CN1704202A - 制造流体动压轴承和主轴电机的方法以及主轴电机 - Google Patents

Abstract

在轴颈安装有流体动压轴承的主轴电机中，尤其在应用于经受振动和冲击的记录盘驱动器中的主轴电机中，电机转子侧轴承表面和定子侧轴承表面之间形成的毛细管密封的密封性能、在邻近毛细管密封部分的转子侧/定子侧干燥区域表面上的疏油剂的粘附性、以及电机元件间的粘合强度都得到了提高。构成密封部分的转子侧/定子侧表面在预定条件下暴露于等离子或紫外线下，以提高表面对于轴承流体的润湿性。干燥区域表面受到同样照射，以提高其对于疏油剂的润湿性。粘附结合的元件表面受到同样照射，以提高其对于粘结剂的润湿性，从而提高粘合强度。暴露表面可由合成树脂构成，以进一步提高其润湿性，或由金属制成，以从等离子/紫外线照射中获得清洗功效。

Description

制造流体动压轴承和主轴电机的方法 以及主轴电机

技术领域

本发明涉及流体动压轴承的制造方法、主轴电机的制造方法以及主轴电机和记录盘驱动器。

背景技术

近年来，在硬盘和类似的记录盘驱动器中的盘形记录介质上每单位面积记录的信息量日益增加，并且信息密度在增长。日益增加的记录密度已经导致要求在高速旋转下稳定地支撑盘形记录介质。

同时，记录盘驱动器不仅在传统上使用驱动器的固定计算机(例如，台式计算机和服务器)上获得应用，而且在车载装置、便携装置以及其它移动装置上也获得应用。这种移动应用导致对抗冲击和耐久性更高的要求(对如在传统情况下不使驱动器受到振动和冲击环境下采用驱动器的设备未曾有过的要求)。

以此为背景，用于在高速旋转下稳定地支撑盘驱动器转子单元的轴承已经在发展中。

为了使轴承能够符合该要求，极为重要的几点考虑是：

(A)改善轴承的毛细管密封(capillary seal)部分的密封性能；

(B)提高防止沿着毛细管密封部分附近的表面润湿扩散的能力；

(C)提高构成动压轴承和主轴电机的元件的连接强度。

考虑(A)

流体动压轴承包括轴颈单元和轴颈支撑单元，在二者之间形成有狭窄的微隙。在该微隙内保持有润滑流体，例如油。被称为毛细管密封部分的油封机构设置在轴承的、其中所述微隙向外部大气开口的部分中。该毛细管密封部分为这样的形式，即其中在所述轴颈和在轴承的轴颈支撑侧上与该轴颈相对的密封表面之间的间隙沿着轴向向上逐渐张开。在毛细管密封部分中形成油和外部大气之间的边界面。

如果润滑流体没有通过毛细管密封部分被封入，则流体就会泄漏到外面。结果，保持在微隙中的润滑流体变少，最终会降低轴承的使用寿命。在用于尤其是小型主轴电机中的轴承中，由于保持在轴承内部的油的总量很少，因此即使泄漏了微量的润滑流体，也容易发生缺油。而且，毛细管密封中的较差的密封性能问题会使轴承上的振动或其它冲击破坏密封边界面的完整性。

使油与构成毛细管密封部分的元件之间的接触角保持为较小，这对于提高毛细管密封的强度是至关重要的。

考虑(B)

在构成毛细管密封部分的外侧的元件表面上施加疏油剂。施加疏油剂会防止润滑流体由于润湿扩散作用而从毛细管密封部分沿着轴承元件表面流动到轴承外面。

施加疏油剂的方法是将已经溶解在溶剂中的疏油剂涂在元件表面上，并且使溶剂汽化以使疏油剂粘附在表面上。

然而，疏油剂对于密封元件表面的润湿性很差，这意味着疏油剂对表面的粘附性还不令人满意。因此，在制造动压轴承中的除油或相关的结束操作都容易使疏油剂剥离。尽管由于防护剂的性能，至今都在使用诸如在元件上刻细槽或厚厚地涂覆疏油剂等工艺，但是这种工艺提高了元件的成本，而且这并不算是一种根本的解决办法。

考虑(C)

用于硬盘驱动器的主轴电机安装有基座元件和用作定子侧轴承元件的圆柱形套筒壳体，并且该套筒壳体固定在基座元件上。所述套筒壳体的外圆周表面通过插设的粘合剂而固定在形成于基座元件中的安装孔的内圆周表面上。

主轴电机轴承元件中的轻微翘曲或变形都会给尤其是流体动压轴承带来问题，这是因为轴承间隙特别小。基于此，经常使用粘合剂而不是容易引起热变形的焊接在多个交互元件的接合处粘合固定。

尤其在轴承上作用振动和冲击的环境下(例如，在移动和车载装置中)，特别大的载荷作用在元件之间的连接处。更具体地，在其中装置可能跌落的场合会强制要求承受严重冲击(大于1000G)的能力。然而，主轴电机按比率缩小的结果是，内部元件粘合长度缩短，这对提高粘合强度带来了挑战。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种能够提高主轴电机中的粘合强度的制造方法。

本发明的第二目的在于提供一种流体动压轴承的制造方法，它能够改善毛细管密封部分的密封性能。

本发明的第三目的在于提供一种流体动压轴承的制造方法，它能够将用于疏油表面的疏油剂稳定地粘着在该疏油表面上。

可实施本发明第一方面的流体动压轴承的制造方法的流体动压轴承具有如下结构。即，所述流体动压轴承包括定子单元和相对于该定子单元旋转的转子单元。所述定子单元和转子单元横过一微隙彼此相对。润滑流体填充并保持在该微隙内。

