CN1331140C - 主轴毂和护铁组件以及磁盘驱动器 - Google Patents

主轴毂和护铁组件以及磁盘驱动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁盘驱动器毂/护铁结构，该结构包括一环形毂，该毂具有靠近主轴的一内侧壁、靠近所述至少一个磁盘的一外侧壁、一顶表面以及一底表面，所述底表面设有内凹槽和外凹槽且有一分隔部分位于其间，并且内凹槽容纳一定子，外凹槽容纳一护铁，分隔部分有一外表面；以及设置在毂的外凹槽内的一护铁，其中所述护铁有靠近主轴并接合至毂的分隔部分的外表面的一内表面，和靠近所述至少一个磁盘且不接合至毂的外侧壁的一外侧壁。该组件可抵抗在磁盘驱动器的温度发生变化时的扭曲变形。从而毂/护铁结构可防止磁盘发生扭曲变形，减少HDI问题。

Description

主轴毂和护铁组件以及磁盘驱动器
技术领域
本发明涉及一种磁盘驱动器，尤其涉及磁盘驱动器中的主轴毂和护铁组件。
背景技术
通常将计算机信息写入旋转记录介质或从其读出。以磁转变的形式记录在磁盘的同心磁道中。磁盘安装在一主轴上，通过一执行机构来获取信息，该执行机构在磁盘的表面之上径向移动一磁变换器，并使该磁变换器与同心磁道对准。磁盘和主轴安装成在一支承轴上旋转，并且磁盘借助于电机高速旋转。
对于磁盘文件的重要要求是能快速获取数据且同时还要具有很高的数据传输率。实现这两个要求的一个关键是磁盘的高转速。平均来说，在执行机构已将变换器定位在所要的磁道之后，所要数据要到达变换器就要磁盘旋转半圈。因此，磁盘旋转的速度越快，获取所要数据的速度也越快。类似地，较快的磁盘旋转使更多的数据经过变换器，从而增加了变换器处的数据传输率。
增加容量也是重要的，并通过增加每一磁盘的数据密度和在给定空间中的磁盘数量两种方法来实现。通过将多个磁盘安装得更近来增加能装入给定空间的磁盘数量。
较高的主轴速度和较多的磁盘数量的结合使高容量、高性能的磁盘驱动器的工作温度升高。温度的改变会产生复合的效应，转子温度升高使电动机的效率降低，还会增加电阻率，从而使温度由于绕组电阻的增加而升高得更多。
在应用磁盘驱动器的场合通常使用带有分开的转子组件和定子组件的主轴电动机。转子一般带有多极磁体，该多极磁体安装在转子的下周缘的附近。定子通常包括径向定向的磁体，且该磁体各区域的极性是根据多极磁体在转子中的位置而交替设置的。
在典型的具有分开的转子/定子结构的组件中，定子安装在磁盘驱动器底板上，而转子组件则安装在轴承上，所述轴承又安装在圆柱形轴的周围。
转子/定子组件的各种零件包括转子轴、轴承、套筒、毂、定子和定子磁体、护铁以及至少一个磁盘。磁盘环境中的温度上升可能会影响到所有的转子/定子组件的零件。此外，因为各种零件是用具有不同膨胀系数的不同材料制成的，所以温度的上升可能会影响诸零件相对彼此布置或彼此相互作用的方式。实际上，相邻零件中的不同热膨胀程度可能会使转子/定子组件以及磁盘扭曲变形，导致头/驱动器接口(HDI)问题。
因此，在本技术领域中人们很关注研制一种能在高温下较少地扭曲变形的转子/定子组件问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于磁盘驱动器的毂和护铁组件，该组件在温度发生变化时的扭曲变形减少。因此，本发明提供一种用于磁盘驱动器的毂和护铁组件，其中磁盘驱动器有一主轴和至少一个磁盘，所述组件包括：一环形毂，该毂具有靠近主轴的一内侧壁、靠近磁盘的一外侧壁、一顶表面以及一底表面。底表面设有由一分隔部分形成的至少两个凹槽——内凹槽和外凹槽。内凹槽容纳一定子，外凹槽容纳一护铁。此外，分隔部分有一外表面。毂和护铁组件还包括设置在毂的外凹槽内的一护铁。护铁有靠近主轴并接合至毂的分隔部分的外表面的一内表面、和靠近至少一个磁盘且不接合至毂的外侧壁的一外侧壁。可以通过任意数量的措施、包括但并不局限于胶合或压配来将毂接合至护铁。
此外，本发明提供一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器包括：一基底；一主轴；一环形毂，该毂具有靠近主轴的一内侧壁、靠近至少一个磁盘的一外侧壁、一顶表面以及一底表面，所述底表面设有由一分隔部分形成的内和外凹槽。内凹槽容纳一定子，外凹槽容纳一护铁。此外，分隔部分有一外表面。并且，磁盘驱动器包括设置在毂的外凹槽内的护铁，护铁有靠近主轴并接合至毂的分隔部分的外表面的一内表面、和靠近至少一个磁盘且不接合至毂的外侧壁的一外侧壁。此外，磁盘驱动器包括：至少支承环形毂的一端的一轴；一流体动力轴承系统，该系统在轴和套筒以及环形毂和套筒之间的间隙中包括流体；一定子；以及适于与基底连接的一盖子。
