JP3723669B2 - Rotating balancer and related technologies - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不釣り合いのある回転系を比較的高い回転数で回転させることにより回転バランサ、並びにその回転バランサを備えた回転体、記録媒体駆動装置及び記録用ディスク駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
モータなどのように回転部を有する機器において、振動や騒音を発生する原因の一つに回転部のアンバランスがある。アンバランスの発生原因としては、各部品の製作誤差や組立時の隙間による偏心等を挙げることができる。このような製作誤差や組立時の隙間による偏心等については、それぞれ精度の向上が計られているが、一定の誤差を許容する以上、ある程度以下のアンバランスの発生をなくすことはできなかった。このようなアンバランスの修正方法として、組立てた回転部のアンバランスをバランス修正機械で総合的に修正する方法があるが、生産性が良くないため、大量生産品には向かない。
【0003】
回転系のアンバランスを低減させる他の手段として、従来より、図5に示すような円環状の管状部a内にその容量に対し所要割合の液体bを封入してなる回転バランサを用いることが知られている。この回転バランサを含む回転系の回転により円環状の管状部aが略鉛直方向の回転軸線を中心としてほぼその周方向に回転する場合、その回転系に不釣り合いがあって回転がアンバランスであるときは、回転系が径方向にふれた状態で回転する。この場合、回転系がふれる向き(回転系の不釣り合い位置[0°位置])に対し遅れた位置において管状部a内の液体bの分布量が増大した状態で回転する。回転系の回転数が回転系の横振動(径方向の振動)の固有振動数よりも十分に高くなると、遅れ角度は180°に近づき、回転系は釣り合い状態に近づく。
【0004】
ところがこのような従来の回転バランサは、封入液体bの周方向の分布量が偏り得る空間を管状部a内に有するため、その姿勢によっては、重力による封入液体bの周方向の偏りが大きく生じ、回転軸線が鉛直方向に対しある程度以上傾斜している場合には回転バランサとして使用し得なかった。また、管状部a内の液体bの漏出を防止するために管状部aを密封する必要があった。
【0005】
本発明は、従来技術に存した上記のような点に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、回転系の姿勢による制約が小さいため広範に使用することができ、然も、作動流体を密封する必要がない点において製造容易な回転バランサ、並びにその回転バランサを備えた記録媒体駆動装置及び記録用ディスク駆動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成する本発明の回転バランサは、
円環状の磁性流体保持部と磁性流体を備えてなる回転バランサであって、
前記磁性流体保持部を同軸上に2以上有し、
前記磁性流体保持部は、軸心方向に着磁された環状永久磁石体を起磁力手段とし、
前記磁性流体保持部は、その全周にわたり連続状に前記磁性流体を磁気的に保持すると共に、
その各磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布が変動し得、
前記磁性流体保持部がほぼその周方向に回転した場合、全磁性流体保持部は同軸上に一体的に回転し、それに保持された磁性流体が各磁性流体保持部と共に回転することを特徴とする回転バランサ(請求項1)。
【0007】
磁性流体としては、界面活性剤を用いて安定に分散させた磁性体微粒子を、流体媒体に高濃度に懸濁させたものを用いることができる。
【0008】
磁性流体保持部は、永久磁石体等の起磁力手段を含む磁気回路の一部に磁性流体を保持するものとすることができる。通常の場合、磁気回路のうち一定部分は、強磁性体等の磁性材料製の磁気回路構成部材によって構成される。
【0009】
すなわち、例えば、環状の強磁性体製の磁気回路構成部材がその環状永久磁石体と同軸状に設けられ、環状永久磁石体と磁気回路構成部材の間に全周にわたり連続状に磁性流体を磁気的に保持するものとすることができる(請求項3)。
【0010】
磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布は、磁性流体保持部の全周にわたり変動することが望ましい。
【0011】
なお、スピンドルモータなどの電動機やその他の機械における回転部分等に保持されて回転駆動される被駆動体が上記のような円環状の磁性流体保持部と磁性流体を備える場合、その被駆動体自体が回転バランサを構成することとなる。
【0012】
この回転バランサを含む回転系の回転により磁性流体保持部がほぼその周方向に(すなわちほぼ軸心線を中心として)回転する場合、その回転系に不釣り合いがあるときは、回転系が径方向にふれた状態で回転する。すると、磁性流体保持部に保持されて共に回転する磁性流体の分布が、磁性流体保持部が静止状態にある場合の分布から変動し、回転系がふれる向き(回転系の不釣り合い位置)に対し遅れた位置において磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布量が増大した状態で回転する。
【0013】
回転系の回転数が、回転開始から回転系の横振動(径方向の振動)の固有振動数までの間にある状態では、回転系が径方向にふれる向きに対し、磁性流体保持部に保持されて回転する磁性流体の分布量が増大する向きの遅れ角度は0乃至90度の範囲となる。
【0014】
回転系の回転数が、前記固有振動数に等しいときは、回転系が径方向にふれる向きに対し、磁性流体保持部に保持されて回転する磁性流体の分布量が増大する向きの遅れ角度は90度となる。
【0015】
回転系の回転数が、前記固有振動数を超える状態では、回転系が径方向にふれる向きに対し、磁性流体保持部に保持されて回転する磁性流体の分布量が増大する向きの遅れ角度は90乃至180度の範囲となり、回転数が前記固有振動数よりも十分に高くなれば、遅れ角度は180度に近づき、それに伴い、回転系が釣り合い状態に近づく。
【0016】
この回転バランサにおいて回転のバランスをとるよう作用する磁性流体は、磁性流体保持部の全周にわたり連続状に磁気的に保持されて回転する。そのため、通常の液体を利用する場合とは異なり、磁性流体を密封する必要がなく、また、姿勢の如何によらず重力による周方向の偏りがあまり生じないので、必要に応じ磁性流体保持部の磁気的保持力を適宜選択ことにより、回転系の姿勢にほぼかかわりなく使用することができる。
(1-1 ) この回転バランサは、磁性流体保持部が、全周にわたり実質上一定の磁気的保持力により磁性流体を保持するものとすることが望ましい(請求項2)。
