CN1183517A - 流体支承装置 - Google Patents

Abstract

一种流体支承装置,包括安装在一对轴承座一端的一对轴套,两端分别插入两个轴套通孔内的转轴以及安装在轴承座另一端的一对止推轴承。其中,第二动压槽加工在转轴的与轴套通孔内表面相对的外圆上,而第一动压槽加工在一止推轴承和转轴的一断面之间。

Description

流体支承装置

本发明涉及一种流体支承装置，尤其是涉及这样一种流体支承装置，其中在转轴的两端安装有止推轴承，对于任何推力载荷都能使轴的窜动和振动最小。

近年来，随着信息和多媒体产业技术的发展，计算机系统、盒式磁带记录机及摄录一体机等有增加的趋势。具体来说，在作为计算机系统辅助存贮器的硬盘驱动器中，由于旋转的盘片与对旋转盘片上的扇区进行检测的磁头之间的间隙非常小，因此，硬盘驱动器中转轴的振动对贮存有各种重要数据的旋转盘片来说是致命的。这样，就要求硬盘驱动器的转轴精度高，振动小。为满足该要求，硬盘驱动器中的轴承应能使转轴高精度地相对转动。所以，人们采用了流体支承，即使在高速旋转时，其也能使轴的窜动和振动最小。

然而，在传统的流体支承装置中，为了避免转轴的窜动或振动，只在轴的一端安装有流体轴承来支承径向推力载荷。由于转轴不能支承轴向推力载荷，所以产生了许多问题。

例如，对沿垂直方向安装的水平硬盘和摄录一体机、小型磁带记录机的驱动装置来说，转轴的载荷方向从垂直到水平或从水平到垂直随机变化，转轴载荷的变化使转轴沿上、下方向或左、右方向移动，而造成安装在转轴上的旋转体的振动，导致的致命问题是，在硬盘之类的精度要求高的驱动装置中，旋转盘片和与盘片隔开一微小间隔的磁头产生接触会使盘片划伤甚至破坏。

因此，本发明旨在设计一种流体支承装置，它基本上克服了现有技术的局限性和缺陷而带来的这样那样的问题。

本发明的一个目的是提供一种流体支承装置，不管止推轴承承受何种载荷，都能使转轴平稳转动。

本发明的另一个目的是提供一种流体支承装置，即便转轴在旋转过程窜动，该支承装置仍能使转轴平稳转动。

下文将叙述本发明的其他特征和优点，其中，部分特征和优点在下述说明中是显而易见的，也可通过对本发明的实施了解这些特征和优点。利用本说明书、权利要求及附图所指明的结构可以实现本发明的目的和优点。

为了实现上述和其它的优点，概括地说，本发明的流体支承装置包括：一对分别安装在一对轴承座的一端内的轴套；插入两轴套通孔中的一转轴，在转轴的和两轴套通孔内表面相对的至少一外圆表面上加工有第二动压槽；一对止推轴承，安装在两轴承座的另一端；第一动压槽，至少形成于一止推轴承和转轴某一断面之间。

在本发明的优选实施例中，第一动压槽为螺旋形，从边缘向中心伸展时其面积逐渐减小。第一动压槽加工在两止推轴承的一表面上或转轴的一断面上。另外，第一动压槽也可以加工在两止推轴承的表面上或转轴两侧的断面上。

应该清楚，上述的一般性描述和下面的详细描述均为示例性和解释性的，其目的是对权利要求所保护的本发明作出进一步的说明。

作为说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，其目的是帮助进一步理解本发明，并与描述部分一起用于解释本发明的原理。其中：

图1是根据本发明的流体支承装置的剖视图，该支承装置用于硬盘的主轴部件。

下面参照附图所示实例，详细描述本发明的优选实施例。

参见附图1，下轴套20插入硬盘的下轴承座10的一侧，并用紧固螺钉之类牢固地安装在下轴承座10上。下轴套20有一通孔25，一通气孔25a与通孔25相连。下止推轴承50装进下轴承座10的另一侧，并用紧固螺钉之类牢固地安装在下轴套20上。在本实施例中，下止推轴承50的表面上加工有第一动压槽50a。第一动压槽50a也可以加工在转轴30的下端而面向下止推轴承50的断面。该动压槽50a为一螺旋形，其面积为预定值，并从下止推轴承的边缘延伸到中心部。螺旋槽由蚀刻工艺精加工而成，其预定深度为几个微米。

另一方面，上轴套20′插装在硬盘的上轴承座10′的一侧，并用紧固螺钉之类牢固地安装在上轴承座10′上。上轴套20′有一通孔25′，一通气孔25a′与通孔25′相连。上止推轴承插入上轴承座10′的另一侧，并用紧固螺钉之类牢固地安装在上轴套20′上。与第一动压槽50a相同，另一第一动压槽50a′也加工在上止推轴承的表面上，即其从上止推轴承50′的边缘延伸至中心部，并且具有预定大小的面积。

转轴30的两端分别插入轴套20、20′的通孔25、25′中。在转轴30插入各通孔25、25′的相应轴段的外表面上加工有人字形第二动压槽30a、30b。第二动压槽30a、30b的角度约为30°，其沿转轴30径向的深度为几个微米。

