用于硬盘驱动器的主轴电机制造技术

披露了一种用于硬盘驱动器的主轴电机，其能够通过使用机械和电偏移产生机械和电预负载以形成预定大小的气隙，从而可防止主轴电机因在初始启动过程中产生的摩擦和热而受到损害。为此，使用机械和电偏移的主轴电机被设计成使定子的线圈缠绕的磁极的垂直宽度的中点以不与安装在轮毂的内圆周表面上的永磁体的垂直宽度的中点平齐的方式置于磁场内，同时每个磁极的上端和下端的至少一个在垂直方向延伸预定的长度，从而使每个磁极的上端和下端之间的磁通量密度分布不同。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于硬盘驱动器的主轴电机(spindle motor)。更具体地讲，本专利技术涉及一种带有被设计用来通过偏移而产生预负载的气动轴承组件的主轴电机，其中机械和/或电偏移形成在定子的多个磁极(pole)和永磁体之间，并且由此产生的机械和/或电预负载以及预定大小的气隙产生于定子和设置在定子上的轮毂(hub)之间，由此可防止因摩擦及在初始启动中产生的热所引起的主轴电机故障。一般而言，硬盘驱动器用作计算机的辅助存储设备，其由盘片(platter)、磁头、主轴电机、磁头臂以及印刷电路板电路板组成。硬盘驱动器帮助通过读出和再现经磁头储存在盘片上的信息来操作计算机，或经磁头在盘片上写入信息来操作计算机。在上述的硬盘驱动器结构中，盘片是用磁性材料涂布的金属圆盘，用于写入各种数据。盘片以叠在旋转轴上的多排方式旋转。旋转轴被称为主轴(spindle shaft)。用于旋转主轴的电机称为主轴电机。用于读/写储存在盘片上的数据的磁头与磁头臂相连，从而用于存取所需的信息地址。磁头臂由称为音圈电机(VCM)的磁头驱动臂驱动。下面将说明常规的主轴电机。附图说明图1是使用至少一个滚珠轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机的立体分解图，图2是图1的主轴电机的剖视图； 如图1和图2所示，使用至少一个滚珠轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机10包括形成作为主轴电机下部的基座11、以垂直方向安装在基座中心的主轴12、安装在位于基座11上侧的主轴12下部的第一滚珠轴承13、环绕第一滚珠轴承13安装并被设计成使线圈14b缠绕铁心(core)14a的定子14、安装在主轴12上部的第二滚珠轴承15、可相对于第一滚珠轴承13和第二滚珠轴承15旋转并盖住基座11上部的轮毂16、以及安装在轮毂16下部的内圆周表面上并通过与线圈14b协同工作而生成的磁场来产生使轮毂16旋转的驱动力的环形永磁体17。在具有上述结构的使用至少一个滚珠轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机10中，当对定子14的线圈14b通电时，在线圈14b和永磁体17之间产生磁场(图中未示出)。线圈14b和永磁体17之间的磁场使得轮毂16沿一个方向旋转。然而，通过利用滚珠轴承13和滚珠轴承15使轮毂16旋转的结构不可能实现具有严格旋转精度的高速驱动，因为当滚珠轴承以高速旋转时上述结构会产生噪音和振动。下面将针对图3所示的气动轴承的结构进行说明。图3是使用至少一个气动轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机的剖视图。如图3所示，使用至少一个气动轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机20包括形成作为主轴电机下部的基座21、安装在基座21上部中心的第一轴承22、环绕第一滚珠轴承22安装并被设计成使线圈23b能够缠绕铁心23a的定子23、以垂直方向安装在上部中心的主轴24、安装在主轴24上部的第二滚珠轴承25、可绕主轴24旋转并盖住基座21上部的受支撑的轮毂26、安装在轮毂26上内部并能产生用以使轮毂26绕主轴24平稳旋转的气动压力的第一气动轴承27和第二气动轴承28、以及安装在轮毂16下部的内圆周表面上并通过与线圈23b协同工作而生成的磁场来产生使轮毂26旋转的驱动力的永磁体27。