JP2658066B2 - モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、周波数発生機を備えたモータに関する。

［発明の概要］ 本発明は、ロータに検出用磁極部を設け、ステータに
全周積分型周波数発電機と磁束応答型周波数発生機と、
この磁束応答型周波数発生機の出力と前記全周積分型周
波数発電機の出力のどちらか一方を選択する切替手段
と、前記磁束応答型周波数発生機の出力から前記ロータ
の速度を判別する速度判別手段とを設け、この速度判別
手段によりロータの速度が一定速度以下の時には前記磁
束応答型周波数発生機の出力を速度情報とし、一定速度
以上の時には前記全周積分型周波数発電機の出力を速度
情報とすることにより、周波数発電機又は周波数発生機
の使用目的に応じて最適な周波数出力を得ることがで
き、特にモータの速度サーボ制御において低速から高速
まで有効な制御を行うことができるものである。

［従来の技術］ モータにはロータの回転に比例した周波数を得るため
に周波数発電機又は周波数発生機が設けられ、この出力
がモータの速度検出、モータの速度制御、位相制御等に
用いられる。

従来のモータは、ロータの同一円周上に検出用磁極部
を設けこの対向位置のステータに全周積分型周波数発電
機を設けていた。この全周積分型周波数発電機は例えば
くし形状の発電線素が円周上に配置されて成る。

また、従来の他のモータは、ロータの同一円周上に検
出用磁極部を設けこの対向位置のステータに磁束応答型
周波数発生機を設けていた。この磁束応答型周波数発生
機は例えばホール素子にて構成される。

而して、上記二つのモータは駆動電流が通電されてロ
ータが回転すると、各周波数発電機又は周波数発生機か
ら速度に比例した周波数出力が得られる。

［発明が解決しようとする問題点］ 前者の全周積分型周波数発電機は、各発電線素に発生
する電流を合成して出力を得るので、ピッチムラによる
出力精度誤差があまりなく正確な出力を得ることができ
る。しかし、この周波数発生機の出力はロータの回転速
度に比例し低速になると出力が低下する。そのため、回
転速度が一定以下になると周波数発生機の出力を利用す
ることができないという欠点があった。

また、後者の磁束応答型周波数発生機はロータの回転
速度には無関係に磁束密度に比例した出力を得るので、
前者の如く低速時にも高速時と同様の出力を発生する。
しかし、ピッチムラが出力精度誤差となって現れるため
出力精度自体があまり良くない。

そこで、本発明は低速から高速まで幅広くできるだけ
情報の良い速度情報を得ることができるモータを提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、ステータ
に全周積分型周波数発電機と磁束応答型周波数発生機
と、この磁束応答型周波数発生機の出力と前記全周積分
型周波数発電機の出力のどちらか一方を選択する切替手
段と、前記磁束応答型周波数発生機の出力から前記ロー
タの速度を判別する速度判別手段とを設け、この速度判
別手段によりロータの速度が一定速度以下の時には前記
磁束応答型周波数発生機の出力を速度情報とし、一定速
度以上の時には前記全周積分型周波数発電機の出力を速
度情報とすることを特徴とする。

［作用］ 従って、ロータの回転速度が一定速以上のときにはピ
ッチムラによる出力精度誤差があまりない全周積分型周
波数発電機の出力が速度判別手段に供給され、又、ロー
タの回転速度が一定速以下のときには低速時にも出力レ
ベルが低下しない磁束応答型周波数発生機の出力が速度
判別手段に供給される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

この実施例ではVTRのキャプスタン装置にモータを適
用し周波数発生機の出力をモータの速度サーボに利用す
る場合が示されている。

第１図乃至第３図において、支持部材１の上部と下部
には軸孔２がそれぞれ形成されこの軸孔２には回転軸３
が挿入されている。回転軸３と支持部材１との間には軸
受４がそれぞれ介在されており回転軸３は回転自在に支
持されている。この回転軸３は支持部材１よりも下方に
突出し回転軸３の下部にはロータ５が、又、支持部材１
の下面にはステータ６がそれぞれ固定されており、この
ロータ５とステータ６にてモータ７が構成されている。

ロータ５は、回転軸３に挿入された中心部材８がボル
ト25と固定部材26にて固定されこの中心部材８に円板部
９が固定されている。この円板部９のステータ６対向面
には駆動用磁極部10が設けられこの駆動用磁極部10には
円周方向にＳ極とＮ極とが交互に例えば８極着磁されて
いる。また、円板部９の立設部9a外面にはリング状の検
出用磁極部11が設けられている。この検出用磁極部11は
第１図にて示すａ方向とｂ方向の両方向にＳ極とＮ極と
が円周方向に交互に着磁されている。

