專利名稱：電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括一個轉(zhuǎn)子部分和一個定子部分的電動機，該轉(zhuǎn)子部分和定子部分，通過多個含油的螺旋槽軸承，形成一個軸承系統(tǒng)，從而使該轉(zhuǎn)子部分和定子部分的表面部分構(gòu)成一種油阻擋層，以阻止油從軸承滲漏出去。本發(fā)明還涉及這種電動機的一種制造方法。
在開頭一段中所述這種形式的電動機，本來(例如)從美國專利說明US 5427456號中已經(jīng)公知。所述專利說明書更具體地說明一種可以適當(dāng)?shù)赜糜隍?qū)動計算機硬盤的電動機。該公知的電動機包括四個螺旋槽軸承，即二個軸向軸承和二個徑向軸承。為了防止在電動機運轉(zhuǎn)過程中，油從軸承滲漏出去，(例如)在該轉(zhuǎn)子部分的端部，設(shè)置了可阻止油滲漏的一些層。這些層通常稱為“油阻擋層”和“Nyebar擋塊”。這種油阻擋層通常包括氟化物，諸如，全氟鏈烷(perfluoroalkanes)，該全氟鏈烷埋入一個聚合物莖質(zhì)中。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些方面，已知的電動機是不令人滿意的。例如，假如電動機以固定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)較長一段時間，則油可能從一個螺旋槽軸承轉(zhuǎn)移至另一個螺旋槽軸承。這可能造成第一個螺旋槽軸承在干燥的條件下運轉(zhuǎn)，因而使電動機損壞。
本發(fā)明的一個目的是要通過預(yù)防或減少上述的油轉(zhuǎn)移問題，來改善已知的電動機。更具體地說，本發(fā)明的目的是要提供一種包括一個新型的油阻擋層的電動機，該油阻擋層可以預(yù)防或至少減小所述油從一個螺旋槽軸承向另一個螺旋槽軸承的轉(zhuǎn)移。根據(jù)本發(fā)明的該油阻擋層應(yīng)能很好地附著在該電動機的轉(zhuǎn)子部件和定子部件的表面上，并且，所述油阻擋層應(yīng)容易粘貼在該轉(zhuǎn)子部件和定子部件上。
本發(fā)明的這些和其他一些目的可通過一種包括有一個轉(zhuǎn)子部件和一個定子部件的電動機來達到，該轉(zhuǎn)子部件和定子部件通過多個含油的螺旋槽軸承，形成一個軸承系統(tǒng)，從而使該轉(zhuǎn)子部件和定子部件的表面部分帶有一個油阻擋層，以阻止油從軸承滲漏出去。該電動機的特點在于，該油阻擋層包括一個主要是由全氟化羧酸(Perfluorocarboxylic acid)陰離子和/或全氟化烷基硫醇(perfluoroalkylthiol)陰離子構(gòu)成的單分子層。
本發(fā)明所進行的實驗表明，包括一個主要是由全氟化羧酸陰離子和/或全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的單分子層的油阻擋層，可以涂敷成非常薄的一層。厚度小于10毫微米和甚至小于5毫微米的這種形式的油阻擋層，在實踐中已被證明是非常令人滿意的。由于這樣，這種油阻擋層可以設(shè)在內(nèi)部，即設(shè)在相鄰的螺旋槽軸承之間，而不需要特別去適應(yīng)該轉(zhuǎn)子部件或該定子部件。應(yīng)當(dāng)指出，利用通常的Nyebar式油阻擋層是不可能做到這點的。這些Nyebar式油阻擋層的最小厚度都是好幾微米，因此，它們只適合于在外部使用。另外，還發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)部使用Nyebar式油阻擋層會造成螺旋槽軸承污染。這大概是由于在將該定子部件和轉(zhuǎn)子部件裝配成一個完整的電動機過程中，材料被擦傷造成的。
包括一個全氟化羧酸陰離子構(gòu)成的單分子層的油阻擋層對金屬，特別是青銅和不銹鋼的粘附性很好。包括一個全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的單分子層的油阻擋層對金屬，特別是銅、青銅、金和銀的粘附性很好。在實驗中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用這些油阻擋層時，通常的軸承油的滲漏非常小。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“全氟化羧酸陰離子”表示至少90％的C-H基被C-F基代替的羧酸的陰離子。作為原材料使用的羧酸和羧酸鹽可以是支鏈形式，然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，線鏈?zhǔn)降聂人峄螋人猁}一般可改善在該單分子層中的排列次序。對于全氟化烷基硫醇陰離子的說明幾乎與此相同。
本發(fā)明的電動機的一個優(yōu)選實施例的特點是，形成該油阻擋層的全氟化羧酸陰離子的鏈長為10-20個碳原子。如果使用鏈長小于10個碳原子的全氟化羧酸陰離子，則發(fā)現(xiàn)該陰離子在上述單分子層中的密度分布不太密。結(jié)果，在該電動機中所使用的油的滲泄不是最小的。實踐中發(fā)現(xiàn)，鏈長大于20個碳原子的全氟化羧酸陰離子很難處理。
