專利名稱：用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)(spindle motor)。更具體地講，本發(fā)明涉及一種帶有被設(shè)計(jì)用來通過偏移而產(chǎn)生預(yù)負(fù)載的氣動軸承組件的主軸電機(jī)，其中機(jī)械和/或電偏移形成在定子的多個磁極(pole)和永磁體之間，并且由此產(chǎn)生的機(jī)械和/或電預(yù)負(fù)載以及預(yù)定大小的氣隙產(chǎn)生于定子和設(shè)置在定子上的輪轂(hub)之間，由此可防止因摩擦及在初始啟動中產(chǎn)生的熱所引起的主軸電機(jī)故障。
一般而言，硬盤驅(qū)動器用作計(jì)算機(jī)的輔助存儲設(shè)備，其由盤片(platter)、磁頭、主軸電機(jī)、磁頭臂以及印刷電路板電路板組成。硬盤驅(qū)動器幫助通過讀出和再現(xiàn)經(jīng)磁頭儲存在盤片上的信息來操作計(jì)算機(jī)，或經(jīng)磁頭在盤片上寫入信息來操作計(jì)算機(jī)。
在上述的硬盤驅(qū)動器結(jié)構(gòu)中，盤片是用磁性材料涂布的金屬圓盤，用于寫入各種數(shù)據(jù)。盤片以疊在旋轉(zhuǎn)軸上的多排方式旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸被稱為主軸(spindle shaft)。用于旋轉(zhuǎn)主軸的電機(jī)稱為主軸電機(jī)。
用于讀/寫儲存在盤片上的數(shù)據(jù)的磁頭與磁頭臂相連，從而用于存取所需的信息地址。磁頭臂由稱為音圈電機(jī)(VCM)的磁頭驅(qū)動臂驅(qū)動。下面將說明常規(guī)的主軸電機(jī)。


圖1是使用至少一個滾珠軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)的立體分解圖，圖2是圖1的主軸電機(jī)的剖視圖；
如圖1和圖2所示，使用至少一個滾珠軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)10包括形成作為主軸電機(jī)下部的基座11、以垂直方向安裝在基座中心的主軸12、安裝在位于基座11上側(cè)的主軸12下部的第一滾珠軸承13、環(huán)繞第一滾珠軸承13安裝并被設(shè)計(jì)成使線圈14b纏繞鐵心(core)14a的定子14、安裝在主軸12上部的第二滾珠軸承15、可相對于第一滾珠軸承13和第二滾珠軸承15旋轉(zhuǎn)并蓋住基座11上部的輪轂16、以及安裝在輪轂16下部的內(nèi)圓周表面上并通過與線圈14b協(xié)同工作而生成的磁場來產(chǎn)生使輪轂16旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力的環(huán)形永磁體17。
在具有上述結(jié)構(gòu)的使用至少一個滾珠軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)10中，當(dāng)對定子14的線圈14b通電時，在線圈14b和永磁體17之間產(chǎn)生磁場(圖中未示出)。線圈14b和永磁體17之間的磁場使得輪轂16沿一個方向旋轉(zhuǎn)。
然而，通過利用滾珠軸承13和滾珠軸承15使輪轂16旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)不可能實(shí)現(xiàn)具有嚴(yán)格旋轉(zhuǎn)精度的高速驅(qū)動，因?yàn)楫?dāng)滾珠軸承以高速旋轉(zhuǎn)時上述結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生噪音和振動。下面將針對圖3所示的氣動軸承的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖3是使用至少一個氣動軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)的剖視圖。
如圖3所示，使用至少一個氣動軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)20包括形成作為主軸電機(jī)下部的基座21、安裝在基座21上部中心的第一軸承22、環(huán)繞第一滾珠軸承22安裝并被設(shè)計(jì)成使線圈23b能夠纏繞鐵心23a的定子23、以垂直方向安裝在上部中心的主軸24、安裝在主軸24上部的第二滾珠軸承25、可繞主軸24旋轉(zhuǎn)并蓋住基座21上部的受支撐的輪轂26、安裝在輪轂26上內(nèi)部并能產(chǎn)生用以使輪轂26繞主軸24平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的氣動壓力的第一氣動軸承27和第二氣動軸承28、以及安裝在輪轂16下部的內(nèi)圓周表面上并通過與線圈23b協(xié)同工作而生成的磁場來產(chǎn)生使輪轂26旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力的永磁體27。
在具有上述結(jié)構(gòu)的使用至少一個氣動軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)20中，當(dāng)對定子23的線圈23b通電時，在線圈23b和永磁體27之間產(chǎn)生磁場(圖中未示出)。線圈23b和永磁體27之間的磁場使得輪轂26沿一個方向旋轉(zhuǎn)。
一旦輪轂26旋轉(zhuǎn)，空氣就開始在第一氣動軸承27和第二氣動軸承28的內(nèi)表面上流動。輪轂26旋轉(zhuǎn)的越快，空氣流動就越強(qiáng)。這樣，流動的空氣變成了在第一氣動軸承27和第二氣動軸承28、主軸24、第一軸承25、第二軸承22之間的與輪轂26的轉(zhuǎn)速成正比的具有預(yù)定剛性的空氣層。因此，帶有安裝的盤片(圖中未示出)的輪轂26繞主軸24旋轉(zhuǎn)，同時克服了來自主軸24和輪轂26之間起軸承作用的空氣層所施加的負(fù)載和擾動。
然而，具有上述結(jié)構(gòu)的使用至少一個氣動軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)在低速旋轉(zhuǎn)時可提高空氣層的剛性，但是當(dāng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)超過固定速度時，空氣層的剛性幾乎保持恒定，而不會隨著轉(zhuǎn)速成正比例地增加。
此外，具有上述結(jié)構(gòu)的使用至少一個氣動軸承的用于硬盤驅(qū)動器的常規(guī)主軸電機(jī)被設(shè)計(jì)成使基座與第一軸承組裝在一起，而主軸則與第二軸承組裝在一起，從而使組裝的兩個裝置相對于氣動軸承保持預(yù)定大小的氣隙。因此，其問題在于主軸電機(jī)的組裝能力降低，并且難于不變地保持恒定的氣隙厚度。此外，主軸電機(jī)被設(shè)計(jì)成使輪轂通過氣隙環(huán)繞主軸獲得支撐，而不是使輪轂與主軸直接接觸。因此，在初始啟動過程中，主軸電機(jī)會遭受氣動軸承及第一和第二軸承的故障、磨損量、噪聲及振動的影響，而這些都是由摩擦引起的。
