CN103899640A

CN103899640A - 液体动压轴承组件和具有该液体动压轴承组件的主轴电机

Info

Publication number: CN103899640A
Application number: CN201310090403.5A
Authority: CN
Inventors: 袖冈觉
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-07-02
Also published as: JP2014126204A; JP5761822B2; US20140175924A1; KR101444554B1; KR20140084414A; US8742638B1

Abstract

提供了一种液体动压轴承组件和具有该液体动压轴承组件的主轴电机。液体动压轴承组件包括：轴套；轴，可旋转地插入到轴孔中并构成轴承间隙，其中，轴套的内圆周表面和轴的外圆周表面中的至少一个包括具有人字形图案的上径向动压槽和下径向动压槽，并满足条件表达式a+b＞c+d和b-a＞c-d＞0。

Description

液体动压轴承组件和具有该液体动压轴承组件的主轴电机

本申请要求于2012年12月26日在韩国知识产权局提交的第10-2012-0153004号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种液体动压轴承组件和具有该液体动压轴承组件的主轴电机。

背景技术

通常，记录盘驱动装置(即，硬盘驱动器(HDD))中使用的小型主轴电机包括液体动压轴承组件。诸如油的润滑流体填充在液体动压轴承组件的轴承间隙中。填充在轴承间隙中的油通过动压槽泵送形成液体动压，以可旋转地支撑轴。

在转子旋转和驱动的过程中，在填充在轴承间隙中的润滑流体中会形成气泡。循环孔可形成在轴套中，从而使气泡从润滑流体中排出。

即，通过循环孔，气泡可从填充在轴承间隙中的润滑流体中向外排出。

然而，润滑流体不会流动，也就是说，由于轴套或轴的加工公差或装配公差导致润滑流体不会运动。

因此，气泡不会从轴承间隙中向外排出。

【现有技术文献】

第2008-064302号日本专利公布

发明内容

本发明的一方面提供了一种能够减少在初始旋转时润滑流体不流动的现象的发生的液体动压轴承组件以及一种具有该液体动压轴承组件的主轴电机。

根据本发明的一方面，提供了一种液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件包括：轴套，包括形成在其中的轴孔；轴，可旋转地插入到轴孔中，轴与轴套一起构成填充有润滑流体的轴承间隙，其中，轴套的内圆周表面和轴的外圆周表面中的至少一个包括形成有人字形图案的上径向动压槽和下径向动压槽，以泵送填充在轴承间隙中的润滑流体，并且当从上径向动压槽的上端到最高压力部分的轴向距离为“a”，从上径向动压槽的下端到最高压力部分的轴向距离为“b”，从下径向动压槽的上端到最高压力部分的轴向距离为“c”，并且从下径向动压槽的下端到最高压力部分的轴向距离为“d”时，满足条件表达式a+b＞c+d和b-a＞c-d＞0。

所述液体动压轴承组件还可包括轴套座，轴套插入到轴套座中。

所述液体动压轴承组件还可包括：连通槽，形成在轴套的外圆周表面上以为润滑流体提供循环通路；连通孔，形成在轴套中以连接连通槽和轴孔。

连通槽可包括：第一连通槽，沿着轴向方向形成并连接到连通孔；第二连通槽，连接到第一连通槽并沿着径向方向形成。

轴套座可包括具有圆板形状的板部分和在轴向方向上从板部分延伸的圆筒形壁部分。

所述液体动压轴承组件还包可括法兰部分，所述法兰部分形成在轴套的上端部分处并结合到圆筒形壁部分的上表面。

所述液体动压轴承组件还可包括转子轮毂，所述转子轮毂固定地安装在轴的上端部分上并包括突出壁部分，所述突出壁部分突出以与圆筒形壁部分一起形成液气界面，并且圆筒形壁部分可具有上端部分向突出壁部分倾斜的外圆周表面。

