專利名稱：自動平衡裝置以及利用該裝置的旋轉機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種保持旋轉平衡的自動平衡裝置，以及帶有上述自動平衡裝置的旋轉機構。
本發(fā)明含有于2004年4月19日向日本特許廳申請的日本專利申請JP2004-123174的相關主題，整個內容在此結合作為參考。
背景技術：
近年來，眾所周知的是，用于記錄和重現(xiàn)數據的光盤驅動器或磁盤驅動器等的盤驅動器中，盤在轉臺上的旋轉過程中所述盤的旋轉不平衡，從而導致降低了記錄和重現(xiàn)的穩(wěn)定性。
為提高盤旋轉平衡的技術已有所公開，其中設置有盤形件，該盤形件具有容納著磁性流體的空間或腔，使上述盤形件可和電機軸整體地旋轉。上述盤形件在中心部具有突出部，在上述突出部的側周上設置有磁鐵環(huán)。上述電機由副底盤所支撐，上述副底盤通過彈性件支撐在主底盤上。在這種結構中，當上述電機的轉速較低時，上述磁性流體被吸引到上述磁鐵環(huán)上，從而可以防止上述磁盤旋轉失衡。當上述電機的轉速增加且因電機旋轉而產生的離心力變大時，上述磁性流體朝向外周邊側移動，以確保旋轉平衡(例如參見日本專利特開平4-312244中第6段，圖1)。
但是在專利文獻1所公開的技術中，當盤驅動器設置在垂直方向，即盤的記錄面和地面成直角設置時，上述磁鐵環(huán)和積聚在上述盤形件底部上的磁性流體之間的距離就很大，因此上述磁性流體不可能容易地返回到磁鐵環(huán)或由其保持。這就導致一個問題，即當上述盤驅動器以某一姿態(tài)定位時，就難于保證上述盤的旋轉平衡。此外，還有一個問題就是上述磁性流體由于離心力大致在與上述盤偏斜的旋轉中心的方向相反的方向上移動，磁性流體沿上述盤形件的外周流動，磁性流體的偏斜消失，因而難于以小幅振動顯著地改進旋轉平衡。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述問題，提出一種自動平衡裝置以及備有這種自動平衡裝置的旋轉機構，能夠改善旋轉平衡，而和姿態(tài)無關。
根據本發(fā)明中一個優(yōu)選實施例的自動平衡裝置包括由磁性流體制成的平衡件，且可旋轉設置的用以容納上述平衡件的收容件，以及在收容件內整體可旋轉設置的從收容件的旋轉中心延伸到外周側的扁平磁鐵。
在根據本發(fā)明優(yōu)選實施例中的自動平衡裝置內，磁鐵從收容件的旋轉中心延伸到外周側。因此，當該自動平衡裝置在垂直姿態(tài)開始旋轉時，即使聚積在上述收容件的底部上，磁力也能夠從平衡件周圍作用在其上，從而使平衡件可靠地返回到磁鐵處并由其保持，而和上述自動平衡裝置的姿態(tài)無關。所以上述自動平衡裝置可以開始和磁鐵所保持的平衡件一起旋轉，而和上述自動平衡裝置的姿態(tài)無關，從而以穩(wěn)定的方式提高旋轉平衡。此外，上述磁鐵為扁平形狀。因此即使磁鐵設置在上述收容件的內部，通過在收容件旋轉的軸向上減小磁鐵的厚度，也能夠保證上述平衡件的量。
根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，上述自動平衡裝置進一步包括設置在收容件外周側上的限制件，當收容件旋轉時可限制上述平衡件在周向的運動。根據本發(fā)明的該優(yōu)選實施例，上述平衡件保持在磁鐵的中心部，和自動平衡裝置的姿態(tài)無關，當自動平衡裝置開始旋轉時，可使上述限制件阻止妨礙平衡件的運動，因而可以使上述自動平衡裝置能夠平穩(wěn)地旋轉。此外，當自動平衡裝置旋轉時，可由上述限制件約束上述平衡件沿著收容件內表面流動。所以即使在盤的旋轉過程中存在小的振動振幅，也能夠由本發(fā)明優(yōu)選實施例中的限制件所局部積聚的平衡件來保證上述盤的旋轉平衡狀態(tài)。此外，還能夠通過有效地利用少量的平衡件來較大地提高上述自動平衡裝置的旋轉平衡。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，上述磁鐵設置得從收容件的中心部延伸到外周側，以便于和上述限制件相疊合。根據這樣的結構，就能夠由上述磁鐵更可靠地保持著上述收容件外周側上的平衡件，因而通過有效利用上述平衡件就可以提高上述自動平衡裝置的旋轉平衡。