專利名稱：流體動壓軸承單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體動壓軸承單元，該流體動壓軸承單元利用在徑向軸承間隙中產(chǎn)生的流體的流體動力效應(yīng)以非接觸的方式支撐軸單元。
背景技術(shù)：
流體動壓軸承單元用于小型電機(jī)，例如用于盤驅(qū)動裝置的主軸電機(jī)、用于激光打印機(jī)(LBP)的多邊形掃描電機(jī)等。需要具有更高旋轉(zhuǎn)精度、加快的速度、減少的成本、減小的噪音等的以上各種類型的電機(jī)。決定這些要求性能的部件之一是支撐這樣的電機(jī)的主軸的軸承。在近年中，在諸如以上的所要求性能方面極佳的流體動壓軸承被研究或?qū)嶋H上被使用。
例如，在用于諸如硬盤的存儲盤驅(qū)動裝置的主軸電機(jī)中，包括徑向軸承部分和止推軸承部分的流體動壓軸承單元被使用。徑向軸承部分利用在旋轉(zhuǎn)部分和軸承套之間的徑向軸承間隙中所產(chǎn)生的潤滑流體的流體動力效應(yīng)，以非接觸方式在徑向方向上支撐旋轉(zhuǎn)部件，而止推軸承部分利用在外殼和旋轉(zhuǎn)部件之間的止推軸承間隙中所產(chǎn)生的潤滑流體的流體動力效應(yīng)，以非接觸方式在止推方向上支撐旋轉(zhuǎn)部件(例如，參考日本未實審專利公開No.2000-291648)。
由于諸如以上硬盤的存儲盤驅(qū)動裝置在相對寬的溫度范圍內(nèi)被使用，因此具有低蒸發(fā)率和低粘度的潤滑流體適合于使用在以上存儲盤驅(qū)動裝置的主軸電機(jī)中的流體動壓軸承單元。例如，酯基潤滑油被使用(例如，參考日本未實審專利公開No.2003-172336)。

發(fā)明內(nèi)容
具有上述構(gòu)成的流體動壓軸承單元包括外殼、軸承套、旋轉(zhuǎn)部件等。隨著信息裝置性能的進(jìn)步，已努力增加部件的加工精度和裝配精度以實現(xiàn)所需要的高旋轉(zhuǎn)性能。同時，隨著信息裝置的價格下降的趨勢，對于這種類型的流體動壓軸承單元的降低成本的要求變得更高。響應(yīng)這些要求，近來，考慮以樹脂材料形成外殼從而減少生產(chǎn)成本。
用于此類型流體動壓軸承單元的酯基潤滑油包含酯團(tuán)，并因而具有與其它部件的高反應(yīng)性。因此，由形成外殼的樹脂材料和潤滑油之間的反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品會引起潤滑油的變性或者惡化，或者降低軸承單元的潔凈度。樹脂外殼正常地通過樹脂材料的注射成型而形成。樹脂材料在高溫氣氛下產(chǎn)生氣體(脫氣)。尤其在用于諸如硬盤的盤驅(qū)動裝置的軸承單元的情況下，例如硬盤的盤表面等被在高溫氛圍下所產(chǎn)生的脫氣污染，導(dǎo)致軸承單元或者存儲盤驅(qū)動裝置的潔凈度降低。因此，本發(fā)明的目的是通過以具有高抗油性和低脫氣性的樹脂材料形成流體動壓軸承單元的外殼，從而確保該類型流體動壓軸承單元的潔凈度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種流體動壓軸承單元，所述流體動壓軸承單元包括外殼，所述外殼具有整體的或者單獨的底部；軸承套，所述軸承套固定到外殼的內(nèi)周；和旋轉(zhuǎn)部件，所述旋轉(zhuǎn)部件相對于軸承套和外殼相對地旋轉(zhuǎn)，所述流體動壓軸承單元利用在軸承間隙中產(chǎn)生的潤滑流體的流體動力效應(yīng)，在徑向方向和止推方向上以非接觸方式支撐旋轉(zhuǎn)部件，所述潤滑流體為酯基潤滑油，而所述外殼由液晶聚合物(LCP)基樹脂材料形成。
在本發(fā)明中，液晶聚合物(LCP)被用作用于外殼的基礎(chǔ)樹脂材料。該樹脂在分子鏈之間具有強(qiáng)相互作用，并且聚合鏈在樹脂的表面上高度取向，從而防止低粘度酯基潤滑油進(jìn)入樹脂中。在液晶聚合物(LCP)中，全芳基熱致液晶樹脂因完全芳基而使它們的聚合鏈之間具有特別高的相互作用，并且具有極佳的分子密封性。因此，可更有效地抑制酯基潤滑油進(jìn)入樹脂中。因此，由LCP基樹脂材料形成外殼可使外殼具有對酯基潤滑油的高抗性。以上樹脂材料還具有的優(yōu)點是主要在其固化時極少產(chǎn)生脫氣。另外，由于樹脂材料具有諸如低吸水性、高耐熱性等極佳特性，因此可抑制在形成外殼時產(chǎn)生的脫氣量或在外殼形成之后產(chǎn)生的脫氣量，并且也可通過由以上樹脂材料形成外殼而防止外殼因吸水而尺寸改變。另外，它使外殼具有抵抗當(dāng)電機(jī)被驅(qū)動時溫度在軸承內(nèi)上升的抵抗力。
