盤驅動電機和具有該電機的盤驅動裝置的製作方法
2023-05-15 10:39:36
專利名稱：盤驅動電機和具有該電機的盤驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於驅動記錄盤(例如，CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM或DVD-RW)的電機，以及具有該電機的盤驅動裝置。
背景技術：
近年來，辦公自動化設備(特別是數據終端裝置，例如PC和AV裝置)的便攜性得到了提高，而這又要求減少盤驅動裝置的重量和厚度，盤驅動裝置用來驅動構成存儲單元的記錄介質，例如CD-ROM或DVD。
這種類型的盤驅動電機具有由鐵製成的電機安裝板，以確保三個功能，即，將電機安裝在外部的功能、一體地緊固電機的組成部件的功能以及保持用於控制電機的電路板的功能。該安裝板支撐由黃銅製成的軸承襯以保持軸承。一軸通過一對軸承被可旋轉地支撐在軸承襯中。轉子和用來承載盤的由樹脂製成的轉臺固定在該軸上，並且定子以與布置在轉子上的轉子磁鐵徑向相對的關係固定在軸承襯上。定子包括定子鐵心和定子繞組，該定子鐵心具有多個徑向布置在其上的齒，而定子繞組纏繞在定子鐵心的每個齒上。
在上述傳統的盤驅動裝置中，鐵板被用作電機安裝板，黃銅軸承襯用於支撐軸承，和樹脂轉臺用於承載盤。然而，由於鐵和黃銅的比重較大，因此包括由這些材料製成的部件的盤驅動電機較重，從而使得這種電機的便攜性差。
此外，使用樹脂轉臺限制了盤裝置厚度的減小以保持彎曲剛度。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種輕型盤驅動電機。為實現此目的，使傳統上主要由鐵製成的電機安裝板由輕金屬(例如，鋁)製成。同樣，使傳統上由黃銅製成的軸承襯由輕金屬(例如，鋁)製成。使用輕型鋁製造的電機比傳統的電機輕。而且，將傳統上由樹脂(例如，環氧樹脂)製成的電路板構造成柔性印刷電路板(FPC)。FPC電路板相應地減少了重量。此外，在電機安裝板上形成有孔或開口，以容納定子繞組。因此，電機安裝板減少的重量等於與孔或開口相對應的金屬的重量。通過全部或部分實現這些措施，分別提供了與傳統的盤驅動電機和盤驅動裝置相比，重量相當輕的盤驅動電機和具有該電機的盤驅動裝置。
本發明的另一目的在於提供一種薄的盤驅動電機。為實現此目的，用矽鋼板來構成傳統上主要由鐵製成的電機安裝板。使用強度比鐵高的矽鋼可減少電機安裝板的厚度。此外，將傳統上由樹脂(例如，環氧樹脂)製成的電路板構造成柔性印刷電路板(FPC)。與傳統的環氧樹脂電路板相比，FPC電路板減小了電路板的厚度。而且，在電機安裝板中形成有孔或者開口，並且每個定子繞組的下部都容納在這些孔中或者通過每個開口穿過電機安裝板。這種結構的結果是，與傳統的電機相比，可以降低定子的安裝位置並且減少了電機沿旋轉軸線方向的總高度。通過全部或部分實現這些改進，分別提供了與傳統的盤驅動電機和盤驅動裝置相比，厚度相當薄的盤驅動電機和具有該電機的盤驅動裝置。
本發明的又一目的在於提供一種具有高冷卻能力的盤驅動電機。為實現此目的，使傳統上由鐵製成的電機安裝板由矽鋼製成。此外，使傳統上主要由黃銅製成的軸承襯由輕金屬(例如，鋁)製成。使用比鐵的導熱率更高的金屬(例如，鋁和/或黃銅)能有效地散發電機中所產生的熱。而且，在電機安裝板中形成有容納定子繞組的每個下部的孔或開口。這樣形成的孔或開口提高了透氣性，因此電機具有更高的冷卻能力。通過實現全部或部分這些改進，提供了一種與傳統的電機相比具有非常高的冷卻能力的盤驅動電機和具有該盤驅動電機的盤驅動裝置。
通過閱讀下面結合附圖的詳細描述，將更加明白本發明的上述以及其它的目的、特徵和優點。
圖1為表示根據本發明一個實施例的盤驅動電機的剖視圖。
