CN1313602A - 装有自补偿动态平衡器的盘驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有能够限制由盘重心偏心所产生的内部振动的自补偿动态平衡器的盘驱动装置。该自补偿动态平衡器设置在盘驱动装置内的至少一个旋转部件上,即:转盘、夹持件和/或转轴马达的转子。该平衡器包括与上述旋转部件一体旋转的环形管道及置于该管道内的游动件,并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免夹持件及转盘之间夹持所述盘的磁性引力影响。

Description

装有自补偿动态平衡器 的盘驱动装置
本申请为三星电子株式会社于1997年10月9日向中国专利局提交的题为“装有自补偿动态平衡器的盘播放机”的申请号为97120700.3的中国专利申请的分案申请。
本发明涉及一种盘驱动装置，特别涉及一种具有用来抑制由于盘的重心偏心产生的内部振动的自补偿动态平衡器的盘驱动装置。
一般来说，一个盘驱动装置在/从诸如小型光盘(CD)、CD-ROM和多用数字盘(DVD)之类的记录媒体上记录和/或重放信息。因其敏感性，要求盘驱动装置保护盘和光学头不受外界撞击和内部振动。
如图1所示，一个典型的盘驱动装置包括一个能够竖直转动的铰接于外壳(未示出)的机芯座10、一个连接在机芯座10上的机芯板20、一个安装在机芯板20上的用来给盘1提供旋转力的转轴马达21、一个连接在转轴马达21的转轴22上的用来容纳盘1的转盘23、一个对着转盘23安在外壳上部内表面上的用来固定置于转盘23上的盘1的夹持件40以及一个连在机芯板30上的能够在盘1上移动的用来进行记录和重放操作的光学头25。该盘驱动装置还包括设置在机芯座10和机芯板20之间的缓冲件30，用来防止外部振动通过机芯座10直接传到机芯板20、转轴马达21和光学头25。该缓冲件30是用像软橡胶或聚氨脂之类的能够吸收外部撞击的材料制成。
采用上述缓冲件30的盘驱动装置能够有效地防止盘1和光学头25的驱动不受外部撞击。然而，并未考虑减少转轴马达21由于盘的重心偏心而旋转产生的内部振动的方法。这里，盘重心偏心是由于盘的制造过程中的误差使盘的转动中心与盘的重心不一致而引起的。因此，转轴马达21的转轴因离心涡旋而绕转。
转轴马达的转轴的这种绕转不影响1X或2X型之类的低速盘驱动装置，但是在诸如6X,8X,12X,20X和24X型的高速盘驱动装置的情况下，转轴马达的绕转的影响就变得很严重，而使信息的记录/重放难以进行。
为克服上述的问题，在一般的高速盘驱动装置中，增大安装有转轴马达的机芯板的质量或者增强缓冲件的刚性，以便减小由于盘的重心偏心而引起的机芯板的移动。
然而，具有增大了质量的机芯板不仅不适用于高速旋转，而且会增加产品的成本，还有碍于产品的小型化。另外，增强缓冲件的刚性时，不能够有效地减小外部的撞击或振动。
为了解决上述的问题，本发明的第一目的是提供一种盘驱动装置，能够减小外部振动，并且无须增加重量就能够限制由于盘重心偏心所产生的内部振动。
本发明的第二个目的是提供一种安装有自补偿动态平衡器的转盘，该转盘用于盘驱动装置就能够限制由于盘重心偏心所产生的内部振动。
本发明的第三个目的是提供一种安装有自补偿动态平衡器的夹持件，该夹持件用于盘驱动装置就能够限制由于盘重心偏心所产生的内部振动。
本发明的第四个目的是提供一种安装有自补偿动态平衡器的转轴马达，该转轴马达用于盘驱动装置就能够限制由于盘重心偏心所产生的内部振动。
因此，为实现本发明的第一目的所提供的盘驱动装置包括：用来容纳盘的转盘及用来通过磁性引力夹持置于转盘上的盘的夹持件，转盘与安装在一机芯板上的转轴马达的转轴相固定，并且由转轴马达提供的旋转力驱动上述旋转部件的至少一个部件上设有一自补偿动态平衡器，其中平衡器包括与上述旋转部件一体旋转的环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免夹持件及转盘之间夹持盘的磁性引力影响。
为实现本发明的第二目的所提供的用于盘驱动装置的转盘包括：置放构件和定位凸台，该置放构件有一个连接马达转轴的连接孔和放置盘的置放表面，该定位凸台向外突出于所述置放构件并与盘的中心孔相配合，其特征在于所述置放构件具有环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免置于置放构件上的盘的磁性引力影响。
为实现本发明的第三目的所提供的用于盘驱动装置的夹持件，包括由马达驱动下旋转的夹持件主体和设置于该主体的按压件，该按压件用于按压置放在转盘上的盘，其特征在于，所述的夹持件主体具有环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免夹持件及转盘之间夹持所述盘的磁性引力影响。
为实现本发明的第四目的所提供的用于盘驱动转轴马达，包括由铁芯、绕在铁芯上的线圈构成的定子以及由外壳、磁铁构成的转子，磁铁面对所述铁芯并固定在外壳内侧，而转轴与转子相固定并随转子一起旋转，其特征在于所述的外壳具有环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免磁性引力影响。
以下参照附图对优选实施例的详细描述将会使本发明的上述目的和优点更加清楚。
图1是概略表示普通的盘驱动装置的分解透视图；
图2是示意按照本发明的一个实施例的盘驱动装置的分解透视图；
