JP4322165B2 - 面対向モータ及びテープ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロータ円板及びステータ板の夫々との対向面にマグネット及びモータコイルを備える面対向モータに関し、この面対向モータを、記録用のテープの巻き取り及び巻き戻しのための回転駆動源として備えるテープ駆動装置に関する。

ビデオテープレコーダ、オーディオテープレコーダ等、テープ状の記録媒体を用いる記録装置においては、近年における小型化の要求に応えるべく、記録用のテープの巻き取り及び巻き戻しのためのテープ駆動装置の小型化が重要な課題となっている。

このようなテープ駆動装置の小型化のためには、記録用のテープの巻き取り及び巻き戻しのための回転駆動源として用いられるモータの小型化が要求されており、この要求に応えるべく、従来から、モータコイルを一面に保持するステータ板とマグネットを一面に保持するロータ円板とを、夫々の保持面を対向させて配し、モータコイルへの通電に応じてロータ円板に発生する回転力を、該ロータ円板に同軸的に嵌着固定されたモータ軸の出力として取り出す構成とした面対向モータが使用されている。

この面対向モータは、わずかなギャップを隔てて対向する薄肉のロータ円板及びステータ板の夫々との対向面にマグネット及びモータコイルを保持させた構成を有しており、特に、モータ軸の軸長方向寸法を大幅に短縮にすることが可能であり、記録用のテープの収納部を含み、利用ペースが限られるテープ駆動装置のハウジングの内側又は外側に配置することができる。

一方、テープ駆動装置における巻き取り用又は巻き戻し用のリールの駆動においては、記録用のテープへの過大な張力の付加を防止するため、回転駆動源としてのモータから前記リールへの伝動系の中途に、所定以上の回転トルクが加わった際に伝動を遮断するトルクリミッタとしての動作をなすクラッチが用いられており、特に、マグネット板とヒステリシス板とを間隔を隔てて対向配置し、マグネット板が形成する磁界内にてヒステリシス板に発生するヒステリシストルクの作用によりトルク伝達を行わせる構成としたヒステリシスクラッチが広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開昭６１−６３９４９号公報 特開２０００−２９８８９７号公報

ところが、以上の如き伝動系を備えるテープ駆動装置においては、巻き取り用及び巻き戻し用のリールの夫々、又はこれらに選択的に動力を伝える中間伝動ギヤ等、駆動源としてのモータからの伝動先の夫々に専用のクラッチが必要であり、このクラッチとして、簡素な構成にて目的を達成し得る前述したヒステリシスクラッチを用いたとしても、装置構成の複雑化、及びこれに伴う装置コストの増大を招くという問題があった。

また、例えば、ビデオテープレコーダは、記録用テープのローディング装置等、テープ駆動装置以外にも回転伝達が必要な多くの装置を備えており、これらの伝動系にもトルクリミッタとして機能する同様のクラッチを備えた場合、更なる装置構成の複雑化を招くという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ロータ円板の一面に保持されたマグネットを利用し、トルクリミッタとしての作用をなすヒステリシスクラッチを一体に備える面対向モータを提供し、またこの面対向モータを使用して巻き取りリール及び巻き戻しリールの側にクラッチを必要としないテープ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る面対向モータは、非回転状態に支持され、複数のモータコイルを一面に保持するステータ板と、該ステータ板との対向面にマグネットを保持し、軸心部に嵌着されたモータ軸と一体回転するロータ円板とを備える面対向モータにおいて、前記モータ軸に遊嵌保持され、前記ロータ円板と前記ステータ板との間に配してあり、前記マグネットにより形成される磁界内にて加わるヒステリシストルクの作用により前記モータ軸及びロータ円板と一体回転する出力円板と、該出力円板の回転を、前記ステータ板の一部に設けた前記モータコイルの欠落部を経て外部に伝える伝動手段とを備えることを特徴とする。

本発明においては、モータ軸に遊嵌されてロータ円板とステータ板との間に配してある出力円板が、ロータ円板に保持されたマグネットが形成する強い磁界内にて発生するヒステリシストルクの作用によりモータ軸及びロータ円板と一体回転し、この出力円板の回転が、ステータ板の一部に設けたモータコイルの欠落部を経て出力として取り出される。伝動先にて前記ヒステリシストルクを超える回転トルクが抵抗として加わった場合、出力円板がモータ軸に対して遊転してトルクリミッタとしての作用をなす。モータコイルの欠落部に設けられる伝動手段は、出力円板の外周に巻装された伝動ベルトを介して出力を取り出すベルト伝動手段、出力円板の外周に形成された歯に噛合する歯車を介して出力を取り出す歯車伝動手段等、適宜の構成とすることができる。

