CN101169952B - 自动平衡装置、旋转装置、盘驱动装置、平衡器和外壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动平衡装置。该自动平衡装置包括外壳、磁性流体和多个平衡器。该外壳是可旋转的。该磁性流体容纳于所述外壳中。所述多个平衡器的每个在所述外壳中是可移动的且具有磁体和安装到其上的轭，该轭具有形成在所述外壳的旋转的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

Description

自动平衡装置、旋转装置、盘驱动装置、平衡器和外壳

技术领域

本发明涉及一种平衡操作目标的旋转的自动平衡装置、以及一种旋转装置、盘驱动装置、平衡器、和自动平衡装置安装于其上的外壳(housing)。

背景技术

当作为记录介质的盘在记录和/或复制例如数据的可旋转盘装置例如光学盘装置或磁盘装置上旋转时，盘的旋转会是非平衡的。结果，记录和/或复制的稳定性会下降。

改善盘的旋转的平衡的技术已经例如在日本专利申请公开No.HEI4-312244，第(0006)段，图1中被提出。在此相关技术参考中，布置了具有含磁性流体的空间部分的盘状构件以使得该构件与马达轴一起旋转，该磁性流体作为平衡器操作。盘状构件具有轴套(boss)部分。环形磁体安装在轴套部分的侧圆周表面。这样，当旋转轴的旋转速率低时，环形磁体吸引磁性流体以使得盘状构件不会不平衡。

发明内容

由于流体制成的平衡器比相关技术中金属球等制成的平衡器更轻，所以利用由流体制成的平衡器，确保了安静。然而，难于平衡操作目标的旋转。

鉴于前述内容，期望提供一种确保平衡操作目标的旋转的自动平衡装置以及一种旋转装置、盘驱动装置、平衡器和自动平衡装置安装于其上的外壳。

鉴于前述内容，还期望防止平衡器由于发生在平衡器的内圆周侧面与其外壳之间的摩擦力等而导致的不平滑移动。

根据本发明一实施例，提供一种自动平衡装置。该自动平衡装置包括外壳、磁性流体和多个平衡器。该外壳是可旋转的。磁性流体容纳在外壳中。多个平衡器中的每个在外壳中是可动的且具有磁体和轭，轭安装到磁体且具有形成在外壳的旋转的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

根据本发明该实施例，因为包括磁体和轭的平衡器具有与相关技术的金属球的比重一样高的比重，所以平衡器能可靠地平衡操作目标的旋转。另外，因为磁性流体附着到平衡器，所以磁体平滑地移动。这样，与相关技术的金属球不同，在该实施例中，能降低噪声。

另外，因为平衡器包括轭，所以根据轭的形状产生最优磁场。这样，平衡器和附着到平衡器上的磁性流体能最优地移动。

特别地，在该实施例中，因为轭在其内圆周侧具有隆起部分或凹陷部分，所以隆起部分或凹陷部分允许发生在轭和外壳之间的摩擦力降低并防止磁性流体进入它们之间。这样，平衡器能平滑地移动。

隆起部分或凹陷部分形成在外壳的旋转的圆周方向上，使得隆起部分或凹陷部分关于平衡器的中心对称。这样，因为平衡器的姿态变得稳定，所以它能在外壳中平滑地移动。结果，能防止该自动平衡装置不必要地振动并该自动平衡装置能快速地平衡操作目标的旋转。

隆起部分或凹陷部分包括多个构件，所述多个构件沿外壳的旋转的圆周方向形成，使得所述构件关于平衡器的中心对称。这样，平衡器的姿态变得比具有一个隆起部分或一个凹陷部分的平衡器更稳定。

隆起部分或凹陷部分是通过表面粗糙处理形成的构件。表面粗糙处理通常为喷砂处理，其导致表面以预定表面粗糙度变粗糙。

根据本发明一实施例，提供一种自动平衡装置。该自动平衡装置包括磁性流体、多个平衡器和可旋转的外壳。多个平衡器中的每个具有磁体和安装于其上的轭。可旋转的外壳具有内壁表面、面对内圆周壁表面的外圆周壁表面、以及形成在内圆周壁表面和外圆周壁表面之间的移动空间，所述内壁表面具有隆起部分或凹陷部分且形成在外壳的旋转的内圆周侧。多个平衡器和磁性流体容纳在该移动空间中。