【0017】
磁性流体保持部が、全周にわたり実質上一定の磁気的保持力により磁性流体を保持するものとすることにより、静止状態の磁性流体の分布を、周方向において実質上均等とすることにより、回転系における不釣り合いを助長することを避け、回転の釣り合いを円滑に実現することができる。
【0018】
磁性流体保持部の数を増やすことにより、保持する磁性流体の総量及び磁性流体の分布の変動量を増大させ、不釣り合いのある回転系を、回転数を高めて釣り合い状態に近づける上で対応し得る不釣り合い量の範囲を広くすることができる。
(1-2-1 ) (1-2 )の回転バランサは、各磁性流体保持部の軸心方向位置が異なるものとすることができる(請求項4)。
【0019】
回転系の不釣り合い位置が軸心方向において異なる場合に、軸心方向位置が互いに異なる磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布がそれぞれ異なる変動を示すことにより、回転系を全体として釣り合い状態に近づけ易くすることができる。
(1-3 ) 上記の回転バランサは、磁性流体保持部に保持された磁性流体が、非磁性材料性の環状部材の環状凹部と磁性体保持部によって形成され、径方向外方に底部を有する環状溝部内に位置し、
前記環状部材のうち環状溝部内に面する部分は、前記磁性流体を弾くものであり、
磁性流体保持部に保持された磁性流体の径方向外方部は、環状部材における環状溝部内の底部に面する部分に近接するものとすることができる(請求項5)。
【0020】
非磁性材料としては、常磁性材料及び反磁性材料を挙げることができる。
【0021】
環状部材のうち環状溝部内に面する部分は、そこに撥油処理を施しておけば、通常の磁性流体については弾くことができる。
【0022】
磁性流体保持部に保持された磁性流体は、非磁性材料製の環状部材による又はその環状部材と磁性流体保持部による、径方向外方に底部を有する環状溝部内に位置し、環状部材のうち環状溝部内に面する部分は、磁性流体を弾く。
【0023】
磁性流体保持部がほぼその周方向に回転することにより磁性流体に作用する遠心力によってその磁性流体が磁性流体保持部から離脱しようとする場合、磁性流体の径方向外方部が環状部材における環状溝部内の底部に面する部分に近接し、然も離脱しようとする磁性流体は非磁性材料製の環状部材の環状溝部内に面する部分に弾かれるので、磁性流体は磁性流体保持部から離脱し難い。たとえ磁性流体が底部以外の箇所に一旦離脱しても、その磁性流体は回転による遠心力により底部に集まって再び磁性流体保持部に磁気的に保持されることとなり易い。
(2) 本発明の回転体は、(1)に記載の回転バランサを備えた回転体であって、
前記回転バランサにおける磁性流体保持部の軸心線が回転体の回転軸線と同軸状をなすものである(請求項6)。
【0024】
この回転体の例としては、スピンドルモータなどの電動機やその他の機械における回転部分を挙げることができる。
【0025】
この回転体は、上記回転バランサを2以上備えるものとすることができる。この場合、保持する磁性流体の総量及び磁性流体の分布の変動量を増大させ、不釣り合いのある回転体を、回転数を高めて釣り合い状態に近づける上で対応し得る不釣り合い量の範囲を広くすることができる。
【0026】
また上記回転バランサを2以上備えるものにおいては、各回転バランサの磁性流体保持部の軸心方向位置が異なるものとすることができる。この場合、回転体の不釣り合い位置が軸心方向において異なる場合に、軸心方向位置が互いに異なる磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布がそれぞれ異なる変動を示すことにより、回転体を全体として釣り合い状態に近づけ易くすることができる。
(3) 回転部に保持した記録媒体を回転駆動するための記録媒体駆動装置であって、
前記回転部に、(1)に記載の回転バランサを、その磁性流体保持部の軸心線が前記回転部の回転軸線と同軸状をなすように備えたものとすることができる(請求項7)。
【0027】
記録媒体の例としては、ハードディスク等の非着脱式記録媒体や、通常の場合着脱可能な状態で用いられる光ディスク(CD、CDR、DVD等)、光磁気ディスク、リムーバブルハードディスク等を挙げることができる。
【0028】
記録媒体駆動装置の例としては、回転部に円盤状の記録媒体を同軸状に保持して回転駆動するためのスピンドルモータを挙げることができる。
(4) 2枚以上の記録用ディスク及びその記録用ディスク同士の間に介在させる環状スペーサを、回転部に同軸状に固定保持してなる記録用ディスク駆動装置であって、
前記環状スペーサの少なくとも1つが、(1)に記載の回転バランサを構成するものとすることができる(請求項8)。
【0029】
記録用ディスクの例としては、ハードディスク等の非着脱式記録媒体を挙げることができる。
【0030】
この記録用ディスク駆動装置は、環状スペーサを2以上有し、それらの環状スペーサにおける各磁性流体保持部の軸心方向位置が異なるものとすることができる。この場合、記録用ディスク、環状スペーサ及び回転部を含む回転系の不釣り合い位置が軸心方向において異なるときに、軸心方向位置が互いに異なる磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布がそれぞれ異なる変動を示すことにより、回転系を全体として釣り合い状態に近づけ易くすることができる。
【0031】
また、環状スペーサは、2以上の磁性流体保持部を有し、各磁性流体保持部の軸心方向位置が異なるものとすることができる。この場合、回転部に固定保持される環状スペーサが1つであっても、この場合、記録用ディスク、環状スペーサ及び回転部を含む回転系の不釣り合い位置が軸心方向において異なるときに、軸心方向位置が互いに異なる磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布がそれぞれ異なる変動を示すことにより、回転系を全体として釣り合い状態に近づけ易くすることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図1乃至図4を参照しつつ説明する。
【0033】
図1乃至図3は、本発明の回転バランサ、回転体、記録媒体駆動装置及び記録用ディスク駆動装置の実施の形態の一例としてのハードディスク駆動装置に関するものであって、図1はハードディスク駆動装置の断面図、図2は、回転バランサの要部破砕斜視図、図3は、磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布についての模式的説明図である。
【0034】
