專利名稱：馬達及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馬達及其制造方法，更具體地，涉及一種在高轉(zhuǎn)速下使用的馬達及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了得到能夠在較高速度下轉(zhuǎn)動并且具有較長壽命和較低噪音的馬達，已經(jīng)開發(fā)出了使用替代滾珠軸承或流體動力軸承的空氣動壓軸承的馬達。
圖13示出了用于沿其軸向支撐馬達的轉(zhuǎn)動單元的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖13是沿著包含軸向的平面的馬達的剖面圖。
參照圖13，轉(zhuǎn)動單元1包括圓柱形轉(zhuǎn)子轂1a，該轉(zhuǎn)子轂1a與軸2相對，其間具有徑向間隙；固定到轉(zhuǎn)子轂1a的外周表面的轉(zhuǎn)子磁體1b；和蓋罩1c，蓋罩1c固定到轉(zhuǎn)子轂1a的頂部并且與軸2的軸向上頂面相對，其間具有軸向間隙。軸2設(shè)置成與馬達的轉(zhuǎn)動軸線J1同軸。蓋罩1c包括與轉(zhuǎn)動軸線J1同軸設(shè)置的軸向支撐部1c1。軸向支撐部1c1具有面對軸2的球形表面。軸向支撐部1c1與軸2的軸向上表面接觸，由此沿軸向支撐軸2。軸向支撐部1c1設(shè)置在與軸承3相鄰的位置，軸承3形成在軸2的外周表面和轉(zhuǎn)子轂1a的內(nèi)周表面之間。
軸向支撐部1c1和軸2的軸向上表面在一個點彼此接觸。因此，當突發(fā)力通過外部沖擊等沿軸向向下施加時，施加到軸向支撐部1c1和軸2的軸向上表面的接觸壓力增加。接觸壓力的增加可導(dǎo)致軸向支撐部1c1和軸2的軸向上表面的一部分破損。碎片有可能進入與軸向支撐部1c1相鄰的軸承3。由此，碎片接觸軸2的外周表面和轉(zhuǎn)子轂1a的內(nèi)周表面，由此導(dǎo)致軸承3卡住。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提出，其目的在于提供一種能夠防止馬達運轉(zhuǎn)過程中可能產(chǎn)生的碎片等進入馬達軸承的馬達，從而提供一種在較高速度下轉(zhuǎn)動并且具有較長壽命和較低噪音的馬達。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制造上述馬達的方法。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，防止轉(zhuǎn)動單元沿軸向向下運動的運動調(diào)節(jié)部沿軸承的徑向外側(cè)設(shè)置在固定單元內(nèi)，由此防止運動調(diào)節(jié)部內(nèi)通過轉(zhuǎn)動單元和固定單元之間的接觸形成的碎片等進入軸承。
下面將詳細描述構(gòu)造。馬達包括固定單元、轉(zhuǎn)動單元和軸承，軸承以相對于固定單元能夠轉(zhuǎn)動的方式支撐轉(zhuǎn)動單元。固定單元和轉(zhuǎn)動單元之一包括中空的大致圓柱形的套筒，而另一個包括以能夠相對于套筒的內(nèi)周表面轉(zhuǎn)動的方式容納在套筒內(nèi)的軸。軸承具有徑向動壓軸承機構(gòu)，該徑向動壓軸承機構(gòu)通過在軸的外周表面和套筒的內(nèi)周表面之間沿預(yù)定方向轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生徑向支撐力。固定單元和轉(zhuǎn)動單元的至少一個包括圍繞轉(zhuǎn)動軸線的環(huán)形的第一接觸部。第一接觸部設(shè)置在徑向動壓軸承機構(gòu)的徑向外側(cè)。固定單元和轉(zhuǎn)動單元的另一個具有與第一接觸部軸向相對的第二接觸部。第一接觸部和第二接觸部之間的軸向間隙小于不是第一和第二接觸部的固定單元和轉(zhuǎn)動單元之間的軸向間隙。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的馬達的沿著平行于其軸向方向的平面的概略剖面圖。
圖2是圖1中由點劃線構(gòu)成的橢圓所環(huán)繞的馬達的一部分的放大視圖。
圖3是圖1中由點線構(gòu)成的圓所環(huán)繞的馬達的運動調(diào)節(jié)部的放大視圖。
圖4示出了在圖1中的馬達的固定單元和轉(zhuǎn)動單元之間的間隙之間的關(guān)系。
圖5是軸承周圍的馬達的一部分的放大視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的馬達的沿著包含其軸向方向的平面的概略剖面圖。
圖7是軸承周圍的馬達的一部分的放大視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的馬達制造方法的流程圖。
圖9是裝配圖，示出了圖8中的步驟S1。
圖10是裝配圖，示出了圖8中的步驟S2。
圖11是裝配圖，示出了圖8中的步驟S3。
圖12是裝配圖，示出了圖8中的步驟S4。
圖13是示例性的傳統(tǒng)馬達的沿著包含其軸向的平面的概略剖面圖。
具體實施例方式