所述液体动压轴承组件还可包括法兰构件，所述法兰构件固定地安装在轴上以设置在轴套下方并与轴一起旋转。

根据本发明的另一方面，提供了一种主轴电机，所述主轴电机包括：基座构件，包括在轴向方向上突出的安装部分；轴套座，固定地安装在安装部分的内表面上；轴套，插入并固定地安装在轴套座内并包括形成在其中的轴孔；轴，可旋转地插入到轴孔内；法兰构件，固定地安装在轴上以设置在轴套下方并与轴一起旋转；转子轮毂，固定地安装在轴的上端部分上并包括突出壁部分，所述突出壁部分突出以与轴套座的外圆周表面一起形成液气界面，其中，轴套的内圆周表面和轴的外圆周表面中的至少一个包括形成有人字形图案的上径向动压槽和下径向动压槽，以泵送填充在轴承间隙中的润滑流体，并且当从上径向动压槽的上端到最高压力部分的轴向距离为“a”，从上径向动压槽的下端到最高压力部分的轴向距离为“b”，从下径向动压槽的上端到最高压力部分的轴向距离为“c”，并且从下径向动压槽的下端到最高压力部分的轴向距离为“d”时，满足条件表达式a+b＞c+d和b-a＞c-d＞0。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明以上和其它方面、特点和其它优点将更清楚地被理解，在附图中：

图1是根据本发明实施例的包括液体动压轴承组件的主轴电机的示意性剖视图；

图2是图1中的部分A的放大图；

图3是根据本发明实施例的包括在包括液体动压轴承组件的主轴电机中的轴套的局部分解透视图；

图4是用于解释根据本发明实施例的润滑流体在形成在液体动压轴承组件中的轴承间隙中的流动通路的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式实施，并不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。

图1是根据本发明实施例的包括液体动压轴承组件200的主轴电机100的示意性剖视图，图2是图1中的部分A的放大图，图3是根据本发明实施例的包括在包括液体动压轴承组件200的主轴电机100中的轴套130的局部分解透视图，图4是用于解释根据本发明实施例的润滑流体在形成在液体动压轴承组件200中的轴承间隙中的流动通路的视图。

参照图1至图4，根据本发明实施例的主轴电机100可包括基座构件110、轴套座120、轴套130、轴140、法兰构件150和转子轮毂160。

主轴电机100可包括液体动压轴承组件200。液体动压轴承组件200可包括形成填充有润滑流体的轴承间隙的组件。

即，液体动压轴承组件200可包括主轴电机100中包括的组件中的轴套座120、轴套130、轴140、法兰构件150和转子轮毂160，形成填充有润滑流体的轴承间隙。

另外，主轴电机100可为安装在记录盘驱动装置中用于驱动记录盘的电机。

这里，将定义关于方向的术语。如图1中所示，轴向方向指的是基于轴140的垂直方向，外径方向或内径方向指的是水平方向，即，从转子轮毂160的外圆周表面朝向轴140的方向，或者从轴140朝向转子轮毂160的外圆周表面的方向。

另外，圆周方向指的是沿着转子轮毂160或轴140的外圆周表面的旋转方向。

基座构件110是固定构件并包括定子。这里，定子可指除了旋转构件之外的任何固定构件，并可包括基座构件110、轴套座120、轴套130等。

基座构件110可包括安装部分112，轴套座120插入并安装在安装部分112中。安装部分112可在轴向方向上向上突出。另外，安装孔112a可形成在安装部分112中，从而轴套座120插入并安装在安装孔112a内。

延伸壁112b可形成在安装部分112上，以与转子轮毂160一起构成迷宫式密封。另外，线圈102所缠绕的定子芯104可安装在延伸壁112b的外圆周表面上。定子芯104可借助粘合剂或压配合固定地安装在延伸壁112b的外圆周表面上。

基座构件110可利用压铸由铝(Al)形成。另外，基座构件110可通过对钢板执行塑性加工(例如，压处理)来成型。

即，基座构件110可利用各种加工方法由各种材料形成，本发明并不局限于上述的基座构件110。

轴套座120是与基座构件110一起构成定子的固定构件，并且可固定地安装在基座构件110上。

即，轴套座120可插入并固定地安装在安装部分112内。换言之，轴套座120的外圆周表面的下端部分可使用粘合法、焊接法和压配合法中的至少一种方法附于安装部分112的内圆周表面。

轴套130可以以插入的方式安装在轴套座120内。为此，轴套座120可包括具有圆板形状的板部分122和在轴向方向上从板部分122的边缘向上延伸的圆筒形壁部分124。