實驗表明，最好上述軸承的螺旋槽部分也帶有由所述單分子層構(gòu)成的一個油阻擋層。從下面所要作的說明中，將會清楚，這樣可使電動機的制造容易進行。另外，還發(fā)現(xiàn)，在該軸承的螺旋槽部分上有該油阻擋層存在，可使油適當(dāng)?shù)丶性谳S承中。
如在本說明的開頭一段中所述那樣，本發(fā)明還涉及一種帶有主要是由全氟化羧酸陰離子構(gòu)成的一個單分子層的電動機的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，這個方法的特點是，在將上述定子部分和轉(zhuǎn)子部分裝配成一個電動機之前，該定子部分和轉(zhuǎn)子部分的部分表面，用包括有全氟化羧酸或全氟化烷基硫醇和/或它形成的鹽的溶液進行處理。
本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實施例的特點是，該電動機的定子部件和轉(zhuǎn)子部件，在用該溶液處理后，還要進行熱處理。由于這樣，該單分子層在該電動機定子部件和轉(zhuǎn)子部件的表面上的粘接質(zhì)量進一步改善。熱處理的溫度最好為60-90℃。
從包括有全氟化羧酸陰離子和/或全氟化烷基硫醇陰離子的溶液中形成單分子層可用不同的方法進行。例如，溶液可通過噴涂的方法或印刷的方法形成。本發(fā)明的方法的一種變型，因為可使制造容易進行而具有吸引力，其特征為，該溶液可通過浸漬方法涂敷。這可使該定子部件的大部分表面和該轉(zhuǎn)子部件的內(nèi)表面(包括該螺旋槽軸承，很簡單地形成包括全氟化羧酸陰離子和/或全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的單分子層的油阻擋層。
本發(fā)明的這些和另外一些方面，結(jié)合下述的實施例將會清楚和得到說明。
在附圖中

圖1示意性表示本發(fā)明的電動機的軸向剖視圖。
應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚起見，該圖不是按比例畫的。
圖1示意性地表示本發(fā)明的電動機(1)的軸向剖視圖，在這種情況下，該電動機可適用于驅(qū)動計算機的硬盤(硬盤驅(qū)動裝置)。該電動機包括一個定子部件(3)和一個轉(zhuǎn)子部件(5)。這個定子部件和轉(zhuǎn)子部件通過二個軸向螺旋槽軸承(2)和二個具有較薄的油層(4)的徑向螺旋槽軸承(6)，形成一個軸承系統(tǒng)。標(biāo)號(7)表示示意性表示的硬盤。
該定子部件(3)主要包括一個基板(9)，一個固定安裝的定子軸(11)，和一個定子線圈(13)。這些零件利用適當(dāng)?shù)姆椒?例如，焊接，壓配合或粘接)彼此剛性地連接在一起。該轉(zhuǎn)子部分(5)包括一個輪轂零件(14)，一個外套(15)，一個園環(huán)形磁鐵(16)和一塊封閉板(17)。轉(zhuǎn)子部分的這些零件也利用適當(dāng)?shù)姆绞交ハ鄤傂缘剡B接在一起。
在圖1中定子軸(11)和轉(zhuǎn)子輪轂零件(14)上的虛線表示該定子部件和轉(zhuǎn)子部件的部分表面，根據(jù)本發(fā)明，該部分表面至少帶有一個上述形式的油阻擋層。上述的這些部分表面的位置非?？拷撀菪圯S承。然而，實際上(參見下文)該轉(zhuǎn)子部件和定子部件的較大部分(包括該螺旋槽軸承)都帶有一個油阻擋層。根據(jù)本發(fā)明，這個油阻擋層包括主要由全氟化羧酸陰離子和/或全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的一個單分子層。壽命試驗表明，這種單分子層非常適用于防止油滲漏。
該油阻擋層可按下述方法形成。首先，利用(例如)紫外線/臭氧處理方法事先清理要形成該油阻擋層的該轉(zhuǎn)子部件和定子部件的部分表面。接著，這些表面用大約為0.1重量％的在乙醇中的f.i.a(吸收熒光指示劑)全氟化羧酸溶液，最好通過浸漬的方法，覆蓋10分鐘。其次，用酒精(乙醇)清洗這些表面，并進行干燥。最好，在干燥工序之后，將這些表面在大約80℃下進行熱處理。然后，將該轉(zhuǎn)子部件和定子部件裝配成一臺電動機。最后，通過一個在該螺旋槽軸承部位的在定子軸(11)上的一個毛細(xì)孔(沒有示出)，加入足夠數(shù)量的油。
為了優(yōu)化該油阻擋層的作用，在比較實驗中，試驗了CF3(CF2)nCOOH類型的不同的全氟化羧酸。研究了全氟化辛酸(Perfluorooctanoic acid)(n＝6)、全氟化癸酸(perfluorodecanoicacid)(n＝8)，全氟化十二烷酸(Perfluorododecanoic acid)(n＝10)。和全氟化十八烷酸(Perfluorooctadecanoic acid)(n＝16)構(gòu)成的單分子層。在所有這些試驗中，許多系列的電動機都以上述方式，形成一個油阻擋層。在所有情況下，均使用大約0.1重量％的在乙醇中的全氟化羧酸溶液。利用靜態(tài)的次級離子質(zhì)譜法(SIMS)測量表面被溶液覆蓋的程度。干燥的油阻擋層的層厚大約為2毫微米。
