專利名稱:自動平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及能夠抑止回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)不平衡的自動平衡裝置及其配有該裝置的電機。
通常,為消除包含回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)不平衡,在工業(yè)用機械、家用電器或計算機等中使用的各種回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置中常采用自動平衡裝置。
譬如當(dāng)回轉(zhuǎn)體是磁盤時,如果因磁盤面上的標(biāo)簽造成重量不均或磁盤有偏心時,任意的轉(zhuǎn)速都會使回轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生撓曲、即“振擺回轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。為了抑止這種“振擺回轉(zhuǎn)”,研制開發(fā)出將多個鋼球放入同心圓狀的槽內(nèi)以獲取平衡的自動平衡裝置(參考文獻特開平10-257710號公報)。
自動平衡裝置是伴隨著回轉(zhuǎn),殼體41內(nèi)的平衡構(gòu)件即鋼球45從磁鐵43放出,一邊緊靠在外周壁41b上一邊移至穩(wěn)定的位置,一旦回轉(zhuǎn)停止,即被磁鐵43吸住。在傳統(tǒng)的自動平衡裝置中,由于鋼球45伴隨著回轉(zhuǎn)的這種移動,會產(chǎn)生很大的外周壁部41b和磁鐵43的碰撞噪音和走動噪音(磨擦噪音、滾動噪音)。還存在著因碰撞時的沖擊而損傷外周壁部41b和磁鐵43的問題。
針對這一問題,上述特開平10-257710號公報記載的方法是通過在外周壁部41b的內(nèi)面和磁鐵43的外周面設(shè)置由合成樹脂和橡膠之類的彈性材料構(gòu)成的緩沖構(gòu)件,或在鋼球45的表面形成同樣的保護構(gòu)件來防止產(chǎn)生噪音和損傷構(gòu)件。
然而,這種用合成樹脂和橡膠進行表面加工的方法加工難度大,成本高。
另外,通過鋼球45沿圓周方向移動可對于水平面內(nèi)的偏負載發(fā)揮調(diào)心作用,但對軸向的偏向負載不能起調(diào)心作用。即,不能發(fā)揮自動平衡裝置的功能。
本發(fā)明目的在于提供一種可減小殼體內(nèi)的平衡構(gòu)件碰撞噪音和走行噪音、減輕因碰撞引起的損傷、低成本的自動平衡裝置,具體地講,在于提供不需要采用合成樹脂和橡膠等對平衡構(gòu)件的表面進行加工的自動平衡裝置。
還在于提供不再使用吸住鋼球45的磁鐵43、可在共振轉(zhuǎn)速CR以下低速回轉(zhuǎn)時鋼球45的不穩(wěn)定狀態(tài)下防止相互間的碰撞噪音和因碰撞引起的損傷的自動平衡裝置。
還在于提供不僅能對水平面內(nèi)的偏向負載、而且也能對軸向的偏向負載起到自動調(diào)心作用的自動平衡裝置。
為實現(xiàn)上述目的,第1技術(shù)方案的自動平衡裝置是在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致,其特征在于,在平衡構(gòu)件的表面和殼體內(nèi)壁中的至少一方形成粘性體部。通過在平衡構(gòu)件的表面和殼體內(nèi)壁中的至少一方形成粘性體部,可用低成本減小平衡構(gòu)件與殼體內(nèi)壁的碰撞噪音以及平衡構(gòu)件相互間的碰撞噪音,并且可減輕碰撞時的沖擊,以防引起損傷。
第2技術(shù)方案是采用硅油或磁性流體等的高粘性流體作為第1技術(shù)方案中的自動平衡裝置的粘性體部第3技術(shù)方案是將第2技術(shù)方案的自動平衡裝置的高粘性流體涂敷在平衡構(gòu)件的表面和殼體內(nèi)壁中的至少一方,或是注入殼體內(nèi)。采用第2和第3技術(shù)方案可實現(xiàn)低成本化。
第4技術(shù)方案的自動平衡裝置是在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致是在與電機的回轉(zhuǎn)軸同心狀安裝的殼體內(nèi),其特征在于,平衡構(gòu)件采用經(jīng)過熱鈍化處理至少使表面的彈性率降低的低彈性體。因此,可用低成本減小平衡構(gòu)件與殼體內(nèi)壁的碰撞噪音以及平衡構(gòu)件相互間的碰撞噪音,減輕碰撞時的沖擊,以防引起損傷。
第5技術(shù)方案的自動平衡裝置是在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致,其特征在于,在殼體內(nèi)設(shè)置內(nèi)側(cè)階梯部,用于在預(yù)定的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)將多個平衡構(gòu)件保持在靠近回轉(zhuǎn)中心側(cè)的區(qū)域,并且,由該內(nèi)側(cè)階梯部形成的階梯高度具有高度h1,該高度h1是各平衡構(gòu)件受到超出回轉(zhuǎn)體基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的危險轉(zhuǎn)速所形成的離心力后越過該內(nèi)側(cè)階梯部的階梯高度向外徑側(cè)的區(qū)域移動的高度。因此,在未超過回轉(zhuǎn)體基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的低速回轉(zhuǎn)時,由于可通過簡易結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)階梯部將殼體內(nèi)的平衡構(gòu)件穩(wěn)固地保持在回轉(zhuǎn)中心側(cè)的區(qū)域,能可靠地防止上述各平衡構(gòu)件之間的相互接觸,有效避免產(chǎn)生接觸噪音以及構(gòu)件損傷,因此,可以簡易的結(jié)構(gòu)使平衡構(gòu)件順滑移動,不僅使自動平衡裝置及其使用該裝置的電機成本降低,并且可保持高精度的功能。
