JPH05176499A - キャプスタンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャプスタンモータの小型，軽量化によって
生ずる回転子の慣性モーメントの低下によるキャプスタ
ンモータの回転性能の劣化を極力を抑え、回転子の永久
磁石による軸受に対するスラスト力を低減し、キャプス
タンモータの回転軸を支承する軸受の寿命を延ばす。 【構成】 軸受９を挟んで回転子８と一体に回転し、第
１の永久磁石１により回転子８と固定子４間に発生する
磁気吸引力よりも小さく吸引方向が逆になる第２の永久
磁石18、第２のバックヨーク19等からなる磁気吸引力発
生手段及び慣性体17を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオテープレコーダ
(以下、ＶＴＲと称す)やオーディオカセットテープレコ
ーダ等の映像，音響機器に用いられるキャプスタンモー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲ等の映像音響機器において
は、高性能化と小型軽量化が望まれており、その構成部
品のテープを移送するキャプスタンモータについても同
様に高性能化と小型軽量化が望まれている。

【０００３】図４は従来のＶＴＲ等のキャプスタンモー
タの要部縦断面図を示し、図４において、円周方向に複
数極に着磁された永久磁石１は磁性材料よりなるバック
ヨーク２に接着等の手段により固着されている。また磁
性材料からなり印刷配線基板３を含んでなる固定子４に
は励磁巻線５を同心円状に配列して、接着等の手段によ
り固着してある。また、永久磁石１の位置を検出するた
めのホールＩＣ等からなる複数個の回転子位置検出素子
６も印刷配線基板３に取り付けられている。

【０００４】バックヨーク２にはその内周部に設けたボ
ス部２aにキャプスタン軸７が圧入されており、そのキ
ャプスタン軸７と永久磁石１とバックヨーク２とで、キ
ャプスタンモータの回転子８を形成している。また、キ
ャプスタン軸７はハウジング10に設けられたボールベア
リング等よりなる軸受９により回転自在に支承されてい
ると共に、永久磁石１と印刷配線基板３とに発生するス
ラスト吸引力の保持も行われている。すなわち、永久磁
石１と印刷配線基板３との間で発生するスラスト吸引力
の保持はバックヨーク２のボス部２aと軸受９の内輪９a
との間で行われる。

【０００５】キャプスタンモータの回転子８の回転数を
検出するために、回転子８の外周部８aには、複数極着
磁されたＦＧマグネットからなる周波数発生器の回転部
11が一体に保持されており、この周波数発生器の回転部
11と対向する位置にリングヘッド，磁気抵抗効果素子等
からなる回転数検出素子12が設けられている。この回転
数検出素子12の出力は、回転子８の回転数を一定に制御
するための制御回路(図示せず)に印刷配線基板３を介し
て接続されている。

【０００６】キャプスタンモータの回転子８の回転を外
部へ伝達するために、周波数発生器の回転部11と高さの
異なる位置に歯車，プーリー等からなる伝達手段13が、
ボス部２aに圧入，接着等の手段により固着されてい
る。この伝達手段13には歯車(図示せず)が噛合され、あ
るいはタイミングベルト，ベルト(図示せず)等が捲回さ
れている。

【０００７】また、テープ14を一定速度で移送するとき
は、支軸15によって回転自在に支承されているピンチロ
ーラ16は、テープ14を介してキャプスタン軸７に圧接さ
れている。

【０００８】いまここで、回転子位置検出素子６は、永
久磁石１の磁極を検知することによって、回転子８の回
転位置を検出するので、この出力信号に従って励磁巻線
５のそれぞれの相に電流を切り換えて通電すると、励磁
巻線５が発生する磁力の作用により回転子８は回転を開
始する。回転子８の回転と共に回転する伝達手段13が回
転し、この伝達手段13と噛合された歯車、あるいは捲回
されたタイミングベルト，ベルト等によって外部へ動力
が伝達される。

【０００９】ここで、ピンチローラ16がテープ14を介し
てキャプスタン軸７に圧接しているので、テープ14はキ
ャプスタンモータの回転につれて移送される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
カメラ一体型ＶＴＲ等における小型、軽量化のために
は、キャプスタンモータの小型，軽量化が必須であり、
従来のような構成のキャプスタンモータにおいては、次
のような課題を有していた。

【００１１】(1）回転子８の小径化，薄型化のために回
転子８の慣性モーメントが小さくなり、キャプスタンモ
ータの外乱制御特性が劣化し、そのために、キャプスタ
ンモータの役割であるテープ送り性能(ワウ・フラッタ
性能)の劣化が起こる。

