CN1441422A

CN1441422A - 磁盘支承装置及设置有这种磁盘支承装置的磁盘驱动器

Info

Publication number: CN1441422A
Application number: CN03103507A
Authority: CN
Inventors: 時崎智行
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2003-09-10
Also published as: US6775094B2; SG98503A1; JP2003257154A; US20030161068A1

Abstract

本发明公开了一种磁盘支承装置及设置有这种磁盘支承装置的磁盘驱动器，多个磁盘(12a，12b)和一个设置在磁盘之间的隔离环(58)被装配到电机(13)的轴套(44)上并夹持在一个磁盘安装部分(54)和一个夹紧部件(60)之间，其中磁盘安装部分设置在轴套的一端，而夹紧部件固定于轴套的另一端。磁盘安装部分和夹紧部件的外径基本相等。隔离环的外径大于夹紧部件的外径。隔离环的外圆周半径rs、磁盘的内圆周半径rh及磁盘安装部分与夹紧部件的外圆周半径rc之间存在下述关系：(rc－rh)/rd＜0.1＜(rs－rh)/rd＜0.15。

Description

磁盘支承装置及设置有这种磁盘支承装置的磁盘驱动器

技术领域

本发明涉及一种磁盘支承装置，具体而言，本发明涉及一种具有多个磁盘、一个隔离环和围绕主轴电机的轴套固定堆叠在一起的部件的磁盘支承装置及包括这种磁盘支承装置的磁盘驱动器。

背景技术

磁盘驱动器一般包括：多个磁盘、一个可转动支承并驱动磁盘的主轴电机、一个用于支承磁头的托架部件、一个驱动托架部件的音圈电机(voice coil motor)及一个接线板单元等，所有这些部件都被安装在一个壳体内。

主轴电机设置有一个圆筒形的轴套，多个磁盘和多个隔离环围绕该轴套交错叠置在一起。这些磁盘和隔离环被安装在轴套的外周上并夹持在一个凸缘和一个夹紧环之间，其中凸缘形成于轴套的一端上，而夹紧环被拧到轴套的另一端上。

对于这种磁盘驱动器而言，为能够高速处理数据，必须提高磁盘的转速。近年来，人们一直致力于对高速旋转的磁盘驱动器进行研究。但是，当磁盘高速旋转时，就会产生一种被称为“颤动”的现象，磁盘由于空气压力的变化而振动。如果出现这种颤动现象，那么磁头相对对应的磁盘进行定位的精确度就会差一些。这样就不利于提高记录密度。

为防止这种情况的发生，已经有人开发出一种高速旋转的磁盘驱动器，在这种磁盘驱动器中，每个磁盘的外径都与一个2.5英寸的磁盘之外径相等，其内径则与3.5英寸的磁盘之内径相同，这样就可以减少每个磁盘上可能产生振动的面积，从而提高其固有频率，同时降低颤动的幅度。

但是，这种高速旋转的磁盘驱动器的大部分部件与通用于普通转速的磁盘驱动器上的部件不同。这样就降低了生产率，同时还增加了制造成本。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种磁盘支承装置，该装置可减小磁盘的振动，从而能够使磁头相对对应的磁盘精确定位，同时又不会增加制造成本。

根据本发明的一个方面，为实现该目的，一磁盘支承装置包括：一个电机，该电机包括有一个可旋转的轴套，在轴套端部的外周边上设置有一个磁盘安装部分；多个磁盘，每个磁盘都设置有一个内孔，轴套可穿过该内孔插入，而且磁盘被安装在轴套的外周边上；一个设置有一内孔的隔离环，轴套可穿过该内孔，隔离环被装配到轴套的外圆周上并定位在磁盘之间；一个固定到轴套另一端上的夹紧部件，该部件能够将磁盘和隔离环夹持在夹紧部件和磁盘安装部分之间。

磁盘安装部分和夹紧部件的外径基本相同。隔离环的外径大于磁盘安装部分和夹紧部件的外径。如果将隔离环的外圆周半径定义为rs，将每个磁盘的外圆周半径定义为rd，将磁盘的内圆周半径定义为rh，将磁盘安装部分和夹紧部件的外圆周半径定义为rc，那么rs、rd、rh和rc之间存在下述关系：

