专利名称：轴向振动防止机构和设有该机构的无电刷电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能较好地使用旋转驱动信息记录磁盘的主轴电动机的轴向振动防止机构和设有该机构的无电刷电动机。
而且，在转子轭铁的圆筒内周面上固紧着圆环状磁铁，该磁铁配设成借助空隙、与上述定子的突出磁极片相对着。
一般，在信息记录磁盘中，由于与轴相关的面内重量分配不平衡，因而随着装有磁盘的电动机高速旋转，在上述这样的主轴电动机中，沿着轴的方向上就产生由磁盘的动的不平衡量引起的分力，由此引发纵向振动。结果就发生磁盘信息的读入误差，而且还有使驱动装置本体的振动和噪声增大的问题。
解决该问题的基本方法是在电动机的旋转中心、将大于上述不平衡分力的较强的稳定力作为预压力而加到转子上，需要使其向轴向施力。
施加该预压力的方法是采用使定子铁心片的中心和与其面对着的环状转子磁铁的磁场中心相互偏移的方法。即、将转子配设在相对于定子铁心片的中心、向输出轴侧偏移的位置上，由此，使轴向推力方向的吸引力增强，就能得到使上述转子向轴向推力侧推压的预压力。
但是，上述偏移磁场中心的方法通常不能得到预期的推压力，当使其较大偏移时，会使磁铁的磁力减少而使其特性恶化，使磁力线泄漏增大，会发生强的磁场噪声，有给装置本体带来影响的问题。
为了达到上述目的而作出的本申请第1发明的轴向振动防止机构，包括有驱动用磁铁和将该驱动用磁铁安装在内侧的转子轭铁的转子；安装在该转子的中心的轴；发生预压力用磁铁，具有将上述轴能自由旋转支承的径向轴承和推力轴承的轴承支架，并且作为将上述轴的基端部支承在上述推力轴承上而将上述转子向推力方向推压的机构配置在上述轴的周围；中间隔有空隙与该发生预压力用磁铁面对着的磁性构件。这样，就能在不影响驱动用磁铁的情况下、将转子向轴向推压。
作为上述推压的机构，具体地说、如本申请第2、3发明所述，上述推压机构中的配设在上述转子轭铁的轴周围的发生预压力用磁铁、以及与该发生预压力用磁铁面对着的轴承支架的至少一部分是由磁性材料构成的。上述发生预压力用磁铁是形成环状的，由磁场吸引而配设在上述转子轭铁的轴插装部上。这样，基本上不用特别考虑上述发生预压力用磁铁的配置空间。
作为别的推压机构，具体地说、如本申请第4、5发明所述，在上述推压机构装着轴时，如形成轴的周围那样地、配设在轴承支架上的上述发生预压力用磁铁和上述转子轭铁的至少与上述磁铁面对着的部分是用磁性材料构成的。上述发生预压力用磁铁是形成环状的，由磁场吸引而配设在轴承支架的顶部上。这样，就不用特别考虑上述发生预压力用磁铁的配置空间，能由该强的磁力将发生预压力用磁铁确实地保持。
作为别的推压机构，具体地说、如本申请第6、7和8发明所述，上述径向轴承上配设着发生预压力用磁铁，将轴用作磁场回路的至少一部分，由此将上述转子推向推力轴承侧。更详细地说、上述发生预压力用磁铁至少是配置在轴的基端侧的；或者上述发生预压力用磁铁是配置在轴承支架的顶部上的。这样，就不用特别考虑上述发生预压力用磁铁的配置空间。
上述这样的发生预压力用磁铁，如本申请第9和10发明所述，上述发生预压力用磁铁是由径向轴承本体构成的，更详细地说，上述径向轴承是将磁铁粉末合金进行多孔质烧结并使其含油而构成，该径向轴承是沿着轴向而磁化的。这样，由于将发生预压力用磁铁兼用作轴承，因而就不必另外设置。
为了达到上述目的而作出的具有上述这样的轴向振动防止机构的无电刷电动机如本申请第11发明所述，设有上述权利要求1～10中任意一项所述的轴向振动防止机构，该轴向振动防止机构中的上述轴承支架配设在定子底座上，由配设在该轴承支架周围的电枢线圈使上述转子驱动。这样，即使有轴向不平衡成分，也能提供一种将振动抑制的无电刷电动机。
图2是将
图1中的转子轭铁置换成别的结构的主要部分断面正视图。
图3是将图1中的轴承支架置换成别的结构的主要部分断面正视图。
图4是设有用于表示本发明第2实施方式的轴向振动防止机构的无电刷电动机的主要部分断面正视图。
图5是设有用于表示本发明第3实施方式的轴向振动防止机构的无电刷电动机的主要部分断面正视图。
图6是图5的主要部分放大的断面图。
