JP2008002519A - 自動平衡装置、回転装置及びディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実にバランスが取れる自動平衡装置、これを搭載した回転装置及びディスク駆動装置を提供すること。
【解決手段】自動平衡装置１０は、バランサとして機能するマグネット１１を複数内部に収容するケース２を備えている。ケース２は上部に開口を有し、開口にカバー１が装着されてハウジング５が構成される。バランサとしてのマグネット１１は従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスを取ることができる。また、磁性流体９が、マグネット１１に付着してマグネット１１が滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。マグネット１１の移動空間１４の移動路面２ｄは、ハウジング５の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられている。これにより、自動平衡装置１０の動作終了後に、磁性流体の自重により迅速に磁性流体を内周側へ迅速に復帰させることができる。
【選択図】図３

Description

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

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、記録媒体としてのディスクがターンテーブル上で回転するときに、ディスクの偏心等の理由により、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、流体をバランサとして機能させる技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１では、流体が磁性流体でなり、これを収容可能な空間部を有する円板状部材がモータ軸と一体に回転可能に設けられている。円板状部材は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取り付けられている。これにより、回転軸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。

また、特許文献２では、自動平衡装置の非動作時には、流体でなるバランサが、収容部材内の内周側に設けられた保持部材により表面張力で保持される。

特開平４−３１２２４４号公報（段落[０００６]、図１） 特開２００５−３３１１０２号公報（段落[００３７]、図２）

しかしながら、流体のバランサは、従来からある金属球等でなるバランサに比べ重さが軽いため、静音性は確保されるが、バランスが取りにく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、確実にバランスが取れる自動平衡装置、これを搭載した回転装置及びディスク駆動装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、自動平衡装置の動作の終了時に、磁性流体を内周側へ迅速に復帰させることができる技術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、バランサとして機能する複数のマグネットと、磁性流体と、前記マグネット及び前記磁性流体が移動する移動路面を有し、回転可能に設けられ、前記移動路面が前記回転の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられた、前記マグネット及び前記磁性流体を収容するハウジングとを具備する。

本発明では、マグネットは従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスが取れる。また、磁性流体が、バランサとして機能するマグネットに付着してマグネットが滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。

また、移動路面がハウジングの回転の外周側から内周側に向かって下方に傾いているので、バランスが取れた後であってハウジングの回転の減速時に、または、動作終了後に、磁性流体の自重により迅速に磁性流体を内周側へ迅速に復帰させることができる。

本発明において、前記ハウジングは、前記移動路面に対面し、前記外周側から前記内周側に向かって下方に傾くように設けられた天井面を有する。

本発明において、前記各マグネットは、円弧ブロック状に形成され、前記ハウジングは、前記移動路面に対面する水平な天井面を有し、前記移動路面は、前記天井面に対し、前記各マグネットの姿勢が保たれるような角度で設けられている。移動路面が傾き、天井面が水平な場合、移動路面の水平面からの傾きが大きいほど、内周側における移動路面と天井面との距離が大きくなる。したがって、移動路面の傾きが大きいほど、マグネットの大きさによっては姿勢が変わってしまうおそれがある。その場合、マグネット同士が反発し合うような姿勢で配置されていたマグネットが、姿勢が変わることにより吸着し合うようになってしまう。本発明では、移動路面は、そのような事態を防ぐような角度の傾きで設けられている。

本発明に係る回転装置は、バランサとして機能する複数のマグネットと、磁性流体と、前記マグネット及び前記磁性流体が移動する移動路面を有し、回転可能に設けられ、前記移動路面が前記回転の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられた、前記マグネット及び前記磁性流体を収容するハウジングと、前記ハウジングを回転させる回転機構とを具備する。

本発明に係るディスク駆動装置は、信号を記録可能なディスク状の記録媒体を保持する保持部と、バランサとして機能する複数のマグネットと、磁性流体と、前記マグネット及び前記磁性流体が移動する移動路面を有し、回転可能に設けられ、前記移動路面が前記回転の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられた、前記マグネット及び前記磁性流体を収容するハウジングと、前記保持部と前記ハウジングとを一体的に回転させる駆動機構とを具備する。

