專利名稱：流體動力軸承裝置和包括該裝置的電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體動力軸承裝置，該裝置能夠避免潤滑劑的泄漏，并且能對抗軸承裝置工作環(huán)境的溫度變化而保持漂浮或浮動特性(floatingcharacteristics)或推力(或止推)浮動特性(thrust floating characteristics)的穩(wěn)定，本發(fā)明還涉及一種裝備有所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，該電動機(jī)用在對源自旋轉(zhuǎn)磁盤的信號實施記錄和再現(xiàn)的盤記錄裝置中。
背景技術(shù)：
圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的流體動力軸承的例子的剖視圖。
在該流體動力軸承中，用于關(guān)閉圓柱孔的止推板13固定在襯套11的下端面處，轉(zhuǎn)軸12插入在圓柱孔中。
圓柱孔的開口部分形成為大直徑孔11a，該大直徑孔11a的直徑大于圓柱孔的直徑。
在軸12的外圓周表面上設(shè)有螺旋形動壓力產(chǎn)生凹槽12a，如圖7所示，與襯套11的圓柱孔內(nèi)圓周表面相對。
在軸承工作期間，即軸12和襯套11中至少有一個部件在旋轉(zhuǎn)，動壓力產(chǎn)生凹槽12a使軸12與襯套11之間的間隙中的潤滑劑流向止推板13。
循環(huán)孔12b沿著軸向設(shè)在面對止推板13的軸12端面的中心部分處。并且，軸12設(shè)有連通孔12c，該連通孔12c在軸12運(yùn)轉(zhuǎn)期間自循環(huán)孔12b起與大直徑孔11a連通(見日本未審查專利出版物No.58-24616)。
通過以上所示的結(jié)構(gòu)，靜止時軸12有一個端面與止推板13保持接觸。在軸12旋轉(zhuǎn)時，大直徑孔11a中的潤滑劑在螺旋形動壓力產(chǎn)生凹槽12a的抽吸作用下流向止推板13，從而使軸12漂浮。當(dāng)軸12漂浮時，潤滑劑通過循環(huán)孔12b和連通孔12c流入到大直徑孔11a中。由于改變軸12的浮動量可以調(diào)節(jié)止推板13與軸12一個端面之間的壓力，因此可以獲得穩(wěn)定的浮動特性。
然而，對于上述的結(jié)構(gòu)，存在有嚴(yán)重的缺陷即如果沿軸向作用有振動或沖擊，則流出到設(shè)在襯套11開口處的大直徑孔11a中的潤滑劑將會泄漏到軸承的外面，從而使?jié)櫥瑒┖谋M。
圖12是現(xiàn)有技術(shù)中流體動力軸承的剖視圖。
在該流體動力軸承中，用于關(guān)閉襯套111的圓柱孔111g的止推板113固定在襯套保持件118的下端面處，襯套保持件118包圍著襯套111，轉(zhuǎn)軸112插入在圓柱孔111g中。
在襯套111的圓柱孔111g內(nèi)圓周表面上設(shè)有非對稱人字形動壓力產(chǎn)生凹槽111b，111c，如圖13所示，與軸112的外圓周表面相對。
并且，螺旋形或人字形動壓力產(chǎn)生凹槽112b設(shè)在軸112下端面的面對止推板113的止推表面112a上。
在軸承工作期間，即軸112和襯套111中至少有一個部件在旋轉(zhuǎn)，動壓力產(chǎn)生凹槽111b，111c使軸112與襯套111之間的間隙中的潤滑劑流向止推板113。
通過以上所示的結(jié)構(gòu)，靜止時軸112有一個端面與止推板113保持接觸。當(dāng)軸112旋轉(zhuǎn)時，在軸112止推表面上的動壓力產(chǎn)生凹槽112b的抽吸作用下產(chǎn)生軸向的支撐力，并且軸112與襯套111之間的間隙中的潤滑劑在襯套111內(nèi)表面上的非對稱人字形動壓力產(chǎn)生凹槽111b，111c的抽吸作用下流向止推板113，從而使軸112漂浮。這樣，在預(yù)定工作環(huán)境下，可以獲得給定的止推浮動量(見日本未審查專利出版物No.59-43216)。
然而，對于上述的結(jié)構(gòu)，存在有嚴(yán)重的缺陷即由于工作環(huán)境的溫度變化(普通軸承裝置的性能保證溫度范圍是-10至70℃)會使軸承中潤滑劑的粘度變化，在高溫下潤滑劑粘度降低，使得軸的浮動量低于給定的值，而在低溫下潤滑劑粘度增加，使得軸的浮動量大于給定的值。

發(fā)明內(nèi)容
由此，在考慮以上缺點的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的是提供一種具有高可靠性的流體動力軸承裝置，該流體動力軸承裝置能夠顯示出穩(wěn)定的浮動特性，本發(fā)明還提供一種包括有所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)。
具體來說，在考慮以上缺點的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的是提供一種具有高可靠性的流體動力軸承裝置，該流體動力軸承裝置能夠避免潤滑劑泄漏，并且即使在受到軸向振動或沖擊時也能顯示出穩(wěn)定的浮動特性，本發(fā)明還提供一種包括有所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)。