在所述定子单元和转子单元之间形成有与所述微隙相通的间隙。该间隙与所述微隙相通的部分用作毛细管密封部分。在所述毛细管密封部分中形成润滑流体和外部大气之间的边界面。所述定子单元和转子单元的相对表面形成该毛细管密封部分。

本发明的第一方面为刚才提出的流体动压轴承的制造方法，包括至少如下第一和第二步骤。在第一步骤中，在构成所述毛细管密封部分的转子侧表面和定子侧表面中的至少一个表面上进行表面处理过程，该表面处理过程包括等离子照射和紫外线束照射中的至少一种。另外，在第一步骤完成之后(并不需要在完成之后立即)，可进行第二步骤，在该步骤中，向所述微隙中注入润滑流体。

在本发明第一方面中的第一步骤可在所述流体动压轴承的转子单元和定子单元装配之前进行。特别地，所述转子单元和定子单元的相应部分可分别进行第一步骤的表面处理过程。同样，可以在所述两个定子单元和转子单元上进行第一步骤的表面处理过程，其可以在所述转子单元和定子单元上同时或不同时进行。

可在所述第一和第二步骤之间进行包括装配、加热、加压和清洗的轴承制造工序。

实施本发明第一方面提高了构成毛细管密封部分的表面相对于有机物质的润湿性，从而使润湿角极小。因此，提高的润湿性改善了毛细管密封的密封性能。另一优点是，对(一个或多个)毛细管密封部分表面进行紫外线束和等离子照射分解并清除了金属表面粘附的有机物质，这些有机物质会使润滑流体的质量变差。又一好处在于，进行紫外线束和等离子照射不需要使用对环境有害的化学制剂。而且，与使用化学制剂或通过机械加工相关部件的表面处理相比，进行紫外线束和等离子照射的工作简单并且操作时间较短。因此，提高了可操作性和生产率。

此外，通过所述毛细管密封部分可更有利地进行在所述轴承间隙中填充润滑流体的第二步骤过程。通过已经进行紫外线束或等离子照射而提高了润湿性的(一个或多个)表面来填充轴承间隙，这可以防止润滑流体中混入气泡。因此，可以更精确地调节润滑流体的注入量。

另外根据本发明的第一方面，有利地，构成所述毛细管密封部分的所述定子单元和转子单元表面中至少一个表面由树脂材料形成。树脂通过等离子照射或紫外线束照射而被表面激活，因此由树脂材料构成所述密封部分的(一个或多个)表面提高了(一个或多个)表面对于润滑流体的润湿性。

仍根据本发明的第一方面，构成所述毛细管密封部分的定子单元和转子单元表面中的至少一个表面可以由金属形成。在这种情况下的制造方法中，有利地，可以通过等离子照射和紫外线束照射中的至少一种在金属元件上更大程度地进行第一步骤中的表面处理过程。基于等离子的清洗或使用紫外线束的清洗溶解了粘附在金属表面上的油脂或其它尘垢，因此适于理想地清洗要求较高清洁度的轴承元件。通过第一步骤进行的清洗能够使清洁过程和表面处理过程同时进行，这使得该制造方法具有良好的可操作性。

还根据本发明的第一发面，可包括第十四步骤，其中在构成所述微隙的定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面上，进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程。

所述微隙的表面构成流体动压轴承的轴承表面。提高表面对于润滑流体的润湿性，这增强了轴承保持所述定子单元表面和转子单元表面之间润滑流体的能力。提高的表面间滑润剂的保持能力有助于防止所述定子单元表面和转子单元表面接触，即使在轴承承受更强大的冲击和振动的情况下也是如此。

可实施本发明第二方面的流体动压轴承制造方法的流体动压轴承具有如下的结构。即，以与本发明第一方面中的流体动压轴承的相同的方式，该流体动压轴承以包括定子单元和相对于该定子单元旋转的转子单元。而且，以与在本发明第一方面中相同的方式形成毛细管密封部分。在该毛细管密封部分中形成润滑流体和外部大气之间的边界面。

此外，在所述定子单元或转子单元中至少一个上设置邻接所述毛细管密封部分的干燥区域表面。形成该干燥区域表面以使所述表面涂覆有疏油剂。

如上所述的本发明第二方面的流体动压轴承的制造方法包括如下第四、第五和第六步骤。在第四步骤中，在轴承的定子侧或转子侧的至少一个上的干燥区域表面上进行包括等离子照射和紫外线束照射中至少一个的表面处理过程。而且，在第四步骤之后(并不需要在完成之后立即)进行第五步骤，在该步骤中向(一个或多个)干燥区域表面施加疏油剂。此外，在第五步骤之后(并不需要在完成之后立即)进行第六步骤，在该步骤中在所述微隙内部填充润滑流体。

与在本发明第一方面中第一步骤的情况相同，第四步骤在轴承装配过程之前或之后都不重要。而且，在所述定子单元和转子单元上进行第四步骤的过程中，对于所述两个单元可同时或不同时进行。此外，可根据需要在第四步骤和第五步骤之间或在第五步骤和第六步骤之间进行其它与制造轴承有关的步骤(包括装配、加热、加压以及清洗)。

通过实施本发明的第二方面提高了在(一个或多个)干燥区域表面中在该(一个或多个)干燥区域表面和疏油剂之间的润湿性。该提高的润湿性防止了疏油剂脱落(剥离)。因此，防止了润滑流体在与毛细管密封部分连续的(一个或多个)干燥区域表面上由于润湿扩散而流动。