また本発明に係る面対向モータは、前記モータ軸に嵌着固定された第２の出力円板を更に備えることを特徴とする。

この発明においては、モータ軸に遊嵌された出力円板とは別に、モータ軸に嵌着固定された第２の出力円板を備え、トルク制限がある出力を出力円板から、トルク制限のない出力を第２の出力円板から夫々取り出す。

更に本発明に係るテープ駆動装置は、以上の構成を有する面対向モータを回転駆動源として備え、少なくともテープ巻き取りリール及びテープ巻き戻しリールを前記出力円板に伝動構成してあることを特徴とする。

この発明においては、記録用テープに加わる張力制限のためにトルク制限が必要なテープ巻き取りリール及びテープ巻き戻しリールを、前述した構成を有する面対向モータの出力円板に伝動構成し、この出力円板のトルクリミッタとしての作用により、伝動系にクラッチを介装することなく前記トルク制限を実現する。

本発明に係る面対向モータにおいては、ロータ円板の一面に保持されたマグネットにより、ロータ円板とステータ板との間に形成される磁界を利用し、ロータ円板とステータ板との対向面間にモータ軸に遊嵌された出力円板を配しただけの簡素な構成により、伝動系におけるクラッチの介装を必要とせずに、出力円板に発生するヒステリシストルク以下にトルク制限された出力を取り出すことが可能となる。

またステータ板が保持する複数のモータコイルの一部を欠落し、出力円板の回転を外部に取り出す伝動手段をモータコイルの欠落部に設けたから、ロータ円板に保持されたマグネットに近く、該マグネットにより形成される強い磁界内に出力円板を配置しながら、この出力円板の回転出力をモータコイルとの干渉を避けて取り出すことができ、小なる面積にて大きいヒステリシストルクが発生し、トルク伝達が可能な領域を拡大することができる。

またロータ軸に嵌着固定された第２の出力円板を併せて備えたから、トルク制限された出力と、トルク制限されない出力とを併せて取り出すことかでき、使い勝手が向上する。

更に本発明に係るテープ駆動装置においては、テープ巻き取りリール及びテープ巻き戻しリールを前記出力円板に伝動構成したから、これらのリールにより巻き取り又は巻き戻される記録用テープの張力制限を、モータから両リールへの伝動系にクラッチを介装することなく実現でき、装置構成を簡素化し、装置コストの抑制を図り得る等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る面対向モータの第１の実施の形態を示す縦断面図である。本図に示す面対向モータは、モータコイル10，10…を一面に保持する平板状をなすステータ板１と、薄肉のマグネット20を一面に保持するロータ円板２と、ロータ円板２の軸心部に嵌着固定されたモータ軸３とを備えている。

ステータ板１には、軸支孔11が表裏に貫通形成されており、ステータ板１の一面のモータコイル10，10…は、軸支孔11の形成位置を中心とする円周上に複数並設されている。一方、ステータ板１の他面には、軸支孔11の形成位置の一側に外れた位置に、略垂直に支持脚12が立設されている。この支持脚12の先端は、軸支孔11の側に屈曲され、この先端部には、軸支孔11の上方に同軸的に対向する軸支孔13が形成されており、モータ軸３は、ステータ板１の軸支孔11と支持脚12の先端の軸支孔13とにより、軸回りでの回転自在に両持ち支持されている。

モータ軸３の一端は、軸支孔11を経てモータコイル10，10…の並設面側に適長突出させてあり、ロータ円板２は、この突出端部に同軸的に嵌合され、一面に保持されたマグネット20の着磁面が、ステータ板１に保持されたモータコイル10，10…の並設面とわずかなエアギャップを隔てて対向するように位置決め固定されている。

以上の構成により、ステータ板１に保持されたモータコイル10，10…は、ロータ円板２自体をヨークとしてマグネット20により形成される磁界内に位置し、これらのモータコイル10，10…への通電がなされた場合、マグネット20を保持するロータ円板２に周方向の回転力が発生し、該ロータ円板２は、同軸的に嵌合固定されたモータ軸３と共に回転することとなる。

図１に示す面対向モータにおいては、以上の如きステータ板１とロータ円板２との対向面間に出力円板４が配してある。この出力円板４は、磁性材料製の薄肉の円板であり、モータ軸３に相対回転自在に遊嵌され、モータコイル10，10…の並設域の内側においてマグネット20による形成磁界内に位置させてある。図示の出力円板４は、周面に設けたベルト溝に伝動ベルト５を巻装してなるベルトプーリ40を一体に備えており、出力円板４の回転は、ステータ板１とロータ円板２との間を経て引き出された伝動ベルト５により外部に取り出されるように構成してある。

