JPS5914973B2 - 有限角度回動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁力を利用して有限角度の回転動作を行なわ
せる有限角度回動装置に関するものであり、例えばレコ
ードプレヤー等のピックアップアーム駆動装置に使用し
て有効なものである。

従来、レコードプレヤー等のピックアップアームの駆動
には、ホノモータの回転駆動力をギアを介して伝達して
いた。

そのため、アームの動作が遅く、レコード演奏を開始す
るまでの待ち時間が長く、利用者にとって著しく不便と
なっていた。

従来、そのような欠点を解消すべく、スロットレス型リ
ニアモータを使用したり、または電機子鉄心に巻線用溝
を設け、その部分に駆動巻線を施した装置によってピッ
クアップアームを直接駆動する方法が提案されている。

しかし、前者のようにスロットレス型リニアモータを使
用したものでは電力からトルクへの変換効率が悪く、ま
た、形状が大きくなりやすいという問題がある。

また後者のように電機子鉄心に巻線用溝を設けて駆動巻
線を施しした回動装置を使用したものでは、駆動巻線に
多くの界磁磁束を効率良く鎖交させることができるため
に、小型、軽量にて大きな出力を得ることができるが、
しかし、電機子鉄心が巻線用溝を有する場合には、電機
子鉄心が磁気的に不均一な構造であるために、例えば永
久磁石などにより構成される界磁部との相互作用によっ
てコギング力が発生するという問題がある。

コギング力は回転トルクのむらとなるため、極力小さく
しなければならない。

本発明は、巻線用溝を有する電機子鉄心を使用しながら
もコギング力を著しく減小させた有限角度回動装置を提
供するものである。

以下に本発明を図示の実施例に基いて説明する。

第１図は本発明の有限角度回動装置の応用例を説明する
ためのレコードプレヤーの概略平面図である。

同図において、レコード盤１はモータ（図示せず）によ
って一定速度にて回転し、ピックアップアーム２の先端
に取付けられた検出器３により信号を取出している。

ピックアップアーム３は回動装置４によって駆動され、
所定角度θ以内の回転を行なう。

回動装置４は有限角度回転すれば十分であり、通常のレ
コードプレヤーではで十分である。

実際の必要回転角度は、ピックアップアーム２の回転中
心Ａとレコード盤１の回転中心Ｂと静止時の検出器３の
位置Ｃによって決まり、次式のごとくとなる。

第２図および第３図に、本発明の一実施例の要部構造図
と駆動回路図を示す。

まず、第２図において、回転子１１に取付けられた界磁
部１２は表面にＮ極、ｓｌを有する円環状の永久磁石に
より構成されている。

電機子鉄心１３は、界磁部１２の磁極の変り目に対向す
る２個の主突極１３ａ。

１３ｂと、それらの主突極１３ａ、１３ｂの間に配設さ
れた補助突１１４ａ、１４ｂを有し、固定子を構成して
いる。

電機子鉄心１３の各突極は所要間隙あけて界磁部１２の
磁極と対向し、界磁部１２は回動可能となっている。

なお、回転子１１は例えば第１図のピックアップアーム
２の回動軸に連結されている。

各主突極１３ａ 、 １３ｂには、それぞれ１個の巻線
１５ａ、１５ｂが巻装されている。

なお１６ａ。１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは前記突極の間に
形成された巻線用溝であり、また、１７ａ、１７ｂ。

１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ 、１７ｇ、１７ｈ。

はコギング力を低減するために設けられた補助溝である
。

次に、本実施例の動作を第２図および第３図を参照して
説明する。

第３図ａにおいて、スイッチＳ１をオンにするとトラン
ジスタＱ、が活性となり、巻線１５ａの端子電圧が所定
値となるように該巻線１５ａに電流が流れる。

巻線１５ａに流れる電流と界磁部１２の電磁作用により
駆動トルクが発生し、回転子１１は界磁部１２の１磁極
の角度の範囲内で所定の方向（例えば図で時計方向）へ
回転する。

回転子１１が回転する結果、ピックアップアーム２をレ
コード盤１の上方位置まで回転させる。

このとき、巻線１５ａの両端からみた概略の等何回路は
第３図すのごとくとなり、巻線１５ａに供給される電流
■は回転子１１の回転による逆起電圧Ｅａの増加に伴っ
て減少する。

