CN1389966A - 自动平衡装置 - Google Patents
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Abstract
一种自动平衡装置,是可对高速旋转的失衡记录盘片迅速进行自动调心的转盘。在转盘(21)上同心地设有树脂成形的中空环状部(25),在中空环状部(25)的内壁(25a)内压入圆筒状磁铁(26),在上面(21d)压入板状圆环磁铁(27),形成一体化的L形磁铁。在与下侧环状部(25－2)合为一体后隔出的环状空间(25d)中装入多个可自由滚动的磁性球体(24)。在高速旋转转盘(21)时,用圆筒状磁铁(26)的磁力减轻磁性球体(24)与外壁(25b)间因离心力产生的接触压力,用板状圆环磁铁(27)的磁力减小因重力产生的与底面(25－2g)间的接触压力。磁性球体(24)的接触摩擦减弱,可提高易动性,有效地发挥自动调心功能。
Description
技术领域
本发明涉及用于软盘、CD、DVD等盘状记录媒体(记录盘)的旋转驱动的马达，更具体地说是关于对被马达等驱动而旋转的记录盘的横向振动(引导方向的振动)进行自动控制的机构。
背景技术
对成为记录媒体的盘片进行旋转驱动的录放装置要求要有6,000～10,000rpm的超高速旋转。然而，由于盘片的厚度不均匀以及标签印刷媒体等的不同，存在质量方面的不平衡，如果高速旋转此类盘片，在偏离盘片旋转中心的重心的离心力作用下，旋转轴速度如果达到与旋转装置横向振动的固有振动数相等的危险速度，就会在横向产生激烈的振动。因此，如果高速旋转盘片，会产生因振动产生噪音或损伤轴承，缩短使用寿命，或是由于跟踪误差等导致无法稳定记录及重放等。甚至振动传至其他周围设备，产生恶劣影响。
因此，必须控制由于盘片不平衡而引起的振动。图4所示的主轴马达51设有：固定在轮毂52上的定子53；具有与定子53互为对相对的磁铁54a的转子54；固定于转子54的旋转中心部位、支承于轴承52a中可自由旋转的主轴55。如果定子53通电，在定子53与转子54间会产生使转子54旋转的磁场，转子54与主轴55一起旋转。
自动平衡装置56包括固定在主轴55上的壳57以及未图示的转盘，一起旋转。在壳57内，与主轴55之间沿圆周方向形成圆环状空间，在该空间的最内侧配置有圆环状磁铁58。并且，该磁铁58被磁化成磁束向主轴55的圆周以外的方向延伸的状态。在壳57的空间内的磁铁58外周装入适当数目的由磁性体构成的、同径的平衡用球体(磁性球体)59。因此，在主轴55不旋转时，球体59在磁力的作用下吸附于磁铁58上。
采用此种构成的自动平衡装置56在主轴马达51启动时，球体59在吸附于磁铁58的外周面上的状态下与主轴55一起旋转。并且，主轴55的旋转速度逐渐增加，一旦其转速超过横向振动的固有振动数，离心力的作用力就会超过磁铁58的吸附力，球体59脱离磁铁58，移动至壳体外周壁57侧。球体59的移动产生的新的重心接近旋转轴中心，从而抑制高速旋转时主轴55的振动。
但是，球体59在离心力及重力的作用下，在壳体外周壁57a及壳体底面57b两处保持接触而移动。因此，球体59的移动会因其与壳体外周壁57a及壳体底面57b间产生的摩擦力而受到限制，所以无法到达完全平衡位置，不能充分发挥消除高速旋转时的振动量的效果。
因此，本发明的目的是提供一种自动平衡装置，通过减小与壳体外周壁及壳体底面的接触压力而限制摩擦力，来改善旋转体的失衡情况，迅速减小振动。
发明内容
为实现这一目的，本发明的自动平衡装置将容纳平衡构件的中空环状部固定在旋转轴上，在驱动源的作用下一体旋转的旋转体的旋转频率如果超过由旋转轴与旋转体构成的装置的横向振动的共振频率，就对因旋转体的失衡而产生的振动加以抑制，其特点是，含有将前述中空环状部内面的至少一面磁化成单极的磁铁。前述中空环状部用合成树脂成形，并通过插入成形将前述磁铁与之形成一体或压入。并且，上述磁铁可用合成树脂膜覆盖其外露面。