(rc-rh)/rd＜0.1＜(rs-rh)rd＜0.15。

根据本发明的另一方面，一种磁盘驱动器包括：支承并旋转驱动磁盘的上述磁盘支承装置；能够将信息记录到相应的磁盘上并能够复制相应磁盘上的信息的多个磁头；一个支承着磁头并使磁头能够相对对应的磁盘移动的托架部件。

根据上述的磁盘支承装置和磁盘驱动器，当将隔离环的外圆周半径定义为rs，将每个磁盘的外圆周半径定义为rd，将磁盘的内圆周半径定义为rh，将磁盘安装部分和夹紧部件的外圆周半径定义为rc时，就可建立上述的关系式。这样就能够在不改变轴套和夹紧部件的前提下增加磁盘之固定部分的半径和磁盘的固有频率。因此，即使磁盘以高速旋转，也可减小其振动，从而允许相应的磁头相对磁盘精确定位。

本发明的其它实施例和优点如下面的说明所述，而且某些实施例和优点可从说明中直接获得，或通过实施本发明了解其实施例和优点。本发明的实施例和优点可通过下面具体指出的手段和组合方式得以实现。

附图说明

被结合到说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的多个实施例，上面的总体说明和下面对实施例的详细说明可用于解释本发明的原理。

图1为示出根据本发明一个实施例的硬盘驱动器的内部结构的透视图；

图2为设置在硬盘驱动器内的托架部件的透视图；

图3为一个分解透视图，图中示出了硬盘驱动器的壳体、主轴电机和磁盘；

图4为用于硬盘驱动器上的磁盘支承装置的剖视图；

图5为示出(rs-rh)/rd和硬盘驱动器的位置偏差信号比之间的曲线图；

图6为一个剖视图，图中示出了根据本发明一个实施例用于硬盘驱动器上的磁盘支承装置；

图7为一剖视图，图中示出了根据本发明第三实施例用于硬盘驱动器上的磁盘支承装置。

具体实施方式

下面将参照附图，对根据本发明的实施例作为磁盘驱动器的硬盘驱动器(在下文中称之为“HDDs”)加以详细说明。

如图1所示，一个HDD设置有一壳体10，该壳体10被加工成一个类似矩形的盒子，而且该盒子上设置有一个被打开的顶部和一个顶盖(未示出)，该顶盖被多个螺钉固定到壳体上，以封闭被打开的壳体顶部。

一个磁盘支承装置15安装在壳体10内并包括三个磁盘12a、12b、12c和一个支承并旋转驱动这些磁盘的主轴电机13。此外，该壳体10内还安装有：多个磁头，这些磁头能够将信息记录在磁盘12a、12b和12c上并复制磁盘上的信息；一个托架部件14，该部件支承着这些磁头并允许磁头相对磁盘12a、12b和12c移动；一个音圈电机(在下文中称之为“VCM”)16，该电机旋转地移动托架部件并使托架部件定位；一个设置有一前置放大器和类似部件的接线板单元17。

一个印刷电路板(未示出)被拧到壳体10之底壁的外表面上并通过接线板单元17控制着主轴电机13、VCM16和磁头的操作。

如图1和2所示，托架部件14包括一个固定到壳体10之底壁上的支承部分18。六个臂26被固定到支承部分18上并沿同一方向平行延伸。每个臂26都由象SUS304这样的不锈钢基材料(stainless steel-based material)制成，以形成厚度约为250μm的薄板。

磁头部件28被连接到各个臂26的伸出端上。该磁头部件28包括一个细长的悬架30和一个固定到悬架上的磁头32。悬架30由厚度为60至70μm的板簧制成，而且其近端通过点焊或粘接被固定到臂26的伸出端上以便从臂延伸。悬架30可由与臂相同的材料制成并与臂一体制成。

每个磁头32都设置有一个大体为矩形的滑动件(未示出)和一个设置在滑动件上并能够完成记录和复制操作的MR(磁阻)头。磁头32被固定到一个万向接头部分上，而该万向接头设置于悬架30的伸出端上。六个磁头32分别与各个臂相连接，以使每对磁头32都相对定位，同时使相应的磁盘定位在这对磁头之间。