根据本发明一实施例，提供一种旋转装置。该旋转装置包括外壳、驱动机构、磁性流体和多个平衡器。驱动机构驱动该外壳的旋转。磁性流体容纳在外壳中。多个平衡器中的每个在外壳中是可移动的并具有磁体和安装在其上的轭，所述轭具有形成在所述外壳的旋转的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

根据本发明一实施例，提供一种盘驱动装置。该盘驱动装置包括外壳、支承部件、驱动机构、磁性流体和多个平衡器。支承部件支承其上可记录信号的盘状记录介质。驱动机构整体地驱动支承部件和外壳的旋转。磁流体容纳于外壳中。多个平衡器中的每个在外壳中是可移动的并具有磁体和安装在其上的轭，该轭具有形成在外壳的旋转的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

根据本发明一实施例，提供一种平衡操作目标的旋转的平衡器。该平衡器包括磁体和轭。该轭具有形成在旋转的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分且安装在磁体上。

根据本发明一实施例，提供一种用于自动平衡装置的外壳，该自动平衡装置平衡操作目标的旋转且容纳平衡器和磁性流体，该平衡器具有磁体。该外壳包括移动区域和内圆周壁表面。在移动区域，平衡器和磁性流体是可移动的。内圆周壁表面形成于移动区域中在旋转的内圆周侧，且具有隆起部分或凹陷部分。

根据本发明一实施例，操作目标能可靠地被平衡。另外，能防止平衡器由于发生在平衡器的内圆周侧与其外壳之间的摩擦力等而不平滑地移动。

在对附图所示的本发明的优选模式实施例的详细描述的教导下，本发明的这些和其它目标、特征和优点将变得更加清晰。

附图说明

将结合附图从下面的详细描述更充分地理解本发明，附图中类似的附图标记指示类似的元件，附图中：

图1是示出根据本发明一实施例的自动平衡装置的截面图；

图2是沿图1所示的自动平衡装置的线A-A取得的截面图；

图3A、图3B和图3C是示出平衡器的示意图；

图4是示出其上安装有自动平衡装置的盘驱动装置的截面图；

图5A、图5B和图5C是示出自动平衡装置的运动的示意图；

图6是示出根据本发明另一实施例的用于平衡器的轭的截面图；

图7A、图7B、图7C和图7D是示出根据本发明其它实施例的轭的透视图；

图8是示出根据本发明另一实施例的轭的截面图；以及

图9是示出根据本发明又一实施例的自动平衡装置的一部分的截面图。

具体实施方式

下面，参考附图，将描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明一实施例的自动平衡装置的截面图。图2是沿图1所示的自动平衡装置的线A-A取得的截面图。在图1和图2中，自动平衡装置由附图标记10指示。自动平衡装置10包括多个平衡器11和容纳平衡器11的盒(case)2。盒2具有上开口，其上安装有罩(cover)1。盒2和罩1组成外壳5。外壳5容纳磁性流体9。在这个实例中，布置四个平衡器11。然而，平衡器11的数目不限于四个。平衡器11的数目可以是大于2的任何整数，只要它们起作用。

替代磁性流体9，可以使用磁致流动(magneto-rheological，MR)流体。磁性流体9的溶剂的实例包括水、油和多钨酸钠，但不限于此。

形成在外壳5内的中心的是向上凸出的轴套部分2b。形成在外壳5的外圆周壁表面2a和作为轴套部分2b的侧表面的内圆周壁表面2f之间的是移动空间14，平衡器11在其中移动。移动空间14的上和下部分被下路径表面2d和上路径表面1b(其为罩1的背面)限制。

