CN1085795C - 电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括一个定子部件和一个转子部件的电动机，该定子部件和转子部件形成一个含油的螺旋槽轴承系统。为了防止油从该轴承系统渗漏至外界环境中，所述定子部件和转子部件的表面区域，带有一个所谓的油阻挡层。根据本发明，所述油阻挡层包括一个由全氟化羧酸阴离子(特别是链长为10～20个碳原子的该阴离子)和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层。这种形式的油阻挡层，通过浸渍的方法，可以很容易地在该电动机的转子部件和定子部件上形成。这些油阻挡层的厚度非常小，并且非常适用于防止油的渗漏。

Description

电动机
本发明涉及一种包括一个转子部分和一个定子部分的电动机，该转子部分和定子部分，通过多个含油的螺旋槽轴承，形成一个轴承系统，从而使该转子部分和定子部分的表面部分构成一种油阻挡层，以阻止油从轴承渗漏出去。本发明还涉及这种电动机的一种制造方法。
在开头一段中所述这种形式的电动机，本来(例如)从美国专利说明US 5427456号中已经公知。所述专利说明书更具体地说明一种可以适当地用于驱动计算机硬盘的电动机。该公知的电动机包括四个螺旋槽轴承，即二个轴向轴承和二个径向轴承。为了防止在电动机运转过程中，油从轴承渗漏出去，(例如)在该转子部分的端部，设置了可阻止油渗漏的一些层。这些层通常称为“油阻挡层”和“Nyebar挡块”。这种油阻挡层通常包括氟化物，诸如，全氟链烷(perfluoroalkanes)，该全氟链烷埋入一个聚合物茎质中。
已经发现，在某些方面，已知的电动机是不令人满意的。例如，假如电动机以固定的转速运转较长一段时间，则油可能从一个螺旋槽轴承转移至另一个螺旋槽轴承。这可能造成第一个螺旋槽轴承在干燥的条件下运转，因而使电动机损坏。
本发明的一个目的是要通过预防或减少上述的油转移问题，来改善已知的电动机。更具体地说，本发明的目的是要提供一种包括一个新型的油阻挡层的电动机，该油阻挡层可以预防或至少减小所述油从一个螺旋槽轴承向另一个螺旋槽轴承的转移。根据本发明的该油阻挡层应能很好地附着在该电动机的转子部件和定子部件的表面上，并且，所述油阻挡层应容易粘贴在该转子部件和定子部件上。
本发明的这些和其他一些目的可通过一种包括有一个转子部件和一个定子部件的电动机来达到，该转子部件和定子部件通过多个含油的螺旋槽轴承，形成一个轴承系统，从而使该转子部件和定子部件的表面部分带有一个油阻挡层，以阻止油从轴承渗漏出去。该电动机的特点在于，该油阻挡层包括一个主要是由全氟化羧酸(Perfluorocarboxylic acid)阴离子和/或全氟化烷基硫醇(perfluoroalkylthiol)阴离子构成的单分子层。
本发明所进行的实验表明，包括一个主要是由全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层的油阻挡层，可以涂敷成非常薄的一层。厚度小于10毫微米和甚至小于5毫微米的这种形式的油阻挡层，在实践中已被证明是非常令人满意的。由于这样，这种油阻挡层可以设在内部，即设在相邻的螺旋槽轴承之间，而不需要特别去适应该转子部件或该定子部件。应当指出，利用通常的Nyebar式油阻挡层是不可能做到这点的。这些Nyebar式油阻挡层的最小厚度都是好几微米，因此，它们只适合于在外部使用。另外，还发现，在内部使用Nyebar式油阻挡层会造成螺旋槽轴承污染。这大概是由于在将该定子部件和转子部件装配成一个完整的电动机过程中，材料被擦伤造成的。