このハードディスク駆動装置は、スピンドルモータ10のロータハブ22に6枚のハードディスク60が固定保持されてなる。
【0035】
スピンドルモータ10におけるロータ20は、主として、上端部の内径が縮径されてなる略円筒形状の磁性ステンレス鋼等の強磁性材料製のロータヨーク24と、そのロータヨーク24の上下中間位置に内嵌固定されたロータマグネット26と、ロータヨーク24の下端部に内嵌固定されたブッシュ28と、ロータヨーク24に外嵌固定されたロータハブ22と、ロータハブ22の上端部に内嵌固定された環状シール部材30からなる。
【0036】
スピンドルモータ10における固定軸体40の上下軸心方向中間位置には、ステータコイル42が巻回されたステータコア44が外嵌固定され、ロータマグネット26と径方向に相対するている。ロータ20は、ステータコア44の上方及び下方位置に配装された上下玉軸受50・52を介し、固定軸体40に対し同軸状に回転自在に支持されている。ロータ20におけるロータヨーク24の上端縮径部が上玉軸受50の外輪によって支持され、ロータヨーク24の下端部が、ブッシュ28を介して下玉軸受52の外輪によって支持されている。
【0037】
ロータハブ22は、アルミニウム等の非磁性材料製であって、略円筒形状をなす。内径が縮径されたロータハブ22の上端部に、環状シール部材30が内嵌固定されている。ロータハブ22の下端外方には環状張出部22aが設けられている。
【0038】
ロータハブ22には、環状張出部22a上にハードディスク60と環状スペーサ70又は回転バランサ80が交互に積み重ねられた状態で、6枚の同一のハードディスク60と、4個の同一の環状スペーサ70と、その環状スペーサ70と内外径及び厚さが等しい環状の回転バランサ80が同軸状に外嵌されている。ハードディスク60同士の間の5箇所の間隙のうち中央の間隙に、回転バランサ80が位置する。ハードディスク60、環状スペーサ70及び回転バランサ80は、クランプリング100がロータハブ22の上端部に固定されることにより、そのクランプリング100と環状張出部22aとの間に挟圧固定されている。
【0039】
回転バランサ80は、図2に示されるように、アルミニウム等の非磁性材料製の環状部材82と、上下方向(軸心方向)に着磁された弾性環状永久磁石体84と、環状の強磁性体製の磁気回路構成部材86と、磁性流体88・89からなる。
【0040】
環状部材82は、径方向内方に開口し径方向外方に底部を有する環状凹部82aを有し、その環状凹部82aの上方(下方でもよい)に、ロータハブ22の外周面に接する内方突部82bを有する。環状部材82の内周側の面は、磁性流体88・89を弾くための撥油剤90によって処理されている。
【0041】
環状凹部82aの底部における上下中間位置に可撓性の弾性環状永久磁石体84が固定され、その弾性環状永久磁石体84の内周側に、磁気回路構成部材86が固着されている。環状部材82の下端内周面の内径は磁気回路構成部材86の外径と等しい。
【0042】
磁気回路構成部材86の上下端部は弾性環状永久磁石体84の上下面よりも上下に突出しており、その磁気回路構成部材86の上端部の外周面と弾性環状永久磁石体84の上面の間、及び、磁気回路構成部材86の下端部の外周面と弾性環状永久磁石体84の下面の間が、それぞれ全周にわたる円環状の磁性流体保持部92・93を構成する。両磁性流体保持部92・93は、同軸状に上下方向(軸心方向)に位置を違えて上下対称状をなす。
【0043】
各磁性流体保持部92・93には、それぞれ磁性流体88・89が注入され、その磁性流体88・89が実質上一定の磁気的保持力により全周にわたり連続状に磁気的に保持されており、静止状態の磁性流体88・89の分布は、周方向において実質上均等である。この回転バランサ80における磁気回路は、弾性環状永久磁石体84と、下側の磁性流体88と、磁気回路構成部材86と、上側の磁性流体89からなる。
【0044】
各磁性流体保持部92・93に保持された磁性流体88・89の径方向外方部は、環状凹部82a内の底面に近接する。環状凹部82aの上隅部及び下隅部付近には、各磁性流体保持部92・93に保持された磁性流体88・89の分布が変動し得る空間を全周にわたり有し、磁性流体88・89は、ロータ20の回転に伴い磁性流体保持部92・93がその周方向に回転した場合、その磁性流体保持部92・93と共に回転する。通常の液体を利用する場合とは異なり、磁性流体88・89を密封する必要がない。
【0045】
磁性流体保持部92・93に保持された磁性流体88・89は、非磁性材料製の環状部材82の環状凹部82aと上下磁性流体保持部92・93によって形成され、径方向外方に底部を有する環状溝部94・95内に位置し、環状部材82のうち環状溝部94・95内に面する部分は、撥油剤90により処理されていて磁性流体88・89を弾く。磁性流体保持部92・93がほぼその周方向に回転することにより磁性流体88・89に作用する遠心力によってその磁性流体88・89が磁性流体保持部92・93から離脱しようとする場合、磁性流体88・89の径方向外方部が環状部材82における環状溝部94・95内の底面に近接し、然も離脱しようとする磁性流体88・89は非磁性材料製の環状部材82の内周側面に弾かれるので、磁性流体88・89は磁性流体保持部92・93から離脱し難い。たとえ磁性流体88・89が底部以外の箇所に一旦離脱しても、その磁性流体88・89は回転による遠心力により底部に集まって再び磁性流体保持部92・93に磁気的に保持されることとなり易い。
【0046】
このハードディスク60駆動装置は、固定軸体40の上下端部が固定された状態で使用される。
【0047】
ロータ20、ハードディスク60、環状スペーサ70、回転バランサ80、クランプリング100、及び上下玉軸受50・52の外輪を含んでなる回転体(回転系)は、軸対称状の部品が軸対称状に組み立てられてなるものであり、一定の許容誤差の下で各部品の製作及び組立が行われ、一定程度のアンバランスを有する可能性がある。
【0048】
この回転体の回転により磁性流体保持部92が図3における時計まわりに周方向に回転する場合、回転体に不釣り合いがあるときは、回転体が径方向にふれた状態で回転する。すると、各磁性流体保持部92に保持されて共に回転する磁性流体88の分布が、磁性流体保持部92が静止状態にある場合の周方向に均等な分布[図3(a)]から変動する。
【0049】
回転体の回転数が、回転開始から回転体の横振動(径方向の振動)の固有振動数までの間にある状態[図3(b)]では、回転体が径方向にふれる向きXに対し、磁性流体保持部92に保持されて回転する磁性流体88の分布量が増大する向きYの遅れ角度は0乃至90度の範囲となる。
【0050】
回転体の回転数が、前記固有振動数に等しいとき[図3(c)]は、回転体が径方向にふれる向きXに対し、磁性流体保持部92に保持されて回転する磁性流体88の分布量が増大する向きYの遅れ角度は90度となる。
