专利名称：具有流体动压轴承的主轴电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有流体动压轴承的主轴电机，更具体地讲，涉及这样一种主轴电机，所述的主轴电机能够将供应的流体循环到动压槽以提高流体的使用寿命和电机的使用寿命，并且能够减小旋转体的重心与动压的中心之间的垂直偏差，从而使从电机中发生的振动最少并提高驱动特性。
背景技术：
一般，具有滚珠轴承的电机存在的问题在于在滚珠轴承的套管和滚珠轴承的轴之间发生摩擦，由此产生噪声和振动。这样的振动被称为不可重复偏转(NRRO)，这有碍于提高硬盘的轨道密度。
另一方面，由于离心力，具有流体动压轴承的主轴电机仅使用润滑油的动压力来保持轴承的轴的轴向刚度。结果，没有出现主轴电机的金属摩擦，并且当主轴电机以较高的速度旋转时，主轴电机的稳定性提高。因此，具有流体动压轴承的主轴电机具有使噪声和振动事件最少化的作用。在具有流体动压轴承的主轴电机中，旋转体进行高速旋转比具有滚珠轴承的电机更平稳。结果，具有流体动压轴承的主轴电机主要应用于高端光盘设备、磁盘设备和硬盘设备。
安装在具有上述特性的主轴电机中的流体动压轴承包括轴，其是旋转的中心；和金属套管，装配在所述的轴上，使得金属套管和轴一起限定在它们之间的滑移面。人字形或螺旋形的动压产生槽形成在轴或金属套管上。
在限定在轴和套管之间的滑移面上形成的微间隙中填充流体例如润滑油，从而由于从滑移面的动压产生槽产生的流体动压力而导致摩擦构件彼此不接触。这样，当主轴电机旋转并支撑主轴电机的旋转构件即转子时，流体动压轴承降低了摩擦负荷。
当具有上述构造的流体动压轴承应用到主轴电机时，因为转子的旋转被流体支撑，所以从转子中产生的噪声量小，功耗低，并且冲击阻力好。
图10是示出传统的具有流体动压轴承的主轴电机1的横截面图。如图10所示，传统的主轴电机1包括定子10和转子20。定子10包括基座12，处于金属圆柱形套管所置处的中心；多个芯14，设置在底座12上，同时绕杆沿其径向方向延伸。线圈16缠绕在至少一个芯14上。
相对于定子10旋转的转子20包括杯形的毂24。毂24包括凸起部分21，轴34的上端装配在所述的凸起部分21上，该轴是旋转中心；和侧缘部分22，当磁体23对应于线圈16时磁体23安装到所述的侧缘部分22。轴34的下部分装配在套管32里。
套管32是稳固地被插入在通过底座12的中心形成的固定孔12a中的旋转支撑构件。大内径部分32a和小内径部分32b形成在套管中，轴34装配在所述的大内径部分32a和小内径部分32b中。轴34具有大外径部分34a和小外径部分34b，套管32的大内径部分32a和小内径部分32b分别装配在大外径部分34a和小外径部分34b中。
环形的制动环35设置在套管32的上端，所述的制动环35朝下推进轴34，以便防止轴34与套管32分离开。在与套管32和制动环35接触的轴34的大外径部分34a和小外径部分34b上分别形成动压产生槽G1、G2和G3，由此形成微间隙，即滑移面。
当流体例如润滑油填充在由套管32的内径和轴34的外径之间限定的滑移面中时，在制动环35的下表面和轴34的大外径部分34a的上表面之间形成上止推式动压件，以便根据相对的旋转来产生动压力，在轴34的大外径部分34a的下表面和套管32的大内径部分32a的底表面之间形成下止推式动压件，以便根据相对的旋转来产生动压力。
还在套管32的小内径部分32b的内围表面和轴34的小外径部分34b的外围表面之间形成径向式动压件，以便根据相对的旋转来产生动压力。
然而，当具有上述结构的传统的主轴电机1工作时，包括轴34和转子20的旋转体的重心C1形成在装配在连接孔24a中的轴34的上端的附近，所述的连接孔24a形成在毂24的中心，而形成在轴34的小外径部分34b和套管32的小内径部分32b之间的径向式动压件的径向式动压力的中心C2形成在轴34的下部上，即在轴34的小外径部分34b的中间。
结果，如图10所示，远离轴34形成的转子20的重心C1的位置相对地偏离在轴34上形成的径向式动压件的径向式动压力的中心C2的位置，从而在所述的重心C1和径向式动压力的中心C2之间出现垂直偏差T。
当主轴电机1在上述的状态中工作时，转子按一个方向旋转，由于垂直偏差T而导致包括转子20和轴34的旋转体偏心。结果，损害主轴电机的振动特性。随着所述的重心C1和径向式动压力的中心C2之间的垂直偏差T增大，发生振动的速率也增大。
