專(zhuān)利名稱(chēng)：主軸電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一個(gè)主軸電機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及利用流體動(dòng)力壓力軸承支撐在軸承部分內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸的主軸電機(jī)，旋轉(zhuǎn)軸被封閉在軸承部分內(nèi)的潤(rùn)滑油所圍繞。
背景技術(shù)：
近幾年，增加了對(duì)較小尺寸和較輕重量主軸電機(jī)的需求。在數(shù)據(jù)記錄裝置中，例如用于計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)和光盤(pán)，也增加了對(duì)較高記憶容量密度的需求。這些發(fā)展從技術(shù)上提高了對(duì)用于驅(qū)動(dòng)這些磁盤(pán)的電機(jī)在增加轉(zhuǎn)速和改善旋轉(zhuǎn)精度方面的要求。
在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中，為了滿(mǎn)足采用軸承支撐旋轉(zhuǎn)軸的要求，趨勢(shì)越來(lái)越傾向于采用流體動(dòng)力壓力軸承替代傳統(tǒng)的滾珠軸承。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體動(dòng)力壓力軸承通過(guò)在潤(rùn)滑流體內(nèi)產(chǎn)生流體動(dòng)力壓力來(lái)支撐旋轉(zhuǎn)的軸。
在本領(lǐng)域，流體動(dòng)力壓力軸承的技術(shù)是公知的。采用流體動(dòng)力壓力軸承作為支撐主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的軸承的結(jié)構(gòu)也是公知的(例如，見(jiàn)日本專(zhuān)利2937833)。公知的傳統(tǒng)的流體動(dòng)力壓力軸承的例子表示在

圖19A-19C。
如圖19A-19C所示，旋轉(zhuǎn)軸40為了旋轉(zhuǎn)被支撐在一個(gè)軸承套41內(nèi)，這樣界定了軸承部分。潤(rùn)滑油12被封閉在形成在軸承套41的內(nèi)周表面和底表面及旋轉(zhuǎn)軸的外表面之間的間隙44內(nèi)。一個(gè)徑向動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽42形成在軸承套支撐部分的內(nèi)周表面，而一個(gè)軸向推力動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽43形成在軸承套41的底表面。
當(dāng)軸40旋轉(zhuǎn)時(shí)，徑向動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽42和軸向推力動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽43分別在徑向和軸向方向產(chǎn)生梯度壓力，使得旋轉(zhuǎn)軸能夠在軸承套內(nèi)，在它們之間帶有潤(rùn)滑油膜的以懸浮狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
在上述主軸電機(jī)工作期間，封閉在旋轉(zhuǎn)軸40和套41之間的間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油12向上升到在套41的頂邊緣部分的開(kāi)口表面。潤(rùn)滑油上升現(xiàn)象可以通過(guò)體積的變化而產(chǎn)生，體積變化來(lái)自溫度變化引起的潤(rùn)滑油膨脹和收縮、軸承尺寸的膨脹位移、軸旋轉(zhuǎn)開(kāi)始和停止處抽吸作用產(chǎn)生的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)或在旋轉(zhuǎn)過(guò)程離心力和動(dòng)力壓力的作用。
上述潤(rùn)滑油的上升以至達(dá)到和溢出軸承套的開(kāi)口表面從而產(chǎn)生潤(rùn)滑油泄漏問(wèn)題。潤(rùn)滑油從軸承套內(nèi)的泄漏和損耗導(dǎo)致流體動(dòng)力壓力不足，潤(rùn)滑減弱，和在某些情況，發(fā)生在旋轉(zhuǎn)軸和軸承套之間接觸區(qū)域產(chǎn)生燒灼。此外，泄漏的潤(rùn)滑油能消除磁盤(pán)上的紀(jì)錄。
如圖19A-19C所示，逐漸擴(kuò)大部分46有一個(gè)可以設(shè)置在軸承套上部分阻止?jié)櫥托孤┑腻F形表面45。逐漸擴(kuò)大部分46以在軸承套41的內(nèi)表面和間隙開(kāi)口邊緣區(qū)域的軸線之間測(cè)得的特殊的傾斜角α擴(kuò)大。這樣，間隙的上部分在開(kāi)口表面方向逐漸變寬。而且，如在19C所示，軸承也可以包括設(shè)置在軸承套41的內(nèi)表面上，錐形表面45下面的潤(rùn)滑油蓄積槽47。
如上面提到的日本專(zhuān)利2937833(′833專(zhuān)利)公開(kāi)的，一個(gè)潤(rùn)滑油蓄積槽可以設(shè)置在軸承套的內(nèi)表面?！?33專(zhuān)利中所表示的逐漸擴(kuò)大部分包括這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)間隙朝著軸承套的開(kāi)口表面擴(kuò)大。以α作為間隙朝著外側(cè)擴(kuò)大的角度，間隙變化部分的內(nèi)表面可以以0°或更大的角度α傾斜。如′833專(zhuān)利公開(kāi)的，0°的間隙傾斜角度α表明有部分間隙變化區(qū)域平行于旋轉(zhuǎn)軸是可接受的。
在傳統(tǒng)的流體動(dòng)力壓力軸承的結(jié)構(gòu)中提供了一個(gè)寬度變化的間隙，其中在旋轉(zhuǎn)軸和軸承套之間的間隙朝著套的開(kāi)口表面逐漸變寬。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的軸承結(jié)構(gòu)是復(fù)雜和難于制造的，這樣增加了軸承且因此也就增加了使用該軸承的主軸電機(jī)的總費(fèi)用。
同時(shí)，也看不出有這樣一個(gè)間隙變寬部分的必要性。在上面描述的間隙結(jié)構(gòu)中，間隙在開(kāi)口處變寬，碎石和灰塵容易落入且和潤(rùn)滑油混合導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能的惡化。
發(fā)明概述為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種軸承結(jié)構(gòu)能阻止由于抽吸作用等產(chǎn)生的潤(rùn)滑劑上升導(dǎo)致的泄漏。在主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程其帶給在潤(rùn)滑油上的軸承伴隨的離心力和推力板向上和向下的移動(dòng)。具體地，本發(fā)明致力于實(shí)現(xiàn)具有阻止?jié)櫥托孤┑闹档貌毮康目煽啃缘牧黧w動(dòng)力壓力軸承，該軸承在截面上也是薄的。當(dāng)潤(rùn)滑油在軸承內(nèi)的間隙內(nèi)移動(dòng)時(shí)它也減小流體通道的阻力，并且它阻止空穴現(xiàn)象，空穴現(xiàn)象使得帶有低的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力損失的穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)支撐成為可能。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明優(yōu)選的設(shè)計(jì)表示在圖3A-3C。在圖3A-3C中，一個(gè)軸承套7的內(nèi)表面27在整個(gè)套筒的長(zhǎng)度方向上平行于軸11的軸線。這樣一個(gè)第一固定寬度間隙部分21形成在旋轉(zhuǎn)軸11和軸承套7的內(nèi)表面之間。一個(gè)第二固定寬度間隙部分31形成在軸承間隙的頂部。間隙部分31的內(nèi)壁平行于軸承套7的軸線地被形成。第二間隙部分31內(nèi)的套的內(nèi)徑比在第一間隙部分21內(nèi)的套的內(nèi)徑大。第二間隙部分31在位于頂部流體動(dòng)力徑向壓力產(chǎn)生槽24之上的特殊位置P和軸承套7的上表面(開(kāi)口表面W)之間延伸。結(jié)果在位置P之上的軸承套的內(nèi)徑比在位置P之下的軸承套的內(nèi)徑大。
如圖3A-3C進(jìn)一步表示的，一個(gè)近似半圓形截面的圓周槽32形成在第二間隙部分31的內(nèi)表面上。這在結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致一個(gè)包括圓周槽32的潤(rùn)滑油蓄積器29形成在第二間隙部分31。圓周槽32的形狀不必須是半圓形截面；它也可以是矩形，三角形或其它類(lèi)似形狀。因此如圖4A所示，為了易于切削大直徑間隙部分31的拐角可以是圓或有半徑R的形狀或C形表面。
當(dāng)軸11靜止時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油蓄積器29的容積和供給軸承的潤(rùn)滑油的數(shù)量進(jìn)行選擇，使得潤(rùn)滑油流體表面(靜態(tài)流體表面S0)是位于流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24之上。此外，當(dāng)軸11旋轉(zhuǎn)時(shí)，容積和潤(rùn)滑油的數(shù)量被選定為使得潤(rùn)滑油流體表面是在軸承槽7的頂部之下(開(kāi)口表面W)。因此在軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程(S1-S0)潤(rùn)滑油的上升全部產(chǎn)生在第二間隙部分31內(nèi)。
圖3A-3C所示的本發(fā)明能被進(jìn)一步改進(jìn)。在位置P處的大直徑部分31的較低表面有高的流體通道阻力和由于沿著表面的壓力變化可以產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。這個(gè)增加的阻力和空穴現(xiàn)象能引起動(dòng)力損失和旋轉(zhuǎn)軸不良的旋轉(zhuǎn)支撐。
具體體現(xiàn)改進(jìn)的本發(fā)明的主軸電機(jī)的特征如下一個(gè)帶有流體動(dòng)力壓力軸承的主軸電機(jī)包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)套和一個(gè)在套的內(nèi)表面的動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽；在套和旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油，旋轉(zhuǎn)軸在潤(rùn)滑油中被動(dòng)力壓力支撐以便在套內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；套的內(nèi)表面有錐形開(kāi)口部分，其從頂部動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽的上方朝著套的頂部邊緣逐漸擴(kuò)大，并且其有一個(gè)大直徑部分，其從錐形擴(kuò)大的開(kāi)口部分到套的頂部邊緣形成；一個(gè)潤(rùn)滑劑蓄積圓周槽可以形成在大直徑部分；當(dāng)軸固定時(shí)，潤(rùn)滑油流動(dòng)表面保持在壓力產(chǎn)生槽的上方，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑油流動(dòng)表面保持在軸承開(kāi)口表面的下面。