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，上述磁鐵包括多個在旋轉軸向上彼此相反設置的磁鐵。根據這樣的結構，通過在上述收容件內側增大磁通密度，就能夠提高上述磁鐵用以保持平衡件的磁力。因此，相比沒有提高這種保持力的情況，在保持力得以提高時，即使轉動頻率再高，平衡件也能夠保持在磁鐵上。換句話說，可以降低使平衡件保持在上述磁鐵上的低速轉動頻率的下限。因而就有可能在低速旋轉時平穩(wěn)地旋轉上述自動平衡裝置。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，上述磁鐵設置在上述收容件的外部。根據這樣的結構，相比磁鐵設置在收容件內部的情況，上述平衡件可以在內移動的收容件內部空間就比較大，因此就可以在制造上述自動平衡裝置過程中調整平衡件的量時加大調節(jié)范圍。
根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的旋轉機構包括由磁性流體制成的平衡件，用以容納上述平衡件且可旋轉設置的收容件，設置在收容件內從收容件的旋轉中心延伸到外周側的扁平磁鐵，及整體地旋轉上述收容件和磁鐵的驅動部。
在根據本發(fā)明優(yōu)選實施例中的旋轉機構中，上述磁鐵從收容件的中心部延伸到外周側。因此，上述平衡件可以可靠地返回到磁鐵處并由其保持，而和上述自動平衡裝置的姿態(tài)無關。所以上述自動平衡裝置能夠開始和上述磁鐵所保持的平衡件一起旋轉，而和自動平衡裝置的姿態(tài)無關，因而能夠以穩(wěn)定的方式提高旋轉平衡。
綜上所述，在上述自動平衡裝置的旋轉開始時，上述自動平衡裝置以這樣的方式進行旋轉，即收容件外周側上聚積的平衡件返回，并由磁力所保持，且和自動平衡裝置的姿態(tài)無關，因而能夠以穩(wěn)定的方式提高自動平衡裝置的旋轉平衡。


通過參考附圖，根據本發(fā)明中優(yōu)選實施例的下面的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特點以及優(yōu)勢將更加顯而易見，其中圖1是示出本發(fā)明第一實施例中自動平衡裝置的水平剖視圖(即沿圖2中的線B-B的自動平衡裝置的剖視圖)；圖2是圖1中自動平衡裝置的垂直剖視圖(沿圖1中的線A-A)；圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例中盤旋轉機構的垂直剖視圖；圖4是示出第一優(yōu)選實施例中自動平衡裝置停止狀態(tài)等的垂直剖視圖；圖5是示出第一優(yōu)選實施例中自動平衡裝置旋轉狀態(tài)的垂直剖視圖；圖6是示出第一優(yōu)選實施例中自動平衡裝置平衡狀態(tài)的垂直剖視圖；圖7是示出第一優(yōu)選實施例的自動平衡裝置中平衡件返回狀態(tài)的垂直剖視圖；
圖8是示出本發(fā)明第二優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的水平剖視圖(即沿圖9中的線D-D的自動平衡裝置的剖視圖)；圖9是圖8中自動平衡裝置的垂直剖視圖(沿圖8中的線C-C)；圖10是示出本發(fā)明第三優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖；圖11是示出本發(fā)明第四優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖；圖12是示出本發(fā)明第五優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖；圖13是示出本發(fā)明第六優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖來敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1和2分別示出了根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的水平和垂直剖視圖。圖3是示出根據本發(fā)明優(yōu)選實施例中盤旋轉機構的垂直剖視圖。
根據上述第一優(yōu)選實施例的自動平衡裝置10包括由磁性流體制成的平衡件11，在中心具有孔的平的盤形磁鐵17，以及具有內部空間G的盤形收容件13。上述空間容納著平衡件11和磁鐵17。
