專利名稱：動壓氣體軸承裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明關(guān)于一種動壓型非接觸式氣體軸承裝置。
背景技術(shù)：
在用硬盤裝置等的轉(zhuǎn)盤的記錄裝置中，為加快數(shù)據(jù)的輸送速度，需要使驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的馬達高速轉(zhuǎn)動以提高轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度。在高速轉(zhuǎn)動的馬達中，使用旋轉(zhuǎn)軸承為非接觸式的動壓氣體旋轉(zhuǎn)軸承裝置。
以下參照圖3和圖4對以往的動壓氣體軸承裝置加以說明。
圖3為以往第1種動壓氣體軸承裝置的剖視圖。圖中，筒狀旋轉(zhuǎn)體13的軸承孔13b中插入作為固定物的支承軸12。支承軸12的整個外周面上形成有若干個等間隔交叉狀的動壓發(fā)生槽12b。圖3中，由于顯示支承軸的不是剖視圖而是側(cè)視圖。因此，從側(cè)面觀察支承軸12時，無法如圖3所示，看到等間隔的動壓發(fā)生槽12b。從技術(shù)上講，支承軸12的側(cè)視圖為在本領(lǐng)域中用于顯示在支承軸12的外周面上等間隔形成若干個動壓發(fā)生槽12b的圖，并不真的是側(cè)視圖。在顯示支承軸12的圖上，其下部設(shè)置有凸出軸12c，凸出軸12c固定于帶有法蘭14的推力法蘭14a上。推力法蘭14a則固定于座架11上。座架11上安裝有馬達定子18。
在殼體13的圖中，下部形成為筒狀馬達轉(zhuǎn)子的安裝部13a。在馬達轉(zhuǎn)子安裝部13a的內(nèi)壁上，安裝有與上述馬達定子18對應(yīng)的馬達轉(zhuǎn)子19。在馬達轉(zhuǎn)子安裝部13a上，安裝著環(huán)狀推力軸承板5，以使1其位于上述支承軸12a的下端面12d和法蘭14之間。推力軸承板5的上表面5a和下表面5b分別形成有如圖5和圖6所示的動壓發(fā)生槽25a、25b。在殼體13不旋轉(zhuǎn)，處于靜止狀態(tài)時，推力軸承板5的下表面5b與法蘭14相接觸。
一旦馬達定子18通電，馬達轉(zhuǎn)子19就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，殼體13開始按箭頭A所示方向(從圖的上方看殼體13時的順時方向)旋轉(zhuǎn)。當殼體13的轉(zhuǎn)速達到設(shè)定值(如1000轉(zhuǎn)/分)時，由于支承軸12的動壓槽12b中的空氣壓縮作用，在支承軸12的中央部位2G處，支承軸12和殼體13間的間隙氣壓上升。由于該氣壓上升，使殼體13的內(nèi)壁和支承軸12的外壁之間保持一個間隙，殼體13得以在不接觸狀態(tài)下進行轉(zhuǎn)動。
在推力軸承板5中，由于推力軸承板5的動壓發(fā)生槽25a、25b的空氣壓縮作用，在凸出軸12c的周邊，推力軸承板5的上表面5a和支承軸12的下表面12d之間的氣壓上升。同樣，在凸出軸12c的周邊，推力軸承板5的下表面5b和法蘭14的上表面14b之間的氣壓也上升。藉由推力軸承板5的上表面5a和支承軸12的下表面12d之間的氣壓上升，產(chǎn)生一個把殼體13往下壓的力。而藉由推力軸承板5的下表面5b和法蘭14的上表面14b之間的氣壓上升，產(chǎn)生一個把殼體13往上抬的力。殼體13的轉(zhuǎn)速達到規(guī)定值時，將殼體13往上推的力(以下稱為推力)可以支承殼體13的重量，以將其抬得相當高，則殼體13處于上浮狀態(tài)。其結(jié)果，推力軸承板5與法蘭14分離，非接觸地支承于支承軸12的下表面12d和法蘭14的上表面14b之間。處于這種非接觸支承狀態(tài)時，將殼體往上抬的力，和殼體重力與將殼體向下壓的力之和保持平衡。