具體體現(xiàn)改進(jìn)的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的主軸電機(jī)的特征如下一個(gè)帶有流體動(dòng)力壓力軸承的主軸電機(jī)包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)套和一個(gè)在主套的內(nèi)表面的動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽；在套和旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油，旋轉(zhuǎn)軸在潤(rùn)滑油中被動(dòng)力壓力支撐以便在主套內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；套的內(nèi)表面有一個(gè)為半徑R的表面的彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分，R表面從上述流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽頂部的上方朝著上述套的頂部邊緣逐漸擴(kuò)大，并且其有一個(gè)大直徑部分，其從彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分到套的頂部邊緣形成；一個(gè)潤(rùn)滑劑蓄積圓周槽可以形成在大直徑部分；當(dāng)軸固定時(shí)，潤(rùn)滑油流動(dòng)表面保持在壓力產(chǎn)生槽的上方，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑油流動(dòng)表面保持在軸承開(kāi)口表面的下面。
此外，一個(gè)排斥油的固態(tài)膜可以沿著上述套的頂端表面的開(kāi)口邊緣形成，并且排斥油的固態(tài)膜可以形成在上述套的頂端位置之上的上述旋轉(zhuǎn)軸的外周表面上。
上述的各個(gè)方面、優(yōu)點(diǎn)和特性?xún)H僅是實(shí)施例的代表。應(yīng)該理解它們不是像權(quán)利要求那樣對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將在下面描述、附圖和權(quán)利要求中顯現(xiàn)。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明下面通過(guò)舉例說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受到這些例子的限制，相同或相似的附圖標(biāo)記指示類(lèi)似或相應(yīng)部分，其中圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的主軸電機(jī)整個(gè)構(gòu)成的橫截面圖；圖1B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的主軸電機(jī)的定子裝置的結(jié)構(gòu)；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的流體動(dòng)力壓力軸承的分解的俯透視圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的流體動(dòng)力壓力軸承的分解的底透視圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的流體動(dòng)力壓力軸承的橫截面放大的剖視圖；圖3B和3C是圖3A所示的軸承的局部橫截面視圖；圖3D是根據(jù)比較例構(gòu)成的流體動(dòng)力軸承的橫截面視圖；圖4A是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的詳細(xì)的剖視圖，表示了第一實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用例子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖4B是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的詳細(xì)的剖視圖，表示了第一實(shí)施例的另一個(gè)應(yīng)用例子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖5A是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第一實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了第一實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用例子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖5B是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第一實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的靜態(tài)流體表面；圖5C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第一實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)流體表面；圖6A是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第二實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了第一實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用例子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖6B是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第二實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的靜態(tài)流體表面；圖6C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第二實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)流體表面；圖6D是比較例的流體動(dòng)力軸承詳細(xì)的局部放大的剖視圖；圖7A是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第二實(shí)施例的放大的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)流體表面；圖7B和7C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第二實(shí)施例的放大的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的靜態(tài)流體表面；圖8A是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的主軸電機(jī)整個(gè)構(gòu)成的橫截面圖；圖8B是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的主軸電機(jī)的定子裝置的結(jié)構(gòu)；圖9A是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的流體動(dòng)力壓力軸承的分解的頂透視圖；圖9B是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的流體動(dòng)力壓力軸承的分解的底透視圖；圖10A是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的主軸電機(jī)的橫截面圖；圖10B是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第三實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖表示了潤(rùn)滑油的靜態(tài)流體表面；圖10C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第三實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖表示了潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)流體表面；圖11A是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的主軸電機(jī)的橫截面圖；圖11B是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第四實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖表示了潤(rùn)滑油的靜態(tài)流體表面；圖11C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第四實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖表示了潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)流體表面；
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的主軸電機(jī)的橫截面圖；圖12B和12C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第五實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖表示了潤(rùn)滑油的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流體表面；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的主軸電機(jī)的橫截面圖；圖13B是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第六實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了潤(rùn)滑油的流體表面；圖13C是如圖13B所示的關(guān)鍵部分A的放大視圖；圖14A，14B和14C是本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第六實(shí)施例的詳細(xì)的剖視圖，表示了各個(gè)水平面的潤(rùn)滑油的的流體表面；圖15A是第六實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承的詳細(xì)的透視圖；圖15B、15C和15D是第六實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承的詳細(xì)的透視圖，表示了各個(gè)水平面的潤(rùn)滑油的流體表面；圖16是一個(gè)表格，表示了根據(jù)第六實(shí)施例在流體動(dòng)力壓力軸承(FDB)上沖擊試驗(yàn)的結(jié)果和傳統(tǒng)的FDB例子；圖17A-17C是照片表示了由于在傳統(tǒng)技術(shù)的流體動(dòng)力壓力軸承上沖擊試驗(yàn)而存在的潤(rùn)滑油的泄漏；圖18A是流體動(dòng)力軸承的第七個(gè)替換的實(shí)施例的剖視圖；圖18B是流體動(dòng)力軸承的第八個(gè)替換的實(shí)施例的剖視圖；圖19A-C是傳統(tǒng)技術(shù)的流體動(dòng)力壓力軸承的橫截面圖。
