液體動壓軸承馬達的製作方法
2023-06-02 21:03:51 2
專利名稱：液體動壓軸承馬達的製作方法
相關專利申請的交叉引用本申請主張於2005年1月3日向韓國知識產權局提出的第10-2005-0000074號韓國專利申請的優先權，該申請披露的全部內容均被引用於此。
背景技術：
方法
技術領域：
本發明涉及一種液體動壓軸承馬達，特別是涉及一種具有改進的工作特性和改進的驅動特性的液體動壓軸承馬達，其中該改進的工作特性通過儘管氣泡膨脹也能防止油洩漏以及通過平衡軸承間的壓力來實現，該改進的驅動特性通過提供足夠的徑向軸承長度來實現。
2、相關技術說明為了改進計算機硬碟驅動器的性能，必須使用各種設計技術以達到更高的磁軌密度、減少的噪聲水平和更好的抗外部因素，例如衝擊和振動的穩定性。
通常使用的滾球軸承將嚴重地影響驅動器的性能，由於他們會產生不規則的振動、大噪聲和具有由軸承缺陷引起的高共振頻率。
非接觸性軸承，例如液體動壓軸承的使用能克服上述問題。裝有薄油膜的流體軸承，由於其高阻尼能力，不規則的振動與噪聲極低，對外部的衝擊和振動提供了高阻抗。為了防止軸承性能的退化和驅動器的汙染，必須設計硬碟驅動器內的液體動壓軸承系統，以在所有工作與非工作的環境下防止油的洩漏。
圖1表示一種為防止油的洩漏而設計的液體動壓軸承單元，其披露在5,879,124號美國專利中。
參照圖1，液體動壓軸承單元包括基座112、具有壓入基座112內的底部及固定於蓋110的頂部的軸114、推力板184及具有膠粘於軸114的頂部的傾斜表面的座板185a，以及具有傾斜表面且壓在軸114的底部上的密封板165。
內部空心軸194套在軸114上，且其與推力板184和密封板165之間具有間隙以便在軸114周圍自由地轉動。外部空心軸195和軸套128設置在內部空心軸194的外部且軸套128套在外部空心軸195上。提供推力軸襯表面的推力軸襯186設置在座板185a與推力板184之間，且固定在外部空心軸195的內表面上。推力軸襯186具有與上部毛細狀封口150連接的孔171，將在下文對其說明。
頂部夾緊環187膠粘於外部空心軸195的頂部，且與座板185a的傾斜表面形成上部毛細狀封口150(如圖2所示)。底部夾緊不167膠粘於外部空心軸195的底部，且與密封板165的傾斜表面形成下部毛細狀封口151(如圖3所示)。上部和下部覆蓋物160a和160b分別膠粘於頂部和底部夾緊環187和167，以便在其內表面與座板185a或軸114任何一個之間形成間隙。
具有上述結構的液體動壓軸承單元在上部/下部毛細狀封口150或151與上部/下部覆蓋物160a或160b的內表面之間具有間隙，從而當馬達不工作時由於毛細作用可防止油的洩漏。此外，在馬達工作期間，由於離心力將油引入軸承內，油的洩漏也可被防止。
然而，上述液體動壓軸承結構的一個缺點是當在馬達工作及由於摩擦或電磁元件的工作產生的熱量引起的其內部溫度升高時產生的氣泡膨脹及被釋放到空氣中時，在毛細狀封口150和151內收集的或殘留在間隙內的油會漏出。
另一個缺點是由於在內部空心軸194和軸114之間形成的徑向軸承134產生的氣泡，將在上部和下部徑向軸承134之間出現壓力差。
最後，另一個缺點是由於上部和下部毛細狀封口150和151分別設置在軸114的頂部和底部，從而很難提供足夠的徑向軸承長度。
發明內容
本發明提供一種具有改進的、能在上部和下部軸承之間均勻地維持一個壓力、且儘管工作時產生的氣泡也能防止油的洩漏的結構的液體動壓軸承馬達。
