CN1273335A - 转子平衡器及具有该转子平衡器的盘驱动器 - Google Patents

Abstract

转子平衡器及具有该转子平衡器的盘驱动器,其中,简化了用于自动校正盘旋转时出现的旋转失衡的自动平衡元件的结构以及用于精确安装盘的安装元件的结构,减小了噪音和振动。所述转子平衡器包括一个球盒,它安装在用来转动一旋转元件的转子上,有一个环形跑道空间,该空间的跑道面具有不同的摩擦系数;还包括一个自动平衡元件,它在所述路道空间的跑道面上移动,以自动校正所述旋转元件转动时产生的旋转失衡。

Description

转子平衡器及具有该转子平衡器的盘驱动器

本发明涉及转子平衡器及具有该转子平衡器的盘驱动器，特别是这样的转子平衡器及具有该转子平衡器的盘驱动器，它能够简化用于自动校正盘旋转时产生旋转失衡的自动平衡元件及用于精确安装盘的安装元件的结构，同时减小噪音及振动。

一般来说，当用于转动一个目标旋转元件的转子旋转时，因为各种原因会发生旋转失衡。为了消除这种旋转失衡的问题，设置转子平衡器。

转子平衡器用在各种装置中。在下面的说明中，转子平衡器作为一个盘驱动器的例子，该盘驱动器用于把信号记录在CD或DVD等盘上，并且用于再现盘上信号。

近来，由于盘驱动器设计得要在高速下旋转，而当盘高速旋转时便回产生盘的旋转失衡问题。

盘的这种旋转失衡使得难于精确地其上再现记录的信号或者是难于精确地把信号记录在盘上。

盘的这种旋转失衡常常是由于在制造盘时盘自身的不平衡而引起的(比如盘质量偏心时)，尤其是当盘高速旋转时这种失衡就成了一个严重问题。

此外，如果盘没有精确地安装在转盘上，则也可能出现旋转失衡。

为了解决盘的旋转失衡，把平衡器设置在安装盘的安装元件、夹持盘的夹持器或转动盘的主轴电机上。

下面结合附图说明现有技术中用于盘驱动器的转子平衡器。

图1是表示现有技术中具有一个转子平衡器的盘驱动器结构的剖视图。

如图所示，在转轴1的下部设有一个用于转动盘的主轴电机和一个自动平衡元件，其中，该电机通过设置一个和转轴1一起转动的转子来转动盘，自动平衡元件用于当盘(未示出)在主轴电机3的侧面旋转时校正旋转失衡。

所述自动平衡元件包括：一个球盒4，一个具有预定尺寸的磁铁5及用于校正盘旋转时的旋转失衡的多个金属球，其中，球盒4具有一个环形跑道，磁铁5位于球盒4中的一侧，金属球位于球盒4的周向内表面和磁铁5之间的空间6中。

磁铁5通常用来防止球7在空间6中任意移动。

于是，球盒4的周向内表面就成了球7运动的外跑道面8a，而磁铁5的表面就成了球7运动的内跑道面8b。

同时，在转轴1的上部设有一个安装元件，该安装元件包括：一个转盘9，盘(未示出)安装在其上；一个制成为插入件10(insert corn)的插入部分，它装在转轴1的上端，用于精确固定盘(未示出)；一个安装环11，它装在转盘9和插入件10之间；以及一个弹簧12，用于向上弹性地支承安装环11。

摩擦构件13安装在转盘9上表面的一个周向部位上，盘的下表面就附着在该摩擦构件上，从而防止盘在转盘9上任意地移动。

盘的孔(未示出)要插入到插入件10和安装环11外，所以其上周向部位制成预定程度的斜坡，以此方便盘的插入。

插入件10的外径大约为14.96～14.99mm，仅供参考，一般盘的中心孔的内径约为15mm～15.1mm。

所以，在盘孔的内径和插入件10的外径之间有大约为10～140μm的间隙，由此，当把盘插入到插入件10外并由一个夹持器(未示出)夹持住时，因为盘可能偏心安装在转盘9上，故而安装一个盘安装元件来消除偏心，这样，盘就对中了。

也就是说，盘的对中状态是这样的：盘插入到插入件10上，安装环11由弹簧12向上支承着，而夹持器(未示出)向下压住盘。

下面结合图2A和2B说明上述现有技术中具有转子平衡器的盘驱动器的操作。

图2A所示为现有技术中在盘没有质量偏心时球在转子平衡器的自动平衡元件中排列情况的视图；而图2B所示为现有技术中球在转子平衡器的自动平衡元件中补偿质量偏心时的排列情况的视图。