即，轴套座120可具有上部是打开的杯形形状。

另外，圆筒形壁部分124的外圆周表面的上端部分可倾斜，从而与转子轮毂160一起形成液气界面，这将在后面更详细地描述。

轴套130可为与基座构件110和轴套座120一起构成定子的固定构件，并可固定地安装在轴套座120中。即，轴套130的外圆周表面可附于并安装在轴套座120的内圆周表面上。另外，轴套座120和轴套130可借助粘合剂或压配合进行组装。

另外，法兰部分131可形成在轴套130的上端部分上以与轴套座120的圆筒形壁部分124的上表面结合。

轴孔132可形成在轴套130中，从而轴140可以以插入的方式设置在轴孔132中。即，轴140可插入到轴孔132中，从而轴140的上端部分可设置成突出到轴套130以上。

另外，为润滑流体提供循环通路的连通槽133形成在轴套130的外圆周表面上。另外，连通孔134可形成在轴套130中，以将形成在轴套130中的连通槽133和轴孔132相互连接。

连通孔134可沿着径向方向形成。换言之，连通孔134可形成为水平地设置。

连通槽133可包括：第一连通槽133a，沿着轴向方向形成并连接到连通孔134；第二连通槽133b，连接到第一连通槽133a并沿着径向方向形成。

另外，第二连通槽133b可形成在法兰部分131的下表面。

具有人字形图案的上径向动压槽135和下径向动压槽136可形成在轴套130的内圆周表面上，从而泵送填充在轴承间隙中的润滑流体。

即，上径向动压槽135和下径向动压槽136可彼此间隔开预定的间隔，并且连通孔134可在轴套130中形成在上径向动压槽135和下径向动压槽136之间。

在轴140旋转的过程中，上径向动压槽135和下径向动压槽136可泵送润滑流体，以产生动压。在这种情况下，可在具有人字形图案的上径向动压槽135和下径向动压槽136的部分处产生相对最高的压力，所述部分中的每个对应于顶点。

另外，上径向动压槽135可具有上部和下部且所述上部的轴向距离小于所述下部的轴向距离。即，如图3所示，当从上径向动压槽135的上端到产生相对最高压力的部分(对应于顶点)的轴向距离为“a”且从上径向动压槽135的下端到最高压力部分的轴向距离为“b”时，上径向动压槽135可形成为满足条件表达式b-a＞0。

因此，润滑流体可随着轴140的旋转从上径向动压槽135的下部朝向其上部运动。

另外，下径向动压槽136可具有下部和上部且所述下部的轴向距离小于所述上部的轴向距离。即，如图3所示，当从下径向动压槽136的下端到最高压力部分(对应于顶点)的轴向距离为“c”且从下径向动压槽136的下端到最高压力部分的轴向距离为“d”时，下径向动压槽136可形成为满足条件表达式c-d＞0。

因此，润滑流体可随着轴140的旋转从下径向动压槽136的上部向其下部运动。

另外，上径向动压槽135和下径向动压槽136可形成为满足条件表达式a+b＞c+d，并且进一步满足条件表达式b-a＞c-d＞0。

因此，可减少润滑流体在轴140的初始旋转过程中不流动的现象。

另外，上径向动压槽135和下径向动压槽136形成为满足上述条件表达式，因此，上径向动压槽135和下径向动压槽136的最高压力部分之间的距离(即，跨距)可增大。

结果，轴140可稳定地旋转。此外，通过上径向动压槽135形成的最高压力部分可靠近旋转构件的重心，从而提高旋转构件的旋转性能。

这将在后面更详细地描述。

根据本实施例，通过示例的方式提供了上径向动压槽135和下径向动压槽136形成在轴套130的内圆周表面上的情况。然而，本实施例不限于此。即，上径向动压槽135和下径向动压槽136可形成在轴140的外圆周表面上。

另外，将在下面更详细地描述轴承间隙。

轴承间隙指的是填充有润滑流体的间隙。即，轴承间隙可包括轴套130的内圆周表面和轴140的外圆周表面形成的间隙、轴套130和转子轮毂160形成的间隙、轴套座120和转子轮毂160形成的间隙、轴套座120和轴140形成的间隙、轴套座120和法兰构件150形成的间隙以及法兰构件150和轴套130形成的间隙。

