止推板的制造方法、轴承装置及其制造方法和主轴电机的制作方法

专利名称：止推板的制造方法、轴承装置及其制造方法和主轴电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轴承装置的止推板的制造方法， 一种包括通过 该制造方法制造的止推板的轴承装置， 一种轴承装置的制造方法以及一 种包括通过该制造方法制造的轴承装置的主轴电机。
背景技术：
在例如个人计算机和汽车导航系统中使用的硬盘驱动器中安装有用 于使磁数据存储介质旋转的主轴电机。在该主轴电机中，转子单元相对 于定子单元旋转，并且在二者之间插设有轴承。
该轴承包括沿径向支撑轴的径向轴承部和沿轴向支撑该轴的止推轴 承部。径向轴承部例如构造在轴与套筒之间的间隙内，该套筒具有供轴 通过的支承孔。在保持于所述间隙中的润滑油中产生流体动压，从而对 轴进行支撑。
止推轴承部例如由盘状的止推板和轴的与止推板接触的端部构成。 通过使轴的端部与止推板的其中 一个表面接触沿轴向支撑轴。
但是，如果较长时间地使用具有止推板的轴承，那么止推板的顶面 会由于止推板的其中一个表面与轴之间的滑动接触而磨损，这有时导致 轴的轴向偏离。轴的轴向偏离致使数据存储介质轴向偏离，这会不利地 影响对数据存储介质的信息读/写操作的可靠性。
为了防止止推板的这种磨损，期望的是预先在止推板的其中一个表 面上形成具有合适曲率的凹曲面，并且将轴支撑在该凹曲面上。但是， 在止推板上形成该凹曲面会使制造过程的复杂性增加以及制造成本升 高。

发明内容
本发明的一方面在于一种用于电机的止推板的制造方法。止推板与 轴一起构成止推轴承部。轴在其端部具有凸曲面并绕中心轴线旋转。止 推板的轴向上表面与轴的端部接触。
止推板的该制造方法包括如下步骤a);即，提供由热塑性树脂或热 固性树脂制成的板状的半成品件(work in process piece),对所述半 成品件的上表面加热，并用具有凸曲面的部件下压该半成品件的上表面， 以在所述半成品件上形成凹曲面。
应注意，在本发明的说明中，当将不同构件之间的位置关系和方位 描述成上/下或左/右时，是指图中的最终位置关系和方位；不是指一旦 组装成实际装置时构件之间的位置关系和方位。
根据本发明，在从轴向上侧对由热塑性树脂或热固性树脂制成的半 成品件加热的情况下，可以将具有凸曲面的所述部件下压到所述半成品 件的其中一个表面上，从而可以在所述半成品件上形成凹曲面。因而， 可以容易快速地制造具有凹曲面的止推板。形成在止推板上的凹曲面散 去从轴施加的压力，并减少了止推板的摩擦。
另外，可以使用具有凸曲面的部件在半成品件的上表面上形成凹曲 面，该凸曲面的曲率半径大于轴的端部的曲率半径；因此，得到的止推 板的凹曲面的曲率半径大于轴的端部的曲率半径，从而可以有利的方式 将轴支撑在止推板上。
此外，可以对所述部件加热，然后将其下压在所述半成品件的上表 面上，以从上侧对所述半成品件加热。由此，可以容易地加热所述半成 品件的上表面。
从下面参照附图对本发明优选实施方式的详细描述将更加清楚本发 明的其它特征、元件、优点和特性。


图1是沿包含中心轴线的平面剖取的数据存储介质驱动器的剖视
图2是沿包含中心轴线的平面剖取的主轴电机的剖视图3是沿包含中心轴线的平面剖取的流体动压轴承的剖视图； 图4是表示止推板的制造过程的流程图； 图5示出了工具、加热机构和半成品件； 图6示出了下压半成品件的工具； 图7示出了从半成品件退回的工具； 图8是表示流体动压轴承的制造过程的流程图； 图9和图IO示出了工具以及固定有支撑部件的半成品件； 图11和图12示出了工具以及其上形成有保护膜的半成品件； 图13是沿包含中心轴线的平面剖取的轴承的剖视图，在该轴承中， 半成品件和轴承壳体的筒形部设置成单个部件；
图14是表示根据另一实施方式的流体动压轴承的制造过程的流程
图15示出了在轴承壳体内的半成品件上形成凹部； 图16示出了利用压縮气体的静压对套筒和工具进行中心对准； 图17示出了通过弹性体的接触对套筒和工具进行中心对准； 图18示出了在旋转的同时下压在半成品件的上表面上的工具；
图19是表示根据另一实施方式的流体动压轴承的制造过程的流程
图20和图21示出了在形成凹部的同时在轴与套筒之间形成有间隙； 图22和图23示出了在形成凹部的同时在轴与密封部件之间形成有
间隙；
图24是表示工具的温度与凹部的深度之间关系的曲线图； 图25是表示工具对半成品件的下压力与凹部的深度之间关系的曲 线图；以及
图26是沿包含中心轴线的平面剖取的、设有环绕凹部的隆起部的止 推板的剖视图。
具体实施例方式
下面将参照图1至图26详细地描述本发明的优选实施方式。应注意
在本发明的说明中，当将不同构件之间的位置关系和方位描述成上/下或 左/右时，是指图中的最终位置关系和方位；不是指一旦组装成实际装置 时构件之间的位置关系和方位。同时，在下面描述中，轴向是指平行于 旋转轴线的方向，径向是指垂直于旋转轴线的方向。
图1是沿包含中心轴线的平面剖取的数据存储介质驱动器2的剖视 图，该数据存储介质驱动器包括根据本发明第一优选实施方式的轴承装 置5。数据存储介质驱动器2优选的是在使磁存储介质旋转的同时进行信 息读/写的硬盘驱动器。如图1所示，数据存储介质驱动器2优选包括壳 体21、存储介质、主轴电机1和存取部23。