按照操作者的一个操作命令，转轴1随着主轴电机3一起旋转，同时，有盘“D”装在其上的转盘9也一起旋转。

这样，当盘高速旋转时，如果盘“D”发生了旋转失衡，球盒4中的球7就沿着空间6的外跑道面8a移动，从而校正盘“D”的旋转失衡。

即，如图2A所示，当盘“D”没有质量偏心时，球7在球盒4的空间6中均匀排列。

而如图2B所示，当盘“D”有质量偏心时，球7在球盒4的空间中集中在一侧，校正所述的质量偏心。

同时，如果盘驱动器直立使用，那么，由于球7上的重力作用，会产生下列问题。

即，如果盘驱动器直立使用，应该最好制作一自动平衡，球7应该在早期就自动排列好，这在技术上有难度。

上述自动排列指的是这样一种状态，即：由于主轴电机3的离心力作用，球7主要位于空间6的外跑道面8a上，以此来保持平衡。

一般而言，为了达到理想的自动平衡效果，球7在其上运动的外跑道面8a应该具有良好的表面粗糙度、同心度及圆度，由此，球7和外跑道面8a之间的摩擦系数应该最小。

同时，为了在早期就稳定住球7，球7和外跑道面8a之间的摩擦系数应该大些，以使得盘驱动器即使在球7处于直立状态也可以克服球7上作用的重力而向上推球7。

所以，在现有技术中，由于在盘驱动器的自动平衡和球的稳定之间存在互相矛盾的特点，设计时就得牺牲以上两个特征之一。

结果，由于绝对影响盘驱动器的基本能力的振动减小问题设计时占有优先地位，不可避免地耽误球平衡问题，以至于没有自动平衡功能或自动平衡功能不完全，这样就产生了振动和噪音。

因此，为了解决上述问题，采用了下面结合附图3A和3B说明的方法。

图3A是一个现有技术中自动平衡元件的结构的局部剖视图，表示盘驱动器处于直立状态时，为了向上推球，该平衡元件上设有一个突起；图3B是表示现有技术中图3A所示自动平衡元件的操作和结构的平面剖视图。如图所示，当装在基板14上的盘驱动器直立安装时，在磁铁5的跑道面，也即内跑道面8b上制有用于向上推球7的一个突起15。

换言之，在球7运动的内跑道面8b和外跑道面8a之间有一间隙，球7就位于此间隙中。见图3B，如果一个球7插在其前侧球和后侧球之间，并且被推向内跑道面8b，该球7将接触突起15，被突起15上弹，因此即使在低速下也产生自动平衡。

这样看来，一旦球7被上弹，它就处在由离心力排列好的状态下而连续旋转。

但是，在这种方法中，最严重的问题是当球7被突起15上弹时产生的噪音。

即，虽然解决了由球7的失衡产生的噪音，但是产生了另一种不规则且令人很不舒服的噪音。

另一个问题是，由于球7重复地碰撞突起15，这样就损坏了球7，而且，由于由突起15上推的球7向外跑道面8a上施加了冲击作用，球的表面损坏，以至于其平衡性能损坏。

另外，如果上推球7的突起15已经使用了很长时间，它会被冲击作用损坏，就不能履行其原始设计的能力，可靠性就下降。

而且，因为现有技术中盘的安装元件的结构是安装环11隔开一定距离安装在转盘9上并由弹簧12支承，如果其装配不精确或者有冲击作用于盘驱动器上，装配结构就易于变形，其操作可靠性就降低。

另外，在现有技术中，为了安装安装环11，要使转盘9的中部下凹，这就限制了球盒4的安装空间，使得球盒4的外径几乎与转盘9的外径相同。这样，由于处在盘的下表面上径向移动的光拾取头(Optical pick-up unit)易于与球盒4碰撞，很难安装球盒4。

因此，本发明的一个目的是提供一种转子平衡器及具有该转子平衡器的盘驱动器，可以简化用于校正转动旋转元件时出现的旋转失衡的自动平衡元件的结构以及用于安装旋转元件的安装元件的结构，并减小噪音和振动。

为了实现上述目的及取得其它的效果，按照本发明的具体实施例及其广义的说明，提供一种转子平衡器，它包括：一个安装在转动旋转元件的转子上的球盒，该球盒有一个环形的跑道空间，且该空间的跑道面具有不同的摩擦系数；一个在所述跑道空间的跑道面上移动的平衡元件，用来自动地校正转动所述旋转元件时产生的失衡。

