JP2005308027A - 自動平衡装置及び当該装置を搭載した回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
姿勢によらず回転のバランスを向上させることができる自動平衡装置及び当該装置を搭載した回転装置を提供する。
【解決手段】
自動平衡装置１０では、マグネット１７が収容部材１３の外周側にまで設けられている。このため、自動平衡装置１０を垂直姿勢にして回転させたとき等に収容部材１３の下部にバランサ１１が溜まっても、このバランサ１１の近くでバランサ１１に磁力を作用させることができるので、自動平衡装置１０の姿勢によらずバランサ１１をマグネット１７に確実に復帰させて保持することができる。従って、自動平衡装置１０が回転を開始するときに、自動平衡装置１０の姿勢によらずマグネット１７にバランサ１１を保持した状態で回転させることができるので、安定してバランスを向上させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転のバランスを保つための自動平衡装置及び当該装置を搭載した回転装置に関する。

近年、例えばデータを記録・再生する光ディスク装置や磁気ディスク装置等のディスク装置では、ディスクがターンテーブル上で回転するときに、回転がアンバランスとなり記録・再生の安定性が低下する場合がある。

ディスクの回転のバランスを向上させるための技術として、磁性流体を収容可能な空間部を有する円板状部材が、モータのモータ軸と一体に回転可能に設けられた技術が開示されている。円板状部材は中央にボス部を有しており、ボス部の側周面にはリングマグネットが設けられている。モータはサブシャーシにより支持され、サブシャーシは弾性部材を介してメインシャーシに支持されている。これにより、モータの回転数が小さいときに、磁性流体をリングマグネットに吸着しておきバランスを崩さないようにしている。モータの回転数が上昇し回転による遠心力が大きくなると磁性流体は回転のバランスをとるように例えば外周側に移動する（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−３１２２４４号公報（段落[０００６]、図１）

しかしながら、上記特許文献１の技術では、ディスク装置を垂直姿勢にしたときに、つまりディスクの記録面を地面に対して垂直にしたときに、円板状部材の下部に溜まった磁性流体とリングマグネットとの距離が遠くなるので、磁性流体をリングマグネットに復帰させて保持することが難しい。このため、ディスク装置の姿勢によっては、ディスクの回転のバランスを確保することが難しいという問題がある。また、ディスクの回転中心が偏る向きと略反対向きに磁性流体が遠心力により移動すると、磁性流体が円板状部材の外周に沿うように流れ、磁性流体の偏りがなくなり、小さい振動の振幅で回転のバランスを大きく向上させることが難しいという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、姿勢によらず回転のバランスを向上させることができる自動平衡装置及び当該装置を搭載した回転装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る自動平衡装置は、磁性を帯びた流体のバランサと、回転可能に設けられ、前記バランサを内部に収容する収容部材と、前記収容部材に一体的に回転可能に設けられ、前記収容部材の回転の中心側から外周側に亘るように設けられた扁平状のマグネットとを具備する。

本発明では、マグネットが収容部材の中心側から外周側にまで設けられている。このため、自動平衡装置を垂直姿勢にして回転させたとき等に収容部材の下部にバランサが溜まっても、このバランサの近くでバランサに磁力を作用させることができるので、自動平衡装置の姿勢によらずバランサをマグネットに確実に復帰させて保持することができる。従って、自動平衡装置が回転を開始するときに、自動平衡装置の姿勢によらずマグネットにバランサを保持した状態で回転させることができるので、安定してバランスを向上させることができる。また、マグネットは扁平状の形状を有している。このため、例えば収容部材の内部にマグネットを設けるときでも、収容部材の回転の軸方向のマグネットの厚さを薄くすることで、バランサの量を確保することができる。