图3A至3C示出的是分别对应于盘的不同旋转速度，表示盘重心位置的偏心、转轴的位置和旋转中心之间的关系的图形；
图4是示意用于按照本发明的盘驱动装置的自补偿动态平衡器的第一实施例的透视图；
图5是把刚性体用作游动件时图4所示的自补偿动态平衡器的横截面图；
图6是把刚性体和流体用作游动件时图4所示的自补偿动态平衡器的横截面图；
图7和图8分别是包括第一和第二滚道的自补偿动态平衡器的横截面图；
图9至图12是概略表示用于按照本发明的实施例的自补偿动态平衡器的作为游动件的刚性体形状的局部剖开的透视图；
图13至图16是概略表示按照本发明的实施例的自补偿动态平衡器的滚道和盖子的剖面图；
图17是表示用于按照本发明的盘驱动装置的自补偿动态平衡器的第二
实施例的剖面图；
图18是沿图17的A-A线的剖面图；
图19是表示按照本发明第一实施例的盘驱动装置所采用的安装有自补偿动态平衡器的转盘的分解透视图；
图20是采用刚性体和流体作为按照本发明的实施例的自补偿动态平衡器的游动件时，如图19所示的安装有自补偿动态平衡器的转盘的剖面图；
图21是表示用于按照本发明的盘驱动装置的安装有自补偿动态平衡器的转盘的第二实施例的剖面图；
图22是表示按照本发明的盘驱动装置所采用的安装有自补偿动态平衡器的夹持件的第一实施例的分解透视图；
图23是采用轭铁作为按压构件时，如图22所示的安装有自补偿动态平衡器的夹持件的剖面图；
图24是采用压板和弹性构件作为按压构件时，如图22所示的安装有自补偿动态平衡器的夹持件的剖面图；
图25是采用刚性体和流体作为游动件时，如图22所示的安装有自补偿动态平衡器的夹持件的剖面图；
图26是表示用于按照本发明的盘驱动装置的安装有自补偿动态平衡器的夹持件的第二实施例的剖面图；
图27是表示按照本发明的盘驱动装置所采用的安装有自补偿动态平衡器的转轴马达的第一实施例的分解透视图；
图28是采用刚性体作为游动件时，如图27所示的安装有自补偿动态平衡器的转轴马达的剖面图；
图29是采用刚性体和流体作为游动件时，如图27所示的安装有自补偿动态平衡器的转轴马达的剖面图；
图30是表示按照本发明的盘驱动装置所采用的安装有自补偿动态平衡器的转轴马达的第二实施例的分解透视图；及
图31A和图31B是表示对于具有按照本发明的自补偿动态平衡器的盘驱动装置的盘的不同转速下，盘的重心位置偏心、转轴的位置和理想的旋转中心之间关系的图形。
如图2所示，按照本发明的优选实施例的盘驱动装置包括：机芯座50、与机芯座50弹性连接的机芯板70、插接在机芯座50和机芯板70之间的缓冲件60、安装在机芯板70上的转轴马达100、转盘200、光学头75、面对转盘200安装的用来夹持放在转盘200上的盘1的夹持件300以及用来防止由于盘1的重心偏心所引起的转轴马达100的转轴130的偏心旋转的自补偿动态平衡器400。
机芯板70经机芯座50接收由缓冲件60减缓了的外部传来的撞击，因此，为了减缓从机芯座50传来的外部振动，缓冲件60最好由呈现低刚性的材料如软橡胶或聚氨脂等材料来制成。另外，为了实现其小型化，机芯板70最好很轻。转轴马达100提供旋转力使盘1旋转。转盘200的中心固定于转轴130上，在运行期间，盘1放在转盘200的外表面上。面对转轴马达100的夹持件300可以防止放在转轴马达100上的盘1的不必要的运动。转盘200固定在转轴130上，并由转轴马达100驱动旋转。因此，盘1和夹持件300一起旋转。
参照图3A至图3C，现在来描述对应于盘的不同旋转速度，盘重心位置的偏心、转轴的位置和旋转中心之间的关系。
图3A是示意性地表示在转轴马达的公转速率等于或小于机芯板的固有频率时，盘的公转和旋转运动图形。这里，固有频率是由缓冲件的弹性模量以及机芯板和安装在机芯板上的其他零件的质量来决定的，并且表示沿水平方向即平行于盘面的方向的振动速率。如该图所示，当重心me偏心处在离盘1的理想旋转中心C1预定的距离的位置P1时，盘的理想旋转中心C1就绕中心C转动，并移动到位置C2,C3,和C4。对应于每一个理想旋转中心位置C2,C3，和C4的盘的重心me偏心的位置分别是P2,P3和P4。在这种情况下，相对于盘1的每一个理想旋转中心位置C1,C2,C3和C4，各个重心me偏心的位置P1,P2,P3和P4相互处在盘1的转动中心C的对面。
图3B是示意性地表示在转轴马达的转速接近于机芯板的固有频率时，盘的公转和旋转运动的图形。如该图所示，转动中心C相对于位置C1,C2,C3和C4处在垂直于各个重心偏心位置P1,P2,P3和P4的方向上。
图3C是示意性地表示在转轴马达的转速大于机芯板的固有频率时，盘的公转和旋转运动的图形，这对应于能够把信息记录在盘上或从盘上重放信息的盘的正常旋转速度。如该图所示，转动中心C相对于位置C1,C2,C3，和C4处在与各个重心偏心位置P1,P2,P3和P4的相同的方向上。
在本发明中，特征在于用自补偿动态平衡器(图2的400)来补偿盘的偏心。
自补偿动态平衡器400安在由转轴马达100提供的旋转力驱动旋转的转轴马达100的转子、转轴130、转盘200和夹持件300的至少一个上。
如图4所示，自补偿动态平衡器400的第一实施例包括一个横截面为矩形的环形管410，该环形管具有滚道450和可动地设置在滚道450内的游动件420。
环形管410包括一个形成有滚道450的主体412和一个用来在把游动件420封在滚道450内的状态下密封滚道450的盖子413，环形管410与转轴130同轴旋转。
