專利名稱：具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于將套管和軸的形狀最優(yōu)化的流體動壓軸承的主軸電機(jī)，從而由于外部沖擊而偏離到一側(cè)的套管利用由組件間的軸承負(fù)載引起的推斥力回復(fù)到垂直狀態(tài)，從而電機(jī)平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)并且保證電機(jī)的振動和噪聲平穩(wěn)減小。
背景技術(shù)：
通常，在使用球軸承的電機(jī)中，由于通過軸承的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的球的滾動而產(chǎn)生摩擦，并且該摩擦引起噪聲和振動。該振動被稱作“不可重復(fù)偏轉(zhuǎn)(NRRO)”并且這是增加硬盤的軌道密度的關(guān)鍵障礙之一。
另一方面，由于包括流體動壓軸承的主軸電機(jī)是基于離心力的，該流體動壓軸承用于僅使用流體，如油、氣體等等的流體動壓來保持軸的硬度，所以在所述主軸電機(jī)中不存在金屬摩擦。由于主軸電機(jī)的穩(wěn)定性隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而增加，所以該主軸電機(jī)產(chǎn)生最小限度的噪聲和振動。而且，由于使用主軸電機(jī)比使用球軸承的系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，所以對于高端器械，如高端光盤驅(qū)動器、磁盤驅(qū)動器、硬盤、掃描儀、投影機(jī)、激光束打印機(jī)等等，幾乎無一例外地使用主軸電機(jī)。
在具有上述特征的主軸電機(jī)中使用流體動力軸承，管理電機(jī)的高旋轉(zhuǎn)速度以經(jīng)受外部振動和沖擊，并且防止軸偏離垂直狀態(tài)。
換句話說，作為旋轉(zhuǎn)中心的軸或者與軸裝配在一起并形成滑移面的金屬套管具有用于產(chǎn)生流體動壓的人字形或螺旋形的槽，在軸和套管之間的滑移面上形成的細(xì)縫被填充潤滑劑，如油、氣體等等，當(dāng)在以上述狀態(tài)下驅(qū)動主軸電機(jī)時，由于從形成在滑移面中的槽產(chǎn)生的流體動壓，所以軸并不接觸套管，從而減小了摩擦負(fù)載并且該主軸電機(jī)在沒有噪聲和振動的情況下旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)在主軸電機(jī)中使用具有以上結(jié)構(gòu)的流體動壓軸承時，由于流體支撐旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)，所以在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中從電機(jī)產(chǎn)生的噪聲較小，功率消耗降低，并且電機(jī)具有良好的沖擊阻力。
圖1是表示具有流體動壓軸承的傳統(tǒng)主軸電機(jī)的截面圖。如圖所示，傳統(tǒng)主軸電機(jī)1包括基座12、芯14、線圈16。空心圓柱形金屬套管32位于基座的中心部分，芯14插入并固定到套管32的外表面，線圈16纏繞芯14。
傳統(tǒng)主軸電機(jī)1還包括轂22和磁體24。轂22與旋轉(zhuǎn)體40，如轉(zhuǎn)盤等結(jié)合成一體并與其一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)體40安裝在使用主軸電機(jī)1的設(shè)備上，位于插入到套管32的內(nèi)孔的軸34的上端，磁體24安裝在轂22的內(nèi)周，從而磁體24面對芯14的線圈16。
此外，為了構(gòu)造用于支撐作為旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的軸34關(guān)于作為固定結(jié)構(gòu)的套管32垂直地旋轉(zhuǎn)的流體動壓軸承，在軸的外周和套管32的內(nèi)周之間形成預(yù)定縫隙，并且用于產(chǎn)生流體動壓的槽36選擇性地形成在軸34的外周和套管32的內(nèi)周的其中一個上。
如此，當(dāng)施加電功率時，由于從線圈16產(chǎn)生的電力與從磁體24產(chǎn)生的磁力之間的交互作用，軸34以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，如油、氣體等的流體集中以產(chǎn)生流體動壓，從而軸34在不接觸套管32的內(nèi)周表面的情況下旋轉(zhuǎn)。
即，當(dāng)主軸電機(jī)1正常旋轉(zhuǎn)時，如圖2中的(a)所示，套管32的中心軸線Y1和軸34的旋轉(zhuǎn)軸線Y2沿著相同的垂直線對齊，在套管32和軸34之間的縫隙G在垂直方向上保持均勻，從而主軸電機(jī)1平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。
