CN103161053A - 滚珠平衡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠平衡器，该滚珠平衡器增加滚珠停留部分中的滚珠比率并限制由滚珠停留部分外的滚珠引起的不平衡的加剧。当旋转装置的转速小于第一转速时，滚珠停留部分允许从滚动面移动的滚珠停留在其中并允许其中的滚珠接触滚珠停留部分外的释放滚珠以防止释放滚珠离开滚动面。防离开部分设置为接触滚珠停留部分外的释放滚珠以防止释放滚珠离开滚动面。当转速大于第一转速时，滚珠停留部分允许其中的滚珠通过施加到其上的离心力而离开并到达滚动面。

Description

滚珠平衡器

技术领域

本发明的实施方式涉及纠正旋转装置的重心和旋转中心之间的错位的滚珠平衡器。

背景技术

传统地，滚珠平衡器已经作为用于纠正不平衡（旋转装置的重心和旋转中心之间的错位）的器件而被公知，该不平衡导致旋转***的振动或噪音。典型的滚珠平衡器包括其中具有空白空间的环形沟槽构件以及可移动地容纳在该沟槽构件内的多个滚珠。滚珠平衡器与旋转装置同心地安装，并且绕旋转装置的旋转轴与旋转装置一起旋转。如果旋转装置的转速超过共振转速（即，导致旋转***的主共振的转速），则滚珠移动离开旋转装置的重量不平衡部分。这能够纠正不平衡。例如，这样的滚珠平衡器安装到洗衣机的旋转桶以纠正由洗衣机旋转桶内的衣物偏置而产生的不平衡。除洗衣机的旋转桶之外，滚珠平衡器还可以安装到旋转机构的旋转装置，诸如离心机或盘驱动器（disc drive）。

然而，如果旋转装置的转速小于共振转速，则滚珠可以朝向旋转装置的重量不平衡部分移动，而不是移动离开重量不平衡部分。结果，加剧了不平衡。作为一种对策，日本专利公开第S54-120957号公开了一种平衡装置，在该平衡装置中多个凹槽（滚珠停留位置）形成在平衡装置的底部，凹槽的内部侧壁的倾斜角被确定为使得在脱水桶以比脱水桶的支撑***的固有频率高的转速旋转时平衡重物（balance weights）（滚珠）离心地滚出凹槽。在上述公开第S54-120957号中公开的平衡装置中，如果脱水桶的转速大于固有频率，则平衡重物从凹槽离心地离开并移动到平衡装置的顶部。如果脱水桶的转速小于固有频率，则平衡重物停留在凹槽中，这可以限制不平衡的加剧。

日本专利公开第S49-10563号公开了一种脱水/洗涤机构，在该脱水/洗涤机构中，安装到洗涤桶的重物导管内部提供有一坡道（slope），当洗涤桶小于共振转速旋转时，重物（滚珠）停留在坡道与侧壁（该侧壁与该坡道相对）之间的间隙（滚珠停留位置）中，但是当洗涤桶达到共振转速时，重物（滚珠）沿该坡道离心地向上移动。此外，日本专利公开第S59-183846号公开了一种平衡器，在该平衡器中环形腔接收液体和布置在其底部（滚珠停留位置）的球（滚珠），使得当旋转桶以比共振点高的速度旋转时，球从环形腔的底部沿环形腔的倾斜壁向上离心地移动。

然而，在现有技术中，虽然在旋转装置的转速变得小于共振转速（导致旋转***的主共振的每分钟转数）的情况下，滚珠通过重力开始向滚珠停留位置移动，但是存在一种可能：不在滚珠停留位置的一些滚珠接触在滚珠停留位置的其它滚珠并保持不动，而不移动到滚珠停留位置。在该情形下，因为重力被施加到不在滚珠停留位置的滚珠，所以可能难以将滚珠移动到滚珠停留位置。例如，虽然上述公开第S54-120957描述了滚珠经由脱水桶的振动而产生的移动，但是移动不在滚珠停留位置的滚珠是不可能的，因为施加到滚珠的重力大于由脱水桶的振动产生的力（即，用于沿沟槽构件的圆周方向移动滚珠的力量）。因而，沿圆周方向分布不在滚珠停留位置的滚珠是不可能的，因此，增加在滚珠停留位置的滚珠的比率是不可能的。这使得难以限制由于不在滚珠停留位置的滚珠而引起的不平衡的加剧。