在上述本发明的转子平衡器中，对于所述跑道空间的所述跑道面，其靠近所述旋转元件的旋转中心的内跑道面的摩擦系数大于远离所述旋转中心的外跑道面的摩擦系数。

在上述本发明的转子平衡器中，所述内跑道面的粗糙度大于0.7μm。

在上述本发明的转子平衡器中，所述平衡元件指的是多个金属球。

在上述本发明的转子平衡器中，所述转子指的是一个转盘，在盘驱动器中盘安装在所述转盘上，以把信号记录到盘上/再现盘上信号。

在上述本发明的转子平衡器中，所述转子指的是一个电机，用来给在盘驱动器中转动的盘提供动力，以把信号记录到盘上/再现盘上信号。

在上述本发明的转子平衡器中，所述转子指的是一个可旋转地固定所述盘的夹持器，以在当盘安装在盘驱动器中的转盘上时，把信号记录到盘上/再现盘上信号。

在本发明中，把信号记录到盘上/从盘上再现信号的盘驱动器有所述转子平衡器。

在本发明中，所述转子平衡器设置在安装盘片的转盘上。

在本发明中，在转盘上设置一个插入元件，它插入到转盘上的盘的中心孔中；还包括多个安装弹簧构件，设置在所述插入元件上，用弹性材料制成且其结构也有弹性，由此在安装盘时弹性支承着所述盘，从而精确而牢固地安装盘片。

在本发明中，所述插入元件与所述转盘制成为一体。

在本发明中，所述插入元件与所述转盘分开设置。

在本发明中，所述安装弹簧构件环绕所述插入元件设置。

在本发明中，由连接所述多个安装弹簧构件的外周边构成的线所形成的一个圆的直径比盘的中心孔的直径大一定的量，以利用所述安装弹簧构件的弹性变形而把盘插到所述插入元件上。

下面结合附图说明本发明的实施例。附图是本说明书的一部分，用于更进一步地理解本发明。这些附图表示了本发明的实施例，它们与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1是表示现有技术中具有一个转子平衡器的盘驱动器结构的剖视图；

图2A是现有技术中在盘没有质量偏心时球在转子平衡器的自动平衡元件中的排列情况的视图；

图2B是现有技术中球在转子平衡器的自动平衡元件中补偿质量偏心时的排列情况的视图；

图3A是一个现有技术中自动平衡元件的结构的局部剖视图，表示盘驱动器处于直立状态时，为了向上推球，该平衡元件上设有一个突起；

图3B是表示现有技术中图3A所示自动平衡元件的操作和结构的平面剖视图；

图4是一个盘驱动器的正剖视图，该盘驱动器具有按照本发明的一个实施例的转子平衡器；

图5是一个盘驱动器的平面视图，该盘驱动器具有按照本发明的一个实施例的转子平衡器的安装元件；

图6是一个盘驱动器的正剖视图，该盘驱动器具有按照本发明的另一个实施例的转子平衡器；

图7是一个盘驱动器的平面视图，该盘驱动器具有按照本发明的另一个实施例的转子平衡器的安装元件；

图8是表示按照本发明的一个具有转子平衡器的盘驱动器处于直立状态时的平面剖视图；及

图9是表示在图8所示状态下按照本发明的一个自动平衡元件的操作的平面剖视图。

下面结合本发明的优选实施例说明本发明，实施例的例子表示在附图中。

图4是一个盘驱动器的正剖视图，该盘驱动器具有本发明的转子平衡器；而图5是一个盘驱动器的平面视图，该盘驱动器具有本发明转子平衡器的安装元件。

如图所示，在转轴100的下部设有一主轴电机120，该电机有一个随着转轴100一起转动的转子110，以此来转动盘“D”。一个自动平衡元件200装在主轴电机120上，以便校正盘的旋转失衡。在转轴100的上部设有：一个转盘130，盘“D”安装在其上；一个摩擦构件140，它布置在转盘130的上表面的周向部位，盘“D”的下表面附着在该摩擦构件上而不会在转盘130上移动；一个安装元件300，它安装在转轴100的上端，用来精确地把盘固定在转盘130上。

下面详细说明构成本发明盘驱动器的转子平衡器的自动平衡元件200和安装元件300。

首先，自动平衡元件200包括：一个球盒220，该球盒有一个环形跑道空间210；一个由多个球230构成的平衡元件，球位于跑道空间210中，它们运动以平衡旋转的盘，一个磁铁240，它装在球盒230的跑道空间的内周向表面处。