前述平衡构件装有适当数目的由磁性体构成的多个同径球。前述中空环状部是将上侧环状部和下侧环状部合体以划定环状空间，该上侧环状部是在接近前述旋转体的旋转中心的内壁与包围该内壁的外壁之间形成下方开口的空间，该下侧环状部是用环状底板将与设于前述内壁的内侧的环状嵌合壁卡合的内侧支持板以及与外壁卡合卡合的外侧支持板连接后形成上方开口的空间，在前述环状空间内装有多个可自由滚动的球体。
在前述中空环状部，通过插入成形将L型截面磁铁与转盘成形为一体，该L型截面磁铁具有圆筒状磁铁，并具有从前述圆筒状磁铁向径向外侧延伸、磁化面与前述圆筒状磁铁的极性不同的板状圆环磁铁。另外，上述中空环状部也可只是从接近旋转中心的内壁上端向径向外侧延伸设置板状圆环磁铁。上述中空环状部也可从接近旋转中心的内壁上端向径向外侧延伸设置板状圆环磁铁，并紧贴该板状圆环磁铁而在与中空环状部的基体之间夹装由磁性板构成的后轭铁，并使圆筒的轭铁从前述后轭铁内缘向垂直下方延伸而环设于上述中空环状部内壁。
附图说明
图1为显示本发明自动平衡装置第一实施例截面的概要侧视图；
图2为放大显示本发明自动平衡装置第二实施例部分截面的概要侧视图；
图3为放大显示本发明自动平衡装置第三实施例部分截面的概要侧视图；
图4为显示现有自动平衡装置以及主轴马达截面的概要侧视图。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明自动平衡装置的实施形态。在图1中，符号10为以截面显示本发明自动平衡装置第一实施例概要的构成图，适用的主轴马达11为驱动CD、DVD、光磁盘等圆盘状记录媒体(未图示)旋转的驱动源。在该驱动源——主轴马达11中，由于向定子12通电而旋转的转子13构成旋转体R的一部分。
定子12由固定在未图示的机架上的定子轮毂14与固定在定子轮毂14上的定子构件15构成。定子轮毂14设有支持转子13的旋转中心、即旋转轴16的轴承壳17。轴承壳17中装有对与转子13形成一体的旋转体16进行支承使之自由旋转的轴承18。转子13设有内侧固定有转子磁铁19的筒状轭铁20，转子磁铁19与定子构件15互为相对。
在旋转轴16上，与转子13同心地压入固定转盘21的中心孔21a。转盘21上一体地形成轮毂部21b，用于与未图示的CD、光磁盘等记录媒体的夹孔嵌合，通过夹孔与轮毂部21b的嵌合而将盘片定中心。在凸起部21b的上部埋设有对向轭铁22，吸附埋设于未图示的夹具内的磁铁而将盘片夹持在夹具与转盘面21c之间固定。夹具设有中心凸起，嵌入转盘21的压入了旋转轴16的同一中心孔21a，故与旋转轴16同心。在转盘面21c的边缘粘贴有环状橡皮薄片23，既提高了与盘片面间的接触摩擦产生的保持效果，同时保护盘片面不受损伤。
转盘21用合成树脂成形制成，自动平衡装置10一体成形于转盘21的外周。即，自动平衡装置10通过转盘21而与夹具、盘片一起与转子13一体地固定在旋转轴16上，构成旋转体R的一部分。自动平衡装置10由装有多个磁性球体24的中空环状部25构成，与转盘21同心。也就是说，在旋转体R的一部分、即转盘21的外周，接近旋转中心的内壁25a与包围该内壁25a的外壁25b以大致相同的高度向下方延伸，将转盘21外周的一部分、即环状部作为上面21d，隔出具有下方开口25c的环状空间25d，构成上侧环状部25-1。
在转盘21上，在内壁25a的更内侧，与后述的下侧环状部25a卡合的环状嵌合壁25e以与内壁25a大致相同的高度延伸，与从下侧环状部25-2的环状底板25-2a的内缘25-2b向上方延伸的圆筒状内侧支持板25-2c卡合。圆筒状的外侧支持板25-2e从下侧环状部25-2的环状底板25-2a的外缘25-2d向上方延伸，与从转盘21向下方延伸的外壁25b卡合。外侧支持板25-2e的上边缘25-2f压入狭槽21e内，从而增强了抗离心力作用方向变形的力，该狭槽21e是在转盘21上向下伸出外壁25b的部位外侧的根部沿转盘21厚度方向刻出的。
