專利名稱：主軸電機(jī)和記錄盤設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在諸如硬盤驅(qū)動(dòng)單元(HDD)之類的記錄盤設(shè)備中采用的主軸電機(jī)，具體地說(shuō)，涉及這樣一種主軸電機(jī)，該主軸電機(jī)包括一根固定到記錄盤設(shè)備殼上的靜止軸、和一個(gè)繞該靜止軸由一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承支撐的輪轂體，以便接收一個(gè)記錄盤。
在HDD中采用的主軸電機(jī)的輪轂通常由鋁制成。一個(gè)原因是滿足重量輕的要求。另一個(gè)原因是允許輪轂的線性膨脹性與鋁記錄盤的一致。認(rèn)為相同的線性膨脹性能在溫度變化時(shí)，避免記錄盤與保持記錄盤的輪轂之間的位移。
鋁具有較大的熱膨脹系數(shù)，為23.5×10-6/℃，從而當(dāng)操作HDD升高溫度時(shí)，輪轂遭受熱膨脹。熱膨脹使輪轂在徑向膨脹，從而轉(zhuǎn)動(dòng)中心可能在記錄盤中偏心，并且/或者輪轂可能相對(duì)于滾珠軸承的環(huán)形外圈擺動(dòng)。特別是，在環(huán)形外圈由熱膨脹系數(shù)小于鋁的材料，如鋼，制成的情況下，料想會(huì)有顯著的偏心和/或擺動(dòng)。偏心和/或擺動(dòng)可以導(dǎo)致磁頭偏離記錄盤上目標(biāo)記錄柱面的位移。因此，磁盤的記錄密度幾乎不能提高，除非抑制這種偏心和擺動(dòng)。
因而，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供能夠避免由于溫度變化造成的偏心和/或擺動(dòng)的一種主軸電機(jī)和一種記錄盤設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種主軸電機(jī)，該主軸電機(jī)包括一根靜止軸；一個(gè)繞該靜止軸由一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承支撐的輪轂體；及一個(gè)圍繞繞軸承的輪轂體的至少一部分的部件，所述部件具有小于輪轂體的熱膨脹系數(shù)。
當(dāng)溫度升高引起輪轂體的熱膨脹時(shí)，該部件用來(lái)抑止輪轂體的熱膨脹，因?yàn)樵摬考哂行∮谳嗇烍w的熱膨脹系數(shù)。因而，熱膨脹的抑止能用來(lái)防止輪轂體相對(duì)于軸承，如滾珠軸承，偏心和擺動(dòng)。
如果在記錄盤設(shè)備中采用該主軸電機(jī)，則靜止軸固定到記錄盤設(shè)備的一個(gè)殼上，而輪轂體適于接收記錄盤。由于在主軸電機(jī)中能抑制輪轂體的偏心和擺動(dòng)，所以能防止轉(zhuǎn)動(dòng)記錄盤的擺動(dòng)，從而有助于記錄盤記錄密度的進(jìn)一步提高。除諸如HDD之類的磁盤設(shè)備之外，記錄盤設(shè)備可以包括光盤設(shè)備和光磁盤設(shè)備。
該部件最好鑄造在輪轂體內(nèi)。如果為了固定把該部件鑄造在輪轂體內(nèi)，則與安裝在輪轂體內(nèi)的部件相比，不必以較高的尺寸精度對(duì)部件拋光。而且，部件能形成任何形狀而沒(méi)有限制。
例如，通過(guò)這樣一種方法能實(shí)現(xiàn)包括鑄造在輪轂體內(nèi)的部件的一種主軸輪轂的生產(chǎn)把比用于輪轂體的材料熱膨脹系數(shù)小的材料制成部件，把部件定位在用來(lái)形成輪轂體的鑄模中，及把用于輪轂體的熔化材料傾入鑄模中。可以選擇諸如鋁之類的軟金屬作為用于輪轂體的材料。
一種滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)可以形成在輪轂體的表面上?；瑒?dòng)防止機(jī)構(gòu)可以用來(lái)防止部件與輪轂體之間的滑動(dòng)，以便抑制輪轂體沿其轉(zhuǎn)動(dòng)軸的熱膨脹?；瑒?dòng)防止機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)伸向靜止軸的凸緣、或一個(gè)形成在部件表面上的槽。
