CN1209676A - 盘驱动用无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的盘驱动用无刷直流电机,可防止转子的轴向移动,提高可靠性,并且能使盘中心与转子中心自动地一致。本发明的电机由卷绕着线圈的定子、上部固定着定子的基板、设在定子上的第1接合部、作为电机旋转轴的轴、贯通定子地立设在基板上并使轴与定子同轴旋转的轴承系统和转子构成;该转子由与定子同轴并覆盖定子的筒状壁、附着于该筒装壁内部并与定子之间留有空隙的磁铁、支承于上述轴上并能使磁铁旋转的轮毂构成。
Description
本发明涉及盘驱动用无刷DC电机，更具体地说，该电机利用芯绝缘体使转子不沿轴方向脱离，并且当盘载置在转子的上部时能使盘中心与转子中心自动对准，提高可靠性。
通常，数字录像盘(DVD)或光盘(CD)用的主轴电机中，所用的轴承大部分是球轴承或流体烧结轴承。这些电机中，为了在装卸盘时使旋转的转子不脱离基板，必须有保持组状形状的轴方向支承构造物。在球轴承的情况下，上述的轴方向支承构造物由调节与球轴承的预压的弹簧等构成。在流体烧结轴承的情况下，通过对转子和基板的外部构造的设计，虽然可以实现上述的支承，但是，在要求高速旋转时的低振动及低噪音的数字录像盘(DVD-RAM)用主轴电机中，不宜使用球轴承，如果增加转子和基板的外部构造来实现支承，则在旋转的转子上会作用相当大的不平衡力。
图1是现有的使用动压轴承的主轴电机断面图。在基板1的上部中央，嵌入状地组装着轴承1a，轴2可旋转地设在轴承1a的内部。在基板1的上部外周缘备有定子1b，在轴2的上端设有帽状的转子3。转子3设有以内周缘复盖定子1b的磁铁3a，当卷绕在定子1b上的线圈1c接通了电源时，磁铁3a产生磁力，转子3以轴2为中心旋转。在转子3的上部载置着盘4，在开闭转子3的门6的底面设有挟住盘4的盘夹5。
该构造的现有主轴电机采用流体动压轴承，在轴2的外周面形成动压发生沟槽2a。即，当轴以高速旋转时，充填在与轴承1a之间的油因动压发生沟槽2a而发生动压。因此，轴2被可旋转地支承着。另外，在轴2旋转期间，载置在转子3上部的盘4一起旋转，使盘4中的信息播放出来。
但是，现有的主轴电机，由于是采用流体动压轴承，所以转子可能会沿轴方向脱离。即，在轴2与轴承1a之间形成微细的间隙，油充填在该间隙内发生动压，轴2在轴方向没有约束。因此，为了取出盘4而开放盘夹5时，形成在其底面的磁性体5a可能会把转子3一起向上部侧提起。为了解决该问题，已往是采取在转子3与盒体1之间增设其它构造物的办法。但是，这样加大了旋转转子的不平衡力，所以不能制造出低振动、低噪音的电机。
另外，现有技术中，当把盘4载置到转子3的上部时，没有使它们的中心一致的措施，有时会出现不平衡的状态。这在使用者把盘4放到转子3上部时，转子3上部的突起部嵌入盘4中央通孔的过程中产生。因此，存在着置盘作业性差的问题。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种盘驱动用无刷DC电机。本发明的电机中，在转子上不形成附加的构造物，在盒1的内面设置新形态的构造物，利用使基板与定子绝缘的定子绝缘体，可以防止转子的上移。不给转子造成不平衡力，在盘装卸时可实现对转子轴方向的支承力。同时，当盘载置到转子的上部时，它们的中心自动地一致，提高可靠性。
为了实现上述目的，本发明电机的特征在于，由定子、基板、第1接合部、轴、轴承系统、转子和第2接合部构成；
定子上卷绕着线圈；
基板的上部固定着定子；
第1接合部设置在定子上；
轴作为电机的旋转轴；
轴承系统贯通定子地立设在基板上部，用于使上述轴与定子同轴地旋转；
转子由与定子同轴并复盖定子的筒状壁、付着于该筒装壁内部并与定子之间留有空隙的磁铁、支承于上述轴上并能使磁铁旋转的轮毂构成；
第2接合部设置在转子上，与第1接合部接合，防止转子脱离；
在转子不旋转的状态要向轴方向移动时，由第1及第2接合部抑制转子的脱离。
图1是现有电机的断面图。
图2是本发明一实施例电机的断面图。
图3是图2所示实施例电机的局部分解立体图。
图4是本发明另一实施例电机的断面图。
图5是图4所示实施例电机的局部分解立体图。
图6是本发明又一实施例电机的断面图。
下面，参照附图说明本发明的实施例。
图2是本发明的盘驱动用无刷DC电机的断面图。图3是该电机的局部分解立体图。备有基板10，在基板10的上部中央结合着构成轴承系统的中空状的轴承11，在基板10的上部外周缘设有卷绕着线圈15的定子14。基板10备有支承部10a，该支承部10a由使轴承系统固定的内部壁、使定子固定的外部壁、连接内部壁与外部壁的上端壁构成。
