[发明专利]不平衡的轮毂设计

说明书

相关应用的交叉引用

本申请要求2015年7月1日提交的美国专利申请序列号14/789,324的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

以下涉及一种色轮(其可以包括荧光轮)和制造色轮的方法。

背景技术

色轮用于各种光学设备，例如使用数字光处理(Digital Light Processing,DLP)技术的基于投影的或其他的图像生成系统。色轮包括轮毂部件，其是当联接到相关的电动机时用作转子的盘状体。光学主动径向部件附接到轮毂部件的外部或者与轮毂部件的外部集成一体。在色轮中，光学有效部分通常包括用于过滤入射光的一个或多个滤色片。这些滤色片通常是涂覆薄膜的平面玻璃片段，以便以取决于波长的方式反射光或者透射光。可以在径向光学有效部分的不同区段中提供多个滤色片，以便色轮的旋转会导致入射光受到这些不同部分的不同的影响。例如，这可能导致白光分成各种颜色，并且当色轮旋转时提供颜色顺序的照明。另一种类型的色轮使用波长转换材料(荧光粉)来产生与入射激发光不同波长的发射光。这些可以称为彩色荧光轮。

在使用中，色轮以高速旋转，通常在7200rpm和14400rpm之间。色轮结构旨在按照质量分布对称地旋转的，以最小化不平衡，这可能导致振动问题并减少产品的使用寿命。特别地，上述类型的滤色片各自主要由具有相同材料密度的基质形成(例如，玻璃为2.38g/cm3)。这有助于实现平衡。在这种情况下，初始动态失衡应小于150mg@R8.25mm，特别对于组装后外径为30mm的铝质轮毂。现有的方法可以改善这种情况的不平衡，其中一些方法将在下文论述。这些方法通常能够纠正这种小的不平衡。

最近，已经开发了用于在激光投影仪中使用的混合轮结构，以产生具有抑制激光散斑的颜色顺序照明。在该结构中，光学主动径向部件中的一个滤色片可以由半透明的扩散器区段来代替，其包括通常比玻璃滤色片密度更高的钠钙玻璃(密度为2.5g/cm3)。由于该部分蚀刻或抛光中的问题，可以显著地更困难地控制扩散区段的厚度。因此，混合轮组件的初始不平衡度增加了，例如在直径为60mm的色轮中大于300mg@R8.25mm。

如上所述，用于改善色轮平衡的许多技术是公知的。一种可能的技术是例如在US-2007/236816中所述的材料去除(从轮毂部件进行材料去除)。在一些这样的方法中，可以沿着色轮的旋转轴线的多个平面进行材料去除。这些方法可能允许不平衡纠正达到150mg@R8.25mm。另一种平衡方法是材料添加，例如在US-2003/035218所描述(其中在设置在轮毂部件上的环形槽中添加平衡物质)，在US-2009/021851中所述的(其中在环形槽中定位平衡重物，并且可以移动这些平衡重物以改善平衡)以及在US-2011/063745中所描述(描述了轮毂部件中的孔的二维矩阵，孔可以填充有平衡块，诸如填充到一个或多个孔中的粘合剂)。这些方法通常不能纠正大范围的不平衡，例如允许校正达到100mg@R8.25mm的不平衡。

如上所述，这些现有的方法不能提供足够的纠正高的不平衡的能力，特别是在色轮中使用不均匀的材料时。应该以高精度、高速度、高成本效益实现色轮平衡，而不会显著地增大色轮的尺寸。实现所有这些目标代表重大的挑战。

发明内容

在此背景下，提供了一种色轮，该色轮包括轮毂部件、光学主动径向部件和平衡适配件，轮毂部件构造成用作耦接到电动机的转子并具有盘形表面；光学主动径向部件附接到所述轮毂部件或与所述轮毂部件集成一体并构造成光学处理入射光；平衡适配件适配到轮毂部件的盘形表面。平衡适配件包括以下一个或多个：(a)处于盘形表面中、延伸到盘形表面的边缘的凹部；(b)处于所述盘形表面中具有不均匀宽度和/或与盘形表面不同心的环形槽；(c)处于盘形表面中的环形凹槽，环形凹槽的至少一部分由平衡质量件填充；和(d)处于盘形表面中的凹槽和/或凹部矩阵，被布置成限定环形形状的一部分。制造色轮的方法包括：附接或集成轮毂部件和光学主动径向部件，所述轮毂部件用作耦接到电动机的转子并且具有盘形表面，以及所述光学主动径向部件用于光学处理入射光以当色轮旋转时提供光学效果；并且提供适配到轮毂部件的盘形表面的平衡适配件。平衡适配件包括以下一个或多个：(a)处于盘形表面中延伸到盘形表面的边缘的凹部；(b)处于所述盘形表面中的具有不均匀宽度和/或与盘形表面不同心的环形凹槽；(c)处于盘形表面的环形凹槽，其至少一部分由平衡质量件填充；和(d)处于盘形表面中的凹槽和/或凹部矩阵，被布置成限定环形形状的一部分。参考权利要求和下文的描述，公开了其它优选的特征。