在具有上述结构的使用至少一个气动轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机20中，当对定子23的线圈23b通电时，在线圈23b和永磁体27之间产生磁场(图中未示出)。线圈23b和永磁体27之间的磁场使得轮毂26沿一个方向旋转。一旦轮毂26旋转，空气就开始在第一气动轴承27和第二气动轴承28的内表面上流动。轮毂26旋转的越快，空气流动就越强。这样，流动的空气变成了在第一气动轴承27和第二气动轴承28、主轴24、第一轴承25、第二轴承22之间的与轮毂26的转速成正比的具有预定刚性的空气层。因此，带有安装的盘片(图中未示出)的轮毂26绕主轴24旋转，同时克服了来自主轴24和轮毂26之间起轴承作用的空气层所施加的负载和扰动。然而，具有上述结构的使用至少一个气动轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机在低速旋转时可提高空气层的刚性，但是当马达的旋转超过固定速度时，空气层的刚性几乎保持恒定，而不会随着转速成正比例地增加。此外，具有上述结构的使用至少一个气动轴承的用于硬盘驱动器的常规主轴电机被设计成使基座与第一轴承组装在一起，而主轴则与第二轴承组装在一起，从而使组装的两个装置相对于气动轴承保持预定大小的气隙。因此，其问题在于主轴电机的组装能力降低，并且难于不变地保持恒定的气隙厚度。此外，主轴电机被设计成使轮毂通过气隙环绕主轴获得支撑，而不是使轮毂与主轴直接接触。因此，在初始启动过程中，主轴电机会遭受气动轴承及第一和第二轴承的故障、磨损量、噪声及振动的影响，而这些都是由摩擦引起的。专利技术目的因此，本专利技术就是针对上述问题而做出的，并且本专利技术的目的是提供一种用于硬盘驱动器的主轴电机，其能够利用由定子铁心与永磁体之间的机械偏移所产生的机械预负载将轮毂和气动轴承组件之间的气隙限定到预定的大小，从而可防止主轴电机因在初始启动过程中的摩擦和由此产生的热而受到损害。本专利技术的另一个目的是提供一种用于硬盘驱动器的主轴电机，其能够通过在没有产生气动压力的初始驱动期间产生静转矩以利用在轮毂和气动轴承组件之间产生电预负载的电偏移(electrical offset)将轮毂和气动轴承组件之间的气隙限定到预定大小，从而可防止主轴电机因在初始启动过程中的摩擦和由此产生的热而受到损害。本专利技术的另一个目的是提供一种用于硬盘驱动器的主轴电机，其能够利用由机械和电偏移产生的机械和电预负载将轮毂和气动轴承组件之间的气隙限定到预定大小，从而由于可防止主轴电机因摩擦和热而受到损害，所以主轴电机具有改进的安全性。
技术实现思路
为实现这些目的，根据本专利技术所述的用于硬盘驱动器的主轴电机包括形成作为所述主轴电机下部的基座；可旋转地安装在所述基座上、用于固定安装盘片的轮毂；定子，其设计成使线圈缠绕多个磁极，所述磁极沿着铁心的外圆周径向形成，所述铁心形成有开口压入配合部分；气动轴承组件，其包括与所述轮毂协同工作以产生气动压力的主轴承体和牢固支撑在所述定子的所述开口压入配合部分之中的辅助轴承体；以及永磁体，其安装在所述轮毂的内圆周表面上，用于通过与所述线圈协同工作以产生磁场，其中由所述定子的线圈缠绕的磁极的垂直宽度的中点以不与安装在所述轮毂的内圆周表面上的永磁体的垂直宽度的中点平齐的方式置于磁场内，以在所述磁极和所述永磁体之间形成机械偏移，由此当没有通电时，在其间形成有机械偏移的所述磁极和所述永磁体之间产生的径向和轴向磁力使得所述轮毂和所述气动轴承组件之间产生机械预负载，从而保持所述轮毂与所述气动轴承组件之间的气隙。在上述结构中，所述机械偏移被形成用以使所述轮毂的永磁体的垂直宽度的中点高于所述定子的磁极的垂直宽度的中点，或者所述机械偏移被形成用以使所述轮毂的永磁体的垂直宽度的中点低于所述定子的磁极的垂直宽度的中点。