その結果、回転子１１は所定値以上の速度にはならない
ため、ピックアップアームの暴走回転は生じない。

また、第３図ａにおいてスイッチＳ２をオンにすると、
他方の巻線１５ｂに電流が供給され、回転子１１は前述
の回転方向と逆方向に回転し、ピックアップアーム２を
レコード盤１の上方位置から、その外側へ離してゆく。

さらに、スイッチＳ３をレコード演奏中にオンにしてお
くならば、インサイドフォースをキャンセルすることが
できる。

なお、第３図ａ中のＲ１１Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は各トラン
ジスタＱ１．Ｑ２のベースに所定のバイアスを与えるた
めの抵抗、Ｄはダイオードである。

また、Ｒ６は上記インサイドフォースのキャンセル度合
を調整するための可変抵抗である。

次に、本実施例におけるコギング力について説明する。

コギング力は磁場に貯えられた磁気エネルギーが界磁部
と電機子鉄心の相対位置に応じて変化することにより生
じるもので、第２図に示すごとく、界磁部１２と電機子
鉄心１３の両者に磁気的な周期性がある場合には、一般
に、その両方に共通して存在する調波成分（整合成分）
のコギング力が発生する。

ここでは、界磁部１２と電機子鉄心１３の相対位置が１
回転変化するものとして、補助溝１７２〜１７ｈの有無
によるコギング力の相違を比較することにより、補助溝
の効果を説明する。

磁気エネルギーは界磁部１２の発生する磁束密度の２乗
に関係する量であるから、第２図に示すようなＮ［ｊの
ピッチが１６５°、Ｓ極のピッチが１９５°の界磁部１
２の有する磁気的な周期・波形の基本的な調波成分は第
１次調波成分となる。

ここで、１回転１回の正弦波成分を第１次調波成分とす
る。

すなわち、界磁部１２は第１次調波成分を基本として、
第２次、第３次、・・・・・・・・・などの高調波成分
を含んでいることになる。

一方、電機子鉄心１３の磁気的不均一性は巻線用溝１６
３〜１６ｄと補助溝１７ａ〜１７ｈによって生じる。

まず、補助溝を設けない場合を考えるならば、巻線用溝
（１６ａ、１６ｄ）と（１６ｂ。

１６ｃ）は１８０°反対の位置にあるため、電機子鉄心
１３の磁気的不均一性の基本的な調波成分は第２次成分
となる。

従って、これを基本として、第４次、第６次、・・・・
・・・・・等の高調波成分をも含んでいる。

コギング力は、電機子鉄心１３の有する磁気的不均一性
の成分と、界磁部１２の有する調波成分が整合（一致）
するときに発生するから、補助溝１７ａ〜１７ｈのない
ときのコギング力は第２次、第４次、第６次・・・・・
・・・・等の調波成分が主に生じる。

本実施例の電機子鉄心１３．は、補助溝１７ａ〜１７ｈ
を有することにより磁気的不均一性の状態は変化し、そ
の結果、第２図の実施例のコギング力は著しく小さくな
っている。

以下に、そのことを第４図を参照して説明する。

第４図は巻線用溝１６ａの入日付近での磁束の分布を代
表して表した図である。

同図において、界磁部１２より流出する磁束は矢印の線
にて示されるように大部分が磁気抵抗の高い溝部をさけ
て電機子鉄心１３の突極の先端部に吸いとられる。

その結果、図示の破線Ｈよりも深い部分での磁束は非常
に少なくなる。

従って、溝１６ａの深さは破線Ｈより深くても、磁気的
には破線Ｈの深さのものとほぼ同等である。

他の巻線用溝１６ｂ、１６ｃ、１６ｄについても同様で
ある。

そこで、第２図に例示したごとく、巻線用溝とほぼ等し
い幅を有し、かつ巻線用溝よりも浅い開溝状の補助溝で
あっても、巻線用溝と同等または、はぼ同等な磁気的効
果を得ることができる。

