JP2001204153A - 自動平衡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 モータ等回転体の回転数が共振周波数以下又
は大幅に越えた低速又は超高速回転時、及びその他の状
態のいずれであっても、それらの回転数に随時対応し回
転振れを抑制することが可能な自動平衡装置を提供す
る。 【解決手段】 モータ等駆動源１によって回転する支持
軸２１と一体的に回転するケース体４１内に複数の磁性
体球体４５からなるバランサ部材が内部空間４２内を移
動可能に配置し、回転停止時や初期時に、これら球体が
径方向外側へ移動しないように環状マグネット４３で保
持し、回転周波数が共振周波数を超え、各バランサ球体
が当マグネットの保持力に抗して外方へ移動した場合
に、それ以上の外方移動を阻止して、回転体の振動を抑
える作用をもつ第一の段部４６と、更に回転周波数が所
定の数値を超えた場合には、第二の段部４７と最周外壁
部４８とを設けて、更なる外側方向への移動を防止し、
回転体の高次共振振動を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ等の回転体
の回転時の回転軸の振れを抑える自動平衡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の電気製品には、モータ
等によって回転体を回転駆動するものが多く見られる。
例えば、コンピュータやＣＤラジカセ等に備えられた記
録再生装置は、記録媒体となるディスクを回転駆動する
ようになっている。近年、このような記録再生装置で
は、６０００〜１００００回転／分という超高速回転を
求められている。そのため、特に、回転体の回転が共振
周波数を超えて高速回転する際には、回転体に振動が発
生し、回転振れ（軸振れ）が発生してトラッキングエラ
ーを起こす等、種々の不具合が生じることが指摘されて
いる。

【０００３】このような問題を解消するための装置とし
て、例えば、特開平１０−２５７７１０号公報に記載さ
れた回転操作装置等が開示されている。なお、図７は、
特開平１０−２５７７１０号公報記載の回転操作装置が
取り付けられたスピンドルモータの縦断面図、図８は回
転操作装置の要部断面図をそれぞれ示したものとなって
いる。

【０００４】図７に示すように、スピンドルモータ５１
は、ハブ５２に固定されたステータ５３と、ステータ５
３に対向配置された永久磁石５４ａを有するロータ５４
と、ロータ５４の回転中心部位に固定されたスピンドル
軸５５とを備えている。そして、ステータ５３に通電さ
れてステータ５３が磁化されると、ロータ５４を回転さ
せる磁界がステータ５３とロータ５４との間に発生し、
ロータ５４がスピンドル軸５５と共に回転するようにな
っている。

【０００５】回転操作装置５６は、図７及び図８に示す
ように、スピンドルモータ５１のスピンドル軸５５が内
部を貫くようにスピンドル軸５５に取り付けられたケー
ス５７及びターンテーブル（図示省略）とを有して構成
されており、ケース５７及びターンテーブルがスピンド
ル軸５５と共に回転するようになっている。

【０００６】ケース５７内には、軸周りに円環状の空間
が形成されており、この空間の最内周部に円盤状のマグ
ネット５８が配置されている。そして、このマグネット
５８には、垂直な方向（スピンドル軸５５の軸方向）に
２極着磁がなされている。また、ケース５７の空間内に
おけるマグネット５８の外周には、磁性体で構成された
バランサ球５９が複数個備えられている。そのため、バ
ランサ球５９は、マグネット５８の外周面に磁力によっ
て引き寄せられ固定される。

【０００７】このように構成された回転操作装置５６
は、スピンドルモータ５１の起動時においてはバランサ
球５９がマグネット５８の外周面に固定されたままの状
態でロータ５４と共に回転する。そして、ロータ５４の
回転速度が徐々に速くなり、その回転が共振周波数を越
えると、バランサ球５９がマグネット５８から離れてケ
ース５７の外周壁５７ａ側に移動する。これにより、バ
ランサ球５９がロータ５４の回転振れを抑制するように
作用する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特開
平１０−２５７７１０号公報記載の回転操作装置５６
は、スピンドルモータ５１のロータ５４の回転速度が増
し、その回転が共振周波数を超えると、ロータ５４の回
転振れを抑制し、これによって、トラッキングエラー等
を防止するようになっている。しかしながら、このよう
な回転操作装置５６では、ロータ５４の回転速度が共振
周波数を越えた後、上述したように回転振れを抑制する
ように働くが、その後さらにロータ５４の回転速度が高
速化しその回転速度がある所定値を越えると、回転振れ
に対抗できなくなる。すなわち、バランサ球５９が同一
半径位置で周方向に移動することにより回転振れを抑制
することが可能な回転範囲は、所定の回転周波数帯域に
限定されるため、ある所定値を越えた高速回転において
は、回転振れを抑制する効果を発揮できないという問題
が生じる。