該電動機要經(jīng)過壽命試驗。經(jīng)過2000小時的試驗以后，包括有全氟化辛酸(n＝6)構(gòu)成的油阻擋層的試驗電動機中的一個電動機的泄漏非常小。在其他系列的電動機中，沒有發(fā)現(xiàn)泄漏。由全氟化十二烷酸(n＝10)和全氟化十八烷酸(n＝16)構(gòu)成的油阻擋層的試驗結(jié)果最好。為了比較，還試驗了一系列不帶有油阻擋層的電動機。在大量的這種系列的電動機中，24小時以后就發(fā)現(xiàn)了泄漏。
在另一些比較實驗中，電動機帶有主要由C6F13(CH2)2Si(C2H5O)3類型的全氟化鏈烷硅烷化合物(Perfluoroalkane silanecompound)構(gòu)成的油阻擋層。靜態(tài)次級離子質(zhì)譜法(SSIMS)測量顯示，這種單分子層的表面相對覆蓋度比使用相應(yīng)的全氟化羧酸得到的表面相對覆蓋度要小。另外，包括構(gòu)成該單分子層的全氟化鏈烷硅烷化合物的溶液的穩(wěn)定性，比相應(yīng)的全氟化羧酸溶液的穩(wěn)定性低。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個實驗中，如上所述那樣，在一個電動機上使用了一個油阻擋層形式的全氟化烷基硫醇。在這種情況下，使用了1H，1H，2H，2H形式的全氟化癸烷硫醇。這種化合物似乎可得到與全氟化羧酸化合物同樣的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的電動機帶有主要包括全氟化羧酸陰離子和/或全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的一個單分子層所組成的油阻擋層。這個單分子層可以簡單地通過浸漬的方法，加在該電動機的定子部件和轉(zhuǎn)子部件的表面上。該油阻擋層的厚度非常小，并可以成功地阻止油的滲漏。
權(quán)利要求
1.一種包括有一個轉(zhuǎn)子部件和一個定子部件的電動機，該轉(zhuǎn)子部件和定子部件通過多個含油的螺旋槽軸承，形成一個軸承系統(tǒng)，從而使該轉(zhuǎn)子部件和定子部件的部分表面帶有一個油阻擋層，以阻止油從該軸承滲漏出去，其特征在于，該油阻擋層包括一個主要是由全氟化羧酸陰離子和/或全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的單分子層。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征為，該油阻擋層的全氟化羧酸陰離子的鏈長為10～20個碳原子。
3.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征為，該軸承的螺旋槽部分也帶有該單分子層。
4.一種制造如權(quán)利要求1所述的電動機的方法，其特征為，在將該定子部件和轉(zhuǎn)子部件裝配成一臺電動機之前，該定子部分和轉(zhuǎn)子部分的部分表面，利用包括全氟化羧酸或全氟化烷基硫醇和/或其形成的鹽的溶液進行處理。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征為，該定子部件和轉(zhuǎn)子部件在利用該溶液處理以后，還要經(jīng)過熱處理。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，熱處理的溫度為60-90℃。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征為，該定子部件和轉(zhuǎn)子部件通過浸漬的方法，利用該溶液進行處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括一個定子部件和一個轉(zhuǎn)子部件的電動機,該定子部件和轉(zhuǎn)子部件形成一個含油的螺旋槽軸承系統(tǒng)。為了防止油從該軸承系統(tǒng)滲漏至外界環(huán)境中,所述定子部件和轉(zhuǎn)子部件的表面區(qū)域,帶有一個所謂的油阻擋層。根據(jù)本發(fā)明,所述油阻擋層包括一個由全氟化羧酸陰離子(特別是鏈長為10～20個碳原子的該陰離子)和/或全氟化烷基硫醇陰離子構(gòu)成的單分子層。這種形式的油阻擋層,通過浸漬的方法,可以很容易地在該電動機的轉(zhuǎn)子部件和定子部件上形成。這些油阻擋層的厚度非常小,并且非常適用于防止油的滲漏。
文檔編號F16C33/74GK1244237SQ98801932
公開日2000年2月9日 申請日期1998年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月20日
發(fā)明者J·維德尼斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司