在制动环35的内围表面上形成锥形表面35a以提供储油件，以便在制动环35的锥形的表面35a和轴34的外径部分之间储存预定量的油。然而，储油件的位置高，连接在储油件和外面之间的通道的长度小。因此，当主轴电机工作时，从储油件流出的油经过在毂24和定子10之间的通道容易泄漏到外面。
结果，定子10被泄漏到外面的油污染，并且和转子20一起旋转的旋转体即介质也被泄漏的油污染。
轴34的下端延伸到套管32的内径部分的底表面，所述的轴34的上端牢固地装配在转子20的毂24中。此外，轴34的大外径部分34a在外围方向上延伸。具有上述形状的轴34沿毂24旋转。结果，转子20的总重量增加，当主轴电机工作时，这增加了转子20的惯性，从而很难精确地控制主轴电机的速度，并且降低了冲击阻力。
此外，有必要提供止推式动压产生槽G1和G2，以在制动环35的下表面和轴34的大外径部分34a的上表面之间形成上止推式动压件以及在轴34的大外径部分34a的下表面和套管32的大内径部分32a的底表面之间形成下止推式动压件。另外，有必要提供径向式动压产生槽G3，以在套管32的小内径部分32b的内围表面和轴34的小外径部分34b的外围表面之间形成径向式动压件。
然而，有必要将动压产生槽G1、G2和G3按μm级的精度精确地形成在轴34上。结果，增加了精确地形成动压产生槽G1、G2和G3所必需的成本，从而也增加了主轴电机的制造成本。
另外，因为将形成径向式动压件所必需的径向式动压产生槽G3设置在轴34上，所以在设计主轴电机时很难减少轴34的长度。结果，不可能减少主轴电机的高度，从而限制了主轴电机的小型化。
发明内容
因此，本发明由于上述的问题而已被提出，本发明的一个目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够循环供应到动压槽的流体，从而提高了流体的使用寿命和电机的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够减小旋转体的重心和动压力的中心之间的垂直偏差，从而使从电机中发生的振动最少，并提高了驱动特性。
本发明的另一目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够减小旋转体的总重量以减少电机工作时的惯性，从而精确地控制电机的速度。
本发明的另一目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够增大毂和制动环的结合面积，从而提高了轴向刚度和冲击阻力。
本发明的另一目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够使油通过其泄漏到外面的通道的结构复杂，从而防止主轴电机的定子和介质被污染。
本发明的另一目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够减少精确地形成动压产生槽所必需的成本，从而降低主轴电机的制造成本。
本发明的另一目的在于提供一种具有流体动压轴承的主轴电机，其能够降低主轴电机的总重量，从而实现主轴电机的小型化。
根据本发明，通过提供具有流体动压轴承的主轴电机可实现上述的和其它的目的，所述的主轴电机包括定子，其包括线圈，所述的线圈用于当对线圈供应电流时产生电磁力以产生旋转驱动力；转子，其包括磁体，所述的磁体与线圈相对设置，使得转子相对于定子旋转；动压产生单元，其包括具有上板的套管和至少一个止推式动压槽，所述的上板与转子相对设置同时与转子间隔预定的距离，所述的套管固定到定子上，所述的至少一个止推式动压槽形成在与转子对应的套管的上板上或者在转子上，以便产生动压力，其中，从止推式动压槽的中间半径到止推式动压槽的最内侧的半径之间的内侧宽度大于从止推式动压槽的中间半径到止推式动压槽的最外侧的半径之间的内侧宽度，从而中间的半径偏向止推式动压槽的外面，在止推式动压槽的内侧宽度上的动压力高于在止推式动压槽的外侧宽度上的动压力，从而供应到止推式动压槽的流体导入到外径侧。
优选地，定子包括至少一个芯，线圈缠绕在所述的芯上；具有固定孔的底座，所述的套管垂直地装配在所述的固定孔中，箱体装配在底座的固定孔中，同时套管的下端固定地插在箱体中。
优选地，转子包括毂，与所述的上板的上表面相对设置，所述的毂设有磁体；制动环，安装在毂的内表面上，所述的制动环与所述的上板的下表面相对设置。
更优选地，毂包括侧缘部分，所述的磁体附着到其上；轴，朝下延伸预定的长度，使得轴装配在所述的套管的轴孔中。