本發明還提供一種能在工作和非工作的環境下有效地防止洩漏的液體動壓軸承馬達。
本發明還提供一種能注入恆定數量的油的液體動壓軸承馬達。
本發明還提供一種儘管在軸的頂部和底部具有防止油的洩漏的結構但仍提供足夠的徑向軸承長度，從而能穩定的工作的液體動壓軸承馬達。
依照本發明的一方面，其提供一種液體動壓軸承馬達，其中空心軸通過在軸與空心軸之間形成的上部和下部油徑向軸承環繞上述軸轉動，該液體動壓軸承馬達包括上部推力蓋，其套在上述軸的頂部上、與空心軸的頂部形成上部推力軸承、且具有向下延伸以封閉空心軸的頂部的環形肋條；夾緊裝置，其固定於上述軸的底部、與空心軸的底部形成下部推力軸承、且具有向上延伸以封閉空心軸的底部的承受肋條；上部毛細狀封口，其形成在空心軸的頂部的外部圓周與環形肋條之間、與上部推力軸承相連通、且通過毛細作用殘留油；及下部毛細狀封口，其形成在空心軸的底部的外部圓周與承受肋條的內部圓周之間、與下部推力軸承相連通、且通過毛細作用殘留油。
上部毛細狀封口朝空心軸的頂部逐漸變細，且下部毛細狀封口朝空心軸的底部逐漸變細。
環形凸緣從軸套的頂部邊緣延伸以與推力蓋的頂部邊緣形成上部空隙，且環形空隙在軸套的內徑表面與環形肋條的外部表面之間形成。
壓力平衡孔在推力蓋的環形肋條內形成以使上部毛細狀封口與上部空隙之間相連通。儲油凹槽在與環形空隙接觸的環形肋條的外部周圍內形成。
上述軸具有與在上部與下部徑向軸承之間的油空隙相連通的進口孔、與大氣相連通的釋放孔、及連接進口孔及釋放孔的連通孔。夾緊裝置具有在釋放孔與大氣之間提供通道的連接孔。
本發明的一種液體動壓軸承馬達允許在工作期間產生的及由於內部的熱量膨脹的氣泡通過釋放孔釋放到大氣中，從而在通過平衡上部與下部徑向軸承之間的壓力來改進驅動特性時可防止油的洩漏。此外，當馬達停止工作時，毛細狀封口用於防止油的洩漏。壓力平衡孔通過平穩地釋放氣泡也能防止油的洩漏。由於毛細狀封口可用於控制注入的油的數量，從而可以注入精確數量的油。
本發明的上述及其他特徵與優點通過參照附圖對其示例性的實施例的詳細說明將變得更加明顯。
圖1為傳統的液體動壓軸承馬達的示意圖；圖2與圖3為圖1所示的主要部分的放大圖；圖4為依照本發明一實施例的液體動壓軸承馬達的剖視圖；圖5-7為圖4所示的主要部分的放大圖；圖8為依照本發明另一實施例的液體動壓軸承馬達的主要部分的剖視圖；圖9為依照本發明一實施例的徑向軸承的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發明進行更充分地說明，其中附圖顯示了本發明的示例性的實施例。
依照本發明的一種液體動壓軸承馬達，由於毛細作用，在不工作時可防止油的洩漏。工作時，當通過平穩地釋放在上部/下部軸承產生的氣泡來平衡上部/下部軸承之間的壓力時，該液體動壓軸承馬達可防止油由於膨脹的氣泡而洩漏。
與其他相同尺寸的馬達相比，本發明的液體動壓軸承馬達也可提供足夠的徑向軸承長度，從而允許穩定的工作。
參照圖4-7，依照本發明一實施例的液體動壓軸承馬達具有一個結構，在該結構中液體動壓軸承在轉子與固定的定子之間的油空隙內形成以可轉動地支承轉子，且在該結構中油凹槽在轉子與定子的相應表面內形成。
