CN103578505A - 主轴电机及包含该主轴电机的硬盘驱动器 - Google Patents

Abstract

提供了一种主轴电机和一种包括该主轴电机的硬盘驱动装置，所述主轴电机包括：下推力构件，固定地附着到基座构件；轴，固定地附着到下推力构件并且包括沿周向形成在轴的外周表面中的膨胀凹槽；套筒，设置在下推力构件上方并且可旋转地附着到轴；转子毂，结合到套筒并且与套筒一起旋转，其中，下推力构件包括安装突起，所述安装突起沿轴向从下推力构件的内部向上突出并且压装到沿轴向上设置在轴的下端部中的固定凹槽中。

Description

主轴电机及包含该主轴电机的硬盘驱动器

本申请要求于2012年8月6日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0085883号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及一种主轴电机以及一种具有该主轴电机的硬盘驱动器。

背景技术

轴固定型主轴电机(具有优异振动特性的轴固定到硬盘驱动装置的壳体)通常安装在诸如用于服务器的硬盘驱动装置的信息记录和再现装置中。

即，轴可以固定地安装在主轴电机(所述主轴电机安装在用于服务器的硬盘驱动装置中)中，以防止记录在盘上的信息由于受外部冲击引起的转子振幅的增加而被损坏且变得不可记录或不可读。

如上所述，在安装了轴固定型主轴电机的情况下，上推力构件和下推力构件固定地附着到轴。

然而，在轴固定地附着到下推力构件并且下推力构件固定到基座的情况下，由于用作旋转轴的轴应当被稳固地固定，因此下推力构件会相对较厚并且以诸如压装的方案、结合方案、滑动方案等方案固定到轴的外周表面。

同时，根据最近硬盘驱动器纤薄化的趋势，在其中使用的主轴电机已经变薄。然而，如上所述的，在下推力构件相对较厚的情况下，主轴电机的纤薄化受到阻碍，并且轴承跨距不可避免地缩短，从而电机性能会变差。

下面描述的现有技术文件涉及一种轴固定型主轴电机并且包括上推力构件(230和220)。在所述文件的图4中，在轴(210)固定到推力构件(220)的这种结构的情况下，如果下推力构件(220)相对厚，则轴(210)仅会稳固地固定到下推力构件(220)。

[现有技术文件]

第2006-0079630号韩国专利特许公布

发明内容

本发明的一方面通在使用轴固定型主轴电机的同时通过将下推力构件形成为薄的来提供一种相对薄的主轴电机。

本发明的另一方面提供一种主轴电机，该主轴电机在使用轴固定型主轴电机的同时通过将下推力构件形成为相对薄并且将轴承跨距形成为相对长来提高操作性能。

根据本发明的一方面，提供了一种主轴电机，所述主轴电机包括：下推力构件，固定地附着到基座构件；轴，固定地附着到下推力构件并且包括沿周向形成在轴的外周表面中的膨胀凹槽；套筒，设置在下推力构件上方并且可旋转地附着到轴；转子毂，结合到套筒并且与套筒一起旋转，下推力构件包括安装突起，所述安装突起沿轴向从下推力构件的内部向上突出并且压装到沿轴向上设置在轴的下端部中的固定凹槽中。