发明内容

本发明的一方面提供一种滚珠平衡器，该滚珠平衡器可以增加在滚珠停留位置处存在的滚珠的比率并限制由不在滚珠停留位置的滚珠引起的不平衡的加剧。

本发明的其它方面将在以下的描述中部分地阐述，且部分将通过该描述明显或者可以通过对本发明的实践而习知。

根据本发明的一个方面，一种安装到绕旋转轴可旋转的旋转装置的滚珠平衡器包括：环形沟槽构件，其中具有空白空间；以及多个滚珠，可移动地容纳在沟槽构件的空白空间中，其中沟槽构件的空白空间由绕旋转轴的圆管形式的内圆周壁和外圆周壁、以及使内圆周壁和外圆周壁的上端和下端彼此连接的环形底壁和顶壁限定，其中底壁的内表面由连接到内圆周壁的内圆周边缘部分以及使内圆周边缘部分和外圆周壁彼此连接的滚动面配置，其中底壁的内表面的内圆周边缘部分提供有沿沟槽构件的圆周方向相互间隔开预定距离的多个滚珠停留部分以及分别布置在多个滚珠停留部分之间的多个防离开部分，其中滚动面从底壁的内表面的内圆周边缘部分到外圆周壁向上倾斜，以在旋转装置的转速大于第二转速时允许滚珠通过施加到滚珠的离心力而移动到外圆周壁，其中第二转速小于导致主共振的第一转速，其中当旋转装置的转速小于第一转速时，每个滚珠停留部分配置为允许从滚动面移动到滚珠停留部分的滚珠之一停留在滚珠停留部分并允许在滚珠停留部分中的停留滚珠接触滚珠停留部分外部的滚珠中的一个释放滚珠，以防止释放滚珠离开滚动面，并且在旋转装置的转速大于第一转速时，每个滚珠停留部分还配置为允许滚珠停留部分中的停留滚珠通过施加到停留滚珠的离心力而离开并到达滚动面，以及其中多个防离开部分中的每个配置为在旋转装置的转速小于第一转速时接触滚珠停留部分外部的释放滚珠，从而防止释放滚珠离开滚动面。

当旋转装置的转速小于第一转速时，滚珠停留部分外的释放滚珠可以位于滚动面上。因此，随着旋转装置的转速在小于第一转速的范围内变化，释放滚珠可以通过施加到释放滚珠的离心力和重力而在滚动面上移动。因此，沿沟槽构件的圆周方向分布被释放的滚珠可以是可能的。因此，滚珠停留部分外的滚珠（释放滚珠）可以容易地移动到其中没有滚珠停留的滚珠停留部分，这可以增加滚珠停留部分中的滚珠的停留比率。结果，可以减少由于释放滚珠而引起的不平衡的加剧。

多个滚珠停留部分可以分别通过多个凹槽配置。

多个凹槽的每个的径向外侧表面可以从凹槽的底部到滚动面的内圆周边缘以比滚动面陡峭的角度向上倾斜，以在旋转装置的转速大于第一转速时通过施加到滚珠的离心力而允许凹槽中的滚珠在凹槽的径向外侧表面上移动并离开且到达滚动面，以及多个凹槽的每个的深度可以被确定为确保凹槽外部的释放滚珠既接触滚动面又接触凹槽中的停留滚珠。利用该结构，当旋转装置的转速小于第一转速时，从滚动面移动到凹槽中的滚珠可以停留在凹槽中。当旋转装置的转速大于第一转速时，停留在凹槽中的滚珠可以通过施加到停留滚珠的离心力而离开并到达滚动面。此外，当旋转装置的转速小于第一转速时，停留滚珠可以接触释放滚珠以防止释放滚珠离开滚动面。

多个凹槽的每个的深度可以被确定为确保凹槽中的停留滚珠的上端从凹槽突出以及在凹槽外部的释放滚珠在高于凹槽的上端的位置处接触停留滚珠。利用该结构，释放滚珠可以既接触滚动面又接触停留滚珠。

多个防离开部分可以分别通过多个突起配置。

多个突起的每个可以配置为允许释放滚珠既接触滚动面又接触突起的径向外侧表面。利用该结构，当旋转装置的转速小于第一转速时，释放滚珠可以接触突起的径向外侧表面以防止释放滚珠离开滚动面。

从滚动面的内圆周边缘到多个突起的每个的径向外侧表面的径向距离可以小于滚珠的半径。利用该结构，释放滚珠可以既接触滚动面又接触突起的径向外侧表面。

多个突起的每个可以配置为允许释放滚珠接触突起的径向外侧表面的除了其边缘之外的一部分。利用该结构，可以减小释放滚珠的滚动阻力。因此，释放滚珠可以容易地沿沟槽构件的圆周方向分布，导致增加的滚珠停留比率。