图7是放大地表示图5的变形例的主要部分断面图。
图8是放大地表示本发明第4实施方式的主要部分断面图。
图9是放大地表示图8的第1变形例的主要部分断面图。
图10是放大地表示图8的第2变形例的主要部分断面图。
图11是放大地表示本发明第5实施方式的主要部分断面图。
图12是放大地表示图11的变形例的主要部分断面图。
图13是说明本发明的制造方法的铸型轴承结构的主要部分放大的断面斜视图。
图1中，在形成颠倒杯状的转子轭铁1的中央部固紧着轴2；在轭铁1的内周侧面上固紧着驱动用磁铁3，而且在转子轭铁1的插装着轴2的周面上固紧着圆环状的发生预压力用磁铁4。另一方面，在定子铁心5上卷绕着电枢线圈6，在定子铁心5的中央环状部5a插装着由磁性材料构成的轴承支架9，其内部保持着径向轴承7和推力轴承8；上述轴承支架9紧固在定子底座10上。
发生预压力用磁铁4的底部4a和轴承支架9的开口部9a配置成具有相互接近到不会影响旋转那样程度的间隙，而放置信息记录磁盘的转台T插装在轴2的输出侧端部上。
由于用这样结构使发生预压力用磁铁4借助于空隙、常时吸引磁性轴承支架9的开口部9a这样地与其面对着，因而就能使转子轭铁1被向轴的基端方向推压。即、将轴2吸引到推力轴承8的方向，将它的端部经常以压接方式枢轴支承在推力轴承8上，这样，即使电动机处于高速驱动的状态下也能抑制轴2的上下振动。
如果用磁性材料形成转子轭铁1，由于能用周围的磁性材料部分将发生预压力用磁铁4直接吸引在转子轭铁1的轴上，因而不用粘接剂或机械的固定就能得到牢固的固定。而由于在发生预压力用磁铁的4和转子轭铁1的周面部之间起作用的吸引力，比发生预压力用磁铁4的底部4a和轴承支架9的开口部9a之间很小的间隙里起作用的吸引力更大，因而发生预压力用磁铁4不会剥离到轴承支架9侧。
在图2中，转子轭铁21由将驱动用磁铁3保持的部分21A和轴2插通的部分21B构成，前者由磁性材料构成，后者由非磁性材料构成。在这样的结构中，用粘接剂或压入等就能将发生预压力用磁铁4固紧在轴的插装基部上。如图2所示将铁板等磁性材料构成的平板22压入在轴2插通的部分21B的轴插装部上，如上所述地借助磁力将发生预压力用磁铁4贴紧，就能得到牢固的固紧，而且能防止发生预压力用磁铁4的破损或脱落等事故。这种置换的方式把转台T的非磁性材料构成的一部分兼用作转子21的轴2插通部分21B，能使主轴电动机的厚度减薄。
图3中，轴承支架19由定子底座10侧的非磁性材料19a和发生预压力用磁铁4侧的磁性材料19b构成。其中，它的作用是与上述第1实施方式相同的。该置换方式、在以复杂的形状利用轴承支架19时，能用加工性良好的黄铜棒等非磁性材料制作该部分，即、在用非磁性材料制作的场合下，有很大的优点。
图4所示的电动机的结构基本上是与上述图1相同的，不同的结构是发生预压力用磁铁24受磁场作用而贴紧在由磁性材料构成的轴承支架29的开口部周边29a上，把由磁性材料构成的形成颠倒杯状的转子轭铁1的轴2插装部的周面部1a与其接近地配置成具有不影响旋转那样范围的空间。
在上述由图4所示那样的结构中，由于发生预压力用磁铁24借助空隙、经常吸引转子轭铁1的轴2插通部的周面部1a而与其面对着，因而就使转子轭铁1经常被施加轴的基端方向的力。而且，由于发生预压力用磁铁24和轴承支架29的开口部之间起作用的吸引力大于发生预压力用磁铁24的上部24a和转子轭铁1的轴2插通部的周面部1 a之间的很小间隙中起作用的吸引力，因而发生预压力磁铁24不会脱落到转子轭铁1侧。
其中，轴承的材料和形式没有任何限制，可以使用铁系烧结轴承、铜系烧结轴承、树脂轴承、复合材料轴承、动压力轴承、静压力轴承等。
图5表示发生预压力磁铁的另一个实施方式，即、在磁性材料构成的圆筒状转子轭铁1的中央固紧着由磁性体金属材料构成的轴2，而且在内周侧面上固紧着驱动用磁铁3。
在能自由旋转地支承上述转子的、由非铁金属材料构成的轴承支架39的中央环状部固定地设置着由含油的磁性体烧结金属构成的径向轴承7和枢轴支承上述轴的基端的推力轴承88以及夹在它们之间的发生预压力用圆环状磁铁39a，外周配设着卷绕有电枢线圈6的定子铁心5，底部上固紧着定子底座10。