図２は、図１のII−II線による横断面図である。本図に示す如く、モータコイル10，10…は、ステータ板１の全周ではなく、周方向の一か所を欠落させて並設してあり、伝動ベルト５は、この欠落部を経てモータコイル10，10と干渉することなく外部に引き出されている。

以上の構成により、ステータ板１に並設されたモータコイル10，10…への通電がなされた場合、この並設域に近接するマグネット20、及びこれを保持するロータ円板２に周方向の回転力が発生し、該ロータ円板２は、同軸的に嵌合固定されたモータ軸３と共に回転する。このとき、マグネット20による形成磁界内に位置する出力円板４には、ロータ円板２の回転に伴ってヒステリシストルクが発生し、該出力円板４は、このヒステリシストルクの作用により、モータ軸３及びロータ円板２と一体回転し、この出力円板４の回転が、ベルトプーリ40に巻装された伝動ベルト５により外部に取り出され、該伝動ベルト５の他側が巻き掛けられた部材（ベルトプーリ）に伝達される。

このような伝動の間、伝動先での負荷は、伝動ベルト５を介してベルトプーリ40及び出力円板４に負荷トルクとして加えられる。出力円板４の回転は、前述の如く、マグネット20の形成磁界内にて発生すヒステリシストルクにより生じており、このヒステリシストルクを超える負荷トルクがフィードバックされた場合、出力円板４は、モータ軸３との嵌合部での滑りを伴って遊転することとなり、出力円板４は、自身に発生するヒステリシストルクを超える負荷トルクが加えられたとき、モータ軸３からの伝動を遮断するトルクリミッタとしての作用をなす。これにより、伝動先での過大なトルクの発生を、伝動系の中途にクラッチを付設することなく防止することができる。

図１に示す面対向モータにおいて、出力円板４は、ステータ板１とロータ円板２との間に配してあり、ロータ円板２に保持されたマグネット20により形成される強い磁界内に位置するから、図１に示す如く、モータコイル10，10…の並設周の内側に限定された小なる面積にて大きいヒステリシストルクを発生させることができ、トルクリミッタとしての作用トルクを広範囲に設定し、トルク伝達が可能な領域を拡大することができる。

なお図１においては、出力円板４の回転出力を、伝動ベルト５により外部に取り出す構成としてあるが、出力円板４に一体に設けた歯車により取り出す等、適宜の出力形態をとり得ることは言うまでもない。

図３は、以上の如く構成された面対向モータを回転駆動源として備えるテープ駆動装置の概略構成を示す平面図である。図示の如くテープ駆動装置６は、矩形箱形をなす支持フレーム60の一側内部に、底面上にて適長離隔して立設された巻き取りリール61及び巻き戻しリール62を備えており、記録用テープとしてのテープカセットＣの収納部が、両リール61，62の立設位置を含めて図中に２点鎖線により示す如く設けられている。

巻き取りリール61と巻き戻しリール62との間の支持フレーム60の底面上には、基部及び先端部に相互に噛合する伝動ギヤを備え、基部の伝動ギヤの軸心を枢軸とし、図中に矢符にて示す如く揺動可能に支持されたスイングアーム63が配してある。該スイングアーム63の基部の伝動ギヤには、一側に付設された中間ギヤ64が噛合されている。

このように構成されたスイングアーム63は、基部の伝動ギヤに伝達される中間ギヤ64の回転に応じて揺動し、この揺動により先端部の伝動ギヤが巻き取りリール61又は巻き戻しリール62の基部に周設されたギヤに選択的に噛合せしめられ、この後の中間ギヤ64の回転は、巻き取りリール61又は巻き戻しリール62に伝達される。

巻き取りリール61又は巻き戻しリール62の回転駆動源となる面対向モータは、支持フレーム60の一角部近傍に、テープカセットＣの収納部と干渉しないように取り付けられている。この取り付けは、支持フレーム60の底面上にステータ板１をねじ止め固定して実施され、ロータ円板２は、支持フレーム60の底面との間に確保されたステータ板１の下部空間内に隠されている。このように取り付けられた面対向モータは、出力円板４に巻装された伝動ベルト５を支持板65の下部に沿って引き出し、該伝動ベルト５の他側を、中間ギヤ64に一体に設けられた伝動プーリ65に巻き掛けて伝動構成されている。なお図３中には、図面の煩雑化を防ぐべく、以上の如き巻き取りリール61又は巻き戻しリール62への伝動系以外の構成部材の図示は省略してある。

