JP3060767U - キャプスタンモ―タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＲ素子やオーディオヘッドは高価であり、
安価な素子で細かいピッチの磁極から生じる磁界の変化
を検出できなかった。 【解決手段】 ホール素子に印加する磁界を集磁する集
磁チップの先端の形状をファインピッチ着磁による磁界
を検出するのに十分な細さにして、さらに、集磁チップ
の先端をできるだけ回転子の着磁面に近づけるようにし
た。従って、安価で精度よく回転検出および制御をする
ことが可能なキャプスタンモータ制御装置を提供するこ
とができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、キャプスタンモータ制御装置に関し、特に、細かいピッチで着磁さ れた回転子からの磁界を検出して回転制御を行うキャプスタンモータ制御装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

ビデオデッキ等で、テープを一定速度で走行させる機構として一般にキャプス タン機構が広く用いられている。このキャプスタン機構においてはキャプスタン とピンチローラの間にテープを挟み、キャプスタンを回転させてテープを走行さ せる。ここで、キャプスタンの回転が完全でないとワウフラッタなどの歪みを生 じることになるので、このワウフラッタを防ぐためにキャプスタンの回転速度を 検出しつつ制御することは重要である。

【０００３】 キャプスタンの回転を検出するためには、キャプスタンと一体で回転する回転 子に着磁を行い、回転にともなう磁界の変化を検出する手法が行われている。こ こで、キャプスタンの回転を精度よく制御するために、回転子には非常に細かい ピッチで着磁が行われており、一般には半径６８ｍｍ程度の回転子の周にＮ極と Ｓ極とが交互にそれぞれ３６０極ずつ、合わせて７２０極着磁されている。すな わち、一極のピッチの幅は６００μｍ程度であり、この程度のピッチの回転子が 高速に回転して作る磁界の変化を精度よく検出しなくてはならない。

【０００４】 従って、従来からこの磁界の変化を検出する素子として検出精度の高い素子が 採用されており、ＭＲ素子やオーディオヘッドなどによって磁界の変化を電気信 号に変換してキャプスタンの回転を検出していた。 一方、特開昭第６２−２０１０８６号公報には３相の励磁コイルにより６極の 磁極を与えられた回転子を回転駆動するとともに、ホール素子にて上記回転子の ６極からの磁界の変化を検出して回転を制御する技術が開示されている。

【０００５】 また、図７は従来のホール素子パッケージの内部の概略構成を示しており、同 図においてフェライト材からなる集磁チップ２の上にホール素子４が配設されて 二対四端子のリード線５が接続されている。ホール素子４の上には略四角柱のフ ェライト材からなる集磁チップ１が配設されており、回転子３からの磁界を集磁 して集磁チップ１および２で作る磁気回路にてホール素子４に磁界を印加するよ うになっている。ここで、集磁チップ１の幅は約３５０μｍであり、集磁チップ １の頂面からホール素子パッケージの上面までの距離は約２００μｍであった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来の技術においては、次のような課題があった。 すなわち、前者のキャプスタンの回転を制御する技術においては、ＭＲ素子や オーディオヘッドを用いており、これらは非常に高価であった。 一方、特開昭第６２−２０１０８６号公報に開示されている技術においては、 回転検出素子はホール素子で安価であるが、回転子を駆動するための非常にピッ チが大きい磁極を検出することはできるものの、キャプスタンの回転子に使用す るような細かいピッチの磁極から生じる磁界の変化を検出することはできなかっ た。

【０００７】 つまり、図７に示すようなホール素子のパッケージの場合では、集磁チップ１ の幅は約３５０μｍであり、１ピッチが６００μｍ程度のファインピッチ着磁に かかる回転子３を回転したときに隣の磁極からの影響を大きく受けてしまう。ま た、集磁チップ１の頂面からホール素子パッケージの上面までの距離は約２００ μｍであり、明瞭な信号を出力できるほど強い磁界を得ることができなかった。 本考案は、上記課題にかんがみてなされたもので、安価で精度よく回転検出お よび制御をすることが可能なキャプスタンモータ制御装置を提供することを目的 とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため、請求項１にかかる考案は、キャプスタンを回転駆動 するキャプスタン回転手段と、同キャプスタンと一体で回転し、周縁部にＮ極と Ｓ極とが交互にファインピッチで着磁され、回転にともなって所定方向に磁界を 印加する回転子と、上記回転子の着磁面との間に上記ファインピッチの１／１２ 〜１／４程度の間隙を有し、かつ、先端の幅が同ファインピッチの１／６〜１／ ２程度である透磁率の高い第一部材と、同部材より幅広で透磁率の高い部材から なる第二部材との間に所定の空間を介在させて配置することにより回転子からの 磁界を集磁して磁気回路を形成する磁気回路形成手段と、二対四端子のホール素 子を上記部材間の所定空間に配置して、一方の対の端子に電流を流しつつ上記集 磁磁界を印加することにより、他方の対の端子に同印加される集磁磁界変化に応 じた所定周波数の起電力を出力する周波数発生手段と、同周波数発生手段が出力 する電圧変化から上記キャプスタンの回転速度を判別することにより上記キャプ スタン回転手段をフィードバック制御するキャプスタンモータ制御手段とを具備 する構成としてある。