包括一个全氟化羧酸阴离子构成的单分子层的油阻挡层对金属，特别是青铜和不锈钢的粘附性很好。包括一个全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层的油阻挡层对金属，特别是铜、青铜、金和银的粘附性很好。在实验中还发现，当使用这些油阻挡层时，通常的轴承油的渗漏非常小。应当注意，术语“全氟化羧酸阴离子”表示至少90％的C-H基被C-F基代替的羧酸的阴离子。作为原材料使用的羧酸和羧酸盐可以是支链形式，然而，已经发现，线链式的羧酸或羧酸盐一般可改善在该单分子层中的排列次序。对于全氟化烷基硫醇阴离子的说明几乎与此相同。
本发明的电动机的一个优选实施例的特点是，形成该油阻挡层的全氟化羧酸阴离子的链长为10-20个碳原子。如果使用链长小于10个碳原子的全氟化羧酸阴离子，则发现该阴离子在上述单分子层中的密度分布不太密。结果，在该电动机中所使用的油的渗泄不是最小的。实践中发现，链长大于20个碳原子的全氟化羧酸阴离子很难处理。
实验表明，最好上述轴承的螺旋槽部分也带有由所述单分子层构成的一个油阻挡层。从下面所要作的说明中，将会清楚，这样可使电动机的制造容易进行。另外，还发现，在该轴承的螺旋槽部分上有该油阻挡层存在，可使油适当地集中在轴承中。
如在本说明的开头一段中所述那样，本发明还涉及一种带有主要是由全氟化羧酸阴离子构成的一个单分子层的电动机的制造方法。根据本发明，这个方法的特点是，在将上述定子部分和转子部分装配成一个电动机之前，该定子部分和转子部分的部分表面，用包括有全氟化羧酸或全氟化烷基硫醇和/或它形成的盐的溶液进行处理。
本发明的方法的一个优选实施例的特点是，该电动机的定子部件和转子部件，在用该溶液处理后，还要进行热处理。由于这样，该单分子层在该电动机定子部件和转子部件的表面上的粘接质量进一步改善。热处理的温度最好为60-90℃。
从包括有全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子的溶液中形成单分子层可用不同的方法进行。例如，溶液可通过喷涂的方法或印刷的方法形成。本发明的方法的一种变型，因为可使制造容易进行而具有吸引力，其特征为，该溶液可通过浸渍方法涂敷。这可使该定子部件的大部分表面和该转子部件的内表面(包括该螺旋槽轴承，很简单地形成包括全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层的油阻挡层。
本发明的这些和另外一些方面，结合下述的实施例将会清楚和得到说明。
在附图中：
图1示意性表示本发明的电动机的轴向剖视图。
应当注意，为了清楚起见，该图不是按比例画的。
图1示意性地表示本发明的电动机(1)的轴向剖视图，在这种情况下，该电动机可适用于驱动计算机的硬盘(硬盘驱动装置)。该电动机包括一个定子部件(3)和一个转子部件(5)。这个定子部件和转子部件通过二个轴向螺旋槽轴承(2)和二个具有较薄的油层(4)的径向螺旋槽轴承(6)，形成一个轴承系统。标号(7)表示示意性表示的硬盘。
该定子部件(3)主要包括一个基板(9)，一个固定安装的定子轴(11)，和一个定子线圈(13)。这些零件利用适当的方法(例如，焊接，压配合或粘接)彼此刚性地连接在一起。该转子部分(5)包括一个轮毂零件(14)，一个外套(15)，一个园环形磁铁(16)和一块封闭板(17)。转子部分的这些零件也利用适当的方式互相刚性地连接在一起。
在图1中定子轴(11)和转子轮毂零件(14)上的虚线表示该定子部件和转子部件的部分表面，根据本发明，该部分表面至少带有一个上述形式的油阻挡层。上述的这些部分表面的位置非常靠近该螺旋槽轴承。然而，实际上(参见下文)该转子部件和定子部件的较大部分(包括该螺旋槽轴承)都带有一个油阻挡层。根据本发明，这个油阻挡层包括主要由全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的一个单分子层。寿命试验表明，这种单分子层非常适用于防止油渗漏。