安装突起的外周表面可以设置有挤压突起。

安装突起可以被安装成使得挤压突起被设置为与轴的外周表面上设置有膨胀凹槽的内周表面的位置相对应。

膨胀凹槽由于安装了挤压突起而可以在外径方向上膨胀。

膨胀凹槽可以膨胀成使得膨胀凹槽的至少一部分与轴的外周表面齐平。

膨胀凹槽可以膨胀成使得膨胀凹槽的至少一部分位于轴的外周表面以里。

轴的外周表面或者套筒的内周表面可以具有上径向动压槽和下径向动压槽，膨胀凹槽可以位于上径向动压槽和下径向动压槽之间。

挤压突起可以按照圆形的方式沿周向围绕安装突起的外周表面设置。

挤压突起可以按照螺旋的方式沿周向围绕安装突起的外周表面设置。

安装突起和固定凹槽之间可以涂覆有粘合剂。

轴可以包括通孔，所述通孔使固定凹槽与外部在轴向上连通。

下推力构件的安装突起可以包括连通孔，所述连通孔在轴向上竖直地贯穿安装突起。

在下推力构件与套筒之间可以形成有液-汽界面。

所述主轴电机还可以包括上推力构件，所述上推力构件固定地附着到轴的上部并且上推力构件和套筒之间形成有液-汽界面。

套筒和转子毂可以彼此一体地形成。

基座构件和下推力构件可以彼此一体地形成。

根据本发明的另一方面，提供了一种硬盘驱动器，所述硬盘驱动器包括：上面描述的主轴电机，利用通过基底提供的功率使盘旋转；磁读/写头，将数据写入盘并且从盘再现数据；磁读/写头移动部分，将磁读/写头移动到盘上方的预定位置。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他方面、特点及其他优点将会被更加清楚地理解，在附图中：

图1是示出了根据本发明的实施例的主轴电机的示意性截面图；

图2是图1的A部分的放大视图；

图3是示出了图1的B部分的放大视图；

图4是示出了根据本发明的实施例的套筒以及上推力构件和下推力构件的局部切割分解透视图；

图5是示出了图3的C部分的放大视图；

图6A和图6B是示出了根据本发明的实施例的下推力构件和轴的切割透视图；

图7A和图7B是示出了根据本发明的实施例的下推力构件的切割透视图；

图8是示出了根据本发明的实施例的其中安装有电机的记录盘驱动装置的示意性截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得该公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。

在附图中，为了清楚起见，可能会夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号指示相同或相似的元件。

图1是示出了根据本发明的实施例的主轴电机的示意性截面图；图2是图1的A部分的放大视图；图3是示出了图1的B部分的放大视图；图4是示出了根据本发明的实施例的套筒以及上推力构件和下推力构件的局部切割分解透视图；图5是示出了图3的C部分的放大视图；图6A和图6B是示出了根据本发明的实施例的下推力构件和轴的切割透视图；图7A和图7B是示出了根据本发明的实施例的下推力构件的切割透视图。

参照图1到图7，根据本发明实施例的主轴电机100可以包括基座构件110、下推力构件120、轴130、套筒140、转子毂150以及上推力构件160。

这里，将限定关于方向的术语。如图1所示，轴向指的是竖直方向，即，从轴130的下部朝着其上部的方向或者从轴130的上部朝着其下部的方向，径向方向指的是水平方向，即，从轴130朝着转子毂150的外周表面的方向或者从转子毂150的外周表面朝着轴130的方向，周向指的是沿转子毂150和轴130的外表面的旋转方向。

基座构件110可以包括形成于其中的安装凹槽112，以与转子毂150形成预定的空间。另外，基座构件110可以包括沿轴向向上延伸并且在其外周表面上安装有定子芯102的结合部分114。

另外，结合部分114可以包括设置在其外周表面上的安放表面114a，从而定子芯102可以被安放并安装在安放表面114a上。此外，安放在结合部分114上的定子芯102可以设置在前面描述的基座构件110的安装凹槽112上方。

这里，基座构件110可以以压铸方案使用铝(Al)来制造或者可以通过对钢板进行塑性加工(例如，压力加工)来制造。

下推力构件120可以固定地安装在基座构件110上。即，下推力构件120可以插入地安装在结合部分114中。更具体地说，下推力构件120可以被安装成使得其外周表面结合到结合部分114的内周表面。

同时，下推力构件120可以包括：盘部分122，盘部分122的外表面固定地附着到基座构件110；延伸部分124，沿轴向从盘部分122的外边缘向上延伸；安装突起126，沿轴向从盘部分122的中部向上突出，以被压装到形成在将在下面描述的轴130的下端部中的固定凹槽132。

即，下推力构件120可以为具有中空部分的杯状并且具有设置在中空部分中央的突起。即，下推力构件120可以具有‘E’形状的横截面。

这里，下推力构件120的安装突起126可以包括在轴向上竖直地贯穿安装突起126的连通孔127(请参见图6A)。在将安装突起126压装到固定凹槽132中的过程中，连通孔127可以允许在固定凹槽132中存在空气，并使空气自然地从其排出，由此提高结合强度。