ステータ６は、プリント基板12とステータヨーク板13
とがネジ14で支持部材１にネジ止めされている。プリン
ト基板12のロータ５対向面には６個の駆動コイル15が円
周上に設けられ対向する駆動コイル15同士には同相の電
流が通電されるよう構成され３相駆動となっている。
又、この駆動コイル15の外周で前記検出用磁極部11のａ
方向対向位置には全周積分型周波数発電機16が設けられ
ている。この全周積分型周波数発電機16は各発電線素17
に発生する電流を合成して出力を得るもので磁束密度の
変化の大きさに比例して出力が変化する。発電線素17は
この実施例ではくし形状のものが一部領域（S₁）を除い
て全円周上に設けられて成る。一部領域（S₁）には駆動
コイル15とコネクタ18とを結ぶ配線（図示せず）がプリ
ントされている。また、検出用磁極部11のｂ方向対向位
置には磁束応答型周波数発生機19が設けられている。こ
の磁束応答型周波数発生機19は磁束密度の大きさに対応
して出力を出すもので、例えばホール素子、磁気抵抗素
子、強磁性磁気抵抗効果を利用した素子から構成され
る。第６図（ａ）にはホール素子30を用いた場合の配線
図が、第６図（ｂ）にはホール素子30の鎖交磁束密度と
出力電圧の関係がそれぞれ示されており、ホール素子30
は第６図（ｂ）に示すように、素子と鎖交する磁束密度
の変化により素子の出力電圧が変化するので、この性質
を利用して磁束密度の強さを電圧の形で検出し、磁束応
答型周波数発生機に適用することができる。

第７図（ａ）には磁気抵抗素子31を用いた場合の配線
図が、第７図（ｂ）には磁気抵抗素子31の鎖交磁束密度
と抵抗変化の関係がそれぞれ示されており、磁気抵抗素
子31は第７図（ｂ）に示すように、素子と鎖交する磁束
密度の変化により素子の抵抗が変化するので、この抵抗
変化を利用して、外部より電流を流すことにより、磁束
密度の強さを電圧の形で検出し、磁束応答型周波数発生
機に適用することができ、強磁性磁気抵抗効果を利用し
た素子を磁束応答型周波数発生機に適用する場合も同様
である。

第４図に示すように、全周積分型周波数発電機16と磁
束応答型周波数発生機19の出力はそれぞれ切換器20に入
力されており、又、磁束応答型周波数発生機19の出力は
速度判別手段であるスピード判別回路21にも導かれてい
る。このスピード判別回路21は周波数・電圧変換器（以
下「Ｆ−Ｖ変換器」とする。）21aと、切り替えスピー
ド値に対応した電圧に設定された電圧源21bと、コンパ
レータ21cとから構成されており、Ｆ−Ｖ変換器21aに
は、低速まで速度の検出ができる磁束応答型周波数発生
機19の回転速度に比例した周波数信号が入力され、この
入力された信号は、Ｆ−Ｖ変換器21aにより周波数に対
応する電圧に変換され、この電圧の値と前記切り替えス
ピード値に対応した電圧に設定された電圧源21bの値と
を前記コンパレータ21cで比較し、モータ７の回転速度
が一定速以上か否かを判別しその判別信号を切換器20に
送出する。ここで一定速度は全周積分型周波数発電機16
の周波数出力がサーボ制御を行うに十分な出力を発する
最低限の速度から決定される。

切換手段である切換器20は、その判別信号によって出
力する周波数信号を切換えるもので、一定速以上の判別
信号のときには全周積分型周波数発電機16の周波数信号
を、一定速以下の判別信号のときには磁束応答型周波数
発生機19の周波数信号を、それぞれ速度サーボ回路22に
出力する。この速度サーボ回路22はＦ−Ｖ変換器22a
と、目標の回転数に対応した電圧に設定された電圧源22
bと、差動増幅器22cと、モータ駆動回路22dとから構成
されており、前記切換器20によって選択された全周積分
型周波数発電機16又は磁束応答型周波数発生機19の回転
速度に比例した周波数信号はＦ−Ｖ変換器22aに入力さ
れ、この入力された信号はＦ−Ｖ変換器22aにより周波
数に対応する電圧に変換され、この電圧の値と前記目標
の回転数に対応した電圧に設定された電圧源22bの値と
を前記差動増幅器22cで比較増幅することにより、目標
回転数との差に対応した電圧を作り、この電圧を前記モ
ータ駆動回路22dに加えることにより、駆動コイル15へ
の通電電流値を制御する。これにより回転数が目標より
低いときはモータを加速し、高いときにはモータを減速
することができ、目標の回転数に設定された一定の速度
を保つことができる。