【００１２】(2）回転子８を小径化，薄型化にして、テ
ープを移送するに十分なトルクを発生させるためには、
永久磁石１の磁石に磁気エネルギーの高いマグネットを
用いなければならない。また、キャプスタンモータを小
型化，軽量化するためには、軸受部も小径化，薄型化が
必要となるので、容量の小さい小径，薄型のベアリング
を用いなければならない。

【００１３】また、回転子８の小径化による慣性モーメ
ントの低下によって制御性の劣化を抑えるために、キャ
プスタン軸７を小径化し、モータの回転数を上げること
によって、モータの制御性を上げる必要があることから
も、内径の小さいベアリングを用いる傾向にある。従っ
て、永久磁石１によるスラスト方向吸引力は増加してい
るにも関わらず、通常キャプスタンモータに用いられて
いるベアリングに比して、容量の小さい小径，薄型のベ
アリング使用しなければならないので、ベアリングの寿
命が短くなる。

【００１４】本発明は上記課題に鑑みて、 (1）キャプスタンモータの小型，軽量化によって生ずる
回転子の慣性モーメントの低下によるキャプスタンモー
タの回転性能の劣化を極力抑え、かつ、回転子の径に対
して、より優れた回転性能(外乱制御抑制特性)を持たせ
る。 (2）モータの回転損失を増加させることなく、永久磁石
による軸受に対するスラスト力を低減し、キャプスタン
軸を回転自在に支承する軸受の寿命を延ばし、信頼性の
向上を図る。ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数極に着磁
された円環状または円板状の永久磁石を有し、キャプス
タン軸と一体に回転する回転子と、該回転子と対向配置
され、同心円状に配列された複数相の励磁巻線を含めて
なる固定子と、前記回転子を回転自在に支承する軸受
と、該軸受をはさんで配設され、前記回転子と一体に回
転し、回転子と固定子間に働く磁気吸引力よりも小さ
く、吸引方向が逆になる磁気吸引力を発生させる磁気吸
引力発生手段とを具備したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明によれば、軸受をはさんで回転子と一体
に回転し、回転子と固定子間に発生する磁気吸引力より
も小さく、吸引方向が逆になる磁気吸引力発生手段とと
を設けることにより、(1）キャプスタンモータの小型，
軽量化によって生ずる回転子の慣性モーメントの低下に
よるキャプスタンモータの回転性能の劣化を極力抑え、
かつ、回転子の径に対して、より優れた回転性能を持つ
ことが可能となる。

【００１７】(2）モータの回転損失を増加させることな
く、永久磁石による軸受に対するスラスト力を低減し、
キャプスタン軸を支承する軸受の寿命を延ばすことが可
能となり、信頼性を向上する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の各実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の第１の実施例におけるキャ
プスタンモータの要部縦断面図を示し、図１において円
周方向に複数極に着磁された第１の永久磁石１は磁性材
料よりなる第１のバックヨーク２に接着等の手段により
固着されている。また磁性材料からなり印刷配線基板３
を含んでなる固定子４には励磁巻線５を同心円状に配列
して、接着等の手段により固着してある。また、第１の
永久磁石１の位置を検出するためのホールＩＣ等からな
る複数個の回転子位置検出素子６も印刷配線基板３に取
り付けられている。

【００２０】第１のバックヨーク２にはその内周部に設
けたボス部２aにキャプスタン軸７が圧入されており、
そのキャプスタン軸７と第１の永久磁石１と第１のバッ
クヨーク２とで、キャプスタンモータの回転子８を形成
している。また、キャプスタン軸７は、ハウジング10に
設けられたボールベアリングよりなる軸受９により回転
自在に支承していると共に、第１の永久磁石１と印刷配
線基板３との間に発生するスラスト吸引力の保持も行わ
れている。すなわち、第１の永久磁石１の印刷配線基板
３との間で発生するスラスト吸引力の保持は第１のバッ
クヨーク２のボス部２aと軸受９の内輪９aとの間で行わ
れる。