壳体21优选包括大致杯形的第一壳体部件211和板状的第二壳体部 件212。第一壳体部件211优选在其上部包括幵口。而且，主轴电机l和 存取部23优选布置在第一壳体部件211的内底面处。第二壳体部件212 优选接合到第一壳体部件211，从而闭合位于第一壳体部件211的上部处 的开口。存储介质、主轴电机1和存取部23容纳在由第一壳体部件211 和第二壳体部件212围成的壳体21的内部空间213中。壳体21的内部 空间213是几乎无尘的洁净空间。
存储介质22优选是中心有孔的大致盘状的信息记录介质。存储介质 22优选加载到主轴电机1的毂部件42上，从而可旋转地支撑在主轴电机 1上。存取部23优选包括头231、臂232和头运动机构233。优选使头 231靠近存储介质22的主表面，以从存储介质22磁读取信息并向存储介 质22磁写信息。臂232优选地在支撑头231的同时在存储介质22的主 表面附近运动。头运动机构233布置在存储介质22的一侧。头运动机构 233使臂232运动，以使头231相对于存储介质22运动。
以这种方式，头231接近旋转的存储介质22上方的所需位置，以从 存储介质22读信息并向存储介质22写信息。头231可以仅相对于存储 介质22读信息或者写信息。
下面将详述主轴电机1的构造。图2是沿包含中心轴线的平面剖取 的主轴电机1的剖视图。如图2所示，主轴电机1优选包括定子单元3 和转子单元4。定子单元3优选固定到数据存储介质驱动器2的壳体21。
转子单元4优选在加载有存储介质22的情况下绕中心轴线L旋转。
定子单元3优选包括基底部件31、定子芯32、线圈33和轴承单元34。
基底部件31优选由诸如铝的金属材料制成，并通过螺钉等固定到数 ;据存储介质驱动器2的壳体21 。基底部件31优选设有大致筒形的保持部 311，该保持部沿轴向(沿中心轴线L的方向；这在以下描述中同样适用) 伸出以环绕中心轴线L。
优选在保持部311的内周侧(相对于中心轴线L的内周侧；这在以 下描述中同样适用)设有用于保持轴承单元34的通孔。保持部311的外 !周侧(相对于中心轴线L的外周侧；这在以下描述中同样适用)表面优 选用作供装配定子芯32的附接表面。
尽管在本实施方式中基底部件31和第一壳体部件211设置成单独部 件，但是基底部件31和第一壳体部件211也可以设置成单个部件。在这 种情况下，保持部311优选设置在包括基底部件31和第一壳体部件211 二者的部件中。
定子芯32优选包括芯背部(core back) 321和多个齿322。芯背部 321优选固定到保持部311的外周表面上。齿322从芯背部321径向向外 延伸。定子芯32例如由沿轴向层叠的磁钢板形成。
线圈33优选由巻绕在定子芯32的各齿322周围的导线形成。线圈 33优选与预定的电源装置(未示出)连接。该电源装置通过线圈33施加 驱动电流，并在齿322之上产生径向磁通。在齿322上产生的磁通与转 子磁体43 (后面将描述)上的磁通相互作用，而产生用于使转子单元4 绕中心轴线L旋转的转矩。
轴承单元34优选支撑转子单元4所具有的轴41，使轴41可相对于 其旋转。轴承单元34与轴41一起构成流体动压轴承5。应注意，本实施 方式中的轴承装置是指流体动压轴承。图3是表示沿包含中心轴线的平 面剖取的流体动压轴承5的结构的放大剖视图。如图3所示，轴承单元 34优选包括套筒341、止推板342、密封部件343和轴承壳体344。
套筒341优选包括大致筒形形状，并包括用于接收轴41的支承孔
341a。套筒341优选固定到轴承壳体344的内周表面上。在轴41的外周 表面与套筒341的内周表面之间的间隙内构造有径向动压轴承部，该径 向动压轴承部在电机1的旋转期间在保持于间隙中的润滑油内产生流体 动压。
套筒341的内周表面和轴41的外周表面优选通过它们之间的微小间 隙(例如，在几微米量级上的间隙)而彼此相对，在该微小间隙中布置 有润滑油51 (后面将描述)。套筒341优选由通过经热结合并硬化金属粉 末制备的烧结体形成。由此，套筒341优选由在显微镜观察时包括数个 微小孔腔的多孔体形成，并且该多孔体容纳有润滑油。轴41相对于浸有 润滑油的套筒341以有利的方式滑动。另外，能以相对较低的成本获得 烧结体的套筒341。
止推板342优选是布置在轴41下方的大致盘状部件。止推板342优 选允许轴41的下端41b与止推板的上表面接触，从而在允许轴41绕中 心轴线L旋转的同时轴向支撑轴41。轴41的下端41b和止推板342构成 了止推轴承部。
优选在止推板342的上表面上的中心部分设有形成凹曲面的凹部 342a (部分球形形状)。凹部342a的曲率半径优选设定为大于等于轴41 的下端41b的曲率半径；因此，凹部342a的上表面与轴41的下端41b 点接触或面接触，从而在止推板342与轴41之间构造有作为止推轴承部 的枢转轴承部。
轴41优选能够在枢转轴承部处以非常小的旋转阻力绕中心轴线L旋 转。设在止推板342上的凹部342a优选将压力从轴41向止推板342分 散，以减少止推板342的上表面上的磨损。