轴130的下端表面可以设置有固定凹槽132，固定凹槽132沿轴向向上地设置在轴的下端部，其中，固定凹槽132可以使下推力构件120的安装突起126压装到其中。另外，可以在固定凹槽132或者安装突起126的外表面上涂覆有粘合剂121的状态下将安装突起126压装到固定凹槽132中，从而可以通过粘合剂121另外地执行结合。

在安装突起126的外周表面上没有形成任何元件而被压装到固定凹槽132的情况下，可以执行滑动结合，但是在这种情况下这实际上会难以执行压装。为了在刚性主体的表面彼此紧密粘合的状态下执行压装，需要大量的力气，将要结合的构件会在结合过程中发生变形。

因此，在本发明中，安装突起126的外周表面可以设置有挤压突起128(请参见图7A和图7B)。挤压突起128可以从安装突起126的外周表面沿径向方向向外突出。在安装突起126的外周表面设置有挤压突起128的情况下，由于仅挤压突起128接触固定凹槽132的内周表面，因此相对减小了接触面积，从而安装突起126可以压装到固定凹槽132中。

然而，即使在安装突起126在其外周表面设置有挤压突起128的状态下压装到固定凹槽132中的情况下，轴132的外径仍然会由于挤压突起128而膨胀。

因此，在本发明的实施例中，轴130的外周表面可以设置有沿内径方向凹入的膨胀凹槽136，并且可以将安装突起126压装为使挤压突起128可以设置为与其外周表面上设置有膨胀凹槽136的轴130的内周表面的位置相对应。

当轴130具有这种形状时，在具有挤压突起128的安装突起126被压装到固定凹槽132中的情况下，由于考虑到轴外周表面的膨胀而提前在轴的安装挤压突起128的部分的外周表面形成有膨胀凹槽136，所以即使在轴的挤压突起128安装到其中的部分的外径轻微地膨胀的情况下，所述挤压突起128安装到其中的部分也可以膨胀为与轴的除了其形成膨胀凹槽136的部分之外的外周表面的表面平齐，或者可以膨胀使得膨胀凹槽136的外周位于轴的外周面的径向方向上的内侧。因此，可以防止轴130的膨胀。

即，将在安装突起126压装到固定凹槽132之前(请参见图4)设置在轴130的外周表面中的膨胀凹槽136与在安装突起126压装到固定凹槽132之后(请参见图2)设置在轴130的外周表面中的膨胀凹槽136相互比较，可以看出，膨胀凹槽136在后一种情况下沿外径方向膨胀。然而，即使在这种膨胀的情况下，膨胀凹槽136的底表面也可以设置成与轴的除了形成膨胀凹槽136的部分之外的部分的外周表面对齐，或者可以在径向方向上位于轴的外周表面向内的位置。

此外，下推力构件120可以与基座构件110一起被包括在固定构件(即，定子)中。

同时，上径向动压槽146a和下径向动压槽146b可以形成在轴130的外周表面中或者可以形成在套筒140的内周表面中，并且膨胀凹槽136可以设置为位于上径向动压槽146a和下径向动压槽146b之间。

即使在包括挤压突起128的安装突起126被压装到固定凹槽132中的情况下，这仍不能容易地使膨胀凹槽136的底表面膨胀为形成与除了形成膨胀凹槽136的部分之外的表面部分相同的表面。因此，膨胀凹槽136可以位于上径向动压槽146a和下径向动压槽146b之间，以即使在膨胀凹槽136以不期望的方式膨胀的情况下仍受到较少影响。

挤压突起128可以在周向上沿安装突起126的外周表面形成，以具有圆环的形状(请参见图7A)或者螺旋的形状(请参见图7B)。

另外，用于产生推力流体动压的推力动压槽148可以形成在下推力构件120的上表面和套筒140的下表面中的至少一个上。

轴130可以固定地附着到下推力构件120。即，设置在下推力构件120中的安装突起126可以安装到沿轴向向上地设置在轴130的下端部中的固定凹槽132中，从而轴130可以稳固地固定到下推力构件120。