本実施例では、主炎Ｉｔ１３ａ、１３ｂの両端の溝の中
心間隔を４等分する位置、および補助突極１４ａ、１４
ｂの両端の溝の中心間隔を２等分する位置に設けている
。

すなわち、巻線用溝１６ａ〜１６ｄと補助溝１７ａ〜１
７ｈとからなる溝の全体が回転中心Ａに対して等角度間
隔（３０°間隔）または、はぼ等角度間隔となるように
配置されている。

従って、本実施例の電機子鉄心１３の磁気的不均一性の
周期・波形の基本的成分は第１２次調波成分となり、そ
の高調波成分である第２４次、第３６次、・・・・・・
・・・等が含まれることになる。

その結果、コギング力としては、主に第１２次、第２４
次、第３６次等の調波成分が生じる。

上述の結果を、補助溝１７ａ〜１７ｈを設けたい場合と
比較すると、第２．４，６，８，１０゜１４．１６・・
・・・・・・・次等の調波成分のコギング力が欠落（ま
たは減少）シ、さらにコギング力の基本的な調波成分の
次数は、補助溝のない場合では第２次であるのに対して
、補助溝を設けることにより第１２次といったように６
倍の高次になっている。

一般に、コギング力の各成分の大きさは、電機子鉄心の
有する該当成分の大きさと界磁部の有する該当成分の大
きさの積に関係し、その積が小さくなればコギング力の
該当成分の大きさも小さくなる。

また、界磁部の有する調波成分は、通常、高次の成分に
なる程、その大きさが急速に減衰するから、第２次成分
に比較して第１２火成分はかなり小さいのが普通である
。

従って、本発明のごとく補助溝を設けることにより、コ
ギング力に関与し得る界磁部および電機子鉄心の調波成
分の数が少なくなるだけでなく、さらにコギング力の基
本的な調波成分が高次となることにより、コギング力は
著しく減小する。

さらに、界磁部１２の磁極の切換の゛一方が溝（巻線用
溝または補助溝）と対向するときに、他方の極の切換え
が突部と対向するようになすことにより、コギング力を
一層率さなものとし得る。

なお、前述の本発明の実施例においては、界磁部を回転
子とし、電機子鉄心を固定子としたが、本発明はそのよ
うな構造のみに限定されるものではなく、その関係が逆
であっても良い。

また、外転形に限らず、内転形であっても良い。

第５図に本発明の別の実施例の要部構造図を示す。

同図において、回転子２１に取付けられた界磁部２２は
表面にＮ極とｓｌを有する円環状の永久磁石により構成
されている。

固定子を構成する電機子鉄心は、２個の主突極２３ａと
２３ｂを有する主突極成体２３と、２個の補助突’ｔ２
４ａと２４ｂを有する補助突極構成体２４により構成さ
れ、主突極構成体２３と補助突極構成体２４は磁気的お
よび機械的に連結されて固定されている。

電機子鉄心の主突極２３ａ 、２３ｂおよび補助突極２
４ａ、２４ｂは界磁部２２の磁極と所要間隙あけて対向
し、界磁部２２は上記電機子鉄心に対して回転自在とな
っている。

各主突極２３ａ。２３ｂには駆動巻線となる巻線２５ａ
、２５ｂが巻装され、巻線２５ ａ 、２５ｂに所定方
向の電流を供給することにより、回転子２１を所定の方
向に回転駆動するような構成となっている。

本実施例においても、各巻線用溝２６ａ、２６ｂ。

２６ｃ 、２６ｄと磁気的にほぼ同等な効果を有する補
助溝２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ。

２７ｆ、２７ｇ、２７ｈ、２７ｉ、２７ｊ、２７ｋ。

２７１３．２７ｍ、２７ｎ 、２７ｏが設けられ、巻線
用溝２６３〜２７ｄと補助溝２７ａ〜２７ｏとからなる
奇数個（１９個）の溝の全体が等角度間隔（３６０°／
１９キ１８．９５°間隔）または、はぼ等角度間隔とな
るように配置されている。

従って、本実施例の電機子鉄心の磁気的不均一性の有す
る基本的な調波成分は、補助溝がないときに第２火成分
であるのに対し、補助溝のある場合には第１９火成分と
なる。