此外，托架部件14还设置有一个支架34，该支架34沿着与臂26的延伸方向相反的方向由支承部分18伸出。一个音圈35被固定到支架34上并构成VCM16的一部分。

如图1所示，当将托架部件14安装到壳体10内时，音圈35定位在一对轭架36(在图中仅示出了其中的一个轭架)之间，而轭架36又被固定到壳体10上。音圈35与轭架36及固定到一个轭架上的磁体(未示出)一起构成了VCM16。当音圈35被通电时，托架部件14将转动，以将磁头32移动以定位在相应磁盘12a、12b和12c的所需磁道上。

如图1和2所示，柔性主印刷电路板(在下文中被称为“主FPC”)的一端被连接到托架部件14之支承部分18的周面上。主FPC38的另一端与电路板单元17相连，每个磁头32通过一个柔性的继电印刷电路板40与主FPC38导电连接，其中电路板40在相应的臂26和悬架30上延伸。这样，每个磁头32都能够通过相应的柔性继电印刷电路板40和主FPC38与电路板单元17导电连接。

如图1和3所示，在磁盘支承装置15内，磁盘12a、12b和12c分别被制造成直径为65mm(2.5英寸)、中央部分设置有一内孔42和在其顶面和底面设置有磁性记录层的结构形式。主轴电机13是一种外转子电机，其设置有一圆筒形的轴套44，该轴套起到转子的作用。这三个磁盘12a、12b和12c同轴装配在轴套44上并以预定的间隔沿轴套的轴向叠置在一起。磁盘12a、12b和12c通过主轴电机13以预定的速度旋转。

具体而言，如图3和4所示，一个凸缘54形成于轴套44之下端的外圆周上，从而起到一个磁盘安装部分的作用。轴套44的上表面上形成有多个螺孔55，以将下述的夹紧环拧紧。可通过将一个电机托架45拧到壳体10的底壁上而将主轴电机13固定到壳体10内的预定位置上。

三个磁盘12a、12b和12c被装配到轴套44的外周面上，同时使轴套44穿过磁盘的内孔42，而且沿轴套44的轴向将磁盘12a、12b和12c一起叠置在一个凸缘54上。环形的凸出部分54a形成于凸缘54之顶面的外周部分上并由凸缘54向上突出。环形的凸出部分54a抵靠在底部磁盘12c上。此外，一对隔离环58也被安装到轴套44的外周上并叠置在一起，从而使这对隔离环分别被夹持在磁盘12a与12b之间和磁盘12b与12c之间。每个隔离环58都设置有抵靠在相应的磁盘上的环形第一表面和第二表面58a、58b。

一个被用作夹紧部件的夹紧环60通过四个螺钉61固定在轴套44的上端面上。一个环形的凸出部分60a形成于夹紧环60之外周部分的内表面上并向下伸出。凸出部分60a抵靠在顶部磁盘12a之中央部分的顶面上，以朝向凸缘54顶压三个磁盘12a、12b、12c和两个隔离环58。这样就使磁盘12a、12b和12c及隔离环58被夹持在凸缘54和夹紧环60之间并被可靠固定在轴套44上，从而使其紧密接触。

如图4所示，在根据该实施例的HDD中，夹紧环60的外圆周半径rc被制造成与凸缘54的外圆周半径基本相等的结构形式。这里，夹紧环60的外圆周半径rc表示抵靠在相应磁盘上的凸出部分60a之半径。另外，凸缘54的外圆周半径表示抵靠在相应磁盘上的凸出部分54a之半径。相反，每个隔离环58的外圆周半径rs大于凸出部分60a和54a的半径rc。这样，就能够使隔离环58由凸出部分60a和54a向外伸出。

如果将各个磁盘的外圆周半径定义为rd，将磁盘的内圆周半径定义为rh，那么夹紧环60、磁盘和隔离环58具有下述关系：

(rc-rh)/rd＜0.1＜(rs-rh)/rd＜0.15。

根据上述方式构造的HDD，当隔离环58的外圆周半径、各个磁盘的外圆周半径和凸出部分60a和54a具有上述关系时，可以增加磁盘之固定部分的半径，从而提高磁盘的固有频率。因此，即使磁盘以高速旋转，也可将其振动降低到能够使相应的磁头相对磁盘更精确地定位的程度。

