專(zhuān)利名稱(chēng)：：流體動(dòng)力軸承裝置和包括該裝置的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通過(guò)形成在軸承間隙內(nèi)的流體膜支撐旋轉(zhuǎn)件的流體動(dòng)力軸承裝置，還涉及一種含有該裝置的電機(jī)。該種類(lèi)型的軸承裝置適合應(yīng)用于信息裝置，例如磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元(例如HDD)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元(例如ioCD-ROM，CD-R/RW，DVD-ROM/RAM)、磁光盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元(例如MD和MO)的主軸電機(jī)，激光印刷機(jī)(LBP)的多邊掃描電機(jī)，投影儀的輥輪，或者電動(dòng)機(jī)器和裝置(例如軸流式風(fēng)機(jī)的小電機(jī))。
背景技術(shù)：
：15上面各種類(lèi)型的電機(jī)對(duì)更高的速度、更低的成本、更小的噪聲等，以及轉(zhuǎn)動(dòng)精度等提出了要求。決定這些需求的性能的部件之一是支撐所述電機(jī)的主軸的軸承。近年來(lái)，對(duì)于上面所需的性能具有優(yōu)異特性流體動(dòng)力軸承的使用已經(jīng)被人考慮到，或者實(shí)際上已經(jīng)在使用。20另外，包含在樹(shù)脂合成物中的碳纖維的量?jī)?yōu)選是10至35voP/。，從而使得由添加上面碳纖維所產(chǎn)生的附加效應(yīng)(加強(qiáng)效應(yīng)、增加的導(dǎo)電性、增加的尺寸穩(wěn)定性)可以被充分地證明，并且同時(shí)可以保證作為樹(shù)脂合成物30的流動(dòng)性(低熔融粘度)。滿(mǎn)足上面條件的無(wú)機(jī)化合物的具體例子包括硼酸鋁化合物，氧化鈦，io氧化鋅等等。這些當(dāng)中，硼酸鋁化合物特別優(yōu)選地使用。另外，這些無(wú)機(jī)化合物中的一些是纖維狀的或者粉末裝的，并且考慮對(duì)外殼的強(qiáng)化效應(yīng)，纖維狀的特別是須狀的那些是優(yōu)選的。20可選擇地，另一種可能的軸承裝置，除了軸部件和支架之外，還包括軸承件，該軸承件的內(nèi)圓周表面在其自身和所述軸部件的外圓周表面之間形成徑向軸承間隙，并且在其外圓周表面上形成有粘結(jié)固定面。在這種情況下，上述具有粘結(jié)固定表面的部件與軸承件相對(duì)應(yīng)。轂部9是由金屬或者樹(shù)脂構(gòu)成，并由覆蓋外殼7的開(kāi)口側(cè)(頂側(cè))的盤(pán)形部9a、從盤(pán)形部9a的外圓周沿軸向方向向下延伸的圓筒部9b，以及15設(shè)置在圓筒部9b的外周上的盤(pán)安裝面9c和邊緣(brim)9d構(gòu)成。盤(pán)(未顯示)配合在盤(pán)形部9a的外圍，并且安裝在盤(pán)安裝面9c上。盤(pán)通過(guò)合適的保持裝置(例如夾子)(未顯示)保持在轂部9上。其直徑朝著頂部逐漸增大的錐形密封面7d形成在外殼7的外周。該錐形密封面7d形成了環(huán)形密封空間S，該環(huán)形密封空間的徑向尺寸從外殼730的密封側(cè)(底側(cè))朝向開(kāi)口側(cè)(頂側(cè))在自身和圓筒部9b的內(nèi)圓周表面9M之間逐漸減小。當(dāng)軸2和轂部9處于旋轉(zhuǎn)時(shí)，該密封空間S與第一軸向軸承部T1的軸向軸承間隙的外直徑側(cè)連通。此時(shí)，考慮到可加工性、特別是固化速度和除氣特性，在內(nèi)圓周表面6a和粘結(jié)固定面7e之間的粘結(jié)固定中，使用例如紫外線(xiàn)可固化粘結(jié)劑，io厭氧性粘結(jié)劑或者環(huán)氧基粘結(jié)劑。紫外線(xiàn)可固化粘結(jié)劑的特別例子包括由ThreeBond有限公司制造的3000系列。環(huán)氧基粘結(jié)劑包括也是由ThreeBond有限公司制造的2200系列。另外，形成外殼7和支架6的材料選擇為，使得通過(guò)把外殼7的線(xiàn)膨脹系數(shù)除以支架6的線(xiàn)膨脹系數(shù)得到的值不小于0.5，但是不大于2.0。