【0051】
回転体の回転数が、前記固有振動数を超える状態では、回転体が径方向にふれる向きXに対し、磁性流体保持部92に保持されて回転する磁性流体88の分布量が増大する向きYの遅れ角度は90乃至180度の範囲となり、回転数が前記固有振動数よりも十分に高い定常回転[図3(d)]となれば、遅れ角度は180度に近づき、それに伴い、回転体が釣り合い状態に近づく。
【0052】
磁性流体88・89は、磁性流体保持部92・93の全周にわたり連続状に磁気的に保持されて回転するので、姿勢の如何によらず重力による周方向の偏りがあまり生じず、ハードディスク駆動装置の姿勢にほぼかかわりなく使用することができる。
【0053】
図4は、本発明の回転体、記録媒体駆動装置及び記録用ディスク駆動装置の実施の形態の別の例としてのハードディスク駆動装置の半断面図である。
【0054】
このハードディスク駆動装置においては、ハードディスク60同士の間の5箇所の間隙のうち上下端の間隙にそれぞれ環状の回転バランサ80が位置し、間の3箇所の間隙に3個の環状スペーサ70が位置する。他の部分は上記の例と同様である。
【0055】
この場合、回転バランサ80を上下に2個有するので、軸心方向位置が互いに大きく異なる磁性流体保持部92・93に保持された磁性流体88・89の分布がそれぞれ異なる変動を示すことにより、ロータ20及びハードディスク60等を含む回転体を全体として釣り合い状態に近づけ易くすることができる。
【0056】
なお、以上の実施の形態についての記述における上下位置関係は、単に図に基づいた説明の便宜のためのものであって、実際の使用状態等を限定するものではない。
【0057】
【発明の効果】
本発明の回転バランサによれば、回転系の横振動の固有振動数よりも十分に高い回転数においてその回転系を釣り合った状態に自動的に近づけて回転による振動及び騒音を低減させると共に回転精度を向上させることができ、回転系の姿勢による制約が小さいため、使用し得る範囲が従来に比し格段に広い。また、回転系における不釣り合いを助長することが避けられ、回転の釣り合いを円滑に実現することができる。然も、作動流体である磁性流体を密封する必要がない点において製造容易である。
【0058】
請求項2の回転バランサによれば、回転系における不釣り合いを助長することが避けられ、回転の釣り合いを円滑に実現することができる。
【0060】
請求項4の回転バランサによれば、回転系の不釣り合い位置が軸心方向において異なる場合に、回転系を全体として釣り合い状態に近づけ易くすることができる。
【0061】
請求項5の回転バランサによれば、磁性流体保持部に保持された磁性流体が、磁性流体保持部がほぼその周方向に回転する場合に作用する遠心力によって離脱散逸することが防がれる。
【0062】
本発明の回転体、並びに本発明の記録媒体駆動装置及び記録用ディスク駆動装置における回転系は、それぞれ請求項1乃至6記載の回転バランサを備えた回転系と同様の効果を奏する。従って、本発明の記録媒体駆動装置及び記録用ディスク駆動装置によれば、記録媒体の回転精度を向上させて記録密度を向上させる上で効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハードディスク駆動装置の断面図である。
【図2】回転バランサの要部破砕斜視図である。
【図3】磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布についての模式的説明図である。
【図4】別のハードディスク駆動装置の半断面図である。
【図5】回転バランサの破砕斜視図である。
【符号の説明】
22 ロータハブ
60 ハードディスク
80 回転バランサ
82 環状部材
82a 環状凹部
84 弾性環状永久磁石体
86 磁気回路構成部材
88 磁性流体
89 磁性流体
92 流体保持部
93 流体保持部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary balancer by rotating an unbalanced rotating system at a relatively high rotational speed, and a rotating body, a recording medium driving device, and a recording disk driving device including the rotating balancer.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In a device having a rotating part such as a motor, one of the causes of generating vibration and noise is an imbalance of the rotating part. Causes of the occurrence of unbalance include manufacturing errors of parts, eccentricity due to gaps during assembly, and the like. For such manufacturing errors and eccentricity due to gaps at the time of assembly, accuracy has been improved. However, as long as a certain error is allowed, the occurrence of unbalance to some extent cannot be eliminated. As a method for correcting such an imbalance, there is a method for comprehensively correcting the imbalance of the assembled rotating part with a balance correcting machine. However, since the productivity is not good, it is not suitable for mass-produced products.
[0003]