【０００９】なお、ロータ５４の共振周波数を高目に設
定すれば、より高速となる回転範囲に対応して回転振れ
を抑制することが可能となる。しかしながら、そのよう
な設定を行った場合は、共振周波数に達するまでの間、
バランサ球５９が回転振れを抑制するように働かず、寧
ろ回転振れを増幅する方向に働くため、共振周波数以下
の低回転時における回転振れが問題となる。

【００１０】本発明は、上述の欠点を鑑み、回転体の回
転数が共振周波数以下の低速回転時や共振周波数以上で
かつ所定値を越える超高速回転時等の場合、及びその他
の状態のいずれであっても、それらの回転数に随時対応
し回転振れを抑制することが可能な自動平衡装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明では、駆動源によって回転する支持軸に固定
されこの支持軸と一体的に回転するケース体と、このケ
ース体に形成された内部空間内に移動可能に配置された
複数のバランサ部材とを備え、ケース体と一体回転する
回転体の回転周波数が共振周波数を超えると回転体の振
動を抑えるように作用する自動平衡装置において、ケー
ス内に、回転体の停止時及び回転初期時において複数の
バランサ部材を径方向外側へ移動させないようにする保
持部と、回転体の回転周波数が共振周波数を超え複数の
バランサ部材が保持部での保持力に抗して径方向外側へ
移動した際にそれ以上の径方向外側への移動を防止する
ことにより回転体の振動を抑えるように作用させる第１
の作用部と、回転体の回転周波数が共振周波数を超えた
所定の数値をさらに超え複数のバランサ部材が径方向外
側へさらに移動した際にそれ以上の径方向外側への移動
を防止することにより所定の数値を超えた回転周波数で
回転する回転体の振動を抑えるように作用させる第２の
作用部とを備えている。

【００１２】そのため、回転体の回転周波数が共振周波
数を超えた際に、バランサ部材が回転停止時及び低速回
転時における保持位置から第１の作用部へ移動して、回
転体の振動を抑え回転振れを抑制するように作用すると
共に、さらに回転体が高速化した際にバランサ部材が第
１の作用部から第２の作用部へ移動して高速化した回転
体の回転振れを抑制するように作用する。このため、共
振周波数を超えた回転域において広く対応して回転振れ
を抑制することが可能となる。また、回転体の共振周波
数を低めに設定することにより、低回転時における回転
振れの増幅をも抑えることが可能となる。

【００１３】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、第２の作用部が、径方向において異なる位置に
複数箇所設けられ、複数のバランサ部材が径方向内側に
配置された第２の作用部を超えて径方向外側へ移動した
際に径方向外側に配置された第２の作用部でそれ以上の
径方向外側への移動を防止するように構成されている。
そのため、共振周波数を超えた後に回転振れが抑制され
た後、さらに高速化した回転周波数の回転振れを抑制す
ることが可能な回転域を広くすることが可能となる。

【００１４】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、バランサ部材を磁性体で構成すると共に、保持
部をケースの内部空間の径方向内側に配置された環状マ
グネットで構成している。そのため、単純な構成で、回
転体の停止時及び低速回転時における保持を行うことが
可能となる。

【００１５】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、保持部は、ケース内部の一側の面に複数のバラ
ンサ部材が乗り上げるように形成された段部で構成され
ている。そのため、単純な構成で、回転体の停止時及び
低速回転時における保持を行うことが可能となる。

【００１６】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、保持部は、ケースの内部空間の径方向内側でか
つケース内部の一側の面に形成された溝で構成されてい
る。そのため、単純な構成で、回転体の停止時及び低速
回転時における保持を行うことが可能となる。

【００１７】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、保持部にバランサ部材の周方向への移動を阻止
する阻止手段を設けている。そのため、バランサ部材が
共振周波数以下の低速回転時において、周方向に移動し
て回転振れを増幅するように作用するという現象を抑え
ることが可能となる。

【００１８】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、第１及び第２の作用部のうちの少なくとも一方
は、それぞれケース内部の一側の面に複数のバランサ部
材が乗り上げるように形成された段部で形成されてい
る。そのため、単純な構成で、共振周波数を超えて高速
回転化した回転体の回転振れを抑制することか可能とな
る。

【００１９】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、第１及び第２の作用部を構成する各段部の高さ
は、ケースの径方向外側に配置されているものほど高く
設定されている。そのため、径方向外側で作用するに伴
い、バランス部材の接線方向にかかる圧力が高くなる
が、これに十分対抗しバランス部材の径方向外側方向へ
の飛び出しを防止することが可能となる。

【００２０】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、第１及び第２の作用部を構成する各段部の乗り
上げ角度は、ケースの径方向外側に配置されているもの
ほど切り立った角度に設定されている。そのため、径方
向外側で作用するに伴い、バランス部材の接線方向にか
かる圧力が高くなるが、これに十分対抗しバランス部材
の径方向外側方向への飛び出しを防止することが可能と
なる。