部件最好包括一個(gè)在靜止軸的軸向連續(xù)的圓筒。在軸向連續(xù)的部件可以抑制輪轂體總是在輪轂體軸向的熱膨脹。因此，能使輪轂體免受由局部熱膨脹引起的變形。
聯(lián)系附圖由最佳實(shí)施例的如下描述，將明白本發(fā)明的以上和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是立體圖，表明一種HDD；圖2是俯視圖，表示HDD的內(nèi)表面；圖3是沿圖2中的線3-3得到的放大剖視圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種主軸電機(jī)；圖4是立體圖，表明一個(gè)部件；圖5是制造一個(gè)主軸輪轂采用的一個(gè)鑄模的剖視圖；圖6是放大俯視圖，示意表示熱膨脹時(shí)的一個(gè)輪轂體；圖7是立體圖，表明部件的一個(gè)改進(jìn)例子；圖8是帶有圖7所示部件的一種主軸電機(jī)的放大剖視圖；圖9是立體圖，表明部件的另一個(gè)改進(jìn)例子；圖10是對(duì)于部件的又一個(gè)改進(jìn)例子的一種主軸電機(jī)的放大剖視圖；及圖11是對(duì)于部件的又一個(gè)改進(jìn)例子的一種主軸電機(jī)的放大剖視圖。
圖1表示一種硬盤驅(qū)動(dòng)單元(HDD)，作為記錄盤設(shè)備的一個(gè)特定例子。HDD 10的殼11包括一個(gè)殼體12、和疊置在殼體12上方的一個(gè)蓋13。HDD 10可以并入計(jì)算機(jī)的殼內(nèi)，或用作獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的外部記錄設(shè)備。
如圖2中所示，殼11裝有一個(gè)安裝在本發(fā)明的一個(gè)主軸電機(jī)15上的磁盤16、和一個(gè)相對(duì)著磁盤16的磁頭17。磁頭17固定到可繞一個(gè)搖擺軸18搖擺的載臂19的末端。當(dāng)信息記錄到磁盤16上或從中復(fù)制時(shí)，載臂19由一個(gè)包括一個(gè)磁路的致動(dòng)器20驅(qū)動(dòng)以便搖擺運(yùn)動(dòng)，從而把磁頭17定位在磁盤16上的一條目標(biāo)記錄磁道處。
由圖3顯見，主軸電機(jī)15包括一根固定在殼體12底部的靜止軸21。當(dāng)蓋13聯(lián)接到殼體12上時(shí)，一個(gè)螺釘22穿過(guò)蓋13伸進(jìn)靜止軸21的末端。靜止軸21以這種方式剛性地固定到殼11上。
一個(gè)輪轂體24繞靜止軸21經(jīng)用于轉(zhuǎn)動(dòng)的上下滾珠軸承23支撐。滾珠軸承23如眾所周知的那樣，包括一個(gè)繞靜止軸21固定的環(huán)形內(nèi)圈、和一個(gè)安裝到繞環(huán)形內(nèi)圈的輪轂體24中的環(huán)形外圈。裝在環(huán)形內(nèi)外圈之間的多個(gè)滾珠能夠使環(huán)形內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使輪轂體24繞靜止軸21轉(zhuǎn)動(dòng)。注意滾珠軸承23可以由滾柱軸承或其他類型的軸承代替。
輪轂體24通過(guò)固定到靜止軸21側(cè)的一個(gè)線圈26和固定在輪轂體24側(cè)的一個(gè)永久磁鐵27共同驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈26和永久磁鐵27彼此相對(duì)著。經(jīng)線圈26的電流通過(guò)用來(lái)產(chǎn)生與永久磁鐵27共同作用生成驅(qū)動(dòng)力的磁力。
磁盤16繞輪轂體24的外周緣安裝。準(zhǔn)確地說(shuō)，夾緊磁盤16，而固定到輪轂體24上，在輪轂體24外周緣上形成的一個(gè)向外凸緣24a、與固定到輪轂體24末端的一個(gè)夾板28之間。墊片環(huán)29提供在相鄰磁盤16之間，以保證磁盤16之間的預(yù)定間隔。例如，夾板28通過(guò)多個(gè)螺釘30固定到輪轂體24的末端。
