CN1249887C - 主轴电动机及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴承寿命、耐冲击性优异并能小型化的主轴电动机。在轴的一端固定有支承该轴(8)的轴线方向负荷的凸缘(11)。在将它们两者固定而接触的面上设有激光焊接部(14)。并且，将固定于轴(8)端部上的转子轮毂(50)用激光焊接部(54)来固定。

Description

主轴电动机及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种例如在HDD装置、光盘装置、光磁盘装置、磁盘装置、多面镜等上安装的主轴电动机，详细地说，本发明涉及一种所述电动机的动压流体轴承结构及组装方法。

背景技术

近年来，安装主轴电动机的例如HDD装置等为携带方便而谋求轻薄小型化。但是，正由于便携式、小型化、薄型化而使HDD装置等不经意地跌落或与其他装置接触碰撞的事故较多地发生。

大家知道，主轴电动机及成为其中枢部的流体轴承装置有各种型式。主轴电动机及流体轴承装置的大多数作为支承轴(轴体)的径向(半径方向)的负荷的装置，包括轴和在该轴的外周面上具有轴承间隙地配设的圆筒状的套筒。在该轴承间隙中，利用充填、保持油等润滑流体、并形成于轴的外周面及套筒的内周面上的例如由人字形槽构成的动压产生槽，构成在固定于轴的一端部上的转子轮毂的旋转中在润滑流体上产生动压的径向轴承部。

又，作为轴向(轴线方向)负荷的支承装置，在轴端部上固定圆盘状的轴向推力板，并构成在形成于该轴向推力板上下面的至少一个面侧、例如人字形槽中充填、保持润滑流体的轴向推力轴承部。

作为以往技术，在日本专利特开2000-50567号公报(以下称作先行文献1)中提出了耐冲击性优异的流体轴承无刷电动机的方案。又，日本专利特开平11-280755号公报(以下称作先行文献2)中提出了获得耐磨损性、耐冲击性的主轴电动机的方案。还有在日本专利特开2000-274428号公报(以下称作先行文献3)中提出了具有在圆柱构件上压入动压用圆环构件、形成带凸缘的轴构件的液压动压轴承的主轴电动机及其组装方法的方案。此外，在日本专利特开平5-161328号公报(以下称作先行文献4)提出了为了不降低用于定位保持盘片的转子轭铁或皮带轮的面晃动精确度的盘片驱动装置的方案。

但是，由于上述先行文献1在套筒的转子轮毂侧设有凸缘，用固定在转子轮毂上的止脱板构成转子轮毂向轴向移动的场合，止脱板容易与凸缘部抵接，故存在结构复杂的问题。先行文献2为了提高耐冲击性，是在套筒的一端上铆接固定轴向推力板，而用轴向推力板构成有底的套筒，并用粘接剂封止该铆接部的结构，对于轴与凸缘的固定未显示任何的技术构思。先行文献3表示了对圆柱构件，即主轴电动机的轴，和动压产生用圆环构件分别单独地进行切削加工、然后对这些构件进行压入而作成一体的轴结构体。然而，必须承认，利用压入的方法不能避免在压入时动压产生用圆环构件的变形及轴的擦伤，并且，在其机械强度上也受到限制。另外，对轴和凸缘不是单独地进行切削加工，而是采用将该二部件一体成型的、所谓带十字形截面的凸缘的轴结构体，则能克服上述问题。但是，当采用该轴时，尤其产生难以获得轴直径精确度而导致制造成本高的问题。并且，在具有十字形截面结构的轴侧及凸缘侧极难进行形成动压槽的加工，故必须承认，由此将引起生产率降低及制造成本高。先行文献4显示了将皮带轮表面的内径周边相对转轴(轴)进行激光焊接或点焊的结构。但是，由于该文献对主轴电动机的结构及提高轴与固定在轴上的圆盘状体的凸缘的机械强度方面未显示任何技术构思，故不能期望提高主轴电动机的轴承寿命、耐冲击性。

发明内容

本发明鉴于上述以往技术存在的问题及课题而作，其目的在于，提供一种其结构及组装方法简单、并具有优异的耐冲击性及轴承寿命的动压流体轴承的主轴电动机及其组装方法。

为了达到上述目的，本发明的主轴电动机包括：轴和固定于该轴的轴线方向的一个端部侧、直径比该轴直径大的圆盘状凸缘，嵌合在所述轴上的圆筒状的套筒，形成于所述轴和所述套筒相嵌合的对向接近面上的径向轴承间隙部，与所述套筒的上端部对向而置、固定在所述轴的轴线方向的另一个端部上的转子轮毂，与所述凸缘对向接近的轴向推力板，形成于所述凸缘一侧的面和所述轴向推力板的一侧的面对向接近的对向接近面上的轴向推力轴承间隙部，及保持于所述轴向推力轴承间隙部上的润滑流体；在所述圆盘状凸缘的中心部周边上具有嵌合所述轴的中空部；通过将所述轴另一个端部嵌入、固定于所述中空部的内部，可藉此在所述中空部形成凹部。

这样的结构由于不会完全堵塞凸缘的中空部，故在中空部剩留有凹部。该凹部作为用于对轴与凸缘进行焊接的识别部是有用的。并且，该凹部能利用作为需焊接的部位，即，“焊接位”。

也就是说，剩留在凸缘中空部内的凹部作为激光焊接的焊接位是合适的。采用该结构，由于能在中空部的内周面上进行激光照射，故能将凸缘的熔融部收纳于凸缘厚度的范围内。因此，伴随熔融固化的收缩应力引起的弯曲力矩变小，而不会使凸缘产生盆状的变形，能良好地确保凸缘的平面度及垂直度。故成为电动机轴承寿命优异的结构。又，采用该结构，在中空部内形成凹部而成为润滑流体的积存部。因此，由于在轴向推力轴承间隙的附近形成足够体积的积存部，轴承寿命变得优异。又，采用该结构，由于能利用激光焊接无缝地形成积存部的壁，故积存部的密封性好。因此，若将中央的积存部形成作为最高压力部的螺旋槽，在轴向推力轴承间隙部的厚度均匀的场合发挥高的负荷能力，轴承寿命优异。