又,當(dāng)上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速超出基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR時,由于上述各平衡構(gòu)件越過內(nèi)側(cè)階梯部的階梯高度向外徑側(cè)移動,因此,可高精度設(shè)定各平衡構(gòu)件的移動開始時間,可獲得穩(wěn)定的平衡性能。
第6技術(shù)方案是將上述第5技術(shù)方案的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為與上述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR大體一致。由于在到達平衡構(gòu)件可開始移動的最早時刻、即共振轉(zhuǎn)速CR時,平衡構(gòu)件立刻開始移動,極迅速地獲得回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)平衡,因此可進一步提高上述效果。
第7技術(shù)方案是將上述第5技術(shù)方案的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為稍大于上述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR。由于能可靠地使平衡構(gòu)件向獲得回轉(zhuǎn)體平衡的方向移動,因此可進一步提高上述效果。
第8技術(shù)方案是將上述第5技術(shù)方案的內(nèi)側(cè)階梯部由將上述多個平衡構(gòu)件以大致相等間隔各自分開保持在上述回轉(zhuǎn)軸的周圍的多個收納凹部形成。由于在未超過回轉(zhuǎn)體的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的低速回轉(zhuǎn)時,將平衡用收納部內(nèi)的各平衡構(gòu)件保持在良好的回轉(zhuǎn)平衡狀態(tài),以在整個使用轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)狀態(tài),因此可進一步提高上述效果。
第9技術(shù)方案是在上述第5技術(shù)方案的平衡收納部設(shè)置有外側(cè)抵接壁面,用于在超出上述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR的額定回轉(zhuǎn)時保持上述各平衡構(gòu)件,并且在該外側(cè)抵接壁面與上述內(nèi)側(cè)階梯部之間設(shè)置從該外側(cè)抵接壁面向內(nèi)側(cè)階梯部下降傾斜的引導(dǎo)面,當(dāng)上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速低于基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR時,使上述各平衡構(gòu)件向內(nèi)側(cè)階梯部側(cè)移動。由于在回轉(zhuǎn)體進入低速回轉(zhuǎn)狀態(tài)后使上述各平衡構(gòu)件向內(nèi)側(cè)階梯部側(cè)移動,且在低速回轉(zhuǎn)時使各平衡構(gòu)件可靠地返回內(nèi)側(cè)階梯部側(cè)重復(fù)穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)狀態(tài),因此可進一步提高上述效果。
第10技術(shù)方案具有安裝在回轉(zhuǎn)體驅(qū)動源即電機的回轉(zhuǎn)部分上的殼體、以及配置于在該殼體內(nèi)部形成的通路內(nèi)的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,多個平衡構(gòu)件在通路內(nèi)向軸向和圓周方向移動,以此抑止回轉(zhuǎn)體的傾斜。因此,不僅對平衡構(gòu)件在圓周方向的移動水平面內(nèi)的偏向負載,并且對軸向的偏向負載也能通過平衡構(gòu)件的軸向移動而起到自動調(diào)心的作用。
第11技術(shù)方案是在上述自動平衡裝置的基礎(chǔ)上,構(gòu)成殼體內(nèi)通路最外周部的內(nèi)壁的縱剖面為圓弧狀。因此,各平衡構(gòu)件可沿著形成圓弧狀的內(nèi)壁順暢移動,縮短自動調(diào)心所需的時間。
第12技術(shù)方案是在上述自動平衡裝置的基礎(chǔ)上,在殼體內(nèi)半徑方向的不同位置設(shè)置多個通路,各通路成為獨立的空間。因此,在半徑方向的多個位置上,平衡構(gòu)件可對應(yīng)水平面方向的偏負載和軸向的偏向負載而自動調(diào)心。
第13技術(shù)方案是在上述自動平衡裝置的基礎(chǔ)上,多個平衡構(gòu)件還向半徑方向移動,且通路越向半徑方向外側(cè)延伸,軸向的空間越大。因此,只要在回轉(zhuǎn)初始期和回轉(zhuǎn)停止時向半徑方向內(nèi)側(cè)保持平衡構(gòu)件,在回轉(zhuǎn)超過共振頻率時向半徑方向外側(cè)移動,則可抑止回轉(zhuǎn)初始期等時因平衡構(gòu)件移動造成回轉(zhuǎn)振擺增大。