圖3中電機61的轉軸16所穿過的通孔13a被設置在上述收容件13的中間部。上述收容件13的構成材料是例如利用金屬或者合成樹脂。
磁鐵17從上述收容件13的中間部延伸到外周。在對應于上述收容件13旋轉軸向方向的Z向上，上述磁鐵17的厚度被設定為不大于內部空間G在Z向的長度的1/2。在圖2中，符號t表示在從上述收容件13的中心部到外周側(x向)方向上內部空間G的寬度，符號u表示在x向磁鐵17的寬度，寬度u為寬度t的50％-80％。例如，磁鐵17可設置得使磁鐵17的外周面17c和側壁14的外周側的側面14a之間的距離f為上述寬度t的10％-40％。磁鐵17被極化得使例如分別在頂部和底部為N極和S極。上述內部空間G最好是充滿如氮氣等的惰性氣體，從而能夠防止平衡件11產生氧化。
鐵性流體(IBM公司所用)或磁流變液(MR液)等磁性流體可用作為上述平衡件11。
如圖3所示，盤旋轉機構70具有電機61，在電機61的轉軸上端部上設置著轉臺65。電機61具有定子61b，其帶有驅動電流流經的線圈61d、由軸承61a旋轉支撐的轉子61c以及轉軸16。自動平衡裝置10設置在轉軸16上。該自動平衡裝置10構造得可以和上述轉軸16整體旋轉。電機61由副底盤63支撐，該副底盤63通過彈性部62被支撐在主底盤64上，從而構成一個振動系統(tǒng)，每一彈性部均由如橡膠的聚合材料、金屬件等構成。例如，基于彈性部62變形的上述振動系統(tǒng)的共振頻率要低于盤D的轉動頻率。
下面參考附圖敘述上述自動平衡裝置10的操作。
當盤D放在上述轉臺65上、電機61開始轉動時，上述振動系統(tǒng)開始振動。如圖6所示，當電機61低速旋轉時，離心力低于磁鐵17的磁力，平衡件11由磁鐵17所保持。
當電機61的轉速增加使電機61的轉動頻率超過上述振動系統(tǒng)的共振頻率時，上述振動系統(tǒng)振動所在的方向A1(參考圖1)就變?yōu)榇笾孪喾从诒PD偏斜電機61旋轉中心的方向A2。此時，上述平衡件11在上述振動系統(tǒng)振動所在的方向A1上移動，因上述振動系統(tǒng)的振動而加速，平衡件11移動所在的方向(A1)和盤D偏斜的方向A2彼此大致相反，從而就保證了上述盤D的旋轉平衡。
當上述電機61的轉速進一步提高時，磁鐵17的磁力使平衡件11超過離心力，如圖1所示的虛線和如圖5所示，平衡件11通過離心力被朝向磁鐵17的外周側移動。
如圖6所示，當上述電機61的轉速進一步提高時，上述平衡件11被離心力移動到磁鐵17的外周側，受上述收容件13的側壁14的約束。
如圖7所示，當電機61的轉速下降時，離心力也減小，當離心力減小到磁鐵17保持平衡件11的磁力以下時，平衡件11再次向磁鐵17的內周側移動。
最好是，設定電機61的轉速(例如，盤D上記錄的信號所重現(xiàn)的轉速)和彈性部62的材料等，從而使方向A1和A2可以彼此以大致180度反向。
在第一優(yōu)選實施例中的自動平衡裝置10中，磁鐵17設置得從收容件13的中心部延伸到外周側。因此，例如當電機61開始旋轉以垂直姿態(tài)設置的自動平衡裝置10時，即使平衡件11積聚在收容件13的底側上，磁力也能夠從平衡件11的周圍作用在其上，因而平衡件11能夠可靠地返回且由磁鐵17所保持，而和上述自動平衡裝置10的姿態(tài)無關。因此該自動平衡裝置10能夠旋轉磁鐵17所保持的平衡件11，且和自動平衡裝置10的姿態(tài)無關，因而能夠以穩(wěn)定的方式提高自動平衡裝置10的旋轉平衡。此外，磁鐵17具有扁平的形狀，可設定磁鐵17在Z向的厚度不大于內部空間G在Z向的長度，從而保證平衡件11的量。因此即使磁鐵17設置在收容件13內側，也能保證平衡件11的量。
在第一優(yōu)選實施例中，一種流體也被用作為平衡件11。因此，由于在上述盤旋轉機構70的操作過程中可以減小平衡件11的沖擊，所以上述盤旋轉機構70就可以構造得噪音很小且振動也不大。
圖8和9分別是示出了根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的自動平衡裝置的水平和垂直截面圖。