又，本发明的主轴电动机包括：轴、固定在该轴的轴线方向的一个端部侧、其直径比该轴直径大的圆盘状凸缘，嵌合在所述轴上的圆筒状的套筒，形成于所述轴和所述套筒相嵌合的对向接近面上的径向轴承间隙部，与所述套筒的上端部对向配置、并固定在所述轴的轴线方向的另一个端部上的转子轮毂，与所述凸缘对向接近的轴向推力板，在所述凸缘的一侧的面与所述轴向推力板的一侧的面对向接近的对向接近面上所形成的轴向推力轴承间隙部，及保持于所述轴向推力轴承间隙部的润滑流体；所述轴在轴线方向的一方的端部具有大直径部和小直径部的凸部；圆盘状凸缘在其中心部周边上具有中空部；将所述凸部向所述中空部嵌入、使与之接触。

也就是说，所述圆盘状凸缘的中空部的直径可以是与所述轴的小直径部(凸部)大致相同的大小。由此，由于能抑制所述圆盘状凸缘与所述轴向推力板的对向而置的面积的减少，故能扩大形成于凸缘端面上的载重负荷区域。因此，轴向推力轴承可具有高的负荷能力而使轴承寿命变得优异。另外，能使相对中空圆盘厚度的半径方向的长度更长。因此，在对中空部的接触部进行激光焊接时，可提高其相对于收缩应力的耐变形能力，减小形状变化。由此，使得电动机的轴承寿命变得优异。

又，本发明的主轴电动机的组装方法包括下述工序：准备轴的轴准备工序，使构成支承该轴的轴线方向负荷的轴向推力轴承部的第1圆盘状体与该轴的一部分抵接并固定的工序，对所述轴与所述第1圆盘状体的抵接面进行激光焊接的工序，使所述轴与圆筒状的套筒嵌合的工序，使构成轴向推力轴承部的第2圆盘状体与第1圆盘状体对向接近的工序。采用上述方法，就能对轴与第1圆盘状体接触的面的大部分进行激光焊接。由此，能提高轴与作为第1圆盘状体的例如凸缘的固定强度，使耐冲击性变得优异。

再有，本发明的主轴电动机的组装方法系通过下述工序来组装主轴电动机的单元部件：在轴的轴线方向的一个端部上固定直径比该直径大的凸缘的工序；对所述固定凸缘的轴，将其轴线方向的另一个端部侧作为前端，使其从圆筒状、且为两端开放型套筒的一端嵌入，并使所述轴的轴线方向的另一端部侧向所述套筒的另一端侧突出的工序；使轴向推力板的一侧的面与所述凸缘的一侧的面对向接近的工序，将所述套筒的一端的一部分与轴向推力板固定，并密封所述两端开放型套筒的一端侧的工序。

采用上述方法，由于能提供将轴、凸缘、轴向推力板及套筒作成一体化的主轴电动机的单元部件，故能消除主轴电动机的组装麻烦，使其组装简化。又，若将凸缘固定在轴的端部，则可在与凸缘协同作用下，使构成轴向推力轴承部的轴向推力板的安装、固定变得容易。又，由于套筒也采用两端开放型的结构，故能使带凸缘的轴向套筒的嵌合、嵌入变得容易。

附图说明

图1是本发明一实施例的主轴电动机的主要部分剖视图。

图2是图1所示主轴电动机的主要部分剖视图的局部放大图。

图3是表示本发明一实施例的主轴电动机的组装步骤的图。

图4是表示本发明一实施例的主轴电动机的流体轴承装置的图。

具体实施方式

实施形态1

图1、图2表示本发明的主轴电动机的主要部分剖视图。主轴电动机1分别在底座构件2的内周部具有内部圆筒部3、在其外周部具有外部圆筒部4。对于底座构件2的材质使用例如铝铸件。在内部圆筒部3的内周上安装套筒5。套筒5的形状形成大致圆筒状，材质使用在黄铜上镀镍。在套筒5的上端部设有圆锥部6。所谓套筒5的上端部是指与安装在后述的轴8上的转子轮毂50的上壁部51的下面对向而置的套筒5的开口部。套筒5的下端部，即与开口部的相反侧，原来也是开放的，但在组装完成后被密封。也就是说，圆筒状套筒5的原来形状是其两端被开放的所谓两端开放型套筒。将粘接剂涂布在套筒5的外周面上而嵌入固定在底座构件2的内部圆筒部3上。

在轴8或套筒内周面9的至少一方的面上，设有例如人字形槽10。本实施例显示在轴8侧设有人字形槽10的结构。形成人字形槽10的轴8与套筒内周面9的对向近接面构成用于构成所谓径向轴承部的径向轴承间隙部24。在该人字形槽10中充填油等的润滑流体，当被支承的轴8旋转时，它们构成动压流体轴承，在轴8的径向方向，即半径方向，产生动压。

在轴8的外周面的局部，利用激光焊接将凸缘11固定。固定的部位根据主轴电动机的设计只要适当设定就可以。例如即使如前面的先行文献3(日本专利特开2000-274428号公报)上所揭示的那样，在轴构件(所述的轴)的大致中央部也可以。在本发明的实施形态1中，兼顾与后述的轴向推力板12的结构，在轴8的一方端部侧设有凸部28，将凸缘11固定在该凸部28上。凸缘11是圆盘状的金属体，例如构成在其中心部周边上具有中空部的圆环状，材料使用不锈钢SUS 420J2。由于轴8与凸缘11互为单独构件，故它们也可用不同的材料构成。将二者构成单独的、带凸缘的轴，使它们的大小组合及使形状组合多样化，还可提供多种不同材料的组合。也就是说，轴8及凸缘11既可以由金属、非金属中的任何一种材料构成，也可以由相互不同的材料构成。