15只要使用在上面例子中所示的基礎(chǔ)樹(shù)脂(例如LCP，PPS，PEEK的結(jié)晶樹(shù)脂)，可以形成對(duì)于上面提到的抗油性、除氣特性、水吸收特性和抗熱性方面都具有優(yōu)異表現(xiàn)的外殼7。另外，在上面的結(jié)晶樹(shù)脂中，聚苯硫io醚(PPS)比其它的樹(shù)脂成本更低，在模制過(guò)程中在流動(dòng)性(融化粘性)上表現(xiàn)卓越。因此，對(duì)于該種類(lèi)型的外殼7特別適合做基礎(chǔ)樹(shù)脂。另外，作為填充劑的碳纖維的添加可以極大地加強(qiáng)外殼7，并且抑制io外殼7隨著溫度變化的徑向尺寸的變化，從而獲得高的尺寸穩(wěn)定性。這可以實(shí)現(xiàn)精確地形成軸向軸承面7a的液動(dòng)力槽7al，并且在使用過(guò)程中高精度地控制第一軸向軸承部Tl的軸向軸承間隙。另外，通過(guò)將碳纖維添加到基礎(chǔ)樹(shù)脂，碳纖維顯現(xiàn)出高導(dǎo)電性，因此這使得外殼7具有足夠的導(dǎo)電性(例如，體積電阻率1.0X106Q'cm或者更小)。因此，在使用過(guò)程中15在盤(pán)內(nèi)積累的靜電荷可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件3和外殼7(在一些情況還通過(guò)軸承套8)分散到地面?zhèn)仍?支架6等)。25(1)當(dāng)熔化的樹(shù)脂被揉合和注模時(shí)，碳纖維被切割并且它們的纖維長(zhǎng)度變得更短。當(dāng)纖維長(zhǎng)度變短進(jìn)行時(shí)，強(qiáng)度、導(dǎo)電性和其它特性會(huì)變得明顯，并且滿(mǎn)足這些所需的特性變得困難。因此，考慮到在模制的過(guò)程中的斷開(kāi)，添加到樹(shù)脂的碳纖維優(yōu)選是相當(dāng)長(zhǎng)的纖維，特別地，具有平均長(zhǎng)度為10(^m或者更大、更優(yōu)選是lmm或者更大的碳纖維期望被使用。(2)30相反，在注模步驟中，在模子內(nèi)固化的樹(shù)脂有時(shí)被收回，重新熔化，然后與新的樹(shù)脂合成物揉合，進(jìn)行再利用(再循環(huán))。在這種情況下，由于纖維的部分被反復(fù)循環(huán)利用，當(dāng)初始纖維長(zhǎng)度太長(zhǎng)時(shí)，由于再循環(huán)相關(guān)的切割作用，因此纖維比它們的初始纖維長(zhǎng)度變得明顯更短，樹(shù)脂合成物的特性(降低的熔融粘度等)變化變得明顯。為了使該種特性變化最小化，纖5維長(zhǎng)度越小越好。更具體地，期望的是設(shè)置平均纖維長(zhǎng)度為500pm或者更小(優(yōu)選是300pm或者更小)?？蛇x擇地，通過(guò)使得用作徑向軸承面的軸承套8的內(nèi)圓周表面8a為完美(完全)圓形形狀的內(nèi)圓周表面，而不設(shè)置作為液動(dòng)力壓力產(chǎn)生部的液25動(dòng)力槽或者設(shè)置的弓形面，并且利用該內(nèi)圓周表面和軸2的相對(duì)的完美(完全)圓形的外圓周表面2a，可以構(gòu)成所謂的圓形軸承。io為了揭示本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，外殼模擬測(cè)試件和支架模擬測(cè)試件由多種具有不同線(xiàn)性膨脹系數(shù)制備，并且執(zhí)行對(duì)于用于液體動(dòng)力軸承裝置的外殼所需特性(包括在外殼和支架之間的粘結(jié)強(qiáng)度)的評(píng)估。五種類(lèi)型的金屬材料和三種類(lèi)型的樹(shù)脂材料被用于上面測(cè)試件的材料。線(xiàn)性聚苯硫醚(PPS)被用作所有的樹(shù)脂合成物的基礎(chǔ)樹(shù)脂。另外，碳纖維和無(wú)機(jī)化合物被用作15過(guò)填充劑。上述材料的構(gòu)成比率和化合比率(配比)如在圖8中顯示。，(3)環(huán)磨損深度[nm]，(4)io滑動(dòng)接觸材料的磨損深度[pm]，和(5)粘結(jié)強(qiáng)度[N]。這些當(dāng)中，對(duì)外殼模擬測(cè)試件和支架模擬測(cè)試件都進(jìn)行(0)線(xiàn)性膨脹系數(shù)的比率和(5)粘結(jié)強(qiáng)度的評(píng)估，而對(duì)外殼模擬測(cè)試件進(jìn)行(1)離子的不溶解性到(4)滑動(dòng)接觸材料的磨損深度的評(píng)估。