以上のように、本発明によれば、確実にバランスを取ることができ、静音性も向上する。また、自動平衡装置の動作終了時等に磁性流体を内周側へ迅速に復帰させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る自動平衡装置を示す分解斜視図である。図２は、図１に示す自動平衡装置の断面図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。自動平衡装置１０は、バランサとして機能するマグネット１１を複数内部に収容するケース２を備えている。ケース２は上部に開口を有し、開口にカバー１が装着されてハウジング５が構成される。ハウジング５の内部の中央には、上方に突出した円筒状のボス部２ｂが形成されている。ハウジング５内の外周壁面２ａと、ボス部２ｂの側面２ｆとの間に、マグネット１１が移動する移動空間１４が形成される。移動空間１４は、移動路面２ｄ及びこれに対面する天井面１ｂ（カバー１の裏面）によってその上下の空間が制限されている。

ボス部２ｂの上面にはフランジ２ｃが設けられ、フランジ２ｃに、カバー１のほぼ中心に形成された穴１ａ（図１参照）が嵌合している。カバー１とケース２とは、例えば、溶着、圧着、レーザ接合等により接合されるが、これらの接合方法に限られない。カバー１やケース２の構成材料としては、後述するマグネット１１の磁気の影響を受けない材料で構成される。その材料としては、例えばポリカーボネイト等のプラスチック、アルミ合金、ブロンズ合金、セラミックス等の材料がある。

図２及び図３に示すように、ボス部２ｂに形成された貫通孔２ｅに、回転軸部材１６が挿入されて固定されている。回転軸部材１６は、後述するように、例えば自動平衡装置１０が搭載される機器に設けられたモータの回転軸部材、またはそれとは別体の同軸の軸部材である。マグネット１１はリングの一部をなす円弧ブロック形状を有している。マグネット１１は、例えば４つ設けられているが、２つ以上であれば、バランサとして機能する限り何個でもよい。これらのマグネット１１は、図３に示すように、例えばハウジング５のほぼ回転軸方向（Ｚ方向）に着磁され、同じ極が同じ側に向くように着磁されている。これにより、マグネット１１が互いに近づくと、反発し合う。マグネット１１として、例えばフェライト、あるいはネオジウム等が用いられるが、これらに限られるものではない。

マグネット１１の周囲には、磁性流体９がマグネット１１の磁力により吸引されてまとわり付いている。磁性流体９の代わりに、磁気抵抗流体（ＭＲ流体(Magneto-Rheological Fluid)）等が用いられてもよい。磁性流体９の溶媒としては、水、油、ポリタングステン酸ナトリウム等が用いられるが、これらに限られない。磁性流体９がマグネット１１にまとわり付くことで、図２及び図３に示すような非動作時には、マグネット１１が移動空間１４内で浮遊する。磁性流体９は、マグネット１１が図３に示すように浮遊可能になる程度の量があることが必要である。

移動空間１４の移動路面２ｄは、ハウジング５の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられている。これにより、後述するように、自動平衡装置１０の動作終了後に、磁性流体の自重により迅速に磁性流体を内周側へ迅速に復帰させることができる。この移動路面２ｄの水平面に対する傾斜角度は、例えば３〜１０度とされる。しかし、これに限られず、適宜設定可能である。

また、この傾斜角度は、水平に設けられた天井面１ｂに対し、各マグネット１１の姿勢が保たれるような角度で設けられる必要がある。それは、次のような理由による。本実施の形態に係るハウジング５の場合、移動路面２ｄの水平面からの傾きが大きいほど、内周側における移動路面２ｄと天井面１ｂとの距離が大きくなる。すなわち、移動路面２ｄの傾きが大きいほど、マグネット１１の大きさによっては姿勢が変わってしまうおそれがあるからである。その場合、マグネット１１同士が反発し合うような姿勢で配置されていたマグネットが、姿勢が変わることにより吸着し合うようになってしまう。