下面將參照圖1至12詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當指出，在本發(fā)明的說明中，當不同部件的取向和其間的位置關(guān)系描述為處于上/下或左/右時，表示出附圖中的最終位置關(guān)系和取向；沒有表示出裝配成實際設(shè)備的部件的取向和其間的位置關(guān)系。同時在下面的說明中，軸向指平行于轉(zhuǎn)動軸線的方向，徑向表示垂直于轉(zhuǎn)動軸線的方向。
馬達的一般結(jié)構(gòu)參照圖1和2描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的馬達。圖1是馬達沿著平行于馬達的軸向的平面的概略剖面圖。圖2是圖1中由點劃線構(gòu)成的橢圓所環(huán)繞的馬達的一部分的放大視圖。
參照圖1，該優(yōu)選實施方式的馬達包括固定單元10、相對于固定單元10轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動單元20和形成在固定單元10和轉(zhuǎn)動單元20之間的軸承30。軸承30相對于固定單元10以可轉(zhuǎn)動方式支撐轉(zhuǎn)動單元20。
1)固定單元10固定單元10包括與轉(zhuǎn)動軸線J1同軸設(shè)置的呈圓柱形柱的形式的軸11、固定到軸11的軸向下部的中空的大致圓柱形的軸襯12、固定到軸襯12的外周表面的軸向上部的定子13、以及在定子13的軸向下方固定到軸襯12的外周表面的安裝板14。
軸11沿著轉(zhuǎn)動軸線J1固定并且由陶瓷材料制成。在軸11的外周表面上形成用于產(chǎn)生動壓和獲得徑向支撐力的徑向動壓產(chǎn)生槽(未示出)。
軸襯12包括用于固定軸11的軸向下部的軸固定部12a。軸固定部12a為圓柱形并且具有沿軸向穿透的中空部。沿軸向定位軸11的環(huán)形突起12a1形成在軸固定部12a的軸向下端。環(huán)形突起12a1沿徑向設(shè)置在軸固定部12a的內(nèi)側(cè)。優(yōu)選通過壓配合將軸11的外周表面和軸固定部12a相互固定。為了提高軸11和軸固定部12a之間的固定強度，可應(yīng)用粘合劑。
沿徑向向外延伸的徑向延伸部12b形成在軸襯12的軸固定部12a的軸向上端。沿軸向向上延伸的外圓柱部12c從徑向延伸部12b接續(xù)形成。其上安裝定子13的上部臺階12c1形成在外圓柱部12c的外周表面的上部。用于在其上固定安裝板14的下部臺階12c2形成在軸襯12的外周表面上，從而從外圓柱部12c連續(xù)。下部臺階12c2在上部臺階12c1下方。
定子13具有定子芯13a和線圈13b，定子芯13a通過疊置多個(在此優(yōu)選實施方式中為四個)薄磁性鋼板而形成，線圈13b通過繞著定子芯13a纏繞金屬線而形成。定子芯13a包括在其徑向內(nèi)側(cè)上的環(huán)形芯后部13a1和從芯后部13a1沿徑向向外延伸的齒13a2。線圈13b通過繞著齒13a2纏繞金屬線形成。芯后部13a1分別通過軸襯12的上部臺階12c1的軸向上表面和軸襯12的從上部臺階12c1延續(xù)的外周表面沿徑向和軸向定位。軸襯12和定子13通過在軸襯12的外周表面和定子13的芯后部13a1的內(nèi)周表面之間施加粘合劑而彼此固定。
安裝板14通過例如擠壓等塑性加工由鋼板形成。在安裝板14中，形成有孔14a，孔14a與軸襯12的下部臺階12c2接合。安裝板14通過接觸下部臺階12c2沿軸向和徑向定位。通過例如卷曲等塑性加工將安裝板14的內(nèi)緣夾持在軸襯12的軸向下端表面的變形部分和軸襯12的另一部分之間，安裝板14和軸襯12相互固定。
電路板15通過例如粘接固定到安裝板14的軸向下表面。線圈13b的引線通過釬焊等固定到電路板15。連接到外部電源(未示出)的連接器16通過釬焊等連接到電路板15的軸向下表面。
2)轉(zhuǎn)動單元20參照圖1，轉(zhuǎn)動單元20包括中空的大致圓柱形的套筒21。套筒21具有沿徑向與軸11的外周表面相對的內(nèi)周表面，其間具有小徑向間隙。轉(zhuǎn)動單元20還包括中空的大致圓柱形的轉(zhuǎn)子轂22，轉(zhuǎn)子轂22固定到套筒21的外周表面；軛23，軛23用作固定到轉(zhuǎn)子轂22的轉(zhuǎn)子磁體保持部；以及轉(zhuǎn)子磁體24，轉(zhuǎn)子磁體24固定到軛23的內(nèi)周表面。
套筒21由陶瓷材料制成。利用這種構(gòu)造，即使套筒21與軸11的外周表面相接觸時，也可以防止破損。套筒21的軸向下部的外周表面與軸襯12的外圓柱部12c的內(nèi)周表面相對，其間具有微小間隙R1。套筒21的軸向下端表面與軸襯12的徑向延伸部12b的軸向上表面相對，其間具有間隙。
轉(zhuǎn)子轂22包括轂圓柱部22a、蓋罩22b、以及徑向延伸部22c。轂圓柱部22a中空并且具有通過粘接固定到套筒21的外周表面的內(nèi)周表面。蓋罩22b形成為遮蓋轂圓柱部22a的軸向上端。徑向延伸部22c設(shè)置在轂圓柱部22a的軸向下端并且從轂圓柱部22a沿徑向向外延伸。
增厚部22d沿軸向形成在轉(zhuǎn)子轂22的轂圓柱部22a之上。增厚部22d設(shè)置在套筒21的軸向上端面之上并且其徑向厚度大于轂圓柱部22a的厚度。增厚部22d的內(nèi)周表面和軸11的外周表面沿軸向彼此重疊，并且彼此相對，其間具有小的徑向間隙。蓋罩22b從增厚部22d延續(xù)并且遮蓋限定在增厚部22d內(nèi)的中空部。蓋罩22b與軸11的軸向上端面沿軸向相對，其間具有軸向間隙。由于增厚部22d的內(nèi)周表面和軸11的外周表面之間的小徑向間隙，能夠防止外來顆粒進入軸承30，即使外來顆粒在轉(zhuǎn)子轂22的加工過程中粘附到蓋罩22b。因此，能夠提供可靠的馬達，不會發(fā)生由外來顆粒導(dǎo)致的軸承卡住。