用粘接剂、在盖子413和主体412上形成的对应的槽和突起或者用螺钉把盖子413与主体412连接起来，因为这些连接方法是公知技术，所以省略其详细说明。
游动件420包括能够由环形管410旋转期间所产生的离心力的作用从旋转中心朝外运动的多个刚性体430和/或流体440。
图5示出了滚道450，其中包括作为游动件420的多个刚性体430。刚性体430安装成能够自由滚动或滑动，以致能够由环形管410旋转期间的离心力决定它们的位置。
图6示出了滚道450，其中包括多个刚性体430和流体440。
由于流体440具有与滚道450和盖子413较大的接触面积(见图4)，并相对于刚性体430呈现很高的粘性，所以滚道450中流体440和刚性体430一起采用就能够有效地补偿由于盘的重心偏心所产生的内部振动力(见图2)。也就是说，刚性体430运动可以粗略地平衡并减小由于盘的重心me偏心引起的转轴130的公转运动，流体440精确地平衡并减小这种公转运动。
这里，所能够包括的流体440的量从涂覆刚性体430的外表面到只有几微米的厚度。在这种情况下，流体440仅减小刚性体430、滚道450和盖子414之间的摩擦力，而实际上并不起平衡的作用。
如图7所示，自补偿动态平衡器的第二实施例包括相互同心且毗邻的第一和第二矩形横截面管410a和410b，第一和第二游动件420a和420b分别设置在第一和第二矩形横截面管410a和410b内，并能够游动。
第一和第二矩形横截面管410a和410b分别独立地用作平衡器，并且能够精确地平衡和减小转轴130的公转。因为第一和第二游动件420a和420b与参照图5和图6所描述的游动件420实际上是相同的，所以这里就不再详细描述。
第一和第二矩形横截面管410a和410b以及分别安装在其中的游动件420a和420b可以如图8所示构成，也就是说，形成在第一管410a内的第一滚道450a的宽度和高度可以不同于形成在第二管410b内的第二滚道450b的宽度和高度。分别安装在第一滚道450a和第二滚道450b内的第一和第二游动件420a和420b的大小和密度也可以互相不同。因为第一和第二游动件420a和420b与参照图5和图6所描述的游动件420的实际上是相同的，所以这里就不再详细描述。
在所形成的第一滚道450a的宽度和高度大于第二滚道450b的宽度和高度并且所采用的第一游动件420a比第二游动件420b重的情况下，第一游动件420a粗略地平衡并减小由于盘1的重心me偏心引起的转轴130的公转运动，而第二游动件420b精细地平衡并减小转轴130的公转运动。
参照图7和图8所描述的自补偿动态平衡器可以有两个或更多个管。
图9至图11表示作为安装在滚道450内的刚性体430,430′,430″的刚性体的不同的形状和排列。
图9表示球形刚性体430的情况。
图10表示圆柱形刚性体的情况。圆柱形刚性体430′能够用其接触滚道450的内外壁内表面的外表面滚动。这种情况下，圆柱形刚性体430′的上下平表面可以接触滚道450滑动而在其间产生摩擦。考虑到上述情况，滚道450最好具有图16所示的形状，后面将予以描述。
图11表示锥台形刚性体430″的情况，锥台形刚性体430″可以用其接触滚道450的内底面的外锥面滚动。
另外，图12表示扇叶块形刚性体430的情况，该扇叶块形刚性体430插在滚道450内，能够接触滚道的底面和外圆周表面滑动。
此外，只要刚性体能够在滚道450内自由运动，刚性体430也可以变形为其他形状。
当有磁力影响时，刚性体430就有可能由于磁引力的作用而不能滑顺地滚动，因此，刚性体430最好是由非磁性物质制成，以免受磁影响(未示出)。
刚性体430最好由如下物质制成；碳化钨(WC)、铍钢(CuBe)、镍基合金C-276、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、奥氏体系列不锈钢YHD50、象SUS300、SUS304和SUS316等非磁性金属、陶瓷或合成树脂。
如上所述，当刚性体430是由非磁性物质制成时，刚性体430就不受邻近磁体的磁力影响，这样，刚性体430的运动就仅仅取决于盘1的重心偏心的位置(见图2)和管410的转动。
另外，刚性体430最好是由非氧化物质或涂覆了耐氧化层的物质制成，因为氧化即锈蚀会阻碍刚性体430在滚道450内的滑顺滚动或滑动。
因此，刚性体430可以由SUS300、陶瓷或合成树脂等物质来制成，而且可以用镀锌或镀镍-铬涂覆碳钢或铬钢基材来对刚性体430的外表面进行抗氧化处理。
刚性体430可以由受空气氧化时具有微细颗粒的物质制成，以便使刚性体430运动不受影响。
现在参照图13至图16来描述滚道450和盖子413的形状。
如图13所示，滚道450和盖子413的截面最好是矩形，在图14中，滚道450′和盖子430的横截面是椭圆。因此，减小管410的高度就能够有效地减小管410旋转过程中所产生的内部振动力。
如图15所示，滚道450″的横截面朝内鼓起，这种情况非常适宜于使刚性体430和滚道450″之间的接触面积最小化。
如图16所示，滚道450的内侧壁高于外侧壁，以使滚道450的上下表面呈一夹角，因此，当采用圆柱形刚性体430′(见图10)时，刚性体430′在滚道450内的滑动就能够达到最小。