當(dāng)外殼由以上樹脂材料(液晶聚合物)形成時，不可避免地必須添加填料到以上樹脂材料中進(jìn)行增強(qiáng)。尤其考慮到諸如硬盤的盤驅(qū)動裝置使用在寬溫度范圍中，必須使關(guān)于溫度變化的尺寸改變最小。因此在本發(fā)明中，碳纖維和無機(jī)纖維中的至少一種被作為填料添加到形成外殼的樹脂材料中。由于碳纖維和無機(jī)纖維的線性膨脹系數(shù)低于樹脂材料的線性膨脹系數(shù)，因此可抑制與含有碳纖維或者無機(jī)纖維作為填料的樹脂模制品(外殼)的溫度變化相關(guān)的尺寸變化，增加尺寸穩(wěn)定性。當(dāng)然，由于碳纖維或者無機(jī)纖維作為增強(qiáng)劑，因此可通過添加一種纖維到樹脂材料而獲得對于樹脂外殼的增強(qiáng)效果。通過將總量為15％(重量百分比)或者更高量的以上填料添加到樹脂材料中，可充分地實現(xiàn)這些尺寸穩(wěn)定效果和增強(qiáng)效果。當(dāng)填料的總量高于50％(重量百分比)時，樹脂材料在模具中的流動性會變得不足，并且對樹脂模制品(外殼)的可成型性產(chǎn)生其它不利效影響。因此，填料的總量最好是50％(重量百分比)或者更低。
當(dāng)碳纖維被用作填料時，耐磨損性被極大地增加。因此，碳纖維優(yōu)選地被添加到形成外殼中的區(qū)域的樹脂材料中，尤其對于要求與旋轉(zhuǎn)部件具有可滑動性的區(qū)域的樹脂材料，例如形成外殼的底部和開口的樹脂材料。為獲得必要的耐磨損性，碳纖維的添加量需要為至少5％(重量百分比)或者更高。
外殼由樹脂材料的注射成型形成。當(dāng)樹脂材料被澆入模具中時，這會將空氣困在模具內(nèi)部。為了容易的填充，模具通常設(shè)置有氣體出口以釋放模具內(nèi)部的空氣，但這些氣體出口不能將困在樹脂材料內(nèi)的空氣排出到外部。因此，保留在樹脂材料內(nèi)的空氣保留在產(chǎn)生的樹脂模制品內(nèi)，在模制品內(nèi)引起孔穴和氣泡。通過將1％(重量百分比)或者更高的碳纖維添加到外殼可解決此問題。這允許樹脂材料內(nèi)的空氣通過在樹脂模制品的模制表面處暴露的碳纖維和包圍該碳纖維的樹脂之間的界面而被釋放到模制品的外部。模制品內(nèi)的孔穴和模制品內(nèi)的氣泡的產(chǎn)生因而可被避免，增加了樹脂模制品的成型性。
前述方案中，包含在填料中的碳纖維的量最好為至少1％(重量百分比)或者更大，當(dāng)考慮耐磨損性時尤其最好是5％(重量百分比)或者更大。
相反，當(dāng)所添加的碳纖維的量高于35％時，外殼的拉伸性被降低。例如，當(dāng)其它部件(底盤或底板和密封部件等)被按壓入外殼中時，難以拉伸外殼，降低了可用性。因此，為了如此使用，外殼中所含有的碳纖維的量最好是外殼的35％或者更低。即使在拉伸性不成為問題的情況下，當(dāng)所添加的碳纖維量高于40％(重量百分比)時，成型性被極大地降低。因此，所添加的碳纖維的量最好是40％(重量百分比)或者更低。
碳纖維可單獨地用作填料，但以此方式，所使用的昂貴的碳纖維的量的增加降低了經(jīng)濟(jì)效果。因此，從經(jīng)濟(jì)的觀點看，針狀單晶的諸如須晶的無機(jī)纖維優(yōu)選地用作碳纖維之外的填料。尤其在外殼中，不含有碳纖維而含有無機(jī)纖維作為主要成分的填料可用作用于不要求上述可滑動性的區(qū)域的填料。當(dāng)所添加的無機(jī)纖維的量高于40％(重量百分比)時，成型性也被降低。所添加的無機(jī)纖維的量因而最好是40％(重量百分比)或者更低。
