[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1641974A [43]公开日2005年7月20日
[21]申请号200410049265.7[22]申请日2004.06.07
[21]申请号200410049265.7
[30]优先权
[32]2004.01.14 [33]KR [31]2665/2004
[71]申请人三星电子株式会社
地址韩国京畿道
[72]发明人柳震奎 [74]专利代理机构北京市柳沈律师事务所代理人何秀明 李晓舒
[51]Int.CI 7H02K 7/08F16C 32/00G11B 19/20
权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 17 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明提供了一种用于磁盘驱动器的主轴马达，
包括一个底座，一个固定在底座上并且具有中空部
中的主轴，主轴具有这样的形状，即它的直径从主
轴的中部沿着长度方向朝着其两端逐渐减小。
200410049265.7权 利 要 求 书第1/1页 1.一种用于磁盘驱动器的主轴马达，它包括：
一底座；
一固定在底座上并且具有中空部分的套筒；以及
一可转动地安装在套筒的中空部分中的主轴，主轴具有这样的形状，即它的直径从主轴的中部沿着长度方向朝着其两端逐渐减小。
2.如权利要求1所述的主轴马达，其中主轴通过连接带有锥形斜面的第一和第二锥形轴所构成。
3.如权利要求2所述的主轴马达，其中主轴整体成形。
4.如权利要求2所述的主轴马达，其中套筒包括第一套筒和第二套筒；第一套筒中的第一中空部分的形状与第一锥形轴的形状相对应，第二套筒中的第二中空部分的形状与第二锥形轴的形状相对应。
5.如权利要求1所述的主轴马达，其中在主轴外周面和套筒内周面之间形成的支承间隙中充填空气。
6.如权利要求1所述的主轴马达，其中多个槽以人字形的形式成形在主轴的外周面上或者套筒的内周面上。
7.如权利要求6所述的主轴马达，其中每个槽的截面形状是矩形。
8.如权利要求6所述的主轴马达，其中每个槽的截面形状是锥-平形，从而其一个侧面从下表面部分倾斜。
9.如权利要求1所述的主轴马达，其中套筒由陶瓷所制成。
10.如权利要求9所述的主轴马达，其中陶瓷是氧化铝或氧化锆。
11.如权利要求1所述的主轴马达，其中主轴由陶瓷所制成。
12.如权利要求11所述的主轴马达，其中陶瓷是氧化铝或氧化锆。
200410049265.7说 明 书第1/7页
磁盘驱动器的主轴马达
技术领域
本发明涉及磁盘驱动器的主轴马达，更具体地，本发明涉及用于磁盘驱动器的带有轴承的主轴马达，该轴承使用空气动压力以非接触的方式在轴向和径向两个方向上支承一转动体。 背景技术
主轴马达被广泛地应用于激光打印机的激光扫描器、硬盘驱动器(HDDs)、便携式光盘驱动器(CDs)或数字式多用盘(DVDs)，中作为其中的马达。硬盘驱动器是计算机中的一个辅助存储装置，它使用一个磁头复制了存储在磁盘上的信息，或者将信息记录在磁盘上。硬盘驱动器技术一直在发展，以适应更高速、更大容量和更小振动等最新的要求。为了满足这些要求，各种研究和发展目前正在进行中，特别是为了实现高速和低振动，在以非接触方式支承主轴马达转动体的流体动力轴承方面进行了广泛的研究。此外， 对于移动式和超高速硬盘驱动器等应用场合，如何选用一种流体动力轴承，它能够减小摩擦力和启动力矩、以及轴承性能相对于温度的变化减至最小，在这方面也进行了广泛的研究。
轴承装置通常包括一个承受径向载荷的径向轴承和一个承受轴向载荷的推力轴承。为了减小转动体的振动，径向轴承和推力轴承之间的相对位置是很重要的。也就是说，当径向轴承和推力轴承相互分隔开时，这两个轴承之间的相对位置需设置在一个合乎要求的限度内。