對附圖的簡單說明
圖1為本發(fā)明第1實施例的自動平衡裝置及電機結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。
圖2為說明本發(fā)明自動平衡裝置的結(jié)構(gòu)特征部的橫剖視圖。
圖3為采用本發(fā)明自動平衡裝置的CD-ROM驅(qū)動裝置一例的外觀軸側(cè)說明圖。
圖4為本發(fā)明第2實施例的自動平衡裝置及電機結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。
圖5為圖4所示自動平衡裝置內(nèi)周側(cè)部分的放大縱剖視說明圖。
圖6為圖4所示自動平衡裝置的橫剖視說明圖。
圖7為將本發(fā)明第3實施例的將自動平衡裝置與轉(zhuǎn)子一體組裝的主軸電機的縱剖視圖。
圖8為圖7自動平衡裝置部分的Ⅱ-Ⅱ剖視圖。
圖9為說明圖7自動平衡裝置的原理的剖視圖,其中,(a)表示回轉(zhuǎn)體停止時和回轉(zhuǎn)初始期各平衡構(gòu)件的狀態(tài),(b)表示在環(huán)狀磁鐵的保持力較弱的狀態(tài)下回轉(zhuǎn)體作共振頻率以下的回轉(zhuǎn)時各平衡構(gòu)件與重心位置的關(guān)系,(c)表示在回轉(zhuǎn)體作超過共振頻率的回轉(zhuǎn)時各平衡構(gòu)件與重心位置的關(guān)系。
圖10為說明圖7自動平衡裝置的原理的剖視圖,表示在超過共振頻率的回轉(zhuǎn)過程中包含磁盤的轉(zhuǎn)子處于完全平衡的狀態(tài)。
圖11為本發(fā)明實施形態(tài)的自動平衡裝置變形例的模式剖視圖,其中,(A)表示通路的上下面形成傾斜且最外周部沿軸向平直的例子,(B)表示通路的上側(cè)面形成傾斜且最外周部沿軸向平直的例子。
圖12為本發(fā)明實施形態(tài)的自動平衡裝置變形例的模式剖視圖,其中,(A)表示通路的上下面形成傾斜且最外周部為圓弧狀剖面的例子,(B)表示通路的上側(cè)面形成傾斜且最外周部為圓弧狀剖面的例子。
圖13為本發(fā)明實施形態(tài)的自動平衡裝置變形例的模式俯視圖。
下面說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
圖1表示第1實施例的配置有自動平衡裝置的主軸電機2。該主軸電機構(gòu)成圖3所示的設(shè)有對光磁盤200照射激光以寫入或讀出信息的光拾波裝置300的CD-ROM驅(qū)動裝置的一部分,并成為回轉(zhuǎn)操作該光磁盤200的驅(qū)動源100。
如圖1和圖2所示,本發(fā)明的自動平衡裝置是在配置于殼體41內(nèi)的鋼球45的表面形成粘性體部45a。作為粘性體部45a,使用硅油或磁性流體等高粘性流體,采用在鋼球45表面涂敷的方法形成。
由此,可簡單而又可靠地減小鋼球45與外周壁部41b、磁鐵43的碰撞噪音,進而減輕碰撞時的沖擊,以防損傷。還能減小因鋼球45相互間碰撞引起的走行噪音。特別是走行噪音,單依靠在殼體41的外周壁41b的內(nèi)面和磁鐵43的外周面設(shè)置由合成樹脂和橡膠之類的彈性材料構(gòu)成的緩沖構(gòu)件是不能解決的,還必須進行鋼球45的表面加工。
另一方面,在鋼球45的表面涂敷高粘性流體的方法比采用合成樹脂和橡膠的表面加工方法要簡單得多,可大幅度降低成本。
并且也可既在鋼球45的表面形成粘性體部45a,又在殼體41內(nèi)的外周壁部41b及磁鐵43的外周面形成粘性體部。或者,即使只在殼體41內(nèi)的外周壁部41b和磁鐵43的外周面涂敷高粘性流體,也能間接地使在殼體41內(nèi)移動的鋼球45表面粘附高粘性流體,可獲得相同的效果。
又,也可向殼體41內(nèi)的空間部注入高粘性流體。
又,也可不在鋼球45的表面形成粘性體部,而改為對鋼球45進行熱鈍化處理(退火),至少使表面的彈性率降低。在這樣對鋼球45進行退火使表面降低彈性后,不僅可降低鋼球45相互間碰撞時和鋼球45與內(nèi)壁及其磁性43的外周面碰撞時的相斥力,并且還可減小碰撞噪音。即,可獲得與上述在鋼球45的表面形成粘性體部45的方法相同的效果。另外,該熱鈍化處理作業(yè)也較簡單,比采用合成樹脂和橡膠的表面加工方法容易,可大幅度降低成本。
采用本發(fā)明的在鋼球45的表面形成粘性體部45a的結(jié)構(gòu),磁鐵43的磁力加上粘性體部45a的粘性力,使磁鐵43與鋼球45的吸附力增大,因此可將回轉(zhuǎn)開始時的回轉(zhuǎn)扭矩高效率地傳遞給鋼球45,回轉(zhuǎn)開始時即可實現(xiàn)平衡的回轉(zhuǎn)。
上述實施形態(tài)是本發(fā)明較佳實施形態(tài)例,但并不限定于此例,在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可作各種變形實施。例如,上述平衡構(gòu)件使用的是鋼球45,但其形狀不限定于球狀,例如也可是圓柱狀或桶狀等。另外,也可與在殼體41的外周壁41b的內(nèi)面和磁鐵43的外周面設(shè)有由合成樹脂和橡膠之類的彈性材料構(gòu)成的緩沖構(gòu)件的結(jié)構(gòu)組合使用。
特別是如圖4所示,第2實施例中的主軸電機2配置有從本體框架11略微向上立起的一體形成的中空圓筒狀軸承保持架132,在該軸承保持架132的內(nèi)部側(cè),分別安裝著從該軸承保持架132的圖示的上下兩端部分壓入的軸承構(gòu)件14、14。這兩個軸承構(gòu)件14、14相互呈同心狀配置,依靠與在上述軸承保持架132內(nèi)周壁面的軸向中央部分凸出形成的環(huán)狀固定部(未圖示)的端面相抵接而被固定。上述各軸承構(gòu)件14可采用含油軸承、軸承、動壓軸承裝置等各種軸承裝置。