軛23通過例如擠壓等塑性加工由磁性材料形成，并且通過例如卷曲等塑性加工固定到徑向延伸部22c的外周。轉(zhuǎn)子磁體24固定在軛23的內(nèi)周表面的軸向中心。轉(zhuǎn)子磁體24的內(nèi)周表面和定子13的定子芯13a的外周表面沿徑向彼此相對，其間具有間隙。
3)軸承30在本發(fā)明中，軸承30使用氣體作為潤滑流體。在此實施方式中空氣用作氣體。多個徑向動壓產(chǎn)生槽形成在軸11的外周表面內(nèi)，并且形成通過轉(zhuǎn)動包括套筒21的轉(zhuǎn)動單元20而空氣壓力增加的點。轉(zhuǎn)動單元20由空氣壓力沿徑向支撐，從而能夠轉(zhuǎn)動。此外，轉(zhuǎn)動單元20由軸11的上表面和轉(zhuǎn)子轂22的蓋罩22b的下表面之間軸向間隙中的靜壓沿軸向支撐。在權(quán)利要求中所述的軸承孔由套筒21的內(nèi)周表面和蓋罩22b的軸向下表面形成。軸承孔中充有作為潤滑流體的氣體，即空氣。
現(xiàn)在參照圖2描述軸承30的上部的結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)子轂22的增厚部22d的軸向下表面與套筒21的軸向上端表面相對，其間具有小間隙H1。利用此構(gòu)造，不管由套筒21的外周表面和其軸向上表面形成的直角的精度如何，套筒21的外周表面也可固定到轉(zhuǎn)子轂22的轂圓柱部22a的內(nèi)周表面。因此，套筒21的內(nèi)周表面和軸11的外周表面可沿著軸向彼此平行地精確設(shè)置。該構(gòu)造適于空氣軸承，其中在軸11的外周表面和套筒21的內(nèi)周表面之間的間隙為數(shù)微米，并且沿徑向的支撐力弱。
此外，若介入套筒21的外周表面和轂圓柱部22a的內(nèi)周表面之間的粘合劑達到套筒21的軸向上表面，則粘合劑21可容納在小間隙H1內(nèi)。因此套筒21不會由于粘合劑的影響而沿徑向向外或向內(nèi)傾斜。此外，若粘合劑在高溫環(huán)境下膨脹，粘合劑的增加的體積可容納在小間隙H1內(nèi)。因此，即使在高溫環(huán)境下，套筒21也不會沿徑向向外或向內(nèi)傾斜。此外，小間隙H1形成為沿軸承30的徑向外側(cè)與軸承30相鄰。因此，在軸承30內(nèi)產(chǎn)生的摩擦粉末可通過離心力容納在小間隙H1內(nèi)。由此，能夠提供可靠的軸承30和包括這種軸承的可靠的馬達，其中軸承精度不會由于環(huán)境變化而改變，并且通過將摩擦粉末釋放到軸承30的外側(cè)，防止了卡住。
在增厚部22d的軸向下表面，沿小間隙H1的徑向外側(cè)形成了臺階22d1。由此，增厚部22d的軸向下表面的設(shè)置在臺階22d1的徑向外側(cè)的一部分在軸向上低于其設(shè)置在臺階22d1的徑向內(nèi)側(cè)的另一部分。利用這種結(jié)構(gòu)，當由于在將套筒21和轂圓柱部22a彼此粘接時粘合劑的收縮和膨脹而使套筒21沿軸向向上移動時，增厚部22d的軸向下表面的徑向外部可通過接觸套筒21來調(diào)節(jié)套筒21沿軸向向上的運動。因此，套筒21的軸向定位精度可得到改善。
沿徑向向外凹的凹陷22d2形成在由增厚部22d的軸向下表面和轂圓柱部22a的內(nèi)周表面形成的拐角附近。凹陷22d2設(shè)置成在轂圓柱部22a和套筒21的外周表面之間形成徑向間隙。由此，即使用于將套筒21和轉(zhuǎn)子轂22相互固定的粘合劑過多，過多的粘合劑也可在抵達小間隙H1之前容納在凹陷22d2內(nèi)。
用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動單元20的軸向運動的裝置接下來，將參照圖3至5描述根據(jù)本發(fā)明的此優(yōu)選實施方式的用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動單元20的軸向運動的裝置。圖3是由圖1中的點線構(gòu)成的圓圍繞的馬達部分的放大視圖。圖4示出了在固定單元10和轉(zhuǎn)動單元20之間的接近軸承30的軸向間隙。圖5是軸承30周圍的圖1的馬達部分的放大視圖。
首先，參照圖3和4描述用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動單元20相對于固定單元10的沿軸向向下的運動的裝置。
參照圖3，環(huán)形壁12c3形成在軸襯12的外圓柱部12c的軸向上表面的內(nèi)周。外圓柱部12c的軸向上表面的徑向外部與定子13的芯后部13a1的軸向上表面在軸向上大致齊平。請注意，外圓柱部12c的軸向上表面的徑向外部包括其外周。在環(huán)形壁12c3的徑向外側(cè)，由具有高的滑動性的材料形成的作為環(huán)形滑動構(gòu)件的滑動密封件17固定在外圓柱部12c的軸向上表面上。用于滑動密封件17的材料的一個示例是具有良好的滑動性的含氟樹脂。滑動構(gòu)件17的軸向上表面形成權(quán)利要求中所述的第一接觸部。
