專利名稱：流體動壓軸承及其制造方法、主軸電機及盤驅(qū)動設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體動壓軸承、主軸電機、盤驅(qū)動設(shè)備以及該流體動壓 軸承的制造方法。
背景技術(shù)：
用于在個人計算機、汽車導航系統(tǒng)等中使用的硬盤設(shè)備配備有用于 使磁盤繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的主軸電機。在主軸電機的構(gòu)造中，定子和轉(zhuǎn) 子在其間布置有軸承裝置的情況下相對于彼此旋轉(zhuǎn)。近年來，通常使用 流體動壓軸承裝置作為主軸電機所用的軸承裝置。在該流體動壓軸承裝 置中，軸和套筒之間存在潤滑劑。軸和套筒在被潤滑劑的流體動壓支撐 的狀態(tài)下相對于彼此旋轉(zhuǎn)。
例如在日本專利特開公報No.2003-88042中公開了這種傳統(tǒng)流體動 壓軸承及設(shè)有該流體動壓軸承的主軸電機。
用于支撐盤的轂、止推墊圈等固定至流體動壓軸承的軸。這些部件 固定至軸的外周面。
轂、止推墊圈等的軸向端面經(jīng)由潤滑劑與套筒的軸向端面相對。因 此，有時要在轂等的軸向端面上形成具有增強潤滑性質(zhì)的潤滑膜，以提 高穀等與套筒之間的可滑動性，而且還保護轂等和套筒免于在相互接觸 時可能造成的損害。
然而，若在將轂等固定至軸的過程中，具有潤滑膜的轂等的端面與 軸接觸，則潤滑膜有可能會變形，因此可能使穀等安裝至軸的精度降低。 也就是說，潤滑膜夾在軸與轂等的下表面之間而變形。特別是，這種變 形的變形量沿周向不均勻地分布。這會導致轂等相對于軸的軸向位置有 可能失配，并且轂等有可能相對于軸略微傾斜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的流體動壓軸承包括沿中心軸線布置的軸、 固定至該軸的環(huán)形件、套筒、潤滑劑以及潤滑膜。
在所述軸的外周面上形成臺階面。所述環(huán)形件具有相對于中心軸線 徑向延伸的下表面，該下表面的內(nèi)緣部與所述臺階面接觸。所述套筒具 有與所述環(huán)形件的下表面軸向相對的上表面。所述潤滑劑存在于所述軸 與所述套筒之間以及所述環(huán)形件與所述套筒之間。
所述潤滑膜至少在所述環(huán)形件的下表面的內(nèi)緣部的徑向向外的區(qū)域 中形成在所述下表面上。
一種根據(jù)本發(fā)明另一方面的制造流體動壓軸承的方法，該方法包括
步驟a)、步驟b)和步驟c)。
在步驟a)中，在所述環(huán)形件的下表面的至少一部分上形成涂層。 在步驟b)中，在步驟a)之后，切削所述環(huán)形件的下表面以得到由
表面被切除的所述涂層形成的潤滑膜以及暴露金屬面，在該暴露金屬面
上露出形成所述環(huán)形件的金屬材料。
在步驟c)中，在步驟b)之后，通過使^f述環(huán)形件的所述暴露金屬
面與在所述軸的外周面上形成的臺階面接觸而將所述環(huán)形件和所述軸固
定在一起。
使用上述方法能夠有效地在環(huán)形件的下表面上形成潤滑膜和暴露金 屬面。
在這里對本發(fā)明進行的說明中，用于說明各個部件的位置關(guān)系和方 位的術(shù)語"上"、"下"、"左"、"右"用于指圖中的位置關(guān)系和方位，而 不是指構(gòu)成實際裝置時的位置關(guān)系和方位。


圖1是沿包含中心軸線的平面剖取的表示盤驅(qū)動設(shè)備的剖視圖。 圖2是沿包含中心軸線的平面剖取的表示主軸電機的剖視圖。 圖3是沿包含中心軸線的平面剖取的表示套筒的剖視圖。 圖4是表示套筒的俯視圖。
6圖5是沿包含中心軸線的平面剖取的表示襯套及其附近的放大剖視圖。
圖6是表示主軸電機的制造過程的流程圖。
圖7是沿包含中心軸線的平面剖取的表示涂層的狀態(tài)的剖視圖，該 涂層作為在襯套上形成的潤滑膜的原型。
圖8是沿包含中心軸線的平面剖取的表示在襯套上進行切削作業(yè)的 狀態(tài)的剖視圖。
圖9是沿包含中心軸線的平面剖取的表示已經(jīng)進行過切削作業(yè)的襯 套的剖視圖。
圖10是沿包含中心軸線的平面剖取的表示已經(jīng)進行過切削作業(yè)的 襯套的放大剖視圖。
圖11是沿包含中心軸線的平面剖取的表示根據(jù)修改實施方式的主軸 電機的剖視圖。
具體實施例方式