由此，在考慮以上缺點的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的是提供一種具有高可靠性的流體動力軸承裝置，該流體動力軸承裝置即使在其工作環(huán)境的溫度發(fā)生變化的情況下也能顯示出穩(wěn)定的浮動特性，本發(fā)明還提供一種包括有所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種流體動力軸承裝置，包括具有軸承孔的襯套；軸，該軸可相對旋轉(zhuǎn)地插入在軸承孔中；以及止推軸承件，該止推軸承件固定至所述襯套的端面，并且與軸的一個端面接觸，其中，止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽設(shè)在所述軸一個端面和所述止推軸承件中的至少一處上，在襯套的軸承孔內(nèi)圓周表面和軸的外圓周表面中的至少一個圓周表面上設(shè)置至少兩個徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽，所述徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽用于使?jié)櫥瑒┝髦林雇戚S承件，大于兩個動壓力產(chǎn)生凹槽中襯套與軸之間的間隙且不面對外部的潤滑劑池部分設(shè)在兩個動壓力產(chǎn)生凹槽的中部中，壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推軸承件的軸端面的中心部分處，并且與潤滑劑池部分連通。
通過本發(fā)明第一方面的以上結(jié)構(gòu)，流體動力軸承裝置能獲得穩(wěn)定的推力浮動特性，并且即使在受到軸向振動或沖擊時，也能夠防止由于潤滑劑從軸承內(nèi)部向外泄漏而使軸承中的潤滑劑耗盡。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種流體動力軸承裝置，包括具有軸承孔的襯套；軸，該軸可相對旋轉(zhuǎn)地插入在所述軸承孔中；以及止推軸承件，該止推軸承件固定至襯套的端面，并且與軸的一個端面接觸，
其中，止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽設(shè)在軸的一個端面和止推軸承件中的至少一處上，在襯套的軸承孔內(nèi)圓周表面和軸的外圓周表面中的至少一個圓周表面上設(shè)置至少兩個徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽，所述徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽用于使?jié)櫥瑒┝髦林雇戚S承件，大于兩個動壓力產(chǎn)生凹槽中襯套與軸之間的間隙且不面對外部的潤滑劑池部分設(shè)在兩個動壓力產(chǎn)生凹槽的中部中，壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推軸承件的軸端面的止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽的外圓周鄰近部分處，并且與潤滑劑池部分連通。
通過本發(fā)明第二方面的以上結(jié)構(gòu)，流體動力軸承裝置能獲得穩(wěn)定的止推浮動特性，并且即使在受到軸向振動或沖擊時，也能夠防止由于潤滑劑從軸承內(nèi)部向外泄漏而使軸承中的潤滑劑耗盡。此外，可以有效地利用面對止推軸承件的軸端面的中心部分中的推壓力分布的峰值部分，從而使所述裝置可以設(shè)計得緊湊。
請注意，除了電動機(jī)以外，本發(fā)明的流體動力軸承裝置可以應(yīng)用于各種類型的機(jī)械設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種包括如第一方面所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其中設(shè)置壓力調(diào)節(jié)孔，以便在位置低于潤滑劑池部分的動壓力產(chǎn)生凹槽的作用下使?jié)櫥瑒┏夭糠种械臐櫥瑒┮葡蛑雇瓢澹M(jìn)而移到軸的止推表面的中心部分，然后經(jīng)過設(shè)在軸中的壓力調(diào)節(jié)孔返回到初始位置。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種包括如第二方面所限定的所述流體動流軸承裝置的電動機(jī)，其中設(shè)置壓力調(diào)節(jié)孔，以便在位置低于潤滑劑池部分的非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽的作用下使?jié)櫥瑒┏夭糠种械臐櫥瑒┝飨蛑雇瓢?，進(jìn)而向上移動到軸止推表面上的動壓力產(chǎn)生凹槽的外圓周鄰近部分，并經(jīng)過設(shè)在軸中的壓力調(diào)節(jié)孔返回到初始位置。
