CN1690470A - 自动平衡装置以及利用该装置的旋转机构 - Google Patents

Abstract

一种根据本发明优选实施例中的自动平衡装置包括：由磁性流体制成的平衡件，用以容纳上述平衡件的可旋转地被设置的收容件，以及设置在收容件内的、从收容件的旋转中心延伸到外周侧的整体旋转扁平磁铁。因此，上述自动平衡装置可以与磁铁所保持的平衡件一起开始旋转，而和该自动平衡装置的姿态无关，因而就能够以稳定的方式提高旋转的平衡性能。

Description

自动平衡装置以及利用该装置的旋转机构

技术领域

本发明涉及一种保持旋转平衡的自动平衡装置，以及带有上述自动平衡装置的旋转机构。

本发明含有于2004年4月19日向日本特许厅申请的日本专利申请JP2004-123174的相关主题，整个内容在此结合作为参考。

背景技术

近年来，众所周知的是，用于记录和重现数据的光盘驱动器或磁盘驱动器等的盘驱动器中，盘在转台上的旋转过程中所述盘的旋转不平衡，从而导致降低了记录和重现的稳定性。

为提高盘旋转平衡的技术已有所公开，其中设置有盘形件，该盘形件具有容纳着磁性流体的空间或腔，使上述盘形件可和电机轴整体地旋转。上述盘形件在中心部具有突出部，在上述突出部的侧周上设置有磁铁环。上述电机由副底盘所支撑，上述副底盘通过弹性件支撑在主底盘上。在这种结构中，当上述电机的转速较低时，上述磁性流体被吸引到上述磁铁环上，从而可以防止上述磁盘旋转失衡。当上述电机的转速增加且因电机旋转而产生的离心力变大时，上述磁性流体朝向外周边侧移动，以确保旋转平衡(例如参见日本专利特开平4-312244中第6段，图1)。

但是在专利文献1所公开的技术中，当盘驱动器设置在垂直方向，即盘的记录面和地面成直角设置时，上述磁铁环和积聚在上述盘形件底部上的磁性流体之间的距离就很大，因此上述磁性流体不可能容易地返回到磁铁环或由其保持。这就导致一个问题，即当上述盘驱动器以某一姿态定位时，就难于保证上述盘的旋转平衡。此外，还有一个问题就是上述磁性流体由于离心力大致在与上述盘偏斜的旋转中心的方向相反的方向上移动，磁性流体沿上述盘形件的外周流动，磁性流体的偏斜消失，因而难于以小幅振动显著地改进旋转平衡。

发明内容

本发明鉴于上述问题，提出一种自动平衡装置以及备有这种自动平衡装置的旋转机构，能够改善旋转平衡，而和姿态无关。

根据本发明中一个优选实施例的自动平衡装置包括：由磁性流体制成的平衡件，且可旋转设置的用以容纳上述平衡件的收容件，以及在收容件内整体可旋转设置的从收容件的旋转中心延伸到外周侧的扁平磁铁。

在根据本发明优选实施例中的自动平衡装置内，磁铁从收容件的旋转中心延伸到外周侧。因此，当该自动平衡装置在垂直姿态开始旋转时，即使聚积在上述收容件的底部上，磁力也能够从平衡件周围作用在其上，从而使平衡件可靠地返回到磁铁处并由其保持，而和上述自动平衡装置的姿态无关。所以上述自动平衡装置可以开始和磁铁所保持的平衡件一起旋转，而和上述自动平衡装置的姿态无关，从而以稳定的方式提高旋转平衡。此外，上述磁铁为扁平形状。因此即使磁铁设置在上述收容件的内部，通过在收容件旋转的轴向上减小磁铁的厚度，也能够保证上述平衡件的量。

根据本发明的优选实施例，上述自动平衡装置进一步包括：设置在收容件外周侧上的限制件，当收容件旋转时可限制上述平衡件在周向的运动。根据本发明的该优选实施例，上述平衡件保持在磁铁的中心部，和自动平衡装置的姿态无关，当自动平衡装置开始旋转时，可使上述限制件阻止妨碍平衡件的运动，因而可以使上述自动平衡装置能够平稳地旋转。此外，当自动平衡装置旋转时，可由上述限制件约束上述平衡件沿着收容件内表面流动。所以即使在盘的旋转过程中存在小的振动振幅，也能够由本发明优选实施例中的限制件所局部积聚的平衡件来保证上述盘的旋转平衡状态。此外，还能够通过有效地利用少量的平衡件来较大地提高上述自动平衡装置的旋转平衡。