轉(zhuǎn)子轂22設(shè)置有與滑動密封件17軸向相對的環(huán)形突起22e。環(huán)形突起22e設(shè)置在環(huán)形壁12c3的徑向外側(cè)并沿徑向設(shè)置在線圈13b的徑向內(nèi)側(cè)之內(nèi)。環(huán)形突起22e的軸向下表面形成權(quán)利要求中所述的第二接觸部。轂圓柱部22a的軸向下端面和環(huán)形突起22e的軸向下端面之間的長度L1大于滑動密封件17的軸向上表面和環(huán)形壁12c3的軸向上表面之間的長度L2，即L1＞L2。利用此構(gòu)造，即使當轉(zhuǎn)子轂22由于外部沖擊等沿軸向向下運動時，在轂圓柱部22a的軸向下表面接觸到環(huán)形壁12c3的軸向上表面之前，環(huán)形突起22e的軸向下端面接觸到滑動密封件17的軸向上表面。即，轂圓柱部22a的軸向下端面不會接觸環(huán)形壁12c3的軸向上表面。
在出于設(shè)計原因而確定的上限內(nèi)，優(yōu)選滑動密封件17的徑向?qū)挾群铜h(huán)形突起22e的軸向下端面的徑向?qū)挾缺M可能大?；瑒用芊饧?7的徑向?qū)挾榷x為滑動密封件17的內(nèi)周和外周之間的徑向長度。利用此構(gòu)造，當轉(zhuǎn)子轂22沿軸向向下運動并且接觸到滑動密封件17時，施加到環(huán)形突起22e和滑動密封件17的接觸壓力可降低。因此，可防止因環(huán)形突起22e和滑動密封件17之間的接觸導(dǎo)致的破損。滑動密封件17的外周可位于定子13的芯后部13a1之上。在此情況下，滑動密封件17的徑向長度可增加。因此，滑動密封件17與環(huán)形突起22e的軸向下端面的接觸面積可增加。
環(huán)形壁12c3的軸向上表面形成在滑動密封件17的軸向上表面的軸向上方。由此，即使環(huán)形突起22e和滑動密封件17的任一個由于其間的接觸而破壞，環(huán)形壁12c3可防止碎片進入軸承30。因此，可提供一種可靠的馬達，不會發(fā)生機構(gòu)30的卡住。
參照圖4，描述滑動密封件17的軸向上表面和轉(zhuǎn)子轂22的環(huán)形突起22e的軸向下表面之間的軸向間隙G1、軸11的軸向上表面和轉(zhuǎn)子轂22的蓋罩22b的軸向下表面之間的軸向間隙G2、以及套筒21的軸向下表面和軸襯12的徑向延伸部12b的軸向上表面之間的軸向間隙G3之間的尺寸關(guān)系。在此優(yōu)選實施方式中，重要的是軸向間隙G1的尺寸小于軸向間隙G2和G3的尺寸，即，G1＜G2且G1＜G3。利用此構(gòu)造，即使包括轉(zhuǎn)子轂22和套筒21的轉(zhuǎn)動單元20沿軸向向下運動，固定單元10和轉(zhuǎn)動單元20之間的接觸僅在環(huán)形突起22e和滑動密封件17之間發(fā)生，即在軸承30的徑向外側(cè)。即，能夠防止鄰接軸承30的軸11和轉(zhuǎn)子轂22的蓋罩22b之間的接觸和套筒21和軸襯12之間的接觸。這意味著能夠防止在碎片能夠容易進入軸承30的區(qū)域的接觸。由此，可防止軸承30卡住，因此可提供可靠的馬達。
接下來，現(xiàn)在將參照圖5描述用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動單元20相對于固定單元10沿軸向向上的運動的裝置。
轉(zhuǎn)子轂22由轂圓柱部22a和蓋罩22b形成為袋狀的形狀。小間隙R1形成在固定到轂圓柱部22a的內(nèi)周表面的套筒21的軸向下部的外周表面和軸襯12的外圓柱部12c的內(nèi)周表面之間。由此，在軸承30附近可減少流向外側(cè)的空氣流。利用該構(gòu)造，在軸承30周圍的部分大致密封地封閉。接近軸承30的軸承空間31包括小間隙R1和由轉(zhuǎn)子轂22的蓋罩22b的軸向下表面、套筒21的內(nèi)周表面、套筒21的軸向下表面、軸11的軸向上表面、軸11的外周表面和軸襯12的徑向延伸部12b的軸向上表面圍繞的空間，如圖5中陰影線所示。此外，套筒21的軸向下表面和軸襯12的徑向延伸部12b的軸向上表面之間的軸向間隙G3的尺寸大于軸11的外周表面和套筒21的內(nèi)周表面之間的徑向間隙的尺寸以及套筒21的外周表面和軸襯12的外圓柱部12c的內(nèi)周表面之間的小間隙R1的尺寸。
當軸承空間31的體積隨著轉(zhuǎn)子轂22和套筒21沿軸向向上的運動而增加時，在軸承空間31內(nèi)的空氣壓力變得小于外部空氣的壓力。發(fā)生此現(xiàn)象是因為與外部空氣連通的小間隙R1抑制來自外部的空氣流。即，盡管軸承空間31的體積增加，但從外部流入軸承空間31的空氣量受到抑制。因此，軸承空間31內(nèi)的空氣壓力變得低于外部空氣的壓力。由此，用于平衡軸承空間31內(nèi)的空氣壓力和外部空氣的壓力的力作用在軸承空間31內(nèi)。由此用于減少軸承空間31的增加的體積的力發(fā)生作用。即，用于沿軸向向下移動轉(zhuǎn)子轂22和套筒21的力發(fā)生作用。以此方式，轉(zhuǎn)動單元20的軸向向上的運動可得到調(diào)節(jié)。