在上述填料中，不含有硅(Si)的無機(jī)纖維是優(yōu)選的。硅的存在引起氣化的有機(jī)硅在軸承單元內(nèi)或在軸承單元周圍重新結(jié)晶。結(jié)晶硅會沉積在例如盤表面或頭或磁頭。然而，不含有硅的無機(jī)纖維不產(chǎn)生這樣的缺點并保持軸承單元或者其周圍更清潔。
對于使用在用于諸如硬盤的盤驅(qū)動裝置的主軸電機(jī)的軸承單元的外殼，需要用于將電機(jī)被驅(qū)動時所產(chǎn)生的靜電經(jīng)由外殼排出到接地的傳導(dǎo)性。如上所述，當(dāng)填料包含碳纖維時，自身具有500μm或者更大的平均纖維長度的碳纖維具有充分的傳導(dǎo)性，由此確保外殼的傳導(dǎo)性。然而，當(dāng)樹脂通過螺桿(screw)被再次熔化以便再循環(huán)和重新使用時(當(dāng)殘留在模具的橫澆口和閥上的固化樹脂材料被重新使用時)，具有平均纖維長度超過500μm的碳纖維被細(xì)微地切斷。這導(dǎo)致增強(qiáng)效果降低。通過添加粉末狀的傳導(dǎo)介質(zhì)作為填料可克服該問題。
例如可使用炭黑、碳納米材料、金屬粉末等作為粉末狀傳導(dǎo)介質(zhì)?？紤]到樹脂材料的分散性、低脫氣性和對再利用引起傳導(dǎo)性減弱的高抵抗性，在這些材料中尤其優(yōu)選炭黑。炭黑最好是例如以2-10％(重量百分比)的量添加到諸如外殼的樹脂模制品。當(dāng)所添加的炭黑的量低于2％(重量百分比)時，炭黑不能夠充分地用作樹脂模制品中的傳導(dǎo)介質(zhì)，而超過10％(重量百分比)的添加量引起對樹脂模制品的成型性的損害。
當(dāng)由含有這些填料的樹脂材料所形成的樹脂模制品包括與其它部件的焊接縫或焊接點(welded joint)時，填料的總量的上限可以是35％(重量百分比)。這可充分地確保與其它部件的焊接力(weldingforce)，同時保持樹脂模制品的成型性和尺寸穩(wěn)定性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，外殼可由具有高抗油性和低脫氣性的樹脂材料形成。這能夠保持軸承單元以及裝有該軸承單元的盤驅(qū)動裝置高度潔凈。另外，外殼根據(jù)其使用由含有合適量的碳纖維、無機(jī)纖維或者諸如炭黑的填料的樹脂材料形成，由此可獲得具有極佳成型性、尺寸穩(wěn)定性和靜電消除能力的外殼。


圖1是主軸電機(jī)的橫截面視圖，所述主軸電機(jī)裝有根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的流體動壓軸承單元；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的流體動壓軸承單元的橫截面視圖；圖3(a)是軸承套的縱向截面視圖，而圖3(b)是從箭頭A的方向所視的軸承套的視圖；圖4是從箭頭B的方向所視的外殼的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的流體動壓軸承單元的橫截面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的流體動壓軸承單元的橫截面視圖；圖7是關(guān)于外殼所要求的特性的比較測試結(jié)果；圖8是關(guān)于外殼所要求的特性的比較測試結(jié)果。
具體實施例方式
以下將參照

本發(fā)明的實施例。
圖1概念地顯示了用于信息裝置的主軸電機(jī)的構(gòu)成實例，其中所述主軸電機(jī)裝有根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體動壓軸承單元1。用于信息裝置的該主軸電機(jī)被用于諸如硬盤的存儲盤驅(qū)動裝置，并且所述主軸電機(jī)包括流體動壓軸承單元1，所述流體動壓軸承單元1以非接觸方式可旋轉(zhuǎn)地支撐具有軸單元2的旋轉(zhuǎn)部件3；定子線圈4和轉(zhuǎn)子磁鐵5，所述定子線圈4和轉(zhuǎn)子磁鐵5例如跨越徑向方向上的間隙而彼此相對；和電機(jī)支架6。定子線圈4連接到電機(jī)支架6的外周，而轉(zhuǎn)子磁鐵5連接到旋轉(zhuǎn)部件3的外周。流體動壓軸承單元1的外殼7用粘合劑粘合到電機(jī)支架6的內(nèi)周上。諸如磁盤的一個或多個信息存儲媒介盤被保持在旋轉(zhuǎn)部件3上。當(dāng)電流被供應(yīng)到定子線圈4時，轉(zhuǎn)子磁鐵5被在定子線圈4和轉(zhuǎn)子磁鐵5之間產(chǎn)生的電磁力所旋轉(zhuǎn)，由此整體地旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)部件3和軸單元2。