本發(fā)明的電動機(jī)包括以上限定的流體動力軸承裝置，其中軸或襯套作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。該電動機(jī)可以用作主軸電機(jī)，在記錄介質(zhì)(諸如硬盤或其他磁盤、磁光盤、CD、DVD，或其他光盤)的驅(qū)動單元中使用。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種流體動力軸承裝置，包括具有軸承孔的襯套；
軸，該軸可相對旋轉(zhuǎn)地插入在所述軸承孔中；圍繞著襯套的襯套保持件；以及止推軸承件，該止推軸承件固定至襯套保持件的端面，并且與軸的一個端面接觸，其中，止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽設(shè)在軸的一個端面和止推軸承件中的至少一處上，在襯套的軸承孔內(nèi)圓周表面和軸的外圓周表面中的至少一個圓周表面上設(shè)置至少兩個徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽，所述徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽用于使?jié)櫥瑒┝髦林雇戚S承件，大于兩個動壓力產(chǎn)生凹槽中襯套與軸之間的間隙且不面對外部的潤滑劑池部分設(shè)在兩個動壓力產(chǎn)生凹槽的中部中，窄間隙部分設(shè)在襯套與止推軸承件之間；并且壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推軸承件的襯套端面中，并且與潤滑劑池部分連通，制成襯套保持件的材料的線性膨脹系數(shù)小于襯套材料的線性膨脹系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明第八方面，提供一種根據(jù)第七方面的流體動力軸承裝置，其中襯套的軸向長度設(shè)置為不大于20mm，窄間隙部分的間隙尺寸與襯套的軸向長度相比設(shè)置為1/500至1/1000，襯套材料與襯套保持件材料之間的線性膨脹系數(shù)差設(shè)置為5.0×10-6至10.0×10-6。
根據(jù)本發(fā)明第九方面，提供一種包括有如第七方面所限定的流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其中襯套或軸作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第十方面，提供一種包括有如第八方面所限定的流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其中襯套或軸作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第十一方面，提供一種包括有如第八方面所限定的流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其中在流體動力軸承裝置的工作環(huán)境的溫度變化時，襯套與襯套保持件之間的線性膨脹系數(shù)差使得用于調(diào)節(jié)推壓力的窄間隙沿著調(diào)節(jié)推力浮動量的方向變化，以響應(yīng)由于潤滑劑粘度的增加和降低而使止推壓力產(chǎn)生的變化。
通過本發(fā)明各方面的上述結(jié)構(gòu)，即使在工作環(huán)境的溫度發(fā)生變化的情況下，襯套與襯套保持件之間的線性膨脹系數(shù)差也會使用于調(diào)節(jié)推壓力的窄間隙沿著使推力浮動量或止推浮動量穩(wěn)定的方向變化，從而流體動力軸承裝置能獲得穩(wěn)定的浮動特性。
請注意，除了電動機(jī)以外，本發(fā)明的流體動力軸承裝置還可以應(yīng)用于各種類型的機(jī)械設(shè)備。
本發(fā)明的電動機(jī)包括以上限定的流體動力軸承裝置，其中軸或襯套作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。該電動機(jī)可以用作主軸電機(jī)，在記錄介質(zhì)(諸如硬盤或其他磁盤、磁光盤、CD、DVD，或其他光盤)的驅(qū)動單元中使用。


通過以下參考附圖并結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些和其他方面和特征將變得清楚，其中圖1是用在硬盤驅(qū)動器中且裝備有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的流體動力軸承裝置的主軸電動機(jī)的示意性剖視圖；圖2是圖1中所示襯套的內(nèi)圓周表面上的動壓力產(chǎn)生凹槽的詳細(xì)視圖；圖3A是圖1所示止推軸承表面的詳細(xì)視圖；圖3B是推壓力分布的解釋性視圖；圖4是用在硬盤驅(qū)動器中且裝備有根據(jù)本發(fā)明第二實施例的流體動力軸承裝置的主軸電動機(jī)的示意性剖視圖；圖5A是圖4所示止推軸承表面的詳細(xì)視圖；圖5B是推壓力分布的解釋性視圖；圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的流體動力軸承的剖視圖；圖7是圖6所示軸的外圓周表面上的動壓力產(chǎn)生凹槽的詳細(xì)視圖；圖8是用在硬盤驅(qū)動器中且裝備有根據(jù)本發(fā)明第三實施例的流體動力軸承裝置的主軸電動機(jī)的示意性剖視圖；圖9是圖8所示襯套的橫截面的詳細(xì)視圖；圖10是圖8所示止推軸承表面的詳細(xì)視圖；圖11是圖8所示襯套下端面與止推板之間的窄間隙附近的詳細(xì)視圖；圖12是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的流體動力軸承的剖視圖；圖13是圖12所示襯套的橫截面的詳細(xì)視圖。