發(fā)明目的因此，本發(fā)明就是針對上述問題而做出的，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，其能夠利用由定子鐵心與永磁體之間的機(jī)械偏移所產(chǎn)生的機(jī)械預(yù)負(fù)載將輪轂和氣動軸承組件之間的氣隙限定到預(yù)定的大小，從而可防止主軸電機(jī)因在初始啟動過程中的摩擦和由此產(chǎn)生的熱而受到損害。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，其能夠通過在沒有產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動期間產(chǎn)生靜轉(zhuǎn)矩以利用在輪轂和氣動軸承組件之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載的電偏移(electrical offset)將輪轂和氣動軸承組件之間的氣隙限定到預(yù)定大小，從而可防止主軸電機(jī)因在初始啟動過程中的摩擦和由此產(chǎn)生的熱而受到損害。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，其能夠利用由機(jī)械和電偏移產(chǎn)生的機(jī)械和電預(yù)負(fù)載將輪轂和氣動軸承組件之間的氣隙限定到預(yù)定大小，從而由于可防止主軸電機(jī)因摩擦和熱而受到損害，所以主軸電機(jī)具有改進(jìn)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)這些目的，根據(jù)本發(fā)明所述的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)包括形成作為所述主軸電機(jī)下部的基座；可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上、用于固定安裝盤片的輪轂；定子，其設(shè)計(jì)成使線圈纏繞多個磁極，所述磁極沿著鐵心的外圓周徑向形成，所述鐵心形成有開口壓入配合部分；氣動軸承組件，其包括與所述輪轂協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的主軸承體和牢固支撐在所述定子的所述開口壓入配合部分之中的輔助軸承體；以及永磁體，其安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上，用于通過與所述線圈協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場，其中由所述定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以不與安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式置于磁場內(nèi)，以在所述磁極和所述永磁體之間形成機(jī)械偏移，由此當(dāng)沒有通電時，在其間形成有機(jī)械偏移的所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，從而保持所述輪轂與所述氣動軸承組件之間的氣隙。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述機(jī)械偏移被形成用以使所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)高于所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)，或者所述機(jī)械偏移被形成用以使所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)低于所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)。
本發(fā)明也可被實(shí)施成為一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，其包括形成作為所述主軸電機(jī)下部的基座；可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上、用于固定安裝盤片的輪轂；定子，其被設(shè)計(jì)成使線圈可纏繞多個磁極，所述磁極沿著鐵心的外圓周徑向形成，所述鐵心帶有開口壓入配合部分；氣動軸承組件，其包括與所述輪轂協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的主軸承體和牢固支撐在所述定子的所述開口壓入配合部分之中的輔助軸承體；以及永磁體，其安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上，用于通過與所述線圈協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場，其中，由所述定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以與安裝在輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式放置，同時每個所述磁極至少有一個在垂直方向延伸預(yù)定長度的上端或下端，從而在所述磁極和所述永磁體之間形成電偏移以使每個所述磁極的上端與下端之間的磁通密度分布不同，由此當(dāng)通電時，所述電偏移使所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最大值的位置移動，從而使輪轂和氣動軸承組件之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，以保持所述輪轂與所述氣動軸承組件之間的氣隙。
在上述結(jié)構(gòu)中，每個所述磁極的所述上端比所述下端長，從而使所述下端比所述上端具有更高的磁通密度，或者每個所述磁極的所述下端比所述上端長，從而使所述上端比所述下端具有更高的磁通密度。
本發(fā)明也可被實(shí)施成為一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，其包括形成作為所述主軸電機(jī)下部的基座；可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上、用于固定安裝盤片的輪轂；定子，其被設(shè)計(jì)成使線圈纏繞多個磁極，所述磁極沿著鐵心的外圓周徑向形成，所述鐵心帶有開口壓入配合部分；氣動軸承組件，其包括與所述輪轂協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的主軸承體和牢固支撐在所述定子的所述開口壓入配合部分之中的輔助軸承體；以及永磁體，其安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上，用于通過與所述線圈協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場，其中，由所述定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以不與安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式置于磁場內(nèi)，由此在所述磁極和所述永磁體之間形成機(jī)械偏移。同時，每個所述磁極具有在垂直方向延伸預(yù)定長度的至少一個上端或下端，從而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間形成電偏移，以使每個所述磁極的上端和下端之間的磁通密度分布不同，由此當(dāng)沒有通電時，在其間形成有機(jī)械偏移的所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，從而保持輪轂與氣動軸承組件之間的氣隙，并且由此當(dāng)通電時，所述電偏移使所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最大值的位置移動，從而在不產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動過程中使所述輪轂與所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，以保持所述輪轂與所述氣動軸承組件之間的氣隙。