以上の如く構成されたテープ駆動装置６において、駆動源としての面対向モータの回転（正転又は逆転）は、出力円板４、伝動ベルト５、及び中間ギヤ64を介してスイングアーム63基部の伝動ギヤに伝達される。スイングアーム63は、基部の伝動ギヤに伝えられる回転の方向に応じて前述の如く揺動し、この揺動により先端部の伝動ギヤが、巻き取りリール61又は巻き戻しリール62の基部に周設されたギヤに選択的に噛合せしめられ、この後の中間ギヤ64の回転は、巻き取りリール61又は巻き戻しリール62に伝達されることとなり、巻き取りリール61は、面対向モータの正転時に回転駆動され、また巻き戻しリール62は、面対向モータの逆転時に駆動される。

巻き取りリール61の回転は、テープカセットＣに内蔵された記録用テープへの情報の記録、記録用テープに記録された情報の再生又は記録用テープの早送りのために行われ、また巻き戻しリール62の回転は、記録用テープの巻き戻しのために行われる。このような動作の間、種々の外乱の作用により巻き取りリール61又は巻き戻しリール62に抵抗が加わった場合、伝動ベルト５を介して出力円板４に加わる負荷トルクが増大するが、このとき前述の如く出力円板４が遊転し、巻き取りリール61又は巻き戻しリール62への伝動が遮断される。テープカセットＣ内の記録用テープに過大な張力が加わる虞れがなく、例えば、記録用テープの損傷、破断等の不具合の発生を未然に防止することができる。

また以上の如き伝動遮断は、面対向モータの内部に設けられた出力円板４の遊転によりなされるから、中間ギヤ64、スイングアーム63両端のギヤ等、巻き取りリール61又は巻き戻しリール62への伝動系の中途にクラッチを設ける必要がなく、装置構成を簡素化することができ、装置コストを抑制することが可能となる。

図４は、本発明に係る面対向モータの第２の実施の形態を示す縦断面図である。

図４に示す第２実施の形態においては、第１の実施の形態と同様、ステータ板１とロータ円板２との間に出力円板４が遊嵌され、この出力円板４の回転が、一体に設けたベルトプーリ40に巻装された伝動ベルト５により外部に取り出されるようになしてあり、更に、モータ軸３がロータ円板２の他面側に適長突出され、この突出部に、第２の出力円板７が嵌着固定されており、この第２の出力円板７の回転が、外周に巻装された伝動ベルト８を介して外部に取り出されるようになしてある。

この構成においては、出力円板４に発生するヒステリシストルク以下にトルク制限がなされた回転出力が伝動ベルト５を介して取り出されると同時に、モータ軸３に嵌着された第２の出力円板７の回転、即ち、トルク制限のない回転出力を伝動ベルト８を介して取り出すことができ、夫々の伝動先にて各別に使用することが可能となる。

なお、図４に示す第２の実施の形態において、他の部分の構成は、図１に示す第１の実施の形態と実質的に同一であり、対応する構成部材に図１と同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

以上の実施の形態においては、テープ駆動装置６における巻き取りリール61及び巻き戻しリール62の回転駆動源としての適用例のみを示してあるが、本発明に係る面対向モータは、トルク制限が必要なあらゆる種類の回転体の回転駆動源として適用することが可能であり、夫々の回転体への伝動系においてトルクリミッタとしてのクラッチの付設が不要となり、構成の簡素化を図り得るという効果が得られる。

本発明に係る面対向モータの第１の実施の形態を示す縦断面図である。 図１のII−II線による横断面図である。 本発明に係る面対向モータを回転駆動源として備えるテープ駆動装置の概略構成を示す平面図である。 本発明に係る面対向モータの第２の実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ステータ板
２ ロータ円板
３ モータ軸
４ 出力円板
５ 伝動ベルト
６ テープ駆動装置
７ 第２の出力円板
８ 伝動ベルト
10 モータコイル
20 マグネット
61 巻き取りリール
62 巻き戻しリール

Claims (3)

1. 非回転状態に支持され、複数のモータコイルを一面に保持するステータ板と、該ステータ板との対向面にマグネットを保持し、軸心部に嵌着されたモータ軸と一体回転するロータ円板とを備える面対向モータにおいて、
   前記モータ軸に遊嵌保持され、前記ロータ円板と前記ステータ板との間に配してあり、前記マグネットにより形成される磁界内にて加わるヒステリシストルクの作用により前記モータ軸及びロータ円板と一体回転する出力円板と、
   該出力円板の回転を、前記ステータ板の一部に設けた前記モータコイルの欠落部を経て外部に伝える伝動手段と
   を備えることを特徴とする面対向モータ。
2. 前記モータ軸に嵌着固定された第２の出力円板を更に備える請求項１記載の面対向モータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の面対向モータを回転駆動源として備え、少なくともテープ巻き取りリール及びテープ巻き戻しリールを前記出力円板に伝動構成してあることを特徴とするテープ駆動装置。

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