但是，當(dāng)在主軸電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)過程中外部沖擊施加到主軸電機(jī)時，如圖2中的(b)和圖2中的(c)所示，裝配到軸34的套管32向著施加外部沖擊的方向(圖中所示的右側(cè)或者左側(cè))傾斜，從而套管32的中心軸線Y1關(guān)于軸34的垂直旋轉(zhuǎn)軸線Y2以θ1或者θ2的角度傾斜。
在這種情況下，通過外部沖擊而傾斜的套管32的上端或下端與作為旋轉(zhuǎn)部件的軸34的外周的上端或下端部分地線接觸，從而金屬部件之間的線接觸產(chǎn)生的噪聲使主軸電機(jī)1的性能變差。
此外，如果由于金屬部件之間的接觸引起的磨損增加以在金屬部件接觸部分產(chǎn)生高溫，則由于熱發(fā)生接觸部分燃燒或過熱而引起熔化以及金屬部件互相粘住或焊接到一起。結(jié)果，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)停止。
為了克服上述問題，套管32和軸34之間的縫隙必須從普通值顯著地減小，即，約從5μm減小到1μm或2μm以便將套管32與軸34組裝到一起。在這種情況下，由于根據(jù)該最小的空間縫隙精確加工套管32的內(nèi)周和軸34的外周，所以制造組件很困難并且制造成本過高，從而增加了用于制造主軸電機(jī)的成本。
另外，如果套管32和軸34之間的縫隙G顯著減小，則由于形成在套管32和軸34之間的滑移面中的槽36不能產(chǎn)生足夠的流體動壓，所以主軸電機(jī)不能平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到以上問題而提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提高一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，該流體動壓軸承用于使用由組件之間的軸承負(fù)載引起的推斥力來將由于外部沖擊而向某方向傾斜的套管回復(fù)到垂直狀態(tài)，從而可保證主軸電機(jī)平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)以及平穩(wěn)地減小電機(jī)的振動和噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的目的，可以通過提供一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以上和其他目的，該主軸電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、流體動壓產(chǎn)生器、至少一個流體動壓產(chǎn)生槽和至少一個軸承負(fù)載產(chǎn)生器。定子包括繞組線圈，該線圈用于當(dāng)施加電功率時產(chǎn)生電磁力以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；轉(zhuǎn)子關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，包括面對繞組線圈的磁體；流體動壓產(chǎn)生器包括固定到定子和轉(zhuǎn)子的其中一個的軸和與軸隔開以面對軸的套管；至少一個流體動壓產(chǎn)生槽形成在軸和套管的其中一個上；至少一個軸承負(fù)載產(chǎn)生器形成在軸和套管的其中一個上，并且當(dāng)套管接觸軸時，該產(chǎn)生器產(chǎn)生軸承負(fù)載。
最好，軸承負(fù)載產(chǎn)生器包括外周上錐形和外周下錐形。外周上錐形具有這樣的橫截面其直徑從形成在軸上的流體動壓產(chǎn)生器的上端到軸的上側(cè)逐漸變小，外周下錐形具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的下端到軸的下側(cè)逐漸變小。
流體動壓產(chǎn)生器形成在套管的縱向中間部分。
外周上和下錐形關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器對稱地形成。
此外，流體動壓產(chǎn)生器的長度比外周上和下錐形的長度長，并且外周上錐形、流體動壓產(chǎn)生器和外周下錐形的長度關(guān)于縱向的比率為1∶2∶1。
最好，外周上和下錐形關(guān)于垂直軸線以相同的角度傾斜。
外周上和下錐形分別具有上和下干涉阻擋部分，其具有這樣的橫截面其直徑從外周上和下錐形的最小外直徑擴(kuò)大到軸的最大外直徑。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，該主軸電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、流體動壓產(chǎn)生器和軸承負(fù)載產(chǎn)生器。定子包括芯和基座，芯的周圍繞有至少一個繞組線圈，套管垂直地安裝在基座的上側(cè)上；轉(zhuǎn)子關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子包括轂和軸，轂中的磁體與芯隔開以與芯結(jié)合成一體，軸可旋轉(zhuǎn)地裝配到套管；流體動壓產(chǎn)生器包括形成在套管的內(nèi)周和軸的外周的其中一個的至少一個流體動壓產(chǎn)生槽；軸承負(fù)載產(chǎn)生器用于當(dāng)套管接觸軸時產(chǎn)生軸承負(fù)載，其中軸承負(fù)載產(chǎn)生器包括外周上錐形和外周下錐形，外周上錐形形成在軸的上部外周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從形成在軸上的流體動壓產(chǎn)生器的上端到軸的上側(cè)逐漸變小，外周下錐形形成在軸的下部外周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的下端到軸的下側(cè)逐漸變小。
