CN1831992A - 盘片驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种盘片驱动装置，在盘片放置面21上形成与主轴衬套7的旋转中心轴同心状的凹下部分27，在盘片径向，盘片放置面21在凹下部分27介于当中的两侧位置与盘面20接触。

Description

盘片驱动装置

技术领域

本发明涉及利用主轴电动机旋转驱动磁盘及光盘等的盘片驱动装置，特别涉及安装盘片用的衬套(hub)结构的技术。

背景技术

近年来，随着磁盘、光盘等盘片记录介质的记录密度在高密度化方面的进展，盘片记录介质不断小型化。例如，3.5英寸盘片减小为2.5英寸盘片，2.5英寸盘片减小为1.8英寸盘片，1英寸盘片减小为0.85英寸盘片，分别小型化。

随着这种盘片记录介质的小型化、以及安装盘片记录介质的硬盘装置(HDD)等存储装置的小型化，要求旋转驱动盘片记录介质的盘片驱动装置小型化，而且厚度要薄。

盘片驱动装置具有主轴电动机、以及与主轴电动机的主轴一体旋转的衬套。衬套嵌入盘片记录介质的盘片中心孔，同时在这种盘片放置面上支持盘片中心孔的周围部分。放置在盘片放置面上的盘片记录介质用螺丝等夹紧手段固定在衬套上。在盘片驱动装置中，通过主轴电动机的主轴旋转，驱动盘片记录介质以主轴的旋转中心轴为中心进行旋转。

在这种盘片驱动装置中，在将盘片记录介质固定在衬套上的状态下，要求将盘片记录介质的盘面维持水平。换句话说，要求在与主轴的旋转中心轴垂直的方向上盘片记录介质的盘面处于笔直的状态下，即保持笔直性(水平性)的状态下，将盘片记录介质放置在衬套的盘片放置面上。

例如，若由于夹紧手段的固紧力而使盘片记录介质产生翘曲，则有损盘片记录介质的笔直性。从而，头部对于盘片记录介质的数据道的跟踪性变差，由于读取不正常而产生的重读频次增多，结果响应速度变慢。

作为该问题的解决方法，有日本国实用新型登录第2562727号公报所述的发明。以下叙述其简要内容。

如图8所示，衬套51的盘片放置面52这样形成，使其内周侧低于外周侧，而且从内周侧向外周侧慢慢升高，在内周部分52a与外周部分52b之间设置高低差h1。

在这种结构中，将盘片记录介质放置在盘片放置面52上，将作为夹紧手段的螺丝旋入，用螺丝将盘片记录介质固紧在盘片放置面52上。

其结果，盘片放置面52产生翘曲，外周部分52b位移，内周部分52a与外周部分52b成为相同高度，盘片放置面52及盘片记录介质的笔直性(小平度)提高。

另外，作为其它的解决方法，有美国专利第5089922号公报所述的发明。以下叙述其简要内容。

如图9所示，衬套61在盘片放置凸缘62的外周部分设置截面为圆形的隆起部分63。盘片记录介质65使其盘片中心孔嵌入衬套61的圆筒部分66，放置在盘片放置凸缘62上。在盘片放置凸缘62上通过隔片64层叠多片盘片记录介质65，最下层的盘片记录介质65用隆起部分63保持。

在该结构中，将放置在盘片放置凸缘62上的盘片记录介质65利用夹紧手段固紧固定。

其结果，盘片放置凸缘62产生翘曲，外周部分的隆起部分63产生位移。但是，由于隆起部分63以截面为圆形的外周面与盘片记录介质65接触，保持线接触状态，因此能够维持盘片记录介质62的笔直性(水平性)。

然而，在上述的以往结构中，由于在利用夹紧手段作用固紧力的状态下维持盘片记录介质的笔直性，因此必须做到以下的要求。

对于与盘片记录介质进行线接触的支持部分，必须正确作用由夹紧手段产生的固紧力。这里，所谓支持部分，在日本国实用新型登录第2562727号公报中所述的发明是衬套1的外周部分52b，在美国专利第5090922号公报中所述的发明是盘片放置凸缘62的隆起部分63。