为了有效地防止刚性体430和滚道450之间的磁力的影响，包括滚道450的管410和盖子413，最好由非磁性材料制成。也就是说，管410和盖子413可以由如下物质来制成：碳化钨(WC)、铍钢(CuBe)、镍基合金C-276、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、黄铜、铝、奥氏体系列不锈钢YHD50、象SUS300、SUS304和SUS316等非磁性金属、陶瓷或合成树脂。
另外，管410最好由SUS300、陶瓷或合成树脂等非氧化物质或碳钢或铬钢基材上涂覆了镀锌或镀镍-铬的抗氧化涂层的材料制成。
如图17和图18所示，第三实施例的自补偿动态平衡器400包括一个垂直固定于转轴130上的支撑板461和至少一个铰接并平行于支撑板461的摆动板465。这里，最好相互平行地设置一对支撑板461，并且摆动板465安装在这一对支撑板461之间，摆动板465用固定销463可枢转地连接在支撑板461之间。
参照图19和图20来描述安装有按照本发明的第一实施例的自补偿动态平衡器的转盘200。
转盘200的置放构件210连接在转轴马达100的转轴130上，因此，在置放构件210的中心处形成有一个装配孔240，以使转轴130插入并固定在装配孔240内。在置放构件210的上表面形成有一个与盘1(参见图2)的中心孔相配合的环形定位凸台220，该环形定位凸台220与装配孔240同心。环形滚道250环绕定位凸台形成在置放构件210上。能够由离心力的作用使之偏离置放构件210的旋转中心移动的多个游动件270插在滚道250内。盖子260把带有游动件270的滚道250密封起来。把盖子260装配到置放构件210的上部之后，把盖子260的上表面处理成为用于与盘1的表面相接触的平坦表面。
盖子260和置放构件210用粘接剂、槽榫结构或螺钉连接起来，因为这些连接技术是公知的常识，所以省略其详细说明。如图所示，滚道250的开口部分可以形成在滚道的整个上表面或者其上表面的一部分，其开口大小要足以能把游动件270插入到滚道250内。
另外，转盘200最好包括一个磁铁235，以便用磁引力把盘1与夹持件301(见图2)稳固地吸靠在置放构件210的表面上。磁铁235插在形成于装配孔240和定位凸台220之间的安装槽230内。
置放构件210的上表面在滚道250和定位凸台220之间的部分提供为处理成平坦表面的接触盘1表面的置放表面211。为了增大盘1和置放表面211之间的摩擦力以防止盘1相对于置放构件210滑动，可以安装一个摩擦件213。
游动件270由多个刚性体217和/或流体272构成，它们可以在置放构件210旋转期间所产生的离心力的作用下偏离置放构件210的中心移动。
图19表示在滚道250内多个刚性体271作为游动件270的例子，刚性体271可以根据置放构件210旋转期间所产生的离心力自由地滚动或滑动。
如参照图9至图12表示的实施例所示，安装在滚道250内的刚性体271的形状最好是球形、圆柱形、锥台形或扇叶块。但是，刚性体271的形状可以改形为别的形状，只要能够在滚道250内自由移动就行。
流体272还可以与刚性体271一起作为游动件270。由于流体272与滚道250和盖子260具有较大的接触面积，并相对于刚性体271呈现很高的粘性，所以滚道250中采用带有刚性体271的流体272就能够有效地补偿由于盘1的重心偏心所产生的内部振动力(见图2)。
这里，所能够包括的流体272的量从被覆刚性体271的外表面到只有几微米的厚度，在这种情况下，流体272仅减小刚性体271、滚道250和盖子260之间的摩擦力，而实际上并不起平衡的作用。
这里，当刚性体271用非磁性物质制成时，刚性体271就不受安装在定位凸台220内或环绕置放构件210的磁铁235的磁力的影响。因此，刚性体271的滑顺移动仅取决于盘1的重心偏心位置和置放构件210的旋转。
另外，刚性体271最好由非磁性物质或抗氧化涂覆的物质制成，因为氧化即锈蚀会阻碍刚性体271在滚道250内的滚动或滑动。刚性体271可以由在空气中氧化时具有微细颗粒物质制成，以使刚性体271的运动不受影响。
还可以用流体272作为游动件270，而无需刚性体271，这种情况下，把盖子260和滚道250互相密封起来用以防止流体272的泄漏。
如参照图13至图16的实施例所示，滚道250和盖子260截面是矩形450、椭圆形450′或朝内的鼓起的形状450″。也可以，滚道250的内侧壁高于其外侧壁，以便能够使滚道250的上下表面呈以夹角(如滚道450)。
为了有效地防止刚性体271和滚道250之间的磁力的影响，包括滚道250和盖子260在内的置放构件210最好由非磁性物质制成。也就是说，置放构件210和盖子260可以由如下物质来制成：碳化钨(WC)、铍钢(CuBe)、镍基合金C-276、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、黄铜、铝、奥氏体系列不锈钢YHD50、象SUS300、SUS304和SUS316等非磁性金属、陶瓷或合成树脂。
另外，置放构件210最好是由SUS300、陶瓷或合成树脂等非氧化物质或碳钢或铬钢基材上涂覆了镀锌或镀镍-铬的抗氧化涂层的材料制成。
参照图21，描述安装有按照本发明的第二实施例的自补偿动态平衡器的转盘200。