【０００９】 上記のように構成した請求項１にかかる考案においては、キャプスタン回転手 段がキャプスタンとともに回転子を回転すると、同回転子が回転とともに変化す る磁界を所定方向に印加する。回転子が所定方向に磁界を印加すると、上記磁気 回路形成手段の第一部材で印加磁界が集磁され、第一部材と第二部材との間に磁 界が印加される。この結果、上記周波数発生手段の上記二対四端子のホール素子 に同磁界が印加される。同ホール素子においては、一方の対の端子に電流が流さ れているので、他方の対の端子には、磁界の変化に応じて起電力が発生し出力さ れる。周波数発生手段により磁界の変化に応じた起電力が出力されると、キャプ スタンモータ制御手段は同出力起電力に応じてキャプスタンの回転速度を判別し てキャプスタン回転手段をフィードバック制御する。

【００１０】 ここで、キャプスタン回転手段においては回転速度をキャプスタンモータ制御 手段により制御しつつキャプスタンを回転できればよい。従って、キャプスタン に一体で回転するフライホイールとＤＣモータとを具備して同ＤＣモータのシャ フトと同フライホイールとにベルトを掛けて駆動したり、キャプスタンと一体で 回転する回転子の内側に所定数の磁極を着磁させておいてコイルによる誘導磁界 により回転子を回転させてもよく、様々な態様が考えられる。

【００１１】 回転子においては、検出素子であるホール素子で起電力が変化するように磁界 を印加できればよい。従って、磁界の向きが回転子の外周方向になるようにして ホール素子を回転子の外周に沿うように配置してもよいし、回転子面と垂直方向 に磁界が向くようにして、回転子の上部または下部にホール素子を配置するよう にしてもよい。

【００１２】 また、この回転子はファインピッチで着磁されており、キャプスタンの回転子 は一般に半径６８ｍｍ程度の回転子の周にＮ極とＳ極とが交互にそれぞれ３６０ 極ずつ、合わせて７２０極着磁されている。この程度のファインピッチ着磁の磁 界を検出する際に隣の磁極から悪影響を受けず、かつ、ホール素子の出力信号を 明瞭にするために本考案では着磁面と集磁部材との距離を出来るだけ小さくし、 集磁部材の先端を細くした。すなわち、上記第一部材の先端は回転子の着磁面と の間にファインピッチの１／１２〜１／４程度の間隙を有し、かつ、先端の幅が 同ファインピッチの１／６〜１／２程度である。この結果、回転子が速く回転し ても磁界変化に対する感度が高く、かつ、隣の磁界から悪影響を受けずにホール 素子から信号が出力される。

【００１３】 ホール素子はいわゆるホール効果を用いて磁界の強さを電気信号として取り出 すための素子であり、一対の電流端子に所定の電流を流しておき、この電流に略 垂直な方向に一対の出力端子を設ければよい。この結果、上記二対の端子に略垂 直方向から印加される磁界の変化が出力端子からの電圧の変化として取り出せる 。従って、上記のように回転子からの磁界は出力端子からは第一部材を介してホ ール素子に印加されるので、その磁界に略直角方向に電流端子を配してさらにこ の電流端子間方向および磁界方向に略垂直方向に出力端子を設ければよい。この 結果、出力信号は１ピッチごとの凹凸を描く信号として取り出され、所定周波数 の信号となる。