根據上述第二優(yōu)選實施例的自動平衡裝置20包括具有多個限制件15的收容件23，來代替收容件13，這些限制件能夠限制平衡件11在周向W上的流動。上述限制件15設置得朝向收容件的中心部突出于收容件23的側壁24，且大致垂直于上述側壁24。在周向W上，每一限制件15均以規(guī)定距離彼此間隔。每一限制件在Z向經過收容件23的內部空間G的整個厚度。磁鐵27可從收容件23的中心部延伸到外周側，從而和上述限制件15相疊合。換句話說，磁鐵27的外周面27c設置在限制件15的端面15a更外側部上。此外，限制件15的數量、形狀和材料等均不作限定。舉例來說，限制件15也可以這樣構成，即與第一優(yōu)選實施例中的收容件13分開地制造作為限制件的平面件，再將這些平面件焊接到上述收容件13的側壁14上。另外，上述限制件15還可以由樹脂材料整體地模制而成。
在第二優(yōu)選實施例中，因自動平衡裝置20的旋轉平衡件11朝向外周側移動，這種移動暫時受到收容件23的側壁24約束，平衡件11在周向W沿著側壁24的流動就受約束于上述限制件15。所以即使在盤D旋轉時振動振幅很小，通過由限制件15所局部聚積的平衡件11，也能夠保證盤D旋轉的平衡狀態(tài)。當在垂直狀態(tài)使用自動平衡裝置20時，平衡件11容易由離心力或重力垂直向下偏斜。但是在電機61開始旋轉時，由于平衡件11被磁鐵17保持在內周側上，所以上述限制件15的設置就不會產生任何問題。換句話說，在限制件15設置處，如果平衡件11因重力保留聚積在收容件23的底部，則上述自動平衡裝置20的平衡性能會在電機61的隨后的旋轉開始時降低。
在第二優(yōu)選實施例中，磁鐵27從收容件23的中心部延伸到外周側，以使得和限制件15相疊合。因此，即使上述平衡件11設置在收容件23的外周側上，也能可靠地由磁鐵27所保持，因此能夠高效地利用平衡件11。
圖10是示出本發(fā)明第三優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖。
在該第三優(yōu)選實施例中，自動平衡裝置30除了第二優(yōu)選實施例中的磁鐵27以外，還具有在Z向相反于磁鐵27的平面磁鐵37。每一磁鐵27和37均被極化，分別在頂部和底部具有N極和S極。根據這些結構，通過在收容件23的內部空間G內增大磁通密度，就能提高磁鐵27和37保持平衡件11的磁力。因此，就可以提高轉動頻率，同時平衡件11因收容件23旋轉而產生的離心力會朝向外周側移動，因而上述自動平衡裝置30可以低速穩(wěn)定旋轉。此外，磁鐵27和37還可以設置得每一磁鐵27和37的極化方向均相反于第三優(yōu)選實施例中的方向。
圖11是示出本發(fā)明第四優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖。
在第四優(yōu)選實施例中，磁鐵47設置在收容件23的外側上，例如可和收容件23的外側面相接觸。因此相比較于上述優(yōu)選實施例中的內部空間，平衡件11在收容件23內的內部移動空間G就比較大，因此可以增加平衡件11的量，從而更有效地改善上述自動平衡裝置的旋轉平衡。
圖12是示出本發(fā)明第五優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖。
第五優(yōu)選實施例中進一步包括在收容件23的內周側上的圓柱形磁鐵57。磁鐵57例如在垂直方向上被極化，使得分別在頂部和底部具有N極和S極。因此，可以提高將平衡件11保持在收容件23內周側上的能力，所以能夠在更早期間提高自動平衡裝置的旋轉平衡。
圖13是示出本發(fā)明第六優(yōu)選實施例中自動平衡裝置的垂直剖視圖。
根據第六優(yōu)選實施例中的自動平衡裝置60包括多個沿周向W設置的磁鐵17a，多個在磁鐵17a外側沿周向W設置的磁鐵17b?？煞謩e利用磁力強于磁鐵17b的永磁鐵作為磁鐵17a。每一磁鐵17a和17b的極化方向在周向W上均相同。同時，上述極化方向還可以設置得在Z向上相同。根據第六優(yōu)選實施例，就可以提高將平衡件11保持在收容件23內周側上的能力，因而就能夠可靠地將平衡件11保持收容件13的內周側上，從而提高上述自動平衡裝置60的旋轉平衡性能。
盡管參考附圖，已經詳述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但可以理解本發(fā)明并不限定于上述的實施例。對本領域技術人員顯而易見的是，在不偏離所附權利要求書或等效物的范圍內，可以根據設計需要或其它因素而采用各種變化、修改、組合、次級組合和替換等。
