專利名稱：復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最主要的幾個(gè)組件包括CPU、顯卡、主板、內(nèi)存和硬盤。唯一只有硬盤是依靠機(jī)械方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的，而機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于電路系統(tǒng)。因此，硬盤的讀寫速度成為進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)速度的瓶頸。加快主軸的轉(zhuǎn)速可以提高硬盤的讀寫速度，但會(huì)導(dǎo)致硬盤機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)熱、磨損、振動(dòng)和噪音等問題。磁懸浮硬盤以磁力將硬盤盤片處于懸浮狀態(tài)，避免了上述問題，為硬盤提高主軸轉(zhuǎn)速提供了極大的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器。磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器是利用磁力軸承的工作原理，用磁力軸承替代原來硬盤驅(qū)動(dòng)器的主軸軸承，而硬盤驅(qū)動(dòng)器其它的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其工作原理均保持不變。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理是在轉(zhuǎn)軸3徑向方向上，利用兩永磁鐵同性相斥所產(chǎn)生的斥力使轉(zhuǎn)軸3的軸線與永磁環(huán)13的軸線保持同心；在轉(zhuǎn)軸3軸向方向上，利用兩永磁鐵同性相斥所產(chǎn)生的斥力和受電流控制的電磁吸力，使轉(zhuǎn)軸3在其軸線方向上的受力達(dá)到平衡，使硬盤盤片處于懸浮狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，避免機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)熱、磨損、振動(dòng)和噪音等問題。為了控制硬盤盤片的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，由位移傳感器監(jiān)測硬盤盤片的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，以計(jì)算機(jī)控制通過各個(gè)盤片軸承線圈的電流，調(diào)節(jié)各個(gè)盤片軸承所產(chǎn)生的電磁力的大小，保證硬盤盤片始終按要求的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，通過消除硬盤盤片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)與空氣摩擦所產(chǎn)生的靜電的措施，避免磁懸浮硬盤受靜電的干擾，提高了硬盤工作的可靠性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括盤片電機(jī)，硬盤盤片，轉(zhuǎn)軸及其支承、控制機(jī)構(gòu)，測定硬盤盤片空間姿態(tài)的位移傳感器，以及由導(dǎo)電液和懸空地浸在其中的導(dǎo)電針構(gòu)成的防靜電機(jī)構(gòu)。支承機(jī)構(gòu)是磁力軸承，其包括由永磁環(huán)、永磁錐盤組成的斥力型被動(dòng)錐度徑向軸承，以及由鐵芯、線圈組成的盤片軸承。轉(zhuǎn)軸的上端、中部、下端頭分別與托盤、永磁錐盤、導(dǎo)電針固連，下部與彈性擋圈嵌連。永磁環(huán)、定子和盤片軸承裝在機(jī)座上，轉(zhuǎn)子裝在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)軸的軸體固連。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，磁懸浮硬盤用磁力軸承替代原來硬盤驅(qū)動(dòng)器的主軸軸承，以磁力將硬盤盤片完全懸浮于空間，避免了硬盤機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)熱、磨損、振動(dòng)和噪音等問題，為硬盤提高主軸轉(zhuǎn)速提供了極大的空間。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中彈性擋圈9接觸到底座8時(shí)的位置示意圖，本圖拆去了硬盤盤片1、壓盤2和托盤4零件。
圖3是圖1中鐵芯(6)、線圈(7)和位移傳感器(18)的平面位置示意圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖，圖中彈性擋圈9處于懸浮狀態(tài)。本圖拆去了硬盤盤片1、壓盤2和托盤4零件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示包括盤片電機(jī)，硬盤盤片1，轉(zhuǎn)軸3及其支承、控制機(jī)構(gòu)，測定硬盤盤片1空間姿態(tài)的位移傳感器18，以及由導(dǎo)電液12和懸空地浸在其中的導(dǎo)電針10構(gòu)成的防靜電機(jī)構(gòu)。支承機(jī)構(gòu)是磁力軸承，其包括由永磁環(huán)13、永磁錐盤14組成的斥力型被動(dòng)錐度徑向軸承，以及由鐵芯6、線圈7組成的盤片軸承。轉(zhuǎn)軸3的上端、中部、下端頭分別與托盤4、永磁錐盤14、導(dǎo)電針10固連，下部與彈性擋圈9嵌連。永磁環(huán)13、定子15和盤片軸承裝在機(jī)座8上，轉(zhuǎn)子17裝在轉(zhuǎn)盤5上，轉(zhuǎn)盤5與轉(zhuǎn)軸3的軸體固連。
如圖3所示盤片軸承有4個(gè)，沿機(jī)座8的圓周方向均勻分布，兩兩相距90°。它們用以約束硬盤盤片1的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，即繞x、y坐標(biāo)軸的2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，沿z坐標(biāo)方向的1個(gè)移動(dòng)自由度。在x-y平面上，x軸線上的兩個(gè)盤片軸承一起實(shí)現(xiàn)硬盤盤片1的差動(dòng)控制，y軸線上的兩個(gè)盤片軸承一起實(shí)現(xiàn)硬盤盤片1的差動(dòng)控制；并且與永磁部件一起約束沿z坐標(biāo)方向的1個(gè)移動(dòng)自由度。
位移傳感器18有3個(gè)，它們沿著機(jī)座8的圓周方向分布，并且不在一條直線上(見圖3)，這樣可以測量確定一個(gè)平面空間姿態(tài)，由此可滿足硬盤盤片1空間姿態(tài)的測定要求。硬盤盤片1可由壓盤2固連于托盤4上。
