CN100431243C - 电动机和包括这种电动机的数据存储单元 - Google Patents

Abstract

一种电动机，包括能彼此相对运动的第一部分和第二部分，第一部分包括箔形绝缘底板，其上有多个串联连接的螺旋形导体轨迹图形，每个图形包括具有第一和第二端、直和平行的导体轨迹的两个主要部分和两个中间部分，中间部分具有分别相互连接两个第一端和相互连接两个第二端的导体轨迹和分别在两个第一端之间的中途和两个第二端之间的中途的中央区域，第二部分包括在导体轨迹位置产生磁场的永磁体单元，中间部分的导体轨迹是弯曲的，中间部分的每个导体轨迹的宽度为，当分别从每个第一端和从每个第二端向中间部分的中央区域看时，宽度先增加后减少；和主要部分的导体轨迹具有沿着从内部的一个导体轨迹到外部的一个导体轨迹的方向而减少的宽度。

Description

电动机和包括这种电动机的数据存储单元

技术领域

本发明涉及一种包括可以彼此相对运动的第一部分和第二部分的电动机，其中第一部分包括箔形绝缘底板，在所述绝缘底板上具有多个串联连接的螺旋形的导体轨迹图形，每个图形包括具有第一和第二端并具有基本上直的和平行的导体轨迹的两个主要部分，和两个中间部分，所述中间部分具有分别相互连接两个主要部分的第一端和相互连接两个主要部分的第二端的导体轨迹，并具有分别在两个主要部分的第一端之间的中途和两个主要部分第二端之间的中途的中央区域，并且其中第二部分包括永磁体单元，用于在导电轨迹的位置产生磁场。

本发明还涉及一种数据存储单元，其包括用于至少一个信息载体的支撑，用于使所述支撑围绕一个转动轴线旋转的电动机，以及用于扫描所述信息载体的扫描单元。

背景技术

在开头一节所述的那种数据存储单元和电动机从EP-B-0 764 357中公知了。已知的数据存储单元是一种硬盘驱动器，其中多个硬盘被设置在可转动的支撑上的相互平行的位置中。已知的用于使所述支撑围绕转动轴线旋转的电动机包括具有三层箔形绝缘底板的环形圆柱定子本体。导体轨迹的图形形成三相电线圈系统，其中定子本体的每层包括各个相的一个相。导体轨迹由相当薄的铜轨迹构成，所述铜轨迹利用刻蚀处理被提供在所述底板上。已知的电动机还包括环形圆柱转子本体，其被紧固在支撑上，并包括环形圆柱永磁体和环形圆柱闭合磁轭，定子本体被设置在位于磁体和闭合磁轭之间的一个环形圆柱间隙中。已知电动机的导体轨迹的图形的中间部分具有垂直于主要部分的导体轨迹延伸的、基本上直的、平行的导体轨迹，使得导体轨迹的图形成矩形。主要部分和中间部分的导体轨迹具有相同的恒定的宽度。

发明内容

已知的数据存储单元和其中使用的已知的电动机的缺点在于，当预定的恒定电压施加于电动机的线圈系统时，当围绕转轴施加于电动机上的外部机械转矩增加时，电动机的转速急剧减小。结果，施加于电动机的电压必须大大增加，以便在外部转矩增加时维持电动机的预定的速度。

本发明的目的在于提供一种如开头一节所述的那种电动机和数据存储单元，其中电动机的速度受施加于电动机的外部机械负载增加的影响较小。

为实现所述目的，本发明提出了一种电动机，其包括能彼此相对运动的第一部分和第二部分，其中第一部分包括箔形绝缘底板，在所述绝缘底板上具有多个串联连接的螺旋形的导体轨迹图形，每个图形包括具有第一和第二端并具有直的和平行的导体轨迹的两个主要部分，和两个中间部分，所述中间部分具有分别相互连接两个主要部分的第一端和相互连接两个主要部分的第二端的导体轨迹，所述中间部分具有分别在两个主要部分的第一端之间的中途和两个主要部分第二端之间的中途的中央区域，并且其中第二部分包括永磁体单元，用于在导体轨迹的位置产生磁场，其特征在于，所述中间部分的导体轨迹是弯曲的，并且所述中间部分的每个导体轨迹具有这样一个宽度，当分别从每个主要部分的第一端和从每个主要部分的第二端向中间部分的中央区域看时，所述宽度最初增加，然后接着减少；和所述主要部分的导体轨迹具有这样一个宽度，所述宽度沿着从内部的一个导体轨迹到外部的一个导体轨迹的方向而减少。