以下參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。在以下描述中，術(shù)語"上" 是指沿中心軸線L轉(zhuǎn)子單元4所在的一側(cè)，術(shù)語"下"是指沿中心軸線L 定子單元3所在的一側(cè)。然而，這些術(shù)語并不旨在限制本發(fā)明的流體動 壓軸承、主軸電機和盤驅(qū)動設(shè)備的安裝姿態(tài)。
圖1是表示沿包含中心軸線的平面剖取的根據(jù)本發(fā)明一個實施方式 的盤驅(qū)動設(shè)備2的剖視圖。盤驅(qū)動設(shè)備2是在兩個磁盤22旋轉(zhuǎn)的同時從 磁盤22讀取信息以及在其上寫入信息的硬盤驅(qū)動器。如圖1所示，盤驅(qū) 動設(shè)備2包括設(shè)備外殼21、兩個磁盤(以下簡稱為"盤")22、訪問單元 23以及主軸電機l。
設(shè)備外殼21包括杯狀第一外殼部件211和盤狀第二外殼部件212。 第一外殼部件211具有上開口。主軸電機1和訪問單元23安裝在第一外 殼部件211的內(nèi)底面上。第二外殼部件212結(jié)合至第一外殼部件211從 而可覆蓋第一外殼部件211的上開口。盤22、訪問單元23以及主軸電機 1被容納在設(shè)備外殼21的由第一外殼部件211和第二外殼部件212環(huán)繞的內(nèi)部空間213內(nèi)。設(shè)備外殼21的內(nèi)部空間213保持清潔。
盤22為均具有中心孔的盤狀信息存儲介質(zhì)。盤22安裝至主軸電機 l的轂42并上下疊置，其間插設(shè)有間隔件221。訪問單元23包括面向盤 22的上下表面的四個讀寫頭231、用于支撐相應讀寫頭231的臂232以 及用于使臂232擺動的擺動機構(gòu)233。訪問單元23設(shè)計成利用擺動機構(gòu) 233使臂232橫過盤22擺動，從而允許讀寫頭231訪問盤22的期望位置。 因此，讀寫頭231執(zhí)行從盤22的記錄面讀取信息和在其上寫入信息的任 務。讀寫頭231可僅執(zhí)行讀取和寫入任務之一。
接下來，描述主軸電機1的詳細構(gòu)造。圖2是表示沿包含中心軸線 的平面剖取的主軸電機1的剖視圖。如圖2所示，主軸電機1包括固定 至盤驅(qū)動設(shè)備2的設(shè)備外殼21的定子單元3以及保持盤22并繞中心軸 線L旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子單元4。
首先描述定子單元3的構(gòu)造。定子單元3包括基部件31 、定子芯32、 線圈33以及套筒34。
基部件31由鋁之類的金屬材料制成，并固定到盤驅(qū)動設(shè)備2的設(shè)備 外殼21?；考?1具有大致筒狀的保持部311,保持部311圍繞中心軸 線L沿軸向(在沿中心軸線L延伸的方向上，該定義在以下都適用)伸 出。在保持部311的內(nèi)周側(cè)(相對于中心軸線L來說的內(nèi)周側(cè)，該定義 在以下都適用)形成通孔。定子芯32固定至保持部311的外周側(cè)(相對 于中心軸線L來說的外周側(cè)，該定義在以下都適用)。
盡管基部件31和第一外殼部件211在本實施方式中形成為單獨的部 件，但是本發(fā)明不局限于此?？蛇x的是，基部件31和第一外殼部件211 可形成為單個部件。
定子芯32包括固定至保持部311的外周面的環(huán)形芯背部321以及從 芯背部321徑向向外(沿垂直于中心軸線L的方向，該定義在以下都適 用)伸出的多個齒部322。定子芯32例如由軸向?qū)訅旱碾姶配摪逍纬伞?br> 線圈33由繞定子芯32的各個齒部322纏繞的導線形成。線圈33連 接至電源(未示出)。若通過引線331從電源向線圈33供應驅(qū)動電流， 則在齒部322中產(chǎn)生徑向磁通。在齒部322中產(chǎn)生的磁通與轉(zhuǎn)子磁體43
8的磁通相互作用，以產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子單元4繞中心軸線L旋轉(zhuǎn)的扭矩。
套筒34布置在軸41的外周側(cè)，并具有用于圍繞軸41的大致筒狀的 內(nèi)周面。套筒34固定至基部件31的保持部311的內(nèi)周面。在套筒34的 下表面上形成向下伸出的突出部34a。用于將在套筒34的下端部中形成 的開口密封的帽35固定至突出部34a。
在軸41的外周面與套筒34的內(nèi)周面之間形成允許軸41繞中心軸線 L旋轉(zhuǎn)的徑向動壓軸承部。在套筒34的內(nèi)周面與軸41的外周面之間的小 間隙(例如，幾微米左右)、軸41的下表面與帽35的上表面之間的小間 隙、套筒34的上表面與下述轂42的下表面之間的小間隙以及在套筒34 中軸向形成的循環(huán)孔34b中連續(xù)填充潤滑劑51 (參見圖5)。使用主要由 酯類構(gòu)成的油作為潤滑劑51，例如多元醇酯類油或雙酯類油。