因为尤其是转子单元的干燥区域表面由于转子单元旋转时的离心力而易于润湿扩散，所以在所述转子单元的干燥区域表面上有利地进行第四步骤，从而使疏油剂不会剥离。

在本发明的第二方面中，还有利地包括第七步骤，其中在所述定子单元和转子单元的一个上形成毛细管密封部分处进行包括等离子照射和紫外线照射中至少一个的表面处理过程。

而且，由于构成所述(一个或多个)干燥区域表面的(一个或多个)表面和构成所述毛细管密封部分的表面彼此邻接，因此第四步骤和第七步骤同时进行有助于进行高效率的制造工作。

上述表面处理过程提高了毛细管密封部分的润滑流体保持能力，并且防止了疏油剂剥离，这些都能有效地防止润滑流体泄漏。

还根据本发明的第二方面，有利地，构成所述毛细管密封部分的定子单元表面和转子单元表面中至少一个表面由树脂材料形成。通过等离子照射或紫外线束照射容易使树脂在表面激活，从而用树脂材料构成所述密封部分的(一个或多个)表面提高了该(一个或多个)表面和疏油剂之间的粘着力。

仍根据本发明第二方面，在所述轴承的定子单元侧和转子单元侧中至少一个上的干燥区域表面可由金属形成。在这种情况下的制造方法中，有利地，可以通过等离子照射和紫外线束照射中至少之一在金属元件上更大程度地进行第四步骤中的表面处理过程。基于等离子的清洗或使用紫外线束的清洗溶解了粘附在金属表面上的油脂或其它尘垢，因此理想地适于清洗要求较高清洁度的轴承元件。通过第四步骤进行的清洗能够使清洁过程和表面处理过程同时进行，这使得该制造方法具有极好的可操作性。

还根据本发明第二方面，可包括第十五步骤，其中在构成所述微隙的定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面上进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程。

所述微隙的表面构成流体动压轴承的轴承表面。提高所述表面对于润滑流体的润湿性，这增强了轴承保持所述定子单元表面和转子单元表面之间润滑流体的能力。提高的表面间滑润剂的保持能力有助于防止所述定子单元表面和转子单元表面接触，即使在轴承承受更强大的冲击和振动的情况下也是如此。

可实施本发明第二方面的主轴电机的制造方法的主轴电机具有如下的结构。即，所述主轴电机装配有基座元件、固定在该基座元件上的定子单元、以及被支撑以相对于该定子单元旋转的转子单元。所述基座元件为主轴电机的底板。在主轴电机是直流无刷电机的情况下，围绕其缠绕有线圈的定子固定在所述基座元件或定子单元上。

定子单元限定了一外圆周表面。所述基座元件设有与所述定子单元外圆周表面的形状相对应结构的粘结表面。所述定子单元粘附地固定在基座元件上。

如上所述的本发明第三方面的主轴电机的制造方法包括如下第八到第十步骤。即，在第八步骤中，在所述定子单元的外圆周表面或所述基座元件的粘结表面中至少一个表面上进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中至少一种表面处理过程。在第九步骤中(其在第八步骤之后进行)，在所述定子单元的外圆周表面或所述基座元件的粘结表面中的至少一个表面上施加粘结剂。随后，在第十步骤中，将所述定子单元插入所述基座元件中，同时使所述定子单元的外圆周表面装配在所述基座元件的粘结表面上，从而使所述定子单元和所述基座元件通过粘结剂而粘结。此外在第十步骤中，所述粘结剂硬化，从而将所述定子单元固定在所述基座元件上。如何使所述粘结剂硬化的示例包括：如果所述粘结剂为热固性的，则对其加热；如果所述粘结剂为厌氧型的，则将其与空气隔离；如果所述粘结剂为紫外硬化的，则用紫外线束照射它；以及如果所述粘结剂为双组分物系，则使其与硬化剂混合。

实施本发明的第三方面提高了通过粘结剂粘结的表面相对于有机物质的润湿性，因此提高了粘结剂和粘结表面之间的粘附性。这样，当粘结剂固定时就提高了粘合强度。而且，所述表面相对于粘结剂的润湿性提高的事实，使粘结剂能够进入所述定子单元和基座元件之间的狭窄间隙中，以产生更强大的粘合强度。因此，可使主轴电机更坚固，尤其是抗干扰能力(例如，冲击和振动)，这使电机的使用寿命更长。

还根据本发明的第三方面，有利地，所述定子单元的外圆周表面和所述底板的粘结表面中至少一个由树脂材料形成。通过等离子照射或紫外线束照射容易使树脂在表面处激活，因此使树脂材料构成所述定子单元/底板的(一个或多个)表面提高了该(一个或多个)表面和粘结剂之间的润湿性。

仍根据本发明第三方面，所述定子单元的外圆周表面和所述底板的粘结表面中至少一个表面可由金属形成。在这种情况下的制造方法中，有利地，可以通过等离子照射和紫外线束照射中至少之一在所述定子单元和底板上更大程度地进行第八步骤中的表面处理过程。基于等离子的清洗或使用紫外线的清洗溶解了粘附在金属表面上的油脂或其它尘垢，因此理想地适于清洗要求较高清洁度的主轴电机。通过第八步骤进行的清洗能够使清洁过程和表面处理过程同时进行，这使得该制造方法具有极好的可操作性。

在利用通过本发明第一方面的制造方法制造的流体动压轴承的主轴电机中，毛细管密封部分的性能优越，并且提高该毛细管密封的性能有助于生产具有延长的使用寿命且抗冲击的主轴电机。