为实现所述目的，按照本发明的数据存储单元的特征在于，其中使用的电动机是按照本发明的电动机。

在施加于电动机的电压处于一个预定值的情况下，由施加于电动机的外部机械负载的预定的增加而引起的电动机速度的减少量和电动机的硬度成反比，所述硬度基本上和k²/R成比例，其中k表示电动机的力或转矩常数，R代表电动机的电阻。已经发现，如果线圈图形的中间部分的弯曲的导体轨迹的宽度，当分别从每个主要部分的第一端和每个主要部分的第二端向中间部分的中央区域看时，开始时增加，并且然后被减少，则可以相当大地增加电动机的硬度。由于所述的电动机硬度的增加，由施加于电动机的外部机械负载的预定的增加而引起的电动机速度的减少量便受到限制，因而减少外部机械负载的增加对电动机速度的影响。

在按照本发明的一种电动机中，主要部分的导体轨迹具有这样一个宽度，所述宽度沿着从内部的一个导体轨迹到外部的一个导体轨迹的方向而减少。由于上述的事实，即所述图形的主要部分的导体轨迹的所述宽度沿着从内部的一个导体轨迹到外部的一个导体轨迹的方向而减少，电动机的硬度被进一步增加。

按照本发明的电动机的一个特定实施例的特征在于，中间部分的导体轨迹分别在在每个主要部分的第一端和中间部分的中央区域之间的中间的位置以及在每个主要部分的第二端和中间部分的中央区域之间的中间的位置具有最大的宽度。由于所述的中间部分的导体轨迹的最大宽度的所述位置，可以实现电动机硬度的最佳的增加。

按照本发明的电动机的另一个实施例的特征在于，第一部分和第二部分可以围绕一个转动轴线彼此相对地转动，并且底板被弯曲成圆环圆柱体形，其相对于所述转动轴线被同心地设置。在这个实施例中，所述电动机是一种旋转电动机，其中电动机的转速受围绕转动轴线施加于电动机的外部机械转矩的增加的影响较小。

按照本发明的电动机的另一个特别实施例的特征在于，第一部分和第二部分可以沿直线方向彼此相对运动，所述底板被设置在沿平行于所述直线方向延伸的假想平面内。在这个特定的实施例中，所述电动机是一种直线电动机，其中电动机的直线速度受沿直线方向施加于电动机的外部机械力的增加的影响较小。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明的实施例，其中：

图1是具有按照本发明的电动机的数据存储单元的示意的平面图；

图2是图1的数据存储单元的侧视图；

图3是在图1的存储单元中使用的按照本发明的电动机的示意的截面图；

图4示意地表示用于支撑图3的电动机的线圈系统的箔形绝缘底板；

图5表示图4的底板的导体轨迹的螺旋形的图形；

图6表示图5的图形的中间部分的一半；以及

图7是按照本发明的电动机的另一个实施例的示意的平面图。

具体实施方式

按照图1和图2所示的本发明的数据存储单元1包括壳体3，用于容纳若干个信息载体7的支撑5。支撑5可以围绕转动轴线9转动。信息载体7是硬磁盘，它们围绕支撑5被设置在垂直于转动轴线9的相互平行的位置。壳体3还容纳扫描单元11，其包括若干个磁头13，所述磁头被安装在臂15上，所述臂可以围绕沿平行于转动轴线9的方向延伸的枢轴17转动。扫描单元11包括用于每个信息载体7的单独的磁头13，图1中只能看到一个磁头13。信息载体7由磁头13进行读写，即，承载信息载体7的支撑5沿着旋转方向R围绕转动轴线9转动，通过沿转动方向P和P’使臂15转动，使磁头13相对于信息载体7被定位。