具體實施例方式
在描述本發(fā)明之前請注意，在全文的附圖中相同的標(biāo)號表示相同的部件。
下面將參考附圖1至5B描述本發(fā)明的實施例。
圖1至3B是關(guān)于用在硬盤驅(qū)動器中且裝備有如本發(fā)明第一實施例所述流體動力軸承裝置的主軸電動機(jī)。在這些附圖中，圖2是在襯套內(nèi)圓周表面上的動壓力產(chǎn)生凹槽的詳細(xì)視圖，圖3A是止推軸承表面的詳細(xì)視圖，圖3B是推壓力分布的解釋性視圖。
如圖1所示，大致呈圓柱形的襯套1的下端面通過諸如壓配合、激光焊接、粘合劑的粘合作用等被裝配并固定到主軸電動機(jī)基座4的裝配孔4a中，從而將襯套1固定。
在襯套1中，軸2的上端部分固定在碗形轉(zhuǎn)子轂(rotor hub)5的中心部分處并且軸2向內(nèi)突出，軸2可旋轉(zhuǎn)地插入在圓柱孔1g中，用于關(guān)閉圓柱孔1g的止推板3固定在襯套1的下端部分處。
圓柱形轉(zhuǎn)子磁鐵6在內(nèi)部裝配并固定于轉(zhuǎn)子轂5外圓周壁的內(nèi)圓周表面處，以便面對定子芯7，并且在這兩者間有徑向間隙。硬盤50在外部裝配并被支撐或保持在轉(zhuǎn)子轂5外圓周壁的外圓周表面上。
襯套1以及止推板3和軸2之間的間隙中填充著潤滑劑，并且這些部件構(gòu)成流體動力軸承裝置。
在軸2的下端面處形成有垂直于軸向中心方向的止推表面2a，從而使該止推表面2a沿軸向面對止推板3的上表面，并且在這兩者之間有潤滑劑，這樣就構(gòu)成了止推軸承部分。
環(huán)形凹入潤滑劑池部分1a形成在襯套1圓周上的垂直中間部分。
襯套1的潤滑劑池部分1a的上下內(nèi)圓周表面以及軸2的外圓周表面通過潤滑劑沿徑向彼此面對，從而構(gòu)成上下向心軸承部分或徑向軸承部分。在上和下向心軸承部分中的襯套1內(nèi)圓周部分處設(shè)有非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽1b，1c，用于在軸2旋轉(zhuǎn)期間使?jié)櫥瑒┝飨蛑雇瓢?。
并且，在軸2的內(nèi)部設(shè)有L形彎曲壓力調(diào)節(jié)孔2b，該壓力調(diào)節(jié)孔2b使面對止推板3的止推表面2a的中心部分與襯套1內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分1a彼此連通。
通過以上所示結(jié)構(gòu)，靜止時軸2最下端面的止推表面2a與止推板3保持接觸。當(dāng)軸2旋轉(zhuǎn)時，在圖2所示非對稱人字形動壓力產(chǎn)生凹槽2c的抽吸作用下，潤滑劑池部分1a中的潤滑劑51被致使流向止推板13，從而使軸2浮動。當(dāng)軸2浮動時，潤滑劑51循環(huán)經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)孔2b到達(dá)潤滑劑池部分1a。由于止推板3與軸2下端面的止推表面2a之間的壓力是通過改變軸2的浮動量而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此通過圖3B中所示的推壓力可以獲得穩(wěn)定的浮動特性。此外，當(dāng)軸承裝置受到軸向的振動或沖擊時，在軸2停頓或暫停期間潤滑劑51的表面張力(毛細(xì)管作用)使?jié)櫥瑒?1保持在襯套1與軸2之間的間隙中，而不會泄漏到軸承之外。并且，在軸2旋轉(zhuǎn)期間，在位置高于潤滑劑池部分1a的非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽1b的作用下，潤滑劑51移至潤滑劑池部分1a起到了密封作用，從而防止?jié)櫥瑒?1泄漏到軸承外部。
在位置低于潤滑劑池部分1a的非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽1c的作用下，潤滑劑池部分1a中的潤滑劑51移向止推板3，從而移到軸2的止推表面2a的中心部分，然后經(jīng)過設(shè)在軸2中的壓力調(diào)節(jié)孔2b返回到初始位置。這樣，可以防止由于潤滑劑51的泄漏而使軸承中的潤滑劑51耗盡。