在上述結(jié)構(gòu)中，每個所述磁極的所述下端比所述上端長，從而所述上端比所述下端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)高的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載。在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向下移動。
可選擇地，每個所述磁極的所述下端比所述上端長，從而所述下端比所述上端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)低的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向上移動。
在另一種可選擇的形式中，每個所述磁極的所述上端比所述下端長，從而所述下端比所述上端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)高的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向下移動。
在還一種可選擇的形式中，每個所述磁極的所述上端比所述下端長，從而所述下端比所述上端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)低的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向上移動。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
圖4是本發(fā)明帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)的立體分解圖，圖5是本發(fā)明帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)的局部剖視俯視立體圖，圖6是本發(fā)明帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)的局部剖視仰視立體圖，圖7的剖視圖示出了在本發(fā)明第一實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體間的機(jī)械偏移，圖8的剖視圖示出了在本發(fā)明第二實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體間的機(jī)械偏移。
如圖4至圖8所示，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100被設(shè)計(jì)成在輪轂(hub)120和氣動軸承組件140之間通過徑向和軸向(thrustdirection)中的磁力借助多個其上纏繞有定子130的線圈134的磁極134b與安裝在輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面上的永磁體160之間的機(jī)械偏移而產(chǎn)生預(yù)負(fù)載，從而維持輪轂120的下表面與氣動軸承組件140的上表面之間的氣隙。
也就是說，由于被定子130的線圈134纏繞的磁極134b與安裝在輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面上的永磁體160之間的機(jī)械偏移，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100被設(shè)計(jì)成使定子130的磁極132b與永磁體160之間的吸引力同時施加在徑向和軸向上，因此可在輪轂120和氣動軸承組件140之間產(chǎn)生預(yù)負(fù)載。當(dāng)最初啟動主軸電機(jī)100時，輪轂120和氣動軸承組件140之間的預(yù)負(fù)載可以消除輪轂120和氣動軸承組件140之間的摩擦。
這里，對于定子130的磁極132b和永磁體160間的結(jié)構(gòu)而言，被定子130的線圈134所纏繞的磁極132b的垂直寬度的中點(diǎn)以不與安裝在輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面上的永磁體160的垂直寬度的中點(diǎn)齊平的方式置于磁場內(nèi)。利用這種結(jié)構(gòu)，即使沒有通電，也可利用磁極132b與永磁體160之間的徑向和軸向上所形成的磁力而在輪轂120和氣動軸承組件140之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，這樣就可維持輪轂120和氣動軸承組件140之間的氣隙。
同時，在如上所述的結(jié)構(gòu)中，被定子130的線圈134纏繞的磁極132b與安裝在輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面上的永磁體160之間的高度差可以按如下方式形成如圖7所示，輪轂120的永磁體160的垂直寬度的中點(diǎn)與定子130的磁極132b的垂直寬度的中點(diǎn)相比處于較高位置；或如圖8所示，輪轂120的永磁體160的垂直寬度的中點(diǎn)與定子130的磁極132b的垂直寬度的中點(diǎn)相比處于較低位置。
本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100包括基座110；可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座110上并于其上裝有盤片(圖未示)的輪轂120；定子130，其包括沿著鐵心132的外圓周表面以相同間隔排列的多個磁極132b以及纏繞各個磁極132b的線圈134；氣動組件140，其包括形成有用于與輪轂120協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的氣槽142a和氣槽142b的盤狀主軸承體142及一體成型在主軸承體142下部用于通過定子130的開口壓入配合部分132a而安裝在基座100上的輔助軸承體144；用于使輪轂120的旋轉(zhuǎn)中心可旋轉(zhuǎn)地支撐在氣動軸承組件140的旋轉(zhuǎn)中心上的滾珠軸承150；以及環(huán)形永磁體160，其安裝在與被定子130的線圈134所纏繞的磁極132b相鄰的輪轂120的內(nèi)圓周表面上，用于通過與線圈134協(xié)同工作而產(chǎn)生的磁力來產(chǎn)生使輪轂120旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。