圖3是沿包含中心軸線的平面剖取的表示套筒34的剖視圖。如圖3 所示，在套筒34的內(nèi)周面上形成第一徑向動壓槽陣列341和第二徑向動 壓槽陣列342， 二者都用于在軸41的外周面與套筒34的內(nèi)周面之間存在 的潤滑劑51中產(chǎn)生流體動壓。第一徑向動壓槽陣列341和第二徑向動壓 槽陣列342都由人字形槽形成。
如圖3所示，第一徑向動壓槽陣列341的各個槽的彎曲過渡點與槽 的上端之間的尺寸dl大于各個槽的彎曲過渡點與槽的下端之間的尺寸 d2。此外，第二徑向動壓槽陣列342的各個槽的彎曲過渡點與槽的下端 之間的尺寸d4大于各個槽的彎曲過渡點與槽的上端之間的尺寸d3。因此， 第一徑向動壓槽陣列341和第二徑向動壓槽陣列342產(chǎn)生朝套筒34的軸 向中心作用的流體動壓。在尺寸dl、 d2、 d3和d4之中，尺寸dl最大。 第一徑向動壓槽陣列341和第二徑向動壓槽陣列342整體在潤滑劑51中 產(chǎn)生向下作用的流體動壓。
當軸41相對于套筒34旋轉(zhuǎn)時，如以上所述，潤滑劑51受到第一徑 向動壓槽陣列341和第二徑向動壓槽陣列342的壓力。因而，使得軸41 在被潤滑劑51中產(chǎn)生的流體動壓徑向支撐的同時旋轉(zhuǎn)。
盡管在本實施方式中第一徑向動壓槽陣列341和第二徑向動壓槽陣 列342形成在套筒34的內(nèi)周面上，然而本發(fā)明不限于此。例如，第一徑向動壓槽陣列和第二徑向動壓槽陣列可形成在套筒的內(nèi)周面和軸的外周 面其中之一上。
圖4是套筒34的平面圖。在套筒34的上表面的外緣部形成有靠近 襯套44的下表面44a的支承面34c。支承面34c具有推力動壓槽陣列343， 用于在襯套44的下表面44a和套筒34的上表面之間存在的潤滑劑51中 產(chǎn)生流體動壓。推力動壓槽陣列343包括繞中心軸線L形成的多個螺旋 槽。當軸41和轂42相對于套筒34旋轉(zhuǎn)時，潤滑劑51受到推力動壓槽 陣列343的壓力。因而，使軸41和轂42在被潤滑劑51中產(chǎn)生的流體動 壓軸向支撐的同時旋轉(zhuǎn)。
如以上所述，套筒34設(shè)計成以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐軸41和轂42,使 它們可繞中心軸線L旋轉(zhuǎn)。套筒34、帽35、下述軸41以及下述轂42構(gòu) 成本發(fā)明的流體動壓軸承5。
套筒34由例如磁性或無磁性不銹鋼、銅合金之類的金屬材料制成。
盡管在本實施方式中套筒34由單個部件構(gòu)成，但是其也可由兩個以 上部件構(gòu)成。例如，該套筒可包括套筒主體部和用于容納套筒主體部的 套筒殼體。
返回去參照圖2，將描述轉(zhuǎn)子單元4的構(gòu)造。轉(zhuǎn)子單元4包括軸41、 轂42和轉(zhuǎn)子磁體43。
軸41是沿中心軸線L布置的大致筒狀部件。軸41插入套筒34的孔 中并由套筒34支撐以相對于其旋轉(zhuǎn)。軸41包括直徑較小的頭部411和 直徑比頭部411大的主體部412，頭部411用于保持其外周面上的下述襯 套44，主體部412插入套筒34中。
在軸41的外周面上在頭部411與主體部412之間的邊界部中形成臺 階面413。臺階面413與襯套44的下表面44a的內(nèi)緣部接觸，從而限制 轂42相對于軸41的軸向位置。
在軸41的下端部，形成有用于保持軸41不會從套筒34移除的環(huán)形 凸緣部414。凸緣部414位于在套筒34的下表面與帽35的上表面之間限 定的空間中。當向轉(zhuǎn)子單元4施加向上作用力時，凸緣部414的上表面 與套筒34的下表面接觸。這防止定子單元3和轉(zhuǎn)子單元4相互分離。盡
10管在本實施方式中軸41和凸緣部414形成單個部件，但是本發(fā)明不局限 于此。例如，軸和凸緣部可由單獨的部件構(gòu)造。
轂42是固定至軸41而與其一起旋轉(zhuǎn)的部件。轂42包括襯套44和 轂主體部45，襯套44固定至軸41的頭部411，轂主體部45固定至襯套 44的外周面并設(shè)計成將盤22保持在適當位置。權(quán)利要求中限定的環(huán)形件 是指本實施方式中的襯套44。