又,在上述軸承保持架132的中心部分,經(jīng)過上述一對軸承構(gòu)件14、14可回轉(zhuǎn)地支承著回轉(zhuǎn)軸21,同時在上述軸承保持架132的外周側(cè)壁面,嵌裝著由硅鋼板的層疊體構(gòu)成的定子鐵心12。在該定子鐵心12的表面,通過涂裝形成絕緣層,隔著該絕緣層,在與該定子鐵心12的各凸極部對應(yīng)的部分繞上線圈12a。
另一方面,在上述回轉(zhuǎn)軸21的圖示的上方側(cè)凸出部分的中途位置,固定著大致呈杯狀的轉(zhuǎn)子殼體137,在該轉(zhuǎn)子殼體137的外周側(cè)壁面的內(nèi)面?zhèn)裙潭ㄖh(huán)狀的轉(zhuǎn)子磁鐵22,并且該轉(zhuǎn)子磁鐵22的內(nèi)周面?zhèn)让鎻陌霃椒较蛲鈧?cè)接近上述定子鐵心12的各凸極部配置。
在上述回轉(zhuǎn)軸21的圖示上方側(cè)的前端部分,安裝著本發(fā)明的自動平衡裝置4,在該自動平衡裝置4的圖示上方側(cè),設(shè)有安裝上述光磁盤200用的磁盤轉(zhuǎn)臺(未圖示)。下面說明自動平衡裝置4的一實施形態(tài)。
首先,如圖4至圖6所示,在上述回轉(zhuǎn)軸21上,固定著與該回轉(zhuǎn)軸21一體回轉(zhuǎn)的中空狀殼體41。該殼體41由用金屬或樹脂材料制成的圓盤狀殼體構(gòu)件構(gòu)成,在該殼體41的中空內(nèi)部,配置有可自由移動的多個(本實施形態(tài)為6個)鋼球45。當(dāng)包含上述回轉(zhuǎn)軸21和殼體41的整個回轉(zhuǎn)體超過共振轉(zhuǎn)速CR而到達高速的額定轉(zhuǎn)速時,上述多個鋼球45、45…向抵消上述回轉(zhuǎn)體的不平衡回轉(zhuǎn)的方向移動,以獲得回轉(zhuǎn)平衡。
此時,在上述殼體41的中心側(cè)區(qū)域,收容上述各鋼球45用的槽狀收納凹部203、203…呈環(huán)狀圍住上述回轉(zhuǎn)軸21且呈放射狀配置。在低速回轉(zhuǎn)時,各收納凹部203具有將上述各鋼球45收容保持在內(nèi)部的功能,各收納凹部203沿圓周方向大致以相等的間隔相互分開設(shè)置,在本實施形態(tài)中,只設(shè)置了與上述鋼球45相同的數(shù)量(6個)。在將上述各鋼球45收容在各收納凹部203內(nèi)部的狀態(tài)下,各鋼球45被保持在沿圓周方向以大致等間隔各自分開的形態(tài)。
另外,上述各收納凹部203內(nèi)周側(cè)的上立壁面構(gòu)成具有所定階梯高度的內(nèi)側(cè)階梯部204,利用由這一內(nèi)側(cè)階梯部204形成的階梯高度來限制上述各鋼球45向半徑方向外側(cè)的移動。在上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速處于預(yù)定的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下的低速回轉(zhuǎn)時,上述各鋼球45被保持在各收納凹部203的內(nèi)部。
即,如圖4和圖5所示,在上述各鋼球45上雖然由回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)形成的離心力F向半徑方向外方側(cè)起作用,但作用于各球體45的離心力F的上方側(cè)成分FV卻因上述內(nèi)側(cè)階梯部204所形成的階梯高度h1而發(fā)生變化。并且,作用于上述各球體45的離心力F的上方側(cè)成分Fv在隨著轉(zhuǎn)速的增大而超過鋼球45自重m的時刻,上述各鋼球45越過內(nèi)側(cè)階梯部204的階梯高度而繼續(xù)向半徑方向外方側(cè)的區(qū)域移動。
這樣,在本實施形態(tài)中,首先是適當(dāng)調(diào)整由上述各內(nèi)側(cè)階梯部204形成的階梯高度h1,由此將作用于各鋼球45的上浮力Fv設(shè)定為所需的大小,使作用于上述各鋼球45的上浮力Fv在上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速處于預(yù)定基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下的低速回轉(zhuǎn)時小于該鋼球45的自重m。另外,使作用于各鋼球45的上浮力Fv在回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速超出基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR時大于該鋼球45的自重m。
即,上述內(nèi)側(cè)階梯部204的階梯高度h1的尺寸按照以下方法設(shè)定,在上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速處于預(yù)定的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下的低速回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)時,各鋼球45被保持在收納凹部203內(nèi),而在回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速成為超出基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的高速回轉(zhuǎn)時,各鋼球45從上述各收納凹部203內(nèi)越過內(nèi)側(cè)階梯部204向半徑方向外方側(cè)滾出。例如圖5所示,該內(nèi)側(cè)階梯部204的階梯高度h1被設(shè)定為略小于上述鋼球45的半徑r(h1<r),連接上述鋼球45的中心X與內(nèi)側(cè)階梯部204的階梯角部Y的線段Z相對上述回轉(zhuǎn)軸134的軸心約為89.5°。