止推板342优选由诸如聚縮醛树脂或尼龙的热塑性树脂制成，并通 过制造方法(后面将描述)制造成。此外，可用的热塑性树脂优选包括 聚酰胺酰亚胺(PA工)、聚醚醚酮(PEEK)、热塑性聚酰亚胺(TPI)、聚四 氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)。
但是，止推板342不是必须仅由热塑性树脂制成。例如，可以使用 含有热塑性树脂的混合物，或者可以掺有用于提高耐磨性的填料。可用
的示例性填料包括碳纤维、碳纳米管、碳粉、石墨、玻璃纤维和钛酸钾。
密封部件343优选是布置在套筒341上的大致环形部件。密封部件 343的内周表面343a优选设有内径朝上侧增加的斜面。由此，密封部件 343的内周表面343a与轴41的外周表面之间的间隙343b的宽度朝上侧 增加。
间隙343b中的润滑油51的界面优选由于表面张力而形成弯月面。 该结构使得从轴承单元34泄露的润滑油51最少。也就是说，在密封部 件343与轴41之间的间隙343b中形成锥形密封。密封部件343优选由 诸如不锈钢或铝的金属或者树脂制成。另外，密封部件343和套筒341 可以形成为单个部件。
轴承壳体344优选是有底的大致筒形部件，以在其中容纳套筒341、 止推板342和密封部件343。轴承壳体344优选通过压配合或冷縮配合， 优选固定在设于基底部件31的保持部311的内周侧处的通孔内。
套筒341和密封部件343优选固定在轴承壳体344的内周表面上， 并且止推板342布置在轴承壳体344内的底面上。轴承壳体344例如制 成为，将通过在冷轧碳素钢薄板(根据日本工业标准JIS的SPCC、 SPCD、 SPCE)的表面上镀锌而形成的镀锌薄板(根据日本工业标准JIS的SECE) 压制成有底的大致筒形形状。
轴承壳体344内部优选填充有优选主要含酯类的润滑油51。对于润 滑油51，使用诸如合成酯冷冻油或合成双酯油的主要含酯类的油。主要 含酯类的油因具有良好的耐磨性、热稳定性和流动性而适合作为用于流 体动压轴承5的润滑油51。
润滑油51优选无间断地填充在套筒341与轴41之间的间隙中，而 且还无间断地填充在止推板342与轴承壳体344之间的间隙以及在套筒 341与轴承壳体344之间局部形成的间隙中。也就是说，轴承壳体344中 的整个内部空间都填充有润滑油51。
返回图2，转子单元4优选包括轴41、毂部件42和转子磁体43。
轴41优选为沿中心轴线L设置的大致柱形部件。轴41优选支撑在 轴承单元34中，使其下部接收在套筒341的支承孔341a内从而绕中心
轴线L旋转。优选在轴41的外周表面上设置人字形径向动压槽阵列41a， 该阵列41a在填充于轴41的外周表面与套筒341的内周表面之间的润滑 油51中形成流体动压。
随着轴41旋转，径向动压槽阵列41a优选向润滑油51施加压力使 得润滑油51用作工作流体，从而轴41在旋转的同时被径向支撑。径向 动压槽阵列41a可以设置在套筒341的内周表面上。
在轴41的下端附近固定有凸缘部件411，以保持轴41不会从轴承 单元34滑出。凸缘部件411优选与轴41成一体，以提供从轴41的外周 表面径向伸出的突起。
凸缘部件411的上表面与套筒341的下表面轴向相对。当在转子单 元4上作用向上力时，凸缘部件411的上表面碰触套筒341的下表面， 从而防止定子单元3和转子单元4彼此分开。轴41和凸缘部件411可以 设置成单个部件。
轴41的下端41b优选形成凸曲面(球形形状)，并且比凸缘部件411 更向下侧伸出。轴41的下端41b优选与止推板342的凹部342a (参见图 3)接触，从而轴向支撑轴41。
毂部件42优选固定到轴41并随轴41旋转。毂部件42优选具有绕 中心轴线L径向突出这样的形状。更具体地说，毂部件42包括接合部421、 桶部422和悬垂部423。
接合部421优选通过压配合或冷縮配合，优选接合到轴41的上端部。 桶部422优选从接合部421径向向外且轴向向下扩展。悬垂部423优选 从桶部422的外周边缘悬垂。毂部件42覆盖在定子芯32、线圈33和轴 承单元34之上。
毂部件42的桶部422优选设有第一支撑表面422a和第二支撑表面 422b，以支撑存储介质22。第一支撑表面422a优选形成垂直于中心轴线 L延伸的平面。第二支撑表面422b是平行于中心轴线L设置在第一支撑 表面422a的内周侧处的柱形表面。
当将存储介质22加载到毂部件42上时，存储介质22的下表面与第 一支撑表面422a会合(meeU，而存储介质22的内周部(内周表面或内
周边缘)与第二支撑表面422b会合，从而水平支撑存储介质22。毂部件 42优选由诸如铝或铝合金的金属材料、铁磁体不锈钢或者冷轧碳素钢薄 板(SPCC、 SPCD、 SPCE)制成。
转子磁体43优选固定在穀部件42的悬垂部423的内周表面上。转 子磁体43优选环形布置成环绕中心轴线L。优选在转子磁体43的内周表 面上形成磁极面(pole face),以与定子芯32的齿322的外周表面相对。