在定子14与基板10之间由定子绝缘体16绝缘。在定子绝缘体16上，备有中空状圆筒形的绝缘管16a，在该绝缘管16a的上下端，设有复盖定子14的表面和底面的盖16b。轴12可旋转地嵌入在轴承11的内部，在轴12与轴承11之间充填着油。由形成在轴12外周面的动压发生沟槽13在轴12旋转期间在油中产生动压，轴12可旋转地支承着。
在轴12的上端嵌合着轮毂17，双方结合着。在该轮毂17的外周缘设有与轮毂一起旋转的转子18。转子18由与定子同轴的并复盖定子的筒状壁、付着在筒状壁内部并与定子14之间有空隙的磁铁19、使该磁铁可旋转的、支承在轴12上的轮毂17构成。因此，当线圈15接通电源时，磁铁19产生磁力，转子与轴12一起高速旋转。载置在转子18上的盘20借助于门21的开闭可出入。在门21的底面设有带磁性体23的空转盘夹22，磁性体23触到轮毂17时，盘夹22在磁性体23的磁力作用下，使盘20密接转子18的上部。
为了不使转子18沿轴方向往上移，设置了上移抑制机构24。在转子18旋转期间或者盘夹22离开盘20的瞬间，该上移抑制机构24抑制转子18的上移上。移抑制机构24形成在定子绝缘体16与轮毂17之间。即，在构成定子绝缘体16的绝缘管16a的上端备有呈放射状的多个第1接合部25，在轮毂17的底面设有与第1接合部25接合的第2接合部26。该第2接合部26做成为圆板形的接合板。
为了使转子18和定子20二者的中心一致，设有中心调节机构27。该中心调节机构27备有形成为向上方扩大倾斜的中空状圆筒形弹性体28。该弹性体28的下端在嵌入轮毂17的状态时支承在第2接合部26的表面。弹性体28的上端设有呈放射状的多个导引部30。该导引部30在外侧具有导引面31，这些导引面31与形成在盘20中央的通孔20a的内周面相接。当该导引部30嵌入形成在转子18上方的多个沟槽32内时，各导引面31露出于转子18的上部。在弹性体28的外周面中央备有V字形颈部29，该颈部29由塑料等合成树脂构成，用于付与弹性。
该构造的本发明，在基板10的内部结合着中空状的轴承11，在基板10的外周缘结合着卷绕有线圈15的定子14。这时，在定子14上备有用于与基板10绝缘的定子绝缘体16，轴12可旋转地嵌合在轴承11的内部。在轴12与轴承11之间充填着发生动压的油，在轴12的上端结合着使转子18旋转的轮毂17。在轮毂17的下端外周面上设有第2接合部26，在定子绝缘体16上呈放射状形成多个用于约束第2接合部26上升的第1接合部25。第1接合部25与第2接合部26之间的间隔约保持在1mm左右。因此，在转子18正常旋转期间，由于第1接合部25与第2接合部26之间的间隔使它们相互不干扰，转子18可顺利旋转。在转子18要向上方移动的瞬间，它们之间的间隔变窄，第2接合部26与第1接合部接合，抑制转子18的上移。
转子18的上移现象是如下述地产生的。即，在盘20载置在转子18上部的状态下，当门21关闭时，盘夹22推压盘20的上部。盘夹22的底面备有磁性体23，该磁性体23与轮毂17相接时，盘夹22推压盘20的上部。在该状态下电源接通线圈15时，形成于转子18内周面的磁铁19产生磁力，转子18与轴12一起高速旋转，盘20中信息被播放出来。在转子18的旋转停止的状态，当门21开放时，盘夹22一起被上移。在该过程中，磁性体23将轮毂17一起上移，这时，产生了转子18的上移现象。在转子18上移的瞬间，形成在轮毂17下端的第2接合部26与第1接合部25接合，从而抑制了该上移。只有门21和盘夹22开放。
当盘20载置在转子18的上部时，由中心调节机构27使它们的中心自动地一致。中心调节机构27备有弹性体28，在该弹性体28的上端备有多个呈放射状的导引部30，该导引部30露出于转子18的上部。在该状态下盘20载置于转子18上部时，各导引部30的导引面31嵌入在盘20的通孔20a内。这时，在载置盘20的力作用下，导引部30使弹性体28沿中心稍稍下降，在该过程中，各导引面31完全地嵌入通孔20a内，盘20的中心与转子18的中心自动地一致。当载置盘20的力传到弹性体28时，被颈部29缓冲。