As another means for reducing the unbalance of the rotating system, conventionally, a rotating balancer in which a liquid b in a required ratio with respect to its capacity is enclosed in an annular tubular part a as shown in FIG. Are known. When the annular tubular portion a rotates approximately in the circumferential direction about the rotation axis in the vertical direction due to the rotation of the rotation system including the rotation balancer, the rotation system is unbalanced and the rotation is unbalanced. When rotating, the rotating system rotates in the radial direction. In this case, it rotates in a state where the distribution amount of the liquid b in the tubular portion a is increased at a position delayed with respect to the direction in which the rotating system touches (the unbalanced position [0 ° position] of the rotating system). When the rotational speed of the rotating system becomes sufficiently higher than the natural frequency of the transverse vibration (radial vibration) of the rotating system, the delay angle approaches 180 °, and the rotating system approaches a balanced state.
[0004]
However, since such a conventional rotary balancer has a space in the tubular portion a in which the distribution amount of the sealed liquid b in the circumferential direction can be biased, the circumferential bias of the sealed liquid b due to gravity greatly occurs depending on the posture. When the rotation axis is inclined to a certain extent with respect to the vertical direction, it cannot be used as a rotation balancer. Moreover, in order to prevent leakage of the liquid b in the tubular part a, it was necessary to seal the tubular part a.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described points existing in the prior art, and the object of the present invention can be widely used because there are few restrictions due to the posture of the rotating system. Another object of the present invention is to provide a rotating balancer that is easy to manufacture in that it is not necessary to seal the working fluid, and a recording medium driving device and a recording disk driving device including the rotating balancer.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) A rotary balancer of the present invention that achieves the above object is
A rotary balancer comprising an annular magnetic fluid holding part and a magnetic fluid,
Has 2 or more the magnetic fluid holding portion coaxially,
The magnetic fluid holding portion uses an annular permanent magnet body magnetized in the axial direction as a magnetomotive force means,
The magnetic fluid holding portion holds the magnetic fluid in a continuous shape over its entire circumference magnetically,
The distribution of the magnetic fluid held in each magnetic fluid holding portion can fluctuate,
When the magnetic fluid holding part rotates substantially in the circumferential direction, the entire magnetic fluid holding part rotates integrally on the same axis, and the magnetic fluid held thereby rotates together with each magnetic fluid holding part. Rotating balancer (Claim 1).