圖2為表示根據本發明另一實施例的盤驅動電機的剖視圖。
圖3為表示根據本發明又一實施例的盤驅動電機的仰視圖。
圖4為表示根據本發明又一實施例的盤驅動電機的仰視圖。
具體實施例方式
參照圖1到圖4來說明根據本發明實施例的電機。然而，本發明並不限於這些實施例。在對實施例的描述中，每一附圖中的術語「垂直方向」並不旨在限制相關裝置實際安裝的方向。
圖1為根據本發明一個實施例的盤驅動電機的剖視圖。在圖1中，軸承襯2布置在電機安裝板1上，該電機安裝板1提供了盤驅動裝置(未示出)的基座，以從記錄盤D讀取數據或將數據寫入記錄盤D。由含油金屬(oilretaining metal)製成的圓柱形徑向軸承3a固定地裝配在軸承襯2的內周面上。電機安裝板1和軸承襯2由鋁合金製成。基本上為盤狀鋁合金的蓋構件1a安裝在軸承襯2的下端，而定子7固定在軸承襯2的外圍上。定子7包括由矽鋼板製成的定子鐵心7a和鋁線圈7b，該定子鐵心在其外徑上具有沿周向方向以預定節距布置的齒，而鋁線圈7b纏繞在定子鐵心7a的齒上。線圈7b的繞組部分形成在齒上。
徑向軸承3a和布置在蓋構件1a的上表面上的樹脂推力軸承3b可旋轉地支撐軸4，以具有沿垂直方向(軸向)的旋轉軸線。基本上為杯狀的轉子5固定在軸4的上端處。轉子5的上壁兼用作轉臺。兼用作記錄盤D的止動件的環形緩衝件5a安裝在轉子5上表面的外圍鄰近。通過該緩衝件5a，將記錄盤D放置在轉臺上。基本為環形的轉子磁鐵6以與定子7相對的關係布置在磁性材料的轉子5的圓柱形壁的內周面上。環形磁鐵10以與轉子5的上壁相對的關係向內安裝在定子7的定子鐵心7a的上表面上，從而沿軸向向下吸引轉子5。
凸緣2a布置在軸承襯2的上端處的外周上。凸緣2a接合止動件5b，從而防止轉子5向上脫離，該止動件5b向內布置在鄰近凸緣2a的轉子5的上壁的下表面上。
盤校準件(disk aligner)8與轉子5的上壁(即，轉臺的中央部分)一體且同心布置。盤校準件8包括裝配在記錄盤D的中心孔中的基本為圓柱形的樹脂殼體8a，以及多個具有樹脂校準爪8c的校準爪部分8b，所述校準爪部分通電以從殼體8a徑向伸出，並適於移入和移出盤校準件8。校準爪部分8b沿周向等距離布置。
電路板9形成有轉子5的旋轉驅動電路以及用於定子7的繞組電流控制電路，該電路板與預定的電子部件一起布置在電機安裝板1的上表面上，且位於定子7和由鋁合金製成的電機安裝板1之間。電路板9用粘合劑等固定。電路板9構造成柔性印刷電路板，因此，與進一步在電機安裝板1上堆積的環氧樹脂的電路板相比，可減少其厚度。
此外，由鋁合金製成的電機安裝板1可以選擇地由具有鎂、錳、銅、矽、鋅等的鋁合金製成，並通過壓力滾壓或熱處理增加其強度。使用高強度鋁合金可以減少厚度。
鋁的比重大約為鐵的三分之一。一旦電機安裝板1和軸承襯2由鋁合金製成，則因此可減少盤驅動電機的重量。
鋁的導熱率大約為鐵的導熱率的三倍，並因此易於傳熱。因此，在電機中產生的熱就從軸承襯2傳遞到電機安裝板1，並有效地從電機散出。
根據上述實施例，可使用矽鋼板代替用於如圖1所示的電機安裝板1的鋁合金。由於矽鋼板的高剛度，因此可形成重量輕且薄的電機安裝板1，同時確保了與傳統的鐵安裝板基本相同的剛度。此外，矽鋼板的導熱率比鐵高，因此其比鐵板更易於傳熱。因此，在電機中產生的熱就從鋁合金軸承襯2傳遞到由矽鋼板製成的電機安裝板1，並有效地從電機散出。
下面，將參考圖2到圖4來說明另一實施例。圖2為盤驅動電機的剖視圖，而圖3和圖4為從電機安裝板側看的盤驅動電機的仰視圖。在說明根據下面實施例的電機的基本結構中，也參考圖1。