在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的流體動力軸承裝置，如圖4所示，壓力調(diào)節(jié)孔2d設(shè)在軸2的內(nèi)部，并且調(diào)節(jié)孔2d使面對止推板3的止推表面2a上的動壓力產(chǎn)生凹槽2c的外圓周鄰近部分與襯套1內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分1a之間彼此連通。在軸2靜止時，軸2下端面的止推表面2a與止推板3彼此接觸。在軸2旋轉(zhuǎn)時，在圖2所示非對稱人字形動壓力產(chǎn)生凹槽2c的抽吸作用下，潤滑劑池部分1a中的潤滑劑51被致使流向止推板3，從而使軸2浮動。在軸2浮動時，潤滑劑51循環(huán)經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)孔2d到達(dá)潤滑劑池部分1a。由于止推板3與軸2下端面上的止推表面2a之間的壓力是通過改變軸2的浮動量而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此，可以獲得穩(wěn)定的浮動特性。此外，當(dāng)軸承裝置受到軸向振動或沖擊時，在軸2停頓或停止期間潤滑劑51的表面張力(毛細(xì)管現(xiàn)象)使?jié)櫥瑒?1保持在襯套1與軸2之間的間隙中，而不會泄漏到軸承之外。并且，在軸2旋轉(zhuǎn)期間，在位置高于潤滑劑池部分1a的非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽1b的作用下，潤滑劑51移至潤滑劑池部分1a起到了密封作用，從而防止?jié)櫥瑒?1泄漏到軸承外部。
在位置低于潤滑劑池部分1a的非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽1c的作用下，潤滑劑池部分1a中的潤滑劑51流向止推板3，從而向上移動到軸2的止推表面2a上的動壓力產(chǎn)生凹槽2c的外圓周鄰近部分，然后經(jīng)過設(shè)在軸2中的壓力調(diào)節(jié)孔2d返回到初始位置。這樣，可以防止由于潤滑劑51的泄漏而使軸承中的潤滑劑51耗盡，此外可以將止推表面2a的中心部分的最大壓力部分有效地用于依賴圖5B所示推壓力分布的浮動中，從而能夠使流體動力軸承裝置以及主軸電動機(jī)制造得緊湊。
在實施例中，請注意，設(shè)在軸2下表面的止推表面2a處的動壓力產(chǎn)生凹槽2c也可以設(shè)在止推板3的相面對表面(confronting surface)上。
此外，在實施例中，設(shè)在軸2的內(nèi)部且與襯套1內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分1a連通的壓力調(diào)節(jié)孔2b，2d的數(shù)量也可以設(shè)置為2個或更多個。
同樣地，設(shè)在軸2內(nèi)部并且使襯套1內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分1a與面對止推板3的止推表面2a上的動壓力產(chǎn)生凹槽2c的外圓周鄰近部分彼此連通的壓力調(diào)節(jié)孔2d的數(shù)量也可以設(shè)置為2個或更多個。
在前述對實施例的描述中，所述的垂直或上下位置關(guān)系只是為了參考附圖進(jìn)行解釋，而并不是對使用時實際狀態(tài)的限定。
根據(jù)本發(fā)明的流體動力軸承裝置和電動機(jī)，由于使面對止推板的止推表面的中心部分與襯套內(nèi)圓周表面的潤滑劑池部分彼此連通的壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在軸的內(nèi)部，因此可以獲得穩(wěn)定的浮動特性，此外，在施加軸向振動或沖擊時，可以防止?jié)櫥瑒┬孤┑捷S承外部，進(jìn)而防止軸承中的潤滑劑耗盡。
此外，在軸中提供壓力調(diào)節(jié)孔，該壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推板的止推表面的動壓力產(chǎn)生凹槽的外圓周鄰近部分處，并且與設(shè)在襯套的內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分連通，通過提供這樣的壓力調(diào)節(jié)孔可以將止推表面的中心部分的最大壓力部分有效地用于浮動中，從而能夠使流體動力軸承裝置以及主軸電動機(jī)制造得緊湊。
圖8至11是關(guān)于用在硬盤驅(qū)動器中且裝備有如本發(fā)明第三實施例所述流體動力軸承裝置的主軸電動機(jī)。在這些附圖中，圖9是襯套橫截面的詳細(xì)視圖，圖10是止推軸承表面的詳細(xì)視圖。
如圖8所示，圍繞大致呈圓柱形的襯套1A的襯套保持件8的下端面通過諸如壓配合、激光焊接、粘合劑的粘合作用等被裝配并固定到主軸電動機(jī)基座4的裝配孔4a中，從而將襯套保持件8固定。
在襯套1A中，軸2的上端部分固定在碗形轉(zhuǎn)子轂5的中心部分處并且軸2向內(nèi)突出，軸2可旋轉(zhuǎn)地插入在圓柱孔1g中，用于關(guān)閉圓柱孔1g的止推板3固定在圍繞襯套1A的襯套保持件8的下端面處。
圓柱形轉(zhuǎn)子磁鐵6在內(nèi)部裝配并固定于轉(zhuǎn)子轂5外圓周壁的內(nèi)圓周表面處，以便面對定子芯7，并且在這兩者間有徑向間隙。轉(zhuǎn)子包括軸2、轉(zhuǎn)子轂5以及轉(zhuǎn)子磁鐵6。硬盤50在外部裝配并被支撐在轉(zhuǎn)子轂5外圓周壁的外圓周表面上。
襯套1A以及止推板3和軸2之間的間隙中填充著潤滑劑51，并且這些部件構(gòu)成流體動力軸承裝置。