图4是表示本发明另一实施例的主轴电机的断面图。图5是该实施例电机的局部分解立体图。与上述实施例相同的部件，注以相同标号。本实施例与上述实施例不同之处是中心调节机构的构造不同。在盘20载置于转子18的瞬间，中心调节机构27起缓冲作用，同时调节盘20的中心与转子18的中心一致。该中心调节机构27备有弹性体28a，该弹性体28a是用钢丝卷绕成线圈状的螺旋弹簧状。弹性体28a嵌在轮毂17的外周缘，在轮毂17的下端设有支承弹性体28a的第2接合部26。在弹性体28a的上端呈放射状地配置着多个导引部30。
该导引部30在外侧具有导引面31。这些导引面31与形成在盘20中央的通孔20a的内周面相接。当该导引部30嵌入形成在转子18上部的多个沟槽32内时，各导引面31露出于转子18的上部。因此，在各导引部嵌入该沟槽32内的状态下，盘20载置到转子18的上部时，导引部30被推压，弹性体28a被压缩，导引面31嵌入盘20的通孔20a内。
该构造的本实施例中，设有使盘20缓冲、并且使盘20的中心与转子18的中心一致的弹性体28a。在弹性体28a上端设有多个导引部30，在各导引部30的外周面备有导引面31，该导引面31通过形成在转子18上的多个沟槽32而露出外部。当盘20载置在转子18的上部时，这些导引面31嵌入形成于盘20中央的通孔20a内。即，当盘20载置在转子18的上部时，各导引面30的导引面31嵌入通孔20a内。这时，在载置盘20的力作用下，导引部30使弹性体28a沿中心稍稍下降，在该过程中，各导引面31完全嵌入通孔20a内，所以，盘20的中心与转子18的中心自动地一致。
图6是本发明又一个实施例电机的断面图。该实施例中与上述实施例相同的部件注以相同标号。本实施例中，在构成基板10的支承部10a的上端形成第1接合部25，在构成转子18的轮毂17的下端设与第1接合部接合的圆板形第2接合部。因此，当转子要上移时，第2接合部与第1接合部接合，阻止转子的上移。防止转子的轴向移动，提高可靠性。尤其是不使用另外构造就能防止转子的上移，可减少转子的不平衡。另外，当突出于转子上部的多个导引部嵌入盘的通孔内时，盘和转子的中心自动地一致。放置盘时非常方便。
Claims (20)
1．一种盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，由定子、基板、第1接合部、轴、轴承系统、转子和第2接合部构成；
定子上卷绕着线圈；
基板的上部固定着定子；
第1接合部设置在定子上；
轴作为电机的旋转轴；
轴承系统贯通定子地立设在基板上部，用于使上述轴与定子同轴地旋转；
转子由与定子同轴并复盖定子的筒状壁、付着于该筒装壁内部并与定子之间留有空隙的磁铁、支承于上述轴上并能使磁铁旋转的轮毂构成；
第2接合部设置在转子上，与第1接合部接合，防止转子脱离；
在转子不旋转的状态要向轴方向移动时，由第1及第2接合部抑制转子的脱离。
2．如权利要求1所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，备有使定子与基板之间绝缘的绝缘体，第1接合部在上述绝缘体的上端沿轴的半径方向等间隔地形成有多个。
3．如权利要求2所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，第2接合部由与构成转子的轮毂下端外周面结合的圆板形接合板构成，该接合板的上面与第1接合部接触时，抑制转子的上移。
4．一种盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，由定子、基板、第1接合部、轴、轴承系统、转子和第2接合部构成；
定子上卷绕着线圈；
基板的上部固定着定子；
第1接合部设置在基板上；
轴作为电机的旋转轴；
轴承系统贯通定子地立设在基板上部，用于使上述轴与定子同轴地旋转；
转子由与定子同轴并复盖定子的筒状壁、付着于该筒装壁内部并与定子之间留有空隙的磁铁、支承于上述轴上并能使磁铁旋转的轮毂构成；
第2接合部设置在转子上，与第1接合部接合，防止转子脱离；
在转子不旋转的状态要向轴方向移动时，由第1及第2接合部抑制转子的脱离。
5．如权利要求4所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述基板备有支承部，该支承部有固定轴承系统的内部壁、固定定子的外部壁和连接内部壁与外部壁的上端壁；在上述支承部的上端壁上构成第1接合部。
6．如权利要求5所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，在构成转子的轮毂的下端外周面，一体地形成第2接合部。