安装转子(未示出)的转盘60固定在毂70上，一旋转盘片80安装在毂70上。毂70压装在转轴30上。

另外，矿物油等流体工质或空气等润滑剂被注入到上、下轴套20′、20、转轴30和上、下止推轴承50′、50之间。当转轴30插入上、下轴套20、20′时，转轴30和下止推轴承50之间以及转轴30和上止推轴承50′之间的气体由通气孔20a和20a′排出。通气孔20a和20a′还能防止各部件因温度改变而使气体膨胀时产生压力变化。

下面描述转轴垂直安装时，本发明的流体支承装置的工作原理。

首先，当给转子和定子(未示出)通电时，在转子和定子的电磁力的作用下，安装有转子的转盘60开始转动。转盘60旋转带动了固定在转盘60上的毂70和压装在毂70中的转轴30。

同时，流体工质注入和转轴30上、下两端相对的上、下止推轴承50′、50的第二动压槽30b、30a，并在第二动压槽30a和30b的边缘处流体压力达到最大值，使转轴30与上、下轴套20′、20无接触地旋转。

另外，流体也被注入到朝着转轴30上、下端的第一动压槽50a′和50a。在转轴所受载荷和自重的作用下，第一动压槽50a与转轴30发生接触，而第一动压槽50a′与转轴30隔开几个微米的距离。这样，下面的第一动压槽50a产生的向上推动转轴30的流体压力大于上面的第一动压槽50a′产生的向下推动转轴30的流体压力。结果，转轴30被从第一动压槽50a上抬起。

然而，随着下止推轴承50和转轴30之间间隙的增大，第一动压槽50a和转轴30之间流体压力逐渐下降；另一方面，随着上止推轴承50′和转轴30之间间隙的减小，第一动压槽50a′和转轴30之间的流体压力逐渐增大。经过一段时间后，第一动压槽50a上的流体压力与第一动压槽50a′上的流体压力达到平衡。结果，由于转轴30不与轴套20、20′和上、下推轴承50′、50相接触，转轴旋转时无窜动或振动。

下面描述转轴水平安装时本发明的流体支承装置的工作原理。

当转轴30开始转动时，它可能与上、下止推轴承50′和50之间的某一个相接触，也可能和任何一个止推轴承都不接触，而转轴30两端的外圆表面与轴套20、20′发生接触。此时，当给定子和转子通电而使转轴30旋转时，由于第二动压槽30a和30b形成的流体压力将转轴30的外圆表面与轴套20、20′分开，从而使转轴30转动时与轴套20、20′不接触。如果转轴与上、下止推轴承50′、50的某一个发生接触，将会与转轴30垂直安装时以相同方式形成流体压力，如果转轴不与任何一个止推轴承接触，随着转轴30和上、下止推轴承50′、50之间间隙的不同、流体将转轴30不断地来回上下推动，两间隙相同时，转轴30才和上、下止推轴承50′、50不接触地旋转。

下面描述当转轴以一定的角度倾斜安装时本发明的流体支承装置的工作原理。

如果转轴30的外圆表面与轴套相接触，而且转轴与至少一个止推轴承也发生接触，若此时转轴开始转动，则和上述第一种和第二种工作情况相同。

如上所述，本发明的流体支承装置具有下面的优点：

因为转轴的两端由轴套旋转支承，所以即便在转轴所受载荷方向频繁改变的情况下仍能防止转轴载荷所引起的窜动和振动，从而提高了需要高精度的产品的性能。

很明显，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的实质或范围的情况下，可以对本发明的流体支承装置作出各种修改和变形。例如，用于硬盘的本发明的流体支承装置也可安装在有多棱镜的扫描电机或摄录一体机中。本发明旨在覆盖所附权利要求限定范围内的所有修改，变形以及等同物。

Claims (7)

1.一种流体支承装置，包括：

各安装在一对轴承座一侧内的一对轴套；

一转轴，其两端分别插入所述轴套的通孔内，并在其朝向至少一通孔内表面的外表面上加工有第二动压槽；

各安装在所述一对轴承座另一侧内的一对止推轴承；以及

至少在所述一对止推轴承的一个和所述转轴的一断面间形成的第一动压槽。

2.如权利要求1所述的流体支承装置，其中，所述第一动压槽为螺旋形，所述第一动压槽从边缘延伸至中心部时，其面积逐渐减小。

3.如权利要求1所述的流体支承装置，其中，所述第一动压槽加工在所述一对止推轴承的一个表面上。

4.如权利要求1所述的流体支承装置，其中，所述第一动压槽各加工在所述一对止推轴承的两侧表面上。

5.如权利要求1所述的流体支承装置，其中，所述第一动压槽加工在所述转轴的一个断面上。

6.如权利要求1所述的流体支承装置，其中，所述第一动压槽各加工在所述转轴两侧的断面上。

7.如权利要求1所述的流体支承装置，其中，所述第二动压槽各加工在插入一对轴套内的转轴的两个轴段上。