CN1268798A - 盘驱动装置中驱动盘状信息记录介质的电动机 - Google Patents

盘驱动装置中驱动盘状信息记录介质的电动机 Download PDF

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Abstract

一在盘驱动装置中驱动不同容量信息记录介质的电动机包括:一定子;一可相对定子转动的转子;一设在定子侧并支承转子轴的轴承;动态压力发生部分;一判断所装记录介质类型的判断部件;一控制部分,用于当由判断部件产生的判断信号指示相对小容量介质时供给定子驱动绕组产生第一转速的驱动信号,判断信号指示大容量介质时供给定子驱动绕组产生高于第一转速的第二转速的驱动信号。

Description

盘驱动装置中驱动盘状信息 记录介质的电动机
本发明涉及一种在盘驱动装置中驱动盘状信息记录介质的电动机。本发明进一步涉及在盘驱动装置中驱动磁记录介质，例如软盘的电动机。
通常用作计算机外围设备的软盘驱动器(以下缩写FDDs)使用具有未格式化容量约每盘2MB的软盘。近年来，已知盘驱动器能够驱动其容量每盘大于100MB的大容量软盘，它允许高数据传输率。
通常，用于仅使用容量约2MB的盘的普通FDD的主轴电动机轴承是烧结金属含油轴承(亦简称为金属轴承或含油轴承)，它是廉价的。该轴承由模压成型，然后烧结铜类或铁类金属粉末，它是浸有油作为润滑剂的滑动轴承的类型。
图4是使用滚珠轴承的传统主轴电动机的概念图。该电动机的转子布置如下。
如图4所示，转子磁铁106这样地被磁化，即N极和S极在圆周方向上交替布置，并被连接在转子壳体105上，后者由磁材料、如镀锌铁片SECC作成。转子壳体105通过嵌合被固定到轴衬103上，后者由黄铜或黄铜类材料作成。轴衬103被压装在轴101上，轴101被轴承107及108可转动地支承着。为了可靠地支承并卡住盘，在转子壳体105上装有卡盘磁铁104及转子中的卡盘销115。为了改善卡盘时的可滑动性，在轴衬103上用胶粘有盘心座片102，后者通常由四氟乙稀膜作成。
另一方面，在电动机定子中，由磁性钢片、如硅钢片叠制形成的每个铁心111设有绕组112。由叠制铁心111及绕组112组成的定子组件被固定在轴承盒110上，并由此在径向上与磁铁106对置。轴承盒110被嵌合到电动机基板113上，后者由镀锌铁片或类似金属作成。
在该传统的电动机中，电动机基板113是金属电路板。此外，通过电动机基板113上的导线、配线及驱动电路(在图4中未示出配线及驱动电路)对绕组112供电使转子被驱动。
图4表示出，在该传统电动机中，在轴承盒110中固定着确定轴承位置的垫块109及轴承107和108。在电动机基板113中嵌有一个将电动机与大容量FDD相连接的支柱114。虽然该电动机具有比使用传统烧结金属含油轴承的电动机高的轴向偏移精度，但该电动机在成本上是不利的，因为使用昂贵的滚珠轴承(即轴承108)。
但是，烧结金属含油轴承本身不能用于大容量FDD，后者需要高轴向偏移精度以适应小轨距。因此，在用于大容量的FDD的主轴电动机中使用滚珠轴承(即滚动轴承)。此外，使用单个驱动电动机来驱动小容量FD及大容量FD被认为是理想的。
因此，本发明的目的是提供一种改善的用于在盘驱动装置中驱动信息记录介质的电动机，它能避免上述现有技术的缺点。
本发明的另一目的是提供一种改善的用于在盘驱动装置中驱动磁信息记录介质、如软盘的电动机。
本发明的另一目的是提供一种改善的用于在盘驱动装置中驱动信息记录介质的电动机，它能不使用昂贵的烧结金属含油轴承。