【００１４】 キャプスタンモータ制御手段においては、上記所定周波数の信号に基づいて回 転子の回転速度を判別できればよい。従って、上記１ピッチごとの凹凸を描く信 号をシュミットアンプによってパルス信号に変換し、所定時間におけるパルスの 個数を計測して回転子の回転速度を判別してもよいし、所定の基準信号を発信さ せて同基準信号との位相の差を計測して、位相の変化に基づいて回転子の回転速 度を判別してもよく、様々な態様が考えられる。

【００１５】 さらに、上記考案のように細かいピッチで着磁された回転子の回転速度を検出 するときの構成の具体例として、請求項２にかかる考案は、請求項１に記載のキ ャプスタンモータ制御装置において、上記回転子のファインピッチが約６００μ ｍであり、上記回転子と第一部材との間が７５〜１２５μｍ程度の範囲かつ同第 一部材の先端の幅が２００〜３００μｍ程度に形成されている構成としてある。

【００１６】 上記のように構成した請求項２にかかる考案においては、ファインピッチが約 ６００μｍのときは、第一部材と回転子との距離は約１００μｍ程度、第一部材 の先端の幅は２００μｍ程度にすると好適である。しかし、この第一部材はホー ル素子において回転検出に耐えうる信号を出力できればよいので、これらの値は ある程度余裕があり、上記回転子と第一部材との間が７５〜１２５μｍ程度の範 囲かつ同第一部材の先端の幅が２００〜３００μｍ程度の範囲とすることができ る。

【００１７】 さらに、このように先端幅の細い部材にて磁気回路を形成する構成の具体例と して、請求項３にかかる考案においては、請求項１または請求項２のいずれかに 記載のキャプスタンモータ制御装置において、上記磁気回路形成手段は、上記第 二部材を土台にしてホール素子を配置して上記第一部材より幅広の部分にてホー ル素子の四端子に配線を行い、上記第一部材を所定の高さの略四角柱にて形成し つつ、所定位置から先端に向かって幅を狭めて上記所定の先端幅にする構成とし てある。

【００１８】 上記のように構成した請求項３にかかる考案においては、土台である第二部材 が第一部材より幅広であることにより、この幅広部分でホール素子端子の配線代 を確保している。また、第一部材をホール素子における磁界の被印加部分を覆う 底面を有する略四角柱にて形成しつつ、その頂面からは先端に向かって幅を狭め て上記所定の先端幅にする形状とした。

【００１９】 この結果、先端でファインピッチによる磁界を集磁しつつ、ホール素子に効果 的に磁界を印加できる。ここで、第一部材の先端と回転子は１００μｍ程度の距 離まで近づける必要があるので、第一部材の四角柱部と第二部材とを所定の厚さ にすることにより回転子までの距離をかせぐようにすると好適である。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、所定形状のホール素子にてファインピッチ着磁 された回転子が作る磁界を検出するので、安価で精度よく回転検出および制御を することが可能なキャプスタンモータ制御装置を提供することができる。 また、請求項２にかかる考案によれば、簡易な構成で、ホール素子にて高精度 の検出を行うことができる。 さらに、請求項３にかかる考案によれば、簡易な構成で、ホール素子にて高精 度の検出を行うことができる。

【００２１】

【考案の実施の形態】

以下、図面にもとづいて本考案の実施形態を説明する。 図１は、本考案の一実施形態にかかるキャプスタンモータ制御装置の磁界検出 部の斜視図を示しており、図２はホール素子パッケージ内部の概略構成、図３は ホール素子の上面視を示している。図においてホール素子パッケージ１０は、同 ホール素子パッケージ１０を所定位置に位置決めしつつ固定するホルダ１６によ って固定されており、ホール素子の各端子からのリード線が同ホール素子パッケ ージ１０の外部で基板１７の所定位置にはんだ付けされる。

【００２２】 回転子１３はＮ極とＳ極が交互に着磁されて、外周部で１ピッチが約６００μ ｍとなっている。また、ホール素子パッケージ１０内部には、フェライト材から なる集磁チップ１１および１２，ホール素子１４，リード線１５ａ〜ｄを備えて おり、集磁チップ１１の先端と回転子１３の着磁面との距離は約１００μｍで先 端の幅は約２００μｍとなっている。

【００２３】 この結果、同先端部では隣の磁界から悪影響を受けず、かつ、大きな磁界が集 磁される。さらに、集磁チップ１１と１２とはフェライト材にて構成されるので 、これらの集磁チップ１１と１２とにより磁気回路が形成されて、集磁された磁 界がほとんど損失なくホール素子１４に印加される。この意味において、集磁チ ップ１１，１２が上記磁気回路形成手段を構成する。