一個(gè)部件31提供在輪轂體24內(nèi)部，以便至少部分圍繞著繞滾珠軸承23的輪轂體24。部件31例如鑄造在輪轂體24內(nèi)以便固定到輪轂體24上。部件31最好形成一個(gè)無(wú)縫圓環(huán)或圓筒，如圖4中所示，采用熱膨脹系數(shù)比用于輪轂體24的材料小的材料。部件31可以由諸如鐵或不銹鋼之類的金屬材料制成，因?yàn)椴考?1應(yīng)該具有在鑄造過(guò)程期間的耐熱能力和較高的剛性以防止變形。鐵具有12.1×10-6/℃的線膨脹系數(shù)。不銹鋼一般具有11.0至13.0×10-6/℃的線膨脹系數(shù)。輪轂體24和部件31共同構(gòu)成一個(gè)主軸輪轂。
上述輪轂體24的生產(chǎn)可以采用首先準(zhǔn)備部件31，如圖4中所示。部件31能通過(guò)鑄造、鍛造、或任何其他適當(dāng)制造方法制成。如圖5中所示，把準(zhǔn)備的部件31設(shè)置在空腔34內(nèi)，空腔34形成在用來(lái)形成輪轂體24的鑄?；蚰＞?3中。把用于輪轂體24的熔化材料，即鋁，倒入空腔34中。當(dāng)在冷卻鑄模33之后在鑄模33中分開上下鑄模33a、33b時(shí)，得到一個(gè)包括鑄造在其中的部件31的主軸輪轂。得到的主軸輪轂與靜止軸21、滾珠軸承23和其他部分一起裝配到主軸電機(jī)15中。
假定主軸電機(jī)15裝配在HDD 10中。當(dāng)操作HDD 10升高溫度時(shí)，或者當(dāng)周圍大氣變化使溫度升高時(shí)，輪轂體24勢(shì)必由熱膨脹引起膨脹。熱膨脹的程度由鋁的熱膨脹系數(shù)乘以輪轂體24的尺寸的乘積確定。
假定輪轂體24的徑向長(zhǎng)度(寬度)顯著小于圓周方向的長(zhǎng)度，例如如圖6中所示。熱膨脹系數(shù)在圓周方向大大地影響輪轂體24，從而認(rèn)為輪轂體24的內(nèi)表面24b在徑向遠(yuǎn)離滾珠軸承23運(yùn)動(dòng)。預(yù)期的膨脹傳統(tǒng)上可能引起輪轂體24對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)軸的偏心，或輪轂體24相對(duì)于滾珠軸承23的環(huán)形外圈的擺動(dòng)。然而，根據(jù)本發(fā)明，鑄在輪轂體24中的部件31用來(lái)抑制預(yù)期的膨脹，因?yàn)椴考?1具有比輪轂體24小的熱膨脹系數(shù)。因而，能最大程度地抑制輪轂體24的偏心和擺動(dòng)。能抑制轉(zhuǎn)動(dòng)主軸輪轂的擺動(dòng)，結(jié)果抑制磁盤16的振動(dòng)或擺動(dòng)。有可能提供具有精確跟蹤操作的磁頭17。
一種滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)可以形成在部件31的表面上。滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)適于防止部件31與輪轂體24之間的滑動(dòng)，由此抑制輪轂體24沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸的熱膨脹。滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)從部件31向靜止軸21延伸的凸緣40，如圖7和8所示，或一個(gè)形成在部件31表面上的槽41，如圖9中所示。槽41可以是一個(gè)螺旋槽等，并且可以形成在部件31的內(nèi)表面或外表面上。
盡管在上述實(shí)施例中采用分開的部件31分別包圍上下軸承23，但一個(gè)部件31也可以包括一個(gè)在靜止軸21的軸向連續(xù)的圓筒，如圖10和11所示。連續(xù)部件31在軸向的采用用來(lái)抑制輪轂體24總是在輪轂體24的軸向的熱膨脹。因此，能使輪轂體24免受由局部過(guò)分熱膨脹引起的變形。然而，部件31可以圍繞著上軸承23或下軸承23。
盡管在上述實(shí)施例中把部件31鑄造在輪轂體24中而固定到輪轂體24上，但應(yīng)該注意，部件31可以繞輪轂體24的外周緣裝配。然而，如果部件31鑄造在輪轂體24中，則有可能享有優(yōu)點(diǎn)不必以繞輪轂體24裝配部件所要求的較高尺寸精度完成部件；能沒(méi)有任何限制地確定部件的形狀；能消除部件的連接過(guò)程；及有可能保持生成輪轂體24的一致性。
權(quán)利要求