每個(gè)評(píng)估項(xiàng)目的評(píng)估方法(測(cè)量評(píng)估項(xiàng)目值的方法)和用于判斷是否可以接受的標(biāo)準(zhǔn)在下面顯示。15-(外殼模擬測(cè)試件的線(xiàn)性膨脹系數(shù))/(支架模擬測(cè)試件的線(xiàn)性膨脹系數(shù))5(1)離子的不溶解性從由具有如圖8中所示的成分比的材料形成的杯形測(cè)試件中的各種離子的洗提的存在或者缺失通過(guò)離子色譜法來(lái)確定。具體的程序顯示如下。(a)預(yù)定量的超純水注入到空的燒杯，且表面預(yù)先被超純水充分清洗的上述測(cè)試件被放進(jìn)燒杯內(nèi)。(b)上面的燒杯被設(shè)置在加熱到80°C的恒定io溫度的烤箱內(nèi)一個(gè)小時(shí)，包含在表面和測(cè)試件內(nèi)部的離子被洗提進(jìn)超純水內(nèi)。相比之下，沒(méi)有測(cè)試件放置并且只有純水倒入的燒杯被類(lèi)似地被設(shè)置在加熱到80°C的恒定溫度的烤箱內(nèi)一個(gè)小時(shí)，并用作坯件。(c)放有在上面獲取的測(cè)試件的超純水內(nèi)所包含的離子量由離子色譜法確定(測(cè)量值A(chǔ))。包含在坯件中的離子量用類(lèi)似的方法單獨(dú)確定(測(cè)量值B)。(d)測(cè)15量值B從測(cè)量值A(chǔ)中減去，以確定離子洗提的存在或缺失。對(duì)于判斷是否可以接受的標(biāo)準(zhǔn)，離子可以利用通常用在離子色譜法中的列(column)來(lái)分析，該離子被用作可檢測(cè)的離子(參考下面的表l)。如果下表中列出的離子沒(méi)有檢測(cè)到，測(cè)試件認(rèn)為是可以接受的(良好)，如果檢測(cè)到這種離子，測(cè)試件認(rèn)為是不可以接受的(差)。20[表1]要檢測(cè)的離子表<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>-(2)體積電阻率[&cm]測(cè)量是根據(jù)JISK7194通過(guò)四探針?lè)椒ɡ糜删哂袌D8中所示的成分比的材料形成的測(cè)試件來(lái)執(zhí)行的。作為用于判斷是否可接受的標(biāo)準(zhǔn)，1.0Xl(^Q'cm或者更小被認(rèn)為是可接受的(良好)，而大于1.0X106Qxm的值判斷為不可接受的(差)。(3)環(huán)磨損深度Qmi]，以及5(4)滑動(dòng)接觸材料的磨損深度[pm]通過(guò)環(huán)置盤(pán)上測(cè)試(ring-on-disktest)來(lái)執(zhí)行測(cè)量，其中由具有圖8中所示的成分比的材料所形成的環(huán)形測(cè)試件的盤(pán)側(cè)在測(cè)試件以預(yù)定的載荷推靠在潤(rùn)滑油內(nèi)的盤(pán)形滑動(dòng)接觸材料的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)。具體地，使用的環(huán)形測(cè)試件大小為(p21mm(夕卜徑)Xcpl7mm(內(nèi)徑)X3mm(厚度)。另外，io由SUS420制造的具有表面粗糙度Ra為0.04pm，大小為(p33mm(直徑)X5mm(厚度)的盤(pán)材料作為滑動(dòng)接觸材料。用作合成雙酯潤(rùn)滑油(diesteroil)的潤(rùn)滑油為壬二酸二-2-乙基己酯(di(2-ethylhexyl)azelate)。該潤(rùn)滑油的動(dòng)態(tài)粘性在40。C時(shí)為10.7mm2/s。在環(huán)置盤(pán)上測(cè)試過(guò)程中，滑動(dòng)接觸材料靠在測(cè)試件的接觸壓力為0.25MPa，轉(zhuǎn)速(圓周速度)為1.4m/min，測(cè)15試時(shí)間是14小時(shí)，并且油溫為SO。C。用于判斷是否可以接受的標(biāo)準(zhǔn)如下.-對(duì)于環(huán)磨損深度，3pm或者更小的值判定為可以接受的(良好)，而比3pm大的值判定為不可以接受的(差)。對(duì)于滑動(dòng)接觸材料的磨損深度，2|_im或者更小的值判定為可以接受的(良好)，而比2pm高的值判定為不可以接受的(差)。20(5)粘結(jié)強(qiáng)度[N]模擬外殼的杯形測(cè)試件<1>通過(guò)利用如圖8所示的成分比的材料配制。