如图所示，转盘200包括置放构件210、从置放构件210的中心突出的并插入到盘1的中心孔内的定位凸台220(见图2)、形成在置放构件210内的环形滚道250、安装在滚道250内并能够运动的游动件270和用来盖住滚道250的开口部分的盖子260。不同于第一实施例，其特征在于设置有相对于置放构件的中心相互同心并相毗邻的第一和第二滚道250a和250b。如上所述的形状的第一和第二游动件270a和270b分别插在第一和第二滚道250a和250b内。
游动件270a和270b由参照图9至图12所描述的各种形状的刚性体271和/或流体272的一种构成。当刚性体271作为游动件270时，刚性体最好由非磁性物质、非氧化物质或有抗氧化涂层的物质来构成。并且，第一和第二滚道250a和250b的截面形状是参照图13至图16所描述的各种形状之一。
分别插在第一和第二滚道250a和250b内的游动件270a和270b的质量最好互不相同。
这是因为置放构件210旋转期间作用游动件270上的离心力正比于游动件270的各自的质量和游动件270的中心位置与置放构件210的旋转中心之间的距离。也就是说，第一和第二滚道250a和250b的直径和游动件270的质量由盘1的重心偏心的可允许误差来决定。
虽然在图21中描述了具有两个滚道250a和250b的转盘200，但是，转盘可以设置有两个或更多滚道。
以下参照图22至图26来详细地描述安装有按照本发明的第一实施例的自补偿动态平衡器的夹持件300。
如图2所示，安装有按照本发明的第一实施例的自补偿动态平衡器的夹持件300被与机芯座50连接的托架301定位在转盘200上并夹持盘1定位在转盘200适当位置上。参照图22和图23，安装有按照本发明的第一实施例的自补偿动态平衡器的夹持件300包括夹持件主体310、按压件320、滚道350、游动件370和盖子360。夹持件主体310安装在机芯座50上，以便相对于转盘200运动。为了把盘1按压在转盘200上的适当位置，按压件320设在夹持件主体310上。滚道350形成于夹持件主体310内并与夹持件主体310的旋转中心同心。游动件370安装成能够在滚道350内运动，并在夹持件主体310旋转期间所产生的离心力的作用下朝夹持件主体310的外围移动。盖子360盖住滚道350的开口部分。
盖子360和滚道350用粘接剂、形成在相应位置的槽榫结构或螺钉连接起来，因为这些连接技术是公知的常识，所以省略其详细说明。
如图所示，滚道350的开口部分可以形成在滚道350的整个上表面或者其上表面的一部分，其开口大小要足以能把游动件370插入到滚道350内。
如图23所示，按压件320可以是连接到夹持件主体310内的下部的轭铁321。
如图19至图21所示，在把磁铁235设置于转盘200的情况下，轭铁321用磁铁235的磁引力按压盘1(见图2)。
如图24所示，按压件320可以是按压板324和弹性件325。按压板324安装在夹持件主体310的下表面上，并能够上下移动。弹性件325安装在夹持件主体310和按压板324之间，能使按压板324弹性地按压盘1(见图2)。
因此，当转盘200相对于夹持件主体310移动时，例如转盘200上升，而夹持件主体310不动时，转盘就接近夹持件主体310，并由按压件320把放在转盘200上的盘1夹持住。接着，夹持件主体310与转盘啮合而旋转。
游动件370包括多个刚性体371和/或流体272，在离心力的作用下能够在滚道350内偏离旋转着的夹持件主体的旋转中心游动。
图22至图24表示多个刚性体371在滚道350内的作为游动件370的情况。刚性体371安装成能够自由滚动或滑动，其位置能够由置放构件旋转期间的离心力来决定。
如图9至图12所示，刚性体371最好是球形体、圆柱形体、锥台形体或扇叶块。但是，刚性体371的形状可以改形为别的形状，只要能够在滚道350内自由移动就行。
如图25所示，流体372还可以与刚性体371一起作为游动件370。由于流体372与滚道350和盖子360具有较大的接触面积，并相对于刚性体371呈现很高的粘性，所以滚道350中采用带有刚性体371的流体372就能够有效地补偿由于盘1的重心偏心所产生的内部振动力(见图2)。
为了不受磁铁235(见图19)的磁力的影响，刚性体371最好由非磁性物质制成。这种情况下，刚性体371的移动仅取决于盘1的重心偏心和夹持件主体310的旋转。
另外，刚性体371最好由非氧化物质或涂覆了抗氧化涂层的物质制成，以便防止刚性体371在滚道350内的滑顺滚动或滑动受氧化即锈蚀的阻碍。刚性体371可以由在空气氧化时具有细微颗粒的物质制成，其移动就不受影响。
可以采用流体372作为游动件370，而无需刚性体371。
由滚道350和盖子360形成的放置游动件370的部位的形状是参照图13至图16所描述的形状，也就是说，其横截面是矩形、椭圆形或朝内鼓起的形状。
包括滚道350和盖子360的夹持件主体310最好由非磁性物质制成，以便使其不受刚性体371和滚道350之间所产生的磁力的影响。另外，夹持件主体310最好由非氧化物质或涂覆了抗氧化涂层的物质制成。
参照图26来描述安装有按照本发明的第二实施例的自补偿动态平衡器的夹持件300。
如图所示，夹持件300包括夹持件主体310、安装在夹持件主体310上并把盘1(见图2)按压在转盘200上的适当位置的按压件320、形成在夹持件主体310内并与夹持件主体310的旋转中心同心的环形滚道350、能够在滚道350内运动的游动件370和用来盖住滚道350的开口部分盖子360。这里，本实施例区别于第一实施例的特征在于滚道350由相互邻近并绕夹持件主体310旋转中心(见图4)形成的第一和第二滚道350a和350b组成。