圖5是沿包含中心軸線的平面剖取的表示襯套44及其附近的放大剖 視圖。如圖5所示，襯套44在其下表面44a的內(nèi)緣部與軸41的臺階面 413接觸的狀態(tài)下固定至軸41。襯套44的下表面44a面向套筒34的上 表面。由套筒34的支承面34c、襯套44的下表面44a和存在于其間的潤 滑劑51構(gòu)成推力動壓軸承。襯套44包括從下表面44a的外緣部向下延 伸的筒狀部441。筒狀部441的內(nèi)周面44b與襯套44的下表面44a相連 并隔著潤滑劑51面對套筒34的外周面。在筒狀部441的外周面上，形 成有與轂主體部45的下表面的內(nèi)緣部接觸的筒狀部臺階面44c。
在襯套44的下表面44a和筒狀部441的內(nèi)周面44b上形成凹部46， 使得凹部46在下表面44a和內(nèi)周面44b上延伸。凹部46包括在襯套44 的下表面44a上形成的第一凹部461以及在筒狀部441的內(nèi)周面44b上 形成的第二凹部462。凹部46構(gòu)成整體截面為大致L形的單個槽。
第一凹部461至少覆蓋襯套44的下表面44a的與套筒34的支承面 34c面對的區(qū)域。第一凹部461形成在下表面44a上除與軸41的臺階面 413接觸的部分之外的區(qū)域中。第二凹部462在從內(nèi)周面44b的上端延伸 指定寬度的區(qū)域上形成在筒狀部441的內(nèi)周面44b上。凹部46在襯套44 的下表面44a和筒狀部441的內(nèi)周面44b上形成為在它們的整個周邊繞 中心軸線L延伸。
在凹部46的表面上形成潤滑膜47以增強套筒34和襯套44之間的 潤滑。潤滑膜47保持在凹部46的凹陷區(qū)域中。該構(gòu)造確保了潤滑膜47 的位置精確限定在襯套44上。潤滑膜47能夠確保套筒34與襯套44之 間的良好滑動運動，并且即使在套筒34與襯套44由于外部沖擊或其它 原因而相互接觸時也可保護它們不振動或不被損壞。
ii潤滑膜47由固體材料制成，例如具有高潤滑特性的樹脂。例如，潤
滑膜47可由以下材料中的一種或多種制成硫化鉬、硫化鎢、石墨、氮 化硼、三氧化二銻、聚四氟乙烯(PTFE)、筆鉛、云母、滑石、皂石以及 鋅白。
在本實施方式的主軸電機1中，如以上所述，保持在第一凹部461 和第二凹部462中的潤滑膜47形成在襯套44的下表面44a上除與軸41 的臺階面413接觸的部分之外的區(qū)域中。這意味著在襯套44的下表面44a 與軸41的臺階面413之間不存在潤滑膜47。因此，能夠避免因潤滑膜 47的變形而使襯套44安裝至軸41的精度降低的問題。還能夠防止轂42 與軸41軸向錯位。而且，能夠防止轂42以傾斜狀態(tài)附連至軸41。
在本實施方式中，保持在第一凹部461和第二凹部462中的潤滑膜 47形成在襯套44的下表面44a上包括與套筒34的支承面34c面對的部 分在內(nèi)的區(qū)域中。因此，能夠適當保護構(gòu)成推力動壓軸承的支承面34c 以及襯套44的面對支承面34c的下表面44a免受損壞。
在本實施方式中，第二凹部462形成在筒狀部441的內(nèi)周面44b上。 潤滑膜47的涂層區(qū)域在筒狀部441的內(nèi)周面44b上延伸。這能夠適當保 護筒狀部441的內(nèi)周面44b和套筒34的外周面免受損壞，即使在因盤22 的重量而使襯套44撓曲從而致使筒狀部441的內(nèi)周面44b與套筒34的 外周面接觸的情況下也是如此。
返回去參照圖2，轂主體部45包括平面部451、轂筒狀部452以及 轂凸緣部453。平面部451固定至襯套44的外周面并徑向向外延伸。轂 筒狀部452從平面部451的外緣部向下延伸。轂凸緣部453從轂筒狀部 452的下端部徑向向外延伸。
盤22的內(nèi)周部(內(nèi)周面或內(nèi)緣)與轂筒狀部452的外周面45a接觸。 盤22放置在轂凸緣部453的上表面45b上。
盤22上下疊置地以水平姿勢布置在轂凸緣部453的上表面45b上。 也就是說，盤22中的下部盤放置在轂凸緣部453的上表面45b上，盤22 中的上部盤放置在該下部盤上方，其間插設(shè)有間隔件221。盤22的內(nèi)周 部與轂筒狀部452的外周面45a接觸，從而保持盤22不會徑向運動。
12本實施方式的盤22由鋁制成。轂主體部45也由鋁制成。因此，盤 22的線性膨脹系數(shù)與穀主體部45的線性膨脹系數(shù)相同或接近。
這有助于避免在盤22和轂主體部45之間產(chǎn)生過高應力，即使環(huán)境 溫度或主軸電機1的內(nèi)部溫度發(fā)生變化也是如此。本實施方式的襯套44 由不銹鋼或硬度提高的其它材料制成。這用于保持襯套44牢固地固定至 軸41。