另外，采用通过本发明第二方面的制造方法制造的流体动压轴承的主轴电机，能够使疏油剂所施加的表面保持稳定的疏油性，这有助于通过防止润滑流体的润湿扩散而生产具有延长使用寿命的主轴电机。

采用通过本发明第三方面的制造方法制造的主轴电机的记录盘驱动器，尤其提高了该电机的使用寿命和抗冲击性能。在所述基座元件构成盘驱动器壳体的情况下，能够防止记录盘驱动器的内部/外部空气溢出/进入，这就避免了污染物进入壳体的内部。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点对本领域的技术人员而言将变得显而易见。

图1为本发明的记录盘驱动器的剖视图；

图2为涉及本发明第一实施例的流体动压轴承以及应用该轴承的主轴电机的剖视图；

图3为涉及本发明第二实施例的流体动压轴承以及应用该轴承的主轴电机的剖视图；

图4为涉及本发明第三实施例的流体动压轴承以及应用该轴承的主轴电机的剖视图；以及

图5为显示本发明的流体动压轴承的关键特征的局部放大剖视图，其中插入了毛细管密封部分的放大视图。

具体实施方式

下面将参照附图说明实施本发明的方式。应该理解在这些实施例的说明中，当使用没有特殊标记的表示方向的术语时，该术语表示在图中所表示的方向；因此，这种注释并不限制在实施本发明中的方向。

第一实施例

在本实施例中，在旋转盘形记录介质的主轴电机3中采用利用本发明的制造方法制造的流体动压轴承。

硬盘驱动器

参考图1，该图为显示作为实施本发明的记录盘驱动装置的硬盘驱动器1的剖视图。该硬盘驱动器1位于壳体11的内部，其设有使记录盘12旋转的主轴电机3、从记录盘12读取信息和向记录盘12写信息的磁头13、以及致动器单元14，该致动器单元14使磁头13移动到记录盘12之上的选定位置处。

主轴电机的结构轮廓

如图2所示，主轴电机3设有：转子毂21，其具有承载表面，所述记录盘12载于该承载表面上；安装在转子毂21上的环形转子磁铁32；用作基座元件的支座27；由多个线圈组成的定子31；以及流体动压轴承2，其相对于支座27和定子31旋转地支撑转子毂21和转子磁铁32。定子31与转子磁铁32的内圆周表面径向相对地固定在支座27上。流体动压轴承2一体地安装在支座27中。应该注意，该支座27可与壳体11一体形成，以便构成底板(基座元件)。

流体动压轴承的结构

流体动压轴承2设有：固定在转子毂21中的轴24；装配在轴24上的套筒22；在套筒22的径向外侧上基本为杯状的轴承壳体23，并且套筒22插入其中；以及密封衬套26，其安装在套筒22的上侧的位置处。转子毂21和轴24构成了转子单元；而轴承壳体23、套筒22和密封衬套26构成了定子单元。

轴24限定了一圆柱形外圆周表面。套筒22由烧结的多孔金属形成，并且套筒22限定了与轴24的外圆周表面径向相对的圆柱形内圆周表面。套筒22的外圆周表面粘附地固定在轴承壳体23的内圆周表面上。轴承壳体23由树脂(例如，液晶聚合物)形成。

在轴24和套筒22之间径向延伸且轴向延伸的间隙填充并保持有润滑流体35。例如将酯基或聚(α-烯烃)基油用作润滑流体35。应该注意的是，对于润滑流体35，也可以采用根据所述润滑流体如何表现而适当地选择并调整的油或者其它流体。

轴24的外圆周表面和套筒22的内圆周表面的至少一部分径向相对地间隔开几个微米，其中就形成了径向动压轴承42。轴24邻近其下侧的端部凸缘化，形成径向向外延伸的凸缘25，并且凸缘25的上表面和下表面与轴承壳体23的底面和套筒22的下端面轴向相对，其中分别构成了推力动压轴承43a和43b。

所述径向动压轴承42和推力动压轴承43在压力作用下相对于套筒22旋转地支撑轴24和转子毂21，该压力是由于保持在旋转轴24和与该轴相对的套筒22之间的间隙中的润滑流体35的流速差而产生的。而且，在构成径向轴承的套筒22的内圆周表面上形成有人字形的动压凹槽(未示出)，当轴24相对于套筒22旋转时，该凹槽在润滑流体35上沿着这样的方向施加泵送作用，即，使该流体聚集在径向动压轴承42的轴向拉伸部(axial stretch)中的方向。

现在对图5进行描述，该图为图2的局部放大视图，显示了密封衬套26和轴24的关键特征。轴24的外圆周表面和密封衬套26的内圆周表面之间的间距随着间隔朝向上而张开。这里，轴承2设置成在密封衬套26的下端处，该间隔大约为20μm，而在密封衬套26的上端处，该间隔大约为300μm。在该间隔中，在润滑流体35和外部大气之间形成边界面44，其构成了毛细管密封41。边界面44的位置取决于作用在润滑流体35和外部大气之间的界面上的表面张力的大小；该表面张力越大，边界面44就保持得越稳定。毛细管密封41的间隔大小以及在润滑流体35和构成毛细管密封部分41的表面之间的润湿角θ1的大小极大地影响表面张力的强度。

制造方法

制造流体动压轴承2的方法如下。

制造和清洗

即，首先分别制造/形成转子毂21、套筒22、轴承壳体23、轴24、密封衬套26和基座元件27。之后，清洗这些元件。使用纯净水、溶剂、酸性/碱性溶液、表面活性剂等来进行清洗。

这里，可以通过紫外线束照射或等离子(例如，紫外光臭氧)清洗来进行清洗。使用紫外线或等离子进行清洗能够高效地清除由于有机残留而引起的尘垢。而且，可以结合使用基于液体或基于照射的清洗过程。