将下侧环状部25-2压入上侧环状部25-1内，下侧环状部25-2内装有适当数目的、独立的、可自由滚动的同径磁性球体24，通过下侧环状部25-2的环状底板25-2a封闭上侧环状部25-1下方的开口部25c，隔出中空环状部25的环状空间25d。下侧环状部25-2由合成树脂成形制成，可减小磁性球体24接触移动时产生的噪音。
紧贴上侧环状部25-1的内壁25a的外周固定圆筒状磁铁26，该圆筒状磁铁26的开放面已磁化成单极，从圆筒状磁铁26的上端起紧贴上侧环状部25-1的上面21d固定板状圆环磁铁27。板状圆环磁铁27的开放面已用不同于圆筒状磁铁27开放面的极性磁化，与圆筒状磁铁26一起形成L形截面。因此，在转盘21不旋转时，收容于环状空间25d内的磁性球体24在内壁25a的圆筒状磁铁26与上面21d的板状圆环磁铁27接触的角部28方向被吸附，在此状态下，相互保持平衡、静止(参照图1左侧图示)。
转盘21由合成树脂制成，通过插入成形制成由圆筒状磁铁26与板状圆环磁铁27构成的截面为反L形的复合磁铁。圆筒状磁铁26与板状圆环磁铁27各自的外露面的磁极为单极，以互为相同或不同的极性磁化。也可在内壁25a与圆筒状磁铁26之间，以及上面21d与板状圆环磁铁27之间夹装入后轭铁(未图示)后进行插入成形。如果用合成树脂膜覆盖圆筒状磁铁26与板状圆环磁铁27暴露在中空环状部25的环状空间25d内的面(未图示)，则可减小磁性球体24撞击所产生的噪音。
接着说明本发明自动平衡装置10的动作。如果装有失衡记录盘片的转盘21开始旋转，磁性球体24在受到离心力作用后通过自动调心作用使磁性球体24移动至适当的平衡点，使合成重心位于旋转轴16上。因此，可在重心位于旋转轴16上的状态下使失衡记录媒体作高速旋转。这种自动调心作用在合成旋转体R的旋转频率超过合成旋转体R自身横向振动的固有振动数时可发挥效用。在图1中，在左侧标出了转盘21静止状态及低速旋转时磁性球体24的位置，右侧标出了高速旋转时转盘21中磁性球体24的位置。
在上述旋转装置的自动调心作用发挥效用时，如果离心力超过内壁25a的圆筒状磁铁26磁力所产生的吸附力，磁性球体24就会脱离圆筒状磁铁26而移动至外壁25b的内面。但是，由于内壁25a的圆筒状26磁力产生的抑制力作用，与外壁25b内面的接触压力很弱，使阻止磁性球体24向沿外壁25b内面的平衡点移动的、因与外壁25b内面接触而产生的摩擦力受到限制。
磁性球体24在重力作用下，与下侧环状部25-2的环状底板25-2a的底面25-2g接触并移动，但在上侧环状部上面21d的板状圆环磁铁27的磁力作用下，对底面25-2g的接触压力很弱，减小了阻止磁性球体24向平衡点移动的接触摩擦力。并且，由于下侧环状部25-2由低摩擦系数的合成树脂制成，更易于磁性球体24的移动。利用本发明的自动平衡装置10，磁性球体24可更易于迅速到达平衡点，可提高平衡性能。
图2为本发明自动平衡装置的第二实施例，为对部分中空环状部25的局部截面进行放大显示的侧视图。与上述实施例相同的构件标注相同符号，在此不加以说明。在第二实施例中，在中空环状部25的上面21d只设有板状圆环磁铁27，省略了内壁25a的圆筒状磁铁，从而节省了成本。如果是离心力影响小的旋转装置，仅用板状圆环磁铁27即可减轻外壁25b内面与底面25-2g双方的接触压力。
图3为本发明自动平衡装置第三实施例，对部分中空环状部25的局部截面进行放大显示的侧视图。与上述实施例相同的构件标注相同的符号，在此不加以说明。在第三实施例中，在上侧环状部25-1的上面21d与板状圆环磁铁27间通过插入成形夹装有由磁性板构成的圆环后轭铁29。从圆环后轭铁29的内沿29a开始，沿内壁25a向下延伸形成圆筒状轭铁30。此种构成，在相对比较平衡、离心力影响小的旋转装置中，可弥补板状圆环磁铁27的磁力不足，特别是转盘21不旋转时，可稳定地保持磁性球体24。