多个突起的每个的径向外侧表面关于旋转轴的宽度可以大于滚珠的半径。利用该结构，释放滚珠可以接触突起的径向外侧表面的除了其边缘之外的一部分。

旋转装置可在高速旋转模式和变速旋转模式之间转换，其中在高速旋转模式中旋转装置以大于第一转速的转速旋转，在变速旋转模式中转速在小于第一转速的范围内变化。利用该结构，滚珠可以通过施加到其的离心力和重力以变速旋转模式移动。

附图说明

通过结合附图对实施方式的以下描述，本发明的这些和/或其它方面将变得显然且更易于理解，在附图中：

图1是示出具有滚珠平衡器的洗衣机的结构的剖视图；

图2是说明转速的控制的曲线图；

图3是示出滚珠平衡器的结构的示意图；

图4是示出滚珠平衡器的结构的局部平面图；

图5A和图5B是示出滚珠平衡器的结构的局部剖视图；

图6A和图6B是说明凹槽和突起的形状的具体示例的剖视图；

图7是说明滚珠平衡器的操作的平面图；

图8是说明滚珠平衡器的操作的平面图；

图9是说明滚珠平衡器的操作的平面图；

图10A和图10B说明施加到滚珠的离心力和重力的剖视图；以及

图11是说明滚珠的停留比率的曲线图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施方式，其实例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。将省略相同元件的重复描述。

洗衣机

图1示出安装滚珠平衡器的洗衣机的结构。洗衣机包括滚珠平衡器1、外壳41，外桶42、弹性吊架结构43、旋转桶44、搅拌叶片45、电机46和控制装置47。外桶42放置在外壳41内且由弹性吊架结构43支撑。旋转桶44放置在外桶42内。旋转桶44是绕旋转轴40可旋转的旋转装置。滚珠平衡器1绕旋转桶44的旋转轴40同心地安装到旋转桶44。当旋转桶44旋转时，滚珠平衡器1绕旋转轴40旋转。搅拌叶片45放置在旋转桶44内。电机46安装到外桶42的下表面。响应于控制装置47的控制，电机46使旋转桶44和搅拌叶片45转动。控制装置47执行例如洗衣机的操作过程的管理或电机46的转速的控制。另外，滚珠平衡器1可以安装到旋转桶44的上端，或者可以安装到旋转桶44的中心部分或下端。根据需要，多个滚珠平衡器可以安装到旋转桶44。

例如，控制装置47以供水、洗涤、中间脱水、漂洗和最后脱水程序的顺序控制洗衣机的操作。在洗涤和漂洗程序期间，控制装置47控制电机46以在保持旋转桶44不动的同时旋转搅拌叶片45。在供水和脱水程序（包括中间脱水程序和最后脱水程序）期间，控制装置47控制电机46以旋转搅拌叶片45和旋转桶44二者。在当前实施方式中，在中间脱水程序和最后脱水程序期间，旋转桶44被控制为以大于转速ω1的转速旋转，其中在转速ω1时发生旋转***的主共振，在供水程序期间，旋转桶44被控制为使得其转速如图2所示地变化。更详细地来说，在供水程序期间，旋转桶44的转速在小于转速ω1的范围内变化。也就是说，旋转桶44可以在高速旋转模式和变速旋转模式之间转换，在高速旋转模式中旋转桶44以大于转速ω1的转速旋转，在变速旋转模式中转速在小于转速ω1的范围内变化。

控制装置47可以控制旋转桶44使其在紧临脱水程序之前以变速旋转模式操作，并且控制装置47可以控制旋转桶44使其在紧临脱水程序之后以变速旋转模式操作，以及控制装置47可以控制旋转桶44使其在脱水程序期间在旋转桶44以高速旋转模式操作之后以变速旋转模式操作。如图2所示，旋转桶44的旋转变速范围的下限可以是“零”，或者可以是大于零且小于转速ω1的转速。也就是说，旋转桶44可以连续旋转而不在变速旋转模式中停止。

滚珠平衡器

图3示出滚珠平衡器1的示意性结构。滚珠平衡器1包括其中具有空白空间的环形沟槽构件10以及可旋转地容纳在该沟槽构件10的空白空间100中的多个滚珠BB。沟槽构件10的空白空间100由绕旋转轴的圆管形式的内圆周壁11和外圆周壁12、以及使内圆周壁11和外圆周壁12的上端和下端彼此连接的底壁13和顶壁14限定。更具体而言，空白空间100由内圆周壁11的内表面101、外圆周壁12的内表面102、底壁13的内表面103和顶壁14的内表面104围绕。油以及多个滚珠BB可以被容纳在空白空间100中。