盡管本實施方式的轂42由兩個部件，即襯套44和轂主體部45構(gòu)成， 但是本發(fā)明不局限于此?？蛇x的是，轂42可形成為單個部件。例如，若 利用玻璃作為主要材料制成盤，則可利用不銹鋼或線性膨脹系數(shù)接近盤 的線性膨脹系數(shù)的其它材料將轂形成為單個部件。在這種情況下，轂用 作所述環(huán)形件。
轉(zhuǎn)子磁體43通過軛431附連至轂主體部45的下表面。轉(zhuǎn)子磁體43 繞中心軸線L環(huán)形布置。轉(zhuǎn)子磁體43具有作為磁極面的內(nèi)表面，該磁極 面面對定子芯32的齒部322的外周面。
在上述主軸電機l中，若向定子單元3的線圈33施加驅(qū)動電流，則 在定子芯32的齒部322中產(chǎn)生徑向磁通。通過齒部322與轉(zhuǎn)子磁體43 之間的磁通的作用而產(chǎn)生扭矩，該扭矩致使轉(zhuǎn)子單元4繞中心軸線L相 對于定子單元3旋轉(zhuǎn)。支撐在轂42上的盤22與軸41和轂42 —起繞中 心軸線L旋轉(zhuǎn)。
接下來，參照圖6中所示的流程圖描述主軸電機1的制造順序。主 軸電機1的下述制造順序包括作為主軸電機1的一部分的流體動壓軸承5 的制造順序。
在主軸電機1的制造中，首先制備其上還未形成潤滑膜47的襯套 44。在襯套44的下表面44a上待覆蓋潤滑膜47的區(qū)域中預先形成凹部 46。襯套44的下表面44a的凹部46與筒狀部441的內(nèi)周面44b周圍的 區(qū)域處于比制造后狀態(tài)可得到的尺寸略大的隆起狀態(tài)(切削前狀態(tài))。
一旦在襯套44做好使用準備后，就在襯套44的下表面44a和筒狀 部441的內(nèi)周面44b上形成作為潤滑膜47的原型的涂層470 (步驟S1)。 更具體地說，如圖7所示，通過涂敷、噴灑、轉(zhuǎn)印或其它方法將形成潤滑膜47的材料連續(xù)地貼附至在襯套44的下表面44a以及筒狀部441的 內(nèi)周面44b上的凹部46及其附近區(qū)域。
在形成涂層470之后，在襯套44的下表面44a和筒狀部441的內(nèi)周 面44b上執(zhí)行切削作業(yè)(步驟S2)。更具體地說，首先通過卡盤機構(gòu)(未 示出)保持襯套44。該卡盤機構(gòu)旋轉(zhuǎn)從而使襯套44繞中心軸線L旋轉(zhuǎn)。 如圖8所示，在使襯套44旋轉(zhuǎn)的同時使切削工具6沿目標表面輪廓(在 圖8中由虛線表示)前進而切削筒狀部441的內(nèi)周面44b和襯套44的下 表面44a。
在該切削作業(yè)期間，如圖8所示對形成襯套44的金屬材料和涂層 470進行連續(xù)切削。通過該切削作業(yè)，如圖9所示，在襯套44的下表面 44a和筒狀部441的內(nèi)周面44b上形成露出形成襯套44的金屬材料的暴 露金屬面44d以及由表面被切掉的涂層470形成的潤滑膜47。
在本實施方式中，如以上所述，通過在襯套44的凹部46及其附近 區(qū)域上形成作為潤滑膜47的原型的涂層470，然后順序切削襯套44和涂 層470，而形成暴露金屬面44d和潤滑膜47。這能夠在襯套44的下表面 44a上除與軸41的臺階面413接觸的部分以外的區(qū)域中有效且容易地形 成潤滑膜47。
在圖9中，潤滑膜47的表面以及暴露金屬面44d示出為它們好像在 其邊界區(qū)域相互平滑連接。然而，嚴格來說，暴露金屬面44d略低于襯 套44的下表面44a上的已經(jīng)進行過切削作業(yè)的潤滑膜47的表面，如在 圖10中可見，圖10是沿包含中心軸線的平面剖取的襯套的局部放大剖 視圖。在潤滑膜47的表面與暴露金屬面44d之間的邊界區(qū)域形成臺階部 44e。
臺階部44e是通過對切削阻力較低的涂層470以及切削阻力較高的 金屬材料進行連續(xù)切削而形成的。切削工具6的運動方向不局限于圖8 中所示的方向。在切削工具6沿與圖8中所示相反的方向運動時，在襯 套44的筒狀部441的內(nèi)周面44b上的暴露金屬面44d與潤滑膜47之間 的邊界區(qū)域中形成與臺階部44e相同的臺階部。
接下來，通過將轂主體部45固定至已經(jīng)進行過上述步驟的襯套44上而制造轂42 (步驟S3)。就此而言，穀主體部45例如以冷縮裝配或壓 配合方式固定至襯套44。
與上述的一系列步驟相繼或并行的是，將軸41插入套筒34中(步 驟S4)。軸41穿過套筒34的下開口插入。當插入操作結(jié)束時，軸41的 頭部411伸出超過套筒34的上開口 。