附图说明
图1是磁盘驱动器的俯视示意图。
图2是毂、护铁以及磁体组件的横截面图。
图3是现有技术的毂、护铁以及磁体组件的横截面图。
图4是根据本发明的毂、护铁以及磁体组件的横截面图。
具体实施方式
现请详细参见本发明的示例性实施例，在附图中示出了它们的例子。尽管结合这些实施例描述了本发明，但应予理解，所描述的实施例并非想要将本发明只是特定地仅局限于这些实施例，或者只是在所图示的磁盘驱动器中使用本发明。相反，本发明应覆盖可以包括在如所附权利要求书所限定的本发明精神和包含范围之内的替换形式、修改以及等效。此外，硬盘驱动器也是为本技术领域的人们所熟知的。为了避免混淆且同时使熟悉本技术领域的人们能实现所要求保护的发明，本说明书省略与这样的已知项目有关的细节。
图1示出了其中可采用本发明的一磁盘驱动器的例子。在一主轴10上安装了至少一个磁盘60，这些磁盘设有用于记录信息的多个同心磁道。主轴安装在主轴支承轴25上，以绕一中心轴线旋转。当电动机旋转诸磁盘时，安装在一执行机构端部65上的一变换器64由一音圈电动机66有选择地定位，该音圈电动机绕一枢轴线67旋转，以横越磁盘60表面在磁道间移动变换器64。磁盘驱动器的零件安装在一壳体70中的底板40上，所述壳体70通常密封以防受到污染(没有示出壳体70的顶部或盖子)。磁盘60安装在主轴10上。
图2是一示例性毂、护铁以及磁体组件的横截面图。磁盘驱动器包括毂102(包括毂区域120和122)、磁盘60、间隔件106和磁体108。磁体108在其顶部与毂120相邻，在其外缘与护铁118相邻，并在其内缘与定子组件110相邻。图2还示出了接合到一主轴10的套筒116和流体动力轴承锥体114。护铁118具有一内表面124和一外表面126。靠近主轴10的零件的区域或表面被称为内部或内侧，而靠近磁盘60的零件的区域或表面被称为外部和外侧。
毂102在其外径122处的热膨胀必须与磁盘60的热膨胀紧密配合。由于护铁通常是胶合、收缩或压配在毂102上的，护铁118与毂102的相互作用会改变毂外径122膨胀的方式。在现有技术的结构中，护铁118的外区126与毂102的区域122的内表面接合。在这样的现有技术结构中，在毂外径122中的任何膨胀都会趋向于使磁盘60发生扭曲变形，磁盘60的这样的扭曲变形导致HDI问题。在图3中示出了现有技术情况中护铁118对毂102的附接。
如图2所示，在本发明中，护铁118仅在其内表面124的上部区域和毂102的小区域120的外表面处接合至毂102。可以通过本技术领域中已知的措施、包括使用胶水或其它粘合剂、压配或其它接合方式来实现这样的接合。护铁118在其外表面126处不接合到毂102。由于护铁118至毂102的接合在远离磁盘60的一接合处，所以护铁118中的任何扭曲变形或结构变化不太可能会影响到磁盘60，或者至少对磁盘60的影响作用较小。
图3示出了现有技术的毂、护铁和磁体组件。在该图中，绘出了套筒116、毂102、磁体108和护铁119。可注意到，护铁119的结构呈倒置的“L”形，毂102的区域123沿着区域125接触护铁119。在这种结构中，以及在任何护铁接合至毂外壁的结构中，护铁119中的扭曲变形都将会影响毂102的区域123。区域123是毂102与磁盘(未示出)相邻的区域。因此，护铁119对毂区域123所产生的扭曲变形会影响到磁盘(未示出)。图3中毂/护铁/磁体组件的阴影示出由于受热所引起的膨胀。如果组件的膨胀是均匀的，则阴影将是垂直的“条带”。角度示出随着温度的上升毂的顶部比毂的底板移动得更多。可注意到，接合至护铁(通常用钢制成)的毂区域123(通常用铝制成)有若干阴影——表示不均匀膨胀。
图4示出根据本发明的毂、护铁以及磁体结构的一个实施例。可注意到，毂102和护铁118的结构与现有技术不同。可注意到，护铁118不附接到毂区域122。而是，护铁118在接合处124附接至毂区域120的内表面。在这样的结构中，当发生扭曲变形时，护铁118影响毂102的区域120，而不影响毂102的区域122。因此，区域122、即毂与磁盘(未示出)相邻的区域不会受到护铁118的扭曲变形的影响。毂/护铁/磁体组件在图4中的阴影与图3中类似地示出了由于受热而产生的膨胀。不过，可注意到，尽管仍成角度，但其中没有那么多的膨胀不相同的变化区域。在图4中，接合至护铁(通常用钢制成)的毂区域123(通常用铝制成)仅有两个阴影，并且毂123的大部分区域仅有一个阴影。