在本发明中，凸缘11是直径比轴8的直径还大的圆盘状的金属体，其中心部周边采用中空部的所谓圆环构件。凸缘11的一个面17构成为与轴向推力板12的一个面16对向接近的状态。在互相对向接近的该二个面的至少一个面上设有未图示的、例如人字形的槽，构成支承轴的轴线方向负荷的所谓轴向推力轴承部，并产生轴向推力动压。另外，在本说明书中，在不区分“径向轴承间隙部”和“轴向推力轴承间隙部”，而使用上述概念的场合，则表述为“轴承间隙部”。

轴8的形状既可以是在其长度(轴线)方向大致相同的圆柱形状，但也可以是具有切削加工成具有其直径大的大直径部和比其小的小直径部的凸状或凹状的非平坦部的形状。凸缘11的形状也能作成与轴8相配合的非平坦面，以使其能与轴8的非平坦面嵌合。也就是说，凸缘11上也设有凹凸部或中空部13，加工成与轴8的一方的端部容易嵌合的形状。如果使这样的非平坦面相互间啮合，则能使2个构件牢固地抵接、固定。

在图1、图2所示的本实施形态1的一例中，是将轴8的轴线方向的一个端部作成凸部28，并用中空部13构成凸缘11的非平坦面的结构。又，图1、图2表示本发明的主轴电动机的主要部分剖视图，但正面观察这些图，轴8的左侧部分被省略。即，本发明的主轴电动机1的实体具有将轴8作为中心大致左右对称的结构。

本发明的主轴电动机1的特征之一在于，轴8具有大直径部和小直径部的2个直径。将其凸部28，即小直径部，嵌入设于凸缘11上的中空部13中，将嵌入后接触的部位用激光焊接焊牢，设置激光焊接部14。当使凸部28嵌入中空部13时，凸部28的侧部28B(即小直径部的侧周面)与中空部13的侧壁部抵接。又，凸部28的肩部28A，即大直径部，去除小直径部后的端面与凸缘11的另一方的面23对向接近。

凸部28的肩部28A指的是以小直径部与大直径部边界部为界限的大直径部的端面。又，肩部28A具有由轴8的大直径部的圆面积减去其小直径部的圆面积后的面积，并与凸缘11的另一个面23对向接近。凸部28的侧部28B指的是凸部28的侧周面。凸部28的肩部28A和侧部28B相连接的形状构成L字状。如果沿该L字状全部地用焊接固定与凸缘的接触面，就能提高它们的接合强度。

轴8与凸缘11必须以极高的位置配合精确度相互垂直固定。其原因是，若将凸缘11以倾斜的状态固定于轴8上时，则轴向推力对向面的负荷支承面积变小，轴向推力负荷能力就降低。在HDD装置上，为了维持记录重放的可靠性，必须将相对磁头的载体的轴向高度作高精确度定位。因此，对于构成轴向推力轴承的凸缘11，就必须以高的位置配合精确度组装包括轴8的各零部件。

这样，相对轴8的凸缘11固定的垂直度及倾斜(将它们称作面晃动(run-out或whirling))左右着主轴电动机的性能和寿命。因此，如果不仅在进行激光焊接的工序的前后，而且也在激光焊接中一边监视轴8与凸缘11的规定的位置状态一边进行激光焊接，就能进一步提高主轴电动机的性能和寿命。又，如果中断激光焊接，或一边调整、变更加工条件，一边进行激光焊接，则可以高精确度地抑制凸缘11相对轴8的面晃动。又，激光焊接后，一边使轴和凸缘旋转，一边以轴8的直径为基准，对激光焊接部14及凸缘11的至少一方进行研磨，可以抑制于规定的面晃动的范围。面晃动的大小及范围通过激光焊接和研磨工序使加工为数μm以下、尤其是2μm以下。另外，也可以在进行激光焊接前对激光焊接的部位及其周边进行磨削。

在套筒5的肩部30与凸缘11的另一方的面23之间形成有间隙部25。通过该间隙部25，油等的润滑流体被引导至凸缘11的一侧的面17与轴向推力板12的一个面16的对向接近面、即轴向推力轴承间隙部40。

如果使凸部28的前端面不与轴向推力板12的一侧的面接近地对向而置、即嵌入挡止于中空部13的中途，则不会堵塞凸缘11的中空部13地剩留有中空部13。

设置于凸缘11的中心部周边中的中空部13如嵌入轴8时，则形成凹部。该凹部能用作用于划定激光焊接部14的识别部。又，该中空部13提供应焊接的部位、即焊接位(熔接代)。又，由于中空部13提供用于贮存润滑流体的空处，故有使主轴电动机小型化的作用。

虽然前面对凸缘磨削工序作了说明，但较好的是，即使没有该磨削工序也能确保良好的面晃动。在本实施形态1中，以其为目标实施了几个发明技术。首先，轴8嵌入挡止于凸缘11的中空部13的中途，在该凹部中设有激光焊接中14。换言之，在凸缘11的厚度范围内，最好将激光焊接部14设于厚度的中央附近。这样作由于使凸缘11的收缩应力在厚度方向上变得均匀，故能将凸缘11的翘曲等的变形防患于未然。其次，轴8和凸缘11希望作成紧固余量(过盈量，缔め代)20μm以下，更好的是，作成μm以下的轻的过盈配合公差。若作成这样，可以使临时压入保持两者时的应力引起的凸缘11的变形做到最小限度。同时，能在极良好的精确度的面晃动临时保持的状态下完成激光焊接。而且在激光焊接工序中，将激光均匀地照射在夹有轴8的中心轴的对角线上的2点上，或在将圆周多等分的多点上。由此，收缩应力均匀地作用于圆周方向上，能防止产生凸缘11的倾斜。

在本发明的主轴电动机1中的轴向推力板12与凸缘11一起发挥作用，用于构成支承轴8的轴线方向负荷的轴向推力轴承部。而且能兼用作如图1、图2所示的所谓的单侧密封型的主轴电动机1的密封构件及外体构件。由此，能使主轴电动机1的结构简单。

