[发明专利]具有磁盘/轮毂同心度的磁盘存储器

说明书

本发明涉及磁盘存储器领域，更具体地涉及在磁盘存储器内部温度变化时保证记录磁道与磁盘电机的转轴保持同心的装置。

磁盘存储器设计的趋势总是面向更高的磁道密度以允许在一片单一的磁盘上记录更大量的信息。在一般类型的磁盘存储器中，若干数量的磁盘片组成一个叠片组而在各盘片之间则放有垫片。然后，将这一磁盘叠片组支承在一个平面上，例如从轮毂径向伸出的架子，使之围绕通过磁盘电机轴的一条轴旋转。一个轴向作用力将磁盘叠片组夹紧定位。在这种磁盘驱动器中，重要的一点是，一旦在各磁盘或一片专用的伺服磁盘上写入信息时，保证磁盘尽可能小地偏离旋转轴的中心，或者根本没有偏离。

在磁盘片与支承它们的轮毂部分是用具有不同的热膨胀系数的材料制成的磁盘存储器中，在热循环中的不同膨胀在轮毂与磁盘片的边界上产生巨大的力。当热膨胀力变大时，夹紧载荷所产生的摩擦力便不足以克服膨胀力而磁盘片可能径向移位。这一移动通常是无法预测其大小与方向的，并且有可能使磁盘片离开其转动轴。造成的磁道偏心将导致已经在磁盘上的数据成为无法检索的。

在本技术领域内描述过若干意在解决这一问题的努力。

英国2163525号专利描述了一种位于最低的磁盘片与轮毂凸缘（凸缘与盘片具有不同的热膨胀系数）之间的由MYLAR（注册商标）（聚酯树脂）制成的垫片。温度改变造成盘片与凸缘之间的相对运动，这又造成垫片的剪切。垫片的作用是在温度回复到原来的值时（用弹性力）将磁盘片回复到原来的位置上，然而在实践中已发 现这是不能重复工作的。

美国4754351号专利描述了另一种解决方法，其中用轴向的窄条限定了转轴与盘片之间一定的间隙，从而当磁盘片产生热诱导的不均匀膨胀时用于维持一种基本上均匀的间隙。

美国4717977号专利描述了包围在钢制电机圆柱周围的一种铝制套筒的使用方法，这两部分之间的接合限制在靠近重叠表面中心的那一部分。在这一情况下，由于需要外加的铝制套筒而限制了电机的大小。

POT    WO88/06781号申请案描述了一种用于磁盘驱动器的轮毂内电机组件，其中，磁盘片是安装在一个空心的铝质轴上的，该铝质轴中包含一可拆卸的钢质套筒，而在该套筒内则装有电机磁铁。由于轴是铝质的，不均匀热膨胀导致的热变形被消除了，但电机的大小又一次受到了限制。

本发明的一个目的是提供一种有补偿作用的磁盘存储器，从而当温度变化时可保证磁盘与轮毂同心。

在先有技术描述一系列用于解决不可预测的磁盘片位移引起的问题的方法的同时，对于高效的、紧凑的并且在整个磁盘存储器的使用寿命中都是可靠的一种系统有日见增长的需求。

从而，本发明提供了一种磁盘存储器，它包括一个具有一轮毂的磁盘组件，该轮毂可绕一中心轴旋转，具有一个侧壁及一个周边凸缘，至少一片由该凸缘支承的数据存储磁盘，磁盘与凸缘是由具有不同的热膨胀系数的材料制成的，夹紧装置用于将所述磁盘片夹紧在所述凸缘上，位于凸缘的一个第一表面与磁盘的相对表面之间的补偿装置，当温度变化时用于保证使磁盘与轮毂同心。其特征在于补偿装置包括具有不同于轮毂的热膨 胀系数的膨胀装置，该膨胀装置是连接在轮毂侧壁上的，並且具有与轮毂同心的且与磁盘表面无滑动接触的升起部分，补偿装置进一步包含设置在膨胀装置与凸缘之间的装置，用于在温度变化时允许膨胀装置相对于凸缘作径向移动。

膨胀装置是这样设计的，以便使在温度变化中在磁盘与膨胀装置之间的不同膨胀和磁盘与轮毂凸缘之间不同膨胀相比较有所减小。以这一方式使不同膨胀在磁盘/膨胀装置接触面上产生的摩擦力得以减小，借此减小不可预测的磁盘位移的危险性。为了使膨胀装置能与磁盘一起运动，有必要在膨胀装置与轮毂凸缘之间插入一个装置。在温度变化中，连接在轮毂侧壁上的膨胀装置的径向刚性产生面向中心的力，它保证膨胀装置以及该磁盘保持与轮毂同心。

在一种较佳的磁盘存储器中，轮毂的材料具有比磁盘材料小的热膨胀系数，而膨胀装置则用比磁盘材料高的热膨胀系数的材料制成。在一种常见的磁盘存储器形式中，盘片是铝制的而轮毂则是钢的。膨胀装置（例如锌和镁）的较高热膨胀系数意味着能够实现磁盘与膨胀装置两者的膨胀率的“匹配”，即产生在磁盘与膨胀装置之间的摩擦力得以减小。

本发明也能用于其它的系统，例如光盘存储器，其中轮毂是用具有比磁盘高的热膨胀系数的材料制成的，例如轮毂是铝制的而盘则是塑料或玻璃制品。在这样一种系统中，轮毂凸缘将以较盘片为快的速度膨胀，而膨胀装置则可设计为具有较轮毂为低的热膨胀系数，以此来减小光盘/膨胀装置接触面上产生的摩擦力。