固定的定子包括基座200，其具有位於中央的固定孔202及固定在固定孔202的外部圓周上的定子201；和夾緊裝置220，其裝在固定孔202內且具有位於中央的插入孔224、具有向上延伸的形成於頂部邊緣的承受肋條222及與固定孔202形成的且與大氣500相連通的空隙205、具有裝在插入孔224內的軸210、及具有套在軸210的頂部的具有從它的頂部邊緣向下延伸的環形肋條232的推力蓋230。
轉子包括空心軸310，其可轉動地固定於軸210以便形成上部和下部徑向軸承413和414，及以便在推力蓋230與夾緊裝置220之間形成上部和下部推力軸承411和412，且其上部的外部圓周上形成有環形鉗口；和軸套320，其裝在空心軸310的環形擋塊311的外部圓周上且具有相對定子201放置的及固定於軸套320的內部圓周的磁鐵350。
軸210具有與在上部與下部徑向軸承413和414之間的油空隙相連通的進口孔213、與大氣500相連通的釋放孔214、和連接進口孔213及釋放孔214的連通孔215。夾緊裝置220具有在釋放孔214與大氣500之間提供通道的連接孔221。
具有上述構造的液體動壓軸承馬達允許在油空隙中形成的氣泡通過進口孔213、連通孔215、釋放孔214、連接孔221及空隙205釋放到大氣500中。
圖8為依照本發明另一實施例的液體動壓軸承馬達的主要部分的剖視圖。參照圖8，通過使基座200的固定孔202與夾緊裝置220之間的空隙205比上述實施例中的更大，提供了用於氣泡的釋放通路，以使連接孔221與大氣500直接相連通。
圖9為上部和下部徑向軸承413和414的剖視圖。參照圖9，當空心軸310轉動時，上部和下部徑向軸承413和414允許油沿著在空心軸310和/或軸210的外部圓周內形成的魚刺形的油凹槽216和217流動，且允許油在實線箭頭指出的方向集中，從而形成動壓力。進口孔213在上部與下部徑向軸承413和414之間的負壓力產生部分內形成以接收在虛線箭頭指出的方向移動的且在負壓力產生部分聚集的氣泡。
同時，本發明的液體動壓軸承馬達被構造以在工作和非工作期間防止油的洩漏。為達到這個目的，液體動壓軸承馬達包括設置在空心軸310的頂部和底部的上部和下部毛細狀封口510和511，及在推力蓋230與軸套320之間形成的環形空隙520和上部空隙530，從而利用毛細作用和離心力以防止油的洩漏。
也就是說，參照圖4-6，上部毛細狀封口510在傾斜表面312與環形肋條232的內表面之間形成，其中傾斜表面312形成於空心軸310的頂部的外部圓周且具有朝空心軸310的頂部漸增的直徑。
上部毛細狀封口510朝空心軸310的頂部逐漸變細，而下部毛細狀封口511朝空心軸310的底部逐漸變細。參照圖5，當馬達停止工作時，上部毛細狀封口510使用毛細作用以防止油的洩漏。在工作期間，上部毛細狀封口510利用離心力使油沿著向上的傾斜表面312向上移動至上部推力軸承411，從而防止油的洩漏。
參照圖6，下部毛細狀封口511在傾斜表面313與承受肋條222的內表面之間形成，其中傾斜表面313形成於空心軸310的底部的外部圓周且具有朝空心軸310的底部漸增的直徑。當馬達停止工作時，下部毛細狀封口511可使用毛細作用以防止油的洩漏。在工作期間，下部毛細狀封口511利用離心力使在其內部收集的油朝底部推力軸承412移動，從而防止油的洩漏。
此外，內部凹槽234和223在夾緊裝置220的環形肋條232及承受肋條222的內表面內形成以存儲從上部和下部毛細狀封口510和511漏出的油，從而減輕油的洩漏。
環形空隙520和上部空隙530用於最終防止禁閉在上部毛細狀封口510內的油由於外部衝擊或振動而洩漏。