本発明の一の形態によれば、前記収容部材の前記外周側に設けられ、該収容部材が回転するときに前記バランサの周方向の移動を規制する規制部材をさらに具備する。自動平衡装置の姿勢によらずバランサがマグネットの中心側に保持されるため、本発明によれば自動平衡装置が回転を開始するときに、規制部材がバランサの移動を妨げることがないので、自動平衡装置を安定して回転させることができる。また、自動平衡装置が回転しているときに、収容部材に沿うバランサの流れを規制部材により規制することができる。従って、例えばディスクの回転時の振動の振幅が小さくても、本発明のように規制部材により局所的に集められたバランサによって平衡状態を確保することができる。また、少量のバランサを効率的に利用して自動平衡装置の回転のバランスを大きく向上させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記マグネットは、前記収容部材の中心側から外周側に亘る方向で前記規制部材とオーバーラップするように設けられている。このような構成によれば、収容部材の外周側のバランサをより確実にマグネットで保持することができるので、バランサを有効に利用してバランスを向上させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記マグネットは、互いに対向するように回転の軸方向に複数設けられている。このような構成によれば、収容部材の内部の磁束密度を増加させることで、マグネットによるバランサの保持力を向上させることができる。従って、保持力を向上させない場合に比べて保持力を向上させた場合には、より大きな回転周波数になるまでマグネットにバランサを保持することができる。すなわち、マグネットにバランサが保持される低速回転周波数の範囲を広げることができる。これにより、低速回転時に自動平衡装置を安定して回転させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記マグネットは、前記収容部材の外部に設けられている。このような構成によれば、マグネットを収容部材の内部に設ける場合に比べて、バランサが移動する収容部材の内部の空間を大きくすることができるので、自動平衡装置の製造時においてバランサの量を調整するときの調整幅を広く設定することができる。

本発明に係る回転装置は、磁性を帯びた流体のバランサと、回転可能に設けられ、前記バランサを内部に収容する収容部材と、前記収容部材の回転の中心側から外周側に亘るように設けられた扁平状のマグネットと、前記収容部材と前記マグネットとを一体的に回転させる駆動部とを具備する。

本発明では、マグネットが収容部材の中心側から外周側にまで設けられているので、自動平衡装置の姿勢によらずバランサをマグネットに確実に復帰させて保持することができる。従って、自動平衡装置が回転を開始するときに、自動平衡装置の姿勢によらずマグネットにバランサを保持した状態で回転させることができるので、安定してバランスを向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、姿勢によらず収容部材の外周側にあるバランサを磁力によりマグネットに復帰させ保持し自動平衡装置の回転を開始させて回転のバランスを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１、図２はそれぞれ本発明に係る第１の実施の形態の自動平衡装置を示す横、縦断面図である。図３は本発明に係るディスクの回転装置を示す縦断面図である。

本実施形態の自動平衡装置１０は、流体でなるバランサ１１と、中央に孔を有する扁平円板状のマグネット１７と、バランサ１１及びマグネット１７を内部空間Ｇに収容する円板状の収容部材１３とを備えている。

収容部材１３の中央には、図３に示すモータ６１の回転軸１６を収容部材１３に貫着するための貫通孔１３ａが設けられている。収容部材１３の構成材料には、例えば金属や合成樹脂等が用いられている。

マグネット１７は、収容部材１３の中心側から外周側に亘るように設けられている。収容部材１３の回転の軸方向となるＺ方向のマグネット１７の厚さは、例えば、内部空間ＧのＺ方向の長さの２分の１以下に設定されている。収容部材１３の中心側から外周側に亘る方向（Ｘ方向）における内部空間Ｇの幅をｔとし、マグネット１７のＸ方向の幅をｕとすると、ｕはｔの５０％〜８０％の長さに設定される。また、マグネット１７の外周面１７ｃと収容部材１４の外周側の壁面１４ａとの間隔ｆが例えばｔの１０％〜４０％の距離となるようにマグネット１７が配置されている。マグネット１７は、例えば、上、下面側がそれぞれＮ、Ｓ極となるように着磁されている。内部空間Ｇには、バランサ１１の酸化等を防止可能な例えば窒素ガス等の不活性ガスが充填されていることが好ましい。

バランサ１１には、例えば磁性を帯びた磁性流体、磁気抵抗流体（ＭＲ流体(Magneto-Rheological Fluid)）等が用いられている。

図３に示すように、ディスク回転装置７０は、モータ６１を有しておりモータ６１の回転軸１６の上端部には、ターンテーブル６５が設けられている。モータ６１は、例えば駆動電流が流れるコイル６１ｂが備えられたステータ６１ｄと、軸受け６１ａを介して回転可能に設けられたロータ６１ｃと、回転軸１６とを有している。回転軸１６には、自動平衡装置１０が装着されている。回転軸１６と一体的に自動平衡装置１０が回転可能に構成されている。モータ６１はサブシャーシ６３により支持されサブシャーシ６３はゴム等の高分子材料及び金属製の部材等により構成された弾性部６２を介してメインシャーシ６４に支持され振動系が構成されている。例えば、弾性部６２の変形による振動系の共振周波数は、ディスクＤの回転周波数より小さく設定されている。