在这种主轴电机1中，在通过定子单元3的线圈33施加驱动电流时， 在定子芯32的齿322上产生径向磁通。然后，齿322与转子磁体43之 间的磁通相互作用产生使转子单元4相对于定子单元3绕中心轴线L旋 转的转矩。支撑在毂部件42上的存储介质22优选与轴41和毂部件42 一起绕中心轴线L旋转。
下面将对构成上述主轴电机1的一部分的止推板342和流体动压轴 承5的制造过程进行描述。图4是表示止推板342的制造过程的流程图。 为了制造止推板342，如图4所示，提供作为止推板的基材的半成品件 342p (步骤Sll)。半成品件342p优选是诸如聚縮醛树脂或尼龙的热塑性 树脂的大致盘状部件，厚度例如为约0.5mm。
随后提供用于在半成品件342p的上表面上形成凹部342a的工具60。 工具60例如可以是软化温度比半成品件342p高的金属部件。如图5所 示，工具60优选具有大致柱形形状，其下端60a具有与待形成在半成品 件342p的上表面上的凹部342a的曲面形状相对应的凸曲面(部分球形 形状)。
处于非操作状态的工具60的下端60a优选插入预定的加热机构71 中，并被加热机构71加热到预定温度(步骤S12)。
加热机构71可以使用诸如高频感应加热器或热板的各种加热装置 构成。工具60、加热机构71和用于使工具60运动的驱动机构(未示出) 可以彼此结合成单个加热设备。
在加热机构71中将工具60的下端60a充分加热之后，如图5所示， 从加热机构71取出工具60并将其布置在半成品件342p上方。然后，如 图6所示，使工具60沿着中心轴线L下降，直到其下端60a碰触半成品
件342p的上表面上的中心部分，此时将工具60的下端下压在半成品件 342p的上表面上(步骤S13)。在持续下压预定时间段之后，如图7所示， 使工具60从半成品件342p退回。
在上述步骤S13中，半成品件342p的上表面因作用有在工具60的 下端60a中聚集的热和来自工具60的下压力而变软变形。从而将工具60 的下端60a的形状转印到半成品件342p的上表面上。以这种方式，在半 成品件342p的上表面上形成呈凹曲面形状的凹部342a。由此，制备好设 有凹部342a的半成品件342p供用作止推板342。
如上所述，在本实施方式中，将被加热的工具60下压到由热塑性树 脂制成的半成品件342p的上表面上，使半成品件342p变软变形，从而 形成凹部342a。由此可以容易快速地制造具有凹部342a的止推板342。
在上述步骤S12和S13中，可以使用具有凸曲面的工具60，该凸曲 面的曲率半径大致等于或大于轴41的下端41b的曲率半径。这样，也可 以使形成在半成品件342p的上表面上的凹部342a的曲率半径大致等于 或大于轴41的下端41b的曲率半径。
结果，可以将轴41以有利的方式支撑在设于止推板342的上表面上 的凹部342a。由所用的工具60的下端60a的曲率半径决定凹部342a的 曲率半径。为此，通过根据轴41的下端41b的曲率半径适当地选择工具 60，可以在半成品件342p上形成具有合适曲率半径的凹部342a。因此可 以制造具有高耐磨性的止推板342。
图8是表示使用通过上述过程制造的止推板342的流体动压轴承5 的制造过程的流程图。为了开始制造流体动压轴承5，首先将通过上述过 程制造的止推板342插入轴承壳体344中，使得止推板342布置在轴承 壳体344的底部的上表面上(步骤S21)。
随后，优选将轴41、套筒341和密封部件343依次装配到轴承壳体 344中，以将这些部件分别布置在轴承壳体344内的预定位置处(步骤 S22)。之后，在轴承壳体344中填充润滑油51 (步骤S23)，此时完成流 体动压轴承5。
在制造流体动压轴承5时，可以预先将定子单元3所具有的基底部
件31、定子芯32和线圈33装配到轴承壳体344中。另外，可以预先将 转子单元4所具有的毂部件42和转子磁体43装配到轴41上。将套筒341 和密封部件343固定到轴承壳体344的方法可以包括诸如插入、压配合 和敛缝的各种方法。
下面将参照图13至图17来描述本发明的另一优选实施方式。
尽管在前述实施方式中，在轴承壳体344外部在半成品件342p的上 表面上形成凹部342a，但是本发明并不限于此。例如，可以按如下方式 在半成品件342p的上表面上形成凹部342a，即首先在轴承壳体344中 布置半成品件342p，随后将工具60插入轴承壳体344中。也就是说，轴 承壳体的底部可以设置成止推板，换言之，轴承壳体的底部是止推板。 通过该结构，不必在轴承壳体344外设置用于布置半成品件342p的空间， 从而可以进一步简化流体动压轴承5的制造过程。
具体而言，在例如如图13所示的流体动压轴承6那样，预先使轴承 壳体344和半成品件342p彼此成一体的情况下，半成品件342p和轴承 壳体344的筒形部344a优选构造成由热塑性或热固性树脂制成的无缝单 个部件。在这种情况下，可以通过将工具60插入轴承壳体344中，在半 成品件342p的上表面上形成凹部342a。
下面将参照图14的流程图以实施例的方式描述在这种情况下制造 流体动压轴承的过程。首先优选提供预先布置有半成品件342p的轴承壳 体344，或者与半成品件342p —体成单个部件的轴承壳体344(步骤S31)。 然后，优选将套筒341布置在如上述设置的轴承壳体344中的预定位置 (步骤S32)。