润滑流体和空气之间的界面(即，液气界面)可位于轴套座120和转子轮毂160形成的间隙内。

根据本实施例，主轴电机100被按照以下的方式进行构造，即，轴承间隙完全填充有润滑流体。这种结构被称作填满结构(full-fill structure)。

如图4所示，填充轴承间隙的润滑流体可形成为两股流体。即，润滑流体可运动以具有上径向动压槽135形成的第一流动F1和下径向动压槽136形成的第二流动F2。

轴140可构成作为旋转构件的转子。这里，转子是被定子可旋转地支撑的旋转构件。

轴140可插入到轴套130的轴孔132中并旋转。即，轴140可被轴套130可旋转地支撑。另外，轴140可按照这样的方式进行设置，即，轴140的上端部分可突出到轴套130以上。转子轮毂160可以固定地安装在轴140的突出超过轴套130的上端部分上。

法兰构件150是与轴140一起构成转子的旋转构件，固定地安装在轴140上以设置在轴套130下方，并可以与轴140一起旋转。另外，法兰构件150可防止轴140与轴套130分离，并可同时防止轴140过度向上移动。

即，法兰构件150可防止轴140由于外部冲击与轴套130分离。另外，当在轴140的旋转过程中轴140向上移动预定高度时，法兰构件150可防止轴140过度向上移动。

转子轮毂160可为与轴140和法兰构件150一起构成转子的旋转构件，并可固定地安装在轴140的上端部分上。转子轮毂160可包括：主体162，安装孔162a形成在主体162中，轴140的上端部分插入到安装孔162a中；磁体安装部分164，在轴向方向上从主体162的边缘向下延伸；盘容纳部分166，在径向方向上从磁体安装部分164的端部向外延伸。

另外，驱动磁体164a安装在磁体安装部分164的内表面上并设置成面对线圈102所缠绕的定子芯104。

驱动磁体164a可具有环形形状，并可为N极和S极在圆周方向上被交替磁化以产生具有预定强度的磁力的永磁体。

关于转子轮毂160的旋转和驱动，向围绕定子芯104缠绕的线圈102供电，通过驱动磁体164a和线圈102所缠绕的定子芯104之间的电磁相互作用产生使转子轮毂160旋转的驱动力。

因此，转子轮毂160旋转。另外，转子轮毂160固定地安装在上面的轴140可随着转子轮毂160的旋转与转子轮毂160一起旋转。

在轴向方向上向下延伸的突出壁部分168可形成在主体162上，以与轴套座120的外圆周表面一起形成界面S1，即，润滑流体和空气之间的液气界面S1。

突出壁部分168的内表面可面对轴套座120的外圆周表面的上端部分。

即，突出壁部分168可面对轴套座120的圆筒形壁部分124的外圆周表面的上端部分，并且圆筒形壁部分124的外圆周表面的上端部分是倾斜的，因此，可通过毛细管现象形成液气界面S1。

如上所述，上径向动压槽135和下径向动压槽136可形成为满足条件表达式a+b＞c+d并进一步满足条件表达式b-a＞c-d＞0。

因此，可减少在轴140的初始旋转过程中润滑流体不流动的现象(另外，润滑流体从上径向动压槽135的上部流向其下部)。

另外，上径向动压槽135和下径向动压槽136可形成为满足上述条件表达式，因此，上径向动压槽135和下径向动压槽136的最高压力部分之间的距离(即，跨距)可增大。

结果，轴140可稳定地旋转。此外，上径向动压槽135形成的最高压力部分可靠近转子的重心，从而提高了转子的旋转性能。

现在将详细描述上述操作。首先，上径向动压槽135被设置成比下径向动压槽136更靠近转子的重心。另外，上径向动压槽135和下径向动压槽136可形成为满足条件表达式a+b＞c+d，从而转子可稳定地旋转。换言之，上径向动压槽135的轴向长度可大于下径向动压槽136的轴向长度。

上径向动压槽135可形成为满足条件表达式b-a＞0，从而润滑流体可从上径向动压槽135的下部向其上部移动。另外，下径向动压槽136可形成为满足条件表达式c-d＞0，从而润滑流体可从下径向动压槽136的上部向其下部流动。

然而，当上径向动压槽135和下径向动压槽136形成为满足条件表达式a+b＞c+d＞0时，上径向动压槽135所在的轴承间隙的间隔会易于受到组件的加工公差和/或装配公差的影响。即，轴承间隙的间隔在与上径向动压槽135对应的部分处比在与下径向动压槽136对应的部分处更容易受到组件的加工公差和/或装配公差的影响。