次に、自動平衡装置１０の動作について図面を参照しながら説明する。

ターンテーブル６５にディスクＤがセットされ、モータ６１が回転し始めると、振動系が振動し始める。図４に示すように、モータ６１の低速回転時、磁力によってマグネット１７がバランサ１１を保持する力を遠心力が下回り、バランサ１１はマグネット１７に保持されている。

モータ６１の回転数が上昇し、その回転周波数が振動系の共振周波数を超えると、振動系が振動する向きＡ１（図１参照）が、回転中心からディスクＤの偏る向きＡ２と略反対となる。このとき、バランサ１１は振動系が振動する向きＡ１に、その振動による加速度で移動するので、バランサ１１が移動する方向（Ａ１）とディスクＤの偏る向きＡ２とは反対となり、バランスが確保される。

さらに回転数が上昇すると、バランサ１１を保持する力を遠心力が上回り、図１の破線や図５で示すように、遠心力によりバランサ１１がマグネット１７の外周側に移動する。

さらに回転数を増加させると、図６に示すように、遠心力によりバランサ１１がマグネット１７の外周側に移動し収容部材１３の側壁１４により規制される。

モータ６１の回転数が減少すると、遠心力が小さくなり、バランサ１１を保持する力を遠心力が下回ると、図７に示すように、バランサ１１がマグネット１７の内周側に再び保持される。

なお、向きＡ１と向きＡ２とが略１８０度反対向きとなるように、モータ６１の回転数（ディスクＤに記録された信号を再生等するときの回転数）や弾性部６２の材質等を設定することが好ましい。

本実施形態の自動平衡装置１０では、マグネット１７が収容部材１３の中心側から外周側に亘るように設けられている。このため、自動平衡装置１０を垂直姿勢にして回転させたとき等に収容部材１３の下部にバランサ１１が溜まっても、このバランサ１１の近くでバランサ１１に磁力を作用させることができるので、自動平衡装置１０の姿勢によらずバランサ１１をマグネット１７に確実に復帰させて保持することができる。従って、自動平衡装置１０が回転を開始するときに、自動平衡装置１０の姿勢によらずマグネット１７にバランサ１１を保持した状態で回転させることができるので、安定してバランスを向上させることができる。また、マグネット１７は扁平状の形状を有しており、マグネット１７のＺ方向の厚さは、内部空間Ｇの２分の１以下に設定されている。このため、例えば収容部材１３の内部にマグネット１７を設けられていても、バランサ１１の量を確保することができる。

本実施形態では、バランサ１１に流体が用いられている。このため、ディスク回転装置７０の作動時等のバランサ１１による衝撃を小さくして低騒音かつ振動の少ないディスク回転装置７０とすることができる。

図８、図９は本発明に係る第２の実施の形態の自動平衡装置を示す横、縦断面図である。

本実施形態の自動平衡装置２０は、収容部材１３に代えて、バランサ１１の周方向Ｗの流れを規制する規制部材１５を複数有する収容部材２３を備えている。規制部材１５は、収容部材２３の側壁２４から収容部材２３の中心に向けて略垂直に突出するように設けられている。規制部材１５は、それぞれ周方向Ｗに略等間隔に設けられている。規制部材１５は、収容部材２３の内部空間ＧにＺ方向全域に亘って設けられている。マグネット２７は、収容部材２３の中心側から外周側に亘る方向で規制部材１５とオーバーラップするように設けられている。つまり、マグネット２７の外周端面２７ａは、規制部材１５の端面１５ａより外側に設けられている。なお、規制部材１５の数、形状、材質等は限定されず、例えば、上記第１実施形態の収容部材１３と別に規制部材１５となる板状部材を用意し、収容部材１３の側壁１４にこの板状部材を溶着して規制部材とするようにしてもよい。また、規制部材１５を、樹脂材料を用いて一体成形してもよい。