在上述第一種以往的例子中，因為用的是比油粘度小的氣體，因此，殼體13的轉(zhuǎn)速可以達到相當高。由于推力軸承板5的下表面5b和法蘭14上表面14b之間的氣壓并不十分高，因此推力軸承板5的下表面5b和法蘭14的上表面14b會因摩擦而磨損。由于推力軸承板5下表面5b和法蘭14的上表面14b之間每當馬達起動就會產(chǎn)生摩擦，因此，由摩擦產(chǎn)生的磨損便會引起動壓氣體軸承裝置壽命短的問題，并進一步產(chǎn)生磨損產(chǎn)生的磨屑飛散，附著于磁盤上，從而降低磁盤可靠性的問題。
為解決該問題，第二種以往的動壓氣體軸承裝置可參照圖4的剖視圖加以說明。在圖4中，支承軸12插入筒狀殼體13的軸承孔13b中。整個支承軸12的外周上都形成有交錯狀的動壓發(fā)生槽12b。在顯示支承軸12的圖中，下部有凸出軸12f，凸出軸12f固定于座架11上。座架11安裝在馬達定子18上。殼體13下部的馬達轉(zhuǎn)子安裝部13a的內(nèi)壁安裝有與上述馬達定子對應(yīng)的馬達轉(zhuǎn)子19。支承軸12的上部設(shè)有另一個凸出軸12e。環(huán)狀永久磁鐵16a通過安裝件17固定于凸出軸12e的前端。而環(huán)狀永久磁鐵16a與永久磁鐵16a之間保持設(shè)定的間隔，安裝于凸出軸根部的支承軸12的上端面上。
二個環(huán)狀永久磁鐵16b、16c按永久磁鐵16a和永久磁鐵16d之間相處的位置，同軸安裝于殼體13圖示的上部法蘭13c上。永久磁鐵16a和16b的磁力相互排斥。
在第二種以往的動壓氣體軸承裝置中，永久磁鐵16a和16b之間以及永久磁鐵16c和16d之間相互排斥的磁力作用，能在殼體13的推力方向上(圖中的上下方向)支承殼體重量。因此即使殼體13停止轉(zhuǎn)動，永久磁鐵16a和16b以及永久磁鐵16c和16d之間也不會相互接觸。所以，當殼體13旋轉(zhuǎn)時，動壓氣體軸承裝置受外部振動而產(chǎn)生推力方向的力時，殼體13在推力方向作較大移動，永久磁鐵16a和16b或永久磁鐵16c和16d會相互接觸。當殼體13轉(zhuǎn)動而發(fā)生這種接觸時，較脆的永久磁鐵在接觸部分會損壞，有時甚至會發(fā)生斷裂的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性動壓氣體軸承裝置，所述動壓氣體軸承裝置可減少所述動壓氣體軸承裝置中旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的接觸。
本發(fā)明的動壓氣體軸承裝置具有截面為圓形內(nèi)周面、可旋轉(zhuǎn)的圓筒狀殼體；和與上述殼體圓周面之間保持設(shè)定間隔，且插入所述圓筒狀殼體內(nèi)，可支承上述殼體旋轉(zhuǎn)的支承軸。與上述支承軸端面對向而置，當上述殼體按設(shè)定方向旋轉(zhuǎn)時，能在上述支承軸的軸向產(chǎn)生支承上述殼體的支承力的推力軸承板設(shè)置在上述殼體上。貫穿上述環(huán)狀推力軸承板孔，從上述支承軸的上述一方端面突出的凸出軸上固定著具有與上述推力板對向而置的對向面的推力法蘭。上述凸出軸的端部安裝在固定架上。在上述固定座架上設(shè)有能使上述殼體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部分。在上述支承軸上設(shè)置了至少一個第一(種)永久磁鐵。在上述殼體上則設(shè)置了至少一個與上述第一永久磁鐵對向應(yīng)的能與上述第一磁鐵產(chǎn)生排斥力的第二(種)永久磁鐵。上述第一磁鐵和第二磁鐵間的間隔要比上述推力軸承板和推力法蘭間的間隔大。
根據(jù)本發(fā)明，將第一永久磁鐵和第二種永久磁鐵間的間隔作得比推力軸承板和推力法蘭間的間隔大，因此，當殼體開始旋轉(zhuǎn)或停止轉(zhuǎn)動時，以及殼體旋轉(zhuǎn)時由于外部原因而發(fā)生振動等情況時，殼體的推力軸承板即使與推力法蘭相接觸，第一永久磁鐵也不會與第二永久磁鐵相接觸，因此可防止脆性的永久磁鐵受到損傷。