對(duì)推薦實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明下面將根據(jù)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的主軸電機(jī)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1A表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的主軸電機(jī)1的整體結(jié)構(gòu)。圖1B表示圖1A所示主軸電機(jī)1的定子部分2。本發(fā)明的主軸電機(jī)1優(yōu)選地被用在數(shù)據(jù)貯存裝置，例如計(jì)算機(jī)中使用的磁盤(pán)或光盤(pán)。
如圖1A所示，本發(fā)明的主軸電機(jī)包括一個(gè)定子裝置2和轉(zhuǎn)子裝置3。定子裝置2包括一個(gè)框架4，其連接主軸電機(jī)1到數(shù)據(jù)貯存裝置的主單元(未示)。形成流體動(dòng)力壓力軸承6的軸承套7設(shè)置在并附屬于框架4的圓柱體部分5內(nèi)。一個(gè)定子芯9連接于圓柱體部分5的外周。多對(duì)線圈繞組8圍繞著定子芯9從外圍插入。
轉(zhuǎn)子裝置3包括一個(gè)榖10和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸11，榖固定地安裝在旋轉(zhuǎn)軸的頂端以便榖和旋轉(zhuǎn)軸11一起旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸11插入軸承套7以便為了旋轉(zhuǎn)被軸承套支撐。如圖1A所示，優(yōu)選地榖10包括一個(gè)較低的榖部分10’，為了旋轉(zhuǎn)其被插入框架4的一個(gè)凹穴，以便榖的較低部分的外周位于與框架內(nèi)周部分相對(duì)關(guān)系的位置。一個(gè)軛狀物13安置在較低部分10’的內(nèi)周。一個(gè)永久磁鐵14固定地安置在軛狀物13的內(nèi)側(cè)上，這樣固定多個(gè)磁鐵的“N”和“S”極。
當(dāng)電流流過(guò)線圈繞組8時(shí)，和排列在電磁區(qū)域內(nèi)的永久磁鐵14的區(qū)域相互作用而產(chǎn)生一個(gè)電磁區(qū)域。電磁鐵的交互作用產(chǎn)生一個(gè)施加于永久磁鐵的力且引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
數(shù)據(jù)存貯裝置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)(未示，例如磁盤(pán))，為了旋轉(zhuǎn)可以放在轉(zhuǎn)子3的頂部份15的外周上。當(dāng)隨著主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)或停止磁盤(pán)時(shí)，通過(guò)用磁頭(未示)讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)處理。
使用在這種類(lèi)型的主軸電機(jī)中的流體動(dòng)力壓力軸承的優(yōu)選實(shí)施例參考圖1，2和4被解釋。軸承套7有第一中空?qǐng)A柱體部分16。第一圓柱體部分16朝著在軸承套7的較低側(cè)上的外側(cè)開(kāi)口。有比第一圓柱體部分16較小內(nèi)徑的一個(gè)第二中空?qǐng)A柱體部分17直接地形成在第一圓柱體部分16的上方。一個(gè)背板(軸向推力接受板)18放在第一圓柱體部分16內(nèi)，因此密封軸承的底部。
如圖2A和2B所示，推力板19固定安置在旋轉(zhuǎn)軸11的底端部分以便和旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。推力板19與背板18對(duì)峙關(guān)系地設(shè)置在較小直徑的第二圓柱體部分17內(nèi)。多個(gè)推力板通孔20以固定間隔沿著推力板19的內(nèi)徑形成，每個(gè)通孔面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸11。
如圖3A所示，一個(gè)第一軸承間隙21形成在軸承套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間，一個(gè)第二軸承間隙22形成在推力板19和第二圓柱體部分17之間，和一個(gè)第三軸承間隙23形成在推力板19和背板18之間。間隙21，22和23是互相鄰近的。加入到軸承套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間的潤(rùn)滑油12被封閉在這些互相鄰近的間隙21-23內(nèi)。
如圖2A和2B所示，兩組流體動(dòng)力徑向壓力產(chǎn)生槽24優(yōu)選地形成在沿著軸承套7的內(nèi)表面的兩個(gè)位置(一個(gè)較上和一個(gè)較下位置)，面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸11。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸11在軸承套的開(kāi)口40內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24在潤(rùn)滑油12內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)徑向動(dòng)力壓力以便阻止軸承套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間的接觸或只有最小的接觸。
一個(gè)流體動(dòng)力軸向推力壓力產(chǎn)生槽25優(yōu)選地形成在第二圓柱體部分17的最高處，面對(duì)推力板19的頂表面。另一個(gè)流體動(dòng)力軸向推力壓力產(chǎn)生槽26形成在背板18的上表面，面對(duì)推力板9的底表面。當(dāng)軸11在軸承套7內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，推力板19相對(duì)于流體動(dòng)力軸向推力壓力產(chǎn)生槽25和26旋轉(zhuǎn)，因而在封閉在第二軸承間隙22和第三軸承間隙23內(nèi)的潤(rùn)滑油12部分內(nèi)的軸向推力方向產(chǎn)生動(dòng)力壓力。這樣當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸11在軸承套7內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，推力板懸浮在軸承套的第二圓柱體部分17的最高處和背板18的頂表面之間，不接觸兩者。推力板的懸浮是通過(guò)封閉的潤(rùn)滑油作為媒介引起的。因此，當(dāng)軸11被懸浮在軸承套7內(nèi)時(shí)，固定連接于軸11的推力板19被懸浮在第二圓柱體部分17內(nèi)。
如上面描述的并且表示在圖19A-C，傳統(tǒng)的流體動(dòng)力壓力軸承帶有一個(gè)設(shè)置在軸承套41的頂端的逐漸擴(kuò)大部分46的結(jié)構(gòu)(其以特殊的間隙傾斜角度α逐漸擴(kuò)大)。在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)階段或當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸靜止時(shí)，間隙寬度的改變部分46阻止?jié)櫥蛷妮S承套內(nèi)的頂部開(kāi)口泄漏。
然而，該間隙寬度變化部分對(duì)于阻止油泄漏不是必需的。在許多主軸電機(jī)內(nèi)，在整個(gè)長(zhǎng)度形成平行于軸承套軸線的軸承套7的內(nèi)表面是可接受的。在如圖3D所示的該主軸電機(jī)內(nèi)，潤(rùn)滑油12被加入軸承間隙內(nèi)以便當(dāng)主軸電機(jī)1靜止時(shí)，潤(rùn)滑油12的靜態(tài)流體表面水平面S0位于在較上部的流體動(dòng)力徑向壓力產(chǎn)生槽24上方的位置。此外，第一間隙21的容積被這樣計(jì)算，在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)油水平面上升時(shí)，潤(rùn)滑油的增加量能穩(wěn)定在靜態(tài)流體表面水平面S0和開(kāi)口表面W之間的第一間隙21內(nèi)。因?yàn)闈?rùn)滑油的增加量穩(wěn)定在第一間隙計(jì)算的容積內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程即使?jié)櫥蜕仙浇咏S承套的開(kāi)口表面，潤(rùn)滑油12向外部的溢流能被阻止。
像上面討論的，對(duì)于例如使用在計(jì)算機(jī)中的磁盤(pán)和光盤(pán)這類(lèi)可攜帶的數(shù)據(jù)貯存裝置的需求是減小用于這種數(shù)據(jù)貯存裝置的厚度和重量。但是當(dāng)根據(jù)對(duì)于較低重量和厚度的期望設(shè)計(jì)主軸電機(jī)時(shí)，有時(shí)候不可能保證潤(rùn)滑油的增加量在圖3D所示的利用軸承輪廓的上流體動(dòng)力徑向壓力產(chǎn)生槽24之間的間隙內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，厚度小，重量輕的主軸電機(jī)能不使用設(shè)置在軸承套頂端的逐漸擴(kuò)大部分的被構(gòu)成。
如圖3A-3C所示，在本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第一優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)第二固定間隙部分31形成在軸承間隙的頂部。間隙部分31的一個(gè)內(nèi)壁平行于軸承套7的軸線地形成。第二間隙部分31內(nèi)的套的內(nèi)徑比在第一間隙部分21內(nèi)的套的內(nèi)徑大。第二間隙部分31在位于頂部流體動(dòng)力徑向壓力產(chǎn)生槽24上方的一個(gè)特殊位置P和軸承套7的上表面(開(kāi)口表面W)之間延伸。結(jié)果，在位置P上方的軸承套的內(nèi)徑比在位置P下方的軸承套內(nèi)徑大。
如圖3A-3C進(jìn)一步表示的，一個(gè)截面近似半圓形的圓周槽32形成在第二間隙部分31的內(nèi)表面上。這從結(jié)構(gòu)上在此構(gòu)成的潤(rùn)滑油蓄積器29包括形成在第二間隙部分31內(nèi)的圓周槽32。圓周槽32的形狀不必須截面是半圓形的；它也可以是矩形，三角形，或其它類(lèi)似形狀。此外，如圖4A所示，為了容易切削大直徑間隙部分31的拐角可以是圓的或半徑R的形狀或C形表面。
潤(rùn)滑油蓄積器29的容量和提供給軸承的潤(rùn)滑油12的量被這樣選擇使得當(dāng)軸11靜止時(shí)潤(rùn)滑油的流體表面(靜態(tài)流體表面S0)位于流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24的上方。此外該容積和該油量被這樣選擇使得當(dāng)軸11旋轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑油的流體表面位于軸承套7的頂部下方(開(kāi)口表面W)。因此在軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程(S1-S0)引起的潤(rùn)滑油的上升都產(chǎn)生在第二間隙部分31內(nèi)。