本发明的另一目的是提供一种改善的用于在盘驱动装置中驱动信息记录介质的电动机，它既能驱动大容量的信息记录介质，又能以不同速度驱动小容量的信息记录介质。
本发明涉及一种驱动盘状信息介质的电动机，其包括：一个定子；一个转子，当驱动绕组被供电时，该转子以一轴作为旋转中心相对定子转动；一个卡盘部分，它用于支承盘并设在所述转子上；一个轴承，它设在定子侧并可转动地支承转子轴；动态压力发生部分，用于当轴以预定速度转动时通过在轴承及轴之间充入液体产生动态压力；一个判断部件，用于判断被装在卡盘部分上的盘状信息记录介质是第一类容量介质还是第二类容量介质；及一个控制部分，用于当由判断部件产生的判断信号指示第一类容量介质时供给定子驱动绕组产生第一转速的驱动信号，及当判断信号指示第二类容量介质时供给定子驱动绕组产生高于第一转速的第二转速的驱动信号。
借助上述构型，以相对低速度转动的小容量介质及具有相对大容量的介质可在适合各自介质的转速下转动。
尤其是，该轴承在小容量介质的情况下作为滑动轴承工作。在大容量介质的情况下，该轴承能借助由动态压力产生部分获得的动态压力高精度地转动。
作为本发明的另一特征，动态压力产生部分可形成在轴承的圆柱形内表面上，它与轴的外圆周面相对立。
此外，动态压力产生部分可形成在与轴承内表面对立的轴外圆周面上。
根据本发明，判断部件通过接触检测设在盘状信息记录介质中的孔，及当判断部分检测到孔时，控制部分将产生第二转速的驱动信号供给定子驱动绕组。
通过结合附图阅读以下优选实施例的详细说明将会使本发明的上述和另外的目的、特征及优点变得更加明白，附图中相同标记用于表示各图中相同或相似部分。
以下的详细说明仅作为例子给出，并不在于使本发明限止在所述具体实施例上，并可结合附图作出最佳理解，附图为：
图1是根据本 发明构思的、用于在盘驱动装置中驱动信息记录介质的电动机的一个优选实施例的部分剖切前视图；
图2是表示图1中电动机轴承的动态压力产生部分一例的截面前视图；
图3是根据本发明构思的、用于在盘驱动装置中驱动盘状信息记录介质的电动机的另一优选实施例的部分剖切前视图；
图4是表示一个传统电动机的前视图。
现在参照图1-2，它们表示根据本发明构思的、用于在盘驱动装置中驱动盘状信息记录介质的电动机40的一个优选实施例。如图所示，被称为主轴电动机的电动机40具有：一个转子组件R，一个定子组件S及另外部件。转子R可以一轴1作为旋转中心绕定子S持续转动。
转子组件R包括轴1，盘心座片2，轴衬3，卡盘磁铁4及转子壳体5。轴1的一个端部分被作成近似半球状，在轴1的中间部分形成有延伸在整个圆周上的凹槽1B。轴1的下端部1C也形成大致半球状。轴1可转动地这样被支承，即由轴承18在径向支承及由推力轴承19在轴推方向支承。
轴承18由模压成型，然后烧结铜类或铁类金属粉末。推力轴承19是由聚酰胺(尼龙)或类似材料作成的树脂片。
图1中的盘心座片2最好由四氟乙稀膜作成，它用于在卡放待转动的盘状信息记录介质D时改善滑动性能。盘心座片2被用胶粘在轴衬3上。由黄铜或类似黄铜材料作的轴衬3通过压配合或类似方式被固定在轴1上槽1B以上的中间位置处。
转子壳体5用嵌合或另外适当的固定方式被固定在轴衬3上。转子壳体由磁材料、如镀锌铁片SECC(钢片的JIS符号)作成。
在转子壳体5上设有卡盘磁铁4，用于在盘心座片2上卡住盘。转子磁铁5A被安装在转子壳体5的内表面上，由此延伸在圆周方向上。转子磁铁5A这样地被磁化，即N极和S极在圆周方向上交替布置。