如上所述的本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100適于提供由于輪轂120的永磁體160被放置成高于或低于定子130的磁極132b而引起的機(jī)械偏移，從而即使沒有通電，在定子130的磁極132b和輪轂120的永磁體160之間在徑向和軸向上也會同時產(chǎn)生磁力，從而在輪轂120和氣動軸承組件140的輔助軸承體144之間形成預(yù)負(fù)載。
在上述狀態(tài)中，當(dāng)通電時，在被定子130的線圈134所纏繞的磁極132b和永磁體160之間產(chǎn)生磁場。然后輪轂120繞滾珠軸承150旋轉(zhuǎn)。這里，由于預(yù)負(fù)載在輪轂120和氣動軸承組件140之間相互作用，所以在主軸電機(jī)100的初始啟動過程中不會在輪轂120和氣動軸承組件140之間產(chǎn)生摩擦。
如上所述，一旦輪轂120旋轉(zhuǎn)，空氣就開始在輪轂120和氣動軸承組件140之間流動，從而形成空氣層?？諝鈱映惺艿拇蟛糠重?fù)載是非接觸態(tài)的軸向負(fù)載。
如上所述，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100被設(shè)計(jì)成使輪轂120在徑向和軸向上繞與輪轂120的下側(cè)中心直接接觸的滾珠軸承150做樞軸轉(zhuǎn)動，從而使輪轂120做中心旋轉(zhuǎn)，并且在輪轂120和氣動軸承組件140之間沒有機(jī)械接觸。而在現(xiàn)有技術(shù)的主軸電機(jī)100的初始啟動過程中(慢速旋轉(zhuǎn)期間)，伴隨輪轂120的旋轉(zhuǎn)，這種機(jī)械接觸則會引起噪聲和啟動失敗。
也就是說，根據(jù)陀螺的旋轉(zhuǎn)原理(陀螺旋轉(zhuǎn)越快，旋轉(zhuǎn)慣性增加的越大。因此，陀螺以高速旋轉(zhuǎn)比以低速旋轉(zhuǎn)更容易。這種現(xiàn)象是從角動量守恒定律推導(dǎo)出的)，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100被設(shè)計(jì)成使輪轂120像陀螺一樣以點(diǎn)接觸的方式獲得支撐。這樣提高了軸承在高速旋轉(zhuǎn)而不是低速旋轉(zhuǎn)下的抗擾動旋轉(zhuǎn)剛度并且提高了無傾斜旋轉(zhuǎn)的性能。由此使主軸電機(jī)100能獲得高的旋轉(zhuǎn)精度。
此外，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100被設(shè)計(jì)成當(dāng)輪轂120高速旋轉(zhuǎn)時，通過利用其主軸承體142設(shè)有單向氣槽142a和氣槽142b的氣動軸承組件140在氣動軸承組件140和輪轂120間產(chǎn)生氣動壓力，這樣可在輪轂120高速旋轉(zhuǎn)時妥善處理輪轂120的軸向負(fù)載并不使輪轂120與主軸承體142接觸。
如上所述，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100的特征是將氣動軸承組件140和滾珠軸承150組合的結(jié)構(gòu)及使輪轂120按照與旋轉(zhuǎn)陀螺相同的點(diǎn)接觸方式獲得支撐的結(jié)構(gòu)。
下面將對本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100進(jìn)行更詳細(xì)的說明。首先，如圖4至圖8所示，基座110形成作為主軸電機(jī)100的下部?；?00設(shè)有座凹(seating recess)112，其形成為預(yù)定深度的同心凹入形狀。即，同心的座凹112以預(yù)定深度形成在基座110的上部。
按照上述內(nèi)容構(gòu)成的基座100在座凹112和可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座110上方的輪轂120之間的空間內(nèi)設(shè)有定子130和氣動軸承組件140。下面說明定子130和氣動軸承組件140。
輪轂120利用在定子130的線圈134與永磁體160之間產(chǎn)生的磁場而旋轉(zhuǎn)。如圖4和圖8所示，輪轂120包括帶有開發(fā)的下部并安裝于基座110的座凹112內(nèi)的圓柱部分122以及與圓柱部分122結(jié)成一體并裝有被稱為“磁盤”的盤片(圖未示)的盤片安裝部分124。在這里，圓柱部分122的外直徑小于基座110的座凹112的外直徑，而圓柱部分122的外直徑大于氣動軸承組件140的主軸承體142的外直徑。
按照上述內(nèi)容構(gòu)成的輪轂120以如下方式安裝圓柱部分122可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座110的座凹112內(nèi)，而且在圓柱部分122的外圓周表面和座凹112的內(nèi)圓周表面之間、圓柱部分122的下表面和座凹112的底面之間、以及圓柱部分122的內(nèi)圓周表面和氣動軸承組件140的主軸承體142的外圓周表面之間不產(chǎn)生機(jī)械接觸。
同時，輪轂120設(shè)有從輪轂120的下表面(即在盤片安裝部分和圓柱部分122之間以圓錐形式過渡的下表面)向下延伸的主軸126。主軸126插進(jìn)滾珠軸承150。屬于輪轂120上部的盤片安裝部分124設(shè)有向上開口的腔124a，從而盡可能降低輪轂120的總重。
定子130的作用是通過磁場產(chǎn)生使輪轂120旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，該磁場是利用電源與永磁體160的協(xié)同工作而產(chǎn)生的。如圖4至圖8所示，定子130固定安裝在氣動軸承組件140的輔助軸承體144上，并與氣動軸承組件140一同被置在基座110的座凹112與輪轂120的圓柱部分120之間的空間內(nèi)。
如上構(gòu)成的定子130包括在鐵心的中心帶有開口壓入配合部分132a并由普通鋼質(zhì)疊片組成的磁感應(yīng)鐵心132、沿鐵心的外圓周邊緣以相同間隔結(jié)成一體的多個磁極132b以及纏繞每個磁極132b并通過使用電源將每個磁極132b轉(zhuǎn)變成電磁鐵而與永磁體160協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場的線圈134。
如上構(gòu)成的定子130自身不是安裝在基座110的座凹112中，而是牢固地安裝在氣動軸承組件140的輔助軸承體144的外圓周表面上，并置于基座110的座凹112與輪轂120的圓柱部分122之間的空間內(nèi)。
氣動軸承組件140安裝在基座110和輪轂120之間的空間內(nèi)，當(dāng)輪轂120旋轉(zhuǎn)時其可與輪轂120的下表面協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力。如圖4至圖8所示，氣動軸承組件140包括在主軸承體的上表面和外圓周表面的至少一個上形成有氣槽142a和氣槽142b的盤狀主軸承體142、一體成型在主軸承體142下部并通過定子130的開口壓入配合部分132a而安裝在基座110的座凹112中并置于基座110和輪轂120之間的空間內(nèi)的輔助軸承體144。