如图2所示，布置在轴套部分2b的上表面上的是凸缘(flange)2c。凸缘2c与形成在罩1的中心附近的孔1a配合。罩1和盒2例如通过焊接、激光焊接、压接法(crimping)或压焊来连接，但不限于此。罩1和盒2由不受平衡器11的磁性影响的材料制成。罩1和盒2的材料的实例包括诸如聚碳酸酯的塑料、铝合金、青铜(bronze)合金、不锈钢和陶瓷，但不限于此。

旋转轴构件16插入到并固定到形成于轴套部分2b中的通孔2e。如后面将要描述的，旋转轴构件16是设置于器件中的马达的旋转轴构件，自动平衡装置10安装于其上，或者是单独的共轴的轴构件。

如图2所示，平衡器11的沿半径方向的宽度a和沿移动空间14的轴方向的宽度(高度)b满足关系a＞b。在这个结构中，能防止在移动空间14中移动的平衡器11翻转且防止其磁化方向反转。

图3A是从自动平衡装置10的内圆周侧观察的平衡器11的示意图。图3B是从自动平衡装置10的外圆周侧观察的平衡器11的示意图。图3C是示出平衡器11的平面图。平衡器11包括磁体17和与其连接的轭13。

磁体17具有如环的一部分的弧块形状。磁体17的材料的实例包括铁素体和钕，但不限于此。磁体17例如在旋转的圆周方向(由R方向指示)和半径方向(由S方向指示)被磁化。布置在外壳5中的多个平衡器11的磁体17被磁化，使得相邻平衡器11的磁体17相互排斥。换句话说，在外壳5中设置平衡器11使得相同的磁极相互面对。结果，能防止平衡器11在外壳5中相互吸引。

然而，磁体17可以不布置得使相同磁极相互面对。这是因为，如后面所述的，由于轭13连接至磁体17，尽管磁场发生在外圆周侧，它在相邻磁体17之间变弱。

轭13连接至磁体17，使得轭13覆盖至少磁体17的内圆周表面17e。在这个实例中，轭13覆盖内圆周表面17e和两侧面17d。换句话说，磁体17的上表面17a，下表面17b和外圆周表面17c被暴露。磁体17和轭13例如通过焊接、激光焊接、超声焊接，压接法或压焊被连接，但不限于此。轭13允许平衡器11的外圆周侧比其内圆周侧吸引更多磁性流体9。这样，当外壳5开始旋转且离心力施加到磁性流体9上时，磁性流体9的膜形成在平衡器11的外圆周侧。这样，平衡器11安静且平滑地移动。换句话说，在自动平衡装置10平衡操作目标的旋转之前，平衡器11被防止直接附着到外圆周壁表面2a，结果不会引起平衡器11的摩擦力增加和导致它们移动。因为上表面17a和下表面17b也吸引磁性流体9，所以当自动平衡装置10停止时，平衡器11如图2所示地悬于移动空间14中。

形成在轭13的内圆周侧(内圆周表面)13e上的是隆起部分13a。如后面所描述的，隆起部分13a允许发生在轭13与外壳5之间的摩擦力降低。结果，平衡器11能平滑地移动。隆起部分13a可以例如通过半去除(half-blank)轭13来形成。替代地，轭13和隆起部分13a可以是连接的单独构件。如图3C所示，隆起部分13a的半径方向的宽度g可以接近等于或小于轭13的厚度f，但不限于这种关系。

如图3A所示，多个隆起部分13a沿外壳5的旋转的圆周方向R形成以使得它们关于平衡器11的中心(在圆周方向R的中心线C)对称。在图3A和图3C所示的实例中，形成两个隆起部分13a。当多个隆起部分13a对称地形成时，平衡器11能在外壳5中移动而保持它的姿势稳定。特别地，当平衡器11在外壳5中移动时，隆起部分13a防止平衡器11沿半径方向S起伏并使其免于不必要的振动。结果，自动平衡装置10能快速并稳固地平衡操作目标例如盘D的旋转。