根据本发明的另一个优选实施例，上述磁铁设置得从收容件的中心部延伸到外周侧，以便于和上述限制件相叠合。根据这样的结构，就能够由上述磁铁更可靠地保持着上述收容件外周侧上的平衡件，因而通过有效利用上述平衡件就可以提高上述自动平衡装置的旋转平衡。

根据本发明的另一个优选实施例，上述磁铁包括多个在旋转轴向上彼此相反设置的磁铁。根据这样的结构，通过在上述收容件内侧增大磁通密度，就能够提高上述磁铁用以保持平衡件的磁力。因此，相比没有提高这种保持力的情况，在保持力得以提高时，即使转动频率再高，平衡件也能够保持在磁铁上。换句话说，可以降低使平衡件保持在上述磁铁上的低速转动频率的下限。因而就有可能在低速旋转时平稳地旋转上述自动平衡装置。

根据本发明的另一个优选实施例，上述磁铁设置在上述收容件的外部。根据这样的结构，相比磁铁设置在收容件内部的情况，上述平衡件可以在内移动的收容件内部空间就比较大，因此就可以在制造上述自动平衡装置过程中调整平衡件的量时加大调节范围。

根据本发明优选实施例的旋转机构包括：由磁性流体制成的平衡件，用以容纳上述平衡件且可旋转设置的收容件，设置在收容件内从收容件的旋转中心延伸到外周侧的扁平磁铁，及整体地旋转上述收容件和磁铁的驱动部。

在根据本发明优选实施例中的旋转机构中，上述磁铁从收容件的中心部延伸到外周侧。因此，上述平衡件可以可靠地返回到磁铁处并由其保持，而和上述自动平衡装置的姿态无关。所以上述自动平衡装置能够开始和上述磁铁所保持的平衡件一起旋转，而和自动平衡装置的姿态无关，因而能够以稳定的方式提高旋转平衡。

综上所述，在上述自动平衡装置的旋转开始时，上述自动平衡装置以这样的方式进行旋转，即收容件外周侧上聚积的平衡件返回，并由磁力所保持，且和自动平衡装置的姿态无关，因而能够以稳定的方式提高自动平衡装置的旋转平衡。

附图说明

通过参考附图，根据本发明中优选实施例的下面的描述，本发明的上述和其它目的、特点以及优势将更加显而易见，其中：

图1是示出本发明第一实施例中自动平衡装置的水平剖视图(即沿图2中的线B-B的自动平衡装置的剖视图)；

图2是图1中自动平衡装置的垂直剖视图(沿图1中的线A-A)；

图3是本发明第一优选实施例中盘旋转机构的垂直剖视图；

图4是示出第一优选实施例中自动平衡装置停止状态等的垂直剖视图；

图5是示出第一优选实施例中自动平衡装置旋转状态的垂直剖视图；

图6是示出第一优选实施例中自动平衡装置平衡状态的垂直剖视图；

图7是示出第一优选实施例的自动平衡装置中平衡件返回状态的垂直剖视图；

图8是示出本发明第二优选实施例中自动平衡装置的水平剖视图(即沿图9中的线D-D的自动平衡装置的剖视图)；

图9是图8中自动平衡装置的垂直剖视图(沿图8中的线C-C)；

图10是示出本发明第三优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图；

图11是示出本发明第四优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图；

图12是示出本发明第五优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图；

图13是示出本发明第六优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图。

具体实施方式

下面，参考附图来叙述本发明的优选实施例。

图1和2分别示出了根据本发明第一优选实施例中自动平衡装置的水平和垂直剖视图。图3是示出根据本发明优选实施例中盘旋转机构的垂直剖视图。

根据上述第一优选实施例的自动平衡装置10包括由磁性流体制成的平衡件11，在中心具有孔的平的盘形磁铁17，以及具有内部空间G的盘形收容件13。上述空间容纳着平衡件11和磁铁17。