附圖的說明。


圖1為本發(fā)明動壓氣體軸承裝置實施例的剖視圖。
圖2為圖1主要部分的放大圖。
圖3為第一種以往例子的動壓氣體軸承裝置剖視圖。
圖4為第二種以往例子的動壓氣體軸承裝置剖視圖。
圖5為圖3的推力軸承板5的上表面5a的表面圖。
圖6為圖3的推力軸承板5的下表面5b的表面圖。
具體實施例方式
參照圖1和圖2，對本發(fā)明使用情況良好的動壓氣體軸承裝置實施例加以說明。
圖1為動壓氣體軸承裝置實施例的剖視圖。圖2為圖1動壓氣體軸承裝置主要部分的放大圖。
在圖1中，在作為具有內(nèi)圓周面旋轉(zhuǎn)體的圓筒狀殼體3的軸承孔3a中插入支承軸2。圖中僅示出部分的磁盤30等由本實施例動壓氣動裝置支承的旋轉(zhuǎn)部件裝在殼體3上。在作為固定件支承軸2的整個外圓周面2a上，等間隔地形成多個交叉狀的動壓發(fā)生槽2b。在圖1中，支承軸2不是剖視圖而是側(cè)視圖，因此從側(cè)面看支承軸2，則如圖1所示，不能看到等間隔的動壓發(fā)生槽2b。對本領(lǐng)域來說，圖1的支承軸2的側(cè)視圖是用于表示多個動壓發(fā)生槽2b在支承軸2外周面上等間隔形成的圖，而不是真的側(cè)視圖。因此，從側(cè)面看支承軸2時，動壓發(fā)生槽2b的形狀與圖1所示的有所不同。在圖1中，雖然動壓發(fā)生槽2b是在支承軸2的外周面2a上形成，但也可形成于殼體3的內(nèi)壁面上。在支承軸2的圖中，下部設(shè)有凸出軸2c。凸出軸2c固定于帶法蘭4的推力法蘭4a上。推力法蘭4a固定于座架1上。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部分的馬達定子8安裝在座架1上。
在殼體3的圖中，下部形成為筒狀馬達轉(zhuǎn)子安裝部分3b。馬達轉(zhuǎn)子安裝部分3b的內(nèi)壁上安裝有與上述馬達定子8對向而置的驅(qū)動體馬達轉(zhuǎn)子9。馬達轉(zhuǎn)子安裝部分3b的上部安裝有環(huán)狀推力軸承板5，以使其位于上述支承軸2的下端面2d和法蘭4的上表面4b間的位置。推力軸承板5的上表面5a和下表面5b分別形成如同圖5及圖6所示的以往的動壓發(fā)生槽形狀相同的動壓發(fā)生槽25a、25b。支承軸2的上部設(shè)有另一個凸出軸2e。凸出軸2e前端部通過安裝件7安裝環(huán)狀永久磁鐵6a。在凸出軸2e基部的位于支承軸2的上端面，安裝與永久磁鐵6a保持設(shè)定間隔的環(huán)狀永久磁鐵6d。
在殼體3的圖中，圖示上部有法蘭3c。法蘭3c上同軸安裝2個環(huán)狀磁鐵6b、6c，其位置位于永久磁鐵6a和永久磁鐵6d間。圖中，永久磁鐵6a和6d的上面為S極，下面為N極。永久磁鐵6b和6c其上面為N極，下面為S極。這樣，永久磁鐵6a和6b間作用著反斥力。永久磁鐵6c和6d間也有反斥力作用。永久磁鐵6a和6b間產(chǎn)生的反斥作用力將殼體3往下壓，而永久磁鐵6c和6d間產(chǎn)生的反斥作用力將殼體往上抬。由于永久磁鐵6a、6b間反斥作用力和永久磁鐵6c、6d間反斥作用力的合力作用，殼體3受到向上的力。永久磁鐵6a、6b、6c、6d的力是設(shè)定的，但向上的力較殼體3的重力小，因此殼體3不旋轉(zhuǎn)處于靜止狀態(tài)，在此狀態(tài)下，推力軸承板5的下表面5b與法蘭4的上表面接觸。雖然殼體3的重力中有例如50％以上，或由于軸承裝置的結(jié)構(gòu)，而有約80％為磁鐵6a、6b及磁鐵6c、6d的反斥作用力所抵消，但仍希望對磁鐵6a、6b、6c、6d的磁力和殼體的重量加以設(shè)定。