本发明中的圆盘状凸缘11是比轴8更大的大直径构件，且与轴8一体化而构成轴结构体。又，由于凸缘11还是支承轴8的轴线方向的负荷、防止受负荷的轴线方向的动作、构成所谓的轴向推力轴承部的构件，故还具有作为轴向推力板的作用、功能。又，本发明中的轴向推力板12虽然原来是构成轴向推力轴承部的构件，但还如前述那样，由于既能在凸缘11侧使具有作为轴向推力轴承部的主要的功能，轴向推力板12还能起到作为密封构件及外体构件的作用。也就是说，在本说明书中使用的“凸缘”、“轴向推力板”的名称应理解为不是对在主轴电动机1中的作用、功能进行特别规定及限制的称呼。在这样的技术领域中，“凸缘”和“轴向推力板”也可以互换地使用，或用其他的名称来称呼。在本说明书中由于凸缘和轴向推力板都是圆盘状并是构成轴向推力轴承部的构件，故还能分别称作第1圆盘状体、第2圆盘状体。

又，在本发明的实施形态1中，还具有在圆盘状的轴向推力板12的外周上设有使凸缘11与轴向推力板12不接近地对向而置的周边部18的特征。这能通过将轴向推力板12的直径选择得比凸缘11的直径更大来实现。该周边部18对于使套筒5的侧部19与凸缘11的侧壁部20及轴向推力板12的一侧的面16的接触是有用的。由此，套筒5将凸缘11牢固地包围，并且，在套筒5与轴向推力板12之间也能牢固地固定。又，从套筒5的侧部19设有延伸的尖端部21，将尖端部21向轴向推力板12的另一侧的面22、即向里侧围绕地铆紧，将铆紧的部位用粘接剂27固定起来，能进一步提高耐冲击性等的机械强度。

在轴8的轴线方向的另一个的端部侧，即在轴8的大直径部上固定有转子轮毂50。转子轮毂50具有圆盘状的上壁部51和从该上壁部51的外周端部下垂的周壁部52。又，在上壁部51的一部分上设有使油等的润滑流体不向套筒5的外部飞散的挡栏60。在上壁部51的安装轴8的周边上设有深度例如0.1mm左右的凹陷部53，在凹陷部53与轴8抵接的部位设有激光焊接部54。

在周壁部52上设有杯形状部59。利用杯形状部59固定有未图示的盘片等。在周壁部52内周圆周方向上固定有交替地磁化N极、S极的圆筒状的磁铁57。

另外，在底座构件2的一部分上安装着接近磁铁57卷绕、设置有线圈55的定子铁心56。又，在与磁铁57相面对的底座构件2的一部分上设有使用铁损少的例如铁-镍合金的吸引板58。由于磁铁57与吸引板58相互作磁吸引，故主轴电动机1无论在哪个角度下使用，构成它们的各零件始终能保持在规定的位置上。这样，套筒5、轴向推力板12及定子铁心56、轴8及转子轮毂50等可牢固地保持成规定的位置关系。

当向线圈55通电时，在定子铁心56的突极上产生磁场，在与定子铁心56相对置的磁场用磁铁57之间产生转矩，使转子轮毂50旋转。因此，被夹在转子轮毂50上的载体(未图示)旋转。当转子轮毂50旋转时，固定于转子轮毂50上的轴8和固定于轴8上的凸缘11旋转。由此，提供利用形成于轴承间隙部上的人字形槽及油等的润滑流体而产生动压的主轴电动机1。

实施形态2

图2是图1的放大图，尤其是将轴8与套筒5的嵌合状态及轴8的一方的端部进行放大的图。另外，为了使图面不显得烦杂而省略了图1中的人字形槽10。又，与图1相同的部位使用相同的编号。

轴8的直径可以是沿其轴线方向大致相同的圆柱状，但在本实施形态2中，使用具有其直径大的大直径部和比其小的小直径部(凸部28)的2个直径的轴8。又，凸缘11使用具有中空部13的圆盘状金属体，在将轴8的凸部28与中空菩13嵌合时，在与轴向推力板12之间留有中空部13，并在与凸缘11之间形成有积存部29，为此，凸部28的侧部28B的高度h与凸缘11的厚度t的关系就要选择成h≤t。设定这样的关系是极有用的；试想，若不满足上述条件，例如，设定h＞t的状态就能明白。也就是说，当设成h＞t的关系时，凸部28的前端面15就与轴向推力板12的一方的面16接触了。当调节至使二者成不接触的状态，嵌入于凸缘11的中空部13中时，肩部28A与凸缘11的另一方的面23的间隙、即积存部29就大于所需的间隙，这样，就容易进入气泡而降低作为润滑流体积存部的功能。另外，由于间隙变大，耐冲击性也就降低了。

作为本发明的一个实施例，可设定成凸部28的侧部28B的高度h＝0.35mm、凸缘11的厚度t＝0.50mm，凸部28的小直径部的向中空部13的嵌入深度h₁＝0.25mm。当这样设定时，就成为积存部29的高度h₂＝h-(t-h₁)，并成为中空部13的高度h₃＝h-(t-h₁)。又，积存部29的高度h₂被设定成h₂＝0.10mm、即100μm，中空部13的高度h₃被形成为h₃＝0.25mm、即250μm。也就是说，本发明的主轴电动机1，通过设定轴8的凸部28的小直径部、即设定侧部28B的高度h、凸缘11的厚度t及凸部28的小直径部嵌入于凸缘11中的深度h₁的大小，而能将积存部29的高度及中空部13的高度h₃设定成规定的大小。

