CN1337770A

CN1337770A - 动压式轴承电动机及其制造方法

Info

Publication number: CN1337770A
Application number: CN01132539.9A
Authority: CN
Inventors: 斋地正义; 矢泽岳彦
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2002-02-27
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: CN1188943C; US20020047396A1; JP2002058198A; JP3723428B2; US6614139B2

Abstract

[课题]不用现有技术中所使用的夹具,可利用廉价的设备高效率地进行转子组与定子组的定位。[解决方法]在将构成轴承组的轴承套22相对于电动机机架21侧的轴承保持器21b安装时,使和该轴承套22一起构成轴承组的反向板25的图中所示的下表面与设在固定机架21侧的轴承接触部21e沿轴向方向接触。借此,包含上述轴承套22在内的轴承组被定位在轴向方向的规定位置上,以高精度的位置关系配置前述定子基准面21c与旋转体32的盘载置面32c。

Description

动压式轴承电动机及其制造方法

本发明涉及配备有利用规定的润滑流体的动压力，相对于固定轴承构件可旋转地支撑旋转轴构件的动压式轴承装置的动压式轴承电动机及其制造方法。

近年来，对于使磁盘、光学多面体、光盘等各种旋转体高速旋转的电动机，有关利用动压式轴承装置支承旋转轴的动压式轴承电动机提出了各种方案。在备有这种动压式轴承装置的动压式轴承电动机中，例如，如图4所示，在把安装记录媒体盘的旋转体1的旋转轴构件2可旋转地插入到作为固定轴承构件的轴承套3内的同时，将设在上述旋转轴构件2的外周侧的动压面与设在上述轴承套3的内周面的动压面沿半径方向相互靠近对向配置，通过在因此所形成的规定的狭小间隙内注入空气及油等润滑流体，形成径向动压式轴承部RB。同时，设于套装并固定在上述旋转轴构件2上的止推板4一侧的动压面与上述轴承套3及反向板5侧的动压面，中间经过规定的狭小间隙沿轴向靠近地对向配置，通过将空气及油等润滑流体注入到该狭小的间隙内，构成止推动压轴承部SB。

同时，利用至少设在上述径向动压轴承部RB及止推动压轴承部SB中的两个对向动压面中至少其中的一侧上的动压产生用槽等流体加压机构(图中省略)的泵作用，对润滑流体加压，利用借此所产生的动压，将前述旋转轴构件2分别沿径向方向及推力方向以浮起的状态进行可旋转的支承。

在组装这样构成的动压式轴承电动机时，首先相对于旋转轴构件2固定转动体1，将上述旋转轴构件2插入经过必要的加工的轴承套3的内侧，然后，把止推板4套装在旋转轴构件2的前端部分上。接着，以把上述止推板4夹持在轴承套3与其之间的方式，把反向板5安装到上述轴承套3的开口部分上，用粘合剂6将该反向板5与轴承套3之间的半径方向的间隙密封，构成轴承组。然后，在用油作为润滑流体使用时，对上述轴承组的径向动压式轴承部RB及止推动压轴承部SB的内部进行除气，利用这时的真空吸引力向上述各轴承内部填充油。在把附着在轴承组上的多余的油除去之后，将环状磁铁7中间经过背部轭铁粘合固定在上述旋转体1的内周面上，获得转子组。

另一方面，对于中间经过绝缘纸固定基板的电动机机架11，将卷绕有绕组12的定子铁心13相对于铁心保持部14配合固定，通过进行配线密封获得定子组。同时，将上述转子组的轴承套3插入粘接并固定在该定子组的铁心保持部14的内周上，完成电动机的组装。这时，在进行上述定子组和转子组的组装时，借助适当的夹具设定定子组和转子组的位置关系，利用该夹具一面将两个构件彼此之间保持一定的位置关系一面进行固定作业。

但是，在这种利用夹具对定子组及转子组的位置关系进行作业时，伴随着对夹具要进行正确定位等十分烦杂的操作，特别是，在载置各种记录媒体盘的电动机的情况下，必须相对于定子组侧的基准面高精度地调整转子组侧的盘的载置高度及平行度，而且，还要一直保持到粘合剂固化为止，花费很长的时间。从而，在使用上述的夹具的调整、固定作业需要很长时间，成为生产效率下降的原因，同时，由于必须准备大量的高精度的夹具，从而还存在着提高制造设备的成本的问题。