在圖2中，軸承襯12布置在電機安裝板11上，該電機安裝板11構成了用於安裝盤驅動裝置(未示出)的基座，以從記錄盤D讀取數據/將數據寫入記錄盤D。由含油金屬製成的圓柱形徑向軸承13a固定地裝配在軸承襯12的內周面上。電機安裝板11和軸承襯12由鋁合金製成。基本為盤狀的鋁合金蓋構件11a安裝在軸承襯12的下端，而定子17固定在軸承襯12的外周上。定子17包括矽鋼板製成的定子鐵心17a和鋁線圈17b，該定子鐵心在外徑側上具有沿周向方向以預定節距布置的齒，而鋁線圈17b纏繞在定子鐵心17a的齒上。線圈17b的纏繞部分形成在齒上。
徑向軸承13a和布置在蓋構件11a的上表面上的樹脂推力軸承13b以這樣的方式可旋轉地支撐軸14，從而具有沿垂直(軸向)方向的旋轉軸線。基本上為杯狀的轉子15固定在軸14的上端，轉子15包括轉子臺151和轉子保持件152。由鋁合金製成的轉子臺151構成轉子15的上壁部分，且轉子臺151兼用作轉臺。環形緩衝件15a兼用作記錄盤D的止動件，該緩衝件安裝在轉子臺151的上表面的外周附近。通過緩衝件15a來放置記錄盤D。基本為環形的轉子磁鐵16以與定子17相對的關係布置在環形轉子保持件152的圓柱壁的內周面上，環形轉子保持件152由磁性材料製成並焊接在轉子臺151上。環形磁鐵110a、110b以相對的關係分別安裝在定子17的定子鐵心17a的向內上表面和轉子臺151上，且向下軸向吸引轉子15。
凸緣12a一體地布置在軸承襯12的上端外周上。凸緣12a與轉子止動件15b接合以防止轉子15向上脫離，轉子止動件15b向內地與鄰近凸緣12a的轉子臺151的上壁的下表面成一體。由鋁合金製成的轉子臺151可進一步減少重量。轉子止動件15b也可一體地形成。
盤校準件18如圖1所示與轉子15的上壁(即，轉臺的中央部分)一體且同心地形成。盤校準件18包括裝配在記錄盤D的中央孔中基本為圓柱形的樹脂殼體18a以及多個具有樹脂校準爪18c的校準爪單元18b，校準爪在通電時從殼體18a沿徑向向外伸出，並適於移入或移出盤校準件18。校準爪單元18b沿周向等距離布置。
在記錄盤D的中央孔裝配在盤校準件18上的情況下，記錄盤D的下表面的內周部分與校準爪18c接觸。在這種情況下，記錄盤D被向下壓。然後，校準爪18c克服線圈彈簧18d的勵磁力沿直徑方向向內移動。這樣，盤D可向下移動。
使用粘合劑等將電路板19布置並固定在電機安裝板11的上表面上且位於電機安裝板11和定子17之間。電路板19在其上形成有帶有預定電子部件的轉子15的旋轉驅動電路以及用於定子17的線圈電流控制電路。電路板19由FPC形成，並因此與其中進一步在電機安裝板11上堆積環氧樹脂電路板的情況相比，可減少電路板的厚度。
如圖2和圖3所示，電機安裝板11和電路板19形成有多個開口(孔)11b，並且纏繞在定子鐵心17a的齒上的線圈17b的每個繞組(沿軸向鄰近電機安裝板)的一部分通過部分開口11b布置。採用這種結構，定子17可安裝於軸承襯12的較低位置處，且電機的厚度減少量等於適於插入開口11b中的線圈17b的繞組(突起)的軸向尺寸。此外，除去與電機安裝板11的開口11b的大小相等量的鋁合金可減少重量。而且，由於改進了冷卻能力，而使得電機中的透氣性得以提高。除了每個繞組插入其中的開口之外，在電路板19的任何部分(沒有安裝電子部件或盤驅動裝置)，除了用於將電機安裝板11安裝在盤驅動裝置上的螺紋孔之外的部分也可以形成類似的開口，只要能保持所需的剛度即可。
如圖4所示，除了覆蓋轉子15和定子17整個周邊的結構之外，電機安裝板21可構造成覆蓋轉子15的部分周邊且支撐軸承襯12，只要其具有其中能設置其上安裝有所需電子部件的電路板以形成電路的區域即可。如圖4所示，在電機安裝板21中形成有多個開口21a，並且線圈17b的每個繞組(沿軸向鄰近電機安裝板)的部分可插入該開口21a的部分中。這樣，通過形成開口21a減少了厚度，通過用鋁合金形成電機安裝板21減少了重量，且同時通過減少電機安裝板的面積來節省空間，以進一步減少重量。