由於馬達工作時產生的熱量而膨脹的氣泡通過軸210的兩個相對的端部釋放。為了防止由于禁閉在空隙520和530內的且隨氣泡一起洩漏出的油引起的汙染，壓力平衡孔231在環形肋條232內形成且允許上部毛細狀封口510與大氣500相連通。壓力平衡孔231允許膨脹的氣泡平穩地漏出，從而防止禁閉在空隙520和530內的油由於漏出的氣泡而洩漏。
此外，如圖7所示，為了減少漏出到大氣500中的油的數量，在環形肋條232的外部圓周內形成與環形空隙520接觸的儲油凹槽233。
現在說明具有上述構造的液體動態軸承馬達的工作過程。當向定子201施加電力時，由於電磁力在定子201和磁鐵350之間的作用，轉子繞軸210轉動。當轉子轉動時，液體動壓力在推力蓋230、夾緊裝置220與空心軸310之間產生以在空心軸310的內徑表面與軸210之間形成上部和下部推力軸承411和412及上部和下部徑向軸承413和414。
用這種方法，液體動壓軸承由固定的定子和轉子之間的油形成，從而使具有軸套320的轉子在軸210周圍穩定地轉動，其中軸套320內部固定有磁碟(圖中未標示)。
同時，如圖9所示，由於馬達工作時產生的熱量產生氣泡膨脹時，氣泡將在能產生負壓力的進口孔213聚集。也就是說，在油空隙內的油將移動至在上部和下部徑向軸承413和414周圍的油凹槽216和217的中心部分，從而形成動壓力(實線箭頭)。另一方面，氣泡將移動至低壓力區域，即上部與下部徑向軸承413和414之間的負壓力產生部分(虛線箭頭)。
如圖6所示，在負壓力產生部分聚集的氣泡將通過進口孔213、連通孔215、釋放孔214、連接孔221和與大氣500相連通的空隙205釋放到大氣500中。
這可防止油通過氣泡的洩漏，且通過進口孔213釋放在上部和下部徑向軸承413和414之間產生的氣泡可平衡上部與下部軸承之間的壓力，從而允許馬達的平穩轉動。
此外，當空心軸310和軸套320轉動時，在上部和下部毛細狀封口510和511聚集的油由於離心力將朝上部和下部推力軸承411和412移動，從而防止油的洩漏。
由於外部衝擊或振動從上部毛細狀封口510漏出的油通過環形空隙520被再次防止洩漏出。另一方面，由於馬達工作時產生的熱量而膨脹的氣泡通過壓力平衡孔231平穩地釋放到大氣500中，從而防止在環形空隙520中聚集的油的洩漏。
在推力蓋230的外部圓周內形成的儲油凹槽233在通路中提供油能沿著其漏到大氣500中的空間，進而減輕油的洩漏。
此外，上部空隙530用於防止雜質的進入，且利用離心力以使殘留在其內的油進入內部空間，從而防止由於油的洩漏引起的鄰近汙染。
在將空心軸310固定至軸210且將推力蓋230套在軸210上後，將油注入油空隙內。由於恆定數量的油始終填補至上部和下部毛細狀封口510和511，提供具有相同性能的馬達是可能的。
在依照本發明的液體動壓軸承馬達中，由於用於防止油洩漏的上部和下部毛細狀封口510和511設置在空心軸310的外部，提供徑向軸承413和414的足夠長度是可能的，從而當允許穩定的工作時減少振動的發生。