但是，构成夹紧手段的零部件的加工精度有差异，因加工精度而导致夹紧手段的固紧力也产生差异。例如，若夹紧手段相对于盘片记录介质的载荷点偏离衬套的支持部分，则对盘片记录介质作用过剩的力或偏载荷。因此，衬套没有翘曲形成预先设想的状态，有损盘片记录介质的笔直性。

本发明是为了解决上述的问题，其目的在于提供一盘片盘驱动装置，它通过分散夹紧手段的固紧力加在衬套上的载荷，缓和作用于盘片记录介质的弯矩，能够抑制因构成夹紧手段的零部件的加工精度或其固紧力的差异而引起盘片记录介质产生的翘曲(倾斜)。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的盘片驱动装置，具有安装盘片记录介质的主轴衬套、以及将前述盘片记录介质固定在前述主轴衬套上的夹紧手段，前述主轴衬套嵌入在前述盘片记录介质的中心形成的盘片中心孔，前述主轴衬套具有在盘片中心孔的周围支持前述盘片记录介质的盘面的盘片放置面，前述夹紧手段的固紧力通过前述盘片记录介质作用于前述盘片放置面。

在前述盘片放置面上形成与前述主轴衬套的旋转中心轴同心状的凹下部分，在前述盘片记录介质的径向，前述盘片放置面在前述凹下部分介于当中的两侧位置与前述盘片接触。

另外，前述夹紧手段的固紧力在与前述盘片放置面的前述凹下部分相对的位置，作用于前述盘片记录介质。

另外，前述夹紧手段具有对盘片记录介质作用固紧力的接触部分，前述接触部分具有曲面，同时在该曲面处与盘片记录介质进行线接触。

本发明的主轴电动机，具有安装盘片记录介质的主轴衬套，前述主轴衬套嵌入在前述盘片记录介质的中心形成的盘片中心孔，前述主轴衬套具有以与盘片中心孔同心状支持前述盘片记录介质的盘面的盘片放置面，在前述盘片放置面上形成与前述主轴衬套的旋转中心轴同心状的凹下部分。

如上所述，根据本发明，盘片放置面在径向的至少两处支持夹紧手段作用固紧力的盘片记录介质，从而能够得到以下的效果。

与以往那样在与盘片记录介质线接触的支持部分为一处的结构中作用于盘片记录介质的弯矩相比，如本发明那样，通过将夹紧手段的固紧力分散作用于盘片放置面，将减小作用于盘片记录介质的弯矩。

特别是，夹紧手段的固紧力在与凹下部分对应的位置处作用于盘片记录介质，从而盘片放置面对于夹紧手段的固紧力在盘片径向以两点支持盘片记录介质，能够抑制因夹紧手段的固紧力而引起盘片记录介质产生的翘曲，在与主轴的旋转中心轴垂直的方向维持盘片记录介质的盘面的笔直性。

另外，在与凹下部分对应的位置处使夹紧手段的固紧力作用于盘片记录介质时，若夹紧手段在盘片的径向在凹下部分的范围(宽度)内与盘片记录介质接触，则能够维持盘面的笔直性。即，由于夹紧手段作用的固紧力在盘面上的载荷点若在凹下部分的范围内，则在任何位置都允许，因此能够降低载荷点的定位精度。这样，即使夹紧手段的零部件精度及固紧力存在差异，也容易将盘片记录介质的盘面维持笔直(水平)，能够抑制不良情况的发生，提高成品率及降低成本。

附图说明

图1所示为本发明的实施形态的盘片驱动装置的剖视图。

图2所示为该实施形态的盘片驱动装置的主要部分放大剖视图。

图3所示为该实施形态的盘片驱动装置的盘片放置面放大剖视图。

图4所示为以往的盘片驱动装置的盘片放置面放大剖视图。

图5所示为本发明实施形态的盘片驱动装置的力学模型示意图。

图6所示为以往的盘片驱动装置的力学模型示意图。

图7所示为本发明实施形态的盘片驱动装置与以往的盘片驱动装置中的盘片记录介质产生的高度方向位置的比较图。

图8所示为以往的盘片驱动装置的盘片放置面放大剖视图。

图9所示为以往的其它盘片驱动装置的盘片放置面放大剖视图。

具体实施方式

实施例

以下根据附图说明本发明的实施形态。在图1中，盘片驱动装置100是利用主轴电动机1旋转驱动盘片记录介质2的装置，盘片记录介质2是由磁盘及光盘等构成的记录信息的介质。