在上述實施例中，在圖2到圖4中所示的電機安裝板由鋁合金製成。或者，也可使用矽鋼板。由於矽鋼板的高剛度，因此使用矽鋼板可形成重量輕且薄的電機安裝板，而同時可確保與傳統的由鐵製成的安裝板大致相同的剛度。
本發明並不限於上述實施例，只要不脫離本發明的精神，可進行各種修改。
例如，代替用於電路板的FPC，用芳族聚醯胺製成電路板以減少重量。
此外，可用以鋁為主要材料的複合材料(例如，覆銅鋁線)製成的繞組替代上述的鋁繞組。因此，與傳統的漆包線相比可減少重量。
電機安裝板1和軸承襯2可由除了鋁之外的輕金屬或輕合金製成，只要其重量輕導且熱率高。
此外，本發明的上述實施例可彼此進行不同的組合。例如，具有開口的鋁合金電機安裝板可與磁性材料的轉子5組合。
根據本發明的盤驅動電機和盤驅動裝置具有以下的優點。
具體地，鑑於電機安裝板和軸承襯由輕金屬或輕合金製成，所選擇的材料具有比鐵更高的導熱率，在減少電機重量的同時可有效散發電機中產生的熱。
電機安裝板由高剛度的矽鋼板形成。因此，通過有效地利用矽鋼板的高剛度，可在減少電機安裝板沿旋轉軸線方向厚度的同時，確保與由鐵製成的電機安裝板基本一樣的剛度。此外，可有效地散發電機中產生的熱量，並同時可減少電機的重量。由於使用磁性矽鋼板作為電機安裝板，因此裝配工作和其它的電機操作基本與由鐵製成的電機安裝板相同，不會增加成本。
使用FPC用於電路板既可減少重量又可減少厚度。
轉臺由輕金屬或輕合金製成，所選擇的材料具有比鐵更高的導熱率，因此可防止由於電機產生熱而引起的變形。
可有效地散發電機中產生的量，此外，也可顯著減少重量。
鑑於電機安裝板和軸承襯由具有小比重的輕金屬或輕合金(例如，鋁或鋁合金)製成，可通過軸承襯和利用板的高導熱率來散發在電機中產生的熱量。同時，可減少電機重量。
上述提供的盤驅動電機可有效散發電機中產生的熱，且同時減少了盤驅動電機的重量和厚度。
該申請基於在2004年3月17日在日本專利局提交的系列號為No.2004-076779以及於2005年2月7在日本專利局提交的系列號為No.2005-030559的日本專利申請，其內容結合於此作為參考。
權利要求
1.一種電機，其置於盤裝置中以使數據記錄盤旋轉，該電機包括電機安裝板，其將電機安裝在盤裝置上；軸承襯，其布置在所述電機安裝板上；轉子，其通過軸承可旋轉地支撐在所述軸承襯的周面上；轉臺，在其上放置有數據記錄盤，且該轉臺與所述轉子一體地旋轉；轉子磁鐵，其安裝在所述轉子上；定子，其以與轉子磁鐵徑向相對的關係布置；以及電路板，其固定在所述電機安裝板上；其中所述電機安裝板和所述軸承襯由在輕金屬和輕合金中選擇的其中之一製成，所選的材料的導熱率比鐵更高，並且所述電路板為柔性印製電路板。
2.根據權利要求1所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述轉臺由在輕金屬和輕合金中選擇的其中之一製成，並且所選的材料的導熱率比鐵更高。
3.根據權利要求1所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述輕金屬和所述輕合金分別為鋁和鋁合金。
4.根據權利要求1所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述電機安裝板具有多個開口，所述定子包括定子鐵心和定子繞組，所述定子鐵心具有多個徑向布置在其上的齒，所述定子繞組纏繞在所述定子鐵心的每個齒上，並且每個繞組的一部分都插入到每個所述的開口中。
5.根據權利要求4所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述繞組由複合材料製成，該複合材料包括銅和在鋁和鋁合金中選擇的其中之一。