图3中电机61的转轴16所穿过的通孔13a被设置在上述收容件13的中间部。上述收容件13的构成材料是例如利用金属或者合成树脂。

磁铁17从上述收容件13的中间部延伸到外周。在对应于上述收容件13旋转轴向方向的Z向上，上述磁铁17的厚度被设定为不大于内部空间G在Z向的长度的1/2。在图2中，符号t表示在从上述收容件13的中心部到外周侧(x向)方向上内部空间G的宽度，符号u表示在x向磁铁17的宽度，宽度u为宽度t的50％-80％。例如，磁铁17可设置得使磁铁17的外周面17c和侧壁14的外周侧的侧面14a之间的距离f为上述宽度t的10％-40％。磁铁17被极化得使例如分别在顶部和底部为N极和S极。上述内部空间G最好是充满如氮气等的惰性气体，从而能够防止平衡件11产生氧化。

铁性流体(IBM公司所用)或磁流变液(MR液)等磁性流体可用作为上述平衡件11。

如图3所示，盘旋转机构70具有电机61，在电机61的转轴上端部上设置着转台65。电机61具有定子61b，其带有驱动电流流经的线圈61d、由轴承61a旋转支撑的转子61c以及转轴16。自动平衡装置10设置在转轴16上。该自动平衡装置10构造得可以和上述转轴16整体旋转。电机61由副底盘63支撑，该副底盘63通过弹性部62被支撑在主底盘64上，从而构成一个振动系统，每一弹性部均由如橡胶的聚合材料、金属件等构成。例如，基于弹性部62变形的上述振动系统的共振频率要低于盘D的转动频率。

下面参考附图叙述上述自动平衡装置10的操作。

当盘D放在上述转台65上、电机61开始转动时，上述振动系统开始振动。如图6所示，当电机61低速旋转时，离心力低于磁铁17的磁力，平衡件11由磁铁17所保持。

当电机61的转速增加使电机61的转动频率超过上述振动系统的共振频率时，上述振动系统振动所在的方向A1(参考图1)就变为大致相反于盘D偏斜电机61旋转中心的方向A2。此时，上述平衡件11在上述振动系统振动所在的方向A1上移动，因上述振动系统的振动而加速，平衡件11移动所在的方向(A1)和盘D偏斜的方向A2彼此大致相反，从而就保证了上述盘D的旋转平衡。

当上述电机61的转速进一步提高时，磁铁17的磁力使平衡件11超过离心力，如图1所示的虚线和如图5所示，平衡件11通过离心力被朝向磁铁17的外周侧移动。

如图6所示，当上述电机61的转速进一步提高时，上述平衡件11被离心力移动到磁铁17的外周侧，受上述收容件13的侧壁14的约束。

如图7所示，当电机61的转速下降时，离心力也减小，当离心力减小到磁铁17保持平衡件11的磁力以下时，平衡件11再次向磁铁17的内周侧移动。

最好是，设定电机61的转速(例如，盘D上记录的信号所重现的转速)和弹性部62的材料等，从而使方向A1和A2可以彼此以大致180度反向。

在第一优选实施例中的自动平衡装置10中，磁铁17设置得从收容件13的中心部延伸到外周侧。因此，例如当电机61开始旋转以垂直姿态设置的自动平衡装置10时，即使平衡件11积聚在收容件13的底侧上，磁力也能够从平衡件11的周围作用在其上，因而平衡件11能够可靠地返回且由磁铁17所保持，而和上述自动平衡装置10的姿态无关。因此该自动平衡装置10能够旋转磁铁17所保持的平衡件11，且和自动平衡装置10的姿态无关，因而能够以稳定的方式提高自动平衡装置10的旋转平衡。此外，磁铁17具有扁平的形状，可设定磁铁17在Z向的厚度不大于内部空间G在Z向的长度，从而保证平衡件11的量。因此即使磁铁17设置在收容件13内侧，也能保证平衡件11的量。