如图9至图12所示，游动件370包括各种形状的刚性体371和/或流体372。游动件370包括刚性体371的情况下，刚性体371最好由非磁性物质、非氧化物质或涂覆有抗氧化涂层的物质来构成。第一和第二滚道350a和350b的截面形状与前面参照图13至图16所描述的那些形状相同。
分别插在第一和第二滚道350a和350b内的各自的游动件370a和370b的最好具有不同的重量。
这是因为夹持件主体310旋转期间作用于游动件370a和370b上的离心力正比于各游动件370的质量和游动件370的中心与夹持件主体310的旋转中心之间的距离。也就是说，第一和第二滚道350a和350b的直径和游动件370a和370b的质量由盘的重心偏心的可允许误差来决定。
虽然在图26中描述了具有两个滚道350a和350b的夹持件，但是，可以把两个或更多滚道350设置于安装有自补偿动态平衡器的夹持件300。
现在参照图27至30来详细地描述按照本发明的实施例的盘驱动装置内所采用的安装有自补偿动态平衡器的转轴马达。
如图2所示，安装有按照本发明的自补偿动态平衡器的转轴马达安装在机芯板70上，并使连接在转轴130上的转盘200旋转。
按照本发明的第一实施例的转轴马达100包括马达座110、转轴130、定子140、转子120、第一和第二轴承132和134、在转子120内一体形成的环形滚道150、安装在滚道150内的游动件170和用来盖住滚道150的开口的盖子160。
马达座110与机芯板70连接(见图2)，并具有一个通孔111。转轴130和轴承132和134一起插入到通孔111中。
定子140固定于马达座110的底表面上，并包括面对转子120的铁芯141和设置在铁芯141内侧的线圈143。设置在通孔111和转轴130之间的轴承132和134沿其径向和轴向支撑转轴130。因此，提供有一对轴承132和134，并间隔预定距离设置在通孔111内。即，第一轴承132的内环装在转轴130上，其外环装在通孔111之内，以便防止转轴130沿径向和轴向的移动。第二轴承134插在通孔111中，并能够在其内滑动，用以防止转轴130倾斜。弹性件131设置在通孔111内第一轴承132和第二轴承134之间，以便减轻传到马达座110的转子120的旋转振动。考虑到高速旋转所必需的定位精度，最好采用金属轴承作为轴承132和134。另外，也可以采用其他类型的轴承，如滚珠轴承或动态气动轴承等。
转子120包括固定于转轴130一端并把定子140包围起来的外壳121和环绕铁芯141而固定于外壳121内的磁铁123。这里，还包括连接在外壳121和转轴130之间的固定件133，用来防止转轴130相对于外壳121滑脱或空转。
滚道150与外壳121一体形成，并在外壳121之内，与转轴130同心。游动件170安装成能够在滚道内游动，并能在外壳121旋转期间所产生的离心力的作用下朝滚道的外圆周运动。盖子160盖住滚道150的开口。
盖子160和滚道150用粘接剂、形成在相应位置的槽榫结构或螺钉连接起来。
如图所示，滚道150的开口可以形成在滚道150的整个上表面或者其上表面的一部分，其开口大小要足以能把游动件170插入到滚道150内。
游动件170包括多个刚性体171和/或流体172，在转子120旋转期间能够在滚道150内偏离转子120的旋转中心游动。
图27和图28表示滚道150内的多个刚性体171作为游动件170的情况。刚性体171安装成能够自由滚动或滑动，其位置能够由转子120旋转期间所产生的离心力来决定。
如图9至图12所示，刚性体171最好是球形体、圆柱形体、锥台形体或扇叶块。但是，刚性体171的形状可以改形为别的形状，只要能够在滚道150内自由移动就行。
如图29所示，流体172还可以与刚性体171一起作为游动件170。由于流体172与滚道150和盖子160具有较大的接触面积，并相对于刚性体171呈现很高的粘性，所以滚道150中采用带有刚性体171的流体172就能够有效地补偿由于盘1的重心偏心所产生的内部振动力(见图2)。
为了不受磁铁123(见图4)的磁力的影响，刚性体171最好由非磁性物质制成。这种情况下，刚性体171的移动取决于盘1的重心偏心和转子120的旋转。
另外，刚性体171最好由非氧化物质或涂覆了抗氧化涂层的物质制成，以防止刚性体171在滚道150内的滑顺滚动或滑动受氧化即锈蚀的阻碍。刚性体171可以由在空气中被氧化时具有细微颗粒的物质制成，其移动就不受影响。
可以采用流体172作为游动件170，而无需刚性体171。
由滚道150和盖子160形成的放置游动件170的部位的形状与参照图13至图16所描述的形状相同，也就是说，其横截面是矩形、椭圆形或朝内鼓起的形状。
包括滚道150和盖子160的外壳121最好由非磁性物质制成，以使其不受刚性体171和其本身之间所产生的磁力的影响。
另外，外壳121最好由非氧化物质或涂覆了抗氧化涂层的物质制成。
参照图30来描述在按照本发明的第二实施例的盘驱动装置内所采用的安装自补偿动态平衡器的转轴马达100。
如图所示，转轴马达100包括转轴130、马达座110、轴承132和134、定子140、转子120、形成在转子120内并与转轴130同心的环形滚道150、能够在滚道150内游动的游动件170和用来盖住滚道150的开口的盖子160。这里，本发明区别于第一实施例的特征在于设置有相互毗邻并与转轴130同心形成的第一和第二滚道150a和150b作为滚道150。