【００２１】また、他の発明は、上述の自動平衡装置に
加えて、ケースの一側の面の各段部間を、ケースの径方
向外側にいくほど高さが高くなる緩斜面で構成してい
る。そのため、回転体の回転周波数（速度）が低くなる
のに伴い、バランサ部材が緩斜面に沿って径方向内側へ
容易に戻ることが可能となり、より回転速度に合わせた
位置でバランサ部材が作用することができるようになっ
ている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図１は、本実施の形態の自動平衡装置を備
えたスピンドルモータを示している。なお、このスピン
ドルモータは、ＣＤや光磁気ディスク等の円盤状の記録
媒体を回転操作するための駆動装置の一部となってお
り、記録媒体を回転操作する駆動源となっている。

【００２４】この駆動源となるスピンドルモータは、図
１に示すように、主に、ステータ１と、このステータ１
への通電によって回転する回転体となるロータ２から構
成されている。ステータ１は、図示しないメカシャーシ
に固定されるステータハブ１１と、ステータハブ１１に
固定されるステータ部材１２とから構成されている。ス
テータハブ１１は、ロータ２の回転中心軸となる支持軸
２１を挿通する孔部１３を備えている。そして、この孔
部１３内には、ロータ２の一部となっている支持軸２１
を回転支持するための軸受け１４が収納されている。

【００２５】回転体となるロータ２は、ステータ１に回
転自在に支持された支持軸２１と、ロータマグネット２
２を内側に固定した筒状のヨーク２３を有し、このヨー
ク２３を一方の面側に固定すると共にその中心位置に支
持軸２１が挿通固定された自動平衡装置４と一体となっ
ている。そして、ロータ２は、支持軸２１がステータ１
の孔部１３内に挿入され、軸受け１４によって軸支され
ると共に、ロータマグネット２２がステータ部材１２と
対向するように配置されている。

【００２６】なお、本実施の形態の自動平衡装置４は、
回転体としてのロータ２の一部として支持軸２１に固定
されこの支持軸２１と一体的に回転するようになってい
る。さらに、この自動平衡装置４には、ＣＤや光磁気デ
ィスク等の記録媒体を固定するためのチャッキング部
（図示省略）が設けられており、この自動平衡装置４上
に記録媒体となるディスクが固定される。これによっ
て、記録媒体となるディスクが、スピンドルモータ１の
駆動力によって自動平衡装置４と共に回転するようにな
っている。なお、チャッキング部とディスクは、回転体
の一部を構成する。

【００２７】このように構成されたスピンドルモータ
は、ステータ部材１２のコイル１２ａに通電がなされて
ステータ部材１２が磁化されると、ロータ２を含む回転
体を回転させるための磁界がステータ１とロータ２との
間に発生し、回転体が回転するようになっている。な
お、本実施の形態では、ロータ２を含む回転体の回転周
波数が共振周波数を超えた場合（本実施の形態では回転
数が２０００〜３０００ｒｐｍとなったときを想定＝図
３参照）、ロータ２の一部としてロータ２に一体的に組
み込まれた自動平衡装置４が作用して、この回転体の高
速回転時における振動を抑えるようになっている。

【００２８】自動平衡装置４は、図１及び図２に示すよ
うに、その回転中心が支持軸２１に挿通固定され、これ
によりロータ２の一部として回転するようになってい
る。この自動平衡装置４は、支持軸２１に挿通固定され
ると共に内部空間４２を備えたケース体４１と、ケース
体４１の内部空間４２の径方向内側に埋め込まれた環状
マグネット４３と、内部空間４２内に移動可能に配置さ
れた複数のバランス部材としての磁性体で形成された球
体４５とを有している。

【００２９】この自動平衡装置４は、回転体の回転停止
時及び回転初期時においては、各球体４５が環状マグネ
ット４３の磁力によって引き寄せられ、各球体４５が径
方向外側へ移動しないように保持されるようになってい
る。すなわち、環状マグネット４３は、回転体の回転停
止時及び回転初期時における球体４５の保持部となって
いる。そのため、回転初期時においては、各球体４５が
回転体の回転中心軸となる支持軸２１と一体的に回転す
る。

【００３０】そして、回転体の回転速度が増し、その回
転速度が共振周波数以上になると回転体の振動を抑える
ように作用する。すなわち、共振周波数を超えた回転周
波数となる回転速度で回転すると、通常は回転重心に大
きな振れが発生し（共振周波数以下においても回転振れ
は発生するが、共振周波数に達するとその振れが極端に
大きくなる）、回転体の回転振れを引き起こすが、この
自動平衡装置４では、複数の球体４５が環状マグネット
４３での保持力に抗して径方向外側に移動し、後述する
第１の作用部（第１段部４６に相当）で回転振れを減少
させるように作用する。

【００３１】また、この状態からさらに回転速度が増
し、その回転速度が所定の回転周波数（本実施の形態で
は約７０００ｒｐｍに相当＝図３参照）を超えて回転振
れが大きくなると、複数の球体４５が第１の作用部から
後述する第２の作用部（第２段部４７に相当）へ移動
し、この第２の作用部で回転振れを減少させるように作
用する。