在本實施形態(tài)中,將上述的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR定為與上述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR大體一致,并將該基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為稍大于上述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR。
另外,在上述殼體41的外周側(cè)部分設(shè)有在上述回轉(zhuǎn)體的額定轉(zhuǎn)速UR時將各鋼球45保持在外周側(cè)的一對環(huán)狀外側(cè)抵接壁面205、206。兩個外側(cè)抵接壁面205、206分別由與上述各鋼球45的外表面接觸的水平抵接面和垂直抵接面構(gòu)成,由這一對外側(cè)抵接壁面205、206構(gòu)成的大致コ字形的凹槽沿著上述殼體41的外周面連續(xù)形成環(huán)狀。并且,這些外側(cè)抵接壁面205、206的支承鋼球45的支承面的長度L1、L2小于上述鋼球45的直徑,再具體地講,被設(shè)定為與上述鋼球45的半徑大體一致的尺寸。
上述外側(cè)抵接壁面205、206分別經(jīng)過外側(cè)階梯部207、208而設(shè)置,通過設(shè)置這些外側(cè)階梯部207、208,在上述外側(cè)抵接壁面205的內(nèi)方側(cè)和外側(cè)抵接壁面206的上方側(cè)各自形成了開放空間S1、S2。由上述外側(cè)抵接壁面205、206支承的鋼球45外表面的一部分面向這兩個開放空間S1、S2內(nèi)。
在上述外側(cè)抵接壁面205、206與上述內(nèi)側(cè)階梯部204之間,設(shè)有從上述外側(cè)抵接壁面205、206向內(nèi)側(cè)階梯部204下降傾斜的引導(dǎo)面42a。當(dāng)上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速處于基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下的低速回轉(zhuǎn)而使各鋼球45脫離外側(cè)抵接壁面205、206時,這些鋼球45就各自沿著上述引導(dǎo)面42a的下降傾斜面向內(nèi)側(cè)階梯部204移動,并分別被收納在上述各收納凹部203內(nèi)部。
此時,鋼球45不必進入所有的上述收納凹部203,即使有些鋼球45未進入收納凹部203內(nèi),只要是有鋼球45進入收納凹部203內(nèi),就可獲得本發(fā)明的作用和效果。即,在具有上述結(jié)構(gòu)的本實施形態(tài)中,首先是在回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速處于未超過基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的低速回轉(zhuǎn)區(qū)域的范圍內(nèi),利用簡易的階梯狀內(nèi)側(cè)階梯部204的階梯高度,就能將殼體41內(nèi)的鋼球45可靠地保持在回轉(zhuǎn)中心側(cè)的收納凹部203內(nèi),能可靠地防止低速回轉(zhuǎn)時鋼球45相互間的接觸,避免產(chǎn)生接觸噪音和構(gòu)件損傷。
此時,在本實施形態(tài)中,由于上述收納凹部203沿圓周方向以大致相等間隔分開配置,因此,殼體41內(nèi)的多個鋼球45即使在未超過回轉(zhuǎn)體的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的低速回轉(zhuǎn)區(qū)域的范圍內(nèi),也能保持良好的平衡狀態(tài),使回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)維持在極其穩(wěn)定的狀態(tài)。
另一方面,當(dāng)上述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速超出基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR成為危險轉(zhuǎn)速時,上述鋼球45越過內(nèi)側(cè)階梯部204的階梯高度而向外徑側(cè)移動。其結(jié)果,可高精度地設(shè)定鋼球45的移動開始時點。
此時,如本實施形態(tài)所示,若將基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為與回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR大體一致,則在到達鋼球45可開始移動的最早時刻、即共振轉(zhuǎn)速CR后,由于鋼球45立刻開始移動,因此,可極迅速地獲得回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)平衡。又,在本實施形態(tài)中,由于將基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為稍大于回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR,因此,鋼球45能可靠地向取得與回轉(zhuǎn)體重心位置G(參照圖4)相反一側(cè)的平衡的方向移動。