結(jié)構(gòu)和尺寸與為測(cè)試(0)線(xiàn)性膨脹系數(shù)的比率而制備的杯形測(cè)試件一樣。由炮銅制作的襯套壓配合到外殼模擬測(cè)試件<1>的內(nèi)周上，以防止當(dāng)被抽出(下面將進(jìn)行說(shuō)明)時(shí)，測(cè)試件<1>變形。同時(shí)，尺寸為(p20mmXcpl0mm25X10mm的支架模擬測(cè)試件<2>由圖8所示的材料制作，在每個(gè)這些測(cè)試件<2>的中心鉆孔，該孔的內(nèi)徑大小被確定為使得在測(cè)試件<2>和測(cè)試件<1>之間的粘結(jié)間隙在直徑間隙中為25pm。測(cè)試件<1>和<2>充分地去除油污。對(duì)于根據(jù)圖8中的成分比No.6至8的測(cè)試件<1>，在它們的粘結(jié)表面(測(cè)試件<1>的外圓周表面)上涂覆底層涂料(primer)。另外，厭氧性30的粘結(jié)劑應(yīng)用(涂敷)在所有測(cè)試件<2>的粘結(jié)表面(當(dāng)測(cè)時(shí)間<1>被插進(jìn)測(cè)試件<2>時(shí)，測(cè)試件<2>的面向測(cè)試件<1>的表面)。測(cè)試件<1>然后被插入測(cè)試件<2>，并且在90。C的溫度加熱一個(gè)小時(shí)而固化。由ThreeBond有限公司制造的"TB1359D"用作厭氧性粘結(jié)劑，而由ThreeBond有限公司生產(chǎn)的"TB13卯F"用作底層涂料。另外，厭氧性粘結(jié)劑的施加量大5約為10mg，施加的底層涂料的量大約為lmg(在溶劑成分揮發(fā)之后，確定為模制產(chǎn)品的重量的增加)。測(cè)試件<1>然后從測(cè)試件<2>抽出，抽出的最大載荷認(rèn)為是粘結(jié)強(qiáng)度。作為用于判斷是否可以接受的標(biāo)準(zhǔn)，粘結(jié)強(qiáng)度比1000N高的測(cè)試件認(rèn)為是可以接受的(良好)，而粘結(jié)強(qiáng)度為1000N或者更低的測(cè)試件，認(rèn)為是不可以接受的(差)。io圖9和10中，顯示了對(duì)于每個(gè)樣本產(chǎn)品和對(duì)比產(chǎn)品的評(píng)估項(xiàng)(0)到(5)的評(píng)估結(jié)果。如果外殼模擬測(cè)試件的線(xiàn)性膨脹系數(shù)與支架模擬測(cè)試件的線(xiàn)性膨脹系數(shù)的比率太小(低于0.5)，如對(duì)比產(chǎn)品1和2，不能夠獲得足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。另外，如果上述線(xiàn)性膨脹系數(shù)的比率太大(大于2)，15如對(duì)比產(chǎn)品3和4，也不能獲得足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的樣本產(chǎn)品l至8在所有的方面均顯示了優(yōu)異的結(jié)果，包括粘結(jié)強(qiáng)度，抗磨損性(環(huán)和接觸材料的磨損深度)，清潔度(離子的不溶解性)和靜電去除能力(體積電阻率)。權(quán)利要求1.一種流體動(dòng)力軸承裝置，包括軸部件，支架和徑向軸承部，該徑向軸承部利用在徑向軸承間隙內(nèi)形成的流體膜在徑向方向上可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐所述軸部件，以及粘結(jié)固定面，該粘結(jié)固定面粘結(jié)地固定到所述支架的內(nèi)圓周表面，其中，將具有所述粘結(jié)固定面的部件的線(xiàn)性膨脹系數(shù)除以所述支架的線(xiàn)性膨脹系數(shù)所獲得的值不低于0.5，且不高于2.0。2.如權(quán)利要求l所述的流體動(dòng)力軸承裝置，進(jìn)一步包括軸承套，該10軸承套的內(nèi)圓周表面在自身和所述軸部件的外圓周表面之間形成徑向軸承間隙；和外殼，其中所述軸承套固定在所述外殼的內(nèi)周上而粘結(jié)固定面形成在外殼的外周上。3.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承裝置，進(jìn)一步包括軸承件，該軸承件的內(nèi)圓周表面在其自身和所述軸部件的外圓周表面之間形成徑向軸承間隙，并且其中粘結(jié)固定面形成在其外圓周表面上。4.