以上，根据适用于记录盘片的转盘的实施例，对本发明自动平衡装置的实施形态进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施例，本发明的要点在于通过球体自动调心作用使之顺利移动，本发明的自动平衡装置如果为与转盘一体旋转的旋转装置，则也可适用于转子及夹具，也可构成独立个体。如果是使以超过共振频率的高速进行旋转的旋转体旋转，则可在权利要求范围内根据具体用途加以多种变化，采用更多的构成，同样也具有效果。
如上所述，利用本发明自动平衡装置，可通过设于中空环状部内壁侧的磁铁的吸引力抑制离心力对装入中空环状部的磁性球体的影响，减小磁性球体与中空环状部外壁内面接触所产生的摩擦力，并通过设于中空环状部上面侧的磁铁的吸引力抑制重力对装入中空环状部的磁性球体的影响，以减轻磁性球体与中空环状部底面的接触所产生的摩擦力，因此可提高磁性球体的易动性，易于移动至平衡点，更迅速地改善失衡情况，切实减小振动。
如果用合成树脂膜覆盖磁铁的外露面，可减小磁性体相互接触产生的噪音。并且，由于中空环状部的两个面为单极磁体，所以，多个磁性球体磁化程度相同，减少球体间的相互排斥、摩擦，所以有助于减小噪音及振动。
这样，由于振动加速度得以控制，失衡力对主轴轴承的侧压力变小，从而解决了由于轴损伤而引起的扭矩增大、轴承损伤以及轴承使用寿命缩短等问题，可对CD、DVD、光磁盘等进行稳定的记录及播放。
Claims (7)
1.一种自动平衡装置，容纳平衡构件的中空环状部固定在旋转轴上，如果在驱动马达作用下一体旋转的旋转体的旋转频率超过由所述旋转轴与所述旋转体构成的旋转装置的横向振动的共振频率，就对所述旋转体的失衡引起的振动进行抑制，其特征在于，包括将所述中空环状部内面的至少1个面磁化成单极的磁铁。
2.如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，用合成树脂膜覆盖所述磁铁的外露面。
3.如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，装入由磁性体构成的多个同径球体后构成所述平衡构件。
4.如权利要求1至3中任一项所述的自动平衡装置，其特征在于，所述中空环状部是将上侧环状部和下侧环状部合体后形成环状空间，所述上侧环状部是在接近所述旋转体的旋转中心的内壁与包围该内壁的外壁之间形成下方开口的空间，所述下侧环状部是用环状底板将与设于所述内壁的内侧的环状嵌合壁卡合的内侧支持板以及与所述外壁卡合卡合的外侧支持板连接后形成上方开口的空间，在所述环状空间内装入多个可自由滚动的球体。
5.如权利要求1至4中任一项所述的自动平衡装置，其特征在于，在所述中空环状部，通过插入成形将L型截面的磁铁与转盘成形为一体，该L型截面的磁铁具有沿着所述内壁的圆筒状磁铁，并具有从所述圆筒状磁铁上端向径向外侧延伸、磁化面与所述圆筒状磁铁的极性不同的板状圆环磁铁。
6.如权利要求1至4中任一项所述的自动平衡装置，其特征在于，在所述中空环状部，从接近旋转中心的内壁上端向径向外侧延伸设置板状圆环磁铁。
7.如权利要求1至4中任一项所述的自动平衡装置，其特征在于，在所述中空环状部，从接近旋转中心的内壁上端向径向外侧延伸设置板状圆环磁铁，并紧贴该板状圆环磁铁而在与所述中空环状部的基体之间夹装由磁性板构成的后轭铁，并使圆筒状轭铁从所述后轭铁内缘向垂直下方延伸而环设于所述中空环状部内壁。
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