因此，本发明的目的是提供一种可容易、高效且高精度地组装定子组和转子组的动压式轴承电动机。

为达到上述目的，在根据本发明的动压式轴承电动机中，对于备有将旋转轴构件可自由旋转地相对于安装在电动机机架或其组装体侧的固定轴承构件插入的同时、借助注入到这些固定轴承构件与旋转构件的间隙部分中的润滑流体所产生的动压支承上述旋转轴构件的动压式轴承装置的动压式轴承电动机，在上述电动机机架或其组装体侧设置安装并固定前述固定轴承构件的大致为圆筒状的轴承保持构件的同时，在上述轴承保持构件上设置轴承接触部，该轴承接触部沿轴向方向相对于前述固定轴构件或其组装体的一部分接触，并且将上述固定轴承构件定位在轴向方向的规定位置处。

采用具有这种结构的根据本发明的动压式轴承电动机，在把固定轴承构件相对于电动机机架侧的轴承保持构件安装时，通过使固定轴承构件或其组装体的一部分与设在电动机机架侧的轴承接触部接触，上述固定轴承构件在轴向方向上被定位，无需现有技术中所采用的夹具，可用廉价的设备且高效地进行转子组及定子组的定位作业。

并且，在本发明的动压式轴承电动机中，在把前述固定轴承构件保持在前述轴承保持构件的内周侧的同时，如果把定子铁心套装在上述轴承保持构件的外周侧上的话，由于可将定子铁心等各部件相对于轴承保持构件的安装工序与润滑流体的注入工序分别、独立地进行，从而可以几乎不必顾及由于润滑流体的注入造成的污染等进行各部件的组装作业。

这时，如果在前述轴承保持构件上设置通过与前述定子铁心的一部分在轴向方向上接触、将定子铁心在轴向方向上定位的铁心接触部的话，能够更可靠地进行转子组与定子组的定位作业，同时，在电动机机架上设置作为在把动压式轴承电动机安装到装置主体上时的位置基准的定子基准面的情况下，能够更进一步可靠地进行对装置主体侧的定位作业。

此外，如果在前述轴承保持构件的轴向的一端侧于该轴承保持构件的中心部分形成通气孔的话，在它们之间的空间内被加压的空气通过通气孔被排出到外部，从而，上述两个构件彼此间的安装作业不受空气阻力影响，可很容易地进行，同时，可以很好地避免由于上述加压空气所造成的润滑流体向外部的泄漏及粘合剂的飞溅。

同时，根据本发明的动压式轴承电动机，在包括将旋转轴承部相对于固定轴承部可自由旋转地插入且形成轴承组的工序、向上述固定轴承构件与旋转轴构件的间隙部分内注入润滑流体的工序、以及把上述轴承组安装到电动机机架或其组合体侧的工序等各种工序的、备有动压式轴承装置的动压式轴承电动机的制造方法中，在上述电动机机架或其组合体侧设置安装并固定前述固定轴承构件的基本上为圆筒状的轴承保持构件的同时，在上述轴承保持构件上设置与轴承组的一部分接触的轴承接触部，当把前述轴承组的固定轴承构件安装到上述轴承保持构件上时，通过使前述轴承组的一部分沿轴向方向与上述轴承保持构件的轴承接触部接触，将上述固定轴承构件定位在轴向方向的规定位置上。

采用这种动压式轴承电动机的制造方法，在相对于电动机机架侧的轴承保持构件安装固定轴承构件时，通过使固定轴承构件或其组装体的一部分与设在电动机机架侧上的轴承接触部接触，将上述固定轴承构件在轴向方向定位，不必使用现有技术中所需的夹具，利用廉价的设备高效率地进行转子组和定子组的定位作业。