又，积存部29可由此形成：使轴8、套筒5及凸缘11上具有规定的形状，并将它们配置成互相对向接近的状态地形成3个间隙部，通过激光焊接堵塞其中1个间隙部，由此形成积存部29。也就是说，通过形成于轴8与套筒5的对向接近面上的径向轴承间隙部24而供给的润滑流体，抵达凸缘11的另一方的面23后，分流为间隙部25和积存部29这二部分，其一方由激光焊接部14堵塞而形成积存部29。由激光焊接部14所堵塞的积存部29，由于其密封度高，而具有优异的耐漏出性及机械强度。

间隙部25是用于将润滑流体引导至形成于凸缘11的一方的面17与轴向推力板12的一方的面16之间的轴向推力轴承间隙部40的间隙部，并且，也具有作为径向轴承间隙部、轴向推力轴承间隙部的功能。间隙部25能根据套筒5的肩部30的高度和形状设定成所希望的大小。图2所示的套筒5的肩部30虽可设定成与凸部28的肩部28A大致相同的层(高度)，但也可以对它们设有层差，将间隙部25、积存部29的大小分别单独地设定。又，即使在凸部28的肩部28A与凸缘11的另一方的面23的对向接近面上不设置积存部29，而将它们的对向接近面全部地，将或它们的一部分用激光焊接来固定也可以。由此，虽然轴承间隙部的有效长度、有效面积减少，但轴8与凸缘11的固定强度能提高。

换言之，上述的结构在于，在凸缘11的另一方的面23侧设有T字形通道的间隙部。与T字形通道的垂直线相当的间隙部是径向轴承间隙部24。又，与T字形通道的水平线相当的间隙部是间隙部25与积存部29连通的间隙路。由这样的T字形通道构成的间隙部的经和为用于向轴向推力轴承间隙部40供给、充填润滑流体的中继间隙部并对形成润滑流体积存部是合适的。

又，由轴8的凸部28的前端面15、凸缘11、轴向推力板12的一侧的面16所围住的中空部13具有作为润滑流体的积存部的功能。在轴8的凸部28的前端面15与凸缘11的中空部13的侧壁部接触的面上设有激光焊接部14。该激光焊接部14将轴8与凸缘11牢固地固定、并成为中空部13的积存部的壁。又，激光焊接部14成为同时兼作润滑流体的积存部29和中空部13两者的壁。

又，预先留有中空部13对用于调节主轴电动机1整体的高度是有用的，并且，对用于吸收轴8的大小的制造上的偏差也是有效的。

实施形态3

图3表示本发明一实施例的主轴电动机的组装顺序。以下也参照图1、图2对图3进行说明。主轴电动机1的组装方法100如步骤102所示，首先，在轴8的一方的端部侧上将比其直径还大直径的凸缘11用激光焊接固定作成使轴8与凸缘11一体化的结构。成为激光焊接的对象的部位是两者接触的部位、即轴8的凸部28的肩部28A及侧部28B。实际的激光焊接可选择它们的双方或任何一方或它们的一部分。

步骤104表示将轴8与套筒5嵌合的工序。将与固定凸缘11的相反侧、即将轴8的轴线方向的另一端部侧作为前头端，将轴8嵌入于套筒5，使轴8与套筒5嵌合。轴8的轴线方向的另一侧端部从套筒5伸出，该伸出部位的一部分固定后述的转子轮毂50。套筒5是圆筒状且其两端开放的所谓的两端开放型套筒。固定凸缘11的轴8从两端开放型套筒的一方的端部侧、即正视图1、图2地从下端部侧嵌入。轴8的外周面与套筒内周面9具有微小的间隙部地互相对向而置。所谓轴8的外周面指的是轴8的大直径部外周面。该微小的间隙部以数μm的大小构成用于支承轴8的径向负荷的径向轴承间隙部24。

步骤106表示使圆盘状体的轴向推力板12与凸缘11对向接近的工序。使轴向推力板12的一方的面16与凸缘11的一方的面17对向接近。在该对向接近面上构成产生支承轴8的轴线方向负荷的动压的所谓轴向推力轴承部。又，由于使轴向推力板12的直径选择成比凸缘11的直径还大的直径，故在轴向推力板12的外周边上形成不对向接近的凸缘11的周边部18。

步骤108表示将套筒5与轴向推力板12固定，并将套筒5的下端侧密封的工序。使套筒侧部19的侧壁紧贴在凸缘11与轴向推力板12不对向接近的周边部18上时，成为圆盘状的凸缘11的外周被圆筒状套筒5围住的结构，稳定地固定套筒5与凸缘11、轴8的位置。又，利用从套筒5的侧部19延伸的尖端部21，将轴向推力板12的另一方的面(背面)22铆紧后在这些部位上涂布粘接剂27进行密封。

当步骤108的处理结束时，两端开放型的套筒5的一侧的端部被密封。这时，由于套筒5的另一侧的端部，即安装着转子轮毂50的一侧，成为被开口的状态，这是这样的结构之所以被称为单侧密封型的主轴电动机的原因。

步骤110表示外观检查及密封检查工序。外观检查尤其要检查用作主轴电动机1的密封构件的轴向推力板12及套筒5的形状及变位(松动)。又，密封检查是检查它们的气密状态，可以使用漏气测试仪。

步骤112表示在轴8与套筒5的上端部对向接近的部分上涂布润滑流体7的工序。涂布的润滑流体例如可使用日本专利特开2000-179552号公报上所介绍的单体组分的油。又，也可以是如日本专利特开平8-259982号公报上介绍的含有磁性流体组成物的润滑流体。

图4表示与步骤112相当的状态。即，表示作为主轴电动机1的中枢部的流体轴承装置70作成后的状态。还有，对图4的详细情况在实施形态4中进行说明。步骤114表示在真空环境中放置的工序。放置在真空环境中的是下述图4所示的流体轴承装置70。也就是说，是轴8、套筒5、凸缘11、轴向推力板12及将固定套筒5的尖端部21和轴向推力板12固定的粘接剂27。流体轴承装置70是作为主轴电动机1的中间体，并构成其中枢部。将这样的流体轴承装置70在真空度为100Torr以下的例如真空室内放置数分钟。