更优选地，毂包括侧缘部分，所述的磁体附着到其上；支撑构件，穿过毂形成，以允许形成在所述的套管的上端上的突起从其插过。
优选地，所述的至少一个止推式动压槽形成在套管的上板的上表面或者下表面上。
优选地，所述的至少一个止推式动压槽包括分别形成在套管的上板的上表面和下表面上的止推式动压槽。
优选地，所述的至少一个止推式动压槽形成在与套管的上板对应的转子的毂的下表面上或者在转子的制动环的上表面上。
优选地，所述的至少一个止推式动压槽包括分别形成在与套管的上板对应的转子的毂的下表面上和在转子的制动环的上表面上。
优选地，所述的至少一个止推式动压槽按人字的形状或者按螺旋形形成。
优选地，在所述的套管的上板的外围表面上设有至少一个垂直槽。更优选地，所述的至少一个垂直槽形成在与止推式动压槽的外端对应的套管的上板的外围表面上。
优选地，所述的套管的上板设有至少一个流体循环件，所述的流体循环件从所述的上板的上表面穿过其下表面来形成。更优选地，所述的至少一个流体循环件设置在止推式动压槽的内侧宽度上或者在止推式动压槽的内侧宽度的附近。更优选地，与流体循环件的上端对应的上止推式动压槽的内侧宽度比与流体循环件的下端对应的下止推式动压槽的内侧宽度窄。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它的目的和特点及其它的优点将会更加清楚，其中
图1是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的横截面图；图2a是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的套管的平面图；图2b是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的套管的前视图；图2c是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的套管的仰视图；图3是局部示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的止推式动压槽的详细视图；图4是示出根据本发明第二优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的横截面图；图5是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的横截面图；图6a是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的人字形套管的平面图；图6b是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的人字形套管的前视图；图6c是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的人字形套管的仰视图；图7a是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的螺旋形套管的平面图；图7b是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的螺旋形套管的前视图；图7c是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的螺旋形套管的仰视图；图8是示出根据本发明第四优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的横截面图；图9是示出根据本发明第五优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机的横截面图；图10是示出具有流体动压轴承的传统的主轴电机的横截面图。
具体实施例方式
现在将参照附图来详细地描述本发明的优选实施例。
图1是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100的横截面图；图2a是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100的套管的平面图；图2b是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100的套管的前视图；图2c是示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100的套管的仰视图；图3是局部示出根据本发明第一优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100的止推式动压槽的详细视图。