数据存储单元1的支撑5可以借助于按照本发明的电动机19围绕转动轴线9转动，图3示意地表示所述电动机。电动机19包括第一部分21，其被安装在相对于数据存储单元1的壳体3的一个固定位置，以及第二部分23，其可以相对于第一部分21围绕转动轴线9转动，并且数据存储单元1的支撑5被安装在所述第二部分上。电动机9的第一部分21包括中心轴25，其具有和转动轴线9一致的中心轴线，并被固定在壳体3上，还包括环形载体27，其被安装在轴25上，并沿垂直于转动轴线9的方向延伸，以及环形圆柱定子本体29，其被安装在载体27上，并和转动轴线9同心。电动机19的第二部分23包括套筒31，其和转动轴线9同心，以及环形圆柱转子本体33，其也和转动轴线9同心，并被部分地安装在套筒31的外壁35上，部分地安装在支撑5的内壁37上。电动机19的第一部分21和第二部分23借助于两个径向动态槽轴承39和41和两个径向动态槽轴承43和45彼此相互支撑，所述槽轴承39和41沿平行于转动轴线9的方向相互离开一个距离，并被提供在中心轴25上和套筒31上，所述径向动态槽轴承43和45被提供在被固定在中心轴25上的环形止推板47和被提供在套筒31中的环形凹口49上。所述槽轴承39，41，43，45是一种公知的槽轴承。

环形圆柱定子本体29包括箔形绝缘底板51，在其上提供有三相电线圈系统53。底板51被弯曲或卷制，使得形成环形圆柱本体55，其中包括底板51的三层57a，57b，57c，并当沿平行于转动轴线9的方向看时，在第一假想端面59和第二假想端面61之间延伸，所述两个假想端面都沿垂直于转动轴线9的方向延伸，所述本体55被安装在位于所述第一端面59附近的载体27上。图4中示出了在未卷制状态下的包括线圈系统53的绝缘底板51。底板51包括在卷制状态下面向转动轴线9的第一侧63和在卷制状态下远离转动轴线9的第二侧65。在底板51的两侧63和65上，借助于刻蚀处理在底板51上提供三组串联连接的螺旋形图形的铜导体轨迹。在所示的实施例中，底板51的第一层或内层57a包括在第一侧63上由图形67a-67f组成的第一组图形67，和在第二侧65上的由图形67’a-67’f构成的第二组图形67’，其中图形67a和67’a电气相连，图形67’a和67’b电气相连，图形67’b和67b电气相连等等。这样，图形67a-67f和67’a-67’f串联连接，并形成三相线圈系统53的第一相。同样，底板51的第二层或中间层57b包括在第一侧63上由图形69a-69f构成的第三组图形69和在第二侧65上由图形69’a-69’f构成的第四组图形69’，其中图形69a和69’a电气相连，图形69’a和69’b电气相连，图形69’b和69b电气相连等等。这样，图形69a-69f和69’a-69’f串联连接，并形成三相线圈系统53的第二相。最后，底板51的第三层或外层57c包括在第一侧63上由图形71a-71f构成的第五组图形71和在第二侧65上由图形71’a-71’f构成的第六组图形71’，其中图形71a和71’a电气相连，图形71’a和71’b电气相连，图形71’b和71b电气相连等等。这样，图形71a-71f和71’a-71’f串联连接，并形成三相线圈系统53的第三相。在第一，第三和第五组67，69，71之间以及在第二，第四和第六组67’，69’，71’之间，在底板51上具有距离d，其近似等于各个组图形67，67’，69，69’，71，71’之间的间距p的2/3倍。线圈系统53的第一、第二和第三相通过未示出的连接器装置分别和图中未示出的电源的三相以及接地接点相连。如图3所示，环形圆柱转子本体33包括环形圆柱磁体73，其被安装在套筒31的外壁35上，并且其包括若干个磁极，这些磁极沿径向被磁化的方向相继相反，磁极的数量和各组图形67，67’，69，69’，71，71’的数量相应。转子本体33还包括环形圆柱闭合磁轭75，其被安装在支撑5的内壁37上。在磁体73和闭合磁轭75之间，具有环形圆柱间隙77，其中容纳定子本体29，因而磁体73在底板51上的导体轨迹的位置产生磁场。