步骤116表示将在前处理中放置在真空环境中的流体轴承装置70从真空环境中返回至常压环境中的工序。这时，产生大气压与轴承间隙部的真空的压力差，由此，润滑流体被充填于轴承间隙部中。

最后，如步骤118所示，利用激光焊接将转子轮毂50焊接在轴8的端部。转子轮毂50具有上壁部51和周壁部52而成为大致圆盘状的形状，在其中心部周边上穿设未图示的孔，在该孔中嵌入轴8。

在嵌入轴8的转子轮毂50的上壁部51的中心部周边上设有凹陷部53，在该凹陷部53与轴8接触的部位进行激光焊接而设置激光焊接部54。凹陷部53的形成，由于就不需在确保用于焊接的所谓焊接位，故能对主轴电动机1的小型化起作用。又，凹陷部53由于能用作用于规定激光焊接部位的识别部，故能将激光焊接部54可靠地设置于规定的位置上。

转子轮毂50为构成主轴电动机1中的最大的构件之一，且与轴8一体化地进行旋转，由于利用激光焊接进行固定，故其轴承寿命、耐冲击性及耐漏出性优异。

图3表示用于完成本发明的主轴电动机的主要部分的工序，但并未表示所有的工序。例如，可以理解，为完成本发明的主轴电动机，可以省略将套筒5嵌入底座构件2上的工序、将定子铁心56及吸引板58固定在底座构件2上的工序。又，可以理解，对图3所示的组装顺序的一部分进行变更、及追加其他的工序也是设计的事项之一。

还有，不必对轴8与凸缘11的接触面及轴8与转子轮毂50的接触面的所谓与固定于轴8上的构件的接触面的全部进行激光焊接部。即使对它们中的至少一部分进行激光焊接也能提供轴承寿命、耐冲击性优异的主轴电动机1。

实施形态4

图4表示本发明一实施例的构成主轴电动机的中枢部的流体轴承装置。当图3所示的组装方法中步骤112结束时作成了图4的流体轴承装置70。由于该流体轴承装置70既不是将套筒5嵌入底座构件2后的状态，也不是在轴8的另一方的端部上固定了转子轮毂50的状态，故与主轴电动机1有区别。

也就是说，流体轴承装置70具有将凸缘11的一个面固定于轴8的一侧端部上，并使轴向推力轴承板12的一个面与凸缘11的另一侧的面对向接近的结构。又，轴向推力板12的另一个面被套筒5的尖端部21铆紧，并将轴向推力板12的另一个面22与尖端部21接触的部位用粘接剂27固定、密封。并且，在套筒5与轴8对向接近的套筒5的圆锥部6的周边上保持涂布了润滑流体7的状态。这样的流体轴承装置70如前面所述，构成主轴电动机1的中枢部。流体轴承装置70是作为构成主轴电动机1的部件，虽然是中间体但在本发明中能用作单元化的1个部件。

这样的单元化的部件提供许多特长。第1是将多个构件组装后的1个部件消除了主轴电动机1整体组装的麻烦，并提供组装的简便化。第2是由于在该阶段中不使用润滑流体，故不会污染用于组装工序的设备、机器及其周围的机器等。第3是由于单元化的部件操作简便，使容易进行套筒5及轴向力板12的形状及变位(松动)等的外观检查、目测检查或气密检查。

流体轴承装置70不一定将在套筒5上设置圆锥部6作为必要的构成要素。其原因是，实施形态4所示的流体轴承装置70不是预先将润滑流体7涂布在套筒5的内周面9上之后再嵌入轴8的，而是采用在将轴8嵌入于套筒5内周面9上后涂布润滑流体7的方法，故能排除在轴8嵌入时产生的漏出部分。尤其是，当在轴8的径向上设置例如ㄑ字状的倾斜部31时，由于倾斜部31具有作为润滑流体7的积存部的功能，故能将润滑流体7供给、充填至轴承间隙部。

发明的效果

根据上述，可以明白实施形态1至实施形态4所述的本发明的主轴电动机及其组装方法的主要结构上的特征及其主要的作用及效果。这里进一步将本发明的结构上的特征和作用、效果整理如下。

也就是说，本发明的主轴电动机具有轴和与该轴轴线方向的一侧端部接触而被固定的圆盘状凸缘，并对所述接触部位进行激光焊接。由于这样也将动压产生用凸缘固定于轴的端部，故与凸缘一起作用而对用于构成轴向推力轴承部的另外的圆盘状体、例如轴向推力板的安装就变得容易等、结构及组装方法变得简单。

又，本发明的主轴电动机对轴与固定在该轴轴线方向端部上的转子轮毂的接触部位进行激光焊接。采用该结构，能将转子轮毂一边保持与轴的组装位置及垂直度，一边不会使其精确度失常地熔融固定。其中，由于垂直精确度也变得良好，故盘片的面晃动较小、进而轴结构体的研磨棒运动变小，轴承寿命就变长。又，采用该结构，可在小区域中进行熔融固定。因此，能在小的区域中获得高的结合强度，电动机的耐冲击性优异。

又，本发明的主轴电动机在轴的轴线方向的一侧端部及圆盘状凸缘上分别具有非平坦部，使所述两者的非平坦部相互间接触，并对所述接触的部位进行激光焊接。这样的非平坦部相互间的激光焊接能进一步提高固定强度。这时轴的非平坦部既可是凸部、也可是凹部。又，凸缘的非平坦部既可是凸部、也可是凹部，并且，可以是在其中心部周边上具有中空部的结构。由于使设于轴及凸缘上的两者的非平坦部相互间啮合地接触，故能牢固地固定。又，凹部或凸部能容易划定激光焊接的区域。

又，本发明的主轴电动机，系将轴与圆盘状凸缘的中空部的接触面作成过盈配合地嵌入作为特征。采用该结构，通过精密的压力能确保凸缘相对轴的位置及垂直度，并在保持其精确度的状态下进行激光焊接。因此，能作成轴结构体精确度极高的结构，电动机的轴承寿命就变得优异。并且，由于利用激光熔融其过盈配合部分，故伴随过盈配合的应力可缓和。因此，能消除在凸缘上产生的变形，当凸缘被加工成圆盘时能以同等的良好的形状精确度安装在轴上。因而电动机的轴承寿命变得优异。