【００２１】また、キャプスタン軸７の軸受９を挟んで
第１のバックヨーク２と逆側の端面には、磁性材料から
なる慣性体17が、接着，挿入，圧入，ネジ止め等の手段
などにより取り付けられている。この慣性体17と対向す
る位置に、軸方向に単極着磁された第２の永久磁石が18
が、ハウジング10に接着，圧入，ネジ止め等の手段によ
り固着された第２のバックヨーク19に磁気吸着されてい
る。但し、第２の永久磁石18と慣性体17との間に発生す
る吸引力は、第１の永久磁石１と印刷配線基板３との間
に発生する吸引力よりも小さくなるように、第２の永久
磁石18の材質，大きさ，あるいは第２の永久磁石18と慣
性体17と間の距離を決めてある。

【００２２】キャプスタンモータの回転子８の回転数を
検出するために、回転子８の外周部８aには、複数極着
磁されたＦＧマグネットからなる周波数発生器の回転部
11が一体に保持されており、周波数発生器の回転部11と
対向する位置にリングヘッド，磁気抵抗効果素子等から
なる回転数検出素子12が設けられており、この回転数検
出素子12の出力は、回転子８の回転数を一定に制御する
ための制御回路(図示せず)に印刷配線基板３を介して接
続されている。

【００２３】キャプスタンモータの回転子８の回転を伝
達するために、周波数発生器の回転部11と高さの異なる
位置に歯車，プーリー等からなる伝達手段13が、ボス部
２aに圧入，接着等の手段により固着されている。その
伝達手段13には歯車(図示せず)が噛合され、あるいはタ
イミングベルト，ベルト(図示せず)等が捲回されてい
る。

【００２４】また、テープ14を一定速度で移送すると
き、支軸15によって回転自在に支承されているピンチロ
ーラ16は、テープ14を介してキャプスタン軸７に圧接さ
れている。

【００２５】回転子位置検出素子６は、第１の永久磁石
１の磁極を検知することによって、第１の永久磁石１の
回転位置を検出するので、この出力信号に従って複数個
の励磁巻線５のそれぞれの相に電流を切り換えて通電す
ると、励磁巻線５が発生する磁力の作用により回転子８
が回転を開始する。

【００２６】そして回転子８が回転すると、周波数発生
器の回転部11が発生する磁力の変化により回転数検出素
子12が、信号パルスを発生する。そのパルス数を計数す
ることにより、回転子８の回転数が検出される。その結
果、回転数検出素子12の出力信号により制御回路(図示
せず)によって回転子８の回転数を一定に制御すること
が可能となる。

【００２７】この回転子８の回転と共に回転する伝達手
段13が回転し、伝達手段13と噛合された歯車、あるいは
捲回されたタイミング，ベルト等によってキャプスタン
モータの外部に動力が伝達される。また、ピンチローラ
16がテープ14を介してキャプスタン軸７に圧接している
ときは、テープ14はキャプスタンモータの回転につれて
一定速度で移送される。

【００２８】いまここで、回転子８の回転性能は、通
常、回転子８の慣性の大小によって決まる。つまり、慣
性が大なるほど回転負荷変動に強くなるので回転性能は
向上するが、ＶＴＲメカニズムの構成により回転子８の
径が決ってしまうことから、回転子８の慣性は、第１の
永久磁石１，第１のバックヨーク２，ボス部２a，キャ
プスタン軸７と周波数発生器の回転部11の慣性しか得る
ことができなかった。しかし、本実施例のように、キャ
プスタン軸７に慣性体17を取り付けることによって、回
転子８の慣性の増大を図ることができるので、キャプス
タンモータの回転性能を向上することが可能となる。

【００２９】また、第２の永久磁石18と慣性体17との間
に発生する磁気吸引力の方向は、第１の永久磁石１と印
刷配線基板３との間に発生するスラスト吸引力の方向と
逆であるので、例えば、第１の永久磁石１と印刷配線基
板３との間のスラスト吸引力が、1.5kg、第２の永久磁
石18と慣性体17との間に作用する磁気吸引力が、0.5kg
である場合、軸受９の内輪９aに作用するスラスト力
は、1.0kg以下となる。従って、キャプスタン軸７を支
承する軸受９の長寿命化が図れる。

【００３０】また、第２の永久磁石18に単極着磁したも
のを使用しているので、渦電流損失などの損失が発生せ
ず、励磁巻線５に流れる電流増加は、ほとんど見られな
い。

【００３１】次に、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【００３２】図２は本発明の第２の実施例におけるキャ
プスタンモータの要部縦断面図である。