例如，在小間隙R1形成為垂直于轉(zhuǎn)動單元20的軸向運動方向的情況下，當轉(zhuǎn)動單元20沿著軸向向上運動時，小間隙R1的寬度增加。由此，從外部流入軸承空間31的空氣流入量增加，并且，在轉(zhuǎn)動單元20沿軸向向上運動的情況下，軸承空間31內(nèi)的空氣壓力和外部空氣壓力得到平衡。因此，沿軸向向下移動轉(zhuǎn)動單元20的力不發(fā)生作用，并且沒有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動單元20的軸向向上的運動的效果。然而，在此優(yōu)選實施方式中，小間隙R1形成為具有不變的徑向?qū)挾龋瑥亩词巩斵D(zhuǎn)動單元20沿軸向向上運動時也保持了抑制從小間隙R1的外部的空氣來流。即，小間隙R1形成為大致平行于轉(zhuǎn)動單元20的軸向向上的運動方向。由此，軸承空間31內(nèi)的空氣壓力隨著其體積增加而變低。因此，可獲得調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動單元20的沿軸向向上運動的效果。這是有利的，因為轉(zhuǎn)動單元20沿軸向向上的運動可得到調(diào)節(jié)而不增加部件的數(shù)量，導(dǎo)致馬達的價格降低。在此優(yōu)選實施方式中，R1設(shè)定為0.2mm或更少。
另一優(yōu)選實施方式現(xiàn)在參照圖6和7描述根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的無電刷馬達。下面主要描述該優(yōu)選實施方式與上述優(yōu)選實施方式的區(qū)別。
參照圖6，孔51a形成在轉(zhuǎn)子轂50的蓋罩51內(nèi)。軸60固定在孔51a內(nèi)。用于固定套筒80的套筒固定凹陷71形成在軸襯70內(nèi)。軸60由套筒80以可轉(zhuǎn)動方式支撐。在軸襯70內(nèi)，形成有底部72，其與軸60的軸向下表面相對，其間具有軸向間隙。
轉(zhuǎn)動單元90包括轉(zhuǎn)子轂50、軸60、軛23和轉(zhuǎn)子磁體24。固定單元100包括軸襯70、套筒80、定子13和安裝板14。
套筒80的外周表面和轉(zhuǎn)子轂50的轂圓柱部52的內(nèi)周表面沿徑向彼此相對，其間具有小間隙R2。小間隙R2與外部空氣連通。
現(xiàn)在參照圖7，軸承空間110包括小間隙R2和由軸襯70的底部72、套筒80的內(nèi)周表面、套筒80的軸向上表面、轉(zhuǎn)子轂50的蓋罩51的軸向下表面、軸60的外周表面、以及軸60的軸向下表面環(huán)繞的空間，如圖7中陰影線所示。即使當轉(zhuǎn)動單元90沿軸向向上運動時，間隙R2的徑向?qū)挾纫膊辉黾?。因此，可獲得與在上述實施方式中獲得的效果相同的效果。
用于制造馬達的方法現(xiàn)在參照圖8至12描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的馬達的制造方法。圖9至12是示出制造方法的各個步驟的簡圖。
首先，在步驟S1中制造固定單元10(見圖9)。
軸11壓配合到軸襯12的軸固定部12a。軸11的軸向下表面接觸軸襯12的環(huán)形突起12a1，由此定位軸11。由此，軸11能夠以高精度沿徑向和軸向固定到軸襯12。此外，在軸11和軸固定部12a之間施加粘合劑。因此，可提高固定強度。其上安裝了電路板15和連接器16的安裝板14通過例如卷曲等塑性加工固定到軸襯12的外周表面的下部臺階12c2。定子13利用粘合劑固定到軸襯12的上部臺階12c1。軸襯12的軸向上表面與定子13的芯后部13a1的軸向上表面在軸向上大致彼此齊平?；瑒用芊饧?7固定到軸襯12的軸向上表面和芯后部13a1的軸向上表面之上。
轉(zhuǎn)子轂22和軛23通過例如卷曲等塑性加工彼此固定。在步驟S2中，環(huán)形的套筒21和轉(zhuǎn)子磁體24固定到第一夾具120，第一夾具120可使得套筒21和轉(zhuǎn)子磁體24的中心高精度地相互一致。
第一夾具120包括套筒定位部121和磁體定位部122，它們可分別精確地確定轉(zhuǎn)子轂22的徑向延伸部22c的軸向下表面相對于套筒21的軸向下端面的高度及其相對于磁體24的軸向下端面的高度。第一夾具120還包括沿徑向設(shè)置在套筒定位部121和磁體定位部122之間的定位突起123。定位突起123通過接觸轉(zhuǎn)子轂22的徑向延伸部22c的軸向下表面而沿軸向定位轉(zhuǎn)子轂22。即，第一夾具120的定位突起123的軸向上表面相對于套筒定位部121的軸向上表面的軸向高度以及定位突起123的軸向上表面相對于磁體定位部122的軸向上表面的軸向高度分別等同于轉(zhuǎn)子轂22的徑向延伸部22c的軸向下表面相對于套筒21的軸向下端面的軸向高度以及徑向延伸部22c的軸向下表面相對于轉(zhuǎn)子磁體24的軸向下端面的軸向高度。沿套筒21和轉(zhuǎn)子磁體24的徑向的位置也可通過第一夾具120的精度確定。因此，可使得套筒21的轉(zhuǎn)動中心和轉(zhuǎn)子磁體24的轉(zhuǎn)動中心彼此精確重合。
帶有固定到其上的軛23的轉(zhuǎn)子轂22由第二夾具130保持。在步驟S3(見圖11)中，套筒21以及轉(zhuǎn)子磁體24利用粘合劑分別固定到轉(zhuǎn)子轂22的內(nèi)周表面和軛23的內(nèi)周表面。以此方式，可制造轉(zhuǎn)動單元20。
第二夾具130設(shè)置成與第一夾具120同軸，并且在其中心具有用于固定轉(zhuǎn)子轂22的固定部131。第二夾具130沿軸向向下的運動使得轉(zhuǎn)子轂22的徑向延伸部22c的軸向下表面接觸第一夾具120的定位突起123的軸向上表面。由此，套筒21和轉(zhuǎn)子磁體24可以高精度相對于轉(zhuǎn)子轂22沿軸向定位。因此，能夠精確控制滑動密封件17的軸向上表面和環(huán)形突起22e的軸向下表面之間的間隙G1的尺寸以及軸襯12的徑向延伸部12b的軸向上表面和套筒21的軸向下端面之間的間隙G3的尺寸。