紫外线束照射套筒外圆周表面

下面，使用紫外线束来照射套筒22的外圆周表面。紫外线束具有特殊的波长，例如使用汞灯时为365nm，而在使用低压汞灯的情况下，波长为185nm、254nm；在采用双分子激发态紫外灯(excimer lamp)的情况下，波长为126nm、146nm、172nm、222nm。为了使照射为仅在特定带宽内的紫外线，可根据需要对光进行过滤和分束，以提供专门的单一波长分量。照射时间大约为20秒。

随后，用紫外线束照射轴承壳体23的外圆周表面。紫外线照射与在套筒22的外圆周表面上进行的相同。照射时间大约为20秒。

紫外线束照射密封衬套

下面，用紫外线束照射密封衬套26的上端面和内圆周表面。该紫外线束与照射套筒22的外圆周表面使用的相同，并且从同一光源输出。照射时间大约为20秒，并且累积剂量设定为35kJ/m²。密封衬套26的上端面用作定子侧疏油剂涂覆表面46a，而密封衬套26的内圆周表面用作构成毛细管密封41的定子侧密封表面45a。

应该注意的是，这些紫外线照射操作能够获得有效的表面清洗。使用紫外线或等离子进行清洗，能够高效清除由于有机残留而引起的尘垢。

装配

下面，将轴24插入套筒22中，然后将套筒-轴组件插入轴承壳体23中。套筒22的外圆周表面和轴承壳体23的内圆周表面彼此粘附地固定在一起。通过压配将套筒22插入轴承壳体23中，这会有在套筒22中产生变形的危险，而粘结固定能够使套筒22限定在轴承壳体23中，而不会使套筒22变形。而且，由于在装配之前已经使用紫外线照射套筒22的外圆周表面，因此所述粘结剂34容易粘结在套筒表面上，从而显著地提高了套筒22和轴承壳体23之间的粘合强度。

随后，将密封衬套26插入轴承壳体23中，并且粘附地固定在壳体的内圆周表面上。轴24的与密封衬套26的内圆周表面相对的部分用作构成毛细管密封41的转子侧密封表面45b。

涂覆疏油剂33

在轴承2的制造过程的下一阶段，在位于轴24的密封表面45b的上侧的转子侧疏油剂涂覆表面46b上涂覆疏油剂33。使用用于此目的的专用分配器来涂覆疏油剂33。在轴的疏油剂涂覆表面46b中形成用于标记疏油剂33涂覆位置的凹槽。

注入润滑流体35

接下来，通过在密封衬套26和轴24之间的间隙，将润滑流体35注入在径向动压轴承42和推力动压轴承43之间的间隙中。当装配组件处于真空下时，润滑流体35流进，从而隐藏(conceal)轴承壳体26和轴24之间的间隙；然后将装配组件逐渐恢复到接近大气压力，从而使润滑流体35进入并保持在构成径向和推力动压轴承的间隙内。润滑流体35的注入量为使得所述间隙的内部将充满该润滑流体35。

随后，通过测量在润滑流体35和外部大气之间的边界面44的高度，来检查润滑流体35是否适量。当润滑流体35适量时，会在定子侧密封表面45a和转子侧密封表面45b之间中形成边界面44的位置。

通过上述方法，就完成了由套筒22、轴承壳体23、轴24、密封衬套26、以及保持在径向流体动压轴承45和推力流体动压轴承43中的润滑流体35组成的流体动压轴承2。

安装转子毂

通过将转子毂21压配在轴24的上端，就将其上安装有转子磁铁32的转子毂21安装在轴24上。作为提高粘合强度的一种方法，以及为了防止元件变形，可以使用粘结剂将所述毂固定在所述轴上。

将轴承单元固定在基座上

接下来，将轴承壳体23粘附地固定在其上已安装有定子31的支座27上。在支座27中形成有结构基本与轴承壳体23的外圆周表面相同的安装孔27a。在粘结剂34的介入下，轴承壳体23的外圆周表面沿着安装孔27a的内圆周表面贴近(snug)，从而该壳体圆周表面粘附地固定在该内圆周表面上。由于在将壳体固定在支座中之前已经使用紫外线照射了轴承壳体23的外圆周表面，因此粘结剂34容易粘着在壳体表面上，从而显著地提高了在轴承壳体23的外圆周表面和支座27中的安装孔27a之间的粘合强度。

通过这些步骤来制造主轴电机3。

实施例效果/结果

将在下面给出在根据本发明制造方法制造的第一实施例中的流体动压轴承2的毛细管密封部分41中的润湿角的变化。当使用酯基油作为润滑流体35时，其在紫外线照射之前相对于密封衬套26的润湿角为大约60°。在使用具有185nm的主波长的紫外线束照射20秒之后，润湿角变成20°～30°。十分明显的是，润湿角显著降低。而且，即使在紫外线照射七天之后，该润湿角仍保持基本不变。

在制造流体动压轴承中进行紫外线照射操作之前，疏油剂33极易脱落，从而必须进行识别涂覆后剥落并再次涂覆疏油剂的制造操作。相反，疏油剂33对于由具有185nm主波长的紫外线束照射20秒的密封表面的粘附性极好，因此在涂覆后的检查中，几乎没有物品需要再次涂覆疏油剂。因此，使得实际上不需要再次涂覆工作。