如上所述，根据本发明的实施例，形成为满足条件表达式a+b＞c+d和b-a＞c-d＞0的上径向动压槽和下径向动压槽可减少在初始旋转时发生润滑流体不流动的现象。

由于上径向动压槽和下径向动压槽形成为满足上述条件表达式，所以上径向动压槽135和下径向动压槽136产生的动压的最高压力部分之间的距离(即，跨距)可增大。

结果，轴可稳定地旋转。此外，上径向动压槽形成的最高压力部分可靠近转子的重心，从而提高转子的旋转性能。

尽管已经结合实施例示出和描述了本发明，但是对本领域技术人员将清楚的是，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出变型和修改。

Claims

1.一种液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件包括：

轴套，包括形成在轴套中的轴孔；

轴，可旋转地插入到轴孔中，轴与轴套一起构成填充有润滑流体的轴承间隙，

其中，轴套的内圆周表面和轴的外圆周表面中的至少一个包括形成有人字形图案的上径向动压槽和下径向动压槽，以泵送填充在轴承间隙中的润滑流体，

当从上径向动压槽的上端到最高压力部分的轴向距离为“a”，从上径向动压槽的下端到最高压力部分的轴向距离为“b”，从下径向动压槽的上端到最高压力部分的轴向距离为“c”，并且从下径向动压槽的下端到最高压力部分的轴向距离为“d”时，满足条件表达式a+b＞c+d和b-a＞c-d＞0。

2.根据权利要求1所述的液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件还包括轴套座，轴套插入到轴套座中。

3.根据权利要求2所述的液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件还包括：

连通槽，形成在轴套的外圆周表面上以为润滑流体提供循环通路；和

连通孔，形成在轴套中以连接连通槽和轴孔。

4.根据权利要求3所述的液体动压轴承组件，其中，连通槽包括：第一连通槽，沿着轴向方向形成并连接到连通孔；和第二连通槽，连接到第一连通槽并沿着径向方向形成。

5.根据权利要求2所述的液体动压轴承组件，其中，轴套座包括具有圆板形状的板部分和在轴向方向上从板部分延伸的圆筒形壁部分。

6.根据权利要求5所述的液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件还包括法兰部分，所述法兰部分形成在轴套的上端部分处并结合到圆筒形壁部分的上表面。

7.根据权利要求5所述的液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件还包括转子轮毂，所述转子轮毂固定地安装在轴的上端部分上并包括突出壁部分，突出壁部分突出以与圆筒形壁部分一起形成液气界面，

其中，圆筒形壁部分具有上端部分向突出壁部分倾斜的外圆周表面。

8.根据权利要求1所述的液体动压轴承组件，所述液体动压轴承组件还包括法兰构件，所述法兰构件固定地安装在轴上以设置在轴套下方并与轴一起旋转。

9.一种主轴电机，所述主轴电机包括：

基座构件，包括在轴向方向上突出的安装部分；

轴套座，固定地安装在安装部分的内表面上；

轴套，插入并固定地安装在轴套座内并包括形成在轴套中的轴孔；

轴，可旋转地插入到轴孔内；

法兰构件，固定地安装在轴上以设置在轴套下方并与轴一起旋转；

转子轮毂，固定地安装在轴的上端部分上并包括突出壁部分，所述突出壁部分突出以与轴套座的外圆周表面一起形成液气界面，

10.根据权利要求9所述的主轴电机，其中，轴套包括：连通槽，形成在轴套的外圆周表面上以为润滑流体提供循环通路；连通孔，形成在轴套中以连接连通槽和轴孔。

11.根据权利要求10所述的主轴电机，其中，连通槽包括：第一连通槽，沿着轴向方向形成并连接到连通孔；和第二连通槽，连接到第一连通槽并沿着径向方向形成。

12.根据权利要求11所述的主轴电机，其中，轴套座包括具有圆板形状的板部分和在轴向方向上从板部分延伸的圆筒形壁部分，轴套包括形成在其上端部分上并结合到圆筒形壁部分的上表面的法兰部分，并且第二连通槽形成在法兰部分的下表面上。