在第一夾具120的套筒定位部121的徑向外側(cè)形成了與外部空氣連通的第一通氣口121a。第一通氣口121a設(shè)置成與套筒定位部121相鄰。第二通氣口121b類似地形成在套筒定位部121的徑向內(nèi)側(cè)。
當轉(zhuǎn)子轂22在步驟S3中固定到套筒21時，由套筒21的外周表面、定位突起123、和轉(zhuǎn)子轂22的徑向延伸部22c圍繞的空間通過第一通氣口121a與外部空氣連通。因此，此空間內(nèi)的空氣壓力可調(diào)節(jié)。第二通氣口121b也具有類似的效果。
第三通氣口131a形成在第二夾具130的中心。第三通氣口131a允許由轉(zhuǎn)子轂22的蓋罩22b和第二夾具130圍繞的空間與外部空氣連通。因此，此空間內(nèi)的空氣壓力也可調(diào)節(jié)。
然后，在步驟S4(見圖12)中轉(zhuǎn)動單元20與固定單元10相結(jié)合。固定單元10插入轉(zhuǎn)動單元20內(nèi)。
第二夾具130保持轉(zhuǎn)子轂22的轂圓柱部22a的外周表面，由此保持轉(zhuǎn)動單元20。第三夾具140保持固定單元10。第三夾具140包括用于固定軸襯12的軸向下部的外周表面的軸襯定位部141。第二和第三夾具130和140的同軸性通過連接部(未示出)精確地保證。由此固定單元10和轉(zhuǎn)動單元20的同軸性可通過第二和第三夾具130和140的夾具精度保證。通過將軸11插入套筒21，固定單元10和轉(zhuǎn)動單元20彼此結(jié)合。軸11插入，直至轉(zhuǎn)子轂22的環(huán)形突起22e的軸向下表面接觸滑動密封件17的軸向上表面。然后，第二夾具130沿軸向提升，從而轉(zhuǎn)子轂22沿軸向向上移動到轉(zhuǎn)子磁體24和定子13的磁性中心。
上面已經(jīng)描述了優(yōu)選實施方式。然而，本發(fā)明不限于此，而是可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)以多種方式改變。
例如，滑動密封件17在上述優(yōu)選實施方式中固定到軸襯12的軸向上表面。然而，本發(fā)明不限于此。軸襯12的軸向上表面和定子13的定子芯13a的軸向上表面可與轉(zhuǎn)子轂22的環(huán)形突起22e相接觸。此外，無需在轉(zhuǎn)子轂22中形成環(huán)形突起22e，只要轉(zhuǎn)子轂22與滑動密封件17、軸襯12和定子芯13a的任一個之間的軸向間隙小于軸11和轉(zhuǎn)子轂22的蓋罩22b之間的間隙G2以及套筒21的軸向下表面和軸襯12的徑向延伸部12b的軸向上表面之間的間隙G3。此外，轉(zhuǎn)子轂22的環(huán)形突起22e可沿其周向分割成多個突起。在此情況下，每個分割的突起具有以轉(zhuǎn)動軸線J1為中心的弧形。相鄰的弧形突起可彼此隔開。此外，本發(fā)明的效果可通過提供至少一個弧形突起獲得。
此外，滑動密封件17的形狀不限于在上述優(yōu)選實施方式中描述的環(huán)形。例如，滑動密封件17可具有弧形。在轉(zhuǎn)子轂22的環(huán)形突起22e沿周向分割成多個突起的情況下，期望弧形滑動密封件17的周向尺寸——即滑動密封件17的兩個周向端部之間的長度——小于每個突起22e的周向尺寸。
盡管由磁性材料形成的軛23在上述優(yōu)選實施方式中固定到轉(zhuǎn)子轂22的徑向延伸部22c的外周上或其附近，本發(fā)明不限于此。然而，需要在轉(zhuǎn)子磁體24被固定的位置設(shè)置磁性構(gòu)件以增加轉(zhuǎn)子磁體24的磁性效果。因此，例如，轉(zhuǎn)子轂22本身可由磁性材料形成。在此情況下，轉(zhuǎn)子轂22可形成為包括替代軛23的磁性保持部，磁性保持部從徑向延伸部22c的外周上或其附近的部分沿軸向向下延伸。
盡管在上述優(yōu)選實施方式中，軸11的軸向下端面通過接觸軸襯12的環(huán)形突起12a1沿軸向定位，本發(fā)明不限于此。例如，用于將軸11和軸襯12相互固定的夾具(未示出)可設(shè)置有定位突起，該定位突起用來沿軸向定位軸11，從而軸11相對于軸襯12沿軸向定位。
雖然上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當理解，在不背離本發(fā)明的范圍和主旨的情況下，變化和改進對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是明顯的。