また、マグネット１１の径方向の幅をａとし、移動空間１４の最内周における移動路面２ｄから天井面１ｂまでの距離をｂとすると、ａ>ｂに設定されている。このような構成によれば、マグネット１１が移動空間１４内で動いて上下逆になりマグネット１１の着磁方向が反転してしまうことを防止することができる。

図４は、自動平衡装置１０が搭載されるディスク駆動装置を示す断面図である。

ディスク駆動装置１００は、モータ６１を有しておりモータ６１の回転軸部材１６の上端部には、ディスクＤを保持するターンテーブル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６１ｄが備えられたステータ６１ｂと、マグネット６１ｅが備えられ軸受け６１ａを介して回転可能に設けられたロータ６１ｃと、回転軸部材１６とを有している。上述したように、回転軸部材１６には上記自動平衡装置１０が装着され、回転軸１６と一体に自動平衡装置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体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。つまり、ここでいう振動系とは、メインシャーシ６４を基準とした、メインシャーシ６４より上方にある部材すべての振動である。例えば、弾性体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。

なお、ディスクとは、例えばＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））、その他ホログラム等の光学的な方法で信号の記録または再生が可能な光ディスク、ＭＯ（Magneto Optical disk）やＭＤ（Mini-Disk）等の光磁気ディスク、ハードディスクのような磁気ディスク等が挙げられる。

次に、自動平衡装置１０の動作について説明する。図５及び図６は、その動作を順に示す図である。

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、上記振動系が振動し始める。図５（Ａ）に示すように、例えばディスクＤにアンバランス１５が存在し、ディスクＤが偏心しているとする。なお、アンバランス１５の要因は、ディスクＤだけに限られず、ディスク駆動装置１００中の他の部位にも存在する可能性がある。モータ６１の回転初期（低速回転時）には、マグネット１１と磁性流体９とが一体となって回転し始める。これは、磁性流体９の粘性による力や、マグネット１１が磁性流体９を介して移動路面２ｄまたは天井面１ｂに対して働く摩擦力が、ハウジング５の回転による遠心力より大きいことによるものである。このときのハウジング５内の状態を図６（Ａ）に示す。

モータ６１の回転数が上昇すると、マグネット１１は磁性流体９とともに遠心力を受けて移動空間１４内で外周側へ移動し始める。図５（Ｂ）に示すように、モータ６１の回転周波数が振動系の共振周波数を超え、アンバランス１５の位相と振動系の位相とがほぼ反転すると、弾性体６２の変位方向Ａ１が、アンバランス１５がある位置とはほぼ反対となる。このとき、すべてのマグネット１１の総合的な重心位置がそのＡ１の方向へ力を受け、磁性流体９も外周壁面２ａ側へ移動する。そして、マグネット１１がハウジング５の回転に対してほぼ静止状態となった時点、つまり、マグネット１１とハウジング５とが一体的に回転するようになった時点でアンバランスが解消され、平衡状態となる。このときのディスクＤの回転数は、信号の記録または再生時の回転数であり、例えば２００〜７０００ｒｐｍであるが、この範囲に限られない。このときのハウジング内の状態を図６（Ｂ）に示す。

モータ６１の回転数が低下し、動作が終了すると、外周側にあったマグネット１１及び磁性流体９は、重力の影響により、傾斜した移動路面２ｄの内周側へ移動する。これにより、自動平衡装置１０は図６（Ａ）の状態に戻る。これにより、動作終了時等に、磁性流体９が表面張力等により外周壁面２ａに貼りついてしまい、磁性流体９が外周側に残り、動作に不具合が発生する、といった事態を防止することができる。

以上のように、本実施の形態に係る自動平衡装置１０では、マグネット１１は従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスを取ることができる。また、磁性流体９が、バランサとして機能するマグネット１１に付着してマグネット１１が滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。

特に、自動平衡装置１０が搭載される機器が、録音する機能を有する機器の場合、騒音を低減できることは非常に有利なことである。従来のように金属球がバランサとして動く場合、その騒音も録音されてしまう懸念があるからである。録音する機能を有する機器とは、例えばボイスレコーダや、携帯型の音響映像記録機器等がある。