進(jìn)一步，如果這樣設(shè)計(jì)，不考慮主軸電機(jī)的方位在使用溫度范圍的極端溫度處，前面提到的靜態(tài)流體表面S0工況被實(shí)現(xiàn)，然后頂部流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24產(chǎn)生一個(gè)在任何操作情況(甚至在起動(dòng)情況)下的動(dòng)力壓力。即使在最小的使用溫度(例如0°；用于筆記本電腦的-20°；用于自動(dòng)化設(shè)備的-30°)下動(dòng)力壓力流體收縮，軸承將完成任務(wù)。
通過(guò)采納上面描述的設(shè)計(jì)，在主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程，即使在開(kāi)口W和潤(rùn)滑油的靜態(tài)流體表面S0之間沒(méi)有固定的大空間，潤(rùn)滑油12容量的增加能被容納在潤(rùn)滑油蓄積器29內(nèi)。這樣潤(rùn)滑油12在開(kāi)口表面W之外的泄漏被阻止。
一個(gè)墊圈可以保持在軸承間隙內(nèi)的開(kāi)口的上部拐角區(qū)域，在那里內(nèi)表面的微小部分和套7的頂邊緣表面已被移去(實(shí)施去毛刺)。去毛刺從工人操作安全的觀點(diǎn)著手進(jìn)行。結(jié)果微小的去毛刺表面不落入形成傳統(tǒng)間隙寬度改變部分的結(jié)構(gòu)內(nèi)。
潤(rùn)滑油性能中的要避免的現(xiàn)象之一是在主軸電機(jī)操作過(guò)程的爬升現(xiàn)象。爬升現(xiàn)象可能有各種原因，例如由于在主軸電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生熱和溫度變化而引起的電機(jī)部件(旋轉(zhuǎn)軸，軸承套等)尺寸的膨脹位移使得容積改變，潤(rùn)滑油本身的膨脹和收縮，由于抽吸作用或在旋轉(zhuǎn)過(guò)程或起動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)壓力作用潤(rùn)滑油的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，表面缺陷或旋轉(zhuǎn)過(guò)程作用在潤(rùn)滑油上的離心力。
為了更密切地觀察在套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間，即流體動(dòng)力壓力軸承部分，注入的潤(rùn)滑油的溫度變化的影響，由于溫度改變潤(rùn)滑油熱膨脹和爬升。當(dāng)上升的油通過(guò)開(kāi)口表面W時(shí)，潤(rùn)滑油產(chǎn)生泄漏。潤(rùn)滑油流體表面的設(shè)定考慮潤(rùn)滑油熱膨脹和由于溫度改變而上升的量。當(dāng)由于主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生熱時(shí)，引起潤(rùn)滑油膨脹，在熱膨脹之前和之后對(duì)于潤(rùn)滑油容積的改變由下列公式1計(jì)算。
公式1Va/Vb＝1+α·ΔT其中，Va是膨脹之后潤(rùn)滑油的容積；Vb是膨脹之前潤(rùn)滑油的容積；α是熱膨脹系系數(shù)；ΔT是潤(rùn)滑油溫度的變化(℃)。
潤(rùn)滑油熱膨脹系數(shù)受潤(rùn)滑油特殊重力ρ影響，但α＝0.078×10-3/℃，并且由于主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)引起的溫度變化ΔT近似是100℃，這樣Va/Vb＝1+0.078×10-3/℃×100＝0.0078換言之，當(dāng)主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油膨脹大約0.78％。例如，如果加進(jìn)的潤(rùn)滑油容積是10mg，容積將膨脹大約0.0078[mmcc]。液體表面的上升可以根據(jù)上面的容積公式計(jì)算。注入軸承的潤(rùn)滑油的量根據(jù)膨脹后計(jì)算的流體表面的位置確定。
在主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生的熱或其它溫度變化引起的軸承套7的膨脹位移也可以引起容積的改變。容積的增加和基于潤(rùn)滑油內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的潤(rùn)滑油的上升是由在旋轉(zhuǎn)變化的起動(dòng)和停止時(shí)抽吸作用和動(dòng)力壓力作用引起的，旋轉(zhuǎn)變化是依據(jù)設(shè)計(jì)條件例如溫度變化，潤(rùn)滑油的類(lèi)型，軸承構(gòu)成材料，間隙尺寸和其它部件，及其它條件。這樣容積的增加為了特殊的電機(jī)工作方式而個(gè)別地決定，該工作方式是基于設(shè)計(jì)研究和/或經(jīng)驗(yàn)的特殊技術(shù)和設(shè)計(jì)條件下。
根據(jù)上述分開(kāi)的的結(jié)構(gòu)，參考圖1-3說(shuō)明了按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的主軸電機(jī)的工作過(guò)程。當(dāng)電流被引到線圈繞組9時(shí)，主軸電機(jī)1開(kāi)始工作引起旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地形成在軸承套7內(nèi)的第一流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24相對(duì)于封閉在軸承套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間的第一間隙21內(nèi)的潤(rùn)滑油產(chǎn)生徑向方向的動(dòng)力壓力。然后旋轉(zhuǎn)軸的周邊表面被均勻的壓力支撐以至由于油膜而居中的旋轉(zhuǎn)軸11不接觸軸承套7的內(nèi)表面。
在優(yōu)選實(shí)施例中，第一軸向推力軸承形成在第二圓柱體部分17的最高處和推力板19的頂表面之間，和第二軸向推力軸承形成在推力板19的底表面和背板18的頂表面之間。特別地，第一流體動(dòng)力推力壓力產(chǎn)生槽25形成在第二圓柱體部分17的最高處和第二流體動(dòng)力推力壓力產(chǎn)生槽26形成在背板18的頂表面。在主軸電機(jī)操作過(guò)程，槽25和26在潤(rùn)滑油12內(nèi)軸向推力方向產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)力壓力，以便推力板19通過(guò)油膜而居中地懸浮在軸承套7的第二圓柱體部分17的最高處和背板18的頂表面之間，它以這種方式不接觸兩者地旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油12的流體表面從圖3B所示的靜態(tài)流體表面位置S0向上上升到達(dá)圖3C所示的位置S1。如上面所示，流體表面的上升可以通過(guò)容積變化產(chǎn)生，該變化是由于來(lái)自電機(jī)受熱的溫度變化或軸承截面的膨脹位移，和/或來(lái)自旋轉(zhuǎn)開(kāi)始和終止時(shí)的抽吸作用的一個(gè)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)或作用在潤(rùn)滑油上離心力產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的主軸電機(jī)中，套7的內(nèi)表面平行于從套7的底端到頂端的中心軸線地形成，并且相時(shí)于旋轉(zhuǎn)軸11的第一間隙21也作為一個(gè)固定間隙形成；一個(gè)大直徑部分31從在上部第一流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生通道24的上方的特殊位置P到套7頂端(開(kāi)口表面W)形成，并且大直徑部分31的內(nèi)表面有潤(rùn)滑油蓄積間隙29，其上形成一個(gè)半圓形的潤(rùn)滑油蓄積圓周槽32。因此，在靜止?fàn)顟B(tài)如果在潤(rùn)滑油流體表面到開(kāi)口表面W沒(méi)有可靠的的大空間情況下，在主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程上升的潤(rùn)滑油12能被潤(rùn)滑油蓄積間隙29容納，并且潤(rùn)滑油從開(kāi)口表面W的向外溢流被阻止。
結(jié)果，在旋轉(zhuǎn)軸向方向的主軸電機(jī)1的厚度能被縮短并且數(shù)據(jù)貯存裝置能被制造的較薄，制造的裝置適合于減小移動(dòng)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī))的尺寸，此要求近幾年一直在增長(zhǎng)。
圖4A表示大直徑部分易于切削的半徑R的拐角形狀或C形表面；在這種情況加入潤(rùn)滑油以便靜態(tài)流體表面S0是在點(diǎn)Q的開(kāi)口側(cè)(圖4A的放大圖中點(diǎn)Q上方)，在那里半徑和大直徑部分接觸并且互相連接。圖4B是一個(gè)例子，其中大直徑部分上拐角是圓的(圖4B中拐角“B”放大圖中的表面“C”)為的是易于測(cè)量靜態(tài)流體表面S0和易于加入潤(rùn)滑油。
圖5A-5C表示第一優(yōu)選實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承，其有一個(gè)沿著在套7的頂表面28上的開(kāi)口表面W的周邊緣形成的排斥油的固態(tài)膜30。提供厭油劑30為了更好地改善密封或蓄積器29的密封功能的可靠性。同時(shí)，排斥油的固態(tài)膜30’可以施加于恰恰在套7的上表面上方的旋轉(zhuǎn)軸11的表面。
然后，潤(rùn)滑油12被厭油的固態(tài)膜30和30’排斥，即使添加的潤(rùn)滑油12超出或溢出套的頂端。因此潤(rùn)滑油溢流能被阻止，密封功能的可靠性也被改善。
圖6A-6C表示本發(fā)明的主軸電機(jī)的第二優(yōu)選的實(shí)施例。該實(shí)施例也采納一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)過(guò)程潤(rùn)滑油上升量的容積空間在軸向方向最短可能的距離內(nèi)取得。
類(lèi)似于上面描述的第一實(shí)施例，第二實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承包括套7，其內(nèi)表面27沿著套7的整個(gè)長(zhǎng)度平行于套7的中心軸線形成。這樣在套的內(nèi)表面和旋轉(zhuǎn)軸11之間的第一間隙21也作為一個(gè)固定寬度的間隙形成。最好為半圓形的潤(rùn)滑油蓄積圓周槽32直接形成在套7的內(nèi)表面27上，該位置在上部流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方和在開(kāi)口表面W下方，這樣形成半圓形潤(rùn)滑油蓄積間隙29。
潤(rùn)滑油12被這樣加入以至它的靜態(tài)流體表面是在流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽上方的位置，并且一個(gè)對(duì)應(yīng)于主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程潤(rùn)滑油上升量的容積空間在從靜態(tài)油表面S0到開(kāi)口的軸向定向的潤(rùn)滑油蓄積間隙29內(nèi)和間隙21內(nèi)取得。