如權(quán)利要求l所述的流體動(dòng)力軸承裝置，其中，在具有粘結(jié)固定面的部件和所述支架之間的粘結(jié)固定中所使用的粘結(jié)劑是厭氧性粘結(jié)劑或者環(huán)氧基粘結(jié)劑。5.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承裝置，其中，所述具有粘結(jié)固定20面的部件和所述支架中的一個(gè)或者兩者由金屬材料形成。6.如權(quán)利要求l所述的流體動(dòng)力軸承裝置，其中，所述具有粘結(jié)固定面的部件和所述支架中的一個(gè)或者兩者由樹(shù)脂合成物形成。7.如權(quán)利要求6所述的流體動(dòng)力軸承裝置，其中，聚苯硫醚(PPS)被包含在所述樹(shù)脂合成物內(nèi)，作為基礎(chǔ)樹(shù)脂。8.如權(quán)利要求6或7所述的流體動(dòng)力軸承裝置，其中，碳纖維被包含在所述樹(shù)脂合成物內(nèi)，作為填充物。9.如權(quán)利要求6或7所述的流體動(dòng)力軸承裝置，其中，無(wú)機(jī)化合物被包含在所述樹(shù)脂合成物內(nèi)，作為填充物。10.—種用于如權(quán)利要求6或7所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其30中，該外殼是含有的Na的量為2000ppm或者更低的樹(shù)脂合成物。11.一種用于如權(quán)利要求7所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其中，聚苯硫醚(PPS)是線(xiàn)型的。12.—種用于如權(quán)利要求8所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其中，所述碳纖維的拉拔強(qiáng)度或拉伸強(qiáng)度為3000MPa或者更高。13.—種用于如權(quán)利要求8所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其中，所述碳纖維是PAN基的纖維。14.一種用于如權(quán)利要求8所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其中，所述碳纖維的高徑比為6.5或者更高。15.—種用于如權(quán)利要求8所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其中，o碳纖維以不小于10vol.。/。且不大于35vol.%的量包含在樹(shù)脂合成物中。16.—種用于如權(quán)利要求9所述的流體動(dòng)力軸承裝置的外殼，其中，所述無(wú)機(jī)化合物是硼酸鋁須。17.—種電機(jī)，包括如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的流體動(dòng)力軸承裝置，定子線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子磁鐵，該轉(zhuǎn)子磁鐵在自身和定子線(xiàn)圈之間產(chǎn)生激勵(lì)。全文摘要本發(fā)明提供了一種通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂普辰Y(jié)間隙以在具有粘結(jié)固定面的部件和支架之間具有增大的粘結(jié)強(qiáng)度的流體動(dòng)力軸承裝置。選擇支架(6)和外殼(7)的材料，從而使得將固定到支架(6)的內(nèi)圍的外殼(7)的線(xiàn)性膨脹系數(shù)除以具有用于安裝電機(jī)的定子線(xiàn)圈(4)的部分(6b)的支架(6)的線(xiàn)性膨脹系數(shù)所得到的值不小于0.5，且不大于2.0。形成在外殼(7)的外周上的粘結(jié)固定面(7e)利用厭氧性粘結(jié)劑或者環(huán)氧基粘結(jié)劑粘結(jié)固定到支架(6)的內(nèi)圓周表面(6a)。文檔編號(hào)F16C17/10GK101184928SQ200680018479公開(kāi)日2008年5月21日申請(qǐng)日期2006年4月11日優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日發(fā)明者村上和豐,江上正樹(shù)申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社