轴承壳体23的直径大约为10mm，而轴承壳体23和支座27中的安装孔之间配合装配的长度为大约5mm。到目前为止，已经使用丙稀基厌氧粘结剂、紫外线硬化粘结剂以及环氧基热硬化粘结剂作为粘结剂34。在制造流体动压轴承中进行紫外照射操作之前，从支座27拉出流体动压轴承2的轴承壳体23所需的力为30-100kgf。相反，当在相同条件下进行粘结操作时，在使用具有185nm主波长的紫外线束对所述壳体的粘结表面照射20秒之后，从支座27拉出流体动压轴承2的轴承壳体23所需的力显著地提高为60-120kgf。此外，由于粘结剂容易粘结在元件表面上，因此所述粘结剂沿着结合表面均匀分布。因此，在粘结剂和元件之间不易形成裂口，从而可更加防止污染物从外部经过这些裂口而侵入记录盘驱动器的内部。

第二实施例

使用如图3所示的主轴电机103来替换第一实施例中的主轴电机3。记录盘12由主轴电机103的转子毂121承载并旋转。

以与第一实施例中相同的方式，该主轴电机103由流体动压轴承102、定子32以及转子磁铁132组成。同样，在主轴电机103中，构成用于记录盘驱动器1的壳体11的一部分的底板127用作基座元件。

该流体动压轴承102包括：柱状轴124，其安装在转子毂121的旋转中心部分中；套筒122，其具有与轴124的外圆周表面径向相对的内圆周表面；以及转子毂121，其具有与套筒122的上端面轴向相对的下侧表面。轴124由淬火的马氏体不锈钢制成，而套筒122由易切削不锈钢构成。围绕套筒122的圆柱形壁状构件126安装在转子毂121上。圆柱形壁状构件126的内圆周表面126a与套筒122的外圆周表面径向相对。转子毂121、轴124以及转子磁铁132构成了主轴电机103的转子单元。同时，套筒122、定子131以及底板127形成了主轴电机103的定子单元。

使轴124的外圆周表面和套筒122的内圆周表面之间的直径间隙的至少一部分测量为几个微米。同样，使套筒122的上端面和转子毂121的下侧表面之间的轴向间隙的一部分测量为几个微米到大约20微米。润滑流体35填充并保持在这些间隙中：在直径间隙中，润滑流体135被保持以形成径向动压轴承142；而在轴向间隙中，润滑流体35被保持以形成推力动压轴承143。此外，圆柱形壁状构件126的内圆周表面126a为转子侧密封表面145a。沿着套筒122的外圆周表面，与转子侧密封表面145a相对的部分为定子侧密封表面145b。转子侧密封表面145a和定子侧密封表面145b之间的直径间隙从该间隙的上端到下端张开。该间隙构成了毛细管密封部分141。在构成毛细管密封部分141的间隙中，形成在润滑流体135和外部大气之间的边界面144。

制造上述流体动压轴承的方法如下。

即，与第一实施例中的情况一样，制造/形成各元件，然后清洗各元件。

接着，在套筒122的外圆周表面上进行等离子表面处理过程。在本实施例中，使用臭氧清洗作为等离子表面处理过程。通过使用紫外线束使氧气变成臭氧并且用产生的臭氧等离子照射套筒122的外圆周表面来进行臭氧清洗。应该知道，能够在该表面处理过程的同时将粘着在元件表面上的油脂和其它有机残留物清除。

这里，可以在转子毂121上的圆柱形壁状构件126的内圆周表面126a上以及在底板127中安装孔的邻近进行等离子表面处理过程。

接下来，将轴124安装在转子毂121中。然后，将套筒122装配在轴124上，并且将圆柱形壁状构件126固定在转子毂121的底侧表面上。因此，圆柱形壁状构件126用于锁定转子毂121，防止其从套筒122中出来。然后，用端板125来覆盖套筒122的下端(底部)。因此，套筒122的内部制成密封空间。

随后，沿着套筒122的外圆周侧面，在位于定子侧密封表面145b的下侧的区域中，围绕该圆周涂覆疏油剂33。套筒122的涂覆有疏油剂33的外圆周表面用作定子侧疏油剂涂覆表面146a。接着，也在圆柱形壁状构件126的内圆周表面126a的下部涂覆疏油剂33。圆柱形壁状构件126的涂覆有疏油剂33的内圆周表面126a用作转子侧疏油剂涂覆表面146b。然后，通过将流体动压轴承102加热到大约100℃而继续该轴承制造方法，以使疏油剂33粘着在疏油剂涂覆表面146上。关于等离子表面处理的功效，应该注意的是，即使将轴承加热达到120℃，也不会使最终的效果减弱。

此时，润滑流体35通过毛细管密封部分141，从而使径向动压轴承142和推力动压轴承143的间隙填充有该流体。在真空环境下，随着套筒122向上而转子毂121向下，润滑流体35流进毛细管密封部分141开口中。润滑流体的容积为这样的量，即根据该容积量将在由毛细管密封部分141限定的限度内形成流体-大气边界面。在轴承填充有润滑流体35之后，检查/检验边界面是否形成在正确位置。之后，对轴承环境再加压以逐渐达到大气压力，从而使间隙充满润滑流体35。在这里，润滑流体35通过作用在间隙中的毛细力而稳定地保持在轴承间隙中。

接着，将流体动压轴承102粘附地固定在底板127上。在底板127中形成一圆形安装孔，该安装孔与套筒122的外圆周表面紧密配合。将粘结剂34涂覆在该安装孔的内圆周表面上，然后将套筒122插入其中。

定子131预先安装在底板127上，而转子磁铁132预先安装在转子毂121上。以前述的方式，就完成了主轴电机103。

可以确定的是，在本实施例中，对毛细管密封部分141中的润滑流体35的润湿角的影响与当轴承元件进行紫外线照射时基本相同，在该紫外线照射中，使用了紫外线束和相同的润滑剂。