如图3C所示，隆起部分13a的前表面以弧形形成，但不限于此。因为隆起部分13a形成来减少轭13和外壳5的内圆周壁表面2f之间的接触面积且因此减少施加到它们之间的摩擦力，所以隆起部分13a的前表面可以以任何形状形成，只要隆起部分13a允许接触面积和摩擦力降低。

在图3A、图3B和图3C所示的磁体17的实例中，在平衡器11的圆周方向和半径方向的每个中磁极的数目是一对。替代地，在平衡器11的圆周方向和半径方向的每个中磁体17可具有多对(也就是，两对或更多对)磁极。磁极的对的数目越大，磁体17更加均匀地吸引磁性流体9。这样，当磁体17具有多对磁极时，自动平衡装置10的平衡器11能平滑地移动。另外，磁体17可以在外壳5的旋转的轴方向T具有一对磁极或多对磁极。

图4是剖视图，示出其上安装有自动平衡装置10的盘驱动装置。

在图4中，盘驱动装置由附图标记100指示。盘驱动装置100具有马达61。布置在马达61的旋转轴构件16的上端部的是其上安装有盘D的转台65。马达61包括例如具有驱动电流在其中流动的线圈61d的定子(stator)61b、具有磁体61e且能通过轴承61a旋转的转子(rotor)61c、以及前述转动轴构件16。如上所述，自动平衡装置10安装在旋转轴构件16上，使得自动平衡装置10可与旋转轴构件16一起旋转。马达61由次底座63支承。次底座63通过诸如橡胶的聚合物材料、金属构件等制成的弹性构件62由主底座64支承。次底座63、弹性构件62和主底座64构成振动系统。在这个实例中，振动系统由基于且布置在主底座64上的构件的所有振动构成。通常，弹性构件62的变形引起的振动的共振频率小于盘D的转动频率。

盘D的实例包括CD(压缩盘)、DVD(数字通用盘)、BD(蓝光盘(Blu-rayDisc)(注册商标))、信号可通过光学方法例如全息图记录到且从其读取的光学盘、诸如MO(Magneto Optical disc，磁光盘)的磁光盘、MD(Mini Disc，小盘)、以及诸如硬盘的磁盘，但不限于此。

下面，将描述自动平衡装置10的操作。图5A、图5B和图5C示出自动平衡装置10的操作步骤。

在盘D安装于转台上且马达61开始转动后，振动系统开始振动。如图5A所示，假设盘D由于存在非平衡15而是偏心的。非平衡15可以不仅存在于盘D上，而且在盘驱动装置100的其它构件上。当马达61开始被旋转(处于低速旋转状态)时，平衡器11和磁性流体9开始一起旋转。这是因为磁性流体9的粘滞力与平衡器11通过磁性流体9反抗上路径表面1b和下路径表面2d的摩擦力的总和大于外壳5的转动引起的离心力。

当马达61的转速增大时，平衡器11开始在移动空间14中滑动。因为平衡器11在平衡器11的内圆周侧(轭13的内圆周侧13e)具有隆起部分13a，所以平衡器11和内圆周壁表面2f之间的摩擦力是小的。另外，磁性流体9具有表面张力且隆起部分13a导致磁性流体9进入形成于平衡器11和内圆周壁表面2f之间的空间，结果防止了平衡器11粘附到内圆周壁表面2f。这样，如图5B所示，平衡器11在移动空间14中平滑地移动且离心力导致平衡器11和磁性流体9向移动空间14的外圆周侧移动。

当马达61的旋转频率超过振动系统的共振频率时，非平衡15的相(phase)几乎与振动系统的相相反。结果，弹性构件62的位移方向A1几乎变为非平衡15的位置的相反(reverse)。此时，如图5C所示，使所有平衡器11的重心位置沿方向A1移动且还使磁性流体9沿移动空间14的外圆周壁表面2a在方向A1上移动。当平衡器11相对于外壳5的转动几乎停止，也就是平衡器11和外壳5整体旋转时，非平衡15被抵消且盘D的旋转被平衡。此时，盘D的旋转速率是信号被记录或复制时的旋转速率，例如在从3000到7000rpm的范围，但不限于此。