例如，盘状信息记录介质D可以是相对小容量的软盘41或具有壳的相对大容量的软盘43(均表示在图1中)。卡盘磁铁4用于磁性地吸住盘状信息记录介质D的金属中心部分42。在工作中，该中心部分42座落在盘心座片2上，由此在卡盘时改善滑动性。
此外，图1中所示的定子S包括：轴承盒10，叠制铁心11，绕组12，电动机基板(定子电路板)13，迷宫式密封压板16，迷宫式密封17，轴承18，推力接受器19，推力接受器压片20，及其它部件。
轴承盒10支承轴承18。由叠制铁心11及绕组12组成的每个绕组组件与转子R的转子磁铁5A对置。由叠制铁心11及绕组12组成的多个组件被布置在围绕着轴承盒10的定子S的电动机基板13上。
环形迷宫式密封压板16及环形迷宫密封17被设置在轴承盒10顶孔10A的附近。环形迷宫密封压板16及环形迷宫密封17被布置在与轴1的凹槽1B相对应的位置上。环形迷宫密封17用于阻止轴承盒10中的油通过轴承盒10的顶孔10A漏出。
推力接受器19及推力接受器压片20被设置在轴承盒10下孔10B的一侧。借助该布置，密封在轴承盒10中的油不会通过孔10A或通过孔10B漏出。
控制部分50被连接到电动机基板(定子电路板)13及传感器51上。例如，传感器51可为具有机械触点的限位开关或具有光发射及接收元件的光传感器。传感器51判断在轴衬3上是支承着相对小容量的软盘41或大容量的软盘43。
在图1的例中，在大容量的软盘43的壳中形成有孔43A及孔43B，而在小容量的软盘41中仅形成有孔41A。因此，当传感器51、如限位开关检测到软盘43的孔43B时，它便传感出装上的软盘是大容量的软盘43。相反地，如果传感器51不能检测到孔43B的存在时，它便传感出装上的软盘是相对小容量的软盘41。如果用作盘状信息记录介质D，相对小容量的软盘41的容量在未格式化状态时例如为2MB。另一方面，如果用作盘状信息记录介质D，相对大容量的软盘43的容量例如为100MB。
如图2所示，在轴承18(见图1)的内圆周面18A上以预定构型形成有动态压力发生部分20，在动态压力发生部分20中，用于产生动态压力的槽20A以预定形状形成。当轴1转动时，轴承18的动态压力发生部分20产生作用在轴1上的动态压力。这能使轴1在高速时平滑地转动。
定子S的每个叠制铁心11由磁性钢片、如硅钢片叠制形成，并在其上设有绕组12。叠制铁心11及绕组12在径向上被固定在转子磁铁5A的对面。电动机基板13例如是金属电路板。转子R通过经电动机基板13上的导线、配线及驱动电路(在图1中未示出配线及驱动电路)对绕组12供电而被驱动。
多个动态压力槽20A相对轴承18的轴向L以预定角度倾斜地形成。在动态压力槽20A及轴1(见图1)之间的空间中充有油，以引起动态液压效应。在该动态液压效应上所使用的油例如为碳氢类油，酯合成油及烯烃油。
接着，将描述上述电动机的操作。
在图1中所示的相对小容量的软盘41例如在未格式化状态时具有2MB的容量。当使用相对小容量的软盘41时，电动机40的转速例如约低至300转/分钟(rpm)。此外，如果使用相对小容量的软盘41时，轴承18支承轴1并作为滑动轴承、即一种金属轴承工作。
另一方面，当使用大容量的软盘43时，电动机40的转速提高至约3600转/分钟(rpm)，以增加数据传输率。因此，形成在轴承18上的动态压力槽20A通过在轴承18及轴1(见图2)之间的空间中充油，可提供支承轴1的动态液压。这即为，轴承18作为动态液压轴承工作，并由此可提供高转动精度及极小的轴向偏移度。