本実施形態では、自動平衡装置２０の回転によるバランサ１１の外周側への移動を収容部材２３の側壁２４で一旦規制し、側壁２４に沿う周方向Ｗのバランサ１１の流れを規制部材１５により規制することができる。従って、例えばディスクＤの回転時の振動の振幅が小さくても、規制部材１５により局所的に集められたバランサ１１によって平衡状態を確保することができる。自動平衡装置２０を垂直状態で使用するとき等には、遠心力や重力により垂直下方にバランサ１１が偏り易くなる。しかし、回転開始時等にはマグネット１７により内周側にバランサ１１が保持されているので、規制部材１５が設けられていても問題はない。すなわち、規制部材１５が設けられている場合であって、かつ、重力により下方にバランサが集まったままの状態では、次回の回転開始時にはバランス性能が低下してしまう。

本実施形態では、マグネット２７は、収容部材２３の中心側から外周側に亘る方向で規制部材１５とオーバーラップするように設けられている。このため、収容部材２３の外周側に存在するバランサ１１をより確実にマグネット２７で保持することができるので、バランサ１１を有効に利用することができる。

図１０は本発明に係る第３の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。

本実施形態では、自動平衡装置３０は、第２の実施形態のマグネット２７に加えて、マグネット２７と対向するようにＺ方向に設けられた扁平状のマグネット３７を有している。マグネット２７、３７のそれぞれの上、下面側がＮ、Ｓ極となるように設けられている。これにより、収容部材２３の内部空間Ｇの磁束密度を増加させることで、マグネット２７、３７によるバランサ１１の保持力を向上させることができる。従って、収容部材２３の回転による遠心力によりバランサ１１が外周側に移動するときの回転周波数を高めることができる。これにより、低速回転時に自動平衡装置２０を安定して回転させることができる。なお、マグネット２７とマグネット３７との着磁方向が逆となるようにマグネット２７、３７を設けるようにしてもよい。

図１１は本発明に係る第４の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。

本実施形態では、マグネット４７は、収容部材２３の外部に、例えば、収容部材２３の外面に接して設けられている。このため、上記実施形態の場合に比べて、バランサ１１が移動する収容部材２３の内部空間Ｇを大きく確保することができるので、バランサ１１の量を多くして効果的にバランスを向上させることができる。

図１２は本発明に係る第５の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。

本実施形態では、収容部材２３の内周側に円管状に設けられたマグネット５７をさらに備えている。マグネット５７は、例えば上下方向にＮＳ極となるように着磁されている。これにより、収容部材２３の内周側でのバランサ１１の保持能力を向上させることができる。従って、より初期の回転のバランスを向上させることができる。

図１３は本発明に係る第６の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。

本実施形態では、自動平衡装置６０は、周方向Ｗに沿って配設された複数のマグネット１７ａ、及び、マグネット１７ａの外周側に周方向Ｗに沿って配設された複数のマグネット１７ｂを備えている。マグネット１７ａには、マグネット１７ｂより磁力が強い永久磁石が用いられている。各マグネット１７ａ及び１７ｂの着磁方向は、周方向Ｗに沿うように設定されている。なお、着磁方向は、Ｚ方向となるように設定してもよい。本実施形態によれば、収容部材１３の内周側でのバランサの保持能力を向上させることができるので、より確実に収容部材１３の内周側にバランサ１１を保持し回転のバランスを向上させることができる。

本発明は以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

上記第２〜第５の実施形態では、マグネット２７、３７及び４７が中心側から外周側に亘る方向で規制部材１５とオーバーラップする例を示した。しかし、例えば各規制部材１５の長さが短い場合等には、マグネット２７、３７及び４７が規制部材１５とオーバーラップしないようにしてもよい。また、磁力の強い磁石を用いることで、マグネット１７の直径を小さく設定するようにしてもよい。これにより、小型化を図ることができる。逆に、例えば、マグネット２７の外周壁が収容部材２３の側壁２４に接するように設けるようにしてもよい。このようにすることで、例えば、マグネット２７の外周壁と収容部材２３の側壁２４とで形成された隙間にバランサ１１が溜まってしまうことを防止することができる。

上記第３の実施形態では、マグネット３７を追加することで、内部空間Ｇ内の磁束密度を増加させる例を示した。しかし、例えばマグネット２７に磁力の強い永久磁石を用いることで、磁束密度を増加させるようにしてもよい。