下面，参照着图6、进一步说明上述轴承部的结构，径向轴承7是形成中间切空结构的上下整体状，推力轴承88侧的端部与沿着轴向被磁化成N、S极的发生预压力用圆环状磁铁39a相接触。该发生预压力用圆环状磁铁39a的内径比径向轴承7的内径大，外径设定成与轴承支架39的内径大致相等，而且，轴承支架39的底侧形成凹部，推力轴承88嵌入在该凹部里。发生预压力用圆环状磁铁39a的与上述推力轴承88相接触面的内径形成台阶状，推力轴承88的外径嵌合在圆环状磁铁39a的台阶状内径上。由这样的结构，将轴2的推力轴承88侧的基端部不贯通发生预压力用圆环状磁铁39a地配设着。其中，在把上述发生预压力用圆环状磁铁39a的转子轭铁侧形成N极的场合下，发生的磁力线如虚线箭头A所示、形成从发生预压力圆环状磁铁39a→径向轴承7→轴2→发生预压力用圆环状磁铁39a的磁场回路。由于由该磁力线引起的磁场吸引力的作用，因而在轴2上还产生朝推力轴承88方向上的力，将轴2确实持续地吸引到推力轴承方向。吸引力的强度可通过圆环状磁铁39a的材料、形状以及轴2和径向轴承7以及推力轴承88的位置关系加以调整。
图7是将图5、图6的径向轴承做成转子轭铁侧7a和推力轴承侧7b那样的两个。特别是推力轴承侧的径向轴承7b由含油的磁性体烧结金属形成，呈现与图6同样的磁场回路，能确实持续地将轴2吸引到推力轴承方向上。
作为图5、图6的变形、也可做成如图8所示的结构。即、作为发生预压力用圆环状磁铁的替换，用沿着旋转轴方向磁化的永久磁铁构成轴承本体，形成沿着旋转轴方向磁化而且上下一体型径向轴承7c。在该径向轴承7c的轴承支架39的底侧形成凹部，推力轴承88与图5、图6所示的实施方式同样地嵌入在该凹部里。由于径向轴承7c兼有图5中的发生预压力用圆环状磁铁的机能，因而不需要外部永久磁铁，该轴承本体具有磁力，呈现与图6相同的磁场回路，能确实持续地将轴2吸引到推力轴承方向。
图9是图8的第1个变形方式，它是将推力轴承侧的径向轴承的发生预压力用圆环状磁铁替换成如下所述结构，即、配设一个兼用作永久磁铁的由含油磁性体烧结金属构成的径向轴承7d，与配设在上部的径向轴承7a一起将轴2能自由旋转地支承。
其中，由于径向轴承7d也兼有图6中的预压力发生的机能，因而不需要别的发生预压力用磁铁，该轴承本体具有磁场，呈现与图6同样的磁场回路，能确实持续地将轴2吸引到推力轴承方向上。
图10是图8的第2变形方式，它是将兼用作永久磁铁的含油磁性体烧结金属构成的径向轴承7g配设在轴承支架39的顶部而作为发生预压力磁铁。
由于径向轴承7g兼有发生预压力机能，因而不需要别的永久磁铁，该轴承本体具有磁场，而且借助轭铁1而呈现磁场回路，能确实持续地将轴2吸引到推力轴承方向。
图11所示的结构是设置一个将兼用作永久磁铁的磁性体烧结金属材料将轴承本体形成一体，沿着轴向磁化而构成的发生预压力用径向轴承7h。
这样，发生预压力用径向轴承7h借助转子轭铁1而呈现如箭头所示的磁场回路，能确实持续地将轴2吸引到推力轴承方向，图12是表示图11的变形例。它是使推力轴承侧具有图7、图9所示的作用、使转子轭铁侧具有图10的机能。在这种结构中，由于将上述磁场回路的磁力线形成如A、B、C等所示的多个，因而能得到更强的预压力。
如上所述，该里将轴承做成磁铁，在滑动性成问题的场合下，可用薄的滑动性树脂包覆整个轴承。
下面，说明如上所述的兼用作永久磁铁的套筒型径向轴承7c、7d、7g和7h的制造方法。
第1个方法是如图13所示，先用有滑动性的树脂12、将烧结磁铁材料或粘接磁铁材料构成的没有磁化的磁铁77铸模成型而形成所要求尺寸大小的套筒型轴承7z，然后将其沿着轴向磁化而形成兼有永久磁铁的径向轴承。第2个方法是将铁素体磁铁粉或希土类磁铁粉等强磁性磁铁粉与Fe、Cu、Sn等构成的铁系烧结金属粉混合，用金属模加压成型为所要求的尺寸大小之后，进行烧结、精压加工，用磁化机沿着轴向磁化，进而使其含有润滑油、形成具有永久磁铁的径向轴承。在上述任意一个形成方法中，可借助磁铁粉的混入比例、磁铁粉的尺寸大小、磁化机形成的磁化磁场等进行磁力强度的调整。