流體動壓產(chǎn)生器形成在套管的縱向中間部分。
外周上和下錐形關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器對稱地形成。
此外，流體動壓產(chǎn)生器的長度比外周上和下錐形的長度長，并且外周上錐形、流體動壓產(chǎn)生器和外周下錐形的長度關(guān)于縱向的比率為1∶2∶1。
最好，外周上和下錐形關(guān)于垂直軸線以相同的角度傾斜。
外周上和下錐形分別具有上和下干涉阻擋部分，其具有這樣的橫截面其直徑從外周上和下錐形的最小外直徑擴(kuò)大到軸的最大外直徑。
根據(jù)本發(fā)明的目的，可通過提供一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，該主軸電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、流體動壓產(chǎn)生器和軸承負(fù)載產(chǎn)生器。定子包括芯和基座，芯的周圍繞有至少一個繞組線圈，套管垂直地安裝在基座的上側(cè)上；轉(zhuǎn)子關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子包括轂和軸，轂中的磁體與芯隔開以與芯結(jié)合成一體，軸可旋轉(zhuǎn)地裝配到套管；流體動壓產(chǎn)生器包括形成在套管的內(nèi)周和軸的外周的其中一個的至少一個流體動壓產(chǎn)生槽；軸承負(fù)載產(chǎn)生器用于當(dāng)套管接觸軸時產(chǎn)生軸承負(fù)載，其中軸承負(fù)載產(chǎn)生器包括內(nèi)周上錐形和內(nèi)周下錐形，內(nèi)周上錐形形成在套管的上部內(nèi)周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的上端到軸的上側(cè)逐漸變大，內(nèi)周下錐形形成在套管的下部內(nèi)周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的下端到軸的下側(cè)逐漸變大。
最好，流體動壓產(chǎn)生器形成在套管的縱向中心部分。
內(nèi)周上和下錐形關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器對稱地形成。
此外，流體動壓產(chǎn)生器的長度比內(nèi)周上和下錐形的長度長，并且內(nèi)周上錐形、流體動壓產(chǎn)生器和內(nèi)周下錐形的長度關(guān)于縱向的比率為1∶2∶1。
最好，內(nèi)周上和下錐形關(guān)于垂直軸線以相同的角度傾斜。


通過下面結(jié)合附圖對實(shí)施方式進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚和更加容易理解，其中圖1是具有流體動壓軸承的傳統(tǒng)主軸電機(jī)的截面圖；圖2表示具有流體動壓軸承的傳統(tǒng)主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，其中圖2中的(a)是表示傳統(tǒng)主軸電機(jī)的正常旋轉(zhuǎn)的示意圖；圖2中的(b)和圖2中的(c)是表示套管由于外部沖擊而傾斜的示意圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的在具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)中使用的軸的外觀的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的截面圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，其中圖5中的(a)是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的正常旋轉(zhuǎn)的示意圖；圖5中的(b)和圖5中的(c)是表示套管由于外部沖擊而傾斜的示意圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的在具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)中使用的軸的外觀的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的截面圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，其中圖8中的(a)是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的正常旋轉(zhuǎn)的示意圖；圖8中的(b)和圖8中的(c)是表示套管由于外部沖擊而傾斜的示意圖；具體實(shí)施方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的在具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)中使用的軸的外觀的示意圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有流體動壓軸承主軸電機(jī)的截面圖，圖5中的(a)、圖5中的(b)和圖5中的(c)表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