在軸2的下端面處形成有垂直于軸中心方向的止推表面2a，從而使該止推表面2a沿軸向面對止推板3的上表面，并且在這兩者之間有潤滑劑51，這樣就構(gòu)成了止推軸承部分。
如圖10所示動壓力產(chǎn)生凹槽2c設(shè)在軸2的止推表面2a上。
環(huán)形凹入潤滑劑池部分1a形成在襯套1A圓周上的垂直中間部分。
襯套1A的潤滑劑池部分1a的上下內(nèi)圓周表面以及軸2的外圓周表面通過潤滑劑51沿徑向彼此面對，從而構(gòu)成上下向心軸承部分或徑向軸承部分。如圖9所示，在上和下向心軸承部分中的襯套1A內(nèi)圓周部分處設(shè)有非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽1b，1c，用于在軸2旋轉(zhuǎn)期間使?jié)櫥瑒?1流向止推板3。
并且，在襯套1A的內(nèi)部設(shè)有壓力調(diào)節(jié)孔1d，該壓力調(diào)節(jié)孔1d使面對止推板3的襯套1A下端面與襯套1A內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分1a彼此連通。
制成襯套保持件8的材料的線性膨脹系數(shù)小于襯套1A的材料的線性膨脹系數(shù)。
請注意，如圖11所示，窄間隙9設(shè)在襯套1A下端面與止推板3之間。
在這種情況下，襯套1A的軸向長度設(shè)置為不大于20mm，而窄間隙9的間隙量與襯套1A的軸向長度相比設(shè)置為1/500至1/1000。襯套1A的材料與襯套保持件8的材料的線性膨脹系數(shù)之差設(shè)置為5.0×10-6至10.0×10-6。確定設(shè)置的軸向長度，以便通過考慮到所述材料之間的線性膨脹系數(shù)差，在實際的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行節(jié)流效應(yīng)(節(jié)流效果)。確定設(shè)定的窄間隙9的間隙量，以便在實際的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行節(jié)流效應(yīng)(節(jié)流效果)。確定設(shè)定的線性膨脹系數(shù)差，以便通過考慮到襯套1A的軸向長度，產(chǎn)生用于在實際的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行節(jié)流效應(yīng)(節(jié)流效果)的窄間隙。
通過以上所示結(jié)構(gòu)，靜止時軸2下端面的止推表面2a與止推板3保持接觸。當(dāng)軸2旋轉(zhuǎn)時，在如圖10所示設(shè)在軸2止推表面處的動壓力產(chǎn)生凹槽2c的抽吸作用下產(chǎn)生軸向支撐力，此外在如圖9所示設(shè)在襯套1A內(nèi)圓周表面處的非對稱人字形動壓力產(chǎn)生凹槽2b，2c的抽吸作用下，潤滑劑池部分1a中的潤滑劑51被致使流向止推板13，從而使軸2浮動。當(dāng)軸2浮動時，潤滑劑51循環(huán)經(jīng)過設(shè)在襯套1A內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)孔1d到達(dá)潤滑劑池部分1a。由于止推板3與軸2下端面的止推表面2a之間的壓力是通過襯套1A下端面與止推板3之間的窄間隙9的扼流作用而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此可以獲得給定的推力(止推)漂浮或浮動量。
在這種情況下，即使軸承裝置的工作環(huán)境的溫度發(fā)生了變化，用于調(diào)節(jié)推壓力的窄間隙9也會由于襯套1A與襯套保持件8之間的線性膨脹系數(shù)差而沿著調(diào)節(jié)推力漂浮量或推力浮動量的方向發(fā)生改變，以響應(yīng)由于潤滑劑51粘度的變大和變小而引起的推壓力變化。這樣，可以獲得穩(wěn)定的浮動特性。
并且，由于隨著襯套1A的小型化使得推壓力降低，因此用于調(diào)節(jié)推壓力的窄間隙9的間隙量優(yōu)選要盡可能的小，并且窄間隙9響應(yīng)工作環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生的間隙量變化范圍優(yōu)選要盡可能的大。
即，當(dāng)軸承裝置的工作環(huán)境的溫度升高時，由于潤滑劑51的粘度降低使得推壓力實際上變小，而窄間隙9的間隙尺寸變小又使得扼流效應(yīng)增大。這樣，抑制了推力漂浮量或推力浮動量的降低，從而能獲得給定的浮動量。
與此相反，當(dāng)軸承裝置的工作環(huán)境的溫度降低時，由于潤滑劑51的粘度增加使得推壓力實際上變大，而窄間隙9的間隙尺寸變大又使得扼流效應(yīng)減小。這樣，抑制了推力浮動量或止推浮動量的增加，從而能獲得給定的浮動量。
在第三實施例中，將襯套1A的軸向長度設(shè)置為不大于20mm，而窄間隙9的間隙量與襯套1A的軸向長度相比設(shè)置為襯套1A軸向長度的1/500至1/1000，并且將襯套1A的材料與襯套保持件8的材料的線性膨脹系數(shù)之差設(shè)置為5.0×10-6至10.0×10-6，通過這樣的設(shè)置，使得窄間隙9的間隙尺寸從不會變?yōu)榱?，并且使扼流效?yīng)在軸承裝置的性能保證溫度范圍(-10至70℃)的范圍中有效地起作用。