参考图4、图5A和图5B，将详细描述滚珠平衡器1的示例性结构。图4示出一部分沟槽构件10，图5A和图5B示出沿图4中示出的沟槽构件10的线A-A和B-B截取的剖视图。滚珠平衡器1具有遍及沟槽构件10圆周的以下结构。

底壁

底壁13的内表面103由连接到内圆周壁11的内圆周边缘部分103a以及使内圆周边缘部分103a和外圆周壁12彼此连接的滚动面103b配置。多个凹槽105（多个滚珠停留部分）和多个突起106（多个防离开部分）形成在底壁13的内表面103的内圆周边缘部分103a。

滚动面

在底壁13的内表面103中，滚动面103b从内圆周边缘部分103a到外圆周壁12向上倾斜，以确保在旋转装置的转速大于转速ω2（小于转速ω1）时，滚珠BB通过施加到滚珠BB的离心力向外圆周壁12移动。当从沟槽构件10的上面看时，内圆周边缘部分103a和滚动面103b限定环形室（更具体地，绕旋转轴的环形室）。

凹槽

凹槽105在沟槽构件10的圆周方向上相互间隔开预定距离。凹槽105具有相同的形状。凹槽105配置用于在旋转装置的转速小于转速ω1（或等于转速ω1）时使从滚动面103b移动的滚珠BB停留。凹槽105还配置用于确保凹槽105中的滚珠BB（以下成为停留滚珠BB1）接触凹槽105外的其它滚珠BB（以下称为释放滚珠BB2），由此防止释放滚珠BB2离开滚动面103b。此外，凹槽105配置用于在旋转装置的转速大于转速ω1时，协助凹槽105中的滚珠BB（停留滚珠BB1）通过施加到其上的离心力而移到滚动面103b。

凹槽的径向外侧表面

凹槽105的径向外侧表面105a（以下称为凹槽侧表面105a）可以从凹槽105的底部（以下称为凹槽底表面105b）到滚动面103b的内圆周边缘以比滚动面103b陡峭的角度向上倾斜，从而在旋转装置的转速大于转速ω1时允许凹槽105中的滚珠BB（停留滚珠BB1）通过施加到停留滚珠BB1的离心力而在凹槽侧表面105a上移动并被释放到滚动面103b。利用该结构，在旋转装置的转速小于转速ω1时，从滚动面103b移动到凹槽105的滚珠BB可以停留在凹槽105中，并且在旋转装置的转速大于转速ω1时，停留滚珠BB1可以通过施加到其上的离心力而移动到滚动面103b。

凹槽的深度

凹槽105的深度可以确定为确保与滚动面103b接触的释放滚珠BB2接触凹槽105中的停留滚珠BB1。利用该结构，当旋转装置的转速小于转速ω1时，停留滚珠BB1接触释放滚珠，这可以防止释放滚珠BB2离开滚动面103b。

更具体而言，凹槽105的深度可以确定为确保停留滚珠BB1的上端从凹槽105突出以及释放滚珠BB2在比凹槽105的上端高的位置处接触停留滚珠BB1。利用该结构，释放滚珠BB2可以既接触滚动面103b又接触停留滚珠BB1。

当从沟槽构件10的顶部看时，凹槽105具有大约正方形形状。凹槽105的径向内侧表面连接到内圆周壁11的内表面101。即，凹槽105的径向内侧表面由内圆周壁11的内表面101限定。此外，当从沟槽构件10的顶部看时，凹槽侧表面105a和凹槽底表面105b的外圆周边缘可以是弧形（更具体而言，可以成绕旋转轴的弧的形式）。

突起

多个突起106分别布置在多个凹槽105之间。多个突起106可具有相同的形状。当旋转装置的转速小于转速ω1（或等于转速ω1）时，突起106接触凹槽105外的滚珠BB（释放滚珠BB3），由此防止释放滚珠BB3离开滚动面103b。

突起的径向宽度

突起106可以配置用于协助释放滚珠BB3接触滚动面103b以及突起106的径向外侧表面106a（在下文中，称为突起侧表面106a）。利用该结构，当旋转装置的转速小于转速ω1时，释放滚珠BB3接触突起侧表面106a，这可以防止释放滚珠BB3离开滚动面103b。