这里，球230位于其中的跑道空间210的外跑道面成了球在其上运动的外跑道面210a，而磁铁240的跑道面成了球230在其上运动的内跑道面210b。磁铁240通常用来防止球230在跑道空间210中自由移动。

仅供参考，以主轴电机120的旋转中心为基础，靠近该旋转中心的那一侧称作内侧，而远离该旋转中心的那一侧称作外侧。

在本发明的自动平衡元件200中，跑道空间210的外跑道面210a和内跑道面210b制作得具有不同的表面粗糙度，以根据各个跑道面210a和210b，使得球230与跑道面210a和210b之间的摩擦系数不同。

这里，外跑道面210a的摩擦系数应该小，以便容易地建立自动平衡。

即，外跑道面210a制做得具有一优化的同心度和圆度条件，并且具有良好的粗糙度。

这样，当球230在外跑道面210a上运动时，球和外跑道面210a之间的摩擦阻力就最小。

同时，与外跑道面210a的粗糙度相比，内跑道面210b的粗糙度却较为粗糙，这样使得球230和内跑道面210b之间的摩擦阻力变大。如果盘“D”直立，则克服施加到球上的重力作用将球230很好上推，特别是，球230在低速下很快就在早期完成了自动平衡。

按照上述方式，通过把内跑道面210b的粗糙度弄糙，球230和内跑道面210b之间的摩擦变大，大于球230和外跑道面210a之间的摩擦。在这点上，内跑道面210b的粗糙度最好大于0.7μm。

这里，在球盒220的空间210中，外跑道面210a和内跑道面210b之外的其它表面，即，连接外跑道面210a和内跑道面210b的内空间的上下表面最好具有与外跑道面210a相同的粗糙度条件。

在以上说明中，自动平衡元件200设在转盘130处，但它也可以安装在主轴电机120或在转盘130上夹持盘片的夹持器(未示出)上。

同时，如图4和5所示，本发明转子平衡器的安装元件300包括一个插入件310或是一个插入部分，该插入件插入到盘的中心孔中，还包括多个安装弹簧构件320，这些弹簧构件320在插入件310的周边处或者一体制出或者分开制出。

安装弹簧构件320制得从插入件310的边部伸出一定程度，具有弹性且通过模制与插入件310一起制出。

在盘“D”的中心处制出的孔的内径，插入头310的外径以及由一条连接安装弹簧构件320的外周的线形成的一个圆的外径之间的相互比较关系如下所述。

盘“D”的孔的内径通常为15～15.1mm，插入头310的直径通常为14.96～14.99mm，而安装弹簧构件的直径通常为15.1±0.3mm。

图6是一个盘驱动器的正剖视图，该盘驱动器具有按照本发明的另一个实施例的转子平衡器；而图7是一个盘驱动器的平面视图，该盘驱动器具有按照本发明的另一个实施例的转子平衡器的安装元件。

关于同样零部件的说明在此省略。下面说明按照本发明的另一个实施例的安装元件300。

根据本发明的另一个实施例，转子平衡器的安装元件300包括：一个插入头330，它与转盘130按圆柱形式一体制作，其上周向部位制成斜坡，以易于盘“D”的插入，而其下端插在盘“D”的中心孔中；多个安装弹簧构件340，它们沿着插入头330的周边制作。

如图6所示，安装弹簧构件340从转盘130伸出，其上端从插入头330的上表面的斜坡处伸出，形成了一条延长线，成为插入头330本身的一部分。

下面结合图8和9解释本发明具有上述结构的转子平衡器的盘驱动器的操作，所述平衡器由安装元件300和自动平衡元件200构成。

图8是表示按照本发明的一个具有转子平衡器的盘驱动器处于直立状态时的平面剖视图；而图9是表示在图8所示状态下按照本发明的一个自动平衡元件的操作的平面剖视图。

首先，为了把盘“D”安装在转盘130上，盘“D”的孔插到插入头310上。然后，安装弹簧构件320弹性变形，把盘弹性地安装到插入头310上，同时，夹持器(未示出)把盘“D”下压到转盘130上，从而将盘对中安装。

之后，当转盘130在主轴电机120的驱动下旋转时，如果盘本身存在质量偏心，则会产生旋转失衡。

当由于盘的质量偏心而产生旋转失衡时，在球盒的空间210中运动的球230就聚集到一侧，从而校正了旋转失衡。

在这点上，一般而言，如果盘直立旋转，会有重力作用到球230上，使得球230难于移动到正确的位置而校正盘的质量偏心。

但是，在本发明中，由于内跑道面210b的粗糙度不好，增加了球230的摩擦阻力，如图9所示，球230接触内跑道面210b，被上抬，很快地移动到位，从而校正了质量偏心。