在与前述实施方式中所用的加热机构类似的加热机构71中对工具 60的下端60a进行加热(步骤S33)。然后，如图15所示，从位于轴承 壳体344的上部处的开口将工具60插入穿过布置在轴承壳体344内的套 筒341的支承孔341a,将工具60的下端60a下压在半成品件342p的上 表面上的大致中心部分上(步骤S34)。
之后，从轴承壳体344取出工具60，将轴41和密封部件343依次 布置在轴承壳体344中的预定位置(步骤S35)。最后，在轴承壳体344 内填充润滑油51 (步骤S36),从而提供流体动压轴承。
在将工具60插入穿过套筒341的支承孔341a的情况下，如图15所 示，优选仅在工具60的整个下端60a的大致中心部分附近设置热聚集部 60b，以防止在工具60的周缘部分聚集热。以这种方式，可以抑制工具 60对套筒341的热影响。而且，期望的是，至少工具60的外周表面由硬 度低于套筒341的内周表面的材料制成。以这种方式，可以保护套筒341 在工具60碰触套筒341时不会受损。
在将工具60插入穿过套筒341的支承孔341a的情况下，优选相对 于套筒341调整工具60的位置，使得套筒341的中心轴线和工具60的 中心轴线对准成彼此大致重合。然后，优选在使套筒341的中心轴线和 工具60的中心轴线对准的情况下，使工具60的下端60a与半成品件342p 的上表面接触。
以这种方式，优选使被套筒341支撑的轴41和设在半成品件342p 上的凹部342a沿它们的中心轴线大致对准。因而，可以防止产生例如因 止推板342向径向一侧运动而引起的磨损,结果提高了轴41的旋转精度。
具体而言，例如如图16所示，优选在工具60的外周表面中设置多 个开口 60c，并且可以通过从开口 60c排放的压縮气体的静压进行工具 60相对于套筒341的中心对准。开口 60c优选在工具60的外周表面上沿 周向以大致相等的间隔设置，使得各幵口 60c向径向外侧敞开。
另外，如图17所示，工具60的外周表面覆盖有具有大致均匀周向 厚度的弹性体61。然后，通过在使弹性体61的外周表面保持与套筒341 的内周表面接触的同时将工具60插入穿过套筒341的支承孔341a，可以 使套筒341和工具60彼此对准。
以这种方式，处于收縮状态的弹性体61与套筒341的内周表面会合， 使得工具60被从外周侧均匀地施加到工具60的压力支撑；因此，可以 按有利的方式使套筒341和工具60彼此对准。为了保护套筒341免于受 损，弹性体61优选由硬度比套筒341低的材料制成。
下面将参照图19至图23描述本发明的又一优选实施方式。
在前述实施方式中，使用并不是流体动压轴承5的构成部件的工具
60在半成品件342p的上表面上形成凹部342a，但是本发明并不限于此。 例如，可以使用构成流体动压轴承5的一部分的轴41在半成品件342p 的上表面上形成凹部342a。下面将参照图19的流程图以实施例的方式对 在这种情况下的制造过程进行描述。
如在前述实施方式中的步骤Sll中那样，首先提供由热塑性或热固 性树脂制成的半成品件342p (歩骤S41)。而且，使用与前述实施方式中 所用的加热机构类似的加热机构71对轴41的下端41b加热(步骤S42)。 随后，分别将半成品件342p、轴41、套筒341和密封部件343依次布置 在轴承壳体344内的预定位置处(步骤S43)。
然后，使轴41沿中心轴线L略微下降，以将轴41的下端41b下压 在半成品件342p的上表面上(步骤S44)。半成品件342p的上表面经受 在轴41的下端41b中聚集的热和来自下端41b的下压力而变软变形。以 这种方式，优选在半成品件342p的上表面上形成呈凹曲面形式的凹部 342a。结果，设有凹部342a的半成品件342p用作止推板342。
由于该构造允许在不使用工具60的情况下在半成品件342p的上表 面上形成凹部342a，因此能以低成本更加容易地制成止推板342和流体 动压轴承5。此外，由于可以容易地使轴41的中心和凹部342a的中心大 致重合在中心轴线L上，因此可以有利地防止止推板342被偏心磨损。
在以上述方式使用轴41形成凹部342a的情况下，如图20和图21 所示，可以在形成凹部342a的同时，在轴41的凸缘部件411与套筒341 的下表面之间沿轴向形成间隙D。具体而言，可以将步骤S44中轴41的 移位量控制成大致等于待形成在凸缘部件411与套筒341之间的间隙D 的宽度。以这种方式，不必单独地进行形成凹部342a的步骤和形成间隙 D的步骤，从而可以进一步提高流体动压轴承5的制造效率。
图22和图23表示又一流体动压轴承7。在该流体动压轴承7中， 在密封部件343的内周侧形成凸起部343c，以代替凸缘部件411。设在 轴41的外周表面上的台阶部41c与凸起部343c接触，以防止轴41滑出 轴承单元34。
而且在该流体动压轴承7中，可以使用轴41在半成品件342p的上
表面上形成凹部342a。如图22和图23所示，也可以在形成凹部342a的 同时，在轴41的台阶部41c与密封部件343的凸起部343c之间沿轴向 形成间隙D。