如图1至图3所示，根据本发明第一优选实施例的主轴电机包括定子110、转子120和动压产生单元130，在所述的主轴电机中，旋转体的重心近似与动压力的中心对应，以使所述的重心和动压力的中心之间的垂直偏差最小。
定子110包括线圈112，用于在对线圈112供应电流时产生预定量的电磁力；多个芯114，同时绕杆沿其径向方向延伸。线圈112缠绕在芯114的至少一个上。
芯114牢固地安装在底座116之上，所述的底座116设有印刷电路板(未示出)。具有预定尺寸的固定孔117形成在底座116的上表面上。用于支撑转子120旋转的旋转支撑构件装配在固定孔117中。
在对应于线圈112的底座116的上表面上形成多个线圈孔，每个线圈孔具有预定的尺寸，线圈112通过所述的线圈孔朝下被暴露。
定子110的顶部被盖构件(未示出)覆盖，所述的盖构件具有附着到其下表面的绝缘材料。线圈112电连接到柔性板，使得外部电流供应到线圈112。
转子120是能够相对于定子110旋转的旋转构件。转子120包括杯形的毂124。在毂124的外围表面上设有环形的磁体122，所述的磁体122与芯114隔开预定的距离。优选地，磁体122是在其外围方向上按N极和S极交替地设置的永久性磁体，以便产生具有预定强度的磁力。
当电机工作时毂124与磁体122一起旋转，该毂124包括侧缘部分123，磁体122附着到其上；轴125，从毂124的底表面延伸预定的长度，轴125设置在与毂124的旋转中心对应的垂直轴上。轴125装配在下面将描述的套管132的轴孔135中。
优选地，在轴125的外围表面和轴孔135的内围表面之间限定一个预定的间隙，由于所述的间隙，当电机工作时在所述的轴125的外围表面和轴孔135的内围表面之间不发生接触摩擦。
制动环126装配在组成毂124的侧缘部分123的内表面上，该制动环126的上表面与套管132的上板131的下表面接触，所述的套管132是安装到定子110的固定构件。结果，通过制动环126和套管132之间的接合来防止毂124与定子110分开。
旋转的物体(未示出)例如转盘一体地设置在毂124的上表面的旋转中心上，从而当电机旋转时旋转的物体与毂124一起在一个方向上旋转。基于应用根据本发明的主轴电机的相应装置，旋转的物体可采用各种形式。
在旋转体和固定体之间的界面上产生流体动压的动压产生单元130包括套管132，所述的套管132垂直地附着到定子110。套管132的下端固定到定子110。在套管132的上端形成外径大于套管132的外径的上板131。在套管132的上表面形成轴孔135，将所述的轴孔135压到预定的深度，使得毂124的轴125插入到轴孔135中。
如图1所示，将具有小外径的套管132的下端用劲地插入到中空的圆柱形箱体118中，所述的箱体118装配在定子110的固定孔117中。
或者，可将套管132的下端用劲地插入到穿过底座116形成的固定孔117a中，使得固定孔117a具有与套管132的下端的外径对应的内径，如图4所示。以这种方式，可构建另一类型的主轴电机100a。
在如图4所示的主轴电机100a中，要装配的部件的数目减少，从而简化了电机装配工艺，并且降低了电机的制造成本。
优选地，固定孔117形成使得固定孔117与箱体118的外径或套管的下端的外径对应。此外，优选地，固定孔117的内围表面朝上延伸预定的高度，使得在固定孔117和插入在固定孔117的构件之间的结合力增大。
尽管箱体118可以其它不同的方式牢固地装配在固定孔117中，但是箱体118以粘结或热压插入的方式附着到固定孔117的内围表面。
套管132是旋转支撑构件，其与转子120间隔预定的距离设置以限定在它们之间的滑移面。在转子120的毂124和制动环126上或者在与转子120的毂124和制动环126对应的套管132的上板131的上表面和下表面上分别形成用于产生动压力的止推式动压槽G1和G2。
如图1和图2所示，止推式动压槽G1和G2形成在对应于转子120的上板131的上表面和和下表面上，以便当电机工作时同时产生上止推式动压力和下止推式动压力。然而，止推式动压槽还可形成在上板131的上表面上，以便产生上止推式动压力，或者形成在上板131的下表面上，以便产生下止推式动压力。