当马达61的旋转速率下降并其停止时，平衡器11如原样停止(在图5B所示的位置)。替代地，根据自动平衡装置10的姿态，平衡器11由于重力的影响而移动到任何位置。

如上所述，在该实施例的自动平衡装置10中，包括磁体17和轭13的平衡器11具有与相关技术的金属球一样高的比重(specific gravity)。因此，自动平衡装置10能可靠地平衡操作目标例如盘D的旋转。当磁体17具有高比重时，即使外壳5具有小的直径，磁体17也能抵消非平衡。结果，自动平衡装置10能被小型化。另外，因为磁性流体9附着到平衡器11，所以它们平滑地移动。因此，与相关技术的金属球不同，在自动平衡装置10中，能降低噪声。

另外，因为平衡器11包括轭13，所以平衡器11根据轭13的形状优化地产生磁场。结果，平衡器11和附着在其上的磁性流体9能优化地移动。

特别地，当其上安装有自动平衡装置10的器件具有音频记录功能时，降低自动平衡装置10的噪声是十分有利的。当如相关技术中那样金属球作为平衡器移动时，要考虑到金属球的噪声被记录。具有音频记录功能的器件的例子包括声音记录器和便携式声音/图片记录器件，但不限于此。

图6是示出根据本发明另一实施例的平衡器的截面图。在图6中，平衡器由附图标记21指示。平衡器21包括轭23。轭23在其内圆周表面23e上具有隆起部分23a。隆起部分23a的前表面对应于外壳5的内圆周壁表面2f以弧形或接近平面形状形成。这样，这个实施例的轭23的隆起部分23a与内圆周壁表面2f的接触面积大于图3A、图3B和图3C所示的轭13的接触面积。然而，存在平衡器21与图3A、图3B和图3C所示的平衡器11相比更平滑地移动的可能性。

图7A、图7B、图7C和图7D是示出根据本发明其他实施例的用于平衡器的轭的透视图。

形成在图7A所示的轭33的内圆周表面33e上的是在外壳的旋转的圆周方向上的多个沟槽(凹陷部分)33a。在图7A所示的实例中，沟槽33a的数目为2，但不限于此。

形成在图7B所示的轭43的内圆周表面43e上的是在外壳的旋转的轴方向上的多个沟槽(凹陷部分)43a。在图7B所示的实例中，沟槽43a的数目是3，但不限于此。

形成在图7C所示的轭53的内圆周表面53e上的是比图3A所示的隆起部分1 3a小的多个隆起部分53a，例如轴套形隆起部分53a。多个隆起部分53a布置在外壳的旋转的圆周方向，使得隆起部分53a关于平衡器的中心对称。隆起部分53a的数目不受限制。

形成在图7D所示的轭73的内圆周表面73e上的是多个孔形凹陷部分73a。

图8是示出根据本发明另一实施例的轭的截面图。在图8中，轭由附图标记83指示。轭83通过折叠内圆周表面83e和侧表面83d形成，使得隆起部分83a作为折叠部分凸出。换句话说，当制造轭83时，轭83的尺寸越小，隆起部分83a越锐利地如图8所示地形成。作为隆起部分83a的折叠部分可用于降低轭83与外壳5的内圆周壁表面2f的接触面积。

图9是示出根据本发明又一实施例的自动平衡装置的一部分的截面图。在图9中，自动平衡装置由附图标记20指示。自动平衡装置20与自动平衡装置10的差异在于不平坦部分25形成在自动平衡装置20的内圆周表面22f上。在这个结构中，因为平衡器42和内圆周表面22f的接触面积降低而无需形成在平衡器42的轭45上的凹陷或隆起部分，所以平衡器42和内圆周表面22f的摩擦力降低。