如例如在圖2中所示，流體動壓軸承單元1包括外殼7；固定在外殼7內(nèi)的軸承套8；和旋轉(zhuǎn)部件3，所述旋轉(zhuǎn)部件3相對于外殼7和軸承套8相對地旋轉(zhuǎn)。為了解釋，在以下外殼7的開口側(cè)將位于頂部，而與所述開口側(cè)相對的一側(cè)位于底部。
旋轉(zhuǎn)部件3包括轂單元9，所述轂單元9布置在例如外殼7的開口側(cè)；和軸單元2，所述軸單元2插入軸承套8的內(nèi)周中。
轂單元9包括盤部分9a，所述盤部分9a覆蓋外殼7的開口側(cè)；圓筒形部分9b，所述圓筒形部分9b在軸向方向上從盤部分9a的外圓周向下延伸；盤裝載面9c；和設(shè)置在圓筒形部分9b的外周上的突出邊緣(brim)9d。未顯示的信息存儲媒介盤被裝配到盤部分9a的外周上并位于盤裝載面9c上。信息存儲媒介盤然后被未顯示的合適的保持裝置保持在轂單元9上。
在此實施例中，軸單元2與轂單元9整體地形成，并且所述軸單元2單獨地包括在其底部邊緣的作為軸向方向上的制動器(stopper)的凸緣部分10。凸緣部分10是金屬的，并且例如通過螺紋連接或其它方式固定到軸單元2上。
軸承套8以圓筒形形狀被形成，并且所述軸承套8例如由包含燒結(jié)金屬的多孔材料形成、尤其由包含銅作為主要成分的多孔材料形成。
如圖2中所示，作為第一徑向軸承部分R1和第二徑向軸承部分R2的徑向軸承面的上下兩個區(qū)域，在軸向方向上分別地設(shè)置在軸承套8的內(nèi)周面8a上。在這兩個區(qū)域中，例如，如圖3(a)中所示的“人”字形流體動力槽8a1、8a2被分別地形成。上流體動力槽8a1相對于軸向方向上的中心m(在軸向方向上上傾斜槽和下傾斜槽之間區(qū)域的中心)在軸向方向上不對稱地形成，并且軸向方向中心m上方的區(qū)域的軸向方向上的尺寸X1大于下方區(qū)域的軸向方向上的尺寸X2。軸承套8的外圓周表面8b具有一個或多個槽8b1，所述槽8b1貫穿所述外圓周表面8b在軸向方向的長度在軸向方向上形成在所述外圓周表面8b上。在此實施例中，三個槽8b1以圓周方向上規(guī)則或均勻的間隔在軸向方向上被形成。
例如，如圖3(b)中所示，流體動力槽8c1形成在作為軸承套8的下端面8c上的止推軸承部分T2的止推軸承面的區(qū)域中。
外殼7包括圓筒形側(cè)部分7a，和布置在側(cè)部分7a的底部邊緣側(cè)處的底部7b，并且至少側(cè)部分7a由樹脂材料形成。例如，如圖4中所示，流體動壓槽7a11被形成在作為側(cè)部分7a的頂端面7a1上的止推軸承部分T1的止推軸承面的區(qū)域中。通過在形成外殼7的側(cè)部分7a的模具的表面上形成流體動壓槽7a11的模制圖案，并且當(dāng)側(cè)部分7a被形成時將模制圖案的形狀傳遞給側(cè)部分7a的頂端面7a1，可以使該流體動壓槽7a11與側(cè)部分7a同時地形成。
與側(cè)部分7a分開形成的底部7b被改型為側(cè)部分7a的下部。底部7b由金屬材料或樹脂材料形成。在使用前者的情況下，底部7b通過粘合劑粘合或其它方式(包括壓配合和粘合劑粘合)被固定到側(cè)部分7a上。在使用后者的情況下，底部7b通過粘合劑粘合、超聲波焊接、激光焊接或其它方式被固定到側(cè)部分7a上。
其直徑向上逐漸擴(kuò)大的錐形外壁7c形成在側(cè)部分7a的外圍上。該錐形外壁7c在自身和圓筒形部分9b的內(nèi)周面9b1之間形成環(huán)形密封空間S，所述環(huán)形密封空間S的直徑從外殼7的底部7b側(cè)向上逐漸地減小。當(dāng)軸單元2和轂單元9旋轉(zhuǎn)時，該密封空間S與止推軸承部分T1的止推軸承間隙的外徑側(cè)連通。