更具体而言，从滚动面103b的内圆周边缘到突起侧表面106a的径向距离（图5A和图5B中的水平距离或者沟槽构件10的径向长度）可以小于滚珠BB的半径。利用该结构，释放滚珠BB3可以既接触滚动面103b又接触突起侧表面106a。

沿旋转轴方向的突起宽度

突起106可以配置为使得释放滚珠BB3接触突起侧表面106a的除了其边缘之外的一部分。利用该结构，突起侧表面106a的边缘（即，突起106的拐角）可以不接触释放滚珠BB3。

更具体而言，沿旋转轴方向的突起侧表面106a的宽度（即，图5A和图5B中的垂直距离或沿旋转轴40测量的宽度）可以大于滚珠BB的半径。利用该结构，释放滚珠BB3可以接触突起侧表面106a的除了其边缘之外的一部分。

当从沟槽构件10的顶部看时，突起106具有大约正方形形状。平面106b形成在突起侧表面106a与滚动面103b的内圆周边缘之间。平面106b平行于与旋转轴垂直的旋转面。突起106的径向内侧表面连接到内圆周壁11的内表面101，突起106的两个圆周表面具有与相邻的凹槽105的圆周表面相同的面。当从沟槽构件10的顶部看时，突起侧表面106a可具有弧形状（更具体而言，可以成绕旋转轴的弧的形式）。

内圆周壁和外圆周壁

内圆周壁11的内表面101可以垂直于（或大约垂直于）与旋转轴垂直的旋转面。外圆周壁12的内表面102由连接到滚动面103b的外圆周边缘的下端表面102a以及连接到下端表面102a的上端表面102b限定。下端表面102a是拱形的弯曲表面。也就是说，下端表面102a具有弯曲的圆周截面，其倾斜角（相对于垂直于旋转轴的旋转面）从滚动面103b的外圆周边缘到上端表面102b增加。上端表面102b垂直（或实质上垂直）于与旋转轴垂直的旋转面。

凹槽和突起的形状

参考图6A和图6B，现在将描述凹槽105和突起106的形状的具体示例。凹槽105中的滚珠BB（停留滚珠BB1）接触凹槽侧表面105a、凹槽底表面105b以及内圆周壁11的内表面101。比较关于垂直于旋转轴的旋转面的倾斜角，凹槽侧表面105a的倾斜角θ2大于滚动面103b的倾斜角θ1。在以下描述中，

‘R’指的是滚珠BB的半径，

‘W₀’指的是凹槽105的开口端的径向宽度，

‘W₁’指的是突起106的径向宽度，

‘W₂’指的是凹槽底表面105b的径向宽度，

‘D’指的是凹槽105的深度，

‘H’指的是突起106的高度，

‘X₁’指的是与滚珠接触点Q₂相距的距离，以及

‘Y₁’指的是与滚珠接触点Q₂相距的高度。以下将描述这些符号。

凹槽105的开口端的径向宽度W₀表示从凹槽侧表面105a与滚动面103b之间的连接（即，在图6A和图6B中的滚动面103b的内圆周边缘或接合点P1）到内圆周壁11的内表面101的径向距离（即，图6A和图6B中的水平距离）。凹槽105的深度D表示关于旋转轴从凹槽底表面105b到接合点P1的方向距离（direction distance）（即，在图6A和图6B中的垂直距离）。

突起106的径向宽度W₁表示从突起侧表面106a到内圆周壁11的内表面101的径向距离。突起106的高度H表示突起106的径向外侧表面106a的关于旋转轴的宽度（在图6A和图6B中的竖直宽度）。

与滚珠接触点相距的距离X₁表示从滚珠BB1的中心O₁到滚珠BB1与滚珠BB2之间的接触点Q₂的径向距离。与滚珠接触点相距的高度Y₁表示从凹槽105中的滚珠BB1的中心Q₁到接触点Q₂的关于旋转轴的距离。

突起的径向宽度

突起106的径向宽度W₁可以确定为满足以下方程式1。

方程式1

W₁＞W₀－R

这里，凹槽105的开口端的径向宽度W₀可以由以下方程式2表示。

方程式2

W₀﹦W₂＋D tan(90°－θ₂)

当将方程式2代入方程式1时，突起的径向宽度W1通过以下方程式3计算。

方程式3

W₁＞W₂＋D tan(90°－θ₂)－R

利用该结构，释放滚珠BB3的中心Q₃可以从接合点P₁径向向外定位，释放滚珠BB3的接触点Q₃可以位于滚动面103b上。即，释放滚珠BB3可以通过与滚动面103b和突起106二者接触而保持不动。