另外,如本實施形態(tài)所示,在回轉(zhuǎn)體的額定轉(zhuǎn)速UR時保持鋼球45的外側(cè)抵接壁面205、206與內(nèi)側(cè)階梯部204之間,若設(shè)置在回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速處于基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下時可使鋼球45向內(nèi)側(cè)階梯部204側(cè)移動的下降傾斜引導(dǎo)面42a,則鋼球45在低速回轉(zhuǎn)時能可靠地返回內(nèi)側(cè)階梯部204側(cè)。
又,如本實施形態(tài)所示,若在額定轉(zhuǎn)速UR時保持鋼球45的外側(cè)抵接壁面205、206上,分別通過設(shè)置外側(cè)階梯部207、208形成開放空間S1、S2,則可降低高速回轉(zhuǎn)時氣流對鋼球45表面的粘性阻力,提高回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)驅(qū)動效率。
此時,如本實施形態(tài)所示,若通過設(shè)置外側(cè)階梯部207、208將外側(cè)抵接壁面205、206上的鋼球45的支承面設(shè)定為盡可能小的尺寸,則可相應(yīng)地擴大開放空間S1、S2,進一步減小氣流對鋼球表面的粘性阻力,更加提高回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)驅(qū)動效率。
上面對本發(fā)明的實施形態(tài)作了具體說明,但并不限定于上述實施形態(tài),在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可作各種變形。
例如,上述實施形態(tài)是設(shè)置與鋼球45一樣個數(shù)(6個)的收納凹部203,但也可以超過這一數(shù)。
又,在上述實施形態(tài)中,將鋼球45保持在外周側(cè)的外側(cè)抵接壁面205、206的支承面形成平坦面,但也可形成與鋼球45外表面的曲面對應(yīng)的彎曲面。
本發(fā)明同樣也可適用于上述實施形態(tài)中CD-ROM驅(qū)動裝置以外的其它裝置,作為適用的電機,也可用于伺服電機、空氣發(fā)動機等。
如圖7和圖8所示,第3實施例的自動平衡裝置4配置有插通固定在回轉(zhuǎn)軸21上并在內(nèi)部形成通路42的殼體41、埋設(shè)在通路42的徑向內(nèi)側(cè)的環(huán)狀磁鐵43以及作為平衡構(gòu)件的多個鋼球45,所述多個鋼球45在回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)超出共振頻率時,在回轉(zhuǎn)軸21回轉(zhuǎn)的同時沿軸向(圖7的箭頭X方向)和圓周方向(圖8的箭頭Y方向)在通路42內(nèi)移動。另外,在本實施例中,各鋼球45不僅可沿軸向和圓周方向,并且也可沿半徑方向(圖7和圖8的箭頭Z方向)移動。
殼體41由非磁性構(gòu)件、具體說就是用容易模具成型的低成本的合成樹脂等形成,不會受配置在內(nèi)部的后述環(huán)狀磁鐵43的磁性影響。該殼體41的外形為圓盤狀,內(nèi)部設(shè)有圍住回轉(zhuǎn)軸21的大致呈圓環(huán)狀的通路42。即,殼體41包括在回轉(zhuǎn)中心側(cè)固定于回轉(zhuǎn)軸21上的軸固定部41a、外周側(cè)的圓筒狀外周壁部41b、連接軸固定部41a和外周壁部41b一側(cè)端面的圓形第1圓板部41c以及連接軸固定部41a和壁部41b另一側(cè)端面的圓形第2圓板部41d。第1圓板部41c的靠通路42一側(cè)的面為水平面狀,第2圓板部41d的靠通路42一側(cè)的面則面向半徑方向外側(cè)形成向圖7中下側(cè)傾斜的斜面。因此,通路42越向半徑方向外側(cè)延伸,軸向的空間就越大。因此,越是向離心力強的半徑方向外側(cè)延伸,各鋼球45的軸向可移動空間就越大。因此對軸向的偏負載能更有效地發(fā)揮自動調(diào)心作用。
又,成為構(gòu)成通路42最外周部的內(nèi)壁的壁部41b,其通路形成部的縱剖面為直線狀。因此,通路42的從最內(nèi)周部至最外周部的距離在軸向的不同位置上是各不相同的。更具體地講,在通路42的最外周部,軸向的上側(cè)部分到最內(nèi)周部之間的距離比下側(cè)部分短。
因此,在超出共振頻率的回轉(zhuǎn)時,鋼球45將會向這個在最外周部上離最內(nèi)周部距離短的位置、即上側(cè)位置移動。這是因為在因離心力而偏向最外周部分的狀態(tài)下,鋼球45會向離最內(nèi)周部距離短的方向移動。其結(jié)果,利用這一鋼球45的圓滑移動,即可在短時間內(nèi)發(fā)揮使重心向回轉(zhuǎn)中心位置移動的自動調(diào)心作用。在圖7中,點A為回轉(zhuǎn)體的重心位置。
在本實施形態(tài)中,壁部41b的內(nèi)壁與回轉(zhuǎn)軸21是平行的,但該內(nèi)壁也可形成圓弧狀,以使內(nèi)壁與將通路42的上面作為基準(zhǔn)的水平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)中心部分(圖7的P點)之間都形成等距離。