即，轴130的下端表面可以设置有沿轴向向上凹入的固定凹槽132，其中，固定凹槽132可以包括压装到其中的下推力构件120的安装突起126。

然而，虽然在本发明中通过示例的方式描述了轴130固定地附着到下推力构件120的情况，但是本发明不限于此。即，在下推力构件120与基座构件110一体地形成的情况下，轴130可以固定地附着到基座构件110。

同时，轴130还可以与下推力构件120和基座构件110一起被包括在固定构件(即，定子)中。

同时，轴130的上表面可以设置有结合单元，例如，具有使螺钉拧入其中从而盖构件(未示出)可以被固定地安装的螺纹部分。

另外，轴130可以包括沿轴向竖直地贯穿轴130的通孔134，以允许固定凹槽和外部连通(请参见图6B)。在将安装突起126压装到固定凹槽132的过程中，通孔134可以允许存在于固定凹槽132中的空气自然地通过通孔134排放，由此提高结合强度。

套筒140可以可旋转地附着到轴130。为此，套筒140可以包括轴130插入其中的通孔141。同时，在套筒140附着到轴130的情况下，套筒140的内周表面和轴130的外周表面可以彼此隔开，以在其间形成轴承间隙G。另外，可以在轴承间隙G中设置润滑流体。

同时，套筒140的上部可以形成有倾斜部分143，以与上推力构件160一起形成液-汽界面，其中，倾斜部分143的上部的外径大于其下部的外径。

换言之，其上部外径大于下部外径的倾斜部分143可以形成在套筒140的上部上，从而第一液-汽界面F1可以形成在套筒140的外周表面和上推力构件160的内周表面之间的空间中。

同时，套筒140可以包括位于其上端部的呈台阶状的台阶表面144，以形成密封凹槽106。将在下面提供对台阶表面144的详细描述。

另外，套筒140可以包括结合到其外周表面的转子毂150。即，台阶表面144的下部可以具有与转子毂150的内表面的形状相对应的形状，从而转子毂150可以固定地安装在其上。即，套筒140可以包括形成在其外周表面上的结合表面145。这里，套筒140和转子毂150可以彼此一体地形成。在套筒140和转子毂150彼此一体地形成的情况下，由于套筒140和转子毂150设置为单个构件，因此组件的数量可以减少，从而可以容易地组装产品。

同时，套筒140的外周表面的下部可以沿内径方向向上倾斜，以与下推力构件120的延伸部分124一起形成液-汽界面。

即，套筒140的下部可以沿内径方向向上倾斜，从而第二液-汽界面F2可以形成在套筒140的外周表面和下推力构件120的延伸部分124之间的空间中。

如上所述地，由于第二液-汽界面F2形成在套筒140的下部和延伸部分124之间的空间中，因此设置在轴承间隙G中的润滑流体可以形成第一液-汽界面F1和第二液-汽界面F2。

另外，套筒140可以包括形成在其内表面上的径向动压槽146，以在套筒140旋转时在设置在轴承间隙G中的润滑流体中产生流体动压。即，如图4所示，径向动压槽146可以包括上动压槽146a和下动压槽146b。

然而，径向动压槽不限于形成在套筒140的内表面中，而是可以按照诸如人字形图案、螺旋形图案、螺线形图案等各种图案形成在轴130的外周表面中。

此外，套筒140还可以包括使套筒140的上表面和下表面连通的循环孔147。循环孔147可以将轴承间隙G的润滑流体中含有的气泡排放到外部，并且便于润滑流体的循环。

此外，套筒还可以包括使由套筒140和轴130形成的间隙G与循环孔147连通的连通孔142。连通孔142可以使循环孔147与轴承间隙G连通，即，连通孔142位于上径向动压槽146a和下径向动压槽146b之间。因此，可以防止在上径向动压槽146a和下径向动压槽146b之间产生负压。

转子毂150结合到套筒140，由此与套筒140一起旋转。

转子毂150可以包括：转子毂主体152，包括形成在其中的插入部分152a，上推力构件160插入式地设置在插入部分152a内部；安装部分154，从转子毂主体152的边缘延伸并且其内表面上安装有磁体组件180；以及延伸部分156，沿外径方向从安装部分154的边缘延伸。