如圖3到5所示的主軸電機(jī)100，將由于外部沖擊導(dǎo)致的金屬組件之間地線接觸轉(zhuǎn)化為金屬組件之間的面接觸，從而使由于外部沖擊而傾斜的金屬組件回復(fù)到垂直狀態(tài)，該主軸電機(jī)100包括定子110、轉(zhuǎn)子120、流體動壓產(chǎn)生器130和面壓力(surface-pressure)軸承負(fù)載產(chǎn)生器140。
換句話說，定子110是包括繞組線圈和芯114的結(jié)構(gòu)，繞組線圈用于當(dāng)施加電功率時產(chǎn)生預(yù)定電場，芯114徑向地從電極延伸，電極周圍至少繞有一個繞組線圈112。
另外，芯114固定于具有印刷電路板(未示出)的基座116的上側(cè)，空心圓柱套管118垂直地位于基座116的上側(cè)，并且套管118的打開的下端由端板(end plate)119封閉。
這里，如圖4所示，芯114可以與套管118的外周結(jié)合為一體，并不限于外周，或者可位于支架上，該支架位于基座116的上中心部分，并且套管118固定于該支架。
轉(zhuǎn)子120是關(guān)于定子110旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，其包括環(huán)形磁體124，環(huán)形磁體124與芯114的一端隔開并面對該芯114。芯114與杯形的轂122結(jié)合成一體，該轂122具有打開的下側(cè)并且從其上側(cè)到下側(cè)地環(huán)繞著芯114和套管118。
磁體124包括N極和S極交替地沿著徑向布置的永久磁體，以便產(chǎn)生預(yù)定強(qiáng)度的磁力。
轂122的旋轉(zhuǎn)中心關(guān)于垂直軸線對齊，在該垂直軸線上，預(yù)定長度的軸128可旋轉(zhuǎn)地插入套管118的內(nèi)孔中。軸128的上端與可旋轉(zhuǎn)物體150的下側(cè)成一體地連接，并且轂122與可旋轉(zhuǎn)物體150成一體地連接。如此，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)時，轂122和可旋轉(zhuǎn)物體150與軸128以預(yù)定方向一起旋轉(zhuǎn)。
這里，如圖4所示，可旋轉(zhuǎn)物體150可包括裝載盤的轉(zhuǎn)盤。但是本發(fā)明并不限于此，因此，根據(jù)應(yīng)用主軸電機(jī)的設(shè)備，本發(fā)明可包括各種裝置。
而且，流體動壓產(chǎn)生器130用于在套管118和軸120之間的滑移面上產(chǎn)生流體動壓，該流體動壓產(chǎn)生器130包括形成在套管118的內(nèi)周和軸128的外周的其中一個上的流體動壓產(chǎn)生槽138。
以人字形或者螺旋形形成的流體動壓產(chǎn)生槽138充滿流體，如油、氣體等，該流體供應(yīng)到精密地形成在套管118和軸128之間的縫隙G。
如此，流體填充在形成在流體動壓產(chǎn)生器130中的槽138中，流體動受到強(qiáng)壓力產(chǎn)生油膜，從而在套管118和軸128之間的滑移面處于摩擦負(fù)載最小的流體摩擦狀態(tài)。結(jié)果，主軸電機(jī)100在沒有噪聲和振動的情況下旋轉(zhuǎn)。
此時，流體動壓產(chǎn)生槽138最好位于套管118的縱向中間部分，從而用于產(chǎn)生流體動壓的流體動壓產(chǎn)生器130能夠形成在套管118的縱向中間部分。
同時，軸承負(fù)載產(chǎn)生器140用于當(dāng)由于外部沖擊套管118接觸軸128時在接觸部分產(chǎn)生軸承負(fù)載，該軸承產(chǎn)生器140包括外周上錐形141和外周下錐形142。外周上錐形141形成在軸128的外周上部上與套管118的上端對應(yīng)，從而外周上錐形141具有這樣的直徑外周上錐形141從流體動壓產(chǎn)生器140的上端到外周上錐形141的上側(cè)逐漸變小。換句話說，外周上錐形141的橫截面面積向其上側(cè)逐漸減小。
外周下錐形142形成在軸128的外周下部上與套管118的下端對應(yīng)，從而外周下錐形142具有這樣的直徑外周下錐形142從流體動壓產(chǎn)生器140的下端到外周下錐形142的下側(cè)逐漸變小。換句話說，外周下錐形142的橫截面面積向其下側(cè)逐漸減小。