【００３２】なお、この実施の形態では、第２の作用部
は、径方向において異なる位置に複数、具体的には２箇
所設けられている（後述する第２段部４７及び最外周壁
部４８に相当）。そのため、径方向内側に形成された第
２段部４７で各球体４５が周方向に移動しながら回転振
れを減少させるように作用している際に、さらに回転速
度が増し、その回転速度が所定の回転周波数（本実施の
形態では約１００００ｒｐｍに相当＝図３参照）を超え
ると、各球体４５が第２段部４７から径方向外側に配置
された最外周壁部４８へ移動し、この最外周壁部４８で
回転振れを減少させるように作用する。

【００３３】以下に、自動平衡装置４の各部の具体的な
構成について詳細に説明する。

【００３４】ケース体４１は、非磁性部材、具体的には
合成樹脂等で形成されており、内部に埋め込まれた環状
マグネット４３の磁気の影響を受けないものとなってい
る。このケース体４１は、外形が円盤状に形成されてお
り、内部に支持軸２１を取り囲むように円環状に配置さ
れた内部空間４２を備えたものとなっている。すなわ
ち、ケース体４１は、回転中心側に支持軸２１が挿通固
定された中心部４１ａと、外周側の円筒状の壁部４１ｂ
と、軸固定部４１ａ及び壁部４１ｂの一側の端面を連結
する円形の第１円板部４１ｃと、軸固定部４１ａ及び壁
部４１ｂの他側の端面を連結すると共に複数の段部４
６，４７を有する円形の第２円板部４１ｄとを備えてい
る。そして、これらの各部は一体的に形成されている。
このように構成されたケース体４１は、支持軸２１と一
体的に回転する。

【００３５】そして、ケース体４１の中心部４１ａの軸
周りには、円形リング状の環状マグネット４３が埋め込
まれている。この環状マグネット４３は、回転体の停止
時及び回転初期時において、各球体４５を磁力によって
保持し、径方向外側へ移動させないための保持部となっ
ている。また、この環状マグネット４３は、回転体の回
転速度が低下した際には、磁力によって各球体４５を内
部空間４２の径方向内側へ引き寄せるものとなってい
る。

【００３６】なお、この環状マグネット４３としては、
ＮｅＦｅＢ系の焼結マグネットや、いわゆるプラスティ
ックマグネット、あるいはゴムマグネット等が用いられ
る。そして、この環状マグネット４３の吸着力（磁力）
は、中心部４１ａの環状マグネット４３外側部分の板厚
や各球体４５の重量や回転体の共振周波数等の各種条件
を鑑みて、回転体の回転周波数が共振周波数を超えた際
に各球体４５が環状マグネット４３の近接位置から磁力
に抗して離れ、ケース４１の外側へ移動することが可能
となるように設定される。

【００３７】なお、上述した第２円板部４１ｄで構成さ
れた内部空間４２の底面には、第１段部４６と第２段部
４７が形成されている。第１段部４６、第２段部４７
は、共に底面の同一半径上に沿って円形に形成された段
部となっている。

【００３８】第１段部４６は、ケース体４１の内部空間
４２の最内周壁部４９から見て径方向外側に配置されて
おり、環状マグネット４３によって回転体の停止時及び
回転初期時に保持された各球体４５の位置より径方向外
側に形成されている。この第１段部４６は、回転体の回
転周波数が共振周波数を超え各球体４５が径方向外側へ
移動した（図１における矢示Ａ１参照）際に、それ以上
の径方向外側への移動を防止することにより、共振周波
数を超えた状態で回転する回転体の振動を抑えるように
各球体４５を作用させる第１の作用部となっている。

【００３９】すなわち、回転体の回転周波数が共振周波
数（回転体の回転が約２０００〜３０００ｒｐｍを超え
た程度で共振周波数に達するように設定されている）を
超えると、各球体４５が環状マグネット４３の磁力によ
る保持力に抗して径方向外側へ遠心力により移動する。
第１段部４６は、この各球体４５の径方向外側への移動
を内壁で阻止する一方、周方向への移動は許容するよう
になっている。そのため、回転体の回転が共振周波数を
超えると、各球体４５が第１段部４６を、回転体の回転
重心と逆方向へ周方向に移動する。

【００４０】この結果、通常、図３の点線部分（矢示ｘ
１参照）で示すように、共振周波数を超えた際に回転重
心が大きく移動して回転振れが大きくなるが、図３の実
線部分（矢示ｙ１参照）に示すように、この重心移動に
よる回転振れが各球体４５の移動によって相殺されて小
さくなり、回転体に回転振れが起こらずに回転体が回転
するように作用する。