本专利技术也可被实施成为一种用于硬盘驱动器的主轴电机，其包括形成作为所述主轴电机下部的基座；可旋转地安装在所述基座上、用于固定安装盘片的轮毂；定子，其被设计成使线圈可缠绕多个磁极，所述磁极沿着铁心的外圆周径向形成，所述铁心带有开口压入配合部分；气动轴承组件，其包括与所述轮毂协同工作以产生气动压力的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于硬盘驱动器的主轴电机，包括：形成作为所述主轴电机下部的基座；可旋转地安装在所述基座上、用于固定安装盘片的轮毂；定子，其被构成为使线圈缠绕多个磁极，所述磁极沿着定子铁心的外圆周径向形成，所述铁心形成有开口压入配 合部分；气动轴承组件，包括与所述轮毂协同工作以产生气动压力的主轴承体和牢固支撑在所述定子的所述开口压入配合部分之中的辅助轴承体；及永磁体，其安装在所述轮毂的内圆周表面上，用于通过与所述线圈协同工作以产生磁场，其中由所 述定子的线圈缠绕的磁极的垂直宽度的中点以不与安装在所述轮毂的内圆周表面上的永磁体的垂直宽度的中点平齐的方式置于磁场内，以在所述磁极和所述永磁体之间形成机械偏移，由此当没有通电时，在其间形成有机械偏移的所述磁极和所述永磁体之间产生的径 向和轴向磁力使得所述轮毂和所述气动轴承组件之间产生机械预负载，从而保持轮毂与气动轴承组件之间的气隙。

【技术特征摘要】
KR 2001-11-29 2001/749121.一种用于硬盘驱动器的主轴电机，包括形成作为所述主轴电机下部的基座；可旋转地安装在所述基座上、用于固定安装盘片的轮毂；定子，其被构成为使线圈缠绕多个磁极，所述磁极沿着定子铁心的外圆周径向形成，所述铁心形成有开口压入配合部分；气动轴承组件，包括与所述轮毂协同工作以产生气动压力的主轴承体和牢固支撑在所述定子的所述开口压入配合部分之中的辅助轴承体；及永磁体，其安装在所述轮毂的内圆周表面上，用于通过与所述线圈协同工作以产生磁场，其中由所述定子的线圈缠绕的磁极的垂直宽度的中点以不与安装在所述轮毂的内圆周表面上的永磁体的垂直宽度的中点平齐的方式置于磁场内，以在所述磁极和所述永磁体之间形成机械偏移，由此当没有通电时，在其间形成有机械偏移的所述磁极和所述永磁体之间产生的径向和轴向磁力使得所述轮毂和所述气动轴承组件之间产生机械预负载，从而保持轮毂与气动轴承组件之间的气隙。2.如权利要求1所述的主轴电机，其特征在于，所述机械偏移被形成用以使所述轮毂的永磁体的垂直宽度的中点高于所述定子的磁极的垂直宽度的中点。3.如权利要求1所述的主轴电机，其特征在于，所述机械偏移被形成用以使所述轮毂的永磁体的垂直宽度的中点低于所述定子的磁极的垂直宽度的中点。4.一种用于硬盘驱动器的主轴电机，包括形成作为所述主轴电机下部的基座；可旋转地安装在所述基座上、用于固定安装盘片的轮毂；定子，其被构成为使线圈缠绕多个磁极，所述磁极沿着定子铁心的外圆周径向形成，所述铁心带有开口压入配合部分；气动轴承组件，包括与所述轮毂协同工作以产生气动压力的主轴承体和牢固支撑在所述定子的所述开口压入配合部分之中的辅助轴承体；及永磁体，其安装在所述轮毂的内圆周表面上，用于通过与所述线圈协同工作以产生磁场，其中，由定子的线圈缠绕的磁极的垂直宽度的中点以与安装在轮毂的内圆周表面上的永磁体的垂直宽度的中点平齐的方式放置，同时每个所述磁极至少具有在垂直方向延伸预定长度的上端和下端之一，从而在所述磁极和所述永磁体之间形成电偏移以使每个所述磁极的上端与下端之间的磁通密度分布不同，由此当通电时，所述电偏移使所述永磁体的垂直宽度的中点朝向磁通密度具有最大值的位置移动，从而使轮毂和气动轴承组件之间产生电预负载，以保持所述轮毂与所述气动轴承组件之间的气隙。5.如权利要求4所述的主轴电机，其特征在于，每个所述磁极的所述上端比所述下端长，从而使所述下端比所述上端具有更高的磁通密度。6.如权利要求4所述的主轴电机，其特征在于，每个所述磁极的所述下端比所述上端长，从而使所述上端比所述下端具有更高的磁通密度。7.一种用于硬盘驱动器的主轴电机，包括形成作为所述主轴电机下部的基座；可旋转地安装在所述基座上、用于固定安装盘片的轮毂；定子，其被构成为使线圈缠绕多个磁极，所述磁极沿着定子铁心的外圆周径向形成，所述铁心带有开口压入配合部分；气动轴承组件，包括与所述轮毂协同工作以产生气动压...

【专利技术属性】
技术研发人员：金尚郁，
申请(专利权)人：GW技术株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]