如此，作為流體動壓產(chǎn)生器130的套管118和軸128之間的縫隙G保持預(yù)定值，該縫隙G沿著套管118的縱向形成，同時，上縫隙G1向著軸128的上側(cè)寬度增大，上縫隙G1形成在套管118和軸128之間的外周上錐形141上，下縫隙G2向著軸128的下側(cè)逐漸增大，下縫隙G2形成在套管118和軸128之間的外周下錐形142上。
最好，外周上錐形141和外周下錐形142關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器130對稱，從而當(dāng)套管118接觸軸128時，在上縫隙G1和下縫隙G2上的軸承負(fù)載幾乎一致。
流體動壓產(chǎn)生器130最好比外周上錐形141和外周下錐形142的長度長，從而產(chǎn)生流體動壓的區(qū)域比產(chǎn)生軸承負(fù)載的區(qū)域大。因此，外周上錐形141、流體動壓產(chǎn)生器130和外周下錐形142的長度關(guān)于套管118的縱向的比率最好為1∶2∶1。
最好，外周上錐形141和外周下錐形142分別具有上和下干涉阻擋部分143和144，其直徑從外周上錐形141和外周下錐形142的最小直徑增加到軸128的最大直徑，從而當(dāng)套管118與軸128接觸時，套管118的上邊和下邊不與軸128的外周接觸。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的在具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)中使用的軸的外觀的示意圖，圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有流體動壓軸承主軸電機(jī)的截面圖，圖8中的(a)、圖8中的(b)和圖8中的(c)表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
如圖6和7所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)200與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的主軸電機(jī)100一樣，包括定子210、轉(zhuǎn)子220、流體動壓產(chǎn)生器230和軸承負(fù)載產(chǎn)生器240。由于定子210、轉(zhuǎn)子220和流體動壓產(chǎn)生器230與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的主軸電機(jī)100的定子110、轉(zhuǎn)子120和流體動壓產(chǎn)生器130一樣，所以通過在指定根據(jù)先前實(shí)施方式的主軸電機(jī)的組件的標(biāo)號上增加100而產(chǎn)生指向相同部件的相同標(biāo)號，并且將省略這些部件的描述。
換句話說，在軸承負(fù)載產(chǎn)生器240中，內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242形成在套管218的內(nèi)周中，從而當(dāng)由于外部沖擊導(dǎo)致套管218與軸228接觸時，在套管218和軸228之間的接觸區(qū)域產(chǎn)生軸承負(fù)載。
內(nèi)周上錐形241在套管218的內(nèi)周上部傾斜，從而具有這樣的橫截面內(nèi)周上錐形241的內(nèi)徑從流體動壓產(chǎn)生器240的上端向內(nèi)周上錐形241的上側(cè)逐漸增加。
內(nèi)周下錐形242在套管218的下部內(nèi)周傾斜，從而具有這樣的橫截面內(nèi)周下錐形242的內(nèi)徑從流體動壓產(chǎn)生器240的下端向內(nèi)周下錐形242的下側(cè)逐漸增加。
如此，如圖8中的(a)所示，作為流體動壓產(chǎn)生器230的套管218和軸228之間的縫隙G在套管218的縱向保持預(yù)定值，同時，上縫隙G3向著軸228的上側(cè)寬度增大，上縫隙G3形成在套管218和軸228之間的內(nèi)周上錐形241上，下縫隙G4向著軸228的下側(cè)逐漸增大，下縫隙G4形成在套管218和軸228之間的內(nèi)周下錐形242上。
最好，內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器230以對稱的方式形成，從而當(dāng)套管218接觸軸228時，在上和下縫隙G3和G4上的軸承負(fù)載幾乎一致。
流體動壓產(chǎn)生器230的長度最好比內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242的長度長，從而產(chǎn)生流體動壓的區(qū)域比產(chǎn)生軸承負(fù)載的區(qū)域大。因此，內(nèi)周上錐形241、流體動壓產(chǎn)生器230和內(nèi)周下錐形242的長度關(guān)于套管218的縱向的比率最好為1∶2∶1。
如圖4和7所示，當(dāng)施加電功率時，根據(jù)本發(fā)明的主軸電機(jī)100和200以相同方式將與固定結(jié)構(gòu)裝配的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，即固定結(jié)構(gòu)為定子110和210，即可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)子120和220，將參照圖4所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的主軸電機(jī)100來描述主軸電機(jī)100和200的旋轉(zhuǎn)操作。