[0007]
As the magnetic fluid, there can be used one in which magnetic fine particles stably dispersed using a surfactant are suspended in a fluid medium at a high concentration.
[0008]
The magnetic fluid holding unit can hold the magnetic fluid in a part of a magnetic circuit including magnetomotive force means such as a permanent magnet body. In a normal case, a certain portion of the magnetic circuit is constituted by a magnetic circuit component made of a magnetic material such as a ferromagnetic material.
[0009]
That is, for example, a magnetic circuit component made of an annular ferromagnetic material is provided coaxially with the annular permanent magnet body, and magnetic fluid is magnetized continuously over the entire circumference between the annular permanent magnet body and the magnetic circuit component. (Claim 3).
[0010]
It is desirable that the distribution of the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding unit varies over the entire circumference of the magnetic fluid holding unit.
[0011]
In addition, when the driven body that is held and rotated by a rotating portion or the like in an electric motor such as a spindle motor or the like includes the annular magnetic fluid holding portion and the magnetic fluid as described above, the driven body itself Constitutes a rotating balancer.
[0012]
When the magnetic fluid holding part rotates approximately in the circumferential direction (that is, approximately around the axial center line) by rotation of the rotating system including the rotating balancer, the rotating system is in the radial direction when the rotating system is unbalanced. Rotate while touching. Then, the distribution of the magnetic fluid that is held by the magnetic fluid holding portion and rotates together with the magnetic fluid holding portion varies from the distribution in the case where the magnetic fluid holding portion is in a stationary state, and the rotation system touches (the unbalanced position of the rotation system). In the delayed position, the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding portion rotates with an increased distribution amount.
[0013]
When the rotational speed of the rotating system is between the start of rotation and the natural frequency of the transverse vibration (radial vibration) of the rotating system, the rotating system is held in the magnetic fluid holding part against the direction of contact with the radial direction. Thus, the delay angle in the direction in which the distribution amount of the rotating magnetic fluid increases is in the range of 0 to 90 degrees.
[0014]
When the rotational speed of the rotating system is equal to the natural frequency, the delay angle in the direction in which the distribution amount of the rotating magnetic fluid held by the magnetic fluid holding portion increases with respect to the direction in which the rotating system touches in the radial direction is 90 degrees.
[0015]
In a state where the rotational speed of the rotating system exceeds the natural frequency, the delay angle in the direction in which the distribution amount of the rotating magnetic fluid held by the magnetic fluid holding portion increases with respect to the direction in which the rotating system touches in the radial direction is When the rotational frequency is in the range of 90 to 180 degrees and the rotational speed is sufficiently higher than the natural frequency, the delay angle approaches 180 degrees, and accordingly, the rotational system approaches the balanced state.
[0016]
The magnetic fluid that acts to balance the rotation in the rotary balancer is rotated while being magnetically held continuously over the entire circumference of the magnetic fluid holding portion. Therefore, unlike the case of using a normal liquid, it is not necessary to seal the magnetic fluid, and the circumferential deviation due to gravity does not occur so much regardless of the posture. By appropriately selecting the magnetic holding force, it can be used almost regardless of the posture of the rotating system.
(1-1) In this rotating balancer, it is desirable that the magnetic fluid holding part holds the magnetic fluid with a substantially constant magnetic holding force over the entire circumference (claim 2).
[0017]
The magnetic fluid holding part holds the magnetic fluid with a substantially constant magnetic holding force over the entire circumference, thereby rotating the magnetic fluid in a stationary state substantially uniform in the circumferential direction. Avoiding unbalance in the system, it is possible to smoothly achieve the balance of rotation.
[0018]
By increasing the number of magnetic fluid holders, the total amount of magnetic fluid to be held and the amount of fluctuation in the distribution of the magnetic fluid are increased, so that an unbalanced rotating system can be used to increase the number of rotations and bring it closer to a balanced state. The range of the unbalance amount to be obtained can be widened.
(1-2-1) In the rotation balancer of (1-2), the position of each magnetic fluid holding portion in the axial center direction may be different (claim 4 ).
[0019]
When the unbalanced position of the rotating system is different in the axial direction, the distribution of the magnetic fluid held by the magnetic fluid holding portions having different axial positions in the axial direction shows different fluctuations. Can be easily approached.
(1-3) In the rotary balancer described above, the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding part is formed by the annular concave part of the non-magnetic material annular member and the magnetic substance holding part, and has a bottom part radially outward. Located in the annular groove,
Of the annular member, the portion facing the annular groove portion repels the magnetic fluid,
The radially outward portion of the magnetic fluid held by the magnetic fluid holding portion may be close to the portion of the annular member that faces the bottom in the annular groove portion (Claim 5 ).
[0020]
Nonmagnetic materials include paramagnetic materials and diamagnetic materials.