并且,在通路42的徑向內(nèi)側(cè)埋設(shè)磁鐵43。該磁鐵43的軸向尺寸與通路42最內(nèi)周部分的軸向尺寸大致相同。又,在本發(fā)明的實施形態(tài)中,磁鐵43對各鋼球45的保持力增大,在共振前不會因離心力的作用而偏向外側(cè)。各鋼球45在回轉(zhuǎn)體超出共振頻率的時刻克服磁鐵43的保持力而向半徑方向移動,然后進行這種沿圓周方向的移動。
又,若從軸向看各鋼球45,如圖9(c)的實線所示,在共振后的初期如上所述只能沿圓周方向向與重心相反的方向移動,看不到明顯的軸向移動,但實際上是在進行圓周方向移動的同時也在慢慢地向軸向上方移動(參照圖9(c)的虛線)。其后,各鋼球45一邊在通路42的最外周部的最上部沿圓周方向移動一邊取得平衡。這種動作、即鋼球45克服重力而向上移動的動作是在回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)超出共振頻率時發(fā)生的現(xiàn)象。由此,可對應(yīng)于軸向的偏心負載而減小回轉(zhuǎn)重心的偏差,起到抑止回轉(zhuǎn)體振動的作用。
圖10表示利用這一鋼球45的動作使轉(zhuǎn)子2以及裝填的磁盤處于完全平衡的狀態(tài)。
這樣,回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)重心就因多個鋼球45的圓周方向和軸向的移動而向中心位置方向返回。一旦在超出共振頻率的階段產(chǎn)生回轉(zhuǎn)振擺,通過反復(fù)進行這樣的動作,就可使回轉(zhuǎn)體在振動被抑止、回轉(zhuǎn)振擺小的狀態(tài)下進行回轉(zhuǎn)。
上述第3實施例雖是本發(fā)明較好的實施例,但并不限定于此例,在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可作各種變形實施。例如,第3實施例舉了使CD和光磁盤等圓盤狀記錄媒體作回轉(zhuǎn)操作用的驅(qū)動裝置的例子,但本發(fā)明不限定于使CD等記錄媒體作回轉(zhuǎn)操作的裝置,只要是使超出共振頻率地高速回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體作回轉(zhuǎn)操作的裝置,則可勝任任何用途。
又,第3實施例是將通路42做成下側(cè)面向外周側(cè)并向下傾斜狀,上側(cè)面則不傾斜,利用下側(cè)面的傾斜使軸向的空間逐漸放大,并且最外周部的剖面形狀沿軸向呈平直狀,但通路42的剖面形狀也可采用圖11(A)、(B)和圖12(A)、(B)所示的結(jié)構(gòu)。
圖11(A)的示例中,通路42的上側(cè)面向外周側(cè)且向上傾斜,通路42的下側(cè)面向外周側(cè)且向下傾斜。而壁部41b的通路形成部的縱剖面則與上述實施形態(tài)一樣,采用沿軸向平直的結(jié)構(gòu)。
圖11(B)的示例中,通路42的上側(cè)面向外周側(cè)且向上傾斜,下側(cè)面不傾斜。而壁部41b的通路形成部的縱剖面則與上述的實施形態(tài)一樣,采用沿軸向平直的結(jié)構(gòu)。
圖12(A)的示例與上述圖9(A)的示例一樣,通路42的上側(cè)面向外周側(cè)且向上傾斜,通路42的下側(cè)面向外周側(cè)且向下傾斜。而壁部41b的通路形成部的縱剖面則為圓弧狀,以使壁部41b與以通路42的軸向中央為基準(zhǔn)的水平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)中心部分(圖12(A)的P1點)之間都形成等距離。
圖12(B)的示例中,通路42的上側(cè)面向外周側(cè)且向上傾斜,下側(cè)面不傾斜。而壁部41b的通路形成部的縱剖面為圓弧狀,以使壁部41b與以通路42的下面為基準(zhǔn)的水平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)中心部分(圖12(B)的P2點)之間都形成等距離。
又,上述實施形態(tài)只設(shè)1個通路42,但也可如圖13所示,在半徑方向的不同位置上設(shè)置2個通路(分別為42b、42c),各自形成獨立的空間。另外,在圖13的示例中,各通路42b、42c在半徑方向的寬度t1、t2與分別收納的各鋼球45的直徑尺寸w1、w2大致相同,各鋼球45不能向半徑方向移動,但可向軸(高度)方向移動。
又,上述的實施形態(tài)將鋼球45作為平衡構(gòu)件,但只要是可利用離心力等的力在殼體41的內(nèi)部空間42內(nèi)移動的形狀,也可不使用球體,而改用圓柱狀和葡萄酒桶等的形狀。另外,適用于將回轉(zhuǎn)軸21固定在定子中樞11上、在回轉(zhuǎn)軸21與殼體41之間配置軸承構(gòu)件的電機,或是不用中心的回轉(zhuǎn)軸21、而用滾珠軸承等將轉(zhuǎn)子2保持在轉(zhuǎn)子外側(cè)的殼體上的電機。
綜上所述,本發(fā)明能以低成本減小平衡構(gòu)件與殼體內(nèi)壁的碰撞噪音以及平衡構(gòu)件相互間的碰撞噪音,進而減輕碰撞時的沖擊,防止構(gòu)件損傷。
權(quán)利要求
1.一種自動平衡裝置,在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致,其特征在于,在所述平衡構(gòu)件表面和所述殼體內(nèi)壁中的至少一方形成粘性體部。