包括軸承套8的(多孔材料結(jié)構(gòu)的)內(nèi)孔的流體動壓軸承單元1的內(nèi)部填充有潤滑油。潤滑油的表面始終被保持在密封空間S內(nèi)。各種油可用作潤滑油。對于使用在流體動壓軸承單元中的潤滑油尤其要求低蒸發(fā)率和低粘度，其中所述流體動壓軸承單元用于諸如硬盤的存儲盤驅(qū)動裝置。例如，諸如癸二酸二辛酯(DOS)和壬二酸二辛酯(DOZ)的酯基潤滑油是適合的。
對于上述外殼7(在本實施例中為側(cè)部分7a)需要對于以上說明的酯基潤滑油的高耐性(低吸油性)。另外，需要抑制在模制期間產(chǎn)生的脫氣量和吸水量盡可能低地。同時需要高耐熱性。
提供如此需要的特性的可使用的樹脂的實例包括聚酰亞胺(PI)、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)和液晶聚合物(LCP)。通過使用這些樹脂可獲得具有極佳潔凈度、尺寸穩(wěn)定性和耐熱性的外殼7。其中，考慮到成本和模制時的流動性(粘度)，液晶聚合物(LCP)尤其是優(yōu)選的。
碳纖維和無機(jī)纖維中的至少一種被作為填料添加到以從以上樹脂中選擇的樹脂為基礎(chǔ)的樹脂材料中。這能夠增強(qiáng)外殼7和抑制與外殼7的溫度變化有關(guān)的尺寸變化，獲得高尺寸穩(wěn)定性。優(yōu)選為，這些填料以15-50％(重量百分比)的總量被包含在外殼7中。這是由于，小于以上數(shù)值范圍的下限值的量會阻止尺寸穩(wěn)定性效應(yīng)被充分地產(chǎn)生，而大于上限的量會降低模具中樹脂的流動性，對外殼7的成型性產(chǎn)生不利影響。
優(yōu)選的無機(jī)纖維尤其是不包含硅(Si)的無機(jī)纖維。實例包括鈦酸鉀須晶、氧化鋅須晶、硼酸鋁須晶等。這是由于，當(dāng)含有硅(Si)的無機(jī)纖維被用作填料時，氣化的有機(jī)硅(Si)會再結(jié)晶并沉淀到軸承單元和例如硬盤的盤表面上，這會降低軸承單元及其周圍的潔凈度。添加的無機(jī)纖維的量優(yōu)選地最高至40％(小于或等于40％)(重量百分比)，從而保持在模具中的樹脂材料的優(yōu)選的流動性。
當(dāng)外殼7通過使用碳纖維作為填料被形成時，碳纖維的一部分突出到外殼7的外部或者暴露在外殼7的模制表面處。因此，由于外殼7中碳纖維的存在，在樹脂材料澆入模具中時被困在樹脂材料內(nèi)的模具中的空氣通過在樹脂模制品的模制表面處暴露的碳纖維和該碳纖維周圍的樹脂材料之間的界面被排出到模制品的外部。因此可防止在外殼7內(nèi)產(chǎn)生的孔穴和外殼7的氣泡，以便增強(qiáng)外殼7的成型性。通過添加1％(重量百分比)或者更高的碳纖維到外殼7可充分地實現(xiàn)碳纖維的該脫氣作用。添加超過40％(重量百分比)的碳纖維的量會阻止外殼7的成型性和尺寸穩(wěn)定性保持在合適的水平。因此，添加的碳纖維的量優(yōu)選地最高至40％(重量百分比)。
當(dāng)流體動壓軸承單元1開始或停止旋轉(zhuǎn)時，構(gòu)成止推軸承面的外殼7的頂端面7a1與轂單元9(旋轉(zhuǎn)部件3)的底端面9a1可滑動地接觸?？紤]到此時的耐磨損性，外殼7中的碳纖維含量優(yōu)選為5-35％(重量百分比)。這是由于，為了有效增強(qiáng)外殼7的耐磨損性至少5％(重量百分比)的碳纖維是必須的，而上述含量需要最高至35％(重量百分比)以在其它部件(例如底部7b等)被按壓入外殼7中時確保充分的拉伸性。
可用于形成外殼7的樹脂材料的填料的實例除上述碳纖維和無機(jī)纖維之外，還包括例如炭黑的粉末傳導(dǎo)(導(dǎo)電)介質(zhì)。炭黑優(yōu)選以2-10％(重量百分比)的量被包含在外殼7中。例如，這使得在旋轉(zhuǎn)部件3旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的靜電能夠經(jīng)由外殼7排出到接地側(cè)部件(在本實施例中為電機(jī)支架6)，防止其它部件(例如硬盤)被帶電。在流體動壓軸承單元1的裝配過程期間，外殼7的部件等有時帶有靜電，因此灰塵沉積在這些部件上。如上所述，可使外殼7具有靜電消除能力，以便防止灰塵沉積在部件上并可保持流體動壓軸承單元1的潔凈度。炭黑正常地以微小顆粒的結(jié)塊的形式被保持在外殼7中。例如，在外殼7被模制時澆鑄在閥(spool)和橫澆口(runner)上的殘渣被熔化和混合以用于循環(huán)，由此結(jié)塊的微小顆粒被分散。因此，外殼7的廢料的重復(fù)循環(huán)不損害外殼7的傳導(dǎo)性。