圖2為圖1的動壓氣體軸承裝置主要部分的放大圖。在圖2中，永久磁鐵6a和6b的間隙為B，永久磁鐵6c和6d的間隙為C。此外，支承軸2的下表面2d和推力軸承板5的上表面5a的間隙取D，推力軸承板5的下表面5b和法蘭4的上表面4b間的間隙取E。在本發(fā)明的動壓氣體軸承裝置實施例中，間隙D小于間隙B，間隙E小于間隙C。
在圖1的動壓氣體軸承裝置中，當馬達定子8通電時，馬達轉(zhuǎn)子9旋轉(zhuǎn)，殼體3按箭頭A所示方向開始轉(zhuǎn)動。箭頭A所示轉(zhuǎn)向是從上看圖1動壓氣體軸承裝置時的順時針方向。在本實施例的動壓氣體軸承裝置中，圖中殼體3的向下的大部分重力為永久磁鐵6a和6b間的反斥力及永久磁鐵6c和6d間反斥力所產(chǎn)生的向上合力所抵消，因此殼體3的重力看上去很小。為此殼體3達到較低轉(zhuǎn)速，例如額定速度的5％左右時，由于推力軸承板5的下表面5b和法蘭4的上表面4b間的氣體提高而有一個旋加大推力軸承板5上的向上(以下稱推力方向)的力，該力大小超過殼體3的表觀力。因此殼體3在推力方向上浮，推力軸承板5的下表面5b和法蘭4的上表面處于非接觸狀態(tài)。由于從開始轉(zhuǎn)動到處于非接觸狀態(tài)的時間很短，即，推力軸承板5的下表面5b和法蘭4的上表面4b之間發(fā)生摩擦的時間很短，起動時磨損大幅度減小，因此動氣體軸承裝置的壽命得以延長。由于磨損減少，磨屑減少，因此使用本實施例的動壓氣體軸承裝置的磁盤等的可靠性提高。又由于殼體3旋轉(zhuǎn)，推力軸承板5的上表面5a和支承軸2的下表面2d間的氣壓也提高，由此，推力軸承板5受到一個向下的力。從而，推力軸承板5和支承軸2的下表面2d不相接觸，下表面2d和法蘭4的上表面4b間為非接觸性旋轉(zhuǎn)。當殼體3的轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值時，由于支承軸2的動壓發(fā)生槽2b中的空氣壓縮作用，在支承軸2的中央部位2G處，支承軸2的外壁和殼體3內(nèi)壁之間氣壓上升。由于該氣壓上升，因而能支承殼體3在殼體3內(nèi)壁和支承軸2的外壁保持間隙的情況下作非接觸旋轉(zhuǎn)。
在殼體3旋轉(zhuǎn)時，動壓氣體軸承裝置會愛到因外部作用而產(chǎn)生的振動，當殼體3受到推力方向的力作用時，殼體會產(chǎn)生推力方向的移動。殼體作推力方向移動時，推力軸承板5會與支承軸2的下表面2d或法蘭4的上表面4b發(fā)生接觸。在本實施例中，如圖2所示，由于間隙D及E分別小于間隙B及C，因此推力軸承板5即使與支承軸下表面2d或法蘭4的上表面4b接觸，永久磁鐵6b和6c也不會分別與永久磁鐵6a或6d接觸，因此即使使用較脆的永久磁鐵也不會發(fā)生損壞的情況。
權(quán)利要求
1.一種動壓氣體軸承裝置，其特征在于，所述動壓氣體軸承裝置具有具有截面為內(nèi)圓周面的、可旋轉(zhuǎn)的筒狀殼體(3)，對于上述殼體內(nèi)圓周面保持設(shè)定間隙，且插入上述殼體內(nèi)，可支承上述殼體旋轉(zhuǎn)的支承軸(2)，設(shè)在上述殼體內(nèi)，與上述支承軸(2)的端面(2d)對向而置，當上述殼體按設(shè)定方向旋轉(zhuǎn)時，能在上述支承軸的軸向產(chǎn)生支承上述殼體的支承力的環(huán)狀推力軸板(5)，貫穿上述環(huán)狀推力軸承板孔，且從上述支承軸(2)的上述端面(2d)處凸出的凸出軸部(2c)，固定于上述凸出軸部(2c)上，帶有與上述推力軸承板對向的法蘭的推力法蘭(4a)，安裝有上述推力法蘭(4a)的固定座架(1)，設(shè)在上述固定座架上，能賦予設(shè)在上述殼體(3)上的驅(qū)動體(9)以旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部(8)，設(shè)置于上述支承軸(2)上的至少1個的第一永久磁鐵(6a、6b)，及設(shè)置在上述殼體(3)上、與上述第一永久磁鐵對向而置，且與上述第一磁鐵之間能產(chǎn)生反斥力的至少1個的第二永久磁鐵(6b、6c)，使上述第一永久磁鐵和第二永久磁鐵間的間隔大于上述推力軸承板(5)和法蘭(4)之間的間隔。