同时，在上述发明中，如果在前述轴承组的组装工序后、且在将该轴承组向电动机机架或其组合体侧安装工序之前进行前述润流体的注入工序的话，定子铁心等各种部件相对于轴承保持构件的安装工序与润滑流体的注入工序分别单独独立地进行，所以几乎不必考虑与润滑流体注入工序所造成的污染等，可高效率地进行各部件的组装作业。

下面就适用于圆盘驱动装置(HDD)的实施形式对本发明进行说明，其中，首先，根据附图对上述圆盘驱动装置(HDD)的整体结构进行说明。

图1所示的轴旋转型HDD用主轴电动机的整体由作为固定构件的定子组20及相对于定子组20从图中上侧安装的作为旋转构件的转子组30构成。其中，定子组20具有用螺旋夹在图中省略的主体装置的固定底座侧的的固定机架21，而在构成该固定机架21的圆盘状部分21a的大致中央部分上，以竖立设置、配备有构成轴承保持构件的环状圆筒状壳体的轴承保持器21b的方式成一整体地形成。在图中所示的上述圆盘状部分21a所下面侧上，形成定子基准面21c，通过使定子基准面21c与作为电动机总体相对于图中省略的装置主体侧的安装基准面相接触，能够以很高的精度进行电动机的安装。

进而，将形成中空圆筒状态的作为固定轴承构件的轴承套22插入到上述轴承保持器21b的内周壁面侧，利用图中省略的粘合剂加以固定。此外，上述轴承套22也可通过压入或热压配合进行接合。这种造成套22，为了容易进行小直径的轴承孔加工等，用磷青铜等铜系合金材料形成。

同时，在设于前述轴承保持器21b的外周侧壁面上的安装面上，套装有电磁钢板层叠制成的定子铁心23。该定子铁心23，通过相对于使上述制成保持器21b的外周侧壁面的一部分凹入形成的铁心接触部21d沿轴向方向接触，进行轴向方向的定位。在设于上述定子铁心23上的各突出极上分别卷绕驱动线圈24。

进而，构成上述转子组30的旋转轴31可自由旋转地插入沿上述轴承套22的中心轴贯通形成的轴承孔内。本实施形式中的旋转轴31由不锈钢制成。

同时，形成于上述轴承套22的轴承孔的内周面上的动压面相对于形成在上述旋转轴31的外周面上的动压面，沿半径方向对向地配置，在它们之间的微小轴承间隙空间内，沿轴向方向相互隔开地形成处于两个部位处的径向动压轴承部RB，RB。更详细地说，在上述各径向动压式轴承部RB处的轴承套22测定动压面，与旋转轴31侧的动压面，中间经过几个微米的微小间隙沿圆周对向配置，在由该微小间隙构成的轴承间隙空间内，注入由润滑油有磁性流体等构成的规定的润滑流体。这时，在上述两个部位处的径向动压轴承部RB，RB之间设置流体滞留部S，在包括这两个部位处的径向动压轴承部RB，RB及流体滞留部S的轴承间隙空间内，沿轴向方向连续地填充上述润滑流体。

进而，在上述轴承套22侧的动压面上，沿轴向方向分两个区段环形地凹入设置图中省略的具有人字形等形状的产生径向动压用槽，在旋转时，借助这两组产生径向动压用槽的泵吸作用将上述润滑用流体加压产生动压，借助该润滑流体的动压后面所述的旋转体32与前面旋转轴31一起一面沿径向方向上浮一面受到轴支承。

另一方面，在前述旋转轴31的图中所示的下方侧的前端部分上，固定有圆盘状的止推板33。该止推板33以容纳在凹入设置在上述轴承套22的图中所示的下端侧的中心部分上的圆筒状凹入部内的方式配置，在该轴承套22的凹入部内，设于该止推板33的图中所示上面侧的动压面，相对于上述轴承套22侧的动压面，以邻近轴向方向的方式对向地进行配置。同时，止推板33及轴承套22的两个动压面彼此之间的轴承间隙空间内，形成止推动压轴承部SB。