主轴电动机1由主轴3及轴承部分4及驱动部分5构成，主轴3具有以轴心为中心进行旋转的转轴6、以及与转轴6一体旋转的主轴衬套7。主轴衬套7在中心具有衬套中心孔8，转轴6的轴毂9嵌入衬套中心孔8。

在本实施形态中，轴承部分4构成流体轴承。在轴承部分4中，固定配置在底座10上的套筒11浮动嵌入转轴6。在该套筒11的内周面与转轴6的外周面之间具有规定间隙12，在该规定间隙12中充入润滑油13。利用该润滑油13及套筒11构成径向轴承。

另外，在轴承部分4中，止推板14将套筒11在底座一侧的开口封闭，设置在转轴6的端部的止推凸缘15与止推板14相对。在工作中，止推板14与止推凸缘15之间具有规定间隙16，在该规定间隙16中充入润滑油13。利用该润滑油13及止推板14及止推凸缘15构成止推轴承。

在本发明中，轴承部分4不限于流体轴承，也可以采用滚珠轴承等其它的轴承结构。

驱动部分5由转子永磁体17及定子铁心18构成，转子永磁体17设置在主轴衬套7的外周，定子铁心18固定配置在底座10上。主轴3利用驱动部分5产生的旋转驱动力旋转。

盘片记录介质2在中心具有盘片中心孔19，盘片中心孔19中嵌入主轴衬套7。主轴衬套7具有盘片放置面21，盘片放置面21在盘片中心孔19的周围支持盘片记录介质2的盘面20。

夹紧手段22由压板23以及对压板23作用固紧力的夹紧螺丝24构成。压板23在中心具有压板中心孔25，在压板中心孔25中嵌入轴毂9。夹紧螺丝24与转轴6上形成的转轴螺孔6a啮合，安装固定。

夹紧螺丝24的螺丝头部24a与压板23接触，压板23在边缘一侧形成的接触部分26与盘片记录介质2接触，夹紧螺丝24的固紧力通过压板23作用于盘片记录介质2。

压板23的接触部分26在截面形状中形成弯曲的曲面。该接触部分26在曲面处与盘片记录介质2进行线接触。压板23利用接触部分26对盘片记录介质2形成环状的载荷点，在圆周方向均匀按压盘片记录介质2。

夹紧手段22的结构不限于本实施形态，也可以采用其它的夹紧结构。

如图2所示，主轴衬套7在盘片放置面21具有凹下部分27，凹下部分27沿主轴衬套7的旋转中心轴的周围形成环状凹下。

盘片放置面21沿盘片径向在凹下部分27介于当中的两侧部位形成盘片支持凸起部分28，在该盘片支持凸起部分28，盘片放置面21与盘面20接触。

盘片放置面21的凹下部分27具有一定的深度。最好凹下部分27形成得较深，达到即使盘片记录介质2发生翘曲也使得盘片记录介质2不与凹下部分底面接触的程度，但即使盘片记录介质2与凹下部分底面接触也没有问题。另外，凹下部分27的截面形状不仅可以是矩形，也可以是圆弧形及其它形状。

具有这种凹下部分27的盘片放置面21的形态也可以如下那样换一种说法。即，盘片放置面21具有同心形状成的多重盘片支持凸起部分28，各盘片支持凸起部分28形成为与主轴衬套7的旋转中心轴同轴状的环形。盘片放置面21在径向的盘片支持凸起部分28的相互之间形成凹下部分27。

另外，在本实施形态中，是在盘片放置面21上形成一个凹下部分27，但也可以设置两个或两个以上的凹下部分27。

如上所述，在本实施形态中，盘片放置21利用凹下部分27提于当中的一对盘片支持凸起部分28支持盘片记录介质2的盘面20。进而，压板23的接触部分26在与凹下部分27相对的位置、即一对盘片支持凸起部分28之间，与盘片记录介质2进行线接触。

