专利名称：主轴电机和记录盘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在诸如硬盘驱动单元(HDD)之类的记录盘设备中采用的主轴电机，具体地说，涉及这样一种主轴电机，该主轴电机包括一根固定到记录盘设备壳上的静止轴、和一个绕该静止轴由一个用于转动的轴承支撑的轮毂体，以便接收一个记录盘。
在HDD中采用的主轴电机的轮毂通常由铝制成。一个原因是满足重量轻的要求。另一个原因是允许轮毂的线性膨胀性与铝记录盘的一致。认为相同的线性膨胀性能在温度变化时，避免记录盘与保持记录盘的轮毂之间的位移。
铝具有较大的热膨胀系数，为23.5×10-6/℃，从而当操作HDD升高温度时，轮毂遭受热膨胀。热膨胀使轮毂在径向膨胀，从而转动中心可能在记录盘中偏心，并且/或者轮毂可能相对于滚珠轴承的环形外圈摆动。特别是，在环形外圈由热膨胀系数小于铝的材料，如钢，制成的情况下，料想会有显著的偏心和/或摆动。偏心和/或摆动可以导致磁头偏离记录盘上目标记录柱面的位移。因此，磁盘的记录密度几乎不能提高，除非抑制这种偏心和摆动。
因而，本发明的一个目的在于，提供能够避免由于温度变化造成的偏心和/或摆动的一种主轴电机和一种记录盘设备。
根据本发明，提供了一种主轴电机，该主轴电机包括一根静止轴；一个绕该静止轴由一个用于转动的轴承支撑的轮毂体；及一个围绕绕轴承的轮毂体的至少一部分的部件，所述部件具有小于轮毂体的热膨胀系数。
当温度升高引起轮毂体的热膨胀时，该部件用来抑止轮毂体的热膨胀，因为该部件具有小于轮毂体的热膨胀系数。因而，热膨胀的抑止能用来防止轮毂体相对于轴承，如滚珠轴承，偏心和摆动。
如果在记录盘设备中采用该主轴电机，则静止轴固定到记录盘设备的一个壳上，而轮毂体适于接收记录盘。由于在主轴电机中能抑制轮毂体的偏心和摆动，所以能防止转动记录盘的摆动，从而有助于记录盘记录密度的进一步提高。除诸如HDD之类的磁盘设备之外，记录盘设备可以包括光盘设备和光磁盘设备。
该部件最好铸造在轮毂体内。如果为了固定把该部件铸造在轮毂体内，则与安装在轮毂体内的部件相比，不必以较高的尺寸精度对部件抛光。而且，部件能形成任何形状而没有限制。
例如，通过这样一种方法能实现包括铸造在轮毂体内的部件的一种主轴轮毂的生产把比用于轮毂体的材料热膨胀系数小的材料制成部件，把部件定位在用来形成轮毂体的铸模中，及把用于轮毂体的熔化材料倾入铸模中。可以选择诸如铝之类的软金属作为用于轮毂体的材料。
一种滑动防止机构可以形成在轮毂体的表面上。滑动防止机构可以用来防止部件与轮毂体之间的滑动，以便抑制轮毂体沿其转动轴的热膨胀。滑动防止机构可以包括一个伸向静止轴的凸缘、或一个形成在部件表面上的槽。
部件最好包括一个在静止轴的轴向连续的圆筒。在轴向连续的部件可以抑制轮毂体总是在轮毂体轴向的热膨胀。因此，能使轮毂体免受由局部热膨胀引起的变形。
联系附图由最佳实施例的如下描述，将明白本发明的以上和其他目的、特征、和优点，其中
图1是立体图，表明一种HDD；图2是俯视图，表示HDD的内表面；图3是沿图2中的线3-3得到的放大剖视图，表明根据本发明一个实施例的一种主轴电机；图4是立体图，表明一个部件；图5是制造一个主轴轮毂采用的一个铸模的剖视图；图6是放大俯视图，示意表示热膨胀时的一个轮毂体；图7是立体图，表明部件的一个改进例子；图8是带有图7所示部件的一种主轴电机的放大剖视图；图9是立体图，表明部件的另一个改进例子；图10是对于部件的又一个改进例子的一种主轴电机的放大剖视图；及图11是对于部件的又一个改进例子的一种主轴电机的放大剖视图。