图5详细表示在底板51上的一个导体轨迹的螺旋形的图形67a。在底板51上的其它的导体轨迹的图形具有基本相同的形状。如图5所示，图形67a包括两个主要部分79和81，它们具有基本上直的导体轨迹83，85，基本上平行于图形67a的中心线87延伸。主要部分79的导体轨迹83从第一端89延伸到第二端91，主要部分81的导体轨迹85从第一端93延伸到第二端95。图形67a还包括两个中间部分97和99，它们具有弯曲的导体轨迹101和103。中间部分97的导体轨迹101连接主要部分79的导体轨迹83的第一端89和主要部分81的导体轨迹85的第一端93，并且中间部分99的导体轨迹103连接主要部分79的导体轨迹83的第二端91和主要部分81的导体轨迹85的第二端95。中间部分97具有中央区域105，其位于主要部分79的导体轨迹83的第一端89和主要部分81的导体轨迹85的第一端93之间的中途，中间部分99具有中央区域107，其位于主要部分79的导体轨迹83的第二端91和主要部分81的导体轨迹85的第二端95之间的中途。图形67a还具有端部，通过端部图形67a通过底板51和底板51的第二侧65上的图形67’相连。

图6表示图形67a的中间部分97的一半。如图6所示，中间部分97的每个导体轨迹101具有宽度w，当从主要部分81的导体轨迹85的第一端93向中间部分97的中央区域105看时，所述宽度最初增加，随后减少。同样，由图5可以看出，中间部分97的导体轨迹101的宽度w从中间部分79的导体轨迹83的第一端89向中间部分97的中央区域105看时，开始时增加，随后减少。同样，由图5可以看出，中间部分99的每个导体轨迹103具有宽度w’，当分别从每个主要部分83，85的第二端91，95向中间部分99的中央区域107看时，所述宽度最初增加，随后减少。已经发现，由于弯曲的导体轨迹101，103的变化的宽度w，w’，可以使所谓的电动机的硬度大大增加。所述电动机的硬度基本上和k²/R成比例，其中k表示电动机19的转矩常数，R代表电动机19的电阻。由于所述电动机硬度的增加，在施加于电动机19的电压为一个预定值时，可以大大减小由于加于电动机19上的外部机械负载的预定的增加而引起的电动机速度的减少，使得电动机的速度受增加的外部机械负载的影响较小。因此，尽量避免在操作期间电动机19的转速的变化，使得数据存储单元1的扫描处理基本上不受信息载体7的转速改变的影响。如图5和图6所示，中间部分97的导体轨迹101的宽度w在主要部分79的导体轨迹83的第一端89和中间部分97的中央区域105之间的基本上中途的位置，以及在主要部分81的导体轨迹85的第一端93和中央区域105之间的基本上中途的位置具有最大值w_max。类似地，中间部分99的导体轨迹103的宽度w’在主要部分79的导体轨迹83的第二端91和中间部分99的中央区域107之间的基本上中途的位置，以及在主要部分81的导体轨迹85的第一端95和中央区域107之间的基本上中途的位置具有最大值w’_max。由于所述最大值w_max和w’_max的位置，所述电动机硬度的增加具有一个最佳值。如图5和图6所示，主要部分79和81的导体轨迹83和85具有宽度w”和w”’，它们从导体轨迹83，85的内部的一个83’，85’向着导体轨迹83，85的外部的一个而减小，也就是说，内部导体轨迹83’，85’具有最大的宽度w”_max和w”’_max。并且外部导体轨迹83”，85”具有最小的宽度w”_min和w”’_min.结果，电动机的硬度被进一步增加。