在这种状态下，夹紧手段22的固紧力通过压板23的接触部分26作用于盘片记录介质2，压板23在环状的载荷点处按压盘片记录介质2，沿圆周方向均匀按压盘片记录介质2。

盘片放置面21在盘片径向的凹下部分27介于当中的两侧位置的盘片支持凸起部分28接受到该夹紧手段22的固紧力，通过这样夹紧手段22的固紧力分散作用于盘片放置面21。

这样，盘片放置面21在盘片径向的至少两处的盘片支持凸起部分28处支持夹紧手段22的固紧力作用的盘片记录介质2，从而能够得到以下的效果。

如以往那样，在盘片放置面21用一处支持盘片记录介质2、而盘片放置面21倾斜的结构中，盘片记录介质2产生弯矩，与此相比，在本实施形态中作用于盘片记录介质2的弯矩小。

特别是，夹紧手段22的固紧力在一对盘片支持凸起部分28之间作用于盘片记录介质2，从而对于夹紧手段22的固紧力，在盘片径向用两点支持盘片记录介质2。

因此，能够抑制因夹紧手段22的固紧力而使盘片记录介质2产生的翘曲，在与主轴3的旋转中心轴垂直的方向能够维持盘片记录介质2的盘面的笔直性。

该盘片记录介质2上产生的弯矩归结于材料力学中的梁的弯矩问题，在力学上很明显，多点支持的本申请发明的形态较好。

以下参照图3-图7进行详细说明。图3所示为本发明一实施例的盘片放置面21的剖视图，图4所示为作为比较对象的盘片放置面21倾斜的一个例子的剖视图。

在图3中，凹下部分27的深度为从盘片放置面21向下5μm。从主轴衬套7的旋转中心轴到各部位的距离(单位mm)为，到盘片放置面21的内周边缘是R3.71，到凹下部分27的外周边缘是R4.0125，到盘片放置面21的外周边缘是R4.0625。

盘片放置面21的尺寸取决于HDD的尺寸，有各种各样。例如，盘片放置面21的内周边缘尺寸在R3.0-R14.0左右的范围内，盘片放置面21的外周边缘尺寸在R3.4-R16.0左右的范围内。这样，盘片放置面21的形状不限于上述的尺寸。

因而，凹下部分27的宽度也可以改变。另外，凹下部分27的深度也同样，其最佳值取决于夹紧力及盘片刚性，有各种各样，例如只要是大于等于0.3μm即可，不限于上述的尺寸。

在图4中，从主轴衬套7的旋转中心轴到各部位的距离(单位mm)为。到盘片放置面21的内周边缘是R3.67，到盘片放置面21的外周边缘是R3.95，盘片放置面21的内周边缘与外周边缘之间的高低差(倾斜)是0.3μm。

在这种图3及图4的盘片放置面21上放置盘片记录介质2，对盘片记录介质2作用利用夹紧手段22产生的固紧力。将该状态分别示于图5及图6中。

在图5中，利用夹紧手段22产生的固紧力的载荷F作用在凹下部分27的内周边缘与外周边缘之间，其载荷点相距凹下部分27的外周边缘位于距离a的位置，相距内周边缘位于距离b的位置。

在图6中，利用夹紧手段22产生的固紧力的载荷F作用在盘片放置面21的内周边缘与外周边缘之间。其载荷点相距盘片放置面21的外周边缘位于距离a的位置。

在图5中，夹紧手段22的载荷F分散，一个作用点相比载荷点，位于旋转中心轴一侧。加在盘片记录介质2上的最大弯矩M1为F×a×b/(a+b)。

在图6中，夹紧手段22的载荷F全部作用在盘片放置面21的外周边缘。加在盘片记录介质2上的最大弯矩M2为F×a。

因而，M1＝F×a×b/(a+b)＜F×a＝M2，两点支持的最大弯矩M1小于一点支持的最大弯矩M2，盘片记录介质2产生的翘曲(倾斜)大小的差异减小。

                                表1

	支撑面形状	夹紧位置	载荷	倾斜(μm)	倾斜的差异
						情况1	凹下	max	max	-1.34	1.08
情况2	凹下	max	min	-0.66
					情况3	凹下	min	max	-0.46
情况4	凹下	min	min	-0.26
					情况5	倾斜	max	max	0.62	1.96
情况6	倾斜	max	min	1.75
					情况7	倾斜	min	max	2.07
情况8	倾斜	min	min	2.58