也可以确定使疏油剂35的沉积物易于剥离的相同效果。特别地，在涂覆疏油剂之后对轴承加热中，使用抹布以100gf的力将已经用等离子进行表面处理的疏油剂涂覆表面146b擦洗几十次，然而却没有疏油剂粘在抹布上。从这些验证中可以知道，通过在经过基于等离子的表面处理过程的定子侧疏油剂涂覆表面146a上涂覆疏油剂33，疏油剂33的粘附性得到极大的提高。

而且，也提高了底板127和套筒122之间的粘合强度，与其中未进行等离子处理的表面相比为其粘合强度的至少两倍多。因此，显著地提高了组件的抗振动或其它冲击的耐久性。

第三实施例

下面参考图4，该图为表示在本发明又一实施例中主轴电机203和流体动压轴承202的视图。

图4显示出流体动压轴承202，其中轴224固定在支座227中。该流体动压轴承202包括：套筒222，其安装在主轴电机203的转子毂221中；轴224，其插在套筒222中；以及凸缘225，其安装在轴224的上端部分上。套筒222和轴224之间的间隙填充并保持有润滑流体35。径向动压轴承242形成于轴224的外圆周表面和套筒222的内圆周表面之间。而且，推力动压轴承243a和243b形成于凸缘225的顶部和底部表面与套筒222的与该顶部/底部表面轴向相对的部分之间。

在该流体动压轴承202中，套筒222的外圆周表面和套筒222的下端面经受等离子表面处理过程。应该知道，也可以用紫外线束对这些区域进行照射。该表面处理步骤可以在装配流体动压轴承202之前或之后。

在套筒222的下端面涂覆有疏油剂33，之后对该表面进行加热以便获得转子侧疏油剂涂覆表面246a。

接着，在所述间隙中注入润滑流体35，通过该间隙形成径向动压轴承242和推力动压轴承243。润滑流体35的注入方法与第一实施例的方法相同。

套筒222的外圆周表面随着粘接剂34的介入而插入设在支座227中的安装孔227a中。

第三实施例的流体动压轴承202由于其稳定地保持润滑流体35而具有较长的使用寿命；其中，抑制了润滑流体35由于冲击作用而泄漏。此外，还在主轴电机203中，支座227和流体动压轴承202之间的粘合强度较强，这使得电机承受冲击的能力增强。

应该知道，本发明并不只限于所述实施例中提出的范围，这是因为可在不脱离本发明的本质的范围内进行各种修改。例如，无论通过进行哪一种表面处理(通过紫外线束照射进行的表面处理过程，或者等离子表面处理过程)都能够获得基本相同的效果。基于等离子的表面处理过程包括各种清洗装置，例如用于离子清洗、臭氧清洗或者紫外臭氧清洗的清洗装置，以及通过带电粒子束和高能射频照射的照射装置。

此外，迄今为止已经采用了各种结构的流体动压轴承，本发明可适用于设有毛细管密封的流体动压轴承。同样，本发明可适用于其中流体动压轴承和其它元件通过粘接剂而结合的主轴电机，而不用考虑电机的形式或轴承的形式如何。

其它修改包括，可以根据使用和设计来改变粘结剂类型、疏油剂类型、润滑剂类型、以及构成流体动压轴承和主轴电机的元件的材料和物质。同样，本发明的记录盘驱动器并不必限于硬盘驱动器；本发明可应用于各种类型的记录盘驱动器，例如可移动盘驱动器、光盘驱动器以及磁光盘驱动器。而且，本发明的流体动压轴承的制造方法可以用于制造这样的轴承，该轴承用于以高速旋转并且必需高旋转精度的电机，例如用于多面境的电机和风扇电机。

Claims (18)

1.一种流体动压轴承的制造方法，该流体动压轴承设有：定子单元；可相对于该定子单元旋转的转子单元；由该定子单元的表面和与该定子单元表面相对的转子单元的表面构成的间隙；动压轴承机构，其由形成在构成所述间隙的定子单元表面上的定子侧轴承表面、形成在构成所述间隙的转子单元表面上的转子侧轴承表面、以及填充一微隙的润滑流体组成，所述转子侧轴承表面横过所述微隙与所述定子侧轴承表面相对；以及毛细管密封部分，其构成所述间隙的一部分且与所述微隙相通，并且在润滑流体和外部大气之间形成的边界面位于该毛细管密封部分中；所述流体动压轴承的制造方法包括：

第一步骤，在构成所述毛细管密封部分的所述定子单元表面和转子单元表面中至少一个表面上，进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程；以及

第二步骤，在所述第一步骤之后，向所述微隙中注入一定量的润滑流体，通过该数量的润滑流体在所述毛细管密封部分中形成所述边界面。

2.如权利要求1所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于，所述第二步骤中润滑流体的注入通过所述毛细管密封部分来实现。

3.一种流体动压轴承的制造方法，该流体动压轴承设有：定子单元；可相对于该定子单元自由旋转的转子单元；由该定子单元的表面和与该定子单元表面相对的转子单元的表面构成的间隙；动压轴承机构，其由形成于构成所述间隙的定子单元表面上的定子侧轴承表面、构成所述间隙的转子单元表面上的转子侧轴承表面、以及填充一微隙的润滑流体组成，所述转子侧轴承表面横过所述微隙与所述定子侧轴承表面相对；毛细管密封部分，其构成所述间隙一部分且与所述微隙相通，并且在所述润滑流体和外部大气之间形成的边界面位于该毛细管密封部分中；以及位于所述毛细管密封表面附近的干燥区域表面，其形成于分别在所述定子单元表面和转子单元表面上的所述边界面的外部大气侧；所述流体动压轴承的制造方法包括：