氣動軸承組件140按如下方式安裝在基座110的座凹112內(nèi)首先，將氣動軸承組件140的輔助軸承體144壓入配合進(jìn)定子130的開口壓入配合部分132a中，從而將定子130固定在輔助軸承體144的外圓周表面上，隨后將輔助軸承體144的底表面以彼此同心排列的方式安裝固定在基座110的座凹112的底表面上。
如上所述的氣動軸承組件140的主軸承體142，其外直徑比輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)直徑小，從而主軸承體142的安裝可以不與輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面接觸。此外，氣動軸承組件140的主軸承體142的安裝不允許主軸承體142的上表面與輪轂120的下表面接觸。
同時，形成在氣動軸承組件140的主軸承體142上的氣槽142a和氣槽142b可以形成在主軸承體142的上表面和/或主軸承體142的外圓周表面上。此外，優(yōu)選地使氣槽142a同心地形成在主軸承體142的上表面，而氣槽142b單向地形成在主軸承體142的外圓周表面上。
滾珠軸承150用于使輪轂120的主軸126可旋轉(zhuǎn)地支撐在氣動軸承組件140的中心上。如圖4至圖8所示，滾珠軸承150固定地安裝在中心通孔中，其穿過氣動軸承組件140的旋轉(zhuǎn)中心，尤其是穿過氣動軸承組件140的輔助軸承體144。
從輪轂120的下表面凸出的主軸126插進(jìn)滾珠軸承150的內(nèi)圈。換句話說，輪轂120的主軸126在徑向和軸向上與同輪轂120的下中心直接接觸的滾珠軸承150樞接，從而在主軸電機(jī)100的初始啟動過程中(在低速旋轉(zhuǎn)過程中)，在輪轂120和氣動軸承組件140之間將不再產(chǎn)生會引起啟動失敗或在輪轂120旋轉(zhuǎn)時的噪聲的機(jī)械接觸。
如上所述，在主軸電機(jī)10的初始啟動過程中(在低速旋轉(zhuǎn)過程中)，輪轂120的主軸126在徑向和軸向上受到滾珠軸承150補(bǔ)償性地支撐，從而在輪轂120和氣動軸承組件140之間將不再產(chǎn)生會引起啟動失敗或在輪轂120旋轉(zhuǎn)時的噪聲的機(jī)械接觸。因此，輪轂120能夠在不偏離其旋轉(zhuǎn)中心的情況下旋轉(zhuǎn)。
相比而言，在主軸電機(jī)100的高速旋轉(zhuǎn)過程中，通過氣動軸承組件140的氣槽142a和氣槽142b而在輪轂120和氣動軸承組件140之間產(chǎn)生的氣動壓力使得輪轂120的大部分軸向負(fù)載支撐在氣動軸承組件140上，從而提高了滾珠軸承150抗外部擾動的旋轉(zhuǎn)剛度以及使輪轂120不傾斜旋轉(zhuǎn)的能力。因此，主軸電機(jī)100能保持高旋轉(zhuǎn)精度。
作為結(jié)果，即使在主軸電機(jī)上裝有滾珠軸承150，本發(fā)明的主軸電機(jī)100也可以高速旋轉(zhuǎn)。即，當(dāng)輪轂120低速旋轉(zhuǎn)時，滾珠軸承150補(bǔ)償性地在徑向和軸向之上支撐了輪轂120的主軸126，從而滾珠軸承150受到來自輪轂120的徑向負(fù)載和軸向負(fù)載。相比而言，當(dāng)輪轂120高速旋轉(zhuǎn)時，氣動軸承組件140支撐了來自輪轂120的大部分徑向負(fù)載和軸向負(fù)載，從而使?jié)L珠軸承150受到來自輪轂120的輕微級別的軸向負(fù)載，以使主軸電機(jī)100能夠高速旋轉(zhuǎn)。
永磁體160利用磁場產(chǎn)生用于使輪轂120旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，該磁場是通過通電而在定子130的線圈134和永磁體160之間產(chǎn)生的。如圖4至圖8所示，永磁體160安裝在與被定子130的線圈134纏繞的磁極132b相鄰的輪轂120的內(nèi)圓周表面上。因此，永磁體160可與線圈134協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場。
永磁體160是圓環(huán)形的，其大小與輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)徑相匹配。這樣，永磁體160固定在輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面上并面向定子130的磁極132b。
如上所述，由于永磁體160固定地安裝在輪轂120的圓柱部分122的內(nèi)圓周表面上，所以通過供電可在永磁體160和定子130的線圈134間產(chǎn)生磁場，從而使輪轂120沿一個方向旋轉(zhuǎn)。
簡言之，本發(fā)明的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)100被設(shè)計(jì)成這樣，當(dāng)輪轂120低速旋轉(zhuǎn)時，通過借助滾珠軸承150在徑向和軸向之上補(bǔ)償性地支撐輪轂120，在輪轂120和氣動軸承組件140之間將不再產(chǎn)生會引起啟動失敗和在輪轂120旋轉(zhuǎn)時的噪聲的機(jī)械接觸；當(dāng)輪轂120高速旋轉(zhuǎn)時，通過借助氣動軸承組件140的氣槽142a和氣槽142b而在輪轂120和氣動軸承組件140之間產(chǎn)生的氣動壓力，使氣動軸承組件140承受的輪轂120的大部分軸向負(fù)載。因此，主軸電機(jī)100能提高滾珠軸承150抗外部擾動的旋轉(zhuǎn)剛度以及使輪轂120不傾斜地旋轉(zhuǎn)的能力，由此使主軸電機(jī)能夠保持高旋轉(zhuǎn)精度。
因此，即使在主軸電機(jī)上裝有滾珠軸承150，主軸電機(jī)100也可以高速旋轉(zhuǎn)。最后，通過提高滾珠軸承150抗外部擾動的旋轉(zhuǎn)剛度以及使輪轂120不傾斜地旋轉(zhuǎn)的能力，主軸電機(jī)100能夠獲得很好的旋轉(zhuǎn)精度。
圖9的剖視圖示出了在本發(fā)明第三實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體之間的電偏移，圖10的剖視圖示出了在本發(fā)明第四實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體之間的電偏移。
在如圖9和圖10所示的本發(fā)明用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)200中，在輪轂220的下表面和氣動軸承組件240的圓柱部分242的上表面之間通過被定子230的線圈234纏繞的多個磁極232b與安裝在輪轂220的內(nèi)圓周表面上的永磁體260之間的電偏移形成電預(yù)負(fù)載，從而維持輪轂220的下表面與氣動軸承組件240的圓柱部分242的上表面之間的氣隙。
根據(jù)圖9和10所示的主軸電機(jī)200的結(jié)構(gòu)，磁極232b的垂直寬度的中點(diǎn)被放置成與永磁體260的垂直寬度的中點(diǎn)齊平，但是定子230的磁極232b在向上或向下方向上伸出，從而提供凸出的上端或下端。由于磁極232b的凸出的上端或下端，當(dāng)通電時，作用在帶有凸出的上端的磁極232b上的磁通量分布不同于作用在帶有凸出的下端的磁極230b上的磁通量。因此，永磁體260的垂直寬度的中點(diǎn)向磁極232b上磁通量可起最大作用的位置移動。由于這種磁通量分布的不同，在輪轂220和氣動軸承組件240之間形成電預(yù)負(fù)載，從而在輪轂220和氣動軸承組件240間保持氣隙。