进而，以靠近上述止推板33的图中所示的动压面的方式配置由直径较大的圆盘状构件构成的反向板25。该反向板25以闭塞上述轴承套22的下端侧开口的部分安装并用粘合剂26加以固定，在设于该反向板25的图中所示的上面侧上的动压面与上述止推板33的图中所示的下侧的动压面之间的相互靠近的对向间隙部分形成下侧止推动压轴承部SB。

如上所述。构成沿轴向方向靠近配置的一组止推动压轴承部SB的止推板33侧的两个动压面，以及与之对向的轴承套22和反向板25侧的两个动压面，在中间经由分别为数微米的间隙沿轴向方向对向配置的同时，在由该微小间隙构成的轴承间隙空间内，以从前述径向动压轴承部RB起连续的方式填充同一种润滑流体，该润滑流体为中间经由前述止推板33的外周侧沿轴向方向连续的。进而，在上述止推板33的动压面与轴承套22和反向板25的动压面的其中至少之一上，以环状的方式凹入地设置图中省略的具有人字形等形状的动压产生用槽，在旋转时，借助该止推动压产生用槽对上述润滑流体加压产生动压，利用该润滑流体的动压，上述旋转轴31及旋转体32轴支承在止推方向。

另一方面，与上述旋转轴31一起构成转子组30的旋转体32，为了装载图中省略的磁盘等记录媒体盘，用铝系金属材料制成的大致为杯状的构件形成，设在该旋转体32的中心部分的结合孔32a利用压入或热压配合成一整体地结合到上述旋转轴31的图示的上端部分上。上述旋转体32具有将记录媒体盘装载到其外周部上的大致为圆筒状的壳体32b，在以从该壳体32b向半径方向的外侧伸出的方式设置的盘装载面上，装载图中省略的记录媒体盘。

同时，在上述壳体32b的内周壁面侧上，中间经过背部轭铁32d安装有环状确定磁铁32e。该环状确定磁铁32e以环状的方式相对于前述定子铁心23的突出极部的外周侧端面对向地邻接配置。

这里，在构成作为轴承保持构件的轴承保持器21b的圆筒状壳体的下端侧上，设置沿轴向方向与组装在轴承套22上的反向板25接触的轴承接触部21e。该轴承接触部21e由将从上述轴承保持器21b的圆筒状壳体的下端缘侧向中心侧延伸的支撑圆盘部21f的内周部分向支撑内方侧(图中的上方侧)沿轴向方向凸出的凸状部分构成，该轴承接触部21e的凸状的前端面通过与配置在上方侧的反向板25的下表面侧接触，将上述轴承套22的整体定位在轴向方向的规定位置上。

这时，由上述轴承接触部21e定位的轴承套22在轴向方向上的规定位置，相对于固定机架21的定子基准面21c，将前述旋转体32的盘装载面32c在规定的公差范围内设定在轴向方向的规定的位置上。

同时，从上述轴承接触部21e起的更靠近中心侧的区域内，设置由该轴承接触部21e划分成的通气孔21g。该通气孔21g是由于下述原因设置的，即，在旋转轴31，旋转体32，止推板33及反向板25作为轴承组被装配起来的状态下，轴承套22的外周壁面沿轴承保持器21b的内周壁面安装时，在上述轴承保持器21b的内部的空气被加压，而被加压的空气则通过上述通气孔21g被排出到外部。

在装配这种结构的硬盘驱动装置(HDD)时，首先将旋转体32相对于旋转轴31固定进行必要的精加工，将上述旋转轴31插入到轴承套22的内部。然后，将止推板33套装在上述旋转轴1的前端侧，将该止推板夹持在轴承套22之间，将反向板25安装到上述轴承套22的开口部分上，用粘合剂26等将该反向板25与轴承套22之间的沿半径方向的间隙封接，形成轴承组。

其次，在利用油等作为润滑流体的场合，将构成上述轴承组的轴承套22的轴承内部除气，利用这时产生的真空吸引力将润滑流体注入轴承套22的内部。然后，在把附着在由上述轴承套22等构成的轴承组上的多余的油除去，中间经过背部轭铁32d将环状磁体32e利用粘接等方式固定在旋转体32的内周壁面上，获得转子组。