下面将参照图24和图25描述本发明的另一优选实施方式。 根据本发明，可以从通过向由热固性树脂制成的半成品件342p应用
相当于前述实施方式中的制造方法而制造成的止推板342，类似地获得本
发明的优点。
示例性的热固性树脂包括酚醛树脂和环氧树脂。为了提高耐磨性， 还可以使用混合有填料的热固性树脂，填料例如为碳纤维、碳纳米管、 碳粉、石墨、玻璃纤维或钛酸钾。
这些热固性树脂比热塑性树脂具有更好的耐热性；因此，即使在主 轴电机1的操作期间在轴41的下端41b与止推板342的凹部342a之间 产生摩擦热，由热固性树脂制成的止推板342也不易于变形。
图24是表示在通过将被加热工具60的下端60a下压在由聚酰胺酰 亚胺(热塑性树脂)制成的半成品件342p的上表面上和由酚醛树脂(热 固性树脂)制成的半成品件342p的上表面上而形成凹部342a时，工具 60的温度与得到的凹部342a的深度之间关系的曲线图。在图24所示的 实施例中，工具60对各半成品件342p施加的下压力为250N，对于半成 品件342p，下压持续时间都为十五秒。
参照图24所示的结果，尽管对于使用由聚酰胺酰亚胺制成的半成品 件342p的情况以及对于使用由酚醛树脂制成的半成品件342p的情况可 以看出变化曲线中的差异，但是表明在这两种情况下形成在半成品件 342p上的凹部342a的深度都随工具60的温度的增加而增加。
另外，图25是表示在通过将被加热工具60的下端60a下压在由聚 酰胺酰亚胺(热塑性树脂)制成的半成品件342p的上表面上和由酚醛树 脂(热固性树脂)制成的半成品件342p的上表面上而形成凹部342a时， 工具60对半成品件342p施加的下压力与得到的凹部342a的深度之间关 系的曲线图。
在图25所示的实施例中，对于由聚酰胺酰亚胺制成的半成品件
342P，将工具60的温度设定为IO(TC，而对于由酚醛树脂制成的半成品 件342p，将工具60的温度设定为150°C 。
参照图25所示的结果，在使用由聚酰胺酰亚胺制成的半成品件342p 的情况以及使用由酚醛树脂制成的半成品件342p的情况下，形成在半成 品件342p上的凹部342a的深度都随着工具60对半成品件342p的下压 力的增加而增加。
也就是说，图24和图25所示的结果表明相当于前述实施方式中的 制造方法可应用于由诸如酚醛树脂的热固性树脂制成的半成品件342p。 另外，可以看出在使用热塑性树脂的情况或使用热固性树脂的情况下， 可以通过调整工具60的温度和工具60对半成品件342p施加的下压力， 而控制形成在半成品件342p的上表面上的凹部342a的深度。
上面描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于前述实施 方式，而可以各种方式进行修改。在下面描述中将对本发明的多个修改 例进行描述。
在前述实施方式中，对工具60的下端60a加热，以将来自工具60 的热施加到半成品件342p的上表面上；但是，本发明并不限于此，可以 通过其它方法对半成品件342p的上表面加热。例如，可以使工具60之 外的热源靠近半成品件342P的上表面或与之接触，以将热施加到半成品 件342p的上表面上。但是，应注意，通过用单个工具60向半成品件342p 的上表面上施加热和压力，而更容易执行该过程，在这种情况下，热和 压力可以作用于半成品件342p上的大致相同位置。
在前述实施方式中，工具60与半成品件342p接触，但是，本发明 并不限于此。可以在步骤Sll中提供的半成品件342p的下表面上固定如 图9和图10所示的支撑部件342q，之后使工具60的下端60a与半成品 件342p的上表面接触。支撑部件342q可以由软化温度和硬度都比半成 品件342p高的材料，优选为金属制成。通过该结构，可以防止半成品件 342p由于在形成凹部342a时施加的热和压力而整体偏转。具体地说，即 使半成品件342p自身的厚度较小，或者即使通过将支撑部件342q设在 模具内的嵌件成型来制成半成品件342p，也能以有利的方式在半成品件
342p的上表面上形成凹部342a。
如图9和图10所示，可以通过将加热机构72连接到支撑部件342q 而对支撑部件342q进行加热。具体而言，在半成品件342p的上表面上 形成凹部342a期间或之前，可以对支撑部件342q加热以将热通过半成 品件342p的下表面传递大约直到其上表面。以这种方式，可以在半成品 件342p的上表面附近施加增加的热量，这样可以更容易地形成凹部342a。
而且，可以在不对工具60的下端60a加热的情况下，通过加热支撑 部件342q而仅从下表面侧对半成品件342p加热。可以使用诸如高频感 应加热器或热板的多种已知的加热装置来构造加热机构72。
另外，可以在步骤Sll提供的半成品件342p的上表面上形成如图 11和图12所示的保护膜342r，之后使工具60的下端60a与保护膜342r 的上表面接触。以这种方式，可以进一步保护止推板342不会由于与轴 41滑动接触而磨损。可以使用任何保护膜342r，只要该保护膜是耐磨性 比形成半成品件342p的热塑性或热固性树脂高的涂层即可。保护膜342r 的优选实施例包括DLC (类金钢石碳)。还可以首先在半成品件342p的上 表面上形成凹部342a，之后在设有凹部342a的半成品件342p的上表面 上形成保护膜342r。