[0021]
A portion facing the inside of the annular groove of the annular member can be repelled with a normal magnetic fluid if an oil repellency treatment is applied thereto.
[0022]
The magnetic fluid held in the magnetic fluid holding part is located in an annular groove part having a bottom portion radially outward by an annular member made of a nonmagnetic material or by the annular member and the magnetic fluid holding part. The portion facing the annular groove repels the magnetic fluid.
[0023]
When the magnetic fluid is about to be detached from the magnetic fluid holding portion by the centrifugal force acting on the magnetic fluid by rotating the magnetic fluid holding portion substantially in the circumferential direction, the radially outer portion of the magnetic fluid is annular in the annular member. The magnetic fluid which is close to the portion facing the bottom in the groove and is about to be detached is repelled by the portion facing the annular groove of the annular member made of non-magnetic material, so that the magnetic fluid is separated from the magnetic fluid holding portion. It is hard to do. Even if the magnetic fluid is once separated to a place other than the bottom, the magnetic fluid tends to gather at the bottom due to the centrifugal force due to rotation and be magnetically held again by the magnetic fluid holding portion.
(2) The rotating body of the present invention is a rotating body including the rotating balancer according to (1),
The axial center line of the magnetic fluid holding part in the rotary balancer is coaxial with the rotational axis of the rotating body (Claim 6 ).
[0024]
As an example of this rotating body, there can be mentioned a rotating part in an electric motor such as a spindle motor or other machines.
[0025]
The rotating body may include two or more rotating balancers. In this case, the total amount of the magnetic fluid to be held and the amount of fluctuation in the distribution of the magnetic fluid are increased, and the range of the unbalance amount that can be dealt with in bringing the unbalanced rotating body closer to the balanced state by increasing the rotational speed is widened. can do.
[0026]
Moreover, in the thing provided with 2 or more of the said rotation balancers, the axial center direction position of the magnetic fluid holding | maintenance part of each rotation balancer can differ. In this case, when the unbalanced position of the rotating body is different in the axial direction, the distribution of the magnetic fluid held by the magnetic fluid holding portions having different axial positions in the axial direction shows different fluctuations. As shown in FIG.
(3) A recording medium driving device for rotationally driving the recording medium held in the rotating unit,
The rotating part, (1) a rotation balancer according to its axial center line of the magnetic fluid holding portion can be made with so as to form an axis of rotation coaxial with said rotary portion (claim 7 ).
[0027]
Examples of the recording medium include a non-detachable recording medium such as a hard disk, an optical disk (CD, CDR, DVD, etc.) normally used in a removable state, a magneto-optical disk, a removable hard disk, and the like.
[0028]
As an example of the recording medium driving device, there can be mentioned a spindle motor for holding and rotating the disk-shaped recording medium coaxially in the rotating portion.
(4) A recording disk drive device in which two or more recording disks and an annular spacer interposed between the recording disks are fixedly held coaxially on the rotating part,
At least one of said annular spacer, may be formed so as to constitute a rotation balancer according to (1) (claim 8).
[0029]
Examples of the recording disk include a non-detachable recording medium such as a hard disk.
[0030]
This recording disk drive device has two or more annular spacers, and the positions of the magnetic fluid holding portions in the annular spacers in the axial center direction can be different. In this case, when the unbalanced position of the rotating system including the recording disk, the annular spacer, and the rotating portion is different in the axial direction, the distribution of the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding portions having different axial positions is different. By showing different fluctuations, the rotating system as a whole can be made closer to a balanced state.
[0031]
Further, the annular spacer may have two or more magnetic fluid holding portions, and the axial direction positions of the magnetic fluid holding portions may be different. In this case, even if there is one annular spacer fixedly held by the rotating part, in this case, when the unbalanced position of the rotating system including the recording disk, the annular spacer, and the rotating part differs in the axial direction, When the distribution of the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding portions having different positions in the central direction shows different fluctuations, the rotation system as a whole can be easily brought into a balanced state.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
1 to 3 relate to a hard disk drive device as an example of embodiments of a rotary balancer, a rotating body, a recording medium drive device, and a recording disk drive device according to the present invention. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view, FIG. 2 is a fragmentary perspective view of a main part of the rotary balancer, and FIG.
[0034]
In this hard disk drive, six
[0035]
The
[0036]
A
[0037]
The
[0038]
In the
[0039]
As shown in FIG. 2, the
[0040]
The
[0041]
A flexible elastic annular
[0042]
The upper and lower end portions of the magnetic
[0043]
[0044]
The radially outward portions of the
[0045]
The
[0046]
The hard disk drive device is used in a state where the upper and lower ends of the fixed
[0047]
The rotating body (rotating system) including the outer ring of the
[0048]
When the magnetic
[0049]
In a state where the rotational speed of the rotating body is between the start of rotation and the natural frequency of the transverse vibration (radial vibration) of the rotating body (FIG. 3B), the rotating body is in the direction X in which the rotating body touches in the radial direction. On the other hand, the delay angle in the direction Y in which the distribution amount of the rotating
[0050]
When the rotational speed of the rotating body is equal to the natural frequency [FIG. 3 (c)], the
[0051]
In a state where the rotational speed of the rotating body exceeds the natural frequency, the direction Y in which the distribution amount of the rotating
[0052]
Since the
[0053]
FIG. 4 is a half cross-sectional view of a hard disk drive device as another example of the embodiment of the rotating body, recording medium drive device, and recording disk drive device of the present invention.