當(dāng)將電功率施加到定子110的繞組線圈112時，繞組線圈112產(chǎn)生預(yù)定強(qiáng)度的電場。由繞組線圈112產(chǎn)生的電場與從轉(zhuǎn)子120的磁體124產(chǎn)生的磁場交互作用，從而旋轉(zhuǎn)軸128，其中轉(zhuǎn)子120的轂122以預(yù)定方向關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝到套管118。
當(dāng)轉(zhuǎn)子120以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)時，由于流體動壓產(chǎn)生器130具有至少一個流體動壓產(chǎn)生槽138，該槽138形成在套管118的內(nèi)周和軸128的外周之間的滑移面上，所以填充在槽138中的流體受到強(qiáng)壓力，從而形成流體膜。
如此，在形成流體動壓產(chǎn)生器130的縫隙G中，形成用于最小化摩擦負(fù)載以消除噪聲和振動的潤滑膜，從而主軸電機(jī)100能夠平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)在套管118和218的中心軸線Y1和軸128和228的旋轉(zhuǎn)軸線Y2垂直對齊，如圖5中的(a)和圖8中的(a)所示，主軸電機(jī)100和200以正常狀態(tài)旋轉(zhuǎn)的情況下施加外部沖擊時，如圖5中的(b)、圖5中的(c)、圖8中的(b)和圖8中的(c)所示，套管118和218向著施加外部沖擊的方向(圖中所示的右或者左)傾斜，從而套管118和218的中心軸線Y1關(guān)于垂直軸128和228的旋轉(zhuǎn)軸線Y2傾斜角度θ1和θ2。
如圖5中的(b)和圖5中的(c)所示，在軸承負(fù)載產(chǎn)生器140包括分別形成在軸128的外周上的外周上錐形141和外周下錐形142，并且，與軸128裝配的套管118突然向著某方向傾斜的情況下，傾斜的套管118的上部內(nèi)周和下部內(nèi)周分別面對接觸(face-contact)外周上錐形141的傾斜外周和外周下錐形142的傾斜外周，同時在外周上錐形141和外周下錐形142上出現(xiàn)套管118和軸128之間的面對接觸。
在這種情況下，在相互面對接觸的套管118與外周上錐形141和外周下錐形142之間的面對接觸區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)軸承負(fù)載，傾斜的套管118能夠通過由強(qiáng)軸承負(fù)載產(chǎn)生的推斥力回復(fù)到原始垂直狀態(tài)。如此，可保持主軸電機(jī)100和200的最初正常旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且可防止由于金屬部件之間的接觸引起的噪聲和振動。
由于外周上錐形141和外周下錐形142分別具有上和下干涉阻擋部分143和144，上和下干涉阻擋部分143和144具有這樣的橫截面其直徑逐漸增加到軸128的最大外徑，當(dāng)套管118與軸128面對接觸時，外周上錐形141和外周下錐形142防止傾斜的套管118的上和下邊與軸128的最大直徑的外周接觸，從而使用外周上錐形141和外周下錐形142保證了套管118的穩(wěn)定的面對接觸。
另外，如圖8中的(b)和圖8中的(c)所示，在軸承負(fù)載產(chǎn)生器240包括分別形成在套管218的內(nèi)周上的內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242，并且，套管218突然向著某方向傾斜的情況下，傾斜的套管218的內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242與具有均勻直徑的軸的外周面對接觸，同時在內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242上發(fā)生套管218和軸228的面對接觸。
在這種情況下，與以上情況一樣，在相互面對接觸的套管218與內(nèi)周上錐形241和內(nèi)周下錐形242之間的面對接觸區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)軸承負(fù)載，傾斜的套管218能夠通過由強(qiáng)軸承負(fù)載產(chǎn)生的推斥力回復(fù)到原始垂直狀態(tài)。如此，可保持主軸電機(jī)100和200的最初正常旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且可防止由于金屬部件之間的接觸引起的噪聲和振動。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，形成在流體動壓產(chǎn)生器的上和下側(cè)并環(huán)繞該流體動壓產(chǎn)生器的上和下錐形用于擴(kuò)大套管和軸之間的縫隙，從而由于外部沖擊而以某方向傾斜的套管與保持垂直狀態(tài)的軸面對接觸，從而產(chǎn)生軸承負(fù)載。由于傾斜的套管能夠通過由軸承負(fù)載產(chǎn)生的推斥力回復(fù)到原始狀態(tài)，所以所述主軸電機(jī)不管外部環(huán)境如何惡劣都保持正常轉(zhuǎn)動，能夠延長主軸電機(jī)的壽命，并且可以顯著地減小振動和噪聲。因此，可制造高端主軸電機(jī)。