2.如權(quán)利要求1所記載的動壓氣體軸承裝置，其特征在于，在上述殼體內(nèi)壁及上述支承軸(2)外壁上的二者中之至少一方上，具有能在徑向支承所述殼體的動壓發(fā)生槽(2b)。
3.如權(quán)利要求1所記載的動壓氣體軸承裝置，其特征在于，在上述支承軸(2)的一個端面(2d)及與上述支承軸(2)的另一端面對向的上述推力軸承板(5)的面二者中之至少一方上，具有能產(chǎn)生上述支承軸(2)的軸向支承力的動壓發(fā)生槽(25a)。
4.如權(quán)利要求1所記載的動壓氣體軸承裝置，其特征在于，在上述推力軸承板(5)和上述法蘭(4)的分別相互對向的面的二者中之至少一方上，具有能產(chǎn)生上述支承軸(2)的軸向支承力的動壓發(fā)生槽(25b)。
5.如權(quán)利要求1所記載的動壓氣體軸承裝置，其特征在于，所述動壓氣體軸承裝置具有多個在上述支承軸(2)的另一端部(2f)上保持設(shè)定間隔、在上述支承軸的軸向設(shè)有磁極的第一永久磁鐵(6a，6d)，多個分別上述多個第一永久磁鐵(6a，6d)對向而置、設(shè)置于所述殼體(3)上、具有在與第一永久磁鐵(6a，6d)之間生成反斥力方向的磁極的第二永久磁鐵(6b，6c)，上述第一永久磁鐵和第二永久磁鐵之間的各自的間隔大于上述支承軸(2)的一個端面(2d)和推力軸承板(5)之間的間隔、及推力軸承板(5)和推力法蘭(4)之間的間隔。
6.如權(quán)利要求1所記載的動壓氣體軸承裝置，其特征在于，所述第一永久磁鐵包括在上述支承軸(2)的端部(2f)上保持設(shè)定間隔設(shè)置、在上述支承軸的軸向設(shè)有磁極的第三永久磁鐵(6a)及第四永久磁鐵(6d)，所述第二永久磁鐵包括與上述第三永久磁鐵對向而置、設(shè)置于所述殼體(3)上、具有在與上述第三永久磁鐵之間生成反斥力方向的磁極的第五永久磁鐵(6b)及與上述第四永久磁鐵(6d)對向而置、設(shè)置于所述殼體(3)上、具有在與上述第四永久磁鐵之間生成反斥力方向的磁極的第六永久磁鐵(6c)，上述第三永久磁鐵和第五永久磁鐵之間的間隔(B)大于上述支承軸(2)的一個端面(2d)和推力軸承板(5)之間的間隔(D)，且上述第四永久磁鐵(6d)和第六永久磁鐵(6c)之間的間隔(C)大于上述推力軸承板(5)和推力法蘭(4)之間的間隔(E)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高可靠性動壓氣體軸承裝置，所述動壓氣體軸承裝置可減少所述動壓氣體軸承裝置中旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的接觸。本發(fā)明的動壓氣體軸承裝置具有可旋轉(zhuǎn)的圓筒狀殼體；插入所述圓筒狀殼體內(nèi)，可支承上述殼體旋轉(zhuǎn)的支承軸。所述殼體下部設(shè)有環(huán)狀推力軸承板，上部設(shè)有環(huán)狀永久磁鐵。軸承板分別保持間隔D及E，插入支承軸下部端面和固定于支承軸的推力法蘭之間。殼體上的永久磁鐵分別保持間隔B及C，對向而置，以使在在固定于支承軸上的永久磁鐵之間，產(chǎn)生向上及向下的反斥力。間隔B及C大于間隔D及E。殼體在旋轉(zhuǎn)中，藉由外力而上移或下移。殼體的推力軸承板即使與推力法蘭相接觸，永久磁鐵之間也不會互相接觸，因此可防止脆性的永久磁鐵受到損傷。
文檔編號G11B19/20GK1391041SQ0212283
公開日2003年1月15日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月7日
發(fā)明者日下圭吾, 淺田隆文 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社