图1表示一种硬盘驱动单元(HDD)，作为记录盘设备的一个特定例子。HDD 10的壳11包括一个壳体12、和叠置在壳体12上方的一个盖13。HDD 10可以并入计算机的壳内，或用作独立于计算机的外部记录设备。
如图2中所示，壳11装有一个安装在本发明的一个主轴电机15上的磁盘16、和一个相对着磁盘16的磁头17。磁头17固定到可绕一个摇摆轴18摇摆的载臂19的末端。当信息记录到磁盘16上或从中复制时，载臂19由一个包括一个磁路的致动器20驱动以便摇摆运动，从而把磁头17定位在磁盘16上的一条目标记录磁道处。
由图3显见，主轴电机15包括一根固定在壳体12底部的静止轴21。当盖13联接到壳体12上时，一个螺钉22穿过盖13伸进静止轴21的末端。静止轴21以这种方式刚性地固定到壳11上。
一个轮毂体24绕静止轴21经用于转动的上下滚珠轴承23支撑。滚珠轴承23如众所周知的那样，包括一个绕静止轴21固定的环形内圈、和一个安装到绕环形内圈的轮毂体24中的环形外圈。装在环形内外圈之间的多个滚珠能够使环形内外圈相对转动，从而使轮毂体24绕静止轴21转动。注意滚珠轴承23可以由滚柱轴承或其他类型的轴承代替。
轮毂体24通过固定到静止轴21侧的一个线圈26和固定在轮毂体24侧的一个永久磁铁27共同驱动而转动。线圈26和永久磁铁27彼此相对着。经线圈26的电流通过用来产生与永久磁铁27共同作用生成驱动力的磁力。
磁盘16绕轮毂体24的外周缘安装。准确地说，夹紧磁盘16，而固定到轮毂体24上，在轮毂体24外周缘上形成的一个向外凸缘24a、与固定到轮毂体24末端的一个夹板28之间。垫片环29提供在相邻磁盘16之间，以保证磁盘16之间的预定间隔。例如，夹板28通过多个螺钉30固定到轮毂体24的末端。
一个部件31提供在轮毂体24内部，以便至少部分围绕着绕滚珠轴承23的轮毂体24。部件31例如铸造在轮毂体24内以便固定到轮毂体24上。部件31最好形成一个无缝圆环或圆筒，如图4中所示，采用热膨胀系数比用于轮毂体24的材料小的材料。部件31可以由诸如铁或不锈钢之类的金属材料制成，因为部件31应该具有在铸造过程期间的耐热能力和较高的刚性以防止变形。铁具有12.1×10-6/℃的线膨胀系数。不锈钢一般具有11.0至13.0×10-6/℃的线膨胀系数。轮毂体24和部件31共同构成一个主轴轮毂。
上述轮毂体24的生产可以采用首先准备部件31，如图4中所示。部件31能通过铸造、锻造、或任何其他适当制造方法制成。如图5中所示，把准备的部件31设置在空腔34内，空腔34形成在用来形成轮毂体24的铸模或模具33中。把用于轮毂体24的熔化材料，即铝，倒入空腔34中。当在冷却铸模33之后在铸模33中分开上下铸模33a、33b时，得到一个包括铸造在其中的部件31的主轴轮毂。得到的主轴轮毂与静止轴21、滚珠轴承23和其他部分一起装配到主轴电机15中。
假定主轴电机15装配在HDD 10中。当操作HDD 10升高温度时，或者当周围大气变化使温度升高时，轮毂体24势必由热膨胀引起膨胀。热膨胀的程度由铝的热膨胀系数乘以轮毂体24的尺寸的乘积确定。
假定轮毂体24的径向长度(宽度)显著小于圆周方向的长度，例如如图6中所示。热膨胀系数在圆周方向大大地影响轮毂体24，从而认为轮毂体24的内表面24b在径向远离滚珠轴承23运动。预期的膨胀传统上可能引起轮毂体24对其转动轴的偏心，或轮毂体24相对于滚珠轴承23的环形外圈的摆动。然而，根据本发明，铸在轮毂体24中的部件31用来抑制预期的膨胀，因为部件31具有比轮毂体24小的热膨胀系数。因而，能最大程度地抑制轮毂体24的偏心和摆动。能抑制转动主轴轮毂的摆动，结果抑制磁盘16的振动或摆动。有可能提供具有精确跟踪操作的磁头17。