如果，像上面描述的第一實(shí)施例，執(zhí)行一個(gè)設(shè)計(jì)以便在不管軸向電機(jī)方位，在使用溫度范圍內(nèi)的極端溫度處實(shí)現(xiàn)上述的靜態(tài)流體表面S0工況，然后頂部流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24在任何操作工況(即使在起動(dòng)過(guò)程)將產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)力壓力。即使在最小的使用溫度(例如0°；用于筆記本電腦的-20°；用于自動(dòng)化設(shè)備的-30°)下動(dòng)力壓力流體收縮，軸承將完成任務(wù)。
通過(guò)采納這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，主軸電機(jī)工作過(guò)程潤(rùn)滑油的上升能被蓄積圓周間隙29容納，如圖6C所示，即使在靜態(tài)流體表面S0和開(kāi)口表面W之間的空間不像圖6D所示的比較例一樣大。第二實(shí)施例的其它優(yōu)點(diǎn)是間隙21的小的頂部開(kāi)口阻止油污染(由于灰塵和其他污染物落入潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油性能降級(jí)現(xiàn)象)。
此外，潤(rùn)滑油蓄積圓周間隙29逐漸開(kāi)口進(jìn)入一個(gè)窄的第一間隙21的小脖徑內(nèi)，以致當(dāng)主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)迷宮作用由潤(rùn)滑油蓄積圓周間隙29和第一間隙21脖徑之間的間隙差產(chǎn)生，以至在第一間隙21內(nèi)的潤(rùn)滑油壓力比在潤(rùn)滑油蓄積圓周間隙29內(nèi)的潤(rùn)滑油壓力大，并且潤(rùn)滑油難于從開(kāi)口表面W溢流。
圖7A和它的主部分“C”的放大圖表示了本發(fā)明的主軸電機(jī)的變化的第二實(shí)施例。在該變化的第二實(shí)施例中，為了進(jìn)一步改進(jìn)密封功能的可靠性，一個(gè)厭油固態(tài)膜30沿著開(kāi)口表面W的周邊緣在套7的上表面28形成。此外，一個(gè)厭油固態(tài)膜30’直接施加于在套的頂端上方的旋轉(zhuǎn)軸11的外表面。
在該變化的第二實(shí)施例中，即使因?yàn)槟承┰驖?rùn)滑油12超出和溢出套的頂端潤(rùn)滑油12將被厭油劑30和30’排斥。
圖7B和7C表示了本發(fā)明的主軸電機(jī)1的另一個(gè)變化的第二實(shí)施例。在該變化的第二實(shí)施例中，在靜態(tài)流體表面位置(見(jiàn)圖7B)到套7的頂端之間沒(méi)有潤(rùn)滑油。因此，在起動(dòng)的很短時(shí)間和僅僅在指定的空間間隔內(nèi)發(fā)生無(wú)潤(rùn)滑油狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)。這樣，有可能在起動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)軸11沒(méi)有油膜媒介地直接接觸套7的頂。
當(dāng)無(wú)潤(rùn)滑油距離范圍相對(duì)于由在旋轉(zhuǎn)軸11內(nèi)的套7決定的軸承表面的整個(gè)長(zhǎng)度是短的時(shí)不產(chǎn)生具體問(wèn)題。然而，當(dāng)該范圍是長(zhǎng)的時(shí)就不能忽略，并且在某些情況(例如當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸11在旋轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)旋轉(zhuǎn)離開(kāi)它的軸線中心，或其它非安全旋轉(zhuǎn)操作)通過(guò)在旋轉(zhuǎn)軸11和套7的內(nèi)表面之間接觸引起的燒灼能產(chǎn)生。
為了消除在主軸電機(jī)1起動(dòng)時(shí)非潤(rùn)滑的問(wèn)題，在圖示的變化的第二實(shí)施例中，上方的第一間隙21的內(nèi)徑D1比在蓄積圓周間隙29下方的第一間隙的內(nèi)徑D0大2d。因此當(dāng)主軸電機(jī)1開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)軸11和套7不接觸。
這種結(jié)構(gòu)，其中形成上間隙的套7內(nèi)徑制造的稍大點(diǎn)對(duì)于避免主軸電機(jī)1開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)軸和套的接觸是明顯的；套內(nèi)徑擴(kuò)大的程度完全不同于且非常小于為了阻止?jié)櫥托孤﹤鹘y(tǒng)技術(shù)提供的間隙寬度變化部分，并且該結(jié)構(gòu)，結(jié)局和功能是實(shí)質(zhì)地不同。
圖8A、8B、9A和9B表示了結(jié)合了本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第二實(shí)施例的主軸電機(jī)1。因此，該主軸電機(jī)的操作和結(jié)構(gòu)基本與第一實(shí)施例的主軸電機(jī)一致，這種結(jié)構(gòu)和操作的描述將不重復(fù)。
如圖10A-10C所示，在本發(fā)明的主軸電機(jī)的第三實(shí)施例中，一個(gè)軸承套7的內(nèi)表面27平行于軸承套的軸線形成。這樣，第一間隙21形成在旋轉(zhuǎn)軸11和軸承套的內(nèi)表面之間。一個(gè)較大直徑間隙部分31形成在第一間隙21上方的軸承套內(nèi)并且延伸到軸承套的頂表面。在第一間隙21的上部分，套7的內(nèi)表面有一個(gè)錐形部分34，其從在上部動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方位置的第一間隙朝著較大直徑間隙部分31的內(nèi)表面擴(kuò)大。然后，大直徑間隙部分31的內(nèi)壁平行于軸承套7的軸線從錐形部分34的頂部到套7的頂部(開(kāi)口表面W)形成。如圖10B和10C所示，錐形部分34在一個(gè)位于上流體動(dòng)力槽24上方的特殊位置m和位于大直徑間隙部分31的底部的特殊位置u之間形成。結(jié)果，軸承套7的內(nèi)徑從位置m到位置u增加。
此外，近似半圓形的潤(rùn)滑油蓄積圓周槽32形成在大直徑部分31的內(nèi)表面上。這在結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致一個(gè)潤(rùn)滑油蓄積間隙29形成在第一間隙21的上部分。圓周槽32的形狀不必須是半圓形的；它也可以是矩形，三角形等。
潤(rùn)滑油12加入軸承6以便當(dāng)靜態(tài)時(shí)它的流體表面(靜態(tài)流體表面S0)在流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方的位置，并且這樣一個(gè)相對(duì)于主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程潤(rùn)滑油上升的容積空間能僅僅保持在從位置m到套的頂部(開(kāi)口表面W)的潤(rùn)滑油蓄積間隙29內(nèi)。
加入軸承6的潤(rùn)滑油12的量和潤(rùn)滑油蓄積間隙29的容積應(yīng)該是這樣的，即使溫度是在設(shè)計(jì)規(guī)范工作溫度范圍的最大或最小值并且不管操作姿態(tài)(在操作過(guò)程主軸電機(jī)的姿態(tài))對(duì)于上述的靜態(tài)油表面S0被滿(mǎn)足。因此，即使?jié)櫥驮谥鬏S電機(jī)最終用途設(shè)備的最小工作溫度(例如，正常的0℃，筆記本電腦-20℃，自動(dòng)化設(shè)備-30℃)下收縮，潤(rùn)滑油靜態(tài)流體表面將在上流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方的位置，因此即使在起動(dòng)時(shí)上流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24將產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)力壓力。
通過(guò)采納這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，在主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程潤(rùn)滑油12的上升部分能被容納在潤(rùn)滑油蓄積間隙29內(nèi)，即使從開(kāi)口W到潤(rùn)滑油12靜態(tài)流體表面S0沒(méi)有取得大空間，因此潤(rùn)滑油12向開(kāi)口表面W之外的泄漏被阻止。
在主軸電機(jī)工作過(guò)程潤(rùn)滑油12水平面增加的最初原因是潤(rùn)滑油12溫度的增加。然而，潤(rùn)滑油水平面受許多其他因素影響，例如在主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程由于軸承部件，例如軸11，套7的膨脹或位移容積的改變，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程或起動(dòng)時(shí)由于抽吸作用或動(dòng)力壓力作用潤(rùn)滑油12的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，和旋轉(zhuǎn)過(guò)程作用在潤(rùn)滑油12上的離心力的作用等。
當(dāng)溫度增加時(shí)加入到套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間的潤(rùn)滑油熱膨脹和上升。當(dāng)潤(rùn)滑油12的水平面上升超過(guò)套7的頂面(軸承6的開(kāi)口表面W)時(shí)，潤(rùn)滑油產(chǎn)生泄漏。因此我們將解釋習(xí)慣于考慮由于溫度改變潤(rùn)滑油熱膨脹和上升的量而設(shè)定的潤(rùn)滑油流體表面。由于上面涉及到的熱膨脹引起的潤(rùn)滑油12的容積改變通過(guò)上述的公式1計(jì)算。
換言之，當(dāng)主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油膨脹大約0.78％。例如，如果加入潤(rùn)滑油的容量是10cc，膨脹的容積將是大約0.0078cc。潤(rùn)滑油12水平面的上升通過(guò)公式1計(jì)算。
如上面描述的，潤(rùn)滑油12的水平面的上升作用由多種因素引起，例如，在主軸電機(jī)1旋轉(zhuǎn)過(guò)程，由于軸承部件，例如軸11，套7等的膨脹和位移容積的改變，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程或起動(dòng)時(shí)由于抽吸作用或動(dòng)力壓力作用潤(rùn)滑油12的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，和旋轉(zhuǎn)過(guò)程作用在潤(rùn)滑油12上的離心力的作用等。這些因素取決于設(shè)計(jì)工況，例如溫度變化，潤(rùn)滑油類(lèi)型，軸承結(jié)構(gòu)材料，間隙尺寸和其他部件等。因此，它們基于選擇的特殊的設(shè)計(jì)工況被計(jì)算或它們通過(guò)試驗(yàn)決定。