【００４１】なお、この第１段部４６の高さ（支持軸２
１の軸方向における高さ）は、各球体４５の半径ｒより
も若干低い高さとなっている。加えて、この第１段部４
６は、支持軸２１に対して水平に固定されたケース体４
１の水平面に対して約８８度の傾き（乗り上げ角度）を
有している。この第１段部４６の径方向における中心位
置からの距離、上述した高さ及び傾き（乗り上げ角度）
は、回転体の回転が共振周波数を超えた所定の周波数
（回転数が６０００〜７０００ｒｐｍとなった場合を想
定）を越えた際に、各球体４５が第１段部４６を乗り越
えてさらに径方向外側へ移動するように設定されたもの
となっている。そのため、回転体の回転が約７０００ｒ
ｐｍを越えると、各球体４５は、さらに径方向外側へ移
動するようになっている。

【００４２】第２段部４７は、第１段部４６から見て径
方向外側に配置されている。この第２段部４７は、第１
の作用部である第１段部４６を乗り越えさらに外側へ移
動する各球体４５のそれ以上の径方向外側への移動を防
止することにより、約７０００ｒｐｍ以上で回転する回
転体の振動を抑えるように各球体４５を作用させる第２
の作用部となっている。

【００４３】すなわち、回転体の周波数が共振周波数を
超えた後さらに所定の周波数（回転体の回転が約７００
０ｒｐｍとなる場合に対応する周波数）を超えると、各
球体４５が遠心力により第１段部４６を乗り越え径方向
外側へ移動する（図１における矢示Ａ２参照）。第２段
部４７は、この各球体４５の径方向外側への移動を内壁
で阻止する一方、周方向への移動は許容するようになっ
ている。そのため、第１段部４６で各球体４５を周方向
に移動させて回転振れを抑制させた後、さらなる回転の
高速化によって再び回転体の回転振れが大きくなると、
各球体４５が第２段部４７を、回転体の回転重心と逆方
向へ周方向に移動する。

【００４４】この結果、この第２段部４７がなければ、
図３の点線部分（矢示ｘ２参照）で示すように、約７０
００ｒｐｍを超えた際に回転重心が大きく移動して回転
振れが大きくなるが、図３の実線部分（矢示ｙ２参照）
に示すように、この重心移動による回転振れが各球体４
５の移動によって相殺されて小さくなり、回転体に回転
振れが起こらずに回転体が回転するように作用する。

【００４５】なお、この第２段部４７の高さ（支持軸２
１の軸方向における高さ）は、各球体４５の半径ｒより
も若干低くかつ第１段部４６の高さよりも若干高い高さ
となっている。加えて、この第２段部４７は、支持軸２
１に対して水平に固定されたケース体４１の水平面に対
して約８９度の傾き（乗り上げ角度）を有しており、第
１段部４６に比して若干切り立った角度に設定されてい
る。このように、より径方向外側に配置された第２段部
４７の高さを内側に配置された第１段部４６より高く設
け、かつ乗り上げ角度も切り立った角度としたのは、径
方向外側にいくにしたがってより高速化に対応し各球体
４５の外側への飛び出しを防止することを可能とするた
めである。

【００４６】なお、この第２段部４７の径方向における
中心位置からの距離、上述した高さ及び傾きは、上述の
第１段部４６と同様、回転体の回転が共振周波数以上の
所定の周波数（回転数が１００００ｒｐｍとなった場合
を想定）を越えた際に、各球体４５が第２段部４７を乗
り越えてさらに径方向外側へ移動するように設定された
ものとなっている。そのため、回転体の回転が約１００
００ｒｐｍを越えると、各球体４５は、さらに径方向外
側へ移動するようになっている。

【００４７】ケース体４１の壁部４１ｂの内壁で形成さ
れた、内部空間４２の最外周壁部４８は、上述の第２段
部４７のさらに外側に配置された第２の作用部となって
いる。すなわち、最外周壁部４８は、同様に第２の作用
部となっている第２段部４７を乗り越えさらに外側へ移
動する各球体４５のそれ以上の径方向外側への移動を防
止することにより、約１００００ｒｐｍ以上で回転する
回転体の振動を抑えるように各球体４５を作用させるも
のとなっている。

【００４８】すなわち、回転体の回転が約１００００ｒ
ｐｍを超えると、各球体４５が遠心力により第２段部４
７を乗り越え径方向外側へ移動する（図１における矢示
Ａ３参照）。最外周壁部４８は、この各球体４５の径方
向外側への移動を阻止する一方、周方向への移動は許容
するようになっている。そのため、第２段部４７で各球
体４５を周方向に移動させて回転振れを抑制させた後、
さらなる回転の高速化によって再び回転体の回転振れが
大きくなると、各球体４５が最外周壁部４８を、回転体
の回転重心と逆方向へ周方向に移動する。

【００４９】この結果、この最外周壁部４８の作用がな
ければ、図３の点線部分（矢示ｘ３参照）で示すよう
に、約１００００ｒｐｍを超えた際に回転重心が大きく
移動して回転振れが大きくなるが、図３の実線部分（矢
示ｙ３参照）に示すように、この重心移動による回転振
れが各球体４５の移動によって相殺されて小さくなり、
回転体に回転振れが起こらずに回転体が回転するように
作用する。