表1所示为在图5及图6的结构中不同的夹紧位置(距离a)及载荷F的条件的多个情况下、盘片记录介质2产生的倾斜。情况1-4是图5的结构有关的数据，情况5-8是图6的结构有关的数据。另外，图7所示为各种情况下盘片记录介质2在各位置(相距旋转中心轴的距离mm)产生的高度方向位移(μm)。

由表1及图7可知，在图5所示的两点支持的结构中，不管距离a及载荷F的条件如何，盘片记录介质2产生倾斜，使得外周边缘一侧低于盘片放置面21。

在图6所示的一点支持的结构中，不管距离a及载荷F的条件如何，盘片记录介质2产生倾斜，使得外周边缘一侧高于盘片放置面21。

在两点支持的结构中，如情况1所示，设距离a为最大max，载荷F为最大max，这时倾斜成为最大的一1.34μm。另外，如情况4所示，设距离a为最小min，载荷F为最小min，这里倾斜成为最小的-0.26μm。这样，倾斜的差异幅度成为1.08μm。

在一点支持的结构中，如情况8所示，设距离a为最小min，载荷F为最小min，这时的倾斜成为最大的2.58μm。另外，如情况5所示，设距离a为最大max，载荷F为最大max，这时倾斜成为最小的0.62μm。这样，倾斜的差异幅度成为1.96μm。

因而可知，与以往那样用倾斜的盘片放置面21支持盘片记录介质2时的弯矩相比，如本实施形态那样，用凹下部分27介于当中的多个盘片支持凸起部分28支持盘片记录介质2时和弯距较小。

另外，在本发明中，利用盘片支持凸起部分28沿盘片径向两点支持盘片记录介质2，使夹紧手段22的固紧力在盘片支持凸起部分28之间作用于盘片记录介质2。

这样，若夹紧手段22在盘片支持凸起部分28之间的范围内的任何位置与盘片记录介质2接触，则能够维持盘片记录介质2的笔直性。

即，由于夹紧手段22作用的固紧力在盘面上的载荷点若在凹下部分27的范围内，则在任何位置都允许，因此能够降低载荷点的定位精度。这样，即夹紧手段22的压板23等零部件精度及固紧力存在差异，也容易将盘片记录介质2的盘面维持笔直(水平)，能够抑制不良情况的发生，提高成品率及降低成本。

Claims (4)

1.一种盘片驱动装置，其特征在于，

具有安装盘片记录介质的主轴衬套、以及将所述盘片记录介质固定在所述主轴衬套上的夹紧手段，所述主轴衬套嵌入在所述盘片记录介质的中心形成的盘片中心孔，所述主轴衬套具有以与盘片中心孔同心状支持所述盘片记录介质的盘面的盘片放置面，所述夹紧手段的固紧力通过所述盘片记录介质作用于所述盘片放置面，

在所述盘片放置面上形成与所述主轴衬套的旋转中心轴同心状的凹下部分，在所述盘片记录介质的径向，所述盘片放置面在介于所述凹下部分的两侧位置与所述盘片接触。

2.如权利要求1所述的盘片驱动装置，其特征在于，

所述在与所述盘片放置面的所述凹下部分相对的位置，所述夹紧手段的固紧力作用于所述盘片记录介质。

3.如权利要求1所述的盘片驱动装置，其特征在于，

所述夹紧手段具有对盘片记录介质作用固紧力的接触部分，所述接触部分具有曲面，同时在该曲面处与盘片记录介质进行线接触。

4.一种主轴电动机，其特征在于，

具有安装盘片记录介质的主轴衬套，所述主轴衬套嵌入在所述盘片记录介质的中心形成的盘片中心孔，所述主轴衬套具有以与盘片中心孔同心状支持所述盘片记录介质的盘面的盘片放置面，在所述盘片放置面上形成与所述主轴衬套的旋转中心轴同心状的凹下部分。

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