由于游动件170、滚道150以及盖子160的形状和材料都与上述的情况相同，所以省略其详细说明。
这里，分别插在第一和第二滚道150a和150b内的游动件170a和170b的重量最好互不相同。
这是因为转子120旋转期间作用于外壳121上的离心力正比于游动件170a和170b的各自的质量和游动件170的中心与转子120的旋转中心之间的距离。也就是说，第一和第二滚道150a和150b的直径和游动件170a和170b的质量由盘1(见图2)的重心偏心的可允许误差来决定。
虽然在图30中描述了具有两个滚道150a和150b的转轴马达100，但是，可以设置具有两个或更多滚道安装有自补偿动态平衡器的转轴马达100。
如图2所示，按照本发明的第一实施例的盘驱动装置包括：机芯座50、机芯板70、缓冲件60、转轴马达100、转盘200和夹持件300。如图9至图21所示，安装有自补偿动态平衡器的转盘200用作转盘。
按照本发明的第二实施例的盘驱动装置基本上与第一实施例相同，但是，采用了参考图22至图26所描述的安装有自补偿动态平衡器的夹持件300。
按照本发明的第三实施例的盘驱动装置基本上与第一和第二实施例相同，但是，采用了参考图27至图30所描述的安装有自补偿动态平衡器的转轴马达100。
另外，在上述本发明盘驱动装置中，考虑到盘1(见图2)的转速和可允许的重心偏心位置的误差范围，自补偿动态平衡器400可以不只与一个旋转部件，如：转盘200、夹持件300和转轴马达100一体形成，而且可以与两个或更多个旋转部件一体形成。
下面参照图31A和31B来描述安装有按照本发明的自补偿动态平衡器的盘驱动装置和安装有按照本发明的自补偿动态平衡器的旋转部件即转盘200、夹持件300和转轴马达100运作时所产生的振动减小的效果。
当盘1的角频率等于或小于固有频率时，如图31A所示，盘1的重心me偏心位置(Pi,i=1,2,3和4)以及经补偿了的质量me即包括滚道、游动件和盖子的自补偿动态平衡器的重心的位置(P′i,i=1,2,3和4)相对于对应的转轴位置(ci,i=1,2,3和4)位于转动中心c的对侧。所以，旋转的偏心度变大。
然而，当盘1以正常速度旋转，其角频率远大于固有频率时，如图31B所示，转动中心c和盘1的重心me偏心位置(Pi,i=1,2,3和4)相对于转轴位于相同方向上，并且，由于离心力的作用经补偿了的质量mc的重心(P′i,i=1,2,3和4)位于相反方向上，就补偿了由于盘1的重心偏心所产生的非平衡状态，并急剧地降低了转轴的旋转偏心度。从而减小了由于盘1的重心me偏心所产生的机芯板的内部振动力。
如上所述，安装有自补偿动态平衡器、转轴马达和由按照本发明的转轴马达驱动旋转的旋转构件的盘驱动装置通过由滚道内的游动件所产生的从盘的公转中心径向地指向外的离心力来补偿由于盘的重心偏心所产生的内部振动。因此，能够有效地限制由于盘的重心偏心的公转所产生的内部振动。
而且，采用呈弱刚性的缓冲件的按照本发明的盘驱动装置能够减缓外部撞击，因此，按照本发明的盘驱动装置适用于高于6X速的高速CD驱动器、CD-ROM驱动器或DVD驱动器。

Claims (33)

1．一种可自补偿动态平衡的盘驱动装置，包括：用来容纳盘的转盘及用来通过磁性引力夹持置于所述转盘上的盘的夹持件，所述转盘与安装在一机芯板上的转轴马达的转轴相固定，并且由所述转轴马达提供的旋转力驱动上述旋转部件的至少一个部件上设有一自补偿动态平衡器，其特征在于所述平衡器包括与上述旋转部件一体旋转的环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免夹持件及转盘之间夹持所述盘的磁性引力影响。
2．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述自补偿动态平衡器包括至少两个同心布置、相互毗邻的环形管道，并且各个环形管道内分别设有游动件。
3．如权利要求2所述的盘驱动装置，其特征在于所述的游动件在各管道内的重量互不相同。
4．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述平衡器的环形管道由管体和盖子构成，所述管体具有设置所述游动件的滚道，而所述盖子用来盖住该滚道并连接于管体。
5．如权利要求4所述的盘驱动装置，其特征在于所述滚道的横截面具有矩形、椭圆形或内鼓多边形之一。
6．如权利要求4所述的盘驱动装置，其特征在于所述滚道至少为两个同心毗邻的环形滚道。
7．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述游动件包括至少一个能够在所述滚道内可移动的刚性体。
8．如权利要求7所述的盘驱动装置，其特征在于所述刚性体形状为能够在所述滚道内滚动的球体圆柱体、锥台体和能在滚道内滑动的扇叶块之一。
9．如权利要求8所述的盘驱动装置，其特征在于所述刚性体至少为由碳化钨(WC)、铍钢(CuBe)、镍基合金C-276、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、黄铜、铝、奥氏体系列不锈钢YHD50、象SUS300、SUS304和SUS316等非磁性金属、陶瓷或合成树脂之一选出的物质组成。