本发明不限于前述实施例。相反，可以作出各种实施例。

例如，轭的内圆周表面可以通过表面粗糙处理而不平坦地形成。表面粗糙处理通常为喷砂处理，表面可以通过其被处理得具有预定的表面粗糙度。代替喷砂处理，凹陷部分或隆起部分可以交替且规则地形成。

图3A和图3C所示的平衡器11上的隆起部分13a沿外壳5的旋转的圆周方向R形成在内圆周侧13e上，使得隆起部分13a的较长侧面对应于圆周方向R。替代地，图3A和图3C所示的隆起部分13a可以沿外壳5的旋转的轴方向T形成在内圆周侧13e上，使得凸起部分13a的较长侧面对应于轴方向T。替代地，图3A和3C所示的隆起部分13a可以沿外壳5的旋转的圆周方向R从一端到另一端地形成在内圆周侧13e上，使得隆起部分13a较长侧面对应于圆周方向R。可以构思是图6到图8所示的隆起部分13a、23a和53a以及凹陷部分33a、43a和73a中的至少两个的组合的轭。

形成在图9所示的内圆周表面22f上的可以是沟槽形不平坦部分或者除了不平坦部分之外的另一隆起或凹陷部分。

本领域技术人员应理解，根据设计要求和其他因素可以发生各种修改、组合、子组合和替换，只要他们在所附权利要求或其等价物的范围内。

本发明包含与2006年10月24日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-288375相关的主题，在此引入其全部内容作为参考。

Claims (7)

1.一种自动平衡装置，包括：

外壳，其是可旋转的，并具有内圆周壁、外圆周壁和形成在所述内圆周壁和外圆周壁之间的移动空间；

磁性流体，容纳于所述外壳的所述移动空间中；以及

多个平衡器，其每个在所述外壳的所述移动空间中是可移动的且具有磁体和安装到所述磁体上的轭，该轭具有形成在所述平衡器的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

2.如权利要求1所述的自动平衡装置，

其中所述隆起部分或凹陷部分沿所述外壳的旋转的圆周方向延伸，使得所述隆起部分或凹陷部分关于所述平衡器的中心对称。

3.如权利要求1所述的自动平衡装置，

其中所述隆起部分或凹陷部分包括多个隆起部分或凹陷部分，所述多个隆起部分或凹陷部分沿所述外壳的旋转的圆周方向形成，使得所述多个隆起部分或凹陷部分关于所述平衡器的中心对称。

4.如权利要求1所述的自动平衡装置，

其中所述隆起部分或凹陷部分是通过表面粗糙处理形成的构件。

5.一种自动平衡装置，包括：

磁性流体；

多个平衡器，其每个具有磁体和安装在所述磁体上的轭；以及

可旋转的外壳，其具有内圆周壁表面、面对所述内圆周壁表面的外圆周壁表面、以及形成在所述内圆周壁表面和外圆周壁表面之间的移动空间，所述内壁表面具有隆起部分或凹陷部分且形成在所述外壳的旋转的内圆周侧，所述多个平衡器和所述磁性流体容纳在所述移动空间中。

6.一种旋转装置，包括：

外壳，具有内圆周壁、外圆周壁和形成在所述内圆周壁和外圆周壁之间的移动空间；

驱动机构，其驱动所述外壳的旋转；

磁性流体，容纳于所述外壳的所述移动空间中；以及

多个平衡器，其每个在所述外壳的所述移动空间中是可移动的且具有磁体和安装在所述磁体上的轭，该轭具有形成在所述平衡器的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

7.一种盘驱动装置，包括：

外壳，具有内圆周壁、外圆周壁和形成在所述内圆周壁和外圆周壁之间的移动空间；

支承部件，其支承其上可记录信号的盘形记录介质；

驱动机构，其整体地驱动所述支承部件和所述外壳的旋转；

磁性流体，容纳于所述外壳的所述移动空间中；以及

多个平衡器，其每个在所述外壳的所述移动空间中是可移动的且具有磁体和安装在所述磁体上的轭，该轭具有形成在所述平衡器的内圆周侧的隆起部分或凹陷部分。

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