如圖11A-11C所示，在本發(fā)明的主軸電機(jī)的第四實(shí)施例中，軸承套7的內(nèi)表面27平行于軸承套軸線地形成。這樣，第一間隙21形成在旋轉(zhuǎn)軸11和軸承套的內(nèi)表面之間。在第一間隙21的上部分，套7的內(nèi)表面彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分25，其有一個(gè)半徑R表面，其從上流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方位置朝著套的頂邊緣逐漸擴(kuò)大。從彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分35的頂部到套7的頂部(開(kāi)口表面W)形成一個(gè)大直徑間隙部分31。大直徑間隙部分31的內(nèi)壁平行于軸承套7的軸線地形成。一個(gè)近似半圓形的潤(rùn)滑油蓄積圓周槽32形成在大直徑部分31的內(nèi)表面上。這在結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致潤(rùn)滑油蓄積間隙29形成在第一間隙21的上部分。圓周槽32的形狀不必須是半圓的；它也可以是矩形，三角形等。彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分35在一個(gè)位于上流體動(dòng)力槽24上方的特殊位置m和位于大直徑間隙部分31的底部的特殊位置u之間形成。結(jié)果，軸承套7的內(nèi)徑從位置m到位置u增加。
圖12A-12C表示本發(fā)明的主軸電機(jī)的第五實(shí)施例。如圖12A和12B表示的第五實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承有這樣的特性，當(dāng)它有像第三實(shí)施例的軸承同樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)厭油固態(tài)膜30沿著在套的頂端表面28上的開(kāi)口表面W的圓周邊緣形成，為的是進(jìn)一步改善密封功能的可靠性。同時(shí)，厭油固態(tài)膜30’施加于恰恰在套7的頂端上方的旋轉(zhuǎn)軸11的外表面。
表示在圖12C的一個(gè)變化的第五實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承有這樣的特性，當(dāng)它有像第四實(shí)施例的軸承同樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)厭油固態(tài)膜30沿著在套7的頂端表面28上的開(kāi)口表面W的圓周邊緣形成，為的是進(jìn)一步改善密封功能的可靠性。同時(shí)，厭油固態(tài)膜30’施加于恰恰在套7的頂端上方的旋轉(zhuǎn)軸11的外表面。
根據(jù)第五實(shí)施例，即使因?yàn)槟承┰虺涮畹臐?rùn)滑油12超出或溢出套的頂端，潤(rùn)滑油12將被排斥固態(tài)膜30和30’排斥；因此，潤(rùn)滑油溢流將被阻止，并且密封功能的可靠性能被進(jìn)一步改善。
圖13A-17表示本發(fā)明的主軸電機(jī)的第六實(shí)施例。圖13A是表示第六實(shí)施例的整個(gè)結(jié)構(gòu)的橫截面圖，圖13B是用于解釋關(guān)鍵部分的放大的視圖。圖13C是關(guān)鍵部分的套側(cè)面的進(jìn)一步放大的視圖。在該本發(fā)明的流體動(dòng)力壓力軸承實(shí)施例中，大體上，該結(jié)構(gòu)與第五實(shí)施例基本是相同的，并且關(guān)于相同結(jié)構(gòu)的解釋被刪去，并且解釋將聚焦在第六實(shí)施例的有與眾不同特性的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)第六實(shí)施例的主軸電機(jī)，如圖13A-13C和圖15A(其是根據(jù)第六實(shí)施例的主軸電機(jī)的中央部分的透視圖)所示，一個(gè)錐形部分34朝著套7的頂端逐漸變寬。錐形部分34形成在間隙21的較大直徑部分31和較小直徑部分33之間的邊界部分。
如圖13B和13C所示，錐形部分34相對(duì)于大直徑部分31的角度是角α。角α可以設(shè)置成例如30°，使它能夠減少在較大直徑部分31和較小直徑部分33之間的邊界部分的動(dòng)力壓力流體經(jīng)過(guò)的流體通道阻力。一般地，錐形部分的角度能從0°(上面一個(gè)變化的第二實(shí)施例描述的)到近似75°，優(yōu)選地在30°和60°之間選擇。
一般地，根據(jù)第六實(shí)施例的主軸電機(jī)被制造，以便從套7的底端到在上流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方的特殊位置m的套7的內(nèi)表面27被平行于套7的中心軸線地制造。這樣，在套7和旋轉(zhuǎn)軸11之間的第一間隙21以直到位置m有均勻間隙地被制造。逐漸朝外變寬的錐形部分34形成在位置m之上方并且延伸到在較大直徑部分31的壁上的位置u。較大直徑部分31平行于套7的中心軸線并且有比較小直徑部分33的內(nèi)徑大的內(nèi)徑。較大直徑部分31從位置u到套7的頂端(開(kāi)口表面W)形成。如圖13B所示，錐形表面34以一個(gè)角度α傾斜地在位置u相交于套7的較大直徑部分31。
類(lèi)似于在先描述的實(shí)施例，流體蓄積圓周槽32形成在較大直徑部分31的內(nèi)表面。然而在第六實(shí)施例中，槽32優(yōu)選地有一個(gè)三角形橫截面，包括一個(gè)錐形斜表面36和水平峰頂部分37。
錐形表面36以這種方式傾斜以便逐漸朝著水平峰頂部分37逐漸變成寬槽32。錐形表面36從位于高于錐形表面34的位置u的位置q延伸。錐形表面36相對(duì)于大直徑部分31的傾斜角度α優(yōu)選地設(shè)置成與錐形部分34(例如30°)相同。這樣，它能夠減少在潤(rùn)滑油蓄積圓周槽32和較大直徑部分31之間的邊界部分的動(dòng)力壓力流體經(jīng)過(guò)的流體通道阻力。
錐形表面36的頂邊緣和水平峰頂部分37的外邊緣相交。這樣，導(dǎo)致圓周槽32有一個(gè)近似直角三角形的形狀，其以較大直徑部分31，水平峰頂部分37和以角度α傾斜的錐形表面36的延伸線作為它的邊。注意錐形表面36和水平峰頂部分37相交的邊緣在潤(rùn)滑油蓄積圓周槽32機(jī)械加工中形成彎曲的R表面。
揭示的流體動(dòng)力軸承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)力壓力流體蓄積間隙29，其比軸承間隙21寬并且包括三角形截面的圓周槽32。
如圖14A和14B所示，當(dāng)主軸電機(jī)靜止時(shí)，靜態(tài)流體表面S0位于錐形部分34的位置u的上方，和當(dāng)主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)態(tài)流體表面S1位于開(kāi)口表面W的下方。如圖14C所示，在軸承的整個(gè)壽命過(guò)程油源能被耗盡，最初由于蒸發(fā)導(dǎo)致產(chǎn)生流體水平面S2。
當(dāng)油增加量和動(dòng)力壓力流體12的流體表面從靜態(tài)流體表面S0的位置上升到流體表面位置S1時(shí)，在表示在第六個(gè)例子的實(shí)施例中的主軸電機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油流體從開(kāi)口表面溢流。
這使得它可能減小主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線方向的厚度，使得它可能制造更薄的數(shù)據(jù)貯存裝置。這使得它非常的適合被用于制造近年來(lái)所需求的移動(dòng)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī))。
如上文所述，錐形部分34和圓周槽32都朝著套筒的上邊緣方向逐漸變寬，以降低流通阻力和減少氣穴現(xiàn)象。
尤其是，例如，一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸11在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)后停止，動(dòng)力壓力流體的流體表面S突然從流體表面S1降下，如圖14B和15C所示。然后動(dòng)力壓力流體從圓周槽32的內(nèi)部移到較大直徑部分31內(nèi)，和甚至進(jìn)入較小直徑部分33內(nèi)。由于提供的結(jié)構(gòu)，流體能沿著它的流動(dòng)通道沒(méi)有有影響的阻力和沒(méi)有氣穴現(xiàn)象平穩(wěn)地移動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)注意，提供較大直徑部分31(如在先的實(shí)施例所描述的)所引起的問(wèn)題就是在較小直徑部分33和較大直徑部分31之間的邊界邊緣形成的臺(tái)階增加了流體通道的阻力和產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。在第六實(shí)施例中的錐形部分34和錐形表面36的結(jié)構(gòu)用于解決該問(wèn)題，并且其在結(jié)構(gòu)和功能上不同于圖19所示的傳統(tǒng)技術(shù)的錐形表面45。
圖14C和15D表示了在該第六實(shí)施例中主軸電機(jī)的動(dòng)力壓力流體隨著時(shí)間的過(guò)套靜態(tài)流體表面變化的模擬試驗(yàn)的結(jié)果。特別是，它們表示了假定在正常使用情況(例如，主軸電機(jī)作為在個(gè)人計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和在正常情況下用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的使用)使用五年的動(dòng)力壓力流體靜態(tài)流體表面模擬試驗(yàn)的結(jié)果。
如圖14C和15D所示，如果主軸電機(jī)已經(jīng)使用在正常的情況下，五年后，動(dòng)力壓力流體的靜態(tài)流體表面S0將在錐形部分34的位置，或者換言之，在第一流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽24上方的位置。因此，當(dāng)人們考慮到這個(gè)事實(shí)，當(dāng)主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力壓力流體的流體表面S即使將是較高的，主軸電機(jī)能沒(méi)有問(wèn)題地被使用。
主軸電機(jī)經(jīng)常使用在移動(dòng)裝置中，例如移動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)(便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī))，這樣需要一個(gè)對(duì)震動(dòng)的耐受力，這樣即使使用的這種類(lèi)型的裝置被掉落或撞擊，或者有一個(gè)垂直方向或側(cè)向(左/右方向)的震動(dòng)被主軸電機(jī)承受，動(dòng)力壓力流體將不泄漏到外面。
根據(jù)第六實(shí)施例發(fā)明者對(duì)主軸電機(jī)進(jìn)行了震動(dòng)試驗(yàn)。為了比較，對(duì)傳統(tǒng)的例子(圖19A所示)進(jìn)行了同樣的震動(dòng)試驗(yàn)。因?yàn)檎饎?dòng)試驗(yàn)本身是一般地實(shí)施的震動(dòng)試驗(yàn)(對(duì)于一個(gè)震動(dòng)試驗(yàn)通過(guò)落下一個(gè)物體被施加，該物體通過(guò)改變落下高度調(diào)節(jié)加速度)，在此，特殊的解釋被刪去。