【００５０】なお、本実施の形態では、底面における第
１段部４６と内部空間４２の最内周壁部４９との間、両
段部４６，４７間及び第２段部４７と内部空間４２の最
外周壁部４８との間は、それぞれケース体４１の径方向
外側へ行くほど高さが高くなる緩斜面で形成されてい
る。この構成は、上述したように内部空間４２内で径方
向外側に移動した各球体４５が、回転体の回転速度が低
下した際に、径方向内側へ戻りやすくするためのものと
なっている。

【００５１】このため、本実施の形態では、例えば、１
００００ｒｐｍ以上の回転がそれ以下へ低下した際に
は、各球体４５が最外周壁部４８から第２段部４７側へ
移動し、この第２段部４７を降りて第２段部４７の内壁
に当接した位置で周方向へ移動可能となる。また、例え
ば、７０００ｒｐｍ以上の回転がそれ以下へ低下した際
には、各球体４５が第２段部４７から第１段部４６側へ
移動し、この第１段部４６を降りて第１段部４６の内壁
に当接した位置で周方向へ移動可能となる。すなわち、
本実施の形態では、常時、回転速度に合わせた作用部へ
各球体４５がスムーズに移動する。この結果、各球体４
５が、回転体の回転重心がふらつく方向へ作用し、これ
によって各球体４５同士が衝突して衝突音が発生したり
することを防止することが可能となる。

【００５２】なお、本実施の形態では、このように緩斜
面を備えた構成としたが、このような緩斜面を備えず、
底面における各段部間を支持軸２１に対して水平な面と
しても良い。この場合、各球体４５は、環状マグネット
４３の磁力のみによって径方向内側へ戻ることとなる。

【００５３】各球体４５は、回転体の回転速度が増して
回転周波数が共振周波数を超えると、環状マグネット４
３の外側となる最内周部４９から離れて内部空間４２の
径方向外側へ移動する。そして、上述した第１段部４６
でそれ以上の径方向外側への移動を阻止される一方、こ
の第１段部４６において周方向に移動自在となる。この
ため、回転体の回転周波数が共振周波数を越えて回転重
心に大きな振れが発生すると、複数の球体４５が第１段
部４６の内壁に沿って回転重心が傾いた側とは反対方向
へ移動する。この結果、回転重心は、複数の球体４５の
移動によって中心位置方向へ戻る。このような動作を常
に行うことにより、回転体は振動が抑えられた回転振れ
が少ない状態で回転することができる。

【００５４】なお、このような状態からさらに回転体の
回転速度が増して回転周波数が所定値を超える（約７０
００ｒｐｍに対応する回転周波数を超える）と、各球体
４５は、第１段部４６を乗り越えて内部空間４２の径方
向外側へ移動する。そして、上述した第２段部４７でそ
れ以上の径方向外側への移動を阻止される一方、この第
２段部４７において周方向に移動自在となる。このた
め、回転体の回転周波数が当該所定値を超えて回転重心
に大きな振れが発生すると、複数の球体４５が第２段部
４７の内壁に沿って回転重心が傾いた側とは反対方向へ
移動する。この結果、回転重心は、複数の球体４５の移
動によって中心位置方向へ戻る。このような動作を常に
行うことにより、回転体は振動が抑えられた回転振れの
少ない状態で回転することができる。

【００５５】また、このような状態からさらに回転体の
回転速度が増して回転周波数が所定値を超える（約１０
０００ｒｐｍに対応する回転周波数を超える）と、各球
体４５は、第２段部４７を乗り越えて内部空間４２の径
方向外側へ移動する。そして、上述した最外周壁部４８
でそれ以上の径方向外側への移動を阻止される一方、こ
の最外周壁部４８において周方向に移動自在となる。こ
のため、回転体の回転周波数が当該所定値を超えて回転
重心に大きな振れが発生すると、複数の球体４５が最外
周壁部４８の内壁に沿って回転重心が傾いた側とは反対
方向へ移動する。この結果、回転重心は、複数の球体４
５の移動によって中心位置方向へ戻る。このような動作
を常に行うことにより、回転体は振動が抑えられた回転
振れの少ない状態で回転することができる。

【００５６】なお、上述の実施の形態は本発明の好適な
実施の例ではあるが、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可
能である。例えば、上述の実施の形態では、ＣＤや光磁
気ディスク等の円盤状の記録媒体を回転操作するための
駆動装置の例を示したが、本発明は、ＣＤ等の記録媒体
を回転操作する装置に限定されることなく、共振周波数
を超える高速回転を行う回転体を回転操作するものであ
ればどのような用途のものに対しても効果を奏する。

【００５７】また、上述の実施の形態では、自動平衡装
置４がロータ２の一部として一体的に組み込まれている
例を示したが、自動平衡装置４は、図７に示した従来の
回転操作装置と同様、ロータとは別体で構成され、単独
で支持軸２１に固定されている構成としても良い。