发明人在保持rd和rh的数值恒定不变的情况下通过改变rs的数值来验证(rs-rh)/rd和磁头位置的误差信号比之间的关系。图5示出了验证结果。从该图中可以看出，如果(rs-rh)/rd的数值等于或大于0.1，那么位置误差信号比就会降低，而且磁头也能够相对磁盘以高精确度定位。如果(rs-rh)/rd的数值过大，那么磁盘的记录能力就会下降。这样，出于对磁盘存储容量的考虑，数值(rs-rh)/rd最好被设定为小于或等于0.15。

此外，根据上述的HDD，可在不改变各个磁盘外径、轴套44之外径和夹紧环60的外径等的前提下仅通过改变隔离环58的外径就能够得到上述的关系。因此，可通过改变最少量的部件就能够降低磁盘的振动。因此，无需增加制造成本或降低生产率，就能够得到记录和复制精度高的HDD。

现对根据本发明第二实施例的HDD加以说明。如图6所示，根据该HDD，磁盘支承装置15的隔离环58分别设置有抵靠在相应磁盘12a、12b和12c上的第一和第二表面58a、58b。一个与相应的隔离环同轴设置的环形凹入部分64形成于各个第一和第二表面58a、58b上。每个环形凹入部分64的内圆周半径rr小于夹紧环60的外圆周半径rc。

通过以上述方式在隔离环58的各个接触表面上形成的环形凹入部分64，使磁盘能够可靠固定到相应隔离环的第一和第二表面的外圆周端部上，从而进一步提高磁盘的固有频率。这样就降低了磁盘的振动位移，从而使相应的磁头能够相对磁盘更精确地定位。在该实施例中，凹入部分64形成于隔离环58的各个第一和第二表面58a、58b上。但是，也可通过将凹入部分设置在至少一个表面上的方式来提高磁盘的固有频率。

此外，在根据第三实施例的HDD中，如图7所示，磁盘支承装置15的隔离环58设置有分别抵靠磁盘12a和12b的第一和第二表面58a和58b。一个环形的凸出部分66形成于各个第一和第二表面58a、58b的内圆周部分上并与隔离环同轴。在该实施例中，两个磁盘12a和12b及夹持在这两个磁盘之间的隔离环58被连接到轴套44上。

通过以上述方式在隔离环58之内圆周表面上形成环形凸出部分66，就能够使内圆周部分的厚度大于隔离环58之外圆周部分的厚度，这样就令磁盘12a和12b的内圆周边可沿使磁盘与隔离环相互分开的方向略微弯曲和变形。这样就使磁盘12a、12b能够被固定到隔离环58之第一和第二表面58a和58b的外圆周端部上。这样就进一步增加了磁盘的固有频率，从而减小其振动位移，以使相应的磁头能够相对磁盘更为精确地定位。在该实施例中，凸出部分66形成于隔离环58的各个第一和第二表面58a、58b上。但是，也可通过将凸出部分66设置在至少一个表面上的方式提高磁盘的固有频率。

在第二和第三实施例中，该装置的其它部分与第一实施例的对应部分相同。相同的部件由相同的附图标记表示，并省略了对相同部件的具体说明。

本领域的技术人员可以很容易地认识到其它优点和变形。因此，本发明并非局限于具体的细节和图示的实施例及说明。因此，在由所附权利要求书限定的整体构思及其等效替换的范围内可对本发明作出多种变形和修改。

例如，在第一和第二实施例的说明中，该装置包括三个磁盘。但是，磁盘的数量可以根据需要增加或减少。此外，以上述方式构造的隔离环可设置在轴套44的磁盘安装部分54和底部磁盘之间。另外，以上述方式设置的隔离环还可设置在夹紧环60和顶部磁盘之间。再者，根据本发明的磁盘支承装置并非局限于磁盘驱动器。本发明可被应用到其它盘式驱动器上，例如相变型光盘驱动器或磁光盘驱动器上。