10．如权利要求8所述的盘驱动装置，其特征在于所述刚性体由不锈蚀的非氧化物质制成。
11．如权利要求10所述的盘驱动装置，其特征在于所述的非氧化物质至少为SUS300、陶瓷和合成树脂之一。
12．如权利要求7所述的盘驱动装置，其特征在于所述刚性体的外表面是抗氧化涂层。
13．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述游动件包括被注入到所述管道内能够游动的流体。
14．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述游动件包括置于管道内的刚性体及被注入管道内的流体。
15．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述环形管道至少为由碳化钨(WC)、铍钢(CuBe)、镍基合金C-276、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、黄铜、铝、奥氏体系列不锈钢YHD50、象SUS300、SUS304和SUS316等非磁性金属、陶瓷或合成树脂之一选出的物质组成。
16．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述环形管道由不锈蚀的非氧化物质制成。
17．如权利要求16所述的盘驱动装置，其特征在于所述的非氧化物质至少为SUS300、陶瓷或合成树脂之一。
18．如权利要求1所述的盘驱动装置，其特征在于所述环形管道的内表面是抗氧化涂层。
19．如权利要求1至18中的任一项所述的盘驱动装置，其特征在于所述的平衡器设置于所述的转盘，并且与该转盘作成一体。
20．如权利要求19所述的盘驱动装置，其特征在于所述的转盘包括置放构件和定位凸台，该置放构件有一个连接所述转轴马达的连接孔和放置盘的置放表面，该定位凸台向外突出于所述置放构件并与盘的中心孔相配合，而置放构件内围绕旋转中心的环形滚道以及盖住该滚道开口的盖子构成所述平衡器的环形管道，并且在该管道内设置游动件。
21．如权利要求20所述的盘驱动装置，其特征在于所述转盘还包括形成在所述定位凸台上的安装槽和设置在安装槽内的磁铁，以用来通过与所述夹持件之间的磁性引力固定放置在置放表面上的盘。
22．如权利要求1至18中的任一项所述的盘驱动装置，其特征在于所述的平衡器设置于所述的夹持件，并且与夹持件作成一体。
23．如权利要求22所述的盘驱动装置，其特征在于所述的夹持件包括由所述转轴马达驱动下旋转的夹持件主体和用来按压置放在所述转盘上的盘的按压件，其中所述平衡器包括形成在所述夹持件主体内的环形滚道，置于该滚道内的游动件以及连接并盖住所述滚道开口的盖子。
24．如权利要求23所述的盘驱动装置，其特征在于所述的按压件为一种轭铁，该轭铁设置于夹持件主体内下部，以用来通过与转盘间的磁性引力按压住置放于转盘上的盘。
25．如权利要求23所述的盘驱动装置，其特征在于所述的按压件包括一个按压板和一个弹性件，该按压板通过弹性件设置于夹持件主体的底表面并相对于夹持件主体可上下移动，以使夹持件弹性地压靠置放于转盘上的盘。
26．如权利要求1至18中的任一项所述的盘驱动装置，其特征在于所述的平衡器设置于所述的转轴马达，并与马达的转子作成一体。
27．如权利要求26所述的盘驱动装置，其特征在于所述的转轴马达包括由铁芯、绕在铁芯上的线圈构成的定子以及由外壳、磁铁构成的转子，磁铁面对所述铁芯固定在外壳内侧，而转轴与转子相固定并随转子一起旋转，其中所述的平衡器包括形成在所述外壳上的环形滚道、置于该滚道内的游动件及连接并盖住所述滚道开口的盖子。
28．一种用于盘驱动装置的转盘，包括置放构件和定位凸台，该置放构件有一个连接马达转轴的连接孔和放置盘的置放表面，该定位凸台向外突出于所述置放构件并与盘的中心孔相配合，其特征在于所述置放构件具有环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免置于置放构件上的盘的磁性引力影响。
29．如权利要求28所述的盘驱动装置，其特征在于所述转盘还包括形成在所述定位凸台上的安装槽和设置在安装槽内的磁铁，以用来通过与所述夹持件之间的磁性引力固定放置在置放表面上的盘。
30．一种用于盘驱动装置的夹持件，包括由马达驱动下旋转的夹持件主体和设置于该主体的按压件，该按压件用于按压置放在转盘上的盘，其特征在于，所述的夹持件主体具有环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免夹持件及转盘之间夹持所述盘的磁性引力影响。
31．如权利要求30所述的夹持件，其特征在于所述环形管道由管体和盖子构成，所述管体具有设置所述游动件的滚道，而所述盖子用来盖住该滚道并连接于管体。
32．如权利要求30所述的盘驱动装置，其特征在于所述的按压件为一种轭铁，该轭铁设置于夹持件主体内下部，以用来通过与转盘间的磁性引力按压住置放于转盘上的盘。
33．一种用于盘驱动转轴马达，包括由铁芯、绕在铁芯上的线圈构成的定子以及由外壳、磁铁构成的转子，磁铁面对所述铁芯并固定在外壳内侧，而转轴与转子相固定并随转子一起旋转，其特征在于所述的外壳具有环形管道及置于该管道内的游动件，并且该游动件及管道均采用非磁性材料以避免磁性引力影响。
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