隔磁罩16將定子15與機(jī)座8隔開，同時(shí)可避免同鐵芯6、線圈7產(chǎn)生電磁干擾。
導(dǎo)電液12裝于導(dǎo)電液盒11內(nèi)，導(dǎo)電液盒11的外殼與機(jī)座8的底部相連。
下面結(jié)合附圖簡述一下本發(fā)明的工作過程。
在非工作狀態(tài)即硬盤盤片1未運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸3不旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，轉(zhuǎn)軸3在永磁環(huán)13和永磁錐盤14所產(chǎn)生的斥力作用下向上移動(dòng)，直至彈性擋圈9與機(jī)座8下部相接觸(見圖2)。
在工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)軸3在盤片軸承所產(chǎn)生的電磁力的作用下向下移動(dòng)，電磁力的大小由通過線圈7中的電流決定，在控制系統(tǒng)的控制下，電磁力與斥力相平衡，使彈性擋圈9懸浮在機(jī)座8下方(見圖4)，同時(shí)盤片電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸3帶動(dòng)硬盤盤片1旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)盤片電機(jī)有電流的情況下，電機(jī)定子15與轉(zhuǎn)子17之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)盤5和轉(zhuǎn)軸3在旋轉(zhuǎn)磁場的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，于是硬盤盤片1處于磁懸浮工作狀態(tài)。同時(shí)，位移傳感器18測量出轉(zhuǎn)盤5的空間姿態(tài)，通過由A/D、DSP、D/A及功率放大器組成的控制系統(tǒng)(參見ZL02115474.0“磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器的防靜電技術(shù)”)，輸出盤片軸承的控制電流，電流在盤片軸承中產(chǎn)生電磁力，使硬盤盤片1隨時(shí)處于理想的懸浮狀態(tài)。
在硬盤盤片1高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其與空氣摩擦所產(chǎn)生的靜電通過轉(zhuǎn)軸3、導(dǎo)電針10、導(dǎo)電液12和導(dǎo)電液盒11構(gòu)成的靜電釋放通道釋放，從而能夠避免損壞硬盤或者降低硬盤讀寫數(shù)據(jù)的可靠性。轉(zhuǎn)軸3、導(dǎo)電針10和電液盒11均由良好的導(dǎo)電材料制造，導(dǎo)電液由潤滑油添加具有導(dǎo)電性的物質(zhì)組成(參見ZL02115474.0“磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器的防靜電技術(shù)”)。
本實(shí)施例中未涉及的硬盤驅(qū)動(dòng)器的其它機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)及工作原理均同現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，包括盤片電機(jī)，硬盤盤片(1)，轉(zhuǎn)軸(3)及其支承、控制機(jī)構(gòu)，測定硬盤盤片(1)空間姿態(tài)的位移傳感器(18)，以及由導(dǎo)電液(12)和懸空地浸在其中的導(dǎo)電針(10)構(gòu)成的防靜電機(jī)構(gòu)，其特征是支承機(jī)構(gòu)是磁力軸承，其包括由永磁環(huán)(13)、永磁錐盤(14)組成的斥力型被動(dòng)錐度徑向軸承，以及由鐵芯(6)、線圈(7)組成的盤片軸承；轉(zhuǎn)軸(3)的上端、中部、下端頭分別與托盤(4)、永磁錐盤(14)、導(dǎo)電針(10)固連，下部與彈性擋圈(9)嵌連；永磁環(huán)(13)、定子(15)和盤片軸承裝在機(jī)座(8)上，轉(zhuǎn)子(17)裝在轉(zhuǎn)盤(5)上，轉(zhuǎn)盤(5)與轉(zhuǎn)軸(3)的軸體固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于盤片軸承有4個(gè)，沿機(jī)座(8)的圓周方向均勻分布，兩兩相距90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是位移傳感器(18)有3個(gè)，它們沿著機(jī)座(8)的圓周方向分布，并且不在一條直線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是在定子(15)和機(jī)座(8)之間設(shè)有隔磁罩(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于硬盤盤片(1)由壓盤(2)固連于托盤(4)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是導(dǎo)電液(12)裝于導(dǎo)電液盒(11)內(nèi)，導(dǎo)電液盒(11)的外殼與機(jī)座(8)的底部相連。
全文摘要
復(fù)合式磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器，其包括盤片電機(jī)，硬盤盤片(1)，轉(zhuǎn)軸(3)及其支承、控制機(jī)構(gòu)，測定硬盤盤片空間姿態(tài)的位移傳感器(18)，以及由導(dǎo)電液(12)和導(dǎo)電針(10)構(gòu)成的防靜電機(jī)構(gòu)。支承機(jī)構(gòu)是磁力軸承，其包括由永磁環(huán)(13)、永磁錐盤(14)組成的斥力型被動(dòng)錐度徑向軸承和由鐵芯(6)、線圈(7)組成的盤片軸承；轉(zhuǎn)軸的上端、中部、下端頭分別與托盤(4)、永磁錐盤、導(dǎo)電針固連，下部與彈性擋圈(9)嵌連；永磁環(huán)(13)、定子(15)和盤片軸承裝在機(jī)座(8)上，轉(zhuǎn)子(17)裝在與轉(zhuǎn)軸軸體相連的轉(zhuǎn)盤(5)上。本發(fā)明避免了硬盤機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)熱、磨損、振動(dòng)和噪音等問題，為硬盤提高主軸轉(zhuǎn)速提供了極大的空間。
文檔編號H02K7/09GK1606084SQ20041006103
公開日2005年4月13日 申請日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者王曉光, 江征風(fēng), 胡業(yè)發(fā), 周祖德 申請人:武漢理工大學(xué)