以下、上記モータ７の作用について説明する。

駆動コイル15に通電されると、ロータ５が回転する。
このロータ５の回転により全周積分型周波数発電機16と
磁束応答型周波数発生機19がそれぞれ回転速度に比例し
た周波数信号を出力する。スピード判別回路21は磁束応
答型周波数発生機19の出力周波数からモータ７の回転速
度を判別し、一定速度以上かそれ以下かを示す判別信号
を切換器20に出力する。切換器20は一定速以上（VTRの
再生・早送り等の通常モード時）を示す判別信号のとき
には全周積分型周波数発電機16の周波数信号を速度サー
ボ回路22に出力する。又、切換器20は一定速以下（VTR
のスロー再生、つなぎ撮り等の特殊モード時）を示す判
別信号のときには磁束応答型周波数発生機19の周波数信
号を速度サーボ回路22に出力する。この速度サーボ回路
22に入力される周波数信号をＦ−Ｖ変換器22aで変換し
た電圧の値と目標の回転数に対応した電圧に設定された
電圧源22bの値とを比較して駆動コイル15に通電する電
流値を決定する。

ここで、モータ７の回転速度が一定速以上のときには
全周積分型周波数発電機16の周波数信号が送られ、この
全周積分型周波数発電機16の周波数出力は一定速以上の
ときには非常に正確なため精密なサーボ制御が行われW/
Fやジッターが極力防止される。また、モータ７の回転
速度が一定速以下のときには磁束応答型周波数発生機19
の周波数信号が送られ、この磁束応答型周波数発生機19
の周波数出力は一定速以下（速度ゼロを含む。）でもサ
ーボ制御を行うに十分な大きさの周波数出力を発生する
ためサーボ制御を行うことができる。

上記の如く周波数発生機の出力を速度サーボに利用し
た場合には一定速以上では精密な速度サーボができ、一
定速以下でも速度サーボをかけることができる。

第５図において、全周積分型周波数発電機16の他の実
施例が示されている。この実施例のものは、くし型状の
発電線素17が設けられない一領域（S₁）の対向位置に
も、くし型状の発電線素17を設けない一定領域（S₂）を
有して構成されている。この全周積分型周波数発電機16
を用いても前記実施例のモータ７と同様の作用・効果を
有する。さらに、この実施例のものは全ての回転位置に
おいて周波数出力の大きさが均一になるという効果を有
す。

尚、前記した実施例においては駆動用磁極部10と検出
用磁極部11とを別個に異なる位置に設けたが、駆動用磁
極部10と検出用磁極部11とを兼ねた単一の磁極部を設け
て構成してもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ステータに全周積
分型周波数発電機と磁束応答型周波数発生機と、この磁
束応答型周波数発生機の出力と前記全周積分型周波数発
電機の出力のどちらか一方を選択する切替手段と、前記
磁束応答型周波数発生機の出力から前記ロータの速度を
判別する速度判別手段とを設け、この速度判別手段によ
りロータの速度が一定速度以下の時には前記磁束応答型
周波数発生機の出力を速度情報とし、一定速度以上の時
には前記全周積分型周波数発生機の出力を速度情報とす
るので、低速から高速まで幅広くできるだけ精度の良い
速度情報を得ることができ、特にモータの速度サーボ制
御に最適であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を示し、第１図はキ
ャプスタン装置の断面図、第２図はキャプスタン装置の
平面図、第３図はキャプスタン装置の底面図、第４図は
速度サーボ装置のブロック図、第５図は他の実施例を示
すキャプスタン装置の平面図、第６図（ａ）はホール素
子を用いた場合の配線図、第６図（ｂ）はホール素子の
鎖交磁束密度と出力電圧の関係を示す図、第７図（ａ）
は磁気抵抗素子を用いた場合の配線図、第７図（ｂ）は
磁気抵抗素子の鎖交磁束密度と抵抗変化の関係の関係を
示す図である。 ５……ロータ、６……ステータ、７……モータ、11……
検出用磁極部、16……全周積分型周波数発電機、19……
磁束応答型周波数発生機。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータに回転自在に支持されたロータを
   有し、このロータにＳ極とＮ極とを円周方向に交互に配
   した検出用磁極部を設け、前記ステータに全周積分型周
   波数発電機と磁束応答型周波数発生機と、この磁束応答
   型周波数発生機の出力と前記全周積分型周波数発電機の
   出力のどちらか一方を選択する切替手段と、前記磁束応
   答型周波数発生機の出力から前記ロータの速度を判別す
   る速度判別手段とを設け、この速度判別手段によりロー
   タの速度が一定速度以下の時には前記磁束応答型周波数
   発生機の出力を速度情報とし、一定速度以上の時には前
   記全周積分型周波数発電機の出力を速度情報とすること
   を特徴とするモータ。