突起的高度

突起106的高度H可以确定为满足以下方程式4。

方程式4

H＞R

利用该结构，释放滚珠BB3的接触点Q₄可以位于突起侧表面106a的除了其边缘（突起106的拐角）之外的一部分上。即，释放滚珠BB3可以接触突起侧表面106a的除了其边缘（突起106的拐角）之外的部分。

凹槽的深度

凹槽105的深度D可以确定为满足以下方程式5。

方程式5

D＜R＋Y₁

以下方程式6建立在与滚珠接触点相距的距离X₁和与滚珠接触点相距的高度Y₁之间。

方程式6

$X_1^2+Y_1^2=R^2\⇒Y_1^2=R^2-X_1^2$

这里，与滚珠接触点相距的距离X₁可以由以下方程式7表示。

方程式7

$X_1+R=W_2\⇒X_1=W_2-R$

当将方程式7代入方程式6时，与滚珠接触点相距的高度Y₁可以由以下方程式8表示。

方程式8

$Y_1^2=R^2-{(W_2-R)}^2\⇒Y_1=\sqrt{-W_2^2+2{\mathrm{RW}}_2}$

当将方程式8代入方程式5时，凹槽105的深度D可以由以下方程式9表示。

方程式9

$D<R+\sqrt{-W_2^2+2R{W}_2}$

利用该结构，关于旋转轴，停留滚珠BB1的上端可以定位得高于接合点P₁，停留滚珠BB1与释放滚珠BB2之间的接触点P₂可以定位得高于接合点P₁。因此，释放滚珠BB2的接触点Q₁可以位于滚动面103b上。即，因为停留滚珠BB1的上端从凹槽105突出并且释放滚珠BB2在高于凹槽105的上端的位置处接触停留滚珠BB1，所以释放滚珠BB2可以在接触滚动面103b的同时保持不动。

操作

接着，将参考图7至图9描述滚珠平衡器1的操作。假设旋转装置的转速如图2所示地变化。这里，将作为示例说明三个滚珠BB4、BB5和BB6。

如果旋转装置的转速大于转速ω1，如图7所示，则滚珠BB4、BB5和BB6通过施加到滚珠BB4、BB5和BB6的离心力而接触外圆周壁12的内表面102。

随后，如果旋转装置的转速减小并且变得小于转速ω1，则通过旋转装置的转速减小时施加到滚珠BB4、BB5和BB6的重力，滚珠BB4、BB5和BB6在滚动面103b上移动到内表面103的内圆周边缘103a。通过旋转装置的转速的变化，滚珠BB4、BB5和BB6被迫在沟槽构件10的圆周方向移动。因此，滚珠BB4、BB5和BB6在滚动面103b上沿沟槽构件10的圆周方向朝向底壁13的内表面103的内圆周边缘103a向下移动。

随后，如果旋转装置的转速减小并且变得小于转速ω2，如图8所示，则滚珠BB4到达凹槽105并在凹槽105中保持不动。虽然滚珠BB5也移动到凹槽105，但是凹槽105已经被滚珠BB4占据。因而，滚珠BB5接触凹槽105中的滚珠BB4并在滚动面103b上保持不动。此外，在滚珠BB6移动到突起106时，滚珠BB6接触突起106并在滚动面103b上保持不动。

随后，如果旋转装置的转速增加并超过转速ω2，则通过旋转装置的转速增加时施加到滚珠BB4、BB5和BB6的离心力，滚珠BB5和BB6在滚动面103b上移动到滚动面103b的外圆周边缘。即使在该情形下，通过旋转装置的转速的变化，BB5和BB6也被迫沿沟槽构件10的圆周方向移动。因此，如图9所示，滚珠BB5和BB6在滚动面103b上沿沟槽构件10的圆周方向朝向底壁13的内表面103的外圆周边缘向上移动。不管旋转装置的增加的转速，停留在凹槽105中的滚珠BB4不移动。

重复上述操作导致滚珠BB沿沟槽构件10的圆周方向分布并停留在相应的凹槽105中。

离心力和重力

接着，将参考图10A和图10B描述施加到滚珠BB的离心力和重力。图10A示出其中接触具有倾斜角θ₁的滚动面103b的滚珠BB2通过与凹槽105中停留的滚珠BB1接触而保持不动的情形。图10B示出其中接触具有倾斜角θ₂的坡道205a的滚珠BB2通过与停留在凹槽105中的滚珠BB1接触而保持不动的情形。倾斜角θ₁小于倾斜角θ₂。