之后，將在步驟S4中插入套筒34的軸41以及在步驟S3中得到的 轂42固定在一起(步驟S5)。更具體地說，以壓配合方式將轂42的襯套 44固定至軸41的頭部411。在該壓配合期間，在襯套44的下表面44a 的內(nèi)緣部中形成的暴露金屬面44d與軸41的臺階面413接觸，從而限制 轂42相對于軸41的軸向位置。將軸41和轂42固定在一起的方法不局 限于壓配合。也可以使用諸如粘接、冷縮裝配之類的其它固定方法。
接下來，將帽35附連至套筒34的供軸41插入的下端部(步驟S6)。 帽35以焊接、粘合或斂縫方式固定至在套筒34的下端部中形成的突出 部34a。通過將帽35附連至套筒34的下端部而閉合套筒34的下開口 。
一旦在將帽35附連至套筒34的下端部之后，就填充潤滑劑51 (步 驟S7)。更具體地說，首先將以上步驟中獲得的包括套筒34、帽35、軸 41和轂42的組件裝在一腔室中，然后使該腔室的內(nèi)部減壓。通過套筒 34的外周面與襯套44的筒狀部441的內(nèi)周面44b之間的間隙填充潤滑劑 51。之后，通過使腔室內(nèi)部的壓力恢復至常壓而使?jié)櫥瑒?1沿組件內(nèi)的 間隙散布。
潤滑劑51連續(xù)填充在套筒34的內(nèi)周面與軸41的外周面之間的小間 隙、軸41的下表面與帽35的上表面之間的小間隙、套筒34的上表面與 襯套44的下表面之間的小間隙以及軸向形成在套筒34中的循環(huán)孔34b 中。
軛431和轉(zhuǎn)子磁體43固定至轂主體部45的下表面(步驟S8)。更 具體地說，軛431通過粘合劑固定至轂主體部45的平面部451的下表面， 轉(zhuǎn)子磁體43通過粘合劑固定至軛431的內(nèi)周面。
在定子單元3中，定子芯32和線圈33固定至基部件31 (步驟S9)。 更具體地說，通過將定子芯32的芯背部321壓配合至基部件31的頭部
15311的外周面而使基部件31和定子芯32相互固定。從線圈33延伸的引 線331連接至指定電源裝置。
接著，通過將套筒34壓配合至基部件31的頭部311而使基部件31 和套筒34相互固定(步驟SIO)。通過上述步驟而完成了主軸電機l。
盡管以上描述了本發(fā)明的一個實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。 在不背離本發(fā)明范圍的情況下可做出多種改變和修改。
例如，盡管在步驟Sl中僅在凹部46及其附近區(qū)域上形成作為潤滑 膜47的原型的涂層470，但是本發(fā)明并不局限于此。可在更廣的區(qū)域上 形成潤滑膜。也就是說，在切削作業(yè)之前執(zhí)行的步驟S1中，可在至少覆 蓋凹部46的區(qū)域上形成涂層470。例如，可在作為所述環(huán)形件的襯套的 下表面以及筒狀部的內(nèi)周面的整個區(qū)域中形成涂層。
盡管上述主軸電機1是其中軸41與轂42 —起旋轉(zhuǎn)的所謂的軸旋轉(zhuǎn) 式電機，但是本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明可應用于例如軸固定式流體 動壓軸承、軸固定式主軸電機以及軸固定式盤驅(qū)動設(shè)備。
圖11是沿包含中心軸線的平面剖取的表示軸固定式主軸電機的剖 視圖。對于圖11所示的主軸電機701，套筒741、轂742和轉(zhuǎn)子磁體743 作為一個單元繞相對于基部件731固定的軸734旋轉(zhuǎn)。作為環(huán)形件的推 力墊圈735固定至軸734的外周面。軸734、推力墊圈735和套筒741構(gòu) 成流體動壓軸承705。
在軸固定式主軸電機701中，在推力墊圈735的下表面上形成潤滑 膜736。潤滑膜736形成在推力墊圈735的下表面上除與軸734的臺階面 734a接觸的部分以外的區(qū)域中。借此，能夠防止推力墊圈735相對于軸 734的軸向位置出現(xiàn)錯位，并防止推力墊圈735傾斜。
盡管在以上實施方式中推力動壓槽陣列343形成在套筒34或741的 上表面上，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，推力動壓槽陣列可形成在 襯套的下表面上或者推力墊圈的下表面上。在這種情況下，可在形成推 力動壓槽陣列之后在襯套的下表面或者推力墊圈的下表面上形成潤滑 膜?？蛇x的是，可在襯套的下表面或推力墊圈的下表面上形成潤滑膜之 后在潤滑膜的表面上形成推力動壓槽陣列。盡管上述實施方式的套筒34或741由不銹鋼或銅合金之類的金屬材 料(可溶性材料)制成，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，套筒可由在 加熱金屬粉末的同時使其粘結(jié)并固化而得到的多孔燒結(jié)體形成。這確保 了套筒的內(nèi)部浸有潤滑劑，從而允許軸和轂能更加順暢地相對于套筒進 行滑動運動。能以相對較低的價格獲得由多孔燒結(jié)體形成的套筒。作為 再一選擇，套筒可由各種樹脂材料制成。