【００３３】図２において、前記図１に示した第１の実
施例と同一の箇所は同一符号で示し、その説明を省略す
る。第１の実施例と異なる箇所は、キャプスタン軸７の
軸受９を挟んで第１のバックヨーク２と逆側の端面に
は、第２のバックヨーク19に磁気吸着され、軸方向に単
極着磁された第２の永久磁石18とからなる慣性体17が、
接着，圧入，ネジ止め等の手段などにより取り付けられ
ている。

【００３４】さらに第２の永久磁石18と対向する位置に
磁性材料からなる補助ヨーク20がハウジング10に接着，
圧入，ネジ止め等の手段により固着されている。但し、
第２の永久磁石18と補助ヨーク20との間に発生する吸引
力は、第１永久磁石１と印刷配線基板３との間に発生す
る吸引力よりも小さくなるように、第２の永久磁石18の
材質，大きさ，あるいは第２の永久磁石18と補助ヨーク
20と間の距離を決めてある。

【００３５】本実施例におけるキャプスタンモータは、
第１の実施例と同様に動作し、回転子８の回転性能は、
通常、回転子８の慣性の大小によって決まる。従って、
本実施例のように、回転子８に第２の永久磁石18と第２
のバックヨーク19とからなる慣性体17を取り付けること
によって、回転子８の慣性の増大を図ることができるの
で、キャプスタンモータの回転性能を向上することが可
能となる。

【００３６】また、第２の永久磁石18と補助ヨーク20と
の間に発生する磁気吸引力の方向は、第１の永久磁石１
と印刷配線基板３との間に発生するスラスト吸引力の方
向と逆であるので、例えば、第１の永久磁石１と印刷配
線基板３との間のスラスト吸引力が、1.5kg、第２の永
久磁石18と補助ヨーク20との間に作用する磁気吸引力
が、0.5kgである場合、軸受９の内輪９aに作用するスラ
スト力は、1.0kg以下となる。従って、キャプスタン軸
７を支承する軸受９の長寿命化が図れる。また、第２の
永久磁石18に単極着磁したものを使用しているので、渦
電流損失などの損失が発生せず、励磁巻線５に流れる電
流増加は、ほとんど見られない。

【００３７】次に、本発明の第３の実施例について、図
面に参照しながら説明する。

【００３８】図３は本発明の第３の実施例におけるキャ
プスタンモータ要部縦断面図である。

【００３９】図３において、前記図１に示した第１の実
施例と同一の箇所は同一符号で示し、その説明を省略す
る。第１の実施例と異なる箇所は、キャプスタン軸７の
軸受９を挟んで第１のバックヨーク２と逆側の端面に
は、第２のバックヨーク19に磁気吸着された軸方向に単
純着磁された第２の永久磁石18とからなる慣性体17が、
接着，圧入，ネジ止め等の手段などにより取り付けられ
ている。

【００４０】さらに第２の永久磁石18と対向する位置に
第２の永久磁石と異なる極に単極着磁された第３の永久
磁石21を磁気吸着した磁性材料からなる補助ヨーク20が
ハウジング10に接着，圧入，ネジ止め等の手段により固
着されている。但し、第２の永久磁石18と第３の永久磁
石21との間に発生する吸引力は、第１の永久磁石１と印
刷配線基板３との間に発生する吸引力よりも小さくなる
ように、第２の永久磁石18、あるいは第３の永久磁石21
の材質，大きさ，あるいは第２の永久磁石と第３の永久
磁石21と間の距離を決めてある。

【００４１】本実施例におけるキャプスタンモータは、
第１の実施例と同様に動作し、回転子８の回転性能は、
通常、回転子８の慣性の大小によって決まる。従って、
本実施例のように、回転子８に第２の永久磁石18と第２
のバックヨーク19とからなる慣性体17を取り付けること
によって、回転子８の慣性の増大を図ることができるの
で、キャプスタンモータの回転性能を向上することが可
能となる。

【００４２】また、第２の永久磁石18と第３の永久磁石
21との間に発生する磁気吸引力の方向は、第１の永久磁
石１と印刷配線基板３との間に発生するスラスト吸引力
の方向と逆であるので、例えば、第１の永久磁石１と印
刷配線基板３との間のスラスト吸引力が、1.5kg、第２
の永久磁石18と第３の永久磁石21との間に作用する磁気
吸引力が、0.8kgである場合、軸受９の内輪９aに作用す
るスラスト力は、0.7kg以下となる。従って、キャプス
タン軸７を支承する軸受９の長寿命化が図れる。また、
第２の永久磁石18と第３の永久磁石21に単極着磁したも
のを使用しているので、渦電流損失などの損失が発生し
ないので、励磁巻線５に流れる電流増加は、ほとんど見
られない。