[0054]
In this hard disk drive, the
[0055]
In this case, since the two
[0056]
Note that the vertical positional relationship in the description of the above embodiments is merely for convenience of explanation based on the drawings, and does not limit the actual use state or the like.
[0057]
【The invention's effect】
According to the rotary balancer of the present invention, the rotational system is automatically brought close to a balanced state at a rotational speed sufficiently higher than the natural frequency of the lateral vibration of the rotational system to reduce vibration and noise caused by the rotation, and the rotational accuracy. Since the restriction by the posture of the rotating system is small, the usable range is much wider than in the past. Further, it is possible to avoid unbalance in the rotating system and to smoothly realize the balance of rotation. However, it is easy to manufacture in that it is not necessary to seal the magnetic fluid that is the working fluid.
[0058]
According to the rotation balancer of the second aspect, it is possible to avoid the unbalance in the rotation system and to realize the rotation balance smoothly.
[0060]
According to the rotation balancer of the fourth aspect, when the unbalance position of the rotation system is different in the axial direction, the rotation system as a whole can be easily brought close to the balanced state.
[0061]
According to the rotary balancer of the fifth aspect , it is possible to prevent the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding portion from being separated and dissipated by the centrifugal force that acts when the magnetic fluid holding portion rotates substantially in the circumferential direction.
[0062]
The rotating system of the rotating body of the present invention, and the recording medium driving apparatus and recording disk driving apparatus of the present invention exhibit the same effects as the rotating system including the rotating balancer according to claims 1 to 6, respectively. Therefore, according to the recording medium driving device and the recording disk driving device of the present invention, it is highly effective in improving the recording density by improving the rotation accuracy of the recording medium.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hard disk drive device.
FIG. 2 is a fragmentary perspective view of a main part of a rotary balancer.
FIG. 3 is a schematic explanatory view of the distribution of the magnetic fluid held in the magnetic fluid holding unit.
FIG. 4 is a half sectional view of another hard disk drive.
FIG. 5 is a fragmented perspective view of a rotary balancer.
[Explanation of symbols]
22
Claims (8)
前記磁性流体保持部を同軸上に2以上有し、
前記磁性流体保持部は、軸心方向に着磁された環状永久磁石体を起磁力手段とし、
前記磁性流体保持部は、その全周にわたり連続状に前記磁性流体を磁気的に保持すると共に、
その各磁性流体保持部に保持された磁性流体の分布が変動し得、
前記磁性流体保持部がほぼその周方向に回転した場合、全磁性流体保持部は同軸上に一体的に回転し、それに保持された磁性流体が各磁性流体保持部と共に回転することを特徴とする回転バランサ。A rotary balancer comprising an annular magnetic fluid holding part and a magnetic fluid,
Has 2 or more the magnetic fluid holding portion coaxially,
The magnetic fluid holding part uses an annular permanent magnet body magnetized in the axial direction as a magnetomotive force means,
The magnetic fluid holding portion holds the magnetic fluid in a continuous shape over its entire circumference magnetically,
The distribution of the magnetic fluid held in each magnetic fluid holding portion can fluctuate,
When the magnetic fluid holding part rotates substantially in the circumferential direction, the entire magnetic fluid holding part rotates integrally on the same axis, and the magnetic fluid held thereby rotates together with each magnetic fluid holding part. Rotating balancer.
前記環状部材のうち環状溝部内に面する部分は、前記磁性流体を弾くものであり、
磁性流体保持部に保持された磁性流体の径方向外方部は、環状部材における環状溝部内の底部に面する部分に近接する請求項1、2、3又は4記載の回転バランサ。The magnetic fluid held in the magnetic fluid holding part is formed by the annular recess of the non-magnetic material-like annular member and the magnetic body holding part, and is located in the annular groove part having the bottom part in the radially outward direction
Of the annular member, the portion facing the annular groove portion repels the magnetic fluid,
5. The rotary balancer according to claim 1, wherein a radially outward portion of the magnetic fluid held by the magnetic fluid holding portion is close to a portion of the annular member facing the bottom in the annular groove portion.
前記回転バランサにおける磁性流体保持部の軸心線が回転体の回転軸線と同軸状をなす回転体。A rotary body comprising the rotary balancer according to claim 1, 2, 3, 4 or 5,
A rotating body in which an axial center line of a magnetic fluid holding portion in the rotating balancer is coaxial with a rotating axis of the rotating body.
前記環状スペーサの少なくとも1つが、請求項1、2、3、4又は5記載の回転バランサを構成する記録用ディスク駆動装置。A recording disk drive device comprising two or more recording disks and an annular spacer interposed between the recording disks fixed and held coaxially with the rotating part,
6. A recording disk drive device, wherein at least one of the annular spacers constitutes a rotary balancer according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
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