這里，在通電情況下由于定子230的磁極232b中的磁通量變化(它基于定子230的磁極232b的截面變化(profile change))所引致的定子230的磁極232b中的電偏移會通過使磁極232b上端額外伸出而導(dǎo)致比施加于磁極232b下端更大的施加于磁極232b上端的磁通量，或者通過使磁極232b的下端額外伸出而導(dǎo)致比施加于磁極232b上端更大的施加于磁極232b下端的磁通量。
由于如上所述的電偏移，在沒有產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動過程中產(chǎn)生了靜轉(zhuǎn)矩，從而在輪轂220和氣動軸承組件240之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載。結(jié)果，在輪轂220和氣動軸承組件240之間產(chǎn)生了預(yù)定大小的氣隙。此氣隙可防止系統(tǒng)或主軸電機(jī)因在初始啟動過程中產(chǎn)生的摩擦或由此生成的熱而受到損害，從而使系統(tǒng)具有改進(jìn)的安全性。
根據(jù)本發(fā)明，如圖7和圖8所示，在定子130和永磁體160間提供有機(jī)械偏移，這樣即使沒有從外部通電，在定子130和永磁體160之間相互作用的徑向和軸向中的磁力使得在輪轂120和氣動軸承組件140之間產(chǎn)生了預(yù)定大小的預(yù)負(fù)載。因此除非有外部撞擊，在輪轂120和氣動軸承組件140之間不會產(chǎn)生摩擦。
如圖9和圖10所示，在定子230和永磁體260間提供有電偏移，這樣當(dāng)通電時，在定子230和永磁體260間產(chǎn)生磁通量差。這個磁通量差使得磁力作用于徑向和軸向之上。磁力使得在輪轂220和氣動軸承組件240之間產(chǎn)生預(yù)定大小的預(yù)負(fù)載。該預(yù)負(fù)載使得輪轂220和氣動軸承組件240之間限定出預(yù)定大小的氣隙，這樣氣隙可防止系統(tǒng)因在初始啟動過程中產(chǎn)生的摩擦或由此生成的熱而受到損害。從而使系統(tǒng)具有改進(jìn)的安全性?？傊捎陔娖圃跊]有產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動過程中產(chǎn)生靜轉(zhuǎn)矩，從而在輪轂220和氣動軸承組件240之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，從而可防止系統(tǒng)或主軸電機(jī)因初始摩擦或由此生成的熱而受到損害。
從上面自然可想到將能產(chǎn)生負(fù)載的機(jī)械偏移和電偏移同時應(yīng)用到主軸電機(jī)上。下面對將機(jī)械偏移和電偏移同時應(yīng)用到主軸電機(jī)上進(jìn)行說明。
圖11的剖視圖示出了在本發(fā)明第五實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體之間的機(jī)械和電偏移，圖12的剖視圖示出了在本發(fā)明第六實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體之間的機(jī)械和電偏移，圖13的剖視圖示出了在本發(fā)明第七實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體之間的機(jī)械和電偏移，圖14的剖視圖示出了在本發(fā)明第八實(shí)施方案的帶有樞軸結(jié)構(gòu)的用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)中的定子和永磁體之間的機(jī)械和電偏移。
如圖11和圖14所示，根據(jù)本發(fā)明的帶有采用機(jī)械偏移和電偏移的結(jié)構(gòu)的主軸電機(jī)300被設(shè)計(jì)成這樣，即，通過使由定子330的線圈304纏繞的磁極332b的垂直寬度的中點(diǎn)與安裝在輪轂320的內(nèi)圓周表面上的永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)不齊平以產(chǎn)生機(jī)械偏移，并在磁力范圍內(nèi)通過使通電過程中作用在可沿向上和向下任一方向延伸的定子330的磁極332b上的磁通量強(qiáng)度產(chǎn)生變化以產(chǎn)生電偏移。
在如上構(gòu)成的采用機(jī)械偏移和電偏移的主軸電機(jī)300中，當(dāng)沒有通電時，其間形成有磁偏移的磁極332b和永磁體360之間的徑向和軸向磁力使得在輪轂320和氣動軸承組件340之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，從而機(jī)械預(yù)負(fù)載能夠在輪轂320和氣動軸承組件340間保持氣隙。相比而言，當(dāng)通電時，電偏移引起永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)向使磁極332b的磁通量強(qiáng)度有最大值的方向移動，并使得在沒有產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動過程中在輪轂320和氣動軸承組件340間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，從而電預(yù)負(fù)載能夠在輪轂320和氣動軸承組件340之間保持氣隙。
下文將說明采用機(jī)械偏移和電偏移的主軸電機(jī)300的結(jié)構(gòu)。首先，在如圖11所示的結(jié)構(gòu)中，定子330的磁極332b具有向下方向凸出的下端。因此，磁極332b的上端比下端有更高的磁通密度。此外，永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比磁極332b的垂直寬度的中點(diǎn)高的位置。
在如上所述的采用機(jī)械偏移和電偏移的主軸電機(jī)300中，當(dāng)沒有通電時，通過磁極332b和永磁體360之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得輪轂320和氣動軸承組件340之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載。在這種狀態(tài)下，通電引起永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁極332b的磁通密度有最大值的位置向下移動。
在如圖12所示的結(jié)構(gòu)中，定子330的磁極332b具有向下方向凸出的下端。因此，磁極332b的上端比下端有更高的磁通密度。此外，永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比磁極332b的垂直寬度的中點(diǎn)低的位置。
在如上所述的采用機(jī)械偏移和電偏移的主軸電機(jī)300中，當(dāng)沒有通電時，通過磁極332b與永磁體360之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得輪轂320和氣動軸承組件340之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載。在這種狀態(tài)下，通電引起永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁極332b的磁通強(qiáng)度有最大值的位置向上移動。