當(dāng)外殼7包括與其它部件(例如底部7b等)的焊接節(jié)點或焊接縫時，通過限制包含在外殼7中的填料的總量最高至35％(重量百分比)，可保持外殼7的成型性和尺寸穩(wěn)定性，并且同時充分地確保與其它部件的焊接力(welding force)。
如已述的，通過以上述樹脂材料形成外殼7，可形成具有高抗油性、低脫氣性、低吸水性和高耐熱性的外殼。這能夠?qū)⒘黧w軸承單元1和裝有該軸承單元的盤驅(qū)動裝置的潔凈度保持在高水平。另外，通過例如對根據(jù)其使用而含有合適量的碳纖維、無機(jī)纖維或者諸如炭黑的傳導(dǎo)介質(zhì)的樹脂材料進(jìn)行注射成型，可獲得具有極佳成型性、尺寸穩(wěn)定性和靜電消除能力的外殼7。
當(dāng)流體動壓軸承單元1的旋轉(zhuǎn)部件3(軸單元2)旋轉(zhuǎn)時，作為軸承套8的內(nèi)周面8a的徑向軸承面的上下兩個區(qū)域分別地與軸單元2的外周表面2a和徑向軸承間隙橫向相對。填充在徑向軸承間隙中的潤滑油然后隨軸單元2的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生流體動力效應(yīng)。軸單元2被壓力以非接觸的方式在徑向方向上可旋轉(zhuǎn)地支撐。因此，在徑向方面上以非接觸的方式可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)部件3的第一徑向軸承部分R1和第二徑向軸承部分R2被構(gòu)成。止推軸承間隙形成在外殼7的側(cè)部分7a的頂端面7a1和與軸單元2整體形成的轂單元9的下端面9a1之間。填充在止推軸承間隙中的潤滑油隨旋轉(zhuǎn)部件3的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生流體動力效應(yīng)。旋轉(zhuǎn)部件3由壓力以非接觸方式在止推方向上可旋轉(zhuǎn)地支撐。因此，以非接觸的方式在止推方向上可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)部件3的止推軸承部分T1被構(gòu)成。同樣地，止推軸承間隙被形成在軸承套8的下端面8c和軸單元2的凸緣部分10的頂側(cè)端面10a之間。潤滑油的流體動力效應(yīng)在該止推軸承間隙中被引起，以非接觸方式在止推方向上支撐旋轉(zhuǎn)部件3的第二止推軸承部分T2被形成。
以上說明了本發(fā)明的第一實施例，但本發(fā)明并不限于該實施例。
在上述第一實施例中，外殼7的側(cè)部分7a的頂端面7a1設(shè)置有具有流體動壓槽7a11(止推軸承部分T1)的止推軸承面，而軸承套8的下端面8c設(shè)置有具有流體動壓槽8c1(止推軸承部分T2)的止推軸承面。然而本發(fā)明也可應(yīng)用于僅設(shè)置有止推軸承部分T1的流體動壓軸承單元。在此情況下，軸單元2為不具有凸緣部分10的直線形狀。因此，通過由樹脂材料形成底部7b，外殼7可成形為與側(cè)部分7a構(gòu)成整體的底部封閉的圓筒形形式。
圖5顯示了根據(jù)第二實施例的流體動壓軸承單元11。在該實施例中，軸單元(旋轉(zhuǎn)部件)12包括凸緣部分20，所述凸緣部分20整體地或單獨地設(shè)置在所述軸單元12的底部邊緣。外殼17包括圓筒形側(cè)部分17a和底部17b，所述底部17b與側(cè)部分17a獨立地構(gòu)成并布置在所述側(cè)部分17a的底部邊緣。突出到內(nèi)周側(cè)的密封部件13被形成在外殼17的側(cè)部分17a的上端處。例如，螺旋形狀的流體動壓槽被形成在外殼17(圖5中未顯示)的底部17b的內(nèi)底面17b1上，而相似形狀的流體動壓槽被形成在軸承套18的下端面18c上。止推軸承部分T11被形成在軸承套18的下端面18c和軸單元12的凸緣部分20的上端面20a之間。止推軸承部分T12被形成在外殼17的底部17b的內(nèi)底面17b1和凸緣部分20的下端面20b之間。