本發明的液體動壓軸承馬達具有幾個優點。第一，由於軸210具有與油空隙及大氣500相連通的進口孔213和釋放孔214，且夾緊裝置220具有與釋放孔214相連通的連接孔221，通過釋放馬達工作時產生的氣泡在上部和下部軸承之間均勻地維持一個壓力及通過膨脹的氣泡防止油的洩漏是可能的，從而防止鄰近汙染及馬達特性的退化。第二，當馬達停止工作或開始工作時，上部和下部毛細狀封口510和511的存在可有效地防止油的洩漏。第三，在推力蓋230內形成且與上部毛細狀封口510連接的壓力平衡孔231也用於防止殘留在環形空隙520內的油洩漏出而不管膨脹的氣泡的存在。此外，在推力蓋230的外部圓周內形成的儲油凹槽233將朝大氣500移除油的移動，進而防止油洩漏出。
第四，恆定數量的油可通過毛細狀封口510和511注入，從而可以生產出具有相同性能的馬達。第五，由於用於防止油洩漏的上部和下部毛細狀封口510和511設置在空心軸310的外部，提供徑向軸承413和414的足夠長度是可能的，從而通過減少振動的發生允許穩定的工作。
雖然本發明通過參照示例性的實施例被特別地顯示和說明於此，但所屬技術領域的普通技術人員應當知道，在不脫離權利要求所確定的本發明的精神和範圍內可作各種形式和細節的變化。
權利要求
1.一種液體動壓軸承馬達，其特徵是空心軸通過在軸與空心軸之間形成的上部和下部油徑向軸承繞上述軸轉動，該液體動壓軸承馬達包括上部推力蓋，其套在上述軸的頂部上、與空心軸的頂部形成上部推力軸承、且具有向下延伸以封閉空心軸的頂部的環形肋條；夾緊裝置，其固定於上述軸的底部、與空心軸的底部形成下部推力軸承、且具有向上延伸以封閉空心軸的底部的承受肋條；上部毛細狀封口，其形成在空心軸的頂部的外部圓周與環形肋條之間、與上部推力軸承相連通、且通過毛細作用殘留油；及下部毛細狀封口，其形成在空心軸的底部的外部圓周與承受肋條的內部圓周之間、與下部推力軸承相連通、且通過毛細作用殘留油。
2.根據權利要求1所述的液體動壓軸承馬達，其特徵是上部毛細狀封口朝空心軸的頂部逐漸變細，且下部毛細狀封口朝空心軸的底部逐漸變細。
3.根據權利要求2所述的液體動壓軸承馬達，其特徵是還包括環形凸緣，其從軸套的頂部邊緣延伸以與推力蓋的頂部邊緣形成上部空隙；及環形空隙，其在軸套的內部直徑表面與環形肋條的外部表面之間形成。
4.根據權利要求3所述的液體動壓軸承馬達，其特徵是還包括壓力平衡孔，其在推力蓋的環形肋條內形成以使上部毛細狀封口與上部空隙之間相連通。
5.根據權利要求3所述的液體動壓軸承馬達，其特徵是還包括儲油凹槽，其在與環形空隙接觸的環形肋條的外部周圍內形成。
6.根據權利要求2所述的液體動壓軸承馬達，其特徵是上述軸具有與在上部與下部徑向軸承之間的油空隙相連通的進口孔、與大氣相連通的釋放孔、及連接進口孔及釋放孔的連通孔，其中夾緊裝置具有在釋放孔與大氣之間提供通道的連接孔。
全文摘要
本發明提供一種液體動壓軸承馬達。該液體動壓軸承馬達，其中油徑向軸承在軸與空心軸之間形成，包括上部推力蓋，其套在上述軸的頂部上、且具環形肋條；夾緊裝置，其固定於上述軸的底部、且具有承受肋條；上部毛細狀封口，其形成在空心軸的頂部的外部圓周與環形肋條之間、且通過毛細作用殘留油；及下部毛細狀封口，其形成在空心軸的底部的外部圓周與承受肋條的內部圓周之間、且通過毛細作用殘留油。該液體動壓軸承馬達通過防止油的洩漏而不管氣泡的膨脹且通過平衡軸承之間的壓力來提供改進的工作特性，且由於足夠的徑向軸承長度而具有改進驅動特性。
文檔編號H02K7/08GK1801580SQ20051013590
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年1月3日
發明者金尚鬱 申請人:G&W技術股份有限公司