如图1和图2所示，止推式动压槽G1和G2形成在上板131的上表面和下表面上。然而，止推式动压槽G1和G2还可分别形成在与上板131的上表面和下表面对应的毂124的下表面和制动环126的上表面上，以便当电机工作时同时产生上止推式动压力和下止推式动压力。或者，止推式动压槽可形成在毂124的下表面上，以便产生上止推式动压力，或者形成在制动环126的上表面上，以便产生下止推式动压力。
通过切割、冲压、蚀刻或激光处理，基于主轴电机的设计，将止推式动压槽G1和G2按人字形或螺旋形形成在上板131的上表面和下表面上或者在转子120的毂124的下表面和制动环126的上表面上。
优选地，用于同时产生上止推式动压力和下止推式动压力的止推式动压槽G1和G2按相同的形状形成。或者，用于同时产生上止推式动压力和下止推式动压力的止推式动压槽G1和G2按实现相同的动压轴承效果的不同形状形成。
将流体例如油或空气供应到限定在转子120和套管132之间的间隙，使得流体填充止推式动压槽G1和G2。当电机工作时，形成在动压产生单元130上的止推式动压槽G1和G2中的流体受到高压，从而形成流体薄膜。结果，在套管132和转子120之间的滑移面处于流体摩擦状态，在所述的流体摩擦状态中摩擦的负荷最少，从而电机在没有噪声和振动的情况下旋转。
如图3所示，止推式动压槽G1和G2中的每个设置在关于假想的中间半径NL的内侧和外侧，其中内侧宽度为A，外侧宽度为B，当电机工作时产生的动压力在所述的假想的中间半径NL上处于平衡状态。
内侧宽度A是从中间半径NL到最内侧的半径Ri的最短距离，外侧宽度B是从中间半径NL到最外侧的半径Ro的最短距离。
内侧宽度A的大小大于外侧宽度B的大小，从而在内侧宽度A上产生的止推式动压力高于在外侧宽度B上产生的止推式动压力。在这种情况下，由于在内侧宽度A和外侧宽度B之间的大小差异，在内侧宽度A上产生相对高的动压力，由于在内侧宽度A和外侧宽度B之间的大小差异，在外侧宽度B上产生相对低的动压力，供应到止推式动压槽G1和G2的流体自然从内侧宽度A导入到外侧宽度B。导入到外侧宽度B中的流体向径侧即上板131的外径侧流动。
如图1和图4所示，用于储存预定量的油的储油件140形成在制动环126和套管132之间。具体而言，储油件140形成在套管132的外表面和形成在制动环126的内围表面上的锥形表面145之间，使得锥形表面145的外径朝锥形表面145的下端逐渐地减少。在套管132的外表面和制动环126的锥形表面145之间发生毛细现象，结果，形成用于储存油的环形储油空间。
图5是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100b的横截面图；图6a是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100b的人字形套管的平面图；图6b是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100b的人字形套管的前视图；图6c是示出根据本发明第三优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100b的人字形套管的仰视图。如图5至图6c所示，在主轴电机100b的套管132的上板131的外围表面上设有至少一个垂直槽H1，从而当电机工作时导入到外径侧的流体供应到上板131的外围表面和毂124的内围表面之间的空间，以便产生径向式动压力，这有助于止推式动压力。
优选地，垂直槽H1形成在与止推式动压槽G1和G2的外端对应的上板131的外围表面上，使得流体通过止推式动压槽G1和G2更平稳地导入到外径侧。
此外，止推式动压槽G1和G2形成在上板131上，所述的上板131设有至少一个流体循环件H2，所述的流体循环件从上板131的上表面穿到上板131的下表面来形成。优选地，流体循环件H2设置在止推式动压槽G1和G2中的每个的内侧宽度A上或者在内侧宽度A的附近。
优选地，与流体循环件H2的上端对应的上止推式动压槽G1的内侧宽度A比与流体循环件H2的下端对应的下止推式动压槽G2的内侧宽度A窄。
在这种情况下，在上止推式动压槽G1的内侧宽度A上产生的止推式动压力低于在下止推式动压槽G2的内侧宽度A上产生的止推式动压力。结果，由于在流体循环件H2的上端和下端之间的压力差，供应到下止推式动压槽G2的一些流体向上止推式动压槽G1流动。