7．一种盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，由定子、基板、第1接合部、轴、轴承系统、转子和第2接合部构成；
定子上卷绕着线圈；
基板的上部固定着定子；
第1接合部设置在定子上；
轴作为电机的旋转轴；
轴承系统贯通定子地立设在基板上部，用于使上述轴与定子同轴地旋转；
转子由与定子同轴并复盖定子的筒状壁、付着于该筒装壁内部并与定子之间留有空隙的磁铁、支承于上述轴上并能使磁铁旋转的轮毂、沿轴的半径方向等间隔设置并且当盘载置在转子的上部时导引盘与转子同轴的导引部构成；
第2接合部设置在转子上，与第1接合部接合，防止转子脱离；
在转子不旋转的状态要向轴方向移动时，由第1及第2接合部抑制转子的脱离。
8．如权利要求5所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，备有使定子与基板之间绝缘的绝缘体，第1接合部在上述绝缘体的上端沿轴的半径方向等间隔地形成有多个。
9．如权利要求8所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，第2接合部由与构成转子的轮毂下端外周面结合的圆板形接合板构成，该接合板的上面与第1接合部接触时，抑制转子的上移。
10．如权利要求7所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，在构成转子的轮毂的外周面，备有弹性地支承上述导引部的圆锥形弹性体。
11．如权利要求10所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述弹性体由合成树脂构成，在外周面上形成有用于付与弹性的颈部。
12．如权利要求10所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述弹性体由钢丝卷绕成螺旋形的螺旋弹簧构成。
13．如权利要求7所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述各导引部嵌入转子的筒状壁的上部，在轴的半径方向以同一角度形成多个沟槽。
14．一种盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，由定子、基板、轴、轴承系统、第1接合部、转子和第2接合部构成；
定子上卷绕着线圈；
基板的上部固定着定子；
轴作为电机的旋转轴；
轴承系统贯通定子地立设在基板上部，用于使上述轴与定子同轴地旋转；
第1接合部设置在基板上；
转子由与定子同轴并复盖定子的筒状壁、付着于该筒装壁内部并与定子之间留有空隙的磁铁、支承于上述轴上并能使磁铁旋转的轮毂、沿轴的半径方向等间隔设置并且当盘载置在转子的上部时导引盘与转子同轴的导引部构成；
第2接合部设置在转子上，与第1接合部接合，防止转子脱离；
在转子不旋转的状态要向轴方向移动时，由第1及第2接合部抑制转子的脱离。
15．如权利要求14所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述基板备有支承部，该支承部有固定轴承系统的内部壁、固定定子的外部壁和连接内部壁与外部壁的上端壁；在上述支承部的上端壁上构成第1接合部。
16．如权利要求15所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，在构成转子的轮毂的下端外周面，一体地形成第2接合部。
17．如权利要求14所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，在构成转子的轮毂的外周面，备有弹性地支承上述导引部的圆锥形弹性体。
18．如权利要求17所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述弹性体由合成树脂构成，在外周面上形成有用于付与弹性的颈部。
19．如权利要求17所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述弹性体由钢丝卷绕成螺旋形的螺旋弹簧构成。
20．如权利要求14所述的盘驱动用无刷DC电机，其特征在于，上述各导引部嵌入转子的筒状壁的上部，在轴的半径方向以同一角度形成多个沟槽。
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