同时，转子毂主体152的内表面的下部可以结合到套筒140的外表面。即，转子毂主体152的内表面的下部可以压装到套筒140的结合表面145，或者滑动到套筒140的结合表面145，并通过粘合剂和/或焊接而被结合到套筒140的结合表面145。

因此，套筒140可以在转子毂150旋转时与转子毂150一起旋转。

另外，安装部分154可以沿轴向从转子毂主体152向下延伸。此外，磁体组件180可以固定地附着到安装部分154的内表面。

同时，磁体组件180可以包括固定地附着到安装部分154的内表面的磁轭182以及安装在磁轭182的内周表面上的磁体184。

磁轭182可以用于将磁场从磁体184朝着定子芯102引导，以增加磁通密度。同时，磁轭182可以具有圆环的形状或者具有其一端弯曲的形状，以增加由磁体184产生的磁场的磁通密度。

磁体184可以具有圆环的形状并且可以是通过在周向上交替地磁化N极和S极而产生具有预定强度的磁场的永磁体。

同时，磁体184可以设置成面对周围缠绕有线圈101的定子芯102的前端并且可以通过与周围缠绕有线圈101的定子芯102的电磁相互作用产生驱动力，从而转子毂150可以旋转。

即，当将功率提供到线圈101时，可以通过在周围缠绕有线圈101的定子芯102与设置为面对定子芯102的磁体184之间的电磁相互作用而产生使转子毂150旋转的驱动力，从而转子毂150可以与套筒140一起旋转。

上推力构件160可以包括固定孔162a，轴130的上端部固定地压装到固定孔162a中，从而上推力构件可以固定地附着到轴130的上端部并且与套筒140一起形成液-汽界面。

同时，上推力构件160可以包括：主体162，具有其内表面结合到轴130的固定孔162a；突起部分164，从主体162延伸，以与倾斜部分143一起形成液-汽界面。

突起部分164可以沿轴向从主体162向下延伸并且其内表面设置为面对倾斜部分143。

另外，突起部分164可以从主体162延伸为与轴130平行。

此外，上推力构件160可以插入地设置在由轴130的外周表面的上端部、套筒140的外表面以及转子毂150的内表面形成的空间中。

另外，上推力构件160(与基座构件110一起固定地附着的固定构件)、下推力构件120以及轴130可以是构成定子的构件。

同时，由于上推力构件160固定地附着到轴130，并且套筒140与转子毂150一起旋转，因此形成在套筒140的倾斜部分143与突起部分164之间的空间中的第一液-汽界面F1可以在套筒140旋转时朝着套筒140的倾斜部分143倾斜，如图5所示。

即，第一液-汽界面F1可以朝着套筒140的外周表面倾斜，由此可以进一步减小润滑流体的通过离心力分散。

另外，上推力构件160的外周表面和设置为面对上推力构件160的外周表面的转子毂150的内周表面可以形成迷宫式密封。即，上推力构件160的外表面和转子毂主体152的内表面可以设置为彼此隔开预定间隔并且形成迷宫式密封，以抑制包含蒸发的润滑流体的空气向外部的运动。

因此，包含蒸发的润滑流体的空气向外部的流动可以被抑制，由此可以抑制润滑流体的量的减少。

另外，上推力构件160的外周表面和转子毂主体152的内表面可以形成0.3mm或更小的间隙。

同时，用于产生推力动压的推力动压槽149可以形成在上推力构件160的底表面和设置为面对上推力构件160的底表面的套筒140的上表面中的至少一个上。

另外，上推力构件160还可以用作防止设置在轴承间隙G中的润滑流体向上泄漏的密封构件。

另外，在上推力构件160和转子毂150之间的间隙可以具有相对窄的间隔，以抑制包含蒸发的润滑流体的空气向外部的流动，由此可以抑制设置在轴承间隙G中的润滑流体的减小。

同时，在旋转构件(即，套筒140)以及固定构件(即，上推力构件和下推力构件)中，形成液-汽界面F1和F2，例如，第一液-汽界面F1和第二液-汽界面F2；旋转构件(即，套筒140)可以在径向方向上设置在固定构件内部，由此可以降低润滑流体的通过离心力的分散。