发明的效果如上所述，如果采用本申请第1发明，由于能对驱动用磁铁不产生影响地向轴向推压转子，因而即使是处于高速，也能提供一种防止转子轴向振动的轴向振动防止机构，由本申请的第11发明能提供一种即使有轴向的不平衡成分，也能提供一种将振动抑制的无电刷电动机。
如果采用本申请第2、3发明，在发生预压力用磁铁空间里就不要特别的配置。
如本申请第4、5发明所述，由于在发生预压力用磁铁空间里就不要特别的配置，则能将其形成薄型，发生预压力用磁铁能用更强的磁力加以确实地保持。
如本申请第6、7和8发明所述，由于在发生预压力用磁铁空间里不要特别的配置，则能将其形成薄型。
如果采用本申请第9、10所述的发明，由于发生预压力用磁铁兼用作轴承，因而能将发生预压力用磁铁的配置空间忽略不计。
权利要求
1.一种轴向振动防止机构，包括有驱动用磁铁和将该驱动用磁铁安装在内侧的转子轭铁的转子；安装在该转子的中心的轴；发生预压力用磁铁，具有将上述轴能自由旋转支承的径向轴承和推力轴承的轴承支架，并且作为将上述轴的基端部支承在上述推力轴承上而将上述转子向推力方向推压的机构配置在上述轴的周围；中间隔有空隙与该发生预压力用磁铁面对着的磁性构件。
2.如权利要求1所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述推压机构的配设在上述转子轭铁的轴周围的发生预压力用磁铁、以及与该发生预压力用磁铁面对着的轴承支架的至少一部分是由磁性材料构成的。
3.如权利要求2所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述发生预压力用磁铁是形成环状的，由磁场吸引而配设在上述转子轭铁的轴插装部上。
4.如权利要求1所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述推压机构的在安装轴时以围绕轴的周围的方式设置在轴承支架上的上述发生预压力用磁铁、和上述转子轭铁的至少与上述磁铁面对着的部分，是用磁性材料构成的。
5.如权利要求4所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述发生预压力用磁铁是形成环状的，由磁场吸引而配设在轴承支架的顶部上。
6.一种轴向振动防止机构，其特征在于，上述径向轴承上配设着发生预压力用磁铁，将轴用作磁场回路的至少一部分，由此将上述转子推向推力轴承侧。
7.如权利要求6所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述发生预压力用磁铁至少是配置在轴的基端侧的。
8.如权利要求6所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述发生预压力用磁铁是配置在轴承支架的顶部上的。
9.如权利要求6所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述发生预压力用磁铁是由径向轴承本体构成的。
10.如权利要求9所述的轴向振动防止机构，其特征在于，上述径向轴承是将磁铁粉末合金进行多孔质烧结并使其含油而构成，该径向轴承是沿着轴向而磁化的。
11.一种无电刷电动机，其特征在于，设有上述权利要求1～10中任意一项所述的轴向振动防止机构，该轴向振动防止机构中的上述轴承支架配设在定子底座上，由配设在该轴承支架周围的电枢线圈使上述转子驱动。
全文摘要
本发明是用简单的结构使转子推压推力轴承方向、由此被推力轴承接住而确实地防止轴向振动。它设有有驱动用磁铁(3)和将该驱动用磁铁安装在内侧的转子轭铁(1)的转子(R)；安装在该转子的中心的轴(2)；有将上述轴支承成能自由旋转的径向轴承(7)和推力轴承(8)的轴承支架(9)；为了将上述轴的基端部支承在上述推力轴承上、在上述轴的周围配设着发生预压力用磁铁(4)，借助空隙而使磁性体构成的轴承支架(9)与该发生预压力用磁铁面对着。
文档编号G11B19/20GK1407687SQ02141858
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月23日 优先权日2001年8月31日
发明者土屋昌久 申请人:东京零件工业股份有限公司