如图6a、图6b和图6c所示，垂直槽H1和流体循环件H2运用于人字形的止推式动压槽G1和G2，所述的止推式动压槽G1和G2形成在上板131的上表面和下表面上。或者，垂直槽H1和流体循环件H2可运用于实现相同效果的螺旋形的止推式动压槽G1和G2，如图7a、图7b和图7c所示。
图8是示出根据本发明第四优选实施例的具有流体动压轴承的主轴电机100c的横截面图。如图8所示，在主轴电机100c的转子120中采用的毂124包括侧缘部分123，磁体124附着到其上；支撑构件124a，具有预定的尺寸，形成穿过毂124，以使形成在套管132的上端上的突起132a从其插穿过。
具体而言，具有预定尺寸的支撑构件124a通过毂124的上表面的中心形成，使得支撑构件124a的中心设置在与转子120的旋转中心相同的垂直轴上。优选地，支撑构件124a的内侧表面按锥形形成，该锥形内径朝下逐渐地增大，以使支撑构件124a的内围表面和突起132a的外围表面之间的接触摩擦最少。
关于如图8所示的设有突起132a的套管132，将具有小外径的套管132的下端用劲地插入中空的柱形箱体118中，所述的中空的柱形箱体118装配在定子110的固定孔117a中。或者，可将套管132的下端用劲地插入穿过底座116形成的固定孔117a中，使得固定孔117a具有与套管132的下端的外径对应的内径，如图10所示。以这种方式，可构建另一类型的主轴电机100d。
在具有上述结构的主轴电机100、100a、100b和100c中，如图1、图4、图5、图8和图9所示，当对各个主轴电机供应电流时，旋转体即转子120以相同的原理相对于固定体即定子110旋转。因此，下文将描述根据第一优选实施例的主轴电机的工作。
当对定子110的线圈112供应电流时，在线圈112上产生预定强度的电场。通过在线圈112上产生的电场和在转子120的磁体122上产生的磁场之间的相互作用，转子120的毂124绕套管132沿一个方向旋转。
当转子120沿一个方向旋转时，旋转件即毂和制动环相对于固定件即套管132沿一个方向旋转。此时，在止推式动压槽G1和止推式动压槽G2中供应如润滑油的流体，所述的止推式动压槽G1形成在与转子120的毂124的底表面对应的上板131的上表面上，所述的止推式动压槽G2形成在与转子120的制动环126的上表面对应的上板131的下表面上。结果，充当轴承的止推式动压件形成在止推式动压槽G1和G2上，从而电机平稳地工作。
形成在上板131和转子120之间的止推式动压槽G1和G2的动压力的中心近似与旋转体即转子120的重心对应。因此，在旋转体的重心和动压力的中心之间的垂直偏差最小，这大大地减少了电机工作时产生的噪声和振动。
如图3所示，形成在关于假想的中间半径NL的止推式动压槽G1和G2中的每个的内侧上的内侧宽度A的大小大于形成在关于假想的中间半径NL的止推式动压槽G1和G2中的每个的外侧上的外侧宽度B的大小。因此，当电机工作时在内侧宽度A上产生的止推式动压力高于在外侧宽度B上产生的止推式动压力。
在这种情况下，供应到止推式动压槽G1和G2的一些流体自然导入到外侧宽度B，由于内侧宽度A和外侧宽度B之间的压力差而在所述的外侧宽度B上产生相对低的动压力。导入到外侧宽度B的流体流到上板131的外围表面和毂124的内围表面之间的间隙中，由此产生辅助的径向式动压力，而无需在作为旋转构件的转子120的毂上和作为固定构件的套管132的上板131上形成另外的径向式动压槽。
如上所述，通过在套管132的外围表面上仅形成止推式动压槽G1和G2而没有在套管132的外围表面上形成另外的径向式动压槽来产生足以支撑转子120的旋转的流体动压力，从而稳定地维持转子120的旋转。
以同样的方式，仅止推式动压槽G1和G2形成在套管132上使得电机稳定地工作，用μm级的精度来精确地加工所述的止推式动压槽G1和G2。因此，槽的加工成本减少了，从而降低了电机的制造成本。
在至少一个垂直槽H1形成在上板131的外围表面上的情况下，由于当电机工作时在上止推式动压槽G1的内侧宽度A和上止推式动压槽G1的内侧宽度B之间的动压差，供应到形成上止推式动压件的上止推式动压槽G1的一些流体导入到上板131的外径侧，然后通过垂直槽H1自然并平稳地供入到上板131的外围表面和毂124的内围表面之间的间隙。