在前述实施方式中，使工具60沿轴向运动以将工具60下压到半成 品件342p的上表面上，从而在半成品件342p的上表面上形成凹部342a; 但是，本发明并不限于此。例如，如图18所示，可以在使工具60在旋 转中心绕中心轴线L旋转的同时，将工具60下压到半成品件342p的上 表面上。
以这种方式，即使工具60的下端60a的中心稍微偏离中心轴线L, 也可以在半成品件342p的上表面上相对于中心轴线L旋转对称地形成凹 部342a。因而，可以进一步抑制因轴41引起的止推板342的偏心磨损， 并提高轴41的旋转精度。
如图26所示，当在半成品件342p的上表面上向下一定深度地形成 凹部342a时，在凹部342a周围形成隆起部342b。形成在凹部342a周围 的该隆起部342b (即，凹部342a形成为具有隆起部342b所形成的深度)
在轴41的下端41b与凹部342a接触时将环绕轴41的下端41b。该结构 调整了轴41和止推板342沿径向的相对运动，从而可以保持轴41的下 端41b不会脱离止推板342。
在前述实施方式中，通过使套筒341的内周表面和轴41的外周表面 彼此相对并且在二者之间填充润滑油51而构成径向轴承部，但是本发明 并不限于此。例如，径向轴承部可以是其中轴和套筒彼此接触的滑动轴 承。
另外，在前述实施方式中描述了具有可旋转轴的外转子电机，而本 发明可应用于其中轴固定到基底部件的电机或者内转子电机。
此外，上述主轴电机1用于使磁存储介质22旋转，而本发明也可以 应用于用于使诸如光盘的其它记录盘(数据存储介质22)旋转的电机。
此外，本发明可以与前述实施方式中和多个修改例中所述的任何技 术适当地组合。
另外，轴承装置不但可应用于流体动压轴承，而且还可以应用于不 利用流体动压使轴和套筒彼此接触的滑动轴承。
尽管上面对本发明的优选实施方式进行了描述，但是应理解，在不 脱离本发明的范围和精神的情况下的变动和修改对于本领域技术人员是 显而易见的。因此，本发明的范围仅由所附权利要求确定。
权利要求
1、一种用于轴承装置的止推板的制造方法，所述止推板与轴一起具有止推轴承部，所述轴在其端部上具有凸曲面并绕中心轴线旋转，所述止推板的轴向上表面与所述轴的所述端部接触，该方法包括如下步骤a)对由热塑性树脂和热固性树脂中的一种制成的板状的半成品件加热，并以在所述半成品件上形成下凹曲面的方式将具有凸曲面的部件下压到该半成品件的上表面上，以提供所述止推板。
2、 根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述部件的凸曲面的曲率半径大于所述轴的所述端部的曲率半径。
3、 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述步骤a)中，所 述轴的所述端部用作所述部件。
4、 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述步骤a)中，对所述部件加热，通过将被加热的部件下压到 所述半成品件的上表面上而对所述半成品件加热。
5、 根据权利要求1所述的制造方法，该制造方法还包括如下步骤 在对所述半成品件加热之前，将支撑部件固定到所述半成品件的下表面上，所述支撑部件由软化 温度比形成所述半成品件的树脂高的材料制成。
6、 根据权利要求1所述的制造方法，该制造方法还包括如下步骤 在所述步骤a)之后，在所述半成品件的上表面之上形成涂层，该涂层的耐磨性比形成所 述半成品件的树脂高。
7、 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述步骤a)中，在使所述部件绕所述中心轴线旋转的同时，将 所述部件下压到所述半成品件的上表面上。
8、 根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述步骤a)中，在所述半成品件上形成所述凹曲面的同时，在 所述凹曲面周围形成隆起部。
9、 一种轴承装置，该轴承装置包括由根据权利要求l所述的制造方 法制造的止推板。
10、 一种用于轴承装置的止推板的制造方法，所述止推板与轴构成 止推轴承部，所述轴在其端部上具有凸曲面并绕中心轴线旋转，所述止推板的轴向上表面与所述轴的所述端部接触，该方法包括如下步骤'a) 将支撑部件固定到板状的半成品件的轴向下表面上，所述半成品 件由热塑性树脂和热固性树脂中的一种制成，所述支撑部件由软化温度 比形成所述半成品件的树脂高的材料制成；以及b) 在对所述半成品件加热的同时，以在所述半成品件上形成凹曲面 的方式将具有凸曲面的部件下压到所述半成品件的上表面上，以提供所 述止推板。
11、 根据权利要求10所述的制造方法，其中，所述部件的凸曲面的 曲率半径大于所述轴的所述端部的曲率半径。
12、 根据权利要求10所述的制造方法，其中，在所述步骤b)中，所述轴的所述端部用作所述部件。
13、 根据权利要求10所述的制造方法，其中，在所述步骤b)中，对所述部件加热，通过将被加热的部件下压到 所述半成品件的上表面上而对所述半成品件加热。