另一方面，对于固定机架21侧，中间经过绝缘纸将基板粘贴于其上，在把卷绕有驱动线圈24的定子铁心23套装在轴承保持器21b的外周侧壁面上之后，进行配线、封接，获得定子组。然后，将轴承组的轴承套22插入到构成该定子组的轴承保持器21b的内周壁面侧，粘接、固定，完成电动机的组装。

在这种实施形式的硬盘驱动装置中，在将构成轴承组的轴承套22相对于固定机架21侧的轴承保持架21b进行安装时，与该轴承套22一起构成轴承组的反向板25的图中所示的下表面沿轴向方向与设在固定机架21侧的轴承接触部21e接触。借此，包含上述轴承套22的轴承组被定位在轴向方向的规定位置处，以高精度的位置关系配置前述定子基准面和旋转体32的盘装截面。即，根据本实施形式，不用现有技术中的夹具，可以用廉价的设备并高效率地进行转子组及定子组的定位，特别是，如本实施形式所述，在装载要求高精度地进行位置调整的记录媒体盘的电动机装置中，实施作用及效果十分显著。

在装配这种转子组和定子组时，定子组侧各部件的组装，例如，定子铁心23等的各部件相对于轴承保持器21b的装配关系，与润滑流体相对于转子组、更正确地说相对于构成轴承组的轴承套22的注入工序分开、独立地进行。从而，可以不必顾及因润滑油的注入工序造成的污染等而高效地进行实施定子组侧定各部件的组装作业。

进而，在本实施形式中，在构成轴承组的轴承套22相对固定机架21侧的轴承保持器21b进行装配时，由于在它们之间被加压的空气通过通气孔21g被排出外部，所以，在上述两个构件的装配作业不受空气阻力易于进行的同时，还可以避免因加压空气造成的润滑流体向外部的泄漏以及粘合剂的飞溅。

另一方面，在对应于上述实施形式的构件赋予相同符号的图2所示的实施形式中，为了承受轴承轴22的外壁面的轴向方向的中间部分，在轴承保持器21b的图中所示的上端侧的前端缘上设置轴承接触部21h。该轴承接触部21h是为了使上述轴承套22的图中所示的上半部分相对于沿半径方向向外扩大而形成的阶梯部相接触而形成的，该阶梯部通过与形成在上述轴承保持器21b的前端缘的轴承接触部21h沿轴向方向接触，包括轴承套22的轴承组被定位在轴向方向的规定位置上。利用这种实施形式，也可以获得与上述实施形式相同的作用与效果。

进而，与上述实施形式相对应的构件赋予相同符号的图3所示的实施形式，是定子铁心23相对于构成这种主体的基板41直接安装构成的情况，在本实施形式中，设在上述基板41上的轴承接触部41a，是相对于构成轴承组的反向板25沿轴向方向接触构成的。在这种实施形式中，也可以获得与上述各实施形式同样的作用和效果。

上面对本发明人所发明的实施形式进行了具体地说明，但本发明并不局限于上述实施形式，不言而喻，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变形。

例如，本发明除上述硬盘驱动用(HDD)电动机之外，例如也适用于诸如用于光学多面体旋转用电动机的电压式轴承装置等多种多样的电压式轴承电动机。

如上面所述的根据本发明的电压式轴承电动机，在相对于电动机机架侧的轴承保持构件安装固定轴承构件时，由于不用现有技术中的夹具，通过在电动机机架侧设置将上述固定轴承构件在轴向方向定位的轴承接触部，可用廉价的设备而且高效地进行转子组及定子组的定位，从而在很好地保持电压式轴承电动机的装配精度的同时还可以提高生产率。

同时采用根据本发明的动压式轴承电动机，由于定子铁心等各部件相对于轴承保持构件的安装工序可与润滑流体的注入工序分别独立地进行，从而无须考虑由润滑流体的注入工序而造成的污染等，可高效率地进行各部件的装配作业，从而从这一角度出发，也可提高生产率。

进而，根据本发明的动压式轴承电动机，在固定轴承构件相对于电动机机架侧的轴承保持构件的安装时，通过在它们之间的空间内设置将加压的空气排出到外部的通气孔，可很好地避免由加压空气造成的润滑流体的外泄，从而可更进一步获得上述良好的效果。