舉例來說，在第二到第六實施例中，都參考了這樣一個實例，即磁鐵27、37和47從中心部延伸到外周側，從而和限制件15相疊合，如果每一個限制件15的長度很短，則上述磁鐵27、37和47就不會和限制件15疊合。此外，利用強磁力磁鐵也可以使磁鐵17的直徑小一點，這樣就能夠減小自動平衡裝置的尺寸。相反的，磁鐵27的外周壁也可以設置得和收容件23的側壁24相接觸。這種結構就防止了上述平衡件11滯留在磁鐵27的外周壁和收容件23的側壁24之間的間隙內。
在第三優(yōu)選實施例中，參考了這樣一個實例，即增加了磁鐵37，以在內部空間G內增加磁通密度。但是，也可以由使用具有強磁力的永磁鐵作為磁鐵27來增加上述磁通密度。
在上述第二到第五優(yōu)選實施例中，除了第四實施例，都參考了這樣一個實例，即磁鐵17設置在收容件13的內部空間G內。但也可以將磁鐵17埋設在收容件13本身內，以獲得類似的優(yōu)點。
在第二到第六優(yōu)選實施例的每一個中，都參考了這樣一個實例，即限制件15從收容件23的側壁24突出到中心部，且和側壁24大致成直角。但是限制件例如也可以設置得和收容件23的側壁24不必成直角，而是傾斜即可。這樣的結構使其可以調節(jié)上述限制件保持平衡件的能力。
在第六優(yōu)選實施例中，參考了這樣一個實例，即相互具有不同磁力的四個磁鐵17a和四個磁鐵17b分別在周向W設置在收容件23的內外周側上。但也并不限定于這種結構，例如從內周側到外周側可以沿周向W設置四個每層具有八個磁鐵的磁鐵層。在上述的實例中，磁鐵17a和17b在從收容件13的中心部到外周側方向上均具有大致相同的寬度。但是磁鐵17a和17b的寬度并不局限于此，還可以根據需要進行變化。
第一到第六優(yōu)選實施例中的任一種自動平衡裝置10-60以及上述盤旋轉機構70均可以被結合到光盤裝置、磁盤裝置以及利用光盤作為記錄媒介的視頻攝像機等內。如果上述自動平衡裝置10-60以及盤旋轉機構70均被結合到所需的手持式或者便攜式視頻攝像機內，則可以提高上述視頻攝像機內的盤旋轉平衡，從而提高數據記錄和重現(xiàn)的穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種自動平衡裝置，包括由磁性流體制成的平衡件；用以容納上述平衡件的可旋轉地被設置的收容件；以及設置在收容件內的、且從收容件的旋轉中心延伸到外周側的整體可旋轉的扁平磁鐵。
2.如權利要求1所述的自動平衡裝置，進一步包括設置在收容件外周側上的限制件，當收容件旋轉時起作用來限制上述平衡件在周向的運動。
3.如權利要求1所述的自動平衡裝置，其特征在于，上述磁鐵設置得從收容件的中心部延伸到外周側，以便和上述限制件相疊合。
4.如權利要求1所述的自動平衡裝置，其特征在于，上述磁鐵包括多個在旋轉軸方向上彼此相反設置的磁鐵。
5.如權利要求1所述的自動平衡裝置，其特征在于，上述磁鐵設置在上述收容件的外部。
6.一種旋轉機構，包括由磁性流體制成的平衡件；用以容納上述平衡件的可旋轉地被設置的收容件；從收容件的旋轉中心延伸到外周側的扁平磁鐵；以及使上述收容件和磁鐵整體旋轉的驅動單元。
7.如權利要求6所述的旋轉機構，進一步包括設置在收容件外周側上的限制件，當收容件旋轉時起作用來限制上述平衡件在周向的運動。
8.如權利要求6所述的旋轉機構，進一步包括用以旋轉記錄/重現(xiàn)數據用的光盤的旋轉機構。
9.如權利要求6所述的旋轉機構，進一步包括用以旋轉記錄/重現(xiàn)數據用的磁盤的旋轉機構。
全文摘要
一種根據本發(fā)明優(yōu)選實施例中的自動平衡裝置包括由磁性流體制成的平衡件，用以容納上述平衡件的可旋轉地被設置的收容件，以及設置在收容件內的、從收容件的旋轉中心延伸到外周側的整體旋轉扁平磁鐵。因此，上述自動平衡裝置可以與磁鐵所保持的平衡件一起開始旋轉，而和該自動平衡裝置的姿態(tài)無關，因而就能夠以穩(wěn)定的方式提高旋轉的平衡性能。
文檔編號G11B17/028GK1690470SQ20051006723
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權日2004年4月19日
發(fā)明者宍戶佑司 申請人:索尼株式會社