例如，当图1所示的相对小容量的软盘41被置于电动机40的轴衬3上时，盘状信息记录介质D的中心42被卡盘磁铁4磁性吸引。以此方式，中心42与盘心座片2形成紧密接触。在此状态时，如果传感器51判断出信息记录介质D为相对小容量的软盘41，控制部分50将对绕组12供电，以便使电动机40的转子R譬如以300rpm转动。在此情况下，油不会产生动态压力，因此轴承18支承轴1并作为滑动轴承、即金属轴承工作。
相反地，当卡放的是大容量软盘43时，传感器51将检测到大容量软盘43的存在。因此，控制部分50将对绕组12供电，以便使转子R在譬如高约3600rpm的转速下转动，在轴1及轴承18之间的动态压力发生部分20附近被提供的油产生了动态压力。因此，轴承18作为支承以高速转动的轴的动态液压轴承工作，由此可获得高精度及小轴向偏移度。
接着，图3表示本发明的用于驱动盘状信息记录介质的电动机的另一实施例。图3中实施例的电动机80与图1中实施例的电动机1类似地布置，它与后者的区别在于：动态压力发生部分60形成在轴1的中间部分，而非在轴承18的内圆周面上。具体地，动态压力槽20A形成在大约轴1的中间部分上并与图2中电动机1的轴承18上所示的动态压力槽20A具有相同构型。
该种布置能提供与图1实施例中电动机相同的功能及有利效果。图3中电动机80的另外部件与图1中的相应部件相同，在此可参考对后者的说明。
虽然上述实施例涉及使用该电动机的作为盘状信息记录介质的软盘(磁盘)，但本发明并不受其限制，并能应用于当必须既使用低转速又使用高转速情况下的另外类型的盘状信息记录介质。即，本发明的电动机不仅可作为驱动磁盘的驱动装置的主轴电动机，而且也可用于驱动光盘或磁光盘。除了用于驱动光盘或磁光盘的驱动装置外，本发明的电动机也可用在硬盘(HD)驱动器，R-HDD(可卸式硬盘驱动器)及用于驱动高密度信息记录介质、如通用数字盘(数字视频盘)DVD的驱动装置中。
在本发明的电动机中，当使用未格式化状态的约2MB的相对小容量的软盘时，该轴承作为滑动轴承；当使用大容量软盘时，该轴承作为获得动态压力效应的轴承。因此，本发明可提供一种主轴电动机，它在使用大容量软盘时可保证高轴向偏移精度。同时，本发明的主轴电动机价格低。
如上所述，本发明可使以不同转速驱动大容量信息记录介质及相对小容量信息记录介质成为可能。
虽然参照附图详细描述了本发明的一些优选实施例，但应理解，本发明不被限制在这些具体的实施例上，本领域的熟练技术人员在不偏离附设权利要求书所限定的本发明的精神及范围的情况下可作出多种变化及修改。

Claims (18)

1.一种驱动盘状信息记录介质的电动机，所述电动机包括：
一个定子；
一个转子，当驱动绕组被供电时，该转子以一轴作为旋转中心相对定子转动；
一个卡盘部分，它用于支承盘并设在所述转子上；
一个轴承，它设在定子侧并可转动地支承转子轴；
动态压力发生部分，用于当轴以预定速度转动时通过在轴承及轴之间充入液体产生动态压力；及
其中所述转子根据控制信号以第一转速及高于第一转速的第二转速转动。
2.根据权利要求1的电动机，其特征在于，所述动态压力发生部分形成在轴承的圆柱形内表面上，它与轴的外圆周面相对立。
3.根据权利要求1的电动机，其特征在于，所述动态压力发生部分形成在与轴承内表面对立的轴外圆周面上。
4.根据权利要求1的电动机，其特征在于，所述转子可根据记录介质类型选择地以所述两种不同速度转动。
5.根据权利要求1的电动机，其特征在于，所述卡盘部分可选择地连接到具有彼此不同的记录介质容量的两种记录介质上。