2.如權(quán)利要求1所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述粘性體部采用硅油或磁性流體等高粘性流體。
3.如權(quán)利要求2所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述高粘性流體涂敷在所述平衡構(gòu)件表面和所述殼體內(nèi)壁中的至少一方,或是注入所述殼體內(nèi)。
4.一種自動平衡裝置,在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致,其特征在于,所述平衡構(gòu)件采用通過熱鈍化處理(退火)至少使表面的彈性率降低的低彈性體。
5.一種自動平衡裝置,在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致,其特征在于,其特征在于,在所述殼體內(nèi)設(shè)置內(nèi)側(cè)階梯部,用于在預(yù)定的基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR以下的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)將所述多個平衡構(gòu)件保持在靠近所述回轉(zhuǎn)中心側(cè)的區(qū)域,并且,由該內(nèi)側(cè)階梯部形成的階梯高度具有高度h1,該高度h1是所述各平衡構(gòu)件受到超出所述回轉(zhuǎn)體基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR的危險轉(zhuǎn)速所形成的離心力后越過該內(nèi)側(cè)階梯部的階梯高度向外徑側(cè)區(qū)域移動的高度。
6.如權(quán)利要求5所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為與所述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR大體一致。
7.如權(quán)利要求5所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR設(shè)定為稍大于所述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR。
8.如權(quán)利要求5所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述內(nèi)側(cè)階梯部由將所述多個平衡構(gòu)件以大致相等間隔各自分開保持在所述回轉(zhuǎn)軸周圍的多個收納凹部形成。
9.如權(quán)利要求5所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述平衡用收納部設(shè)置有在超出所述回轉(zhuǎn)體的共振轉(zhuǎn)速CR的額定轉(zhuǎn)速時保持所述各平衡構(gòu)件的外側(cè)抵接壁面,同時在該外側(cè)抵接壁面與所述內(nèi)側(cè)階梯部之間,設(shè)有從該外側(cè)抵接壁面向內(nèi)側(cè)階梯部下降傾斜的引導(dǎo)面,當(dāng)所述回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速低于基準(zhǔn)設(shè)定轉(zhuǎn)速SR時,使所述各平衡構(gòu)件向內(nèi)側(cè)階梯部側(cè)移動。
10.一種自動平衡裝置,其特征在于,具有安裝在回轉(zhuǎn)體驅(qū)動源即電機回轉(zhuǎn)部分上的殼體、以及配置于在該殼體內(nèi)部形成的通路內(nèi)的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,所述多個平衡構(gòu)件在通路內(nèi)沿軸向及圓周方向移動,以此抑止回轉(zhuǎn)體的傾斜。
11.如權(quán)利要求10所述的自動平衡裝置,其特征在于,構(gòu)成所述殼體內(nèi)通路的最外周部的內(nèi)壁,其縱剖面為圓弧狀。
12.如權(quán)利要求10所述的自動平衡裝置,其特征在于,在所述殼體內(nèi)半徑方向的不同位置上設(shè)置多個所述通路,各通路形成獨立的空間。
13.如權(quán)利要求10所述的自動平衡裝置,其特征在于,所述多個平衡構(gòu)件還沿半徑方向移動,所述通路越向半徑方向外側(cè)延伸,軸向的空間就越大。
全文摘要
一種自動平衡裝置,在同心地安裝于電機回轉(zhuǎn)軸上的殼體內(nèi),配置有可在該回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的同時沿半徑和圓周方向移動的多個平衡構(gòu)件,當(dāng)其回轉(zhuǎn)頻率超出共振頻率時,通過平衡構(gòu)件的移動進行自動調(diào)心,以使整個回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)中心保持一致,其特征在于,在平衡構(gòu)件表面和殼體內(nèi)壁中的至少一方形成粘性體部。本發(fā)明可以用低成本來降低殼體內(nèi)的平衡構(gòu)件碰撞噪音和走行噪音,減輕因碰撞引起的損傷。
文檔編號H02K7/04GK1307391SQ0110339
公開日2001年8月8日 申請日期2001年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月2日
發(fā)明者菊池良巳, 樋口大輔, 楊建福 申請人:株式會社三協(xié)精機制作所