在第一优选实施例中，一种流体也被用作为平衡件11。因此，由于在上述盘旋转机构70的操作过程中可以减小平衡件11的冲击，所以上述盘旋转机构70就可以构造得噪音很小且振动也不大。

图8和9分别是示出了根据本发明第二优选实施例的自动平衡装置的水平和垂直截面图。

根据上述第二优选实施例的自动平衡装置20包括：具有多个限制件15的收容件23，来代替收容件13，这些限制件能够限制平衡件11在周向W上的流动。上述限制件15设置得朝向收容件的中心部突出于收容件23的侧壁24，且大致垂直于上述侧壁24。在周向W上，每一限制件15均以规定距离彼此间隔。每一限制件在Z向经过收容件23的内部空间G的整个厚度。磁铁27可从收容件23的中心部延伸到外周侧，从而和上述限制件15相叠合。换句话说，磁铁27的外周面27c设置在限制件15的端面15a更外侧部上。此外，限制件15的数量、形状和材料等均不作限定。举例来说，限制件15也可以这样构成，即与第一优选实施例中的收容件13分开地制造作为限制件的平面件，再将这些平面件焊接到上述收容件13的侧壁14上。另外，上述限制件15还可以由树脂材料整体地模制而成。

在第二优选实施例中，因自动平衡装置20的旋转平衡件11朝向外周侧移动，这种移动暂时受到收容件23的侧壁24约束，平衡件11在周向W沿着侧壁24的流动就受约束于上述限制件15。所以即使在盘D旋转时振动振幅很小，通过由限制件15所局部聚积的平衡件11，也能够保证盘D旋转的平衡状态。当在垂直状态使用自动平衡装置20时，平衡件11容易由离心力或重力垂直向下偏斜。但是在电机61开始旋转时，由于平衡件11被磁铁17保持在内周侧上，所以上述限制件15的设置就不会产生任何问题。换句话说，在限制件15设置处，如果平衡件11因重力保留聚积在收容件23的底部，则上述自动平衡装置20的平衡性能会在电机61的随后的旋转开始时降低。

在第二优选实施例中，磁铁27从收容件23的中心部延伸到外周侧，以使得和限制件15相叠合。因此，即使上述平衡件11设置在收容件23的外周侧上，也能可靠地由磁铁27所保持，因此能够高效地利用平衡件11。

图10是示出本发明第三优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图。

在该第三优选实施例中，自动平衡装置30除了第二优选实施例中的磁铁27以外，还具有在Z向相反于磁铁27的平面磁铁37。每一磁铁27和37均被极化，分别在顶部和底部具有N极和S极。根据这些结构，通过在收容件23的内部空间G内增大磁通密度，就能提高磁铁27和37保持平衡件11的磁力。因此，就可以提高转动频率，同时平衡件11因收容件23旋转而产生的离心力会朝向外周侧移动，因而上述自动平衡装置30可以低速稳定旋转。此外，磁铁27和37还可以设置得每一磁铁27和37的极化方向均相反于第三优选实施例中的方向。

图11是示出本发明第四优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图。

在第四优选实施例中，磁铁47设置在收容件23的外侧上，例如可和收容件23的外侧面相接触。因此相比较于上述优选实施例中的内部空间，平衡件11在收容件23内的内部移动空间G就比较大，因此可以增加平衡件11的量，从而更有效地改善上述自动平衡装置的旋转平衡。

图12是示出本发明第五优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图。

第五优选实施例中进一步包括在收容件23的内周侧上的圆柱形磁铁57。磁铁57例如在垂直方向上被极化，使得分别在顶部和底部具有N极和S极。因此，可以提高将平衡件11保持在收容件23内周侧上的能力，所以能够在更早期间提高自动平衡装置的旋转平衡。

图13是示出本发明第六优选实施例中自动平衡装置的垂直剖视图。

根据第六优选实施例中的自动平衡装置60包括：多个沿周向W设置的磁铁17a，多个在磁铁17a外侧沿周向W设置的磁铁17b。可分别利用磁力强于磁铁17b的永磁铁作为磁铁17a。每一磁铁17a和17b的极化方向在周向W上均相同。同时，上述极化方向还可以设置得在Z向上相同。根据第六优选实施例，就可以提高将平衡件11保持在收容件23内周侧上的能力，因而就能够可靠地将平衡件11保持收容件13的内周侧上，从而提高上述自动平衡装置60的旋转平衡性能。