图8是其中安装有根据本发明的实施例的电机的记录盘驱动装置的示意性截面图。

参照图8，其中安装有根据本发明的实施的电机100的记录盘驱动装置800可以是硬盘驱动装置并且包括电机100、磁读/写头移动部分810以及壳体820。

电机100具有根据上面描述的本发明的实施例的电机的所有特征，并且其上可以安装有记录盘830。

磁读/写头移动部分810可以将从安装在电机100上的记录盘830读取信息的磁读/写头815移动到记录盘的将要被检测信息的表面上方的位置。

这里，磁读/写头815可以设置在磁读/写头移动部分810的支撑部分817上。

壳体820可以包括电机安装板822和遮盖电机安装板822的上部的顶盖824，以形成容纳电机100和磁读/写头移动部分810的内部空间。

如上所述，根据本发明的实施例，可以提供一种主轴电机，该主轴电机能够在使用轴固定型主轴电机的同时通过形成相对薄的下推力构件而使电机相对薄。

另外，根据本发明的实施例，可以提供一种主轴电机，该主轴电机在使用轴固定型主轴电机的同时通过将下推力构件形成为相对薄并且将轴承跨距形成为相对长来提高操作性能。

虽然已经结合实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims (17)

1.一种主轴电机，包括：

下推力构件，固定地附着到基座构件；

轴，固定地附着到下推力构件并且包括沿周向形成在轴的外周表面中的膨胀凹槽；

套筒，设置在下推力构件上方并且可旋转地附着到轴；

转子毂，结合到套筒并且与套筒一起旋转，

下推力构件包括安装突起，所述安装突起沿轴向从下推力构件的内部向上突出并且压装到沿轴向上设置在轴的下端部中的固定凹槽中。

2.如权利要求1所述的主轴电机，其中，安装突起的外周表面设置有挤压突起。

3.如权利要求2所述的主轴电机，其中，安装突起被安装成使得挤压突起被设置为与轴的外周表面上设置有膨胀凹槽的内周表面的位置相对应。

4.如权利要求3所述的主轴电机，其中，膨胀凹槽由于安装了挤压突起而在外径方向上膨胀。

5.如权利要求4所述的主轴电机，其中，膨胀凹槽膨胀成使得膨胀凹槽的至少一部分与轴的外周表面齐平。

6.如权利要求4所述的主轴电机，其中，膨胀凹槽膨胀成使得膨胀凹槽的至少一部分位于轴的外周表面以里。

7.如权利要求3所述的主轴电机，其中，轴的外周表面或者套筒的内周表面具有上径向动压槽和下径向动压槽，

膨胀凹槽位于上径向动压槽和下径向动压槽之间。

8.如权利要求3所述的主轴电机，其中，挤压突起按照圆形的方式沿周向围绕安装突起的外周表面设置。

9.如权利要求3所述的主轴电机，其中，挤压突起按照螺旋的方式沿周向围绕安装突起的外周表面设置。

10.如权利要求1所述的主轴电机，其中，安装突起和固定凹槽之间涂覆有粘合剂。

11.如权利要求1所述的主轴电机，其中，轴包括通孔，所述通孔使固定凹槽与外部在轴向上连通。

12.如权利要求1所述的主轴电机，其中，下推力构件的安装突起包括连通孔，所述连通孔在轴向上竖直地贯穿安装突起。

13.如权利要求1所述的主轴电机，其中，在下推力构件与套筒之间形成有液-汽界面。

14.如权利要求1所述的主轴电机，所述主轴电机还包括上推力构件，所述上推力构件固定地附着到轴的上部并且上推力构件和套筒之间形成有液-汽界面。

15.如权利要求1所述的主轴电机，其中，套筒和转子毂彼此一体地形成。

16.如权利要求1所述的主轴电机，其中，基座构件和下推力构件彼此一体地形成。

17.一种硬盘驱动器，包括：

权利要求1到权利要求16中任意一项权利要求所述的主轴电机，利用通过基底提供的功率使盘旋转；

磁读/写头，将数据写入盘并且从盘再现数据；

磁读/写头移动部分，将磁读/写头移动到盘上方的预定位置。

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