盡管在以上實施方式中描述了作為硬盤驅(qū)動器的盤驅(qū)動設(shè)備2以及 安裝到其上的主軸電機l，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，本發(fā)明可應 用于光盤驅(qū)動器之類的其它盤驅(qū)動設(shè)備、以及安裝至該盤驅(qū)動設(shè)備上的 主軸電機和流體動壓軸承。此外，在本發(fā)明中可使用除油之外的潤滑劑， 例如氣體。
權(quán)利要求
1、一種流體動壓軸承，該流體動壓軸承包括沿中心軸線布置的軸，該軸的外周部上形成有臺階面；固定至所述軸的環(huán)形件，該環(huán)形件具有相對于所述中心軸線徑向延伸的下表面，該下表面具有與所述臺階面接觸的內(nèi)緣部；套筒，該套筒具有與所述環(huán)形件的下表面軸向相對的上表面；存在于所述軸與所述套筒之間以及所述環(huán)形件與所述套筒之間的潤滑劑；以及潤滑膜，所述潤滑膜至少在所述環(huán)形件的下表面的所述內(nèi)緣部的徑向向外延伸的區(qū)域中形成在所述下表面上。
2、 如權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承，其中，在所述套筒的上表面 上形成支承面，該支承面具有推力動壓槽陣列，該推力動壓槽陣列用于 在所述套筒的上表面與所述環(huán)形件的下表面之間存在的潤滑劑中產(chǎn)生流 體動壓；并且所述潤滑膜至少在與所述套筒的支承面軸向相對的區(qū)域中 形成在所述環(huán)形件的下表面上。
3、 如權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承，其中，所述環(huán)形件包括筒狀 部，該筒狀部具有從所述環(huán)形件的下表面向下延伸的內(nèi)周面；并且所述 潤滑膜連續(xù)形成在所述筒狀部的內(nèi)周面與所述環(huán)形件的下表面上。
4、 如權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承，其中，在所述環(huán)形件的下表 面上形成與所述臺階面接觸的暴露金屬面以及高于該暴露金屬面的第一 凹部；并且所述潤滑膜形成在所述第一凹部中。
5、 如權(quán)利要求4所述的流體動壓軸承，其中，所述暴露金屬面低于 所述潤滑膜。
6、 如權(quán)利要求4所述的流體動壓軸承，其中，在所述環(huán)形件的下表 面上形成使所述暴露金屬面和所述第一凹部互連的臺階部。
7、 如權(quán)利要求4所述的流體動壓軸承，其中，所述環(huán)形件包括筒狀 部，該筒狀部具有從所述環(huán)形件的下表面向下延伸的內(nèi)周面；在所述筒 狀部的內(nèi)周面上形成與所述第一凹部相連的徑向向外凹陷的第二凹部； 并且所述潤滑膜形成在所述第一凹部和所述第二凹部中。
8、 如權(quán)利要求3所述的流體動壓軸承，其中，在所述筒狀部的內(nèi)周 面上形成徑向向外凹陷的第二凹部；并且所述潤滑膜形成在所述第二凹 部中。
9、 如權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承，其中，所述潤滑膜在所述環(huán) 形件的下表面的內(nèi)緣部徑向向外延伸的整個區(qū)域中形成在所述環(huán)形件的 下表面上。
10、 如權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承，其中，所述軸包括主體部 和頭部，所述主體部的外周面與所述套筒的內(nèi)周面徑向相對，所述頭部 的外周面的直徑小于所述主體部的外周面的直徑；并且所述軸的臺階面 位于所述主體部與所述頭部之間的邊界區(qū)域。
11、 一種主軸電機，該主軸電機包括 定子單元；轉(zhuǎn)子單元，該轉(zhuǎn)子單元通過權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承而以可 旋轉(zhuǎn)的方式被所述定子單元支撐；以及扭矩產(chǎn)生部分，該扭矩產(chǎn)生部分用于產(chǎn)生扭矩以使所述轉(zhuǎn)子單元繞 所述中心軸線相對于所述定子單元旋轉(zhuǎn)。