【００５８】また、上述の実施の形態では、非磁性のケ
ース体４１の内部空間４２を、第２円板部４１ｄで構成
された底面に２つの段部４６，４７を備えた形状とし、
第１段部４６を第１の作用部、第２段部４７及び最外周
壁部４８の２つの部位をそれぞれ第２の作用部とした
が、段部をさらに多数段として第２の作用部を増設して
も良いし、段部を１つのみ備え、第２の作用部を最外周
壁部４８のみとしても良い。

【００５９】さらに、内部空間４２は、図４に示すよう
に、第１円板部４１ｃで構成された天板側にも段部を備
えた構成としても良い。このような構成とすると、ケー
ス体４１の内周側と外周側との重量バランスが良くな
り、回転バランスが安定する。

【００６０】また、図５に示すように、各段部４６，４
７にそれぞれ突堤４６ａ，４７ａを備えても良い。この
ような構成とすると、環状マグネット４３の外周部分か
ら第１段部４６への移動時、及び第１段部４６から第２
段部４７への移動時において、それぞれ各球体４５が遠
心力による勢いで各段部４６，４７にぶつかりながら各
段部４６，４７を乗り上げてしまうという不具合を防止
することができる。

【００６１】また、図６に示すように、ロータ２の停止
時及び回転初期時における各球体４５の保持位置、すな
わち環状マグネット４３の外周近接部位における各球体
４５の保持位置における底面に、リング状の空孔４９ａ
を設ける構成としても良い。このように構成すると、各
球体４５の保持位置における保持が安定する。

【００６２】さらに、上述の実施の形態では、環状マグ
ネット４３をケース体４１の中心部４１ａに埋め込み、
この環状マグネット４３を回転体の停止時及び回転初期
時における各球体４５の保持部としたが、この環状マグ
ネット４３の埋め込みを廃止し、他の方法で各球体４５
を保持するようにしても良い。その場合、各球体４５
は、磁性部材で構成しなくても良い。

【００６３】例えば、第１段部４６を上述の実施の形態
の構成に比して中心部４１ａ側に近づけ、第１段部４６
と中心部４１ａとの径方向における距離を球体４５の直
径程度とし、この第１段部４６を保持部としても良い。
この場合、第１段部４６の外側に配置された第２段部４
７を第１の作用部とし、その外側に配置された最外周壁
部４８を第２の作用部とすればよい。

【００６４】また、例えば、ケース体４１の底面の第１
段部４６と中心部４１ａとの間にリング状の溝を形成
し、この溝を回転体の停止及び回転初期時における保持
部としても良い。

【００６５】なお、上述の実施の形態では、回転体の回
転初期時における各球体４５の保持を環状マグネット４
３の磁力のみに頼っている。そのため、この構成では、
回転体の回転初期時において、各球体４５がその遠心力
を受けて最内周壁部４９沿いに周方向に移動してしまう
おそれが生じる。このような移動がなされると、各球体
４５が互いに衝突して衝突音を発生したり、あるいは回
転体が停止した際に各球体４５が環状マグネット４３の
周囲の偏った位置に保持されてしまったりという不具合
が生じるおそれがある。そのため、以下のような構成と
して、回転初期時における各球体４５の周方向への移動
を阻止するようにしても良い。

【００６６】例えば、ケース体４１の底面の第１段部４
６と中心部４１ａとの間に、放射状の溝を備え、この溝
内に各球体４５を落とし込んで周方向への移動を阻止す
るようにしても良い。また、ケース体４１の最内周壁部
４９に放射状の仕切壁を備え、この仕切壁によって各球
体４５の周方向への移動を阻止するようにしても良い。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動平衡
装置は、支持軸と一体的に回転するケース体の内部空間
内に移動可能に配置された複数のバランサ部材を備える
とともに、回転体の停止時及び回転初期時においては複
数のバランサ部材を保持部で保持し、回転体の回転周波
数が共振周波数を超え複数のバランサ部材が径方向外側
へ移動した際にこの複数のバランサ部材を回転体の振動
を抑えるように作用させる第１の作用部と、さらに回転
が速くなった場合に複数のバランサ部材を回転体の振動
を抑えるように作用させる第２の作用部とを備えてい
る。

【００６８】そのため、回転体の回転周波数が共振周波
数を超えた際、第１段階としてバランサ部材が回転停止
時及び低速回転時における保持位置から第１の作用部へ
移動して、回転体の振動を抑え回転振れを抑制するよう
に作用する。そして、さらに回転体が高速化した際は、
第２段階としてバランサ部材が第１の作用部から第２の
作用部へ移動して高速化した回転体の回転振れを抑制す
るように作用する。このため、共振周波数を超えた回転
域において広く対応して、回転体の回転振れを抑制する
ことが可能となる。また、回転体の共振周波数を低めに
設定することにより、低回転時における回転振れの増幅
をも抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の自動平衡装置をロータに
一体的に組み込んだスピンドルモータを示す縦断面図で
ある。