6.根据权利要求1的电动机，其特征在于，所述第一转速约为300rpm及所述第二转速约为3600rpm。
7.根据权利要求1的电动机，其特征在于，当动态压力发生部分在以第二转速转动时，所述动态压力发生部分产生动态压力。
8.一种驱动盘状信息介质的电动机，所述电动机包括：
一个定子；
一个转子，当驱动绕组被供电时，该转子以一轴作为旋转中心相对定子转动；
一个卡盘磁铁，它用于支承盘并设在所述转子上；
一个轴承，它设在定子侧并可转动地支承转子轴；
动态压力发生部分，用于当轴以预定速度转动时通过在轴承及轴之间充入液体产生动态压力；及
其中所述转子根据控制信号以第一转速及高于第一转速的第二转速转动，及
其中当转子以第二转速转动时，所述动态压力发生部分产生动态压力。
9.根据权利要求8的电动机，其特征在于，所述动态压力发生部分形成在轴承的圆柱形内表面上，它与轴的外圆周面相对立。
10.一种具有驱动盘状信息记录介质的电动机的盘驱动装置，所述电动机包括：
一个定子；
一个转子，当驱动绕组被供电时，该转子以一轴作为旋转中心相对定子转动；
一个卡盘部分，它用于支承盘并设在所述转子上；
一个轴承，它设在定子侧并可转动地支承转子轴；
动态压力发生部分，用于当轴以预定速度转动时通过在轴承及轴之间充入液体产生动态压力；
判断装置，用于判断被装在卡盘部分上的盘状信息记录介质是第一类型介质还是第二类型介质；及
控制装置，用于当由判断装置产生的判断信号指示第一类型介质时供给定子驱动绕组产生第一转速的驱动信号，及当判断信号指示第二类型介质时供给定子驱动绕组产生高于第一转速的第二转速的驱动信号。
11.根据权利要求10的盘驱动装置，其特征在于，所述动态压力发生部分形成在轴承的圆柱形内表面上，它与轴的外圆周面相对立。
12.根据权利要求10的盘驱动装置，其特征在于，所述动态压力发生部分形成在与轴承内表面对立的轴外圆周面上。
13.根据权利要求10的盘驱动装置，其特征在于，所述判断装置通过接触检测设在具有第二类型介质的盘状信息记录介质壳中的孔，及当判断装置检测到孔时控制装置供给定子驱动绕组产生第二转速的驱动信号。
14.根据权利要求10的盘驱动装置，其特征在于，所述第二类型介质的记录容量大于第一类型介质的记录容量。
15.根据权利要求10的盘驱动装置，其特征在于，所述第一转速约为300rpm及所述第二转速约为3600rpm。
16.根据权利要求10的盘驱动装置，其特征在于，当动态压力发生部分在以第二转速转动时，所述动态压力发生部分产生动态压力。
17.一种具有驱动盘状信息介质的电动机的盘驱动装置，所述电动机包括：
一个定子；
一个转子，当驱动绕组被供电时，该转子以一轴作为旋转中心相对定子转动；
一个卡盘磁铁，它用于支承盘并设在所述转子上；
一个轴承，它设在定子侧并可转动地支承转子轴；
动态压力发生部分，用于当轴以预定速度转动时通过在轴承及轴之间充入液体产生动态压力；
判断装置，用于判断被装在卡盘磁铁上的盘状信息记录介质是相对小容量介质还是大容量介质；及
控制装置，用于当由判断装置产生的判断信号指示相对小容量介质时供给定子驱动绕组产生第一转速的驱动信号，及当判断信号指示大容量介质时供给定子驱动绕组产生高于第一转速的第二转速的驱动信号，及
其中当动态压力发生部分在以第二转速转动时，所述动态压力发生部分产生动态压力。
18.根据权利要求17的盘驱动装置，其特征在于，所述动态压力发生部分形成在轴承的圆柱形内表面上，它与轴的外圆周面相对立。
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