【００４３】なお、上記実施例の説明において、磁気吸
引力発生手段による磁気吸引力の大きさの設定は、キャ
プスタンモータの回転トルクの損失をできるだけ少なく
する回転子の抜け止めを回転子と固定子間の吸引力によ
り行い、部品点数を増加させないといった観点から、回
転子と固定子間に働く磁気吸引力よりも小さいことが望
ましい。

【００４４】また、本実施例においては、キャプスタン
モータの回転数の検出方式に磁気方式のものについて説
明を行ったが、検出方式にとらわれるものではなく、例
えばバックヨークの一部に等間隔に光の反射率が異なる
複数個の反射部を有し、その反射部と対向する位置に発
光受光素子を配するような光学方式の周波数発生器でも
よい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のキャプスタ
ンモータは、回転子と固定子の間に働く磁気吸引力より
も小さく、吸引方向が逆になる磁気吸引力を発生させる
磁気吸引力発生手段を具備した構成とすることにより、 (1）キャプスタンモータの小型，軽量化によって生ずる
回転子の慣性モーメントの低下によりキャプスタンモー
タの回転性能の劣化を極力抑え、回転子の径に対して、
より優れた回転性能(外乱制御抑制特性)を持つことが可
能となる。

【００４６】(2）モータの回転損失を増加させることな
く、回転子を形成する永久磁石による軸受に対するスラ
スト力を低減し、キャプスタン軸を支承する軸受の寿命
を延ばすことが可能となり、信頼性の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるキャプスタンモ
ータの要部縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例におけるキャプスタンモ
ータの要部縦断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例におけるキャプスタンモ
ータの要部縦断面図である。

【図４】従来のキャプスタンモータの要部縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…第１の永久磁石、 ２…第１のバックヨーク、 ３
…印刷配線基板、 ４…固定子、 ５…励磁巻線、 ６
…回転子位置検出素子、 ７…キャプスタン軸、８…回
転子、 ９…軸受、 ９a…内輪、 17…慣性体、 18
…第２の永久磁石、 19…第２のバックヨーク、 20…
補助ヨーク、 21…第３の永久磁石。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピンチローラをキャプスタン軸に圧接さ
   せてテープを駆動するキャプスタンモータにおいて、複
   数極に着磁された円環状または円板状の永久磁石を有
   し、前記キャプスタン軸と一体に回転する回転子と、該
   回転子と対向配置され、同心円状に配列された複数相の
   励磁巻線を含めてなる固定子と、前記回転子を回転自在
   に支承する軸受と、該軸受を挟んで配設され、前記回転
   子と一体に回転し、回転子と固定子間に働く磁気吸引力
   よりも小さく、吸引方向が逆の磁気吸引力を発生させる
   磁気吸引力発生手段とを具備したことを特徴とするキャ
   プスタンモータ。
2. 【請求項２】 ピンチローラをキャプスタン軸に圧接さ
   せてテープを駆動するキャプスタンモータにおいて、複
   数極に着磁された円環状または円板状の第１の永久磁石
   を有し、前記キャプスタン軸と一体に回転する回転子
   と、該回転子を回転自在に支承する軸受と、該軸受を挟
   んで配設され、前記回転子と一体に回転する磁性材料か
   らなる慣性体と、該慣性体と対向するように前記軸受に
   固定され、単極着磁された第２の永久磁石とを具備した
   ことを特徴とするキャプスタンモータ。
3. 【請求項３】 ピンチローラをキャプスタン軸に圧接さ
   せてテープを駆動するキャプスタンモータにおいて、複
   数極に着磁された円環状または円板状の第１の永久磁石
   を有し、前記キャプスタン軸と一体に回転する回転子
   と、該回転子を回転自在に支承する軸受と、該軸受をは
   さんで配設され、前記回転子と一体に回転する円環状ま
   たは円板状の単極着磁された第２の永久磁石と、該第２
   の永久磁石と対向するように前記軸受に固定された磁性
   材料からなる補助ヨークとを具備したことを特徴とする
   キャプスタンモータ。
4. 【請求項４】 補助ヨークの第２の永久磁石と対向する
   面に、前記第２の永久磁石が補助ヨークと対向する面に
   着磁されている極と異なる極に単極着磁された第３の永
   久磁石を設けてなることを特徴とする請求項３記載のキ
   ャプスタンモータ。