マグネット１１の比重が高ければ、ハウジング５の径が小さくても、マグネット１１がアンバランス量を打ち消す力を発揮することができる。その結果、自動平衡装置１０の小型化を実現することができる。

また、移動路面２ｄが外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられているので、バランスが取れた後であってハウジング５の回転が減速時に、または、自動平衡装置１０の動作終了後に、磁性流体９の自重により迅速に磁性流体９を内周側へ迅速に復帰させることができる。

図７は、本発明の他の実施の形態に係る自動平衡装置を示す断面図である。本実施の形態において、図１等に示した実施の形態に係る自動平衡装置１０の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。

この実施の形態に係る自動平衡装置２０のハウジング２５の天井面２１ｂは、ケース２２に設けられた傾斜した移動路面２２ｄとほぼ平行に対面している。すなわち、天井面２１ｂも水平面に対して外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられている。このような形態であっても、自動平衡装置１０の動作終了後等に、磁性流体９の自重により迅速に磁性流体９を内周側へ迅速に復帰させることができる。

なお、マグネット１１は、回転軸方向における断面の形状が図３に示すように長方形ではなく、図８に示すバランサ３１のように例えば平行四辺形やその他の四角形等でもよい。

本発明は以上説明した実施の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。

マグネット１１の形状は円弧ブロック形状としたが、これに限られず、円柱形状、または角柱形状でもよい。この場合、各マグネットは、ハウジング５の回転軸方向に着磁されていれば、互いに反発し合うような姿勢を保つことができる。

各マグネット１１の着磁方向は、マグネット１１同士が吸着しないような着磁であれば、回転の径方向あるいは周方向、どのような方向であってもよい。

本発明の一実施の形態に係る自動平衡装置を示す分解斜視図である。 図１に示す自動平衡装置の断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 自動平衡装置が搭載されるディスク駆動装置を示す断面図である。 自動平衡装置の動作を順に示す図であり、上から見た断面図である。 自動平衡装置の動作を順に示す図であり、側方から見た断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る自動平衡装置を示す断面図である。 他の実施の形態に係るマグネットを備えた自動平衡装置を示す断面図である。

符号の説明

Ｄ…ディスク
１ｂ、２１ｂ天井面
２ｄ、２２ｄ…移動路面
５、２５…ハウジング
９…磁性流体
１０、２０…自動平衡装置
１１、３１…マグネット（バランサ）
２２…ケース
６１…モータ
６５…ターンテーブル
１００…ディスク駆動装置

Claims (5)

1. バランサとして機能する複数のマグネットと、
   磁性流体と、
   前記マグネット及び前記磁性流体が移動する移動路面を有し、回転可能に設けられ、前記移動路面が前記回転の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられた、前記マグネット及び前記磁性流体を収容するハウジングと
   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、
   前記ハウジングは、
   前記移動路面に対面し、前記外周側から前記内周側に向かって下方に傾くように設けられた天井面を有することを特徴とする自動平衡装置。
3. 請求項１に記載の自動平衡装置であって、
   前記各マグネットは、円弧ブロック状に形成され、
   前記ハウジングは、前記移動路面に対面する水平な天井面を有し、
   前記移動路面は、前記天井面に対し、前記各マグネットの姿勢が保たれるような角度で設けられていることを特徴とする自動平衡装置。
4. バランサとして機能する複数のマグネットと、
   磁性流体と、
   前記マグネット及び前記磁性流体が移動する移動路面を有し、回転可能に設けられ、前記移動路面が前記回転の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられた、前記マグネット及び前記磁性流体を収容するハウジングと、
   前記ハウジングを回転させる回転機構と
   を具備することを特徴とする回転装置。
5. 信号を記録可能なディスク状の記録媒体を保持する保持部と、
   バランサとして機能する複数のマグネットと、
   磁性流体と、
   前記マグネット及び前記磁性流体が移動する移動路面を有し、回転可能に設けられ、前記移動路面が前記回転の外周側から内周側に向かって下方に傾くように設けられた、前記マグネット及び前記磁性流体を収容するハウジングと
   前記保持部と前記ハウジングとを一体的に回転させる駆動機構と
   を具備することを特徴とするディスク駆動装置。

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