一方、界磁部の有する磁気的な周期・波形の基本的な成
分は第２次である。

その結果、コギング力の基本的な成分は、補助溝がない
場合に第２次であるのに対して、補助溝２７ａ〜２７ｏ
を設けた場合には第３８次と１９倍の高次となる。

その結果、本実施例のコギング力は著しく小さくなる。

なお、第５図の実施例に示しているように、電機子鉄心
の主突極構成体に対して補助突極構成体を別体とするな
らば、主突極に巻線を施した後に補助突極構成体を取付
ければ良いので、巻線が容易となり、製造上、有利とな
る。

もちろん本発明は、そのような構造に限らず、第２図に
例示したように、たとえば珪素鋼板等の薄板を金型にて
主突極と補助突極を一体的に形成したものを打抜き、そ
のいくつかを積層して電機子鉄心を製作しても良し）。

その場合、巻線用溝および補助溝の形状、精度は金型に
より決まるため、量産時のバラツキが少なく、コギング
力を低減する効果はより安定する。

また、補助溝の深さを浅くして、主突極の基部を先端部
よりも狭くするならば、巻線を収納する空間を大きくし
得るため、効率の良い回動装置となる。

さらに、補助溝の幅を巻線用溝の幅と等しく、または、
はぼ等しくするならば、巻線用溝と磁気的にほぼ同等な
効果を容易に得ることができる。

もちろん、補助溝を巻線用溝と同一または、はぼ同一形
状のものとしても、コギング力を低減し得ることはいう
までもない。

また、前述の実施例に示すごとく、電機子鉄心の溝（巻
線用溝および補助溝）の総数を奇数にするならば、容易
にコギング力を小さくし得る。

ないために、専用の速度検出巻線を使けて通電電流を制
御するようにしても良い。

さらに、２本の巻線材を同一の主突極に同時に巻いて２
個の駆動巻線を形成しても良い。

また、巻線に生じる発電電圧により、ピックアップアー
ムなどの被回動部材の低域共振の水平成分を検出して、
補償、制御することも可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明は、効率が良く
、シかもコギング力の小さい有限角度回動装置を提供し
得るものである。

従って、本発明に基づき、特にレコードプレヤー等のピ
ックアップアーム駆動装置を構成するならば、応答の速
い高性能の装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレコードプレヤーの概略平面図、第２図は本発
明の一実施例の要部構造図、第３図ａ。 ｂは同実施例の駆動回路と同要部の等価回路を示す図、
第４図は同実施例の要部の磁束分布を表わした図、第５
図および第６図はそれぞれ本発明の別の実施例の要部構
造図である。 １１．２１．３１・・・・・・回転子、１２，２２，３
２・・・・・・界磁部、１３．３３・・・・・・電機子
鉄心、２３・・・・・・主突極構成体、２４・・・・・
・補助突極構成体、１３ａ。 １３ｂ 、２３ａ 、２３ｂ 、３３ａ 、３３ｂ＝−
−−−主突極、１４ａ 、１４ｂ、２４ａ 、２４ｂ＝
・・−・補助突極、１５ａ、１５ｂ、２５ａ 、２５ｂ
、３４ａ。 ３４ｂ・・・・・・巻線、１６ａ〜１６ｄ、２６ａ〜２
６ｄ。 ３５ ａ 、 ３５ ｂ・・・・・・巻線用溝、１７ａ
〜１７ｈ。 ２７ ａ〜２７ ｏ 、 ３６ ａ〜３６ ｇ・・−補
助溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平滑な磁極面を有する永久磁石によって形成された
   界磁部と、前記界磁部の磁極面に対向して配設された巻
   線用溝を有する電機子鉄心と、前記巻線用溝に巻装され
   た１個以上の駆動巻線を具備し、かつ前記駆動巻線を通
   電励磁することにより前記界磁部と電機子鉄心のうち、
   いずれか一方を他方に対して有限角度回動させるように
   した装置であって、前記電機子鉄心の少なくとも１個の
   突極に２個以上の補助溝を設け、前記巻線用溝と補助溝
   からなる溝の全体を回転中心に対して等角度間隔または
   、はぼ等角度間隔となし、かつ前記補助溝を前記巻線用
   溝よりも浅く形成したことを特徴とする有限角度回動装
   置。 ２ 複数個の磁極を有する円環状の永久磁石によって界
   磁部を形成し、前記永久磁石の磁極幅を電機子鉄心の溝
   の間隔の非整数倍にしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の有限角度回動装置。