在此實施例中，外殼17的側(cè)部分17a，以及密封部件13由樹脂材料形成。因此，通過選擇與上述第一實施例中的這些樹脂材料和填料相似的樹脂材料和填料用于外殼17的側(cè)部分17a，可獲得具有極佳潔凈度、尺寸穩(wěn)定性、成型性和靜電消除能力的外殼17。當(dāng)?shù)撞?7b由樹脂材料形成時，與側(cè)部分17a的材料構(gòu)成相似的材料構(gòu)成可被使用。在此情況下，底部17b通過諸如超聲波焊接的方式被固定到側(cè)部分17a上，并且考慮到焊接性，因此外殼17的側(cè)部分17a中的填料的總量優(yōu)選地為35％(重量百分比)或者更低。
圖6顯示了根據(jù)第三實施例的流體動壓軸承單元21。在此實施例中，密封部件23與外殼27的側(cè)部分27a單獨地形成并被按壓入或通過諸如焊接的方式固定到外殼27的上端部分的內(nèi)周中。使用樹脂材料將外殼27的底部27b與外殼27的側(cè)部分27a整體地模制成型(die-form)而成，所述外殼27具有底部封閉的圓筒形形狀。由于構(gòu)成的剩下部分根據(jù)第二實施例的構(gòu)成，因此省略進(jìn)一步的說明。
在該實施例中，由側(cè)部分27a和底部27b整體地構(gòu)成的外殼27由樹脂材料形成。因此，通過選擇與上述第一實施例的那些樹脂材料和填料相似的樹脂材料和填料用于外殼27，可獲得具有極佳潔凈度、尺寸穩(wěn)定性、成型性和靜電消除能力的外殼27。
實例為了證明本發(fā)明的優(yōu)點，外殼7通過使用不同配比的作為基礎(chǔ)材料的液晶聚合物(LCP)和填料而形成。填料為碳纖維、無機(jī)纖維(諸如硼酸鋁須晶、氧化鋅須晶)和炭黑。比較了對于形成的外殼中的外殼7所要求的特性。
在該實例中，以下產(chǎn)品被使用由Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.制造的H3110，作為酯基潤滑油；粉末狀液晶聚合物作為液晶聚合物(LCP)(以下將說明準(zhǔn)備方法)；Toho Tenax Co.，Ltd.制造的Besfight HTA-C6-E，作為碳纖維；由Shikoku公司制造的Alborex Y，作為硼酸鋁須晶；由Matsushita Electric Industrial Co.，Ltd.制造的Panatetra WZ-0501，作為氧化鋅須晶；和由Lion公司制造的KetchenBlack EC，作為炭黑。聚四氟乙烯(PTFE)也用作本實例中的模具脫模劑、該聚四氟乙烯具體是Kitamura Ltd制造的KT-300M。粉末狀液晶聚合物(LCP)的制備方法如下[粉末狀液晶聚合物(LCP)的制備方法]裝備有攪拌器、扭矩計、氮氣入口、溫度計和回流冷凝器的反應(yīng)器裝入994.5g(7.2mol)的對-羥基苯甲酸，445.9g(2.4mol)的4，4′-二羥基聯(lián)苯，299.0g(1.8mol)的對苯二酸，99.7g(0.6mol)的鄰苯二酸和1347.6g(13.2mol)的乙酸酐。反應(yīng)器中的氣氛以氮氣充分地替換。反應(yīng)器中的溫度在氮氣流下于30分鐘內(nèi)被上升到150℃，并被保持達(dá)3小時以回流。在移出蒸餾副產(chǎn)品、乙酸和未反應(yīng)乙酸酐的同時，溫度在2小時50分鐘內(nèi)被上升到320℃。當(dāng)觀察到視為反應(yīng)結(jié)束的扭矩增加時，在此刻取出內(nèi)容物。將所得固體內(nèi)容物冷卻到室溫并用粗研磨機(jī)進(jìn)行粉碎。在氮氣氛圍下，使固體內(nèi)容物的溫度在1小時內(nèi)從室溫升高到250℃；在5小時內(nèi)從250℃升高到280℃；并然后保持在280℃達(dá)3小時以促進(jìn)在固相中的聚合反應(yīng)。因而獲得具有流動起始溫度為327℃的粉末狀液晶聚合物(LCP)。