在以下描述中，

‘m’指的是滚珠BB2的质量，

‘R’指的是滚珠BB的半径，

‘ω’指的是旋转装置的转速，

‘g’指的是重力加速度，以及

‘θ’指的是接触滚珠BB2的坡道的倾斜角。为了便于描述，施加到滚珠BB2的所有离心力CF1和CF2由“离心力CF”表示，施加到滚珠BB2的所有重力GF1和GF2由“重力GF”表示。

施加到滚珠BB2的离心力CF可以由以下方程式10表示。

方程式10

CF=mRω²cosθ

施加到滚珠BB2的重力GF可以由以下方程式11表示。

方程式11

CF=mgsinθ

滚珠BB2在坡道（滚动面103b或坡道205a）上逆着重力向上移动的条件可以由以下方程式12表示。

方程式12

mRω²cosθ>mgsinθ

这里，重力GF1小于重力GF2，因为滚动面103a的倾斜角θ₁小于坡道205a的倾斜角θ₂。即，与其中滚珠BB2不动且如图10B所示地与坡道205a接触的情形相比，在其中滚珠BB2不动且如图10A所示地与滚动面103b接触的情形下，滚珠BB2可以更容易地逆着重力向上移动。

如自方程式12推出的，滚珠BB2逆着重力在坡道上向上移动所需的转速ω可以由以下方程式13表示。

方程式13

$\mathrm{\&omega;}>\sqrt{\frac{g}{R}}\tan \mathrm{\&theta;}$

将从方程式13理解，与其中滚珠BB2不动且如图10B所示地与坡道205a接触的情形相比，在其中滚珠BB2不动且如图10A所示地与滚动面103b接触的情形下，滚珠BB2逆着重力向上移动所需的转速ω可以更低。

效果

如上所述，当旋转装置的转速小于转速ω1时，凹槽105外的滚珠BB（释放滚珠）可以位于滚动面103b上。因此，随着旋转装置的转速在小于转速ω1的范围内变化，释放滚珠可以通过施加到释放滚珠的离心力和重力而在滚动面103b上移动。因此，沿沟槽构件10的圆周方向分布释放滚珠可以是可能的。因此，凹槽105外的滚珠BB（释放滚珠）可以容易地移动到其中没有停留滚珠BB的凹槽105，这可以增加凹槽105中滚珠BB的停留比率。结果，可以减少由于释放滚珠而引起的不平衡的加剧。

现在，将参考图11描述滚珠的停留比率的增加。图11示出在滚珠停留位置处，改变旋转装置的转速的尝试数量与滚珠的停留比率之间的关系。在图11中，‘●’表示在图3至图5所示的结构遍及沟槽构件10的圆周形成（即，当前实施方式的滚珠平衡器1）的情形的测量结果，‘X’表示其中突起106不提供在沟槽构件10处的情形（即，其中平面106b分别从滚动面103b的内圆周边缘延伸到内圆周壁11的内表面101的情形）的测量结果。如图11所示，与给沟槽构件10提供突起106的情形相比，遍及沟槽构件10的圆周形成图3至图5所示的结构可以增加滚珠的停留比率。

此外，当配置突起106使得释放滚珠BB3接触突起侧表面106a的除了其边缘（突起106的拐角）之外的一部分时，与其中释放滚珠BB3接触突起侧表面106a的边缘的情形相比，释放滚珠BB3的滚动阻力可以减小。这使得沿沟槽构件10的圆周方向更容易分布释放滚珠，导致滚珠的停留比率增加。

通过将凹槽侧表面105a和凹槽底表面105b的外圆周边缘配置为从沟槽构件10的顶部看时的弧的形式（特别地，绕旋转轴的弧的形式），可以实现滚珠BB更容易进入凹槽105。这可以导致滚珠的更多增加的停留比率。

此外，通过将突起侧表面106a配置为从沟槽构件10的顶部看时的弧形式（特别地，绕旋转轴的弧的形式），可以实现沿沟槽构件10的圆周方向更容易分布释放滚珠。这可以导致滚珠的更多增加的停留比率。

其它实施方式

虽然上述实施方式通过示例方式将滚珠平衡器描述为安装到洗衣机的旋转桶，但是滚珠平衡器可以安装到旋转机构的旋转装置（绕旋转轴可旋转的旋转装置），诸如离心机或盘驱动器。

另外，给出上述实施方式作为示例性实施方式，其不旨在限制本公开的范围、应用和使用目的。

如从以上描述明显可知的，上述滚珠平衡器可以增加滚珠停留部分中的滚珠停留比率并降低由于滚珠停留部分外的释放滚珠而引起的不平衡的加剧，可应用于旋转机构诸如洗衣机、离心机和盘驱动器。