上記実施形態では、マグネット１７等が収容部材１３等の内部空間Ｇに設けられている例を示した。しかし、収容部材１３自体の内部にマグネット１７を埋設するようにしても同様の効果を得ることができる。

上記第２〜第６の実施形態では、規制部材１５が収容部材２３の側壁２４から中心に向けて略垂直に突出するように設けられている例を示した。しかし、例えば、規制部材が収容部材２３の側壁２４から略垂直でなく斜めに突出するように設けてもよい。これにより、規制部材によるバランサ１１の保持能力を調整することができる。

上記第６の実施形態では、収容部材２３の内周側と外周側とに磁力の異なるマグネット１７ａ、１７ｂを周方向Ｗにそれぞれ４個配設する例を示した。しかし、これに限定されず、例えば、周方向Ｗに８個ずつ内周側から外周側に四層に配設するようにしてもよい。また、収容部材１３の中心側から外周側に亘る方向でマグネット１７ａ、１７ｂの幅が略同じ例を示した。しかし、例えば、マグネット１７ａ、１７ｂの幅はこれに限定されず、適宜変更するようにしてもよい。

上記各実施形態の自動平衡装置１０〜６０、ディスク回転装置７０を例えば、光ディスク装置、磁気ディスク装置、光ディスク等を記録媒体としたビデオカメラ等に搭載することができる。特に、ハンディ性能が要求されるビデオカメラ等に搭載することで、ディスクの回転のバランスを向上させてデータの記録・再生の安定性を向上させることができる。

本発明に係る第１の実施の形態の自動平衡装置を示す横断面図（図２に示す自動平衡装置のＢ−Ｂ断面図）である。 図１に示す自動平衡装置の縦（Ａ−Ａ）断面図である。 本発明に係るディスクの回転装置を示す縦断面図である。 第１の実施の形態の自動平衡装置の停止時等の状態を示す縦断面図である。 第１の実施の形態の自動平衡装置の回転時の状態を示す縦断面図である。 第１の実施の形態の自動平衡装置のバランス状態を示す縦断面図である。 第１の実施の形態の自動平衡装置のバランサの復帰状態を示す縦断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の自動平衡装置を示す横断面図（図９に示す自動平衡装置のＤ−Ｄ断面図）である。 図８に示す自動平衡装置の縦（Ｃ−Ｃ）断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。 本発明に係る第４の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。 本発明に係る第５の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。 本発明に係る第６の実施の形態の自動平衡装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０、５０、６０…自動平衡装置
１１…バランサ
１３、２３…収容部材
１５…規制部材
１７、２７、３７、４７、５７…マグネット
１４、２４…側壁
６１…モータ
７０…ディスク回転装置

Claims (6)

1. 磁性を帯びた流体のバランサと、
   回転可能に設けられ、前記バランサを内部に収容する収容部材と、
   前記収容部材に一体的に回転可能に設けられ、前記収容部材の回転の中心側から外周側に亘るように設けられた扁平状のマグネットと
   を具備することを特徴とする自動平衡装置。
2. 請求項１に記載の自動平衡装置であって、
   前記収容部材の前記外周側に設けられ、該収容部材が回転するときに前記バランサの周方向の移動を規制する規制部材をさらに具備することを特徴とする自動平衡装置。
3. 請求項２に記載の自動平衡装置であって、
   前記マグネットは、前記収容部材の中心側から外周側に亘る方向で前記規制部材とオーバーラップするように設けられていることを特徴とする自動平衡装置。
4. 請求項１に記載の自動平衡装置であって、
   前記マグネットは、互いに対向するように回転の軸方向に複数設けられていることを特徴とする自動平衡装置。
5. 請求項１に記載の自動平衡装置であって、
   前記マグネットは、前記収容部材の外部に設けられていることを特徴とする自動平衡装置。
6. 磁性を帯びた流体のバランサと、
   回転可能に設けられ、前記バランサを内部に収容する収容部材と、
   前記収容部材の回転の中心側から外周側に亘るように設けられた扁平状のマグネットと、
   前記収容部材と前記マグネットとを一体的に回転させる駆動部と
   を具備することを特徴とする回転装置。

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