一种滑动防止机构可以形成在部件31的表面上。滑动防止机构适于防止部件31与轮毂体24之间的滑动，由此抑制轮毂体24沿转动轴的热膨胀。滑动防止机构可以包括一个从部件31向静止轴21延伸的凸缘40，如图7和8所示，或一个形成在部件31表面上的槽41，如图9中所示。槽41可以是一个螺旋槽等，并且可以形成在部件31的内表面或外表面上。
尽管在上述实施例中采用分开的部件31分别包围上下轴承23，但一个部件31也可以包括一个在静止轴21的轴向连续的圆筒，如图10和11所示。连续部件31在轴向的采用用来抑制轮毂体24总是在轮毂体24的轴向的热膨胀。因此，能使轮毂体24免受由局部过分热膨胀引起的变形。然而，部件31可以围绕着上轴承23或下轴承23。
尽管在上述实施例中把部件31铸造在轮毂体24中而固定到轮毂体24上，但应该注意，部件31可以绕轮毂体24的外周缘装配。然而，如果部件31铸造在轮毂体24中，则有可能享有优点不必以绕轮毂体24装配部件所要求的较高尺寸精度完成部件；能没有任何限制地确定部件的形状；能消除部件的连接过程；及有可能保持生成轮毂体24的一致性。
权利要求
1.一种主轴电机，包括一根静止轴；一个绕该静止轴由一个用于转动的轴承支撑的轮毂体；及一个围绕绕轴承的轮毂体的至少一部分的部件，所述部件具有比轮毂体小的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的主轴电机，其中部件铸造在轮毂体中。
3.根据权利要求1所述的主轴电机，进一步包括一个形成在轮毂体的一个表面上的滑动防止机构。
4.根据权利要求3所述的主轴电机，其中所述滑动防止机构包括一个向静止轴延伸的凸缘。
5.根据权利要求3所述的主轴电机，其中所述滑动防止机构包括一个形成在部件表面上的槽。
6.根据权利要求1所述的主轴电机，其中所述部件包括一个在静止轴的轴向连续的圆筒。
7.一种记录盘设备，包括一根静止轴，固定到一个壳上；一个绕该静止轴由一个用于转动的轴承支撑的轮毂体，以便接受一个记录盘；及一个围绕绕轴承的轮毂体的至少一部分的部件，所述部件具有比轮毂体小的热膨胀系数。
8.根据权利要求7所述的记录盘设备，其中部件铸造在轮毂体中。
9.根据权利要求7所述的记录盘设备，进一步包括一个形成在轮毂体的一个表面上的滑动防止机构。
10.根据权利要求9所述的记录盘设备，其中所述滑动防止机构包括一个向静止轴延伸的凸缘。
11.根据权利要求9所述的记录盘设备，其中所述滑动防止机构包括一个形成在部件表面上的槽。
12.根据权利要求7所述的记录盘设备，其中所述部件包括一个在静止轴的轴向连续的圆筒。
13.一种制造一个主轴轮毂的方法，包括用热膨胀系数比用于轮毂体的材料小的材料准备一个部件；把部件定位在用于形成轮毂体的一个铸模中；及把用于轮毂体的熔化材料倒入铸模中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用于轮毂体的材料是铝。
全文摘要
主轴电机包括一根固定到记录盘设备的一个壳上的静止轴、和一个绕该静止轴由用于转动的上下滚珠轴承支撑的轮毂体。一个部件用来至少部分地围绕着绕上下滚珠轴承的轮毂体。轮毂体的热膨胀由热膨胀系数比轮毂体小的部件抑制。
文档编号G11B19/20GK1240294SQ9812367
公开日2000年1月5日 申请日期1998年10月30日 优先权日1998年6月19日
发明者石崎浩一, 塚田伸治 申请人:富士通株式会社