在至少一个流体循环件H2形成在上板131的上表面上的情况下，由于上止推式动压槽G1的内侧宽度和下止推式动压槽G2的内侧宽度之间的大小差异使得H2上下端之间存在压力差，所以供应到下止推式动压槽G2的一些流体通过流体循环件H2自然地供入到上止推式动压槽G1。
具体而言，由于上、下止推式动压槽G1和G2的内侧宽度A和上、下止推式动压槽G1和G2的外侧宽度B之间的宽度差，使得在上、下止推式动压槽G1和G2的内侧和上、下止推式动压槽G1和G2的外侧之间存在压力差，所以供应到上板131的上、下止推式动压槽G1和G2的流体向上板的外径侧流动，然后供入到上板131的外围表面和毂124的内围表面之间的间隙，以产生径向式动压力。过后，流体填充到下止推式动压槽G2。
由于上止推式动压槽G1的内侧宽度和下止推式动压槽G2的内侧宽度之间的大小差异，使得在流体循环件H2的上，下端之间存在压力差，所以填充在下止推式动压槽G2的流体通过流体循环件H2供入到上止推式动压槽G1。
以同样的方式，供应到止推式动压槽G1和G2的流体从上部件顺畅地流到下部件，并从下部件顺畅地流到上部件。结果，流体的使用寿命提高了，从而提高了电机的使用寿命。
此外，储油件140形成在制动环126和套管132之间。因此，通过毛细现象将从上板131的下表面和制动环132的上板之间的空间中泄漏的油储存，从而防止油泄漏到外面。
如图1、图5和图8所示，由于箱体118、制动环126和套管132彼此结合的结合结构中，连接在储油件140和外面之间的通道近似地按″S″的形状弯曲。结果，从储油件140中泄漏的油很难通过弯曲的通道流到外面，从而防止定子或介质被污染。
其间，当油循环时，在止推式动压槽G1和G2上产生的气泡没有通过流体循环件H2而朝上运动，而是通过储油件140自然地排放到外面，从而暴露于大气压。
从上面的描述中可清楚地看出，其中产生止推式动压力的止推式动压槽形成在固定到定子的套管的上板上或者在转子的毂和制动环上，使得当电机工作时在套管和转子之间产生的动压力的中心近似地与转子的重心对应，或者使得当电机工作时在套管和转子之间产生的动压力的中心和转子的重心之间的垂直偏差最小。因此，本发明具有这样的效果，使从电机中产生的振动和噪声最少，从而提高电机的性能。
根据本发明，由于止推式动压槽的内侧宽度和外侧宽度之间的大小差异，因此在动压槽之间的内侧和外侧之间产生压力差，由于上止推式动压槽的内侧宽度和下止推式动压槽的内侧宽度之间的大小差异，所以在上止推式动压槽和下止推式动压槽之间产生压力差。因此，本发明具有这样的效果，当电机工作时使供应到止推式动压槽中的流体循环，从而提高液体的使用寿命和电机的使用寿命。
根据本发明，与传统的主轴电机比较，由套管旋转地支撑的旋转体的总重量降低。因此，本发明具有这样的效果，降低电机工作时旋转体的惯性，从而对电机的速度进行精确的控制。
根据本发明，与传统的主轴电机比较，在毂和制动环之间的结合面积增大。因此，本发明具有这样的效果，提高电机工作时的轴向刚度并提高了冲击阻力，从而提高电机的可靠性。具有所述的提高的冲击阻力，主轴电机足以抵抗外部的冲击。
根据本发明，连接在储存油的储油件和电机的外面之间的通道的结构是非常复杂。因此，本发明具有这样的效果，最大地防止从储油件中泄漏的油被排放到电机的外面，从而防止定子和介质被污染。
根据本发明，通过在套管的外围表面上仅形成止推式动压槽而没有设置另外的径向式动压槽来产生的动压力足以支撑旋转体的旋转。因此，本发明具有这样的效果，减少径向式动压槽的加工成本，从而降低电机的制造成本。
根据本发明，在设计主轴电机时没有必要考虑径向式动压槽的形成。因此，本发明具有这样的效果，与具有径向式动压槽的传统的主轴电机比较，减少了主轴电机的总高度，从而实现了主轴电机的小型化。
尽管为了说明性的目的已经公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所公开的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种修改、添加和替换。
权利要求