又，这时的紧固余量，由于凸缘相对轴的组装位置精确度稳定，且在激光焊接中位置、倾斜不变，凸缘的变形利用上述作用即使不能消除但也不会过大，故还根据凸缘的厚度，可作成大致20μm以下，最好作成10μm以下。

又，本发明的主轴电动机的特征在于，使轴与圆盘状凸缘的中空部的接触面，以相对所述轴的中心轴位于旋转对称位置上的2点以上的多点，一边向旋转方向依次移动，一边进行激光焊接。

这样地多个的加热熔融位置被配置成旋转对称。由此，加热冷却中的应力就在圆周方向均匀地作用。因此，能使凸缘相对轴不会倾斜地进行焊接，轴承寿命变得优异。

又，如此，一边向旋转方向依次移动一边进行激光焊接。由此，与点焊不同，藉由直前点的激光照射就经常被预加热。因此，构件不会重复多次的加热冷却，且可以平缓的加热冷却曲线进行焊接。故能将加热冷却中的应力抑制很小，能抑制凸缘的面晃动及翘曲，轴承寿命优异。

又，本发明的主轴电动机的特征在于，使轴凸部的侧部与设在凸缘的中心部周边上的中空部的侧壁部抵接，使凸部的肩部与凸缘的另一个面对向接近，并将凸部的侧部及凸部的肩部与凸缘用激光焊接来固定。采用该结构，由于轴凸部与凸缘抵接，或对对向接近面的全部进行激光焊接，故能使耐冲击性进一步提高。

又，本发明的主轴电动机的组装方法包括：使第1圆盘状体构成凸缘、将轴的轴线方向一方的端部侧的侧部嵌入至形成于凸缘的中心部周边上的中空部的中途，剩留中空部的一部分而形成凹部的工序，和从剩留的中空部侧，对轴的侧部与中空部的侧壁部抵接的部位进行激光焊接的工序。

这样，在凸缘中空部的侧壁部进行激光焊接。因此能将在凸缘上产生的熔融收缩应力收纳于凸缘厚度的范围内。因此，起因于伴随熔融固化的收缩应力引起的弯曲力矩减小，不会使凸缘盆状地变形。所以，能良好地保持凸缘的平面度及垂直度。又由于不将修正研磨工序作为必须的构成要素，组装方法就变得简单。

如上所述，将中空部剩留有凹部。该凹部对于进行主轴电动机的高度方的调节及吸收轴的长度的偏差是有用的。又，由于在中空部设置了激光焊接部，故即使不确保所谓的用于焊接的焊接位也可以解决。另外，由于中空部成为划定焊接的区域，故能提高组装的速度和组装的精确度。

又，本发明的主轴电动机的组装方法包括：将第1圆盘状体构成凸缘、并使设于轴的轴线方向一侧的端部侧的轴凸部的侧部与形成于所述凸缘中心部周边上的中空部的侧壁部抵接的工序，使所述凸部的肩部与所述凸缘的另一侧的面抵接的工序，对这些抵接部位进行激光焊接的工序。采用该方法，就可对轴的凸部与凸缘接触的面的大部分进行激光焊接。因此，能进一步提高轴与凸缘的固定强度，使耐冲击性变得优异。

又，本发明的主轴电动机的组装方法包括：第1圆盘状体、第2圆盘状体分别构成凸缘、轴向推力板、并对轴与凸缘用激光焊接固定后，使轴向推力板的一侧的面与凸缘的一个面对向接近的工序，和将轴向推力板与套筒的端部的一部分进行固定的工序。

采用该方法，由于能将凸缘与轴向推力板的对向接近面构成作为轴向推力轴承部，故能取得大的支承轴的轴线方向负荷的动压。又，由于将轴向推力板与套筒固定，故能提高主轴电动机的机械强度。

又，本发明的主轴电动机的组装方法的特征在于，将在激光焊接中或激光焊接后对激光焊接部及第1圆盘状体(凸缘)的至少一方进行磨削。采用该方法，能在因激光焊接而产生损伤部的场合对其进行修复并能将凸缘的相对轴的面晃动进行矫正。因此轴承寿命变得优异。

又，本发明的主轴电动机的组装方法包括：将比该轴直径大的圆盘状凸缘固定在轴的一部分上的工序，将轴由其轴线方向的端部侧从两端开放型套筒的一侧端部侧嵌入的工，使轴向推力板的一个面与凸缘的一侧的面对向接近的工序，将轴向力板的另一个面与套筒的一侧的端部固定、并将两端开放型套筒的一个端部密封的工序。

采用该方法，由于能将凸缘与轴向推力板的对向接近面构成作为轴向推力轴承部，故能增大支承轴的轴线方向负荷的动压。又，采用该方法，由于将轴向力板与套筒固定，故能提高主轴电动机的机械强度。再有，采用该方法，由于套筒使用两端开放型，故即使是在将圆盘状凸缘安装在轴上后也容易构成带凸缘的轴的嵌入、嵌合。

又，本发明的主轴电动机的组装方法包括：将单元部件的圆筒状套筒的外周面安装在底座构件上的工序，在轴的另一个端部侧上安装转子轮毂的工序。单元部件由于是作为主轴电动机的中枢部的流体轴承装置，故要预先准备该单元部件，此后，能将流体轴承装置安装在底座构件上，并在流体轴承装置上安装转子轮毂。如此，就能消除主轴电动机的组装麻烦，并能提供给装的简便化、省力化。

又，本发明的主轴电动机的组装方法的特征在于，将轴与凸缘的固定部位及轴与转子轮毂的固定部位中的至少一个利用激光焊接来固定。这样，由于对固定于轴上并与轴一起旋转的构件的至少1个利用激光焊接来固定，故能提高固定强度及组装精确度。因此，能提供轴承寿命、耐冲击性优异的主轴电动机。