【図２】図１の自動平衡装置部分のＩＩ−ＩＩ断面図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態の自動平衡装置を作用させ
た際の回転体の回転振れと回転数との関係を示したグラ
フである。

【図４】本発明の実施の形態の自動平衡装置の第１の変
形例を示した半裁断面図。

【図５】本発明の実施の形態の自動平衡装置の第２の変
形例を示した半裁断面図。

【図６】本発明の実施の形態の自動平衡装置の第３の変
形例を示した半裁断面図。

【図７】従来技術の回転操作装置を備えたスピンドルモ
ータを示す縦断面図である。

【図８】図７の回転操作装置部分のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ
断面図である。

【符号の説明】

１ ステータ（駆動源の一部） ２ ロータ（駆動源の一部であって回転体） ４ 自動平衡装置 ２１ 支持軸 ４１ ケース体 ４２ 内部空間 ４３ 環状マグネット（保持部） ４３ａ 着磁部 ４５ 球体（バランサ部材） ４６ 第１段部（第１の作用部） ４７ 第２段部（第２の作用部） ４８ 最外周壁部（第２の作用部） ４９ 最内周壁部（保持部の一部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楊 建福 長野県諏訪郡下諏訪町5329番地 株式会社 三協精機製作所内 Ｆターム(参考） 5D038 BA04 CA03 CA04 EA25 5D109 AA10 BA14 BB12 CA04 5H607 AA04 BB04 BB07 BB09 BB17 CC03 EE40 KK03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源によって回転する支持軸に固定さ
   れこの支持軸と一体的に回転するケース体と、このケー
   ス体に形成された内部空間内に移動可能に配置された複
   数のバランサ部材とを備え、上記ケース体と一体回転す
   る回転体の回転周波数が共振周波数を超えると上記回転
   体の振動を抑えるように作用する自動平衡装置におい
   て、上記ケース内に、上記回転体の停止時及び回転初期
   時において上記複数のバランサ部材を径方向外側へ移動
   させないようにする保持部と、上記回転体の回転周波数
   が共振周波数を超え上記複数のバランサ部材が上記保持
   部での保持力に抗して径方向外側へ移動した際にそれ以
   上の径方向外側への移動を防止することにより上記回転
   体の振動を抑えるように作用させる第１の作用部と、上
   記回転体の回転周波数が共振周波数を超えた所定の数値
   をさらに超え上記複数のバランサ部材が上記の第１の作
   用部を超えて径方向外側へさらに移動した際にそれ以上
   の径方向外側への移動を防止することにより上記所定の
   数値を超えた回転周波数で回転する上記回転体の振動を
   抑えるように作用させる第２の作用部とを備えたことを
   特徴とする自動平衡装置。
2. 【請求項２】 前記第２の作用部が、径方向において異
   なる位置に複数箇所設けられ、前記複数のバランサ部材
   が径方向内側に配置された第２の作用部を超えて径方向
   外側へ移動した際に径方向外側に配置された第２の作用
   部でそれ以上の径方向外側への移動を防止するように構
   成されたことを特徴とする請求項１記載の自動平衡装
   置。
3. 【請求項３】 前記バランサ部材を磁性体で構成すると
   共に、前記保持部を前記ケースの内部空間の径方向内側
   に配置された環状マグネットで構成したことを特徴とす
   る請求項１または２記載の自動平衡装置。
4. 【請求項４】 前記保持部は、前記ケース内部の一側の
   面に前記複数のバランサ部材が乗り上げるように形成さ
   れた段部で構成されたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の自動平衡装置。
5. 【請求項５】 前記保持部は、前記ケースの内部空間の
   径方向内側でかつケース内部の一側の面に形成された溝
   で構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の
   自動平衡装置。
6. 【請求項６】 前記保持部に前記バランサ部材の周方向
   への移動を阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする
   請求項１から５のいずれか１項記載の自動平衡装置。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の作用部のうちの少な
   くとも一方は、それぞれ前記ケース内部の一側の面に前
   記複数のバランサ部材が乗り上げるように形成された段
   部で構成されたことを特徴とする請求項１から６のいず
   れか１項記載の自動平衡装置。
8. 【請求項８】 前記第１及び第２の作用部を構成する各
   段部の高さは、前記ケースの径方向外側に配置されてい
   るものほど高く設定されていることを特徴とする請求項
   ７記載の自動平衡装置。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２の作用部を構成する各
   段部の乗り上げ角度は、前記ケースの径方向外側に配置
   されているものほど切り立った角度に設定されているこ
   とを特徴とする請求項７または８記載の自動平衡装置。
10. 【請求項１０】 前記ケースの一側の面の各段部間を、
    前記ケースの径方向外側にいくほど高さが高くなる緩斜
    面で構成したことを特徴とする請求項６から９のいずれ
    か１項記載の自動平衡装置。