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種馬達，包括固定單元、轉(zhuǎn)動單元和相對于固定單元以可轉(zhuǎn)動方式支撐轉(zhuǎn)動單元的軸承，其中所述固定單元和轉(zhuǎn)動單元中的一個具有在其一個軸向端部封閉的大致圓柱形的軸承孔，另一個包括以可轉(zhuǎn)動方式容納在該軸承孔內(nèi)的軸，所述軸承包含在所述軸承孔內(nèi)作為潤滑流體的氣體，并且包括徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)，所述徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)通過沿預(yù)定方向的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生徑向支撐力并且增加所述軸的與所述軸承孔的封閉端部軸向相對的軸向端部和所述軸承孔的封閉端部之間的氣體的靜壓，所述固定單元包括設(shè)置在所述徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)的徑向外側(cè)的第一接觸部，并且所述轉(zhuǎn)動單元包括與所述第一接觸部軸向相對的第二接觸部，并且所述第一和第二接觸部之間的軸向間隙的尺寸小于所述軸承孔的封閉端部和所述軸的軸向端部之間的軸向間隙的尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)動單元包括用于支撐可轉(zhuǎn)動物體的轉(zhuǎn)子轂，并且所述固定單元包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動磁場的定子和用于保持所述定子的軸襯，并且所述第一接觸部是所述軸襯和所述定子之一的軸向上表面，所述第二接觸部是所述轉(zhuǎn)子轂的軸向下表面。
3.如權(quán)利要求1所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)動單元包括繞著轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子轂，并且所述固定單元包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動磁場的定子、用于保持所述定子的軸襯、以及設(shè)置在所述軸襯的軸向上表面的滑動構(gòu)件，并且所述第一接觸部是所述滑動構(gòu)件的軸向上表面，所述第二接觸部是所述轉(zhuǎn)子轂的軸向下表面。
4.如權(quán)利要求3所述的馬達，其中所述滑動構(gòu)件繞著所述轉(zhuǎn)動軸線環(huán)形設(shè)置。
5.如權(quán)利要求3所述的馬達，其中所述滑動構(gòu)件由含氟樹脂形成。
6.如權(quán)利要求3所述的馬達，其中所述滑動構(gòu)件大致為環(huán)形或弧形，并且所述軸襯設(shè)置有沿徑向設(shè)置在所述滑動構(gòu)件內(nèi)側(cè)的環(huán)形圓柱形壁，該環(huán)形圓柱形壁朝向所述轉(zhuǎn)子轂延伸。
7.如權(quán)利要求3所述的馬達，其中所述定子包括定子芯和繞所述定子芯纏繞金屬線形成的線圈，所述定子芯具有沿軸向疊置的多個磁性鋼板并且固定到所述軸襯，并且所述滑動構(gòu)件遮蓋至少一部分所述軸襯的軸向上表面和至少一部分所述定子芯的軸向上表面。
8.如權(quán)利要求1所述的馬達，其中軸向延伸的間隙形成在彼此徑向相對的所述固定單元的表面和所述轉(zhuǎn)動單元的表面之間、設(shè)置在所述徑向動壓機構(gòu)的徑向外側(cè)而圍繞所述徑向動壓機構(gòu)、并且連通到形成在所述軸的外周表面和與所述軸的外周表面相對并限定所述軸承孔的表面之間的間隙，并且所述軸向延伸的間隙在其軸向端部與外部空氣連通。
9.如權(quán)利要求8所述的馬達，其中另一軸向間隙形成在所述軸向延伸的間隙以及所述軸的外周表面和限定所述軸承孔的表面之間的間隙之間，并且其軸向尺寸大于所述軸向延伸的間隙的尺寸以及所述軸的外周表面和限定所述軸承孔的表面之間的間隙的尺寸。
10.如權(quán)利要求8所述的馬達，其中所述軸向延伸的間隙的軸向尺寸大于所述第一和第二接觸部之間的軸向間隙的尺寸。
11.如權(quán)利要求1所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)動單元包括轉(zhuǎn)子轂，該轉(zhuǎn)子轂繞著所述轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動并且具有與所述軸的軸向端部相對的蓋罩和轂圓柱部；以及中空的大致圓柱形的套筒，該套筒固定到所述轂圓柱部的內(nèi)周表面并且具有與所述軸的外周表面一起形成所述徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)的內(nèi)周表面，并且所述轉(zhuǎn)子轂的蓋罩沿軸向與所述套筒的軸向上表面相對，其間具有軸向間隙。
12.如權(quán)利要求11所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)子轂設(shè)置有位于所述蓋罩和所述轂圓柱部之間的增厚部，所述增厚部沿徑向與所述軸的外周表面相對，其間具有徑向間隙。
13.如權(quán)利要求11所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)子轂設(shè)置有位于所述蓋罩和所述轂圓柱部之間的增厚部，所述增厚部沿徑向與所述軸的外周表面相對，其間具有徑向間隙，并且所述增厚部的軸向下表面與所述套筒的軸向上表面相對，其間具有軸向間隙。
14.如權(quán)利要求13所述的馬達，其中在所述增厚部的軸向下表面內(nèi)形成臺階，使得所述增厚部的軸向下表面的位于該臺階徑向外側(cè)的一部分比所述增厚部的軸向下表面的位于該臺階徑向內(nèi)側(cè)的另一部分更接近所述套筒的軸向上表面。