工业上的可应用性

本发明由于能提供结构及组装方法简单并具有耐冲击性及轴承寿命优异的动压流体轴承的主轴电动机及其组装方法，故其工业上的应用价值大。

Claims (17)

1.一种主轴电动机，其特征在于，所述电动机包括：轴和固定于该轴的轴线方向的一个端部侧、直径比该轴直径大的圆盘状凸缘，嵌合在所述轴上的圆筒状的套筒，形成于所述轴和所述套筒相嵌合的对向接近面上的径向轴承间隙部，与所述套筒的上端部对向而置、固定在所述轴的轴线方向的另一个端部上的转子轮毂，与所述凸缘对向接近的轴向推力板，形成于所述凸缘一侧的面和所述轴向推力板的一侧的面对向接近的对向接近面上的轴向推力轴承间隙部，及保持于所述轴向推力轴承间隙部上的润滑流体；在所述圆盘状凸缘的中心部周边上具有嵌合所述轴的中空部；通过将所述轴一个端部嵌入、固定于所述中空部的内部，可藉此在所述中空部形成凹部。

2.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，所述轴在轴线方向的一个端部具有大直径部和小直径部的凸部；将所述凸部向所述中空部嵌入、使与之抵接。

3.如权利要求1或2所述的主轴电动机，其特征在于，对轴与固定于该轴的轴线方向的一个端部侧的圆盘状凸缘抵接的部位进行激光焊接。

4.如权利要求1或2所述的主轴电动机，其特征在于，对轴与固定于该轴的另一个端部上的转子轮毂抵接的部位进行激光焊接。

5.如权利要求1或2所述的主轴电动机，其特征在于，在轴的轴线方向的一个端部及圆盘状凸缘上分别具有非平坦部，使所述两者的非平坦部相互间抵接，并对所述抵接的部位进行激光焊接。

6.如权利要求1或2所述的主轴电动机，其特征在于，将轴与圆盘状凸缘的中空部的抵接面作成过盈配合地嵌入。

7.如权利要求2所述的主轴电动机，其特征在于，使轴凸部的侧部与设在凸缘中心部周边上的中空部的侧壁部抵接，使所述凸部的肩部与所述凸缘的另一侧的面对向接近，对所述凸部的侧部及所述凸部的肩部用激光焊接来固定。

8.一种主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述电动机的组装方法包括下述工序：准备轴的轴准备工序，使构成支承该轴的轴线方向负荷的轴向推力轴承部的第1圆盘状体与该轴的一部分抵接并固定的工序，对所述轴与所述第1圆盘状体的抵接面进行激光焊接的工序，使所述轴与圆筒状的套筒嵌合的工序，使构成轴向推力轴承部的第2圆盘状体与第1圆盘状体对向接近的工序。

9.如权利要求8所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述电动机的组装方法包括：将凸缘构成第1圆盘状体，并将轴的轴线方向的一个端部侧的侧部嵌入至形成于所述凸缘的中心部周边上的中空部的中途，形成剩留中空部的一部分的凹部的工序，从所述剩留的中空部侧对所述轴的侧部与所述中空部的侧壁部接触的部位进行激光焊接的工序。

10.如权利要求8所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述电动机的组装方法包括：第1圆盘状体构成凸缘，将设在轴的轴线方向的一个端部侧的该轴的凸部侧部与形成于所述凸缘的中心部周边上的中空部的侧壁部抵接的工序，使所述凸部的肩部与所述凸缘的另一侧的面抵接的工序，对这些抵接部位进行激光焊接的工序。

11.如权利要求8至10中之任一项所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述电动机的组装方法包括：第1圆盘状体、第2圆盘状体分别构成凸缘、轴向推力板，在对所述轴与所述凸缘用激光焊接固定后，使所述轴向推力板的一侧的面与所述凸缘的一个面对向接近的工序；将所述轴向推力板的另一侧的面与套筒的端部的一部分固定的工序。

12.如权利要求8至10中之任一项所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，在激光焊接中，或在激光焊接后，对激光焊接部及第1圆盘状体(凸缘)的至少一方进行磨削。

13.如权利要求8至10中之任一项所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述主轴电动机的组装方法包括：在轴的一部分上固定直径比该轴直径大的圆盘状凸缘的工序，将所述轴由其轴线方向的端部侧从两端开放型套筒的一个端部侧嵌入的工序，使轴向推力板的一侧的面与所述凸缘的一个面对向接近的工序，将所述轴向推力板的另一侧的面与所述套筒的一个端部进行固定，并将所端两端开放型套筒的一个端部进行密封的工序。

14.如权利要求8至10中之任一项所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，使轴与圆盘状凸缘的中空部的抵接面在相对所述轴的中心轴的旋转对称位置上的2点以上的多点上，一边向旋转方向依次移动，一边进行激光焊接。

15.一种主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述主轴电动机的组装方法藉由下述工序来组装主轴电动机的单元部件：在轴的轴线方向的一个端部上固定直径比该直径大的凸缘的工序，对固定所述凸缘的轴将其轴线方向的另一个端部侧作为前端，从圆筒状且两端开放型套筒的一端嵌入、并使所述轴的轴线方向的另一端部侧向所述套筒的另一方端侧突出的工序，使轴向推力板的一侧的面与所述凸缘的一个面对向接近的工序，将所述套筒的一端的一部分与轴向推力板固定、并密封所述两端开放型套筒的一端侧的工序。

16.如权利要求15所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，所述主轴电动机的组装方法包括：将单元部件的圆筒状套筒的外周面安装在底座构件上的工序，及在轴的另一个端部侧上安装转子毂的工序。

17.如权利要求15或16所述的主轴电动机的组装方法，其特征在于，将轴与凸缘的固定部位及轴与转子轮毂的固定部位中的至少一个部位利用激光焊接来固定。

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