 상기 회전반을 평균소정속도로 회전하도록 구동시키는 장치와, 상기 회전용 회전반 링부재를 통과시키기 위한 공극(25)을 갖는 코어(23,24)를 포함하고 상기 설치판상에 고정 설치된 고정자 조립체(22)와, 동력이 가해지면 상기 공극에 걸쳐 교번 자계를 형성하기 위한 자계 권선을 특징으로 하며, 상기 영구자화극이 순환통로에서 상기 공극을 통해 이동하며, 회전반이 소정속도로 회전할 때 공극에 걸친 자기저항은 최소가 되며, 주모터의 속도가 소정속도와 비동기(非同期)되는 경우에 상기 회전반 속도를 소정속도로 유지하도록 상기 링부재와 고정자조립제를 구동시키는 방법으로 상기 가변결합장치에 의하여 제공된 결합을 특징으로 하는 회전반 속도 제어장치.

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