12、 一種盤驅(qū)動設(shè)備，該盤驅(qū)動設(shè)備用于在使盤旋轉(zhuǎn)的同時執(zhí)行讀 信息和寫信息中的至少一種任務，并包括權(quán)利要求11所述的用于使所述盤旋轉(zhuǎn)的主軸電機； 用于執(zhí)行從所述盤讀取信息和在所述盤上寫入信息中的至少一種任 務的訪問單元；以及用于容納所述主軸電機和所述訪問單元的外殼。
13、 一種用于制造流體動壓軸承的方法，該流體動壓軸承包括沿 中心軸線布置的軸；固定至所述軸并相對于所述中心軸線徑向向外延伸 的環(huán)形件；用于支撐所述軸和所述環(huán)形件以使它們相對彼此旋轉(zhuǎn)的套筒； 以及在所述軸與所述套筒之間以及所述環(huán)形件與所述套筒之間存在的潤 滑劑，其中該方法包括-a) 在所述環(huán)形件的下表面的至少一部分上形成涂層的步驟；b) 所述步驟a)的后繼步驟，在該步驟中，切削所述環(huán)形件的下表面以得到由表面被切除的所述涂層形成的潤滑膜以及暴露金屬面，在該暴露金屬面上露出形成所述環(huán)形件的金屬材料；以及c)所述步驟b)的后繼步驟，在該步驟中，通過使所述環(huán)形件的所述暴露金屬面與在所述軸的外周面上形成的臺階面接觸而將所述環(huán)形件 和所述軸固定在一起。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述環(huán)形件包括第一凹部， 該第一凹部在高于所述暴露金屬面的位置形成在所述下表面上；并且在 所述步驟a)中，所述涂層至少形成在包含所述第一凹部的區(qū)域中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述暴露金屬面低于所述潤 滑膜。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述軸包括主體部和頭部， 所述主體部的外周面與所述套筒的內(nèi)周面徑向相對，所述頭部的外周面 的直徑小于所述主體部的外周面的外徑；并且所述軸的臺階面位于所述 主體部與所述頭部之間的邊界區(qū)域。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在所述步驟a)中，所述涂層至少在一區(qū)域的除與所述臺階面接觸的部分以外的部分中形成在所述 環(huán)形件的下表面上。
18、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述環(huán)形件包括從所述環(huán) 形件的下表面向下延伸的筒狀部；所述筒狀部具有與所述環(huán)形件的下表 面相連的內(nèi)周面；并且在所述步驟a)中，所述潤滑膜連續(xù)形成在所述環(huán) 形件的下表面以及所述筒狀部的內(nèi)周面上。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述環(huán)形件包括從所述環(huán) 形件的下表面向下延伸的筒狀部；所述筒狀部具有與所述環(huán)形件的下表 面相連的內(nèi)周面以及與所述第一凹部相連的第二凹部；并且在所述步驟 a)中，所述潤滑膜至少形成在包含所述第一凹部和所述第二凹部的區(qū)域 中。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述步驟b)中，對所 述環(huán)形件的下表面和所述筒狀部的內(nèi)周面進行切削而在所述環(huán)形件的下 表面和所述筒狀部的內(nèi)周面上形成所述潤滑膜和所述暴露金屬面。
全文摘要
本發(fā)明涉及流體動壓軸承及其制造方法、主軸電機及盤驅(qū)動設(shè)備。所述流體動壓軸承包括沿中心軸線布置的軸、固定至該軸的環(huán)形件、套筒、潤滑劑以及潤滑膜。在所述軸的外周面上形成臺階面。所述環(huán)形件具有相對于中心軸線徑向延伸的下表面，該下表面的內(nèi)緣部與所述臺階面接觸。所述套筒具有與所述環(huán)形件的下表面軸向相對的上表面。所述潤滑劑存在于所述軸與所述套筒之間以及所述環(huán)形件與所述套筒之間。所述潤滑膜至少在所述環(huán)形件的下表面的內(nèi)緣部的徑向向外的區(qū)域中形成在所述下表面上。
文檔編號G11B19/20GK101498339SQ20091000392
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者丸山哲也, 伊藤通浩, 小嶋裕文, 齋地正義, 沓掛誠 申請人:日本電產(chǎn)株式會社