15.如權(quán)利要求11所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)子轂設(shè)置有沿徑向向外凹的凹陷，由此在所述套筒的外周表面和所述轉(zhuǎn)子轂之間形成徑向間隙。
16.如權(quán)利要求13所述的馬達，其中所述轉(zhuǎn)子轂設(shè)置有沿徑向向外凹的凹陷，由此在所述套筒的外周表面和所述轉(zhuǎn)子轂之間形成徑向間隙。
17.一種馬達，包括固定單元、轉(zhuǎn)動單元和相對于固定單元以可轉(zhuǎn)動方式支撐轉(zhuǎn)動單元的軸承，其中所述固定單元和轉(zhuǎn)動單元中的一個具有在其一個軸向端部封閉的大致圓柱形的軸承孔，另一個包括以能夠繞著轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的方式容納在該軸承孔內(nèi)的軸，所述軸承包含在所述軸承孔內(nèi)作為潤滑流體的氣體，并且包括徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)，該徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)通過沿預(yù)定方向的轉(zhuǎn)動獲得徑向支撐力并且增加所述軸的與所述軸承孔的封閉端部相對的軸向端部和所述軸承孔的封閉端部之間的氣體的靜壓，軸向延伸的間隙形成在沿徑向彼此相對的所述固定單元的表面和所述轉(zhuǎn)動單元的表面之間，并且沿徑向設(shè)置在所述徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)外側(cè)以圍繞所述徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)，并且所述軸向延伸的間隙與所述軸的外表面和限定所述軸承孔的表面之間的間隙連通并且在其一個軸向端部處與外部空氣連通。
18.如權(quán)利要求17所述的馬達，其中所述固定單元和所述轉(zhuǎn)動單元的其中一個包括中空的大致圓柱形的套筒，該套筒具有與所述軸的外周表面相對的內(nèi)周表面，所述套筒形成所述徑向動壓產(chǎn)生機構(gòu)，并且所述軸向延伸的間隙包括所述套筒的外周表面。
19.一種制造包括固定單元和轉(zhuǎn)動單元的馬達的方法，所述固定單元包括用作轉(zhuǎn)動軸線并且具有作為軸承表面的外周表面的軸；保持所述軸的軸襯；以及固定到所述軸襯的定子，所述轉(zhuǎn)動單元包括套筒，該套筒具有與所述軸的外周表面沿徑向相對的用作另一軸承表面的內(nèi)周表面；繞著所述轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動并且與所述定子相對的轉(zhuǎn)子磁體；以及保持所述套筒并且直接或間接保持所述轉(zhuǎn)子磁體的轉(zhuǎn)子轂，所述轉(zhuǎn)子轂包括用于保持所述套筒的外周表面的內(nèi)周表面和用于保持所述轉(zhuǎn)子磁體的中空的大致圓柱形的轉(zhuǎn)子磁體保持部，該制造方法包括由第一夾具保持所述套筒和所述轉(zhuǎn)子磁體，所述第一夾具包括與所述轉(zhuǎn)動軸線同軸設(shè)置并且沿徑向和軸向定位所述套筒的套筒定位部以及與所述套筒定位部同軸設(shè)置并且沿徑向和軸向定位所述轉(zhuǎn)子磁體的轉(zhuǎn)子磁體定位部；在所述轉(zhuǎn)子磁體保持部和所述轉(zhuǎn)子轂的內(nèi)周表面施加粘合劑；由沿軸向設(shè)置在所述第一夾具上方的第二夾具保持所述轉(zhuǎn)子轂，所述第二夾具將所述轉(zhuǎn)子轂設(shè)置為與所述轉(zhuǎn)動軸線同軸；以及沿軸向向下移動所述第二夾具，以使得所述轉(zhuǎn)子轂的內(nèi)周表面接觸所述套筒的外周表面并且使得所述轉(zhuǎn)子磁體保持部接觸所述轉(zhuǎn)子磁體。
20.如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中所述轉(zhuǎn)子轂設(shè)置有與所述定子軸向相對并且從所述轉(zhuǎn)子轂的內(nèi)周表面沿徑向向外延伸的徑向延伸部，所述第一夾具設(shè)置有定位突起，以接觸所述徑向延伸部的軸向下表面，并且所述第二夾具移動以使得所述轉(zhuǎn)子轂的徑向延伸部與所述第一夾具的定位突起接觸，由此確定所述套筒和所述轉(zhuǎn)子磁體相對于所述轉(zhuǎn)子轂的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種馬達及其制造方法。在本發(fā)明的馬達中，轉(zhuǎn)動單元的轉(zhuǎn)子轂的環(huán)形突起和滑動密封件之間的軸向間隙設(shè)定為小于軸的軸向上表面和轉(zhuǎn)子轂的蓋罩之間的軸向間隙以及套筒的軸向下端面和軸襯的軸向延伸部的軸向上表面之間的軸向間隙。由此，僅環(huán)形突起和滑動密封件彼此接觸，即使轉(zhuǎn)動單元沿著軸向向下移動，從而能夠防止馬達運轉(zhuǎn)過程中可能產(chǎn)生的碎片等進入馬達軸承。
文檔編號H02K15/16GK101043165SQ20071007975
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者上田智士, 金谷忠之, 笹岡弘明 申請人:日本電產(chǎn)株式會社