Claims

1、一种磁盘支承装置，其特征在于，其包括：

一个设置有一可转动轴套(44)的电机(13)，该轴套在其一端的外圆周上设置有一个磁盘安装部分(54)；

多个磁盘(12a，12b)，每个磁盘都设置有一个能够使轴套穿过的内孔，所述磁盘被安装到轴套的外圆周上；

一个隔离环(58)，该隔离环设置有一个能够使轴套穿过的内孔，所述隔离环被安装到轴套的外圆周上并定位在磁盘之间；

一个夹紧部件(60)，该部件被固定到轴套的另一端上，以将磁盘和隔离环夹持在夹紧部件和磁盘安装部分之间；

磁盘安装部分和夹紧部件的外径大体相同；

隔离环的外径大于磁盘安装部分和夹紧部件的外径；

如果将隔离环的外圆周半径定义为rs，将每个磁盘的外圆周半径定义为rd，将磁盘的内圆周半径定义为rh，将磁盘安装部分和夹紧部件的外圆周半径定义为rc，那么rs、rd、rh和rc具有下述关系：

(rc-rh)/rd＜0.1＜(rs-rh)/rd＜0.15。

2、根据权利要求1的磁盘支承装置，其特征在于：所述隔离环(58)设置有抵靠在相应磁盘(12a，12b)上的环状第一和第二表面(58a，58b)及一个环形的凹入部分(64)，该凹入部分形成于第一和第二表面中的至少一个表面上并与所述隔离环同轴。

3、根据权利要求2的磁盘支承装置，其特征在于：所述凹入部分(64)的内圆周半径小于夹紧部件(60)的外圆周半径。

4、根据权利要求1的磁盘支承装置，其特征在于：所述隔离环(58)设置有抵靠在相应磁盘(12a，12b)上的环状第一和第二表面(58a，58b)及一个环形的凹入部分(64)，该凹入部分形成于各个第一和第二表面上并与所述隔离环同轴。

5、根据权利要求4的磁盘支承装置，其特征在于：每个凹入部分(64)的内圆周半径都小于夹紧部件(60)的外圆周半径。

6、根据权利要求1的磁盘支承装置，其特征在于：所述隔离环(58)设置有抵靠在相应磁盘(12a，12b)上的环状第一和第二表面(58a，58b)及一个环形的凸出部分(66)，该凸出部分形成于第一和第二表面中的至少一个表面的内圆周部分上并与所述隔离环同轴，所述凸出部分的外圆周半径小于夹紧部件(60)的外圆周半径。

7、一种磁盘驱动器，其特征在于，其包括：

一个磁盘支承装置(15)，该支承装置支承着磁盘(12a，12b)并被构造成能够旋转磁盘的结构形式；

多个磁头，所述磁头被构造成能够将信息记录在相应的磁盘上并能够复制磁盘上的信息的结构形式；

一个托架部件(14)，该托架部件支承着磁头，以使磁头能够相对对应的磁盘移动；

所述磁盘支承装置(15)包括：

一个设置有一可转动轴套(44)的电机(13)，该轴套在其一端的外圆周上设置有一个磁盘安装部分(54)，每个磁盘都设置有一个能够使轴套穿过的内孔并被安装到轴套的外圆周上；

磁盘安装部分和夹紧部件的外径大体相同；

隔离环的外径大于磁盘安装部分和夹紧部件的外径；

(rc-rh)/rd＜0.1＜(rs-rh)/rd＜0.15。

8、根据权利要求7的磁盘驱动器，其特征在于：所述隔离环(58)设置有抵靠在相应磁盘(12a，12b)上的环状第一和第二表面(58a，58b)及一个环形的凹入部分(64)，该凹入部分形成于各个第一和第二表面上并与所述隔离环同轴。

9、根据权利要求8的磁盘驱动器，其特征在于：每个凹入部分(64)的内圆周半径都小于夹紧部件(58)的外圆周半径。

10、根据权利要求7的磁盘驱动器，其特征在于：所述隔离环(58)设置有抵靠在相应磁盘上的环状第一和第二表面(58a，58b)及一个环形的凸出部分(66)，所述凸出部分形成于第一和第二表面中的至少一个表面的内圆周部分上并与所述隔离环同轴，所述凸出部分的外圆周半径小于夹紧部件(60)的外圆周半径。