第四步骤，在所述干燥区域表面上进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程；

第五步骤，在第四步骤之后，将疏油剂涂覆在所述干燥区域表面上；以及

第六步骤，在第五步骤之后，向所述微隙中注入一定量的润滑流体，通过该数量的润滑流体在所述毛细管密封部分中形成所述边界面。

4.如权利要求3所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于，还包括第七步骤，该步骤与所述第四步骤同时或不同时、并在所述第六步骤之前进行，在该步骤中，在构成所述毛细管密封部分的所述定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面上，进行包括等离子照射和紫外线照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程。

5.一种主轴电机的制造方法，该主轴电机设有：定子单元；相对于该定子单元自由转动的转子单元；由该定子单元的表面和与该定子单元表面相对的转子单元的表面构成的间隙；以及动压轴承机构，其由形成在构成所述间隙的定子单元表面上的定子侧轴承表面、在构成所述间隙的转子单元表面上的转子侧轴承表面、以及填充一微隙的润滑流体组成，所述转子侧轴承表面横过所述微隙与定子侧轴承表面相对；其中，所述定子单元、转子单元、间隙以及动压轴承机构构成了流体动压轴承；并且还设有具有粘结表面的基座元件，所述定子单元沿着该粘结表面粘附地固定在所述基座元件中，其中所述定子单元外圆周表面与该粘结表面相对；所述主轴电机的制造方法包括：

第八步骤，在所述基座元件的粘结表面和与该粘结表面相对的定子单元的外圆周表面中的至少一个表面上，进行包括等离子照射和紫外线照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程；

第九步骤，在所述第八步骤之后，在所述基座元件的粘结表面和与该粘结表面相对的定子单元的外圆周表面中的至少一个表面上涂覆粘结剂；以及

第十步骤，在所述第九步骤之后，将所述定子单元的外圆周表面粘着在所述基座元件的粘结表面上，以将所述定子单元固定在所述基座元件中。

6.如权利要求1所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于，构成所述流体动压轴承的毛细管密封部分的定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面由树脂材料形成。

7.如权利要求3所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于，构成流体动压轴承中所述干燥区域表面的所述定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面由树脂材料形成。

8.如权利要求5所述的主轴电机的制造方法，其特征在于，所述定子单元的外圆周表面和所述基座元件的粘结表面中的至少一个表面由树脂材料形成。

9.如权利要求1所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于：

构成所述流体动压轴承的定子单元和转子单元的元件中的至少一个是由金属形成的金属元件；并且

在所述第一步骤中，通过包括等离子照射和紫外线束照射中之一的表面处理过程对所述金属元件进行表面清洗。

10.如权利要求3所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于：

构成所述流体动压轴承的定子单元和转子单元的元件中的至少一个是由金属形成的金属元件；并且

在所述第四步骤中，通过包括等离子照射和紫外线束照射中之一的表面处理过程对所述金属元件进行表面清洗。

11.如权利要求5所述的主轴电机的制造方法，其特征在于：

构成所述定子单元的外圆周表面和所述基座元件的粘结表面的主轴电机元件中的至少一个为由金属形成的金属元件；并且

在所述第八步骤中，通过包括等离子照射和紫外线束照射中之一的表面处理过程对所述金属元件进行表面清洗。

12.如权利要求1所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于，还包括第十四步骤，该步骤与所述第一步骤同时或不同时、并在所述第三步骤之前进行，在该步骤中，在构成所述微隙的所述定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面上，进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程。

13.如权利要求3所述的流体动压轴承的制造方法，其特征在于，还包括第十五步骤，该步骤与所述第四步骤同时或不同时、并在所述第六步骤之前进行，在该步骤中，在构成所述微隙的所述定子单元表面和转子单元表面中的至少一个表面上，进行包括等离子照射和紫外线束照射的一组表面处理过程中的至少一种表面处理过程。

14.一种主轴电机，包括：

流体动压轴承，其由如权利要求1所述的流体动压轴承的制造方法制成；

安装在所述转子单元上的转子毂；

固定在所述转子单元上的转子磁铁；

固定在所述定子单元上的基座元件；以及

定子，其固定在所述定子单元或所述基座元件上，并且与所述转子磁铁径向相对；其中，

所述主轴电机使所述转子单元相对于所述定子单元旋转。

15.一种主轴电机，包括：

流体动压轴承，其由如权利要求3所述的流体动压轴承的制造方法制成；

安装在所述转子单元上的转子毂；

固定在所述转子单元上的转子磁铁；

固定在所述定子单元上的基座元件；以及

定子，其固定在所述定子单元或所述基座元件上，并且与所述转子磁铁径向相对；其中，

所述主轴电机使所述转子单元相对于所述定子单元旋转。

16.一种记录盘驱动器，包括：

主轴电机，其由如权利要求5所述的主轴电机的制造方法制成；

磁头，用于从由所述主轴电机旋转的盘形记录介质上读取信息；

壳体，用于容纳所述主轴电机和所述磁头。

17.一种记录盘驱动器，包括：

如权利要求15所述的主轴电机；

磁头，用于从由所述主轴电机旋转的盘形记录介质上读取信息；

壳体，用于容纳所述主轴电机和所述磁头。

18.一种记录盘驱动器，包括：

如权利要求16所述的主轴电机；

磁头，用于从由所述主轴电机旋转的盘形记录介质上读取信息；

壳体，用于容纳所述主轴电机和所述磁头。

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