圖16是一個(gè)表格，表示了實(shí)施的震動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果。在表格中，列表在樣品的“設(shè)備類(lèi)型”中的“直接密封”是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的主軸電機(jī)，其有圖13A和15A的結(jié)構(gòu)，并且震動(dòng)試驗(yàn)在具有相同結(jié)構(gòu)的三個(gè)主軸電機(jī)(樣品號(hào)，G4M3、G4M4和G4M7)上實(shí)施。
在另一方面，“錐形密封”是有圖19所示結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的流體動(dòng)力壓力軸承，并且震動(dòng)試驗(yàn)在具有相同結(jié)構(gòu)的五個(gè)樣品(樣品號(hào)，G3M1、G3M3、G3M4、G3M5、和G3M7)上實(shí)施。
在表中，術(shù)語(yǔ)“vsa+”用于方向，其中加速度被施加，并且指示該情況其中主軸電機(jī)在向上的方向承受一個(gè)來(lái)自下方向的震動(dòng)(特別地，該情況下落震動(dòng)試驗(yàn)在具有通常使用的方位的主軸電機(jī)上實(shí)施)，術(shù)語(yǔ)“vsa-”指示該情況其中主軸電機(jī)在向下的方向承受一個(gè)來(lái)自上方向的震動(dòng)(特別地，該情況下落震動(dòng)試驗(yàn)在當(dāng)具有通常使用的方位的主軸電機(jī)被倒置時(shí)在其上實(shí)施)，并且術(shù)語(yǔ)“hsa-”指示該情況其中主軸電機(jī)已經(jīng)承受一個(gè)來(lái)自側(cè)向的震動(dòng)(例如，下落震動(dòng)試驗(yàn)在主軸電機(jī)從通常使用的方位旋轉(zhuǎn)90°的被實(shí)施)。
在該表中，“加速度(G)”指示震動(dòng)的量級(jí)，或者換言之指示的“加速度”單位是按照1G＝9.8m/sec2。在該震動(dòng)試驗(yàn)中，五種類(lèi)型的力被實(shí)施(100G、300G、5000G、700G和1000G)當(dāng)震動(dòng)沖擊隨每個(gè)樣品逐漸增加時(shí)，樣品狀態(tài)和是否有動(dòng)力壓力流體從樣品泄漏的視覺(jué)檢查被實(shí)施，為的是檢查樣品的震動(dòng)耐受力。在圖中“OK”指示甚至在震動(dòng)已經(jīng)施加之后沒(méi)有潤(rùn)滑油流體泄漏的狀態(tài)，“油落在軸止”和“油泄漏”指示觀察的情況其中潤(rùn)滑油流體已經(jīng)泄漏。
這樣，確認(rèn)在根據(jù)本明的第六實(shí)施例的主軸電機(jī)的樣品的每一個(gè)上的五個(gè)沖擊試驗(yàn)沒(méi)有油泄漏，或換言之沒(méi)有動(dòng)力壓力流體泄漏的情況。
在另一方面，根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的主軸電機(jī)的樣品，由于在樣品號(hào)G3M1上的700G vsa+沖擊試驗(yàn)在旋轉(zhuǎn)軸11上存在油滴，可以確認(rèn)動(dòng)力壓力流體的泄漏。這種情況表示在圖17A。注意對(duì)該樣品的沖擊試驗(yàn)在動(dòng)力壓力流體泄漏被確認(rèn)的點(diǎn)被及時(shí)終止。
此外，根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的主軸電機(jī)樣品，在樣品號(hào)G3M3上的100G vsa-沖擊試驗(yàn)使得套7的圓柱體的頂表面上存在油斑點(diǎn)而確認(rèn)動(dòng)力壓力流體的泄漏。如圖17B所示。
類(lèi)似地，也確認(rèn)了用于根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的主軸電機(jī)樣品的動(dòng)力壓力流體泄漏。樣品號(hào)G3M4在100G vsa-沖擊試驗(yàn)中存在的動(dòng)力壓力流體的流體表面上升到溢出開(kāi)口W(即高的油彎月面)。如圖17C所示。注意對(duì)樣品G3M3和G3M4的沖擊試驗(yàn)在動(dòng)力壓力流體泄漏被確認(rèn)的點(diǎn)被及時(shí)終止。
從上面描述的沖擊試驗(yàn)，當(dāng)施加700G和1000G之間的沖擊時(shí)確認(rèn)了在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的主軸電機(jī)中存在動(dòng)力壓力流體的泄漏，但是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的主軸電機(jī)即使在朝下方向、朝上方向和側(cè)向相對(duì)于至少1000G的沖擊也沒(méi)有動(dòng)力壓力流體泄漏，這就確認(rèn)了它的耐沖擊性能。
注意，盡管沒(méi)有表示，即使在根據(jù)第六實(shí)施例的主軸電機(jī)中，一個(gè)包括R表面的彎曲的加寬部分35逐漸朝著套的頂邊緣變寬，當(dāng)然如圖11B和11C所示，它在第四實(shí)施例中能被錐形部分34替代。如果使用這種方式彎曲的加寬部分35，動(dòng)力壓力流體12移動(dòng)時(shí)流動(dòng)通道阻力將比較低，使流體可以被潤(rùn)滑而沒(méi)有氣穴現(xiàn)象地平穩(wěn)地流動(dòng)。
此外，雖然沒(méi)有表示，有排斥層30和30’也可以分別沿著開(kāi)口表面W的圓周邊緣和軸的外表面在第六實(shí)施例中形成，像關(guān)于第五實(shí)施例的例子所示的。
本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第七個(gè)變化的實(shí)施例表示在圖18A。根據(jù)該實(shí)施例，較大直徑部分110形成在軸承間隙的上部分。較大直徑部分110包括一個(gè)第一錐形表面112，其關(guān)于套的軸線傾斜(或者垂直)；一個(gè)基本半圓形的圓周蓄積槽111；一個(gè)不平行于套的軸線的第二錐形表面114并且其優(yōu)選垂直于套的軸線；和一個(gè)位于第二錐形表面114上方的平行于套的軸線的內(nèi)表面。第二錐形表面的傾斜角113能充分地變化，如圖18A所示。
本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承的第八個(gè)變化的實(shí)施例表示在圖18B。根據(jù)該實(shí)施例，較大直徑部分120形成在上流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽。較大直徑部分120優(yōu)選地包括一個(gè)第一錐形表面122，其傾斜于或者垂直于套的軸線；一個(gè)基本半圓形的圓周蓄積槽121和一個(gè)不平行于套的軸線的第二錐形表面124并且其可以垂直于套的軸線。如圖18B所示，第二錐形表面的傾斜角123總是比平行于套的軸線的表面的角大。
為了方便讀者，上面的描述只說(shuō)明了所有的實(shí)施例中的一些具有代表性的例子，每個(gè)例子都闡述了本發(fā)明的原理并傳達(dá)了實(shí)施它的最好的預(yù)期模式。上述描述沒(méi)有企圖詳盡地列舉所有可能的變化。其它沒(méi)有描述的變化或改變是可能的。例如，它可能結(jié)合不同實(shí)施例的要素，或者將這里描述的實(shí)施例的要素與沒(méi)有描述地表達(dá)的其它改變或變化的要素結(jié)合。這些沒(méi)有描述的變化和改變是在下面的權(quán)利要求的文字范圍內(nèi)，并且其它方面是相同的。
權(quán)利要求
1.一種流體動(dòng)力軸承，其包括一個(gè)有內(nèi)表面和開(kāi)口表面的套；一個(gè)位于所述套內(nèi)的軸；和一個(gè)在所述軸和所述套之間的間隙，在所述間隙中加入潤(rùn)滑油；其中，一個(gè)流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽形成在所述套的所述內(nèi)表面和所述軸至少之一上；所述套的內(nèi)表面包括一個(gè)錐形部分，該錐形部分從所述動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽的上方的一位置沿所述套的所述開(kāi)口表面的方向擴(kuò)大；所述套有一個(gè)形成在所述錐形部分上方并且從所述錐形部分延伸到所述套的所述開(kāi)口表面的大直徑部分；所述大直徑部分還包括一個(gè)圓周蓄積槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中所述的圓周蓄積槽是半圓形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中所述的圓周蓄積槽是三角形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中所述的套還包括一個(gè)第一中空?qǐng)A柱體部分和一個(gè)第二中空?qǐng)A柱體部分；一個(gè)插入所述第一中空?qǐng)A柱體部分的背板；一個(gè)設(shè)置在所述軸上并且插入所述第二中空?qǐng)A柱體部分的有一個(gè)底表面和一個(gè)頂表面的推力板；一個(gè)第一組液力推力槽設(shè)置在所述推力板的底表面和所述背板之一上；和一個(gè)第二組液力推力槽設(shè)置在所述推力板的頂表面和所述第二中空?qǐng)A筒體部分的一個(gè)表面之一上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中一個(gè)厭油固態(tài)膜沿著所述套的所述開(kāi)口表面形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中一個(gè)厭油固態(tài)膜形成在所述套的所述開(kāi)口表面上方的所述軸上。
7.一個(gè)主軸電機(jī)，其包括一個(gè)有內(nèi)表面和開(kāi)口表面的套；一個(gè)位于所述套內(nèi)的軸；一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)所述軸的的裝置；和一個(gè)在所述軸和所述套之間的間隙，在所述間隙中加入潤(rùn)滑油；其中，一個(gè)流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽形成在所述套的所述內(nèi)表面和所述軸至少之一上；所述套的所述內(nèi)表面包括一個(gè)錐形部分，錐形部分從所述動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽的上方的一位置沿所述套的所述開(kāi)口表面的方向擴(kuò)大；所述套有一個(gè)形成在所述錐形部分上方并且從所述錐形部分延伸到所述套的所述開(kāi)口表面的大直徑部分；所述大直徑部分還包括一個(gè)圓周蓄積槽。