6.一種盤驅動裝置，其包括根據權利要求1所述的盤驅動電機，以可旋轉地驅動放置於所述轉臺上的盤。
7.一種電機，其置於盤裝置中以使數據記錄盤旋轉，該電機包括電機安裝板，其將所述電機安裝在盤裝置上；軸承襯，其布置在所述電機安裝板上；轉子，其通過軸承可旋轉地支撐在所述軸承襯的周面上；轉臺，在其上放置有數據記錄盤，且該轉臺與所述轉子一體地旋轉；轉子磁鐵，其安裝在所述轉子上；定子，其以與轉子磁鐵徑向相對的關係布置；以及電路板，其固定在所述電機安裝板上；其中所述電機安裝板由矽鋼板形成，所述軸承襯由在輕金屬和輕合金中選擇的其中之一製成，所選的材料的導熱率比鐵更高，和所述電路板為柔性印製電路板。
8.根據權利要求7所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述轉臺由在輕金屬和輕合金中選擇的其中之一製成，且所選的材料的導熱率比鐵更高。
9.根據權利要求7所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述輕金屬和輕合金分別為鋁和鋁合金。
10.根據權利要求7所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述電機安裝板具有多個開口，所述定子包括定子鐵心和定子繞組，所述定子鐵心具有多個徑向布置在其上的齒，所述定子繞組纏繞在所述定子鐵心的每個齒上，並且每個繞組的一部分都插入到每個所述的開口中。
11.根據權利要求10所述的盤驅動電機，其特徵在於，所述繞組由複合材料製成，該複合材料包括銅和在鋁和鋁合金中選擇的其中之一。
12.一種盤驅動裝置，其包括根據權利要求7所述的盤驅動電機，以可旋轉地驅動放置於所述轉臺上的盤。
13.一種電機，其置於盤裝置中，以使數據記錄盤旋轉，該電機包括電機安裝板，其將所述電機安裝在盤驅動裝置上；軸承襯，其布置在所述電機安裝板上；轉子，其通過軸承可旋轉地支撐在所述軸承襯的周面上；轉臺，在其上放置有數據記錄盤，且該轉臺與所述轉子一體地旋轉；轉子磁鐵，其安裝在所述轉子上；定子，其以與轉子磁鐵徑向相對的關係布置；以及電路板，其固定在所述電機安裝板上；其中所述電機安裝板和所述軸承襯由在輕金屬和輕合金中選擇的其中之一製成，所選的材料的導熱率比鐵更高。
14.一種電機，其置於盤裝置中，以使數據記錄盤旋轉，該電機包括電機安裝板，其將所述電機安裝在盤裝置上；軸承襯，其布置在所述電機安裝板上；轉子，其通過軸承可旋轉地支撐在所述軸承襯的周面上；轉臺，在其上放置有數據記錄盤，且該轉臺與所述轉子一體地旋轉；轉子磁鐵，其安裝在所述轉子上；定子，其以與轉子磁鐵徑向相對的關係布置；以及電路板，其固定在所述電機安裝板上；其中所述電機安裝板由矽鋼板形成，所述軸承襯由在輕金屬和輕合金中選擇的其中之一製成，所選的材料的導熱率比鐵更高。
全文摘要
公開了一種電機以及一種具有盤驅動電機的盤驅動裝置。一軸承襯布置在電機安裝板上，該電機安裝板構成用於安裝在盤驅動裝置上的基座，以從記錄盤讀取數據/將數據寫入記錄盤。一軸通過軸承可旋轉地支撐在軸承襯內。環形盤放置於其上的轉子固定在所述軸的上端。轉子磁鐵安裝在所述轉子的內周壁表面上。定子以與所述轉子磁鐵相對的關係布置在所述軸承襯外側。所述軸承襯由鋁合金製成，所述電機安裝板由鋁合金或矽鋼板製成，且所述電路板由FPC形成。這樣，可有效散發電機中產生的熱量。因此，盤驅動電機和具有該電機的盤驅動裝置的厚度和重量都得以減小。
文檔編號G11B5/012GK1671028SQ20051005541
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月17日 優先權日2004年3月17日
發明者清水康雄, 山本幸一, 西岡孝哲 申請人:日本電產株式會社