【００２４】 ホール素子１４は略十字型をしており、それぞれの十字の先端に一つずつ配線 が施され、リード線１５ａと１５ｃ、リード線１５ｂと１５ｄが対になって電流 端子と出力端子を構成する。つまり、電流端子と出力端子とは略直交しており、 さらにこれらの端子は磁界の方向とも直交するように構成してある。

【００２５】 図４は、本考案の一実施形態にかかるキャプスタンモータ制御装置の概略ブロ ック図を示している。同図において、キャプスタン１８は回転子１３と一体で回 転するようになっており、マイコン４０に制御されるモータ５０によって回転駆 動される。同回転駆動される回転子１３より磁界が印加されるとホール素子パッ ケージ１０から所定周波数の電圧信号が出力され、同出力信号は波形変換回路２ ０に入力される。同入力された電圧信号は、波形変換回路２０によってパルス信 号に変換されてマイコン４０に出力される。この意味において、ホール素子パッ ケージ１０に組み込まれた機構と波形変換回路２０とが上記周波数発生手段を構 成する。

【００２６】 さらに、同マイコン４０には、基準信号発振回路３０が接続されており、基準 信号発振回路３０の発振した所定周期の基準信号がマイコン４０に入力されるよ うになっている。マイコン４０においては、上記波形変換回路２０から入力され た信号に基づいてキャプスタン１８の回転速度を計算し、モータ５０の出力を制 御するようになっている。ここで、マイコン４０は、波形変換回路２０から入力 されるパルス信号が所定時間内に入力する数を計測したり、基準信号発振回路３ ０から入力される基準信号と波形変換回路２０からのパルス信号との位相の差を 検出したりしてキャプスタン１８の回転速度を計測するようになっている。この 意味において、上記モータ５０が上記キャプスタン回転手段を構成し、マイコン ４０が上記キャプスタンモータ制御手段を構成する。

【００２７】 図５は波形変換回路２０の具体的な回路の一例とともにホール素子パッケージ １０への配線の一例を示しており、同図において波形変換回路２０はＩＣ上に構 成された演算増幅回路２１とシュミットアンプ２２を備えており、さらに、波形 変換回路２０とホール素子パッケージ１０の配線においては抵抗素子Ｒ１〜Ｒ７ ，ノイズ除去用コンデンサＣ１およびカップリングコンデンサＣ２を備えている 。

【００２８】 ホール素子パッケージ１０の端子ａ〜ｄは上記図３のリード線１５ａ〜ｄに対 応した端子であり、ａおよびｃ、ｂおよびｄが対になる端子である。ここで、ａ およびｃは電流端子となっており５Ｖ電源に接続される抵抗素子Ｒ１とＲ２の間 にこれらａおよびｃの端子が接続されることにより所定バイアスがかけられて所 定電流が流れる。ｂおよびｄは出力端子であり、端子ｂはノンコネクションとさ れており、端子ｄはカップリングコンデンサＣ２および抵抗素子Ｒ７を介して演 算増幅回路２１のマイナス端子に接続され、さらに同マイナス端子には演算増幅 回路２１の出力端子が抵抗素子Ｒ５を介して接続されて負帰還がかけられている 。

【００２９】 波形変換回路２０においては、演算増幅回路２１のプラス端子とシュミットア ンプ２２のマイナス端子とが、５Ｖ電源とＧＮＤとの間に介在させた抵抗素子Ｒ ３およびＲ４により所定バイアスをかけられている。シュミットアンプ２２のプ ラス端子には演算増幅回路２１の出力端子が接続され、同出力端子から入力され る信号をパルス信号に変換して出力するようになっている。

【００３０】 上記構成において、本実施例にかかるキャプスタンモータ制御装置を駆動する 際には、リード線１５ａ，ｃを通じて所定の電流を流しておき、マイコン４０が モータ５０の出力を制御してキャプスタン１８を回転駆動する。キャプスタン１ ８が回転駆動すると一体としてある回転子１３が回転し、ホール素子パッケージ １０に変化磁界を印加する。