在如圖13所示的采用機(jī)械偏移和電偏移的結(jié)構(gòu)中，定子330的磁極332b具有向上方向凸出的上端。因此，磁極332b的下端比上端有更高的磁通密度。此外，永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比磁極332b的垂直寬度的中點(diǎn)高的位置。
在如上所述的采用機(jī)械偏移和電偏移的主軸電機(jī)300中，當(dāng)沒有通電時，通過磁極332b和永磁體360之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得輪轂320與氣動軸承組件340之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載。在這種狀態(tài)下，通電引起永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁極332b的磁通強(qiáng)度有最大值的位置向下移動。
在如圖14所示的采用機(jī)械偏移和電偏移結(jié)構(gòu)中，定子330的磁極332b具有向上方向凸出的上端。因此，磁極332b的下端比上端有更高的磁通密度。此外，永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比磁極332b的垂直寬度的中點(diǎn)低的位置。
在如上所述的采用機(jī)械偏移和電偏移的主軸電機(jī)300中，當(dāng)沒有通電時，通過磁極332b與永磁體360之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得輪轂320和氣動軸承組件340之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載。在這種狀態(tài)下，通電引起永磁體360的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁極332b的磁通量強(qiáng)度有最大值的位置向上移動。
總之，利用應(yīng)用機(jī)械偏移和電偏移的結(jié)構(gòu)，當(dāng)沒有通電時，機(jī)械偏移使得在輪轂320和氣動軸承組件340之間產(chǎn)生預(yù)負(fù)載成為可能，從而預(yù)負(fù)載在輪轂320和氣動軸承組件340之間限定出預(yù)定大小的氣隙。在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時就可在沒有產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動過程中產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，從而電預(yù)負(fù)載使得在輪轂320和氣動軸承組件340間保持氣隙成為可能。因此，氣隙可防止系統(tǒng)或主軸電機(jī)因初始啟動過程中產(chǎn)生的摩擦或由此生成的熱而受到損害。
盡管結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施方案說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于公開的實(shí)施方案和附圖，相反本發(fā)明的意圖涵蓋了在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和變化。
工業(yè)實(shí)用性從上述說明可以看出，在本發(fā)明的主軸電機(jī)中，因定子的鐵心和永磁體之間的機(jī)械偏移引起的預(yù)負(fù)載使得輪轂可機(jī)械地漂浮，從而可在輪轂和氣動軸承組件間限定出預(yù)定大小的氣隙。因此，改氣隙可防止系統(tǒng)或主軸電機(jī)因初始啟動過程中產(chǎn)生的摩擦或由此生成的熱而受到損害。
此外，由在沒有產(chǎn)生氣動壓力的初始驅(qū)動過程中產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩引起的預(yù)負(fù)載使得輪轂可以電力地漂浮，從而可在輪轂和氣動軸承組件之間限定出預(yù)定大小的氣隙。因此，該氣隙可防止系統(tǒng)或主軸電機(jī)因在初始啟動過程中產(chǎn)生的摩擦或由此生成的熱而受到損害，從而使系統(tǒng)具有改進(jìn)的安全性。
此外，由輪轂和氣動軸承組件之間的機(jī)械偏移和電偏移可引起預(yù)負(fù)載，從而可在輪轂和氣動軸承組件之間限定出預(yù)定大小的氣隙。因此，氣隙不僅可防止系統(tǒng)或主軸電機(jī)因摩擦和由此生成的熱而受到損害，而且可提高系統(tǒng)的安全性。即使系統(tǒng)僅利用一個滾珠軸承支撐輪轂，滾珠軸承也能承擔(dān)預(yù)負(fù)載，從而使系統(tǒng)具有改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)精度、降低的噪聲和振動以及延長的壽命。
權(quán)利要求
1.一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，包括形成作為所述主軸電機(jī)下部的基座；可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上、用于固定安裝盤片的輪轂；定子，其被構(gòu)成為使線圈纏繞多個磁極，所述磁極沿著定子鐵心的外圓周徑向形成，所述鐵心形成有開口壓入配合部分；氣動軸承組件，包括與所述輪轂協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的主軸承體和牢固支撐在所述定子的所述開口壓入配合部分之中的輔助軸承體；及永磁體，其安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上，用于通過與所述線圈協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場，其中由所述定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以不與安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式置于磁場內(nèi)，以在所述磁極和所述永磁體之間形成機(jī)械偏移，由此當(dāng)沒有通電時，在其間形成有機(jī)械偏移的所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，從而保持輪轂與氣動軸承組件之間的氣隙。
2.如權(quán)利要求1所述的主軸電機(jī)，其特征在于，所述機(jī)械偏移被形成用以使所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)高于所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的主軸電機(jī)，其特征在于，所述機(jī)械偏移被形成用以使所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)低于所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)。