虽然已经显示并描述了本发明的实施方式，但是本领域的技术人员将理解，可以在这些实施方式中进行改变而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由权利要求书及其等效物限定。

Claims (10)

1.一种滚珠平衡器，安装到绕旋转轴可旋转的旋转装置，所述滚珠平衡器包括：

环形沟槽构件，其中具有空白空间；以及

多个滚珠，可移动地容纳在所述沟槽构件的所述空白空间中，

其中所述沟槽构件的所述空白空间由绕所述旋转轴的圆管形式的内圆周壁和外圆周壁、以及使所述内圆周壁和所述外圆周壁的上端和下端彼此连接的环形底壁和顶壁限定，

其中所述底壁的内表面由连接到所述内圆周壁的内圆周边缘部分以及使所述内圆周边缘部分和所述外圆周壁彼此连接的滚动面配置，

其中所述底壁的所述内表面的所述内圆周边缘部分提供有多个滚珠停留部分和分别布置在所述多个滚珠停留部分之间的多个防离开部分，该多个滚珠停留部分沿所述沟槽构件的圆周方向相互间隔开预定距离，

其中所述滚动面从所述底壁的所述内表面的所述内圆周边缘部分到所述外圆周壁向上倾斜，以在旋转装置的转速大于第二转速时允许所述滚珠通过施加到所述滚珠的离心力而移动到所述外圆周壁，其中第二转速小于导致主共振的第一转速，

其中当所述旋转装置的转速小于所述第一转速时，每个所述滚珠停留部分配置为允许从所述滚动面移动到所述滚珠停留部分的所述滚珠之一停留在所述滚珠停留部分中并允许在所述滚珠停留部分中的所述停留滚珠接触所述滚珠停留部分外部的滚珠中的一个释放滚珠，以防止所述释放滚珠离开所述滚动面，并且在所述旋转装置的转速大于所述第一转速时，每个所述滚珠停留部分还配置为允许所述滚珠停留部分中的所述停留滚珠通过施加到所述停留滚珠的离心力而离开并到达所述滚动面，以及

其中所述多个防离开部分中的每个配置为在所述旋转装置的转速小于所述第一转速时，接触所述滚珠停留部分外部的所述释放滚珠，以防止所述释放滚珠离开所述滚动面。

2.根据权利要求1所述的滚珠平衡器，其中所述多个滚珠停留部分分别通过多个凹槽配置。

3.根据权利要求2所述的滚珠平衡器，

其中所述多个凹槽的每个的径向外侧表面从所述凹槽的所述底部到所述滚动面的内圆周边缘以比所述滚动面陡峭的角度向上倾斜，以在所述旋转装置的转速大于所述第一转速时通过施加到所述滚珠的离心力而允许所述凹槽中的滚珠在所述凹槽的所述径向外侧表面上移动并离开且到达所述滚动面，以及

其中所述多个凹槽的每个的深度被确定为确保所述凹槽外部的所述释放滚珠既接触所述滚动面又接触所述凹槽中的所述停留滚珠。

4.根据权利要求3所述的滚珠平衡器，其中所述多个凹槽的每个的所述深度被确定为确保所述凹槽中的所述停留滚珠的上端从所述凹槽突出以及在所述凹槽外部的所述释放滚珠在高于所述凹槽的上端的位置处接触所述停留滚珠。

5.根据权利要求4所述的滚珠平衡器，其中所述多个防离开部分分别通过多个突起配置。

6.根据权利要求5所述的滚珠平衡器，其中所述多个突起的每个配置为允许所述释放滚珠既接触所述滚动面又接触所述突起的径向外侧表面。

7.根据权利要求6所述的滚珠平衡器，其中从所述滚动面的所述内圆周边缘到所述多个突起的每个的所述径向外侧表面的径向距离小于所述滚珠的半径。

8.根据权利要求6或7所述的滚珠平衡器，其中所述多个突起的每个配置为允许所述释放滚珠接触所述突起的所述径向外侧表面的除了其边缘之外的一部分。

9.根据权利要求8所述的滚珠平衡器，其中所述多个突起的每个的所述径向外侧表面关于所述旋转轴的宽度大于所述滚珠的所述半径。

10.根据权利要求9所述的滚珠平衡器，其中所述旋转装置在高速旋转模式和变速旋转模式之间转换，其中在所述高速旋转模式中所述旋转装置以大于所述第一转速的转速旋转，在所述变速旋转模式中所述转速在小于所述第一转速的范围内变化。

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