【００３１】 変化磁界は集磁チップ１１により集磁されてホール素子１４に印加される。こ の結果、電流端子１５ａ，ｃ間を流れていた電荷にホール効果が働いて起電力が 生じ、出力端子１５ｂ，ｄから回転子１３の回転速の変化に応じた所定周波数の 電圧信号が出力される。この電圧信号においては図６（ａ）に示すように、磁極 のＮ，Ｓに対応して信号波形に凹，凸が生じ、さらに、位相変化の速度は回転子 １３の回転速度に対応している。

【００３２】 この出力信号の波形変換回路２０を介した出力は図６（ｂ）のようなパルスで あり、同パルスにおいてもパルス信号の位相もしくは所定時間に発生するパルス の個数が回転子１３の回転速度に対応している。ここで、マイコン４０はこのパ ルス信号における所定時間のパルスの個数を計測することにより回転子１３の回 転速度を判別して、所望の回転速度になるようモータ５０の出力を制御する。 また、基準信号発振回路３０から入力される基準信号と上記パルス信号との位 相差を検出することにより回転子１３の回転速度を検出して、基準信号との位相 差に基づいてモータ５０の出力を制御するようにしてもよい。

【００３３】 このように、本考案では、ホール素子に印加する磁界を集磁する集磁チップの 先端の形状をファインピッチ着磁による磁界を検出するのに十分な細さにして、 さらに、集磁チップの先端をできるだけ回転子の着磁面に近づけるようにした。 従って、安価で精度よく回転検出および制御をすることが可能なキャプスタンモ ータ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施形態にかかるキャプスタンモー
タ制御装置の磁界検出部の斜視図である。

【図２】ホール素子パッケージ内部の概略構成を示す図
である。

【図３】ホール素子の上面視を示す図である。

【図４】本考案の一実施形態にかかるキャプスタンモー
タ制御装置の概略ブロック図を示す図である。

【図５】波形変換回路およびホール素子パッケージへの
配線を示す回路図である。

【図６】ホール素子の出力信号および波形変換回路の出
力信号を示す図である。

【図７】従来のホール素子パッケージの内部の概略構成
を示す図である。

【符号の説明】

１０…ホール素子パッケージ １１，１２…集磁チップ １３…回転子 １４…ホール素子 １５ａ，ｂ，ｃ，ｄ…リード線 １６…ホルダ １７…基板 １８…キャプスタン ２０…波形変換回路 ２１…演算増幅回路 ２２…シュミットアンプ ３０…基準信号発振回路 ４０…マイコン ５０…モータ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャプスタンを回転駆動するキャプスタ
   ン回転手段と、 同キャプスタンと一体で回転し、周縁部にＮ極とＳ極と
   が交互にファインピッチで着磁され、回転にともなって
   所定方向に磁界を印加する回転子と、 上記回転子の着磁面との間に上記ファインピッチの１／
   １２〜１／４程度の間隙を有し、かつ、先端の幅が同フ
   ァインピッチの１／６〜１／２程度である透磁率の高い
   第一部材と、同部材より幅広で透磁率の高い部材からな
   る第二部材との間に所定の空間を介在させて配置するこ
   とにより回転子からの磁界を集磁して磁気回路を形成す
   る磁気回路形成手段と、 二対四端子のホール素子を上記部材間の所定空間に配置
   して、一方の対の端子に電流を流しつつ上記集磁磁界を
   印加することにより、他方の対の端子に同印加される集
   磁磁界変化に応じた所定周波数の起電力を出力する周波
   数発生手段と、 同周波数発生手段が出力する電圧変化から上記キャプス
   タンの回転速度を判別することにより上記キャプスタン
   回転手段をフィードバック制御するキャプスタンモータ
   制御手段とを具備することを特徴とするキャプスタンモ
   ータ制御装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載のキャプスタンモー
   タ制御装置において、 上記回転子のファインピッチが約６００μｍであり、上
   記回転子と第一部材との間が７５〜１２５μｍ程度の範
   囲かつ同第一部材の先端の幅が２００〜３００μｍ程度
   に形成されていることを特徴とするキャプスタンモータ
   制御装置。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２のいずれか
   に記載のキャプスタンモータ制御装置において、 上記磁気回路形成手段は、上記第二部材を土台にしてホ
   ール素子を配置して上記第一部材より幅広の部分にてホ
   ール素子の四端子に配線を行い、上記第一部材を所定の
   高さの略四角柱にて形成しつつ、所定位置から先端に向
   かって幅を狭めて上記所定の先端幅にすることを特徴と
   するキャプスタンモータ制御装置。