1.一种具有流体动压轴承的主轴电机，包括定子，其包括线圈，所述的线圈用于当对所述的线圈供应电流时产生电磁力以产生旋转驱动力；转子，其包括磁体，所述的磁体与所述的线圈相对设置，使得转子相对于定子旋转；动压产生单元，其包括具有上板的套管和至少一个止推式动压槽，所述的上板与转子相对设置同时与转子间隔预定的距离，所述的套管固定到所述的定子上，所述的至少一个止推式动压槽形成在与所述的转子对应的套管的上板上或者在所述的转子上，以便产生动压力，其中，从所述的止推式动压槽的中间半径到所述的止推式动压槽的最内侧的半径之间的内侧宽度大于从所述的止推式动压槽的中间半径到所述的止推式动压槽的最外侧的半径之间的内侧宽度，从而中间的半径偏向所述的止推式动压槽的外面，在所述的止推式动压槽的内侧宽度上的动压力高于在所述的止推式动压槽的外侧宽度上的动压力，从而供应到所述的止推式动压槽的流体导入到外径侧。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的定子包括至少一个芯，线圈缠绕在所述的芯上；具有固定孔的底座，所述的套管垂直地装配在所述的固定孔中。
3.根据权利要求2所述的电机，还包括箱体，装配在定子的固定孔中，同时所述的套管的下端固定地插入到箱体中。
4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的转子包括毂，与所述的上板的上表面相对设置，所述的毂设有磁体；制动环，安装在所述的毂的内表面上，所述的制动环与所述的上板的下表面相对设置。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述的毂包括侧缘部分，所述的磁体附着到其上；轴，朝下延伸预定的长度，使得所述的轴装配在所述的套管的轴孔中。
6.根据权利要求4所述的电机，其中，所述的毂包括侧缘部分，所述的磁体附着到其上；支撑构件，穿过毂形成，以允许形成在所述的套管的上端上的突起从其插过。
7.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的至少一个止推式动压槽形成在所述的套管的上板的上表面或者下表面上。
8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的至少一个止推式动压槽包括分别形成在所述的套管的上板的上表面和下表面上的止推式动压槽。
9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的至少一个止推式动压槽形成在与所述的套管的上板对应的转子的毂的下表面上或者在所述的转子的制动环的上表面上。
10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的至少一个止推式动压槽包括分别形成在与所述的套管的上板对应的转子的毂的下表面上和在所述的转子的制动环的上表面上。
11.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的至少一个止推式动压槽按人字形或者按螺旋形形成。
12.根据权利要求1所述的电机，其中，在所述的套管的上板的外围表面上设有至少一个垂直槽。
13.根据权利要求12所述的电机，其中，所述的至少一个垂直槽形成在与所述的止推式动压槽的外端对应的套管的上板的外围表面上。
14.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的套管的上板设有至少一个流体循环件，所述的流体循环件从所述的套管的上板的上表面穿过其下表面来形成。
15.根据权利要求14所述的电机，其中，所述的至少一个流体循环件设置在止推式动压槽的内侧宽度上或者在止推式动压槽的内侧宽度的附近。
16.根据权利要求14所述的电机，其中，与流体循环件的上端对应的上止推式动压槽的内侧宽度比与流体循环件的下端对应的下止推式动压槽的内侧宽度窄。
全文摘要
一种具有流体动压轴承的主轴电机包括定子、转子和动压产生单元，所述的动压产生单元包括具有上板的套管和至少一个止推式动压槽，所述的上板与转子相对设置，所述的至少一个止推式动压槽形成在套管的上板上或者在转子上。从止推式动压槽的中间半径到止推式动压槽的最内侧的半径之间的内侧宽度大于从止推式动压槽的中间半径到止推式动压槽的最外侧的半径之间的内侧宽度，从而中间半径偏向止推式动压槽的外面。在止推式动压槽的内侧宽度上的动压力高于在止推式动压槽的外侧宽度上的动压力，从而供应到止推式动压槽的流体导入到外径侧。
文档编号F16C33/00GK1801581SQ20051008014
公开日2006年7月12日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年1月4日
发明者张浩庆, 林泰亨 申请人:三星电机株式会社