圖7顯示了與外殼7相關(guān)的測試結(jié)果，其中所述外殼7主要包含不同配比的作為填料的無機(jī)纖維(硼酸鋁須晶或者氧化鋅須晶)和炭黑。作為比較實例3和5，如果填料的總量高于50％(重量百分比)，在成型性和拉伸中產(chǎn)生問題而與樹脂和填料的類型無關(guān)。相反，與比較實例相比，根據(jù)本發(fā)明的配制實例1-4在每一方面、即成型性、尺寸穩(wěn)定性(低線性膨脹系數(shù))、靜電消除能力和拉伸都取得優(yōu)良的結(jié)果。在配制實例4中，樹脂材料內(nèi)的脫氣效應(yīng)被觀察。
圖8顯示了與外殼7有關(guān)的測試結(jié)果，所述外殼7包括不同配比的填料、即碳纖維、無機(jī)纖維(硼酸鋁須晶)和炭黑。如比較實例6-8中所示，不含有碳纖維的外殼具有不良的耐磨損性。另外，如比較實例10中所示，添加過量(高于35％(重量百分比))的碳纖維會損害目標(biāo)部件(旋轉(zhuǎn)部件3等)，降低耐磨損性。相反，如配制實例5-7中所示，含有5％(重量百分比)或者更高量的碳纖維的外殼顯示出良好的耐磨損性。
工業(yè)應(yīng)用上述軸承單元適合于用于信息裝置的主軸電機(jī)，例如諸如HDD的磁盤驅(qū)動裝置，諸如CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM的光盤驅(qū)動裝置，和諸如MD和MO的磁光盤驅(qū)動裝置；和用于激光打印機(jī)(LBP)的多邊形掃描電機(jī)(polygon scanner motor)；和諸如軸流風(fēng)扇電機(jī)等的小電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種流體動壓軸承單元，包括外殼，所述外殼具有整體的或者單獨的底部；軸承套，所述軸承套固定到外殼的內(nèi)周；和旋轉(zhuǎn)部件，所述旋轉(zhuǎn)部件相對于軸承套和外殼相對地旋轉(zhuǎn)，所述流體動壓軸承單元利用產(chǎn)生在軸承間隙中的潤滑流體的流體動力效應(yīng)，在徑向方向和止推方向上以非接觸方式支撐旋轉(zhuǎn)部件，所述潤滑流體為酯基潤滑油，而所述外殼由液晶聚合物(LCP)基樹脂材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體動壓軸承單元，其中所述碳纖維和無機(jī)纖維中的至少一種作為填料被添加到形成外殼的樹脂材料中，并且所述填料的總量為15-50重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體動壓軸承單元，其中所述填料包含1重量％或者比1重量％更大的碳纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體動壓軸承單元，其中所述無機(jī)纖維不包含硅(Si)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體動壓軸承單元，其中無機(jī)纖維是須晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體動壓軸承單元，其中粉末狀傳導(dǎo)介質(zhì)被添加到所述填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體動壓軸承單元，其中所述粉末狀傳導(dǎo)介質(zhì)含2-10重量％的炭黑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體動壓軸承單元，其中所述填料的總量的上限為35重量％。
全文摘要
用于此類型的流體動壓軸承單元的外殼由具有高抗油性和低脫氣性的樹脂材料形成以確保軸承單元的潔凈度。酯基潤滑油被用作填充在流體動壓軸承單元(1)內(nèi)的潤滑油，而外殼(7)由LCP基樹脂材料形成。
文檔編號F16C33/10GK1977113SQ20058002192
公開日2007年6月6日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者伊藤健二, 里路文規(guī), 山內(nèi)宏泰, 前田光男 申請人:Ntn株式會社, 住友化學(xué)株式會社