尽管参考附图，已经详述了本发明的优选实施例，但可以理解本发明并不限定于上述的实施例。对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离所附权利要求书或等效物的范围内，可以根据设计需要或其它因素而采用各种变化、修改、组合、次级组合和替换等。

举例来说，在第二到第六实施例中，都参考了这样一个实例，即磁铁27、37和47从中心部延伸到外周侧，从而和限制件15相叠合，如果每一个限制件15的长度很短，则上述磁铁27、37和47就不会和限制件15叠合。此外，利用强磁力磁铁也可以使磁铁17的直径小一点，这样就能够减小自动平衡装置的尺寸。相反的，磁铁27的外周壁也可以设置得和收容件23的侧壁24相接触。这种结构就防止了上述平衡件11滞留在磁铁27的外周壁和收容件23的侧壁24之间的间隙内。

在第三优选实施例中，参考了这样一个实例，即增加了磁铁37，以在内部空间G内增加磁通密度。但是，也可以由使用具有强磁力的永磁铁作为磁铁27来增加上述磁通密度。

在上述第二到第五优选实施例中，除了第四实施例，都参考了这样一个实例，即磁铁17设置在收容件13的内部空间G内。但也可以将磁铁17埋设在收容件13本身内，以获得类似的优点。

在第二到第六优选实施例的每一个中，都参考了这样一个实例，即限制件15从收容件23的侧壁24突出到中心部，且和侧壁24大致成直角。但是限制件例如也可以设置得和收容件23的侧壁24不必成直角，而是倾斜即可。这样的结构使其可以调节上述限制件保持平衡件的能力。

在第六优选实施例中，参考了这样一个实例，即相互具有不同磁力的四个磁铁17a和四个磁铁17b分别在周向W设置在收容件23的内外周侧上。但也并不限定于这种结构，例如从内周侧到外周侧可以沿周向W设置四个每层具有八个磁铁的磁铁层。在上述的实例中，磁铁17a和17b在从收容件13的中心部到外周侧方向上均具有大致相同的宽度。但是磁铁17a和17b的宽度并不局限于此，还可以根据需要进行变化。

第一到第六优选实施例中的任一种自动平衡装置10-60以及上述盘旋转机构70均可以被结合到光盘装置、磁盘装置以及利用光盘作为记录媒介的视频摄像机等内。如果上述自动平衡装置10-60以及盘旋转机构70均被结合到所需的手持式或者便携式视频摄像机内，则可以提高上述视频摄像机内的盘旋转平衡，从而提高数据记录和重现的稳定性。

Claims (9)

1、一种自动平衡装置，包括：

由磁性流体制成的平衡件；

用以容纳上述平衡件的可旋转地被设置的收容件；

以及设置在收容件内的、且从收容件的旋转中心延伸到外周侧的整体可旋转的扁平磁铁。

2、如权利要求1所述的自动平衡装置，进一步包括设置在收容件外周侧上的限制件，当收容件旋转时起作用来限制上述平衡件在周向的运动。

3、如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，上述磁铁设置得从收容件的中心部延伸到外周侧，以便和上述限制件相叠合。

4、如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，上述磁铁包括多个在旋转轴方向上彼此相反设置的磁铁。

5、如权利要求1所述的自动平衡装置，其特征在于，上述磁铁设置在上述收容件的外部。

6、一种旋转机构，包括：

由磁性流体制成的平衡件；

用以容纳上述平衡件的可旋转地被设置的收容件；

从收容件的旋转中心延伸到外周侧的扁平磁铁；

以及使上述收容件和磁铁整体旋转的驱动单元。

7、如权利要求6所述的旋转机构，进一步包括设置在收容件外周侧上的限制件，当收容件旋转时起作用来限制上述平衡件在周向的运动。

8、如权利要求6所述的旋转机构，进一步包括用以旋转记录/重现数据用的光盘的旋转机构。

9、如权利要求6所述的旋转机构，进一步包括用以旋转记录/重现数据用的磁盘的旋转机构。

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