图7示意地表示按照本发明的电动机111的另一个实施例。电动机111是一种直线电动机，其包括第一部分113，其被安装在相对于电动机111的框架115的一个固定的位置，以及第二部分117，其相对于第一部分113和框架115被这样引导，使得可以相对于第一部分113沿平行于直线方向X的方向运动。第一部分113包括若干层箔形绝缘底板119，其中的每层包括多个相当于图5所示的图形67a的串联连接的螺旋形的导体轨迹图形121。在所示的实施例中，第一部分113包括三层底板119，每层具有三相电线圈系统的一个相。第二部分117包括永磁体单元123，用于在导体轨迹的位置产生磁场。在电动机111中，底板119被设置在沿平行于所述直线方向X延伸的假想平面内。由于使用所述图形121，当沿平行于X的方向看时，其每个相当于上述的电动机19的图形67a，直线电动机111具有大的电动机硬度，因此电动机111的沿平行于X的方向的直线速度受沿平行于X的方向对电动机111施加的外部机械力的增加的影响较小。

按照本发明的上述电动机19被用于按照前述的本发明的数据存储单元1中。注意，按照本发明的电动机也可以用于其它的装置中，其中所述装置的一部分必须围绕转动轴线旋转。例如，按照本发明的电动机也可以用于作为光信息载体的数据存储单元中，或者用于包括多层面的可旋转的反射镜的扫描装置中。按照本发明的的上述的电动机111例如可以用于一种数据存储单元中，用于相对于要被扫描单元扫描的盘形信息载体沿径向移动所述数据存储单元的扫描单元。按照本发明的直线电动机也可以用于其它的装置中，其中所述装置的一部分必须沿直线方向被移动，例如，具有沿两个相互垂直的坐标方向移动的载物台的定位装置。

还应当注意，本发明也覆盖这样一些电动机，其中第一部分的环形圆柱本体包括和上述的层数不同的层数的箔形绝缘底板。因而，例如，环形圆柱本体也可以只包括一层或两层，或者多于三层的底板。在这种不同的实施例中，每层底板可以包括被提供在所述底板上的线圈系统的一个相。不过，本发明也包括这样的实施例，其中线圈系统的每个相被提供在底板的一个以上的层上，或者其中底板的一层包括线圈系统的一个以上的相。

最后一个应当注意的是，本发明也覆盖这样一些电动机的实施例，其中被提供在绝缘底板上的图形具有不同的构造。例如，本发明还覆盖具有这样的图形的电动机，其中主要部分的导体轨迹比上述的图5所示的图形67a的导体轨迹83，85短得多。本发明甚至覆盖这样一些实施例，其中所述图形的主要部分相对于中间部分较小。

Claims (5)

1.一种电动机，其包括能彼此相对运动的第一部分和第二部分，其中第一部分包括箔形绝缘底板，在所述绝缘底板上具有多个串联连接的螺旋形的导体轨迹图形，每个图形包括具有第一和第二端并具有直的和平行的导体轨迹的两个主要部分，和两个中间部分，所述中间部分具有分别相互连接两个主要部分的第一端和相互连接两个主要部分的第二端的导体轨迹，所述中间部分具有分别在两个主要部分的第一端之间的中途和两个主要部分第二端之间的中途的中央区域，并且其中第二部分包括永磁体单元，用于在导体轨迹的位置产生磁场，其特征在于，所述中间部分的导体轨迹是弯曲的，并且所述中间部分的每个导体轨迹具有这样一个宽度，当分别从每个主要部分的第一端和从每个主要部分的第二端向中间部分的中央区域看时，所述宽度最初增加，然后接着减少；和所述主要部分的导体轨迹具有这样一个宽度，所述宽度沿着从内部的一个导体轨迹到外部的一个导体轨迹的方向而减少。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述中间部分的导体轨迹分别在在每个主要部分的第一端和中间部分的中央区域之间的中间的位置以及在每个主要部分的第二端和中间部分的中央区域之间的中间的位置具有最大的宽度。

3.如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述第一部分和第二部分可以围绕一个转动轴线彼此相对地转动，并且所述底板被弯曲成圆环圆柱体形，其相对于所述转动轴线被同心地设置。

4.如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，第一部分和第二部分可以沿直线方向彼此相对运动，所述底板被设置在沿平行于所述直线方向延伸的假想平面内。

5.一种数据存储单元，其包括用于至少一个信息载体的支撑，用于使所述支撑围绕一个转动轴线旋转的电动机，以及用于扫描所述信息载体的扫描单元，其特征在于，所述电动机是如权利要求3所述的电动机。

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