4.一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，包括形成作為所述主軸電機(jī)下部的基座；可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上、用于固定安裝盤片的輪轂；定子，其被構(gòu)成為使線圈纏繞多個磁極，所述磁極沿著定子鐵心的外圓周徑向形成，所述鐵心帶有開口壓入配合部分；氣動軸承組件，包括與所述輪轂協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的主軸承體和牢固支撐在所述定子的所述開口壓入配合部分之中的輔助軸承體；及永磁體，其安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上，用于通過與所述線圈協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場，其中，由定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以與安裝在輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式放置，同時每個所述磁極至少具有在垂直方向延伸預(yù)定長度的上端和下端之一，從而在所述磁極和所述永磁體之間形成電偏移以使每個所述磁極的上端與下端之間的磁通密度分布不同，由此當(dāng)通電時，所述電偏移使所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最大值的位置移動，從而使輪轂和氣動軸承組件之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，以保持所述輪轂與所述氣動軸承組件之間的氣隙。
5.如權(quán)利要求4所述的主軸電機(jī)，其特征在于，每個所述磁極的所述上端比所述下端長，從而使所述下端比所述上端具有更高的磁通密度。
6.如權(quán)利要求4所述的主軸電機(jī)，其特征在于，每個所述磁極的所述下端比所述上端長，從而使所述上端比所述下端具有更高的磁通密度。
7.一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，包括形成作為所述主軸電機(jī)下部的基座；可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上、用于固定安裝盤片的輪轂；定子，其被構(gòu)成為使線圈纏繞多個磁極，所述磁極沿著定子鐵心的外圓周徑向形成，所述鐵心帶有開口壓入配合部分；氣動軸承組件，包括與所述輪轂協(xié)同工作以產(chǎn)生氣動壓力的主軸承體和牢固支撐在所述定子的所述開口壓入配合部分之中的輔助軸承體；及永磁體，其安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上，用于通過與所述線圈協(xié)同工作以產(chǎn)生磁場，其中，由所述定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以不與安裝在所述輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式置于磁場內(nèi)，以在所述磁極和所述永磁體之間形成機(jī)械偏移，并且其中，每個所述磁極至少具有在垂直方向延伸預(yù)定長度的上端和下端之一，從而在所述磁極和所述永磁體之間形成電偏移，以使每個所述磁極的上端和下端之間的磁通密度分布不同，由此當(dāng)沒有通電時，在其間形成有機(jī)械偏移的所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力使得所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，從而保持輪轂與氣動軸承組件之間的氣隙，并且由此當(dāng)通電時，所述電偏移使所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最大值的位置移動，從而使所述輪轂與所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生電預(yù)負(fù)載，以保持所述輪轂與所述氣動軸承組件之間的氣隙。
8.如權(quán)利要求7所述的主軸電機(jī)，其特征在于，每個所述磁極的所述下端比所述上端長，從而所述上端比所述下端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)高的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向下移動。
9.如權(quán)利要求7所述的主軸電機(jī)，其特征在于，每個所述磁極的所述下端比所述上端長，從而所述上端比所述下端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)低的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向上移動。
10.如權(quán)利要求7所述的主軸電機(jī)，其特征在于，每個所述磁極的所述下端比所述下端長，從而所述下端比所述上端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)高的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向下移動。
11.如權(quán)利要求7所述的主軸電機(jī)，其特征在于，每個所述磁極的所述下端比所述下端長，從而所述下端比所述上端有更高的磁通密度，并且同時所述輪轂的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)被置于比所述定子的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)低的位置，由此當(dāng)沒有通電時，通過所述磁極和所述永磁體之間產(chǎn)生的徑向和軸向磁力而在所述輪轂和所述氣動軸承組件之間產(chǎn)生機(jī)械預(yù)負(fù)載，并且在這種狀態(tài)下，當(dāng)通電時，所述永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)朝向磁通密度具有最高強(qiáng)度的位置向上移動。
全文摘要
披露了一種用于硬盤驅(qū)動器的主軸電機(jī)，其能夠通過使用機(jī)械和電偏移產(chǎn)生機(jī)械和電預(yù)負(fù)載以形成預(yù)定大小的氣隙，從而可防止主軸電機(jī)因在初始啟動過程中產(chǎn)生的摩擦和熱而受到損害。為此，使用機(jī)械和電偏移的主軸電機(jī)被設(shè)計(jì)成使定子的線圈纏繞的磁極的垂直寬度的中點(diǎn)以不與安裝在輪轂的內(nèi)圓周表面上的永磁體的垂直寬度的中點(diǎn)平齊的方式置于磁場內(nèi)，同時每個磁極的上端和下端的至少一個在垂直方向延伸預(yù)定的長度，從而使每個磁極的上端和下端之間的磁通量密度分布不同。
文檔編號G11B5/55GK1596444SQ02823789
公開日2005年3月16日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者金尚郁 申請人:G&W技術(shù)株式會社