1.一種主軸電機(jī)，包括一根靜止軸；一個(gè)繞該靜止軸由一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承支撐的輪轂體；及一個(gè)圍繞繞軸承的輪轂體的至少一部分的部件，所述部件具有比輪轂體小的熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸電機(jī)，其中部件鑄造在輪轂體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸電機(jī)，進(jìn)一步包括一個(gè)形成在輪轂體的一個(gè)表面上的滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主軸電機(jī)，其中所述滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)包括一個(gè)向靜止軸延伸的凸緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主軸電機(jī)，其中所述滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)包括一個(gè)形成在部件表面上的槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸電機(jī)，其中所述部件包括一個(gè)在靜止軸的軸向連續(xù)的圓筒。
7.一種記錄盤設(shè)備，包括一根靜止軸，固定到一個(gè)殼上；一個(gè)繞該靜止軸由一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承支撐的輪轂體，以便接受一個(gè)記錄盤；及一個(gè)圍繞繞軸承的輪轂體的至少一部分的部件，所述部件具有比輪轂體小的熱膨脹系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄盤設(shè)備，其中部件鑄造在輪轂體中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄盤設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)形成在輪轂體的一個(gè)表面上的滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記錄盤設(shè)備，其中所述滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)包括一個(gè)向靜止軸延伸的凸緣。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記錄盤設(shè)備，其中所述滑動(dòng)防止機(jī)構(gòu)包括一個(gè)形成在部件表面上的槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄盤設(shè)備，其中所述部件包括一個(gè)在靜止軸的軸向連續(xù)的圓筒。
13.一種制造一個(gè)主軸輪轂的方法，包括用熱膨脹系數(shù)比用于輪轂體的材料小的材料準(zhǔn)備一個(gè)部件；把部件定位在用于形成輪轂體的一個(gè)鑄模中；及把用于輪轂體的熔化材料倒入鑄模中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中用于輪轂體的材料是鋁。
全文摘要
主軸電機(jī)包括一根固定到記錄盤設(shè)備的一個(gè)殼上的靜止軸、和一個(gè)繞該靜止軸由用于轉(zhuǎn)動(dòng)的上下滾珠軸承支撐的輪轂體。一個(gè)部件用來(lái)至少部分地圍繞著繞上下滾珠軸承的輪轂體。輪轂體的熱膨脹由熱膨脹系數(shù)比輪轂體小的部件抑制。
文檔編號(hào)G11B19/20GK1240294SQ9812367
公開日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者石崎浩一, 塚田伸治 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社