因此，对于本发明具有自动平衡元件200和安装元件300的转子平衡器，当盘处于直立状态时，即使由于盘的质量偏心产生了旋转失衡，球也会克服其上作用的重力而移动到位，容易地校正旋转失衡，结果，很快地建立自动平衡而没有噪音。另外，盘可以精确地安装在结构简单的安装元件上。

内跑道面210b和球230稳定的转数之间的关系的实验结果如下所述，仅供参考。

如果，内跑道面210b的粗糙度是0.7μ，转数范围是2500～3500rpm。一般而言，由于读取唱盘CD的转数是3000rpm，应使内跑道面210b的表面粗糙度适宜球的3000rpm稳定转数范围。

此外，如果内跑道面210b的表面粗糙度是10μ，则球230稳定下来的转数范围是1000～16000rpm。这样，外跑道面210a的粗糙度就均匀一致，没有振动量的变化。

如上所述，按照本发明的转子平衡器，用于把盘安装到转盘上的安装元件的结构得以简化，不需要太大空间，这样就方便了自动平衡元件的安装。

另外，转子的旋转失衡可以容易地校正，从而解决了驱动器高速旋转时盘中产生的盘的旋转失衡问题。

而且，由于简单地通过使内跑道面具有不同的粗糙度就可以在不需要另外附加元件的条件下容易地校正旋转失衡，同时解决噪音和振动问题，对于质量和元件的成本而言卓有成效。

虽然在以上说明中举例说明的是用于记录和再现CD、DVD等盘上的信号，但所述转子平衡器可以用于各种元件上。

由于在不偏离本发明的精神或基本特征的条件下可以按多种方式实施本发明，所以，应该理解，除非特别指明，上述实施例不应该受限于以上说明的具体细节，应该广义地认为在所附权利要求限定的精神和范围内。所以，所有落入权利要求范围内的改变和改进及其等同物都属于所附权利要求的范围中。

Claims (13)

1.一种盘驱动器，它具有用于支承盘的转盘和用于平衡盘的旋转的转子平衡器，所述转子平衡器的特征在于：

在用来转动一旋转元件的转子上安装一个球盒，该球盒有一个环形跑道空间，而该空间的跑道面具有不同的摩擦系数；及

使一平衡元件在所述跑道空间的跑道面上移动，以自动地校正旋转元件转动时产生的旋转失衡。

2.如权利要求1所述的转子平衡器，其特征在于，对于所述跑道空间的跑道面，靠近旋转元件旋转中心的内跑道面的摩擦系数大于远离所述旋转中心的外跑道面的摩擦系数。

3.如权利要求1所述的转子平衡器，其特征在于，所述内跑道面的粗糙度大于0.7μm。

4.如权利要求2或3所述的转子平衡器，其特征在于，所述内跑道面用磁铁制成。

5.如权利要求1所述的转子平衡器，其特征在于，所述平衡元件指的是多个金属球。

6.如权利要求1所述的转子平衡器，其特征在于，所述转子指的是一个电机，用来给在盘驱动器中转动的盘提供动力，以把信号记录到盘上/再现盘上信号。

7.如权利要求1所述的转子平衡器，其特征在于，所述转子指的是当盘安装在盘驱动器中的转盘上来把信号记录到盘上/从盘上再现信号时，用于旋转地固定所述盘的夹持器。

8.如权利要求1所述的盘驱动器，其特征在于，所述转子平衡器设置在安装盘片的转盘上。

9.如权利要求8所述的盘驱动器，其中，所述转盘的特征在于：

一个插入元件插到所述盘的中心孔中；且

在所述插入元件处有多个安装弹簧构件，它们用弹性材料制成且其结构也具有弹性，当安装盘片时弹性支承着盘，使得盘可以精确而牢固地安装。

10.如权利要求9所述的盘驱动器，其特征在于，所述插入元件与所述转盘制成为一体。

11.如权利要求9所述的盘驱动器，其特征在于，所述插入元件与所述转盘分开设置。

12.如权利要求9所述的盘驱动器，其特征在于，所述安装弹簧构件围绕所述插入元件设置。

13.如权利要求9所述的盘驱动器，其特征在于，由连接所述多个安装弹簧构件的外周边构成的线所形成的一个圆的直径比盘的中心孔的直径大一定量，利用所述安装弹簧构件的弹性变形而把盘插到所述插入元件上。

Images