對于襯套1A和襯套保持件8的材料，例如，在JIS中襯套1A的材料是銅合金C3604(線性膨脹系數(shù)18.4×10-6)，而在JIS中襯套保持件8的材料是不銹鋼SUS420J2(線性膨脹系數(shù)10.3×10-6)，在這里可以這樣使用。這里，JIS表示日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
請注意，在第三實施例中，設(shè)在軸2下表面的止推表面2a處的動壓力產(chǎn)生凹槽2c也可以設(shè)在止推板3的相面對表面處。
此外，在第三實施例中，設(shè)在襯套1A中且使襯套1A內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分1a與面對止推板3的襯套1A下端面彼此連通的壓力調(diào)節(jié)孔1d的數(shù)量也可以設(shè)置為2個或更多個。
在前述對第三實施例的描述中，所述的垂直或上下位置關(guān)系只是為了參考附圖進(jìn)行解釋，而并不是對使用時實際狀態(tài)的限定。
根據(jù)本發(fā)明的流體動力軸承裝置和電動機(jī)，由于使面對止推板的襯套下端面與襯套內(nèi)圓周表面的潤滑劑池部分彼此連通的壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在襯套的內(nèi)部，并且由于在襯套下端面與止推板之間設(shè)置有窄間隙，因此可以對抗工作環(huán)境的溫度變化而獲得穩(wěn)定的浮動特性。
此外，襯套的軸向長度設(shè)置為不大于20mm，而窄間隙部分的間隙量與襯套的軸向長度相比設(shè)置為1/500至1/1000，并且將襯套的材料與襯套保持件的材料的線性膨脹系數(shù)之差設(shè)置為5.0×10-6至10.0×10-6，通過這樣的設(shè)置，能響應(yīng)溫度的變化而使扼流效應(yīng)有效地起到作用，從而該裝置實用并且有效。
通過適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合前述各種實施例的任意實施例，可以實現(xiàn)實施例所具有的效果。
盡管參考附圖并結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了全面的描述，然而請注意，本發(fā)明的這種變化和改變對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。在這些變化和改變不偏離權(quán)利要求所限定的范圍的情況下，它們將視為落入權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種流體動力軸承裝置，包括具有軸承孔的襯套；軸，該軸可相對旋轉(zhuǎn)地插入在軸承孔中；以及止推軸承件，該止推軸承件固定至所述襯套的端面，并且與軸的一個端面接觸，其中，止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽設(shè)在所述軸一個端面和所述止推軸承件中的至少一處上，在襯套的軸承孔內(nèi)圓周表面和軸的外圓周表面中的至少一個圓周表面上設(shè)置至少兩個徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽，所述徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽用于執(zhí)行使?jié)櫥瑒┝髦林雇戚S承件的動作，大于兩個動壓力產(chǎn)生凹槽中襯套與軸之間的間隙且不面對外部的潤滑劑池部分設(shè)在兩個動壓力產(chǎn)生凹槽的中部中，壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推軸承件的軸端面的中心部分處，并且與潤滑劑池部分連通。
2.一種流體動力軸承裝置，包括具有軸承孔的襯套；軸，該軸可相對旋轉(zhuǎn)地插入在所述軸承孔中；以及止推軸承件，該止推軸承件固定至襯套的端面，并且與軸的一個端面接觸，其中，止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽設(shè)在軸的一個端面和止推軸承件中的至少一處上，在襯套的軸承孔內(nèi)圓周表面和軸的外圓周表面中的至少一個圓周表面上設(shè)置至少兩個徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽，所述徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽用于執(zhí)行使?jié)櫥瑒┝髦林雇戚S承件的動作，大于兩個動壓力產(chǎn)生凹槽中襯套與軸之間的間隙且不面對外部的潤滑劑池部分設(shè)在兩個動壓力產(chǎn)生凹槽的中部中，壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推軸承件的軸端面的止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽的外圓周鄰近部分處，并且與潤滑劑池部分連通。