雖然為了說明性的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明技術(shù)人員應(yīng)該理解在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可能做出各種修改、增加和替代。
權(quán)利要求
1.一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，包括定子，包括繞組線圈，該線圈用于當(dāng)施加電功率時產(chǎn)生電磁力以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；轉(zhuǎn)子，關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，包括面對繞組線圈的磁體；流體動壓產(chǎn)生器，包括固定到定子和轉(zhuǎn)子的其中一個的軸和與軸隔開并面對軸的套管；至少一個流體動壓產(chǎn)生槽，形成在軸和套管的其中一個上；至少一個軸承負(fù)載產(chǎn)生器，形成在軸和套管的其中一個上，并且當(dāng)套管接觸軸時，該產(chǎn)生器產(chǎn)生軸承負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，軸承負(fù)載產(chǎn)生器包括外周上錐形，具有這樣的橫截面其直徑從形成在軸上的流體動壓產(chǎn)生器的上端到軸的上側(cè)逐漸變??；外周下錐形，具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的下端到軸的下側(cè)逐漸變小。
3.如權(quán)利要求1所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，流體動壓產(chǎn)生器形成在套管的縱向中間部分。
4.如權(quán)利要求2所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上和下錐形關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器對稱地形成。
5.如權(quán)利要求2所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，流體動壓產(chǎn)生器的長度比外周上和下錐形的長度長。
6.如權(quán)利要求5所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上錐形、流體動壓產(chǎn)生器和外周下錐形的長度關(guān)于縱向的比率為1∶2∶1。
7.如權(quán)利要求2所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上和下錐形關(guān)于垂直軸線以相同的角度傾斜。
8.如權(quán)利要求2所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上和下錐形分別具有上和下干涉阻擋部分，其具有這樣的橫截面其直徑從外周上和下錐形的最小外徑擴(kuò)大到軸的最大外徑。
9.一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，包括定子，包括芯和基座，芯的周圍繞有至少一個繞組線圈，套管垂直地安裝在基座的上側(cè)上；轉(zhuǎn)子，關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子包括轂和軸，轂中的磁體與芯隔開以與芯結(jié)合成一體，軸可旋轉(zhuǎn)地裝配到套管；流體動壓產(chǎn)生器，包括形成在套管的內(nèi)周和軸的外周的其中一個上的至少一個流體動壓產(chǎn)生槽；軸承負(fù)載產(chǎn)生器，用于當(dāng)套管接觸軸時產(chǎn)生軸承負(fù)載，該軸承負(fù)載產(chǎn)生器包括外周上錐形，形成在軸的上部外周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從形成在軸上的流體動壓產(chǎn)生器的上端到軸的上側(cè)逐漸變?。煌庵芟洛F形，形成在軸的下部外周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的下端到軸的下側(cè)逐漸變小。
10.如權(quán)利要求9所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，流體動壓產(chǎn)生器形成在套管的縱向中間部分。