14、 根据权利要求10所述的制造方法，其中，在所述步骤b)中，对所述支撑部件加热，以将所述支撑部件的热 从所述支撑部件通过所述半成品件的下表面传递到所述半成品件的上表 面。
15、 根据权利要求10所述的制造方法，其中，在所述步骤b)中，在使所述部件绕所述中心轴线旋转的同时，将 所述部件下压到所述半成品件的上表面上。
16、 根据权利要求10所述的制造方法，其中，在所述步骤b)中，在所述半成品件上形成所述凹曲面的同时，在 所述凹曲面周围形成隆起部。
17、 一种轴承装置，该轴承装置包括由根据权利要求10所述的制造 方法制造的止推板。
18、 一种轴承装置的制造方法，所述轴承装置包括支撑轴的止推轴承部，所述轴在其端部具有凸曲面并绕中心轴线旋转，该方法包括如下步骤a) 在上侧敞开且下侧闭合的壳体内布置具有支承孔的大致筒形的套筒，所述壳体包括在该壳体的轴向下侧并由热塑性树脂和热固性树脂中的一种制成的半成品件，以及轴向向上延伸的筒形部；b) 从上侧将具有凸曲面的部件插入所述支承孔中；C)在所述步骤b)之后，进行中心对准以确定所述部件与所述套筒 之间的相对位置，使得所述部件的中心轴线与所述套筒的中心轴线彼此 大致重合；以及d)在进行所述步骤c)的同时，在对所述半成品件加热的同时，以 在所述半成品件上形成凹曲面的方式将所述部件下压到所述半成品件的 上表面上，以提供所述止推板。
19、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，在所述步骤c)中，通过向所述部件与所述套筒之间的微小间隙供 给压縮气体以使所述微小间隙中的压力升高，而进行所述中心对准。
20、 根据权利要求19所述的制造方法，其中，在所述部件的外周表面中设有开口，使得该开口在所述部件中径向 向外敞开，并且在所述步骤c)中，通过所述部件的所述开口向所述微小间隙供给 压縮气体。
21、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，所述部件的外周表面 由硬度比所述套筒的内周表面低的材料制成。
22、 根据权利要求18所述的制造方法，其中， 所述部件的外周表面覆盖有具有大致均匀的周向厚度的弹性体，并且在所述步骤c)中，通过在所述弹性体弹性变形的情况下使所述弹 性体的外周表面与所述套筒的内周表面接触，而进行所述中心对准以确 定所述部件与所述套筒之间的相对位置。
23、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，在所述步骤d)中，在使所述部件绕所述中心轴线旋转的同时，将 所述部件下压到所述半成品件的上表面上。
24、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，在所述步骤d)中，对所述部件加热，通过将被加热的部件下压到 所述半成品件的上表面上，而对所述半成品件加热，以在所述上表面上 形成凹曲面。
25、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，在所述步骤d)中，所述轴的所述端部用作所述部件。
26、 根据权利要求25所述的制造方法，其中，在所述步骤d)中，在将所述轴的所述端部下压到所述半成品件的 上表面上的同时，在所述轴与布置在所述轴周围的部件之间轴向形成预 定间隙。
27、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，在由根据权利要求 18所述的制造方法制造的轴承装置中，所述壳体在所述筒形部的下侧包 括底部，所述半成品件布置在该底部上。
28、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，所述筒形部和所述半 成品件设置成由热塑性树脂和热固性树脂中的一种制成的无缝单个部 件，并且所述凹曲面形成在所述半成品件的上表面上。
29、 根据权利要求18所述的制造方法，其中，在所述步骤d)中，在所述半成品件上形成所述凹曲面的同时，在 所述凹曲面周围形成隆起部。
30、 一种主轴电机，该主轴电机通过使数据存储介质旋转而驱动该 数据存储介质，该主轴电机包括由根据权利要求18所述的制造方法制造的轴承装置； 定子单元，该定子单元包括所述轴和所述套筒中的一个；以及 转子单元，该转子单元包括所述轴和所述套筒中的另一个以及转子 磁体。
全文摘要
本发明涉及止推板的制造方法、轴承装置及其制造方法和主轴电机。将加热的工具下压到由热塑性树脂或热固性树脂制成的半成品件的上表面上，以使半成品件变形，从而形成凹部。以这种方式，可以容易快速地制造具有凹部的止推板。通过根据轴的下端的曲率半径适当地选择工具，可以在半成品件上形成具有合适曲率半径的凹部，并且可以制造具有高耐磨性的止推板。
文档编号F16C17/08GK101377213SQ200810212698
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年8月31日
发明者五明正人 申请人:日本电产株式会社