3.一種包括如權(quán)利要求1所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，襯套或軸作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。
4.一種包括如權(quán)利要求2所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，襯套或軸作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。
5.一種包括如權(quán)利要求1所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，設(shè)置壓力調(diào)節(jié)孔，以便在位置低于潤滑劑池部分的動壓力產(chǎn)生凹槽的作用下使?jié)櫥瑒┏夭糠种械臐櫥瑒┮葡蛑雇瓢?，進(jìn)而移到軸的止推表面的中心部分，然后經(jīng)過設(shè)在軸中的壓力調(diào)節(jié)孔返回到初始位置。
6.一種包括如權(quán)利要求2所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，設(shè)置壓力調(diào)節(jié)孔，以便在位置低于潤滑劑池部分的非對稱動壓力產(chǎn)生凹槽的作用下使?jié)櫥瑒┏夭糠种械臐櫥瑒┝飨蛑雇瓢?，進(jìn)而向上移動到軸止推表面上的動壓力產(chǎn)生凹槽的外圓周鄰近部分，并經(jīng)過設(shè)在軸中的壓力調(diào)節(jié)孔返回到初始位置。
7.一種流體動力軸承裝置，包括具有軸承孔的襯套；軸，該軸可相對旋轉(zhuǎn)地插入在所述軸承孔中；圍繞著襯套的襯套保持件；以及止推軸承件，該止推軸承件固定至襯套保持件的端面，并且與軸的一個端面接觸，其中，止推側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽設(shè)在軸的一個端面和止推軸承件中的至少一處上，在襯套的軸承孔內(nèi)圓周表面和軸的外圓周表面中的至少一個圓周表面上設(shè)置至少兩個徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽，所述徑向側(cè)動壓力產(chǎn)生凹槽用于執(zhí)行使?jié)櫥瑒┝髦林雇戚S承件的動作，大于兩個動壓力產(chǎn)生凹槽中襯套與軸之間的間隙且不面對外部的潤滑劑池部分設(shè)在兩個動壓力產(chǎn)生凹槽的中部中，窄間隙部分設(shè)在襯套與止推軸承件之間；并且壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在面對止推軸承件的襯套端面中，并且與潤滑劑池部分連通，制成襯套保持件的材料的線性膨脹系數(shù)小于襯套材料的線性膨脹系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體動力軸承裝置，其特征在于，襯套的軸向長度設(shè)置為不大于20mm，窄間隙部分的間隙尺寸與襯套的軸向長度相比設(shè)置為1/500至1/1000，襯套材料與襯套保持件材料之間的線性膨脹系數(shù)差設(shè)置為5.0×10-6至10.0×10-6。
9.一種包括有如權(quán)利要求7所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，襯套或軸作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。
10.一種包括有如權(quán)利要求8所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，襯套或軸作為轉(zhuǎn)子的一部分旋轉(zhuǎn)。
11.一種包括有如權(quán)利要求8所限定的所述流體動力軸承裝置的電動機(jī)，其特征在于，在流體動力軸承裝置的工作環(huán)境的溫度變化時，襯套與襯套保持件之間的線性膨脹系數(shù)差使得用于調(diào)節(jié)推壓力的窄間隙沿著調(diào)節(jié)止推浮動量的方向變化，以響應(yīng)由于潤滑劑粘度的增加和降低而使推壓力產(chǎn)生的變化。
全文摘要
使面對止推板的止推表面的中心部分與襯套內(nèi)圓周表面上的潤滑劑池部分彼此連通的壓力調(diào)節(jié)孔設(shè)在流體動力軸承裝置中的軸的內(nèi)部。這樣，所述裝置能獲得穩(wěn)定的推力浮動特性，并且能防止?jié)櫥瑒┬孤?，進(jìn)而防止?jié)櫥瑒┖谋M。
文檔編號G11B19/20GK1542298SQ20031011694
公開日2004年11月3日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者日下圭吾, 伊藤大輔, 齋藤浩昭, 淺田隆文, 淺井田康浩, 康浩, 文, 昭, 輔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社