11.如權(quán)利要求9所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上和下錐形關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器對稱地形成。
12.如權(quán)利要求9所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，流體動壓產(chǎn)生器的長度比外周上和下錐形的長度長。
13.如權(quán)利要求12所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上錐形、流體動壓產(chǎn)生器和外周下錐形的長度關(guān)于縱向的比率為1∶2∶1。
14.如權(quán)利要求9所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上和下錐形關(guān)于垂直軸線以相同的角度傾斜。
15.如權(quán)利要求9所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，外周上和下錐形分別具有上和下干涉阻擋部分，其具有這樣的橫截面其直徑從外周上和下錐形的最小外徑擴(kuò)大到軸的最大外徑。
16.一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，包括定子，包括芯和基座，芯的周圍繞有至少一個繞組線圈，套管垂直地安裝在基座的上側(cè)上；轉(zhuǎn)子，關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子包括轂和軸，轂中的磁體與芯隔開以與芯結(jié)合成一體，軸可旋轉(zhuǎn)地裝配到套管；流體動壓產(chǎn)生器，包括形成在套管的內(nèi)周和軸的外周的其中一個的至少一個上的流體動壓產(chǎn)生槽；軸承負(fù)載產(chǎn)生器，用于當(dāng)套管接觸軸時產(chǎn)生軸承負(fù)載，該軸承負(fù)載產(chǎn)生器包括內(nèi)周上錐形，形成在套管的上部內(nèi)周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的上端到軸的上側(cè)逐漸變大；內(nèi)周下錐形，形成在套管的下部內(nèi)周上，并且其具有這樣的橫截面其直徑從流體動壓產(chǎn)生器的下端到軸的下側(cè)逐漸變大。
17.如權(quán)利要求16所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，流體動壓產(chǎn)生器形成在套管的縱向中間部分。
18.如權(quán)利要求16所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，內(nèi)周上和下錐形關(guān)于流體動壓產(chǎn)生器對稱地形成。
19.如權(quán)利要求16所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，流體動壓產(chǎn)生器的長度比內(nèi)周上和下錐形的長度長。
20.如權(quán)利要求19所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，內(nèi)周上錐形、流體動壓產(chǎn)生器和內(nèi)周下錐形的長度關(guān)于縱向的比率為1∶2∶1。
21.如權(quán)利要求16所述的具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，其中，內(nèi)周上和下錐形關(guān)于垂直軸線以相同的角度傾斜。
全文摘要
公開了一種具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)，該具有流體動壓軸承的主軸電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、流體動壓產(chǎn)生器、至少一個流體動壓產(chǎn)生槽和至少一個軸承負(fù)載產(chǎn)生器。定子包括繞組線圈，該線圈用于當(dāng)施加電功率時產(chǎn)生電磁力以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；轉(zhuǎn)子關(guān)于定子旋轉(zhuǎn)，包括面對繞組線圈的磁體；流體動壓產(chǎn)生器包括固定到定子和轉(zhuǎn)子的其中一個的軸和與軸隔開以面對軸的套管；至少一個流體動壓產(chǎn)生槽形成在軸和套管的其中一個上；至少一個軸承負(fù)載產(chǎn)生器形成在軸和套管的其中一個上，并且當(dāng)套管接觸軸時，該產(chǎn)生器產(chǎn)生軸承負(fù)載。該主軸電機(jī)優(yōu)化了套管和軸的形狀，從而主軸電機(jī)穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，并且因此可減小振動和噪聲。
文檔編號F16C32/00GK1783660SQ200510080310
公開日2006年6月7日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者李鎬 申請人:三星電機(jī)株式會社