该油阻挡层可按下述方法形成。首先，利用(例如)紫外线/臭氧处理方法事先清理要形成该油阻挡层的该转子部件和定子部件的部分表面。接着，这些表面用大约为0.1重量％的在乙醇中的f.i.a(吸收荧光指示剂)全氟化羧酸溶液，最好通过浸渍的方法，覆盖10分钟。其次，用酒精(乙醇)清洗这些表面，并进行干燥。最好，在干燥工序之后，将这些表面在大约80℃下进行热处理。然后，将该转子部件和定子部件装配成一台电动机。最后，通过一个在该螺旋槽轴承部位的在定子轴(11)上的一个毛细孔(没有示出)，加入足够数量的油。
为了优化该油阻挡层的作用，在比较实验中，试验了CF3(CF2)nCOOH类型的不同的全氟化羧酸。研究了全氟化辛酸(Perfluorooctanoic acid)(n＝6)、全氟化癸酸(perfluorodecanoicacid)(n＝8)，全氟化十二烷酸(Perfluorododecanoic acid)(n＝10)。和全氟化十八烷酸(Perfluorooctadecanoic acid)(n＝16)构成的单分子层。在所有这些试验中，许多系列的电动机都以上述方式，形成一个油阻挡层。在所有情况下，均使用大约0.1重量％的在乙醇中的全氟化羧酸溶液。利用静态的次级离子质谱法(SIMS)测量表面被溶液覆盖的程度。干燥的油阻挡层的层厚大约为2毫微米。
该电动机要经过寿命试验。经过2000小时的试验以后，包括有全氟化辛酸(n＝6)构成的油阻挡层的试验电动机中的一个电动机的泄漏非常小。在其他系列的电动机中，没有发现泄漏。由全氟化十二烷酸(n＝10)和全氟化十八烷酸(n＝16)构成的油阻挡层的试验结果最好。为了比较，还试验了一系列不带有油阻挡层的电动机。在大量的这种系列的电动机中，24小时以后就发现了泄漏。
在另一些比较实验中，电动机带有主要由C6F13(CH2)2Si(C2H5O)3类型的全氟化链烷硅烷化合物(Perfluoroalkane silanecompound)构成的油阻挡层。静态次级离子质谱法(SSIMS)测量显示，这种单分子层的表面相对覆盖度比使用相应的全氟化羧酸得到的表面相对覆盖度要小。另外，包括构成该单分子层的全氟化链烷硅烷化合物的溶液的稳定性，比相应的全氟化羧酸溶液的稳定性低。
在根据本发明的另一个实验中，如上所述那样，在一个电动机上使用了一个油阻挡层形式的全氟化烷基硫醇。在这种情况下，使用了1H，1H，2H，2H形式的全氟化癸烷硫醇。这种化合物似乎可得到与全氟化羧酸化合物同样的结果。
根据本发明的电动机带有主要包括全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的一个单分子层所组成的油阻挡层。这个单分子层可以简单地通过浸渍的方法，加在该电动机的定子部件和转子部件的表面上。该油阻挡层的厚度非常小，并可以成功地阻止油的渗漏。

Claims (7)

1.一种包括有一个转子部件和一个定子部件的电动机，该转子部件和定子部件通过多个含油的螺旋槽轴承，形成一个轴承系统，从而使该转子部件和定子部件的部分表面带有一个油阻挡层，以阻止油从该轴承渗漏出去，其特征在于，该油阻挡层包括一个主要是由全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征为，该油阻挡层的全氟化羧酸阴离子的链长为10～20个碳原子。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征为，该轴承的螺旋槽部分也带有该单分子层。
4.一种制造如权利要求1所述的电动机的方法，其特征为，在将该定子部件和转子部件装配成一台电动机之前，该定子部分和转子部分的部分表面，利用包括全氟化羧酸或全氟化烷基硫醇和/或其形成的盐的溶液进行处理。
5.如权利要求4所述的方法，其特征为，该定子部件和转子部件在利用该溶液处理以后，还要经过热处理。
6.如权利要求5所述的方法，其特征为，热处理的温度为60-90℃。
7.如权利要求4所述的方法，其特征为，该定子部件和转子部件通过浸渍的方法，利用该溶液进行处理。
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