[图1]是表示备有根据本发明的一种实施形式的动压式轴承装置的HDD用电动机的结构例的纵剖面说明图。

[图2]是表示备有根据本发明的另一种实施形式的动压式轴承装置的HDD用电动机结构例的纵剖面说明图。

[图3]是表示备有根据本发明的再一种实施形式的动压式轴承装置的HDD用电动机的结构侧的纵剖面说明图。

[图4]是表示备有现有技术的动压式轴承装置的HDD用电动机的一个例子的纵剖面说明图。

Claims

1、动压式轴承电动机，在配备有把旋转轴构件可自由旋转地插入到装配在电动机机架或其组装体侧的固定轴承构件上的同时，借助注入到所述固定轴承构件与旋转轴构件的间隙部分的润滑流体所产生的动压支承上述旋转轴构件的动压式轴承装置的动压式轴承电动机中，其特征为，

在上述电动机机架或其组装体侧设置安装固定前述固定轴承构件的大致为圆筒状的轴承保持构件的同时，

在上述轴承保持构件上，设置相对于前述固定轴承构件或其组装体的一部分沿轴向方向接触，将上述固定轴承构件定位在轴向方向上的规定位置上的轴承接触部。

2、如权利要求1所述的动压式轴承电动机，其特征为，前述轴承保持构件与前述电动机机架成一整体地形成或固定在前述电动机机架上形成，前述固定轴承构件通过粘接固定在前述轴承保持构件上。

3、如权利要求2所述的动压式轴承电动机，其特征为，前述固定轴承构件安装、固定在前述轴承保持构件的内周侧的同时，将定子铁心套装在上述轴承保持构件的外周侧上。

4、如权利要求3所述的动压式轴承电动机，其特征为，在前述轴承保持构件上，设置通过沿轴向方向对前述定子铁心接触将该定子铁心在轴向方向上定位的接触部。

5、如权利要求1所述的动压式轴承电动机，其特征为，在前述电动机机架上设置作为把该动压式轴承电动机安装到装置主体侧上时的位置基准的定子基准面，利用设在前述轴承保持构件上的前述轴承接触部将前述固定轴承构件定位在轴向方向的规定位置上。

6、如权利要求5所述的动压式轴承电动机，其特征为，在前述旋转轴构件上安装载置记录媒体盘的转动体，将该转动体的盘载置面相对于定子基准面设置在规定的位置上。

7、如权利要求1所述的动压式轴承电动机，其特征为，前述轴承接触部，以在前述轴承保持构件的轴向方向的一端侧，于该轴承保持构件的中心部分形成通气孔的方式设置。

8、如权利要求1所述的动压式轴承电动机，其特征为，前述轴承接触部以使前述轴承保持构件与设在前述固定轴承构件的轴向方向的中间部分的阶梯部接触的方式形成。

9、动压式轴承电动机的制造方法，在包括：将旋转轴构件可自由旋转地插入固定轴承构件形成轴承组的工序、在上述固定轴承构件与上述旋转轴构件的间隙部分间注入润滑流体工序，以及将上述轴承组安装到电动机机架或其组装体侧的工序、备有动压式轴承装置的动压式轴承电动机的制造方法中，其特征为，

在上述电动机机架或其组装体侧设置安装固定前述固定轴承构件的大致为圆筒状的轴承保持构件的同时，在上述轴承保持构件上设置与前述轴承组的一部分接触的轴承接触部，

在把前述轴承组的固定轴承构件安装到上述轴承保持构件上时，通过使前述轴承组的一部分相对于上述轴承保持构件的轴承接触部在轴向方向上接触，将上述固定轴承构件定位在轴向方向的规定位置处。

10、如权利要求9所述的动压式轴承电动机制造方法，其特征为，在前述轴承组的组装工序后、且在把该轴承组向电动机机架或其组装体侧安装工序之前，实施前述润滑流体的注入工序。

11、如权利要求10所述的动压式轴承电动机制造方法，其特征为，在前述旋转轴构件上安装载置记录媒体盘的转动体。