Claims (17)

1.一种用于磁盘驱动器的毂和护铁组件，其中磁盘驱动器有一主轴和至少一个磁盘，所述组件包括：
-一环形毂，该毂具有靠近主轴的一内侧壁、靠近所述至少一个磁盘的一外侧壁、一顶表面以及一底表面，所述底表面设有内凹槽和外凹槽且有一分隔部分位于其间，并且内凹槽容纳一定子，外凹槽容纳一护铁，分隔部分有一外表面；以及
-设置在毂的外凹槽内的护铁，其中所述护铁有靠近主轴并接合至毂的分隔部分的外表面的一内表面，和靠近所述至少一个磁盘且不接合至毂的外侧壁的一外侧壁。
2.如权利要求1所述的毂和护铁组件，其特征在于，还包括一轴，所述主轴安装在所述轴上以围绕一中心轴线旋转；一套筒；以及用于将所述轴支承成可相对套筒旋转的流体轴承。
3.如权利要求1所述的毂和护铁组件，其特征在于，毂的分隔部分比毂的外侧壁短。
4.如权利要求3所述的毂和护铁组件，其特征在于，在分隔部分下方、定子和护铁之间设置一永久磁体。
5.如权利要求1所述的毂和护铁组件，其特征在于，护铁通过胶水接合至毂。
6.如权利要求1所述的毂和护铁组件，其特征在于，护铁通过压配接合至毂。
7.一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器包括：
-一基底；
-一主轴；
-一环形毂，该毂具有靠近主轴的一内侧壁、靠近至少一个磁盘的一外侧壁、一顶表面以及一底表面，所述底表面设有内和外凹槽且一分隔部分位于其间，并且内凹槽容纳一定子，外凹槽容纳一护铁，分隔部分有一外表面；以及
-设置在毂的外凹槽内的一护铁，其中所述护铁有靠近主轴并接合至毂的分隔部分的外表面的一内表面，和靠近至少一个磁盘且不接合至毂的外侧壁的一外侧壁；
-至少支承在环形毂的一端上并邻近一套筒的一轴，所述轴用于安装主轴以绕一中心轴线旋转；以及
-适于与基底连接的一盖子。
8.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，包括用于轴的一流体动力轴承，以支承其相对套筒的旋转。
9.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，毂的分隔部分比毂的外侧壁短。
10.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，在分隔部分下方、定子和护铁之间设置一磁体。
11.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，护铁通过胶水接合至毂。
12.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，护铁通过压配接合至毂。
13.一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器包括：
-一基底；
-支承在一环形毂一端上的一轴；
-邻近所述轴的一套筒；
-所述环形毂具有靠近套筒的一内侧壁、靠近至少一个磁盘的一外侧壁、一顶表面以及一底表面，所述底表面设有内和外凹槽且一分隔部分位于其间，并且内凹槽容纳一定子，外凹槽容纳一护铁，分隔部分有一外表面；
-设置在毂的外凹槽内的一护铁，其中所述护铁有靠近轴并接合至毂的分隔部分的外表面的一内表面，和靠近至少一个磁盘且不接合至毂的外侧壁的一外侧壁；
-适于与基底连接的一盖子。
14.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其特征在于，在分隔部分下方、定子和护铁之间设置一磁体。
15.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其特征在于，护铁通过胶水接合至毂。
16.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其特征在于，护铁通过压配接合至毂。
17.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其特征在于，还包括一流体动力轴承系统，该系统在轴和套筒以及环形毂和套筒之间的间隙中包括流体。
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