8.一個(gè)流體動(dòng)力壓力軸承，其包括一個(gè)有內(nèi)表面和開(kāi)口表面的套；一個(gè)位于所述套內(nèi)的軸；和一個(gè)在所述軸和所述套之間的間隙，所述間隙被加入潤(rùn)滑油；其中，一個(gè)流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽形成在所述套的所述內(nèi)表面和所述軸至少之一上；所述套的所述內(nèi)表面包括一個(gè)有半徑表面的彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分，半徑表面從所述動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽的上方的一位置沿所述套的所述開(kāi)口表面的方向擴(kuò)大；所述套有一個(gè)形成在所述彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分上方并且從所述彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分延伸到所述套的所述開(kāi)口表面的大直徑部分；所述大直徑部分還包括一個(gè)至少有一個(gè)錐形表面的圓周蓄積槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承，其中，所述的圓周蓄積槽包括一個(gè)三角形形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承，其中，所述的圓周蓄積槽包括一個(gè)半圓形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承，其中所述的套還包括一個(gè)第一中空?qǐng)A筒體部分和一個(gè)第二中空?qǐng)A筒體部分；一個(gè)插入所述第一中空?qǐng)A柱體部分的背板；一個(gè)設(shè)置在所述軸上并且插入所述第二中空?qǐng)A筒體部分的有一個(gè)底表面和一個(gè)頂表面的推力板；一個(gè)第一組液力推力槽設(shè)置在所述推力板的底表面和所述背板之一上；和一個(gè)第二組液力推力槽設(shè)置在所述推力板的頂表面和所述第二中空?qǐng)A筒體部分的一個(gè)表面之一上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承，其中一個(gè)厭油固態(tài)膜沿著所述套的所述開(kāi)口表面形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承，其中一個(gè)厭油固態(tài)膜形成在所述套的所述開(kāi)口表面上方的所述軸上。
14.一個(gè)主軸電機(jī)，其包括一個(gè)有內(nèi)表面和開(kāi)口表面的套；一個(gè)位于所述套內(nèi)的軸；一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)所述軸的的裝置；和一個(gè)在所述軸和所述套之間的間隙，在所述間隙中加入潤(rùn)滑油；其中，一個(gè)流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽形成在所述套的所述內(nèi)表面和所述軸至少之一上；所述套的所述內(nèi)表面包括一個(gè)有半徑表面的彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分，半徑表面從所述動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽的上方的一位置沿所述套的所述開(kāi)口表面的方向擴(kuò)大；所述套有一個(gè)形成在所述彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分上方并且從所述彎曲的擴(kuò)大的開(kāi)口部分延伸到所述套的所述開(kāi)口表面的大直徑部分；所述大直徑部分還包括一個(gè)至少有一個(gè)錐形表面的圓周蓄積槽。
15.一個(gè)有流體動(dòng)力壓力軸承的主軸電機(jī)，所述軸承包括一個(gè)有一個(gè)內(nèi)孔的軸承套；一個(gè)為了旋轉(zhuǎn)支撐在所述套的所述孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)在所述旋轉(zhuǎn)軸和所述軸承套之間形成的間隙，在所述間隙中加入潤(rùn)滑油；和至少一個(gè)徑向流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽形成在所述套的所述內(nèi)孔的一個(gè)表面上；其中，所述內(nèi)孔包括一個(gè)形成在所述流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽上方且延伸到所述內(nèi)孔的一個(gè)開(kāi)口的一個(gè)較大直徑部分；所述潤(rùn)滑油蓄積圓周槽形成在所述較大直徑部分內(nèi)，所述潤(rùn)滑油蓄積圓周槽有一個(gè)近似半圓形的橫截面，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸是在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)所述潤(rùn)滑油被包容在所述較大直徑部分內(nèi)，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)所述潤(rùn)滑油被包容在所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口的下方。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的主軸電機(jī)，其中，所述套還包括一個(gè)中心軸線，所述內(nèi)孔的所述表面平行于所述中心軸線。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的主軸電機(jī)，還包括一個(gè)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上的推力板和一個(gè)密封所述軸承套底部的背板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的主軸電機(jī)，還包括一個(gè)形成在所述軸承套內(nèi)的凹槽，其中所述推力板放置在所述凹槽內(nèi)和其中流體動(dòng)力推力軸承形成在所述推力板和所述背板之間和所述推力板和所述凹槽的一個(gè)表面之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的主軸電機(jī)，其中，一個(gè)厭油固態(tài)膜緊緊地靠近所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的主軸電機(jī)，其中，一個(gè)厭油固態(tài)膜形成在所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口上方的所述旋轉(zhuǎn)軸上。
21.一個(gè)有流體動(dòng)力壓力軸承的主軸電機(jī)，所述軸承包括一個(gè)有一個(gè)內(nèi)孔的軸承套；一個(gè)為了旋轉(zhuǎn)支撐在所述套的所述孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)在所述旋轉(zhuǎn)軸和所述軸承套之間形成的間隙，在所述間隙中加入潤(rùn)滑油；和至少一個(gè)徑向流體動(dòng)力壓力產(chǎn)生槽形成在所述套的所述內(nèi)孔的一個(gè)表面上；其中，一個(gè)潤(rùn)滑油蓄積圓周槽形成在所述內(nèi)孔中，所述潤(rùn)滑油蓄積圓周槽有一個(gè)近似半圓形的橫截面，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸是在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)所述潤(rùn)滑油被包容在所述間隙內(nèi)，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)所述潤(rùn)滑油至少部分地保持在所述潤(rùn)滑油蓄積圓周槽內(nèi)和被包容在所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口的下方。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的主軸電機(jī)，其中，所述套還包括一個(gè)中心軸線和其中所述內(nèi)孔的所述表面平行于所述中心軸線。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的主軸電機(jī)，還包括一個(gè)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上的推力板和一個(gè)密封所述軸承套底部的背板。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的主軸電機(jī)，還包括一個(gè)形成在所述軸承套內(nèi)的凹槽，其中所述推力板放置在所述凹槽內(nèi)和其中流體動(dòng)力推力軸承形成在所述推力板和所述背板之間和所述推力板和所述凹槽的一個(gè)表面之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的主軸電機(jī)，其中，一個(gè)厭油固態(tài)膜緊緊地靠近所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的主軸電機(jī)，其中，一個(gè)厭油固態(tài)膜形成在所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口上方的所述旋轉(zhuǎn)軸上。
27.一個(gè)主軸電機(jī)，其包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸；一個(gè)支撐所述旋轉(zhuǎn)軸的軸承套；一個(gè)徑向流體動(dòng)力槽形成在所述軸承套的一個(gè)內(nèi)表面和所述旋轉(zhuǎn)軸的外表面之一上；和一個(gè)圓周蓄積槽形成在所述徑向流體動(dòng)力槽上方的所述軸承套的所述內(nèi)表面上，其中，所述軸承套的內(nèi)表面平行于所述軸承套的中心軸線。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主軸電機(jī)，其中，所述軸承套還包括一個(gè)在所述徑向流體動(dòng)力槽上方和所述軸承套頂部開(kāi)口下方延伸的較大直徑的內(nèi)部分，和其中所述圓周蓄積槽形成在較大直徑的內(nèi)部分內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主軸電機(jī)，還包括一個(gè)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上的推力板和一個(gè)密封所述軸承套底部的背板。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的主軸電機(jī)，還包括一個(gè)形成在所述軸承套內(nèi)的凹槽，其中所述推力板放置在所述凹槽內(nèi)和其中流體動(dòng)力推力軸承形成在所述推力板和所述背板之間和所述推力板和所述凹槽的一個(gè)表面之間。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主軸電機(jī)，其中，一個(gè)厭油固態(tài)膜緊緊地靠近所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主軸電機(jī)，其中，一個(gè)厭油固態(tài)膜形成在所述內(nèi)孔的所述開(kāi)口上方的所述旋轉(zhuǎn)軸上。
全文摘要
一種主軸電機(jī)和一種用于主軸電機(jī)的流體動(dòng)力軸承，其中，所述軸承包括一個(gè)具有一個(gè)區(qū)域的流體蓄積蓄積槽，其中具有一個(gè)增大直徑的套筒，一個(gè)套有固定直徑的區(qū)域，而且在該區(qū)域內(nèi)的槽有固定的半徑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可阻止?jié)櫥托孤?br> 文檔編號(hào)F16C32/00GK1693725SQ20041005507
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者小原陸郎 申請(qǐng)人:美蓓亞株式會(huì)社