图1表示了一个采用动压轴承的传统的主轴马达。参见图1，主轴马达包括底座11和套筒13。轴15固定在底座11的中央。轴15所插入的一个中心孔成形在套筒13中。在底座11上设有用来产生电磁力的线圈12。在套筒13上设有与线圈12相对应的永磁体14。在轴15的环形外周面和套筒13的环形内周面之间形成了一个轴承间隙。轴承间隙中充满了流体，例如润滑剂或者油脂。
多个槽20以人字形方式成形在套筒13的内周面上。在套筒13转动时，槽20产生出流体动压力以便在轴15的径向上支承着套筒13。槽20成形在套筒13内周面的上部和下部。
尽管在图中没有示出，多个槽成形在套筒13的环形内周面上，面对着轴15上部的凸缘25的上表面和下表面。在套筒13转动时，这些槽也通过产生出流体动压力而在轴15的轴向上支承着套筒13。
当主轴马达应用于硬盘驱动器时，由于为了防止轴承中所用的流体产生泄漏而进行的密封设计使得硬盘
驱动器的结构非常复杂。而且，由于粘滞摩擦力所造成的摩擦损失也增加了动力消耗和启动力矩。此外，由于流体动力轴承中使用的流体的黏度因受热而有很大的变化，所以轴承的性能也随着热量而有很大改变，这使得硬盘驱动器的性能随着热量而变得不稳定。实际上，硬盘驱动器工作时所产生的热量可以使硬盘驱动器的内部温度从室温上升到80℃。反之，在低温时，由于流体黏度的增加，难以产生出马达所需的启动扭矩，结果马达可能不能启动。
主轴马达使用径向轴承和推力轴承以分别承受径向的和轴向的载荷。在这种情况下，为了高精度地转动，径向轴承和推力轴承之间的相对位置需要精确地加以设定。然而，这种设定需要大量的时间进行加工和装配，因而降低了生产率。
图2表示了一种能够解决上述问题的轴承结构。图3是图2轴承结构的分解图。图4A至图4C表示了图2轴承结构的装配过程。
参见图2，该轴承结构包括一个带有上下锥形轴30a，30b的旋转轴30，以及包围着旋转轴30的侧面和底面的套筒32a，32b。旋转轴30的截面直径从旋转轴30的中部沿着长度方向朝着其相反的两端而逐渐增大。上述构造的轴承结构具有能够同时承受径向载荷和轴向载荷的优点。然而，如图3所示，为了装配上述的轴承结构，需要将套筒32加工成至少两部分32a，32b；旋转轴30也必须至少分成两部分30a，30b。如图4A至4C所示，在组装过程中，由于组装过程需要至少三个步骤，所以这种轴承结构的加工和组装都存在许多问题。
发明内容
为了解决上述的和/或其它的问题，本发明提供了一种用于磁盘驱动器的
带有轴承的主轴马达，其轴承通过使用空气动压力而能够以非接触方式在轴向和径向上同时支承着一个转动体。
根据本发明的一个方面，用于磁盘驱动器的主轴马达包括：一个底座，一个固定在底座上并且具有中空部分的套筒，以及一个可转动地安装在套筒的中空部分中的主轴，主轴具有这样的形状，即它的直径从主轴的中部沿着长度方向朝着其两端逐渐减小。
主轴通过连接带有锥形斜面的第一和第二锥形轴所构成；主轴也可以整体成形。
套筒由第一套筒和第二套筒所构成；第一套筒中的第一中空部分的形状与第一锥形轴的形状对应，第二套筒中的第二中空部分的形状与第二锥形轴的形状相对应。
在主轴外周面和套筒内周面之间形成的轴承间隙中充满空气。 多个槽以人字形的形式成形在主轴的外周面上或者套筒的内周面上。每个槽的截面形状是矩形。每个槽的截面形状也可以是锥-平(taper-flat)形，从而其一个侧面从下表面部分开始倾斜。
套筒由氧化铝或氧化锆等陶瓷所制成。
主轴由氧化铝或氧化锆等陶瓷所制成。
附图说明
通过下面结合附图对本发明实施例所作的详细描述，本发明的上述和其它的特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1表示了传统的用于硬盘驱动器的主轴马达；
图2表示了传统的轴承结构；
图3是传统轴承结构的分解图；
图4A至图4C表示了图2轴承结构的组装过程；
图5是表示按照本发明一个实施例的用于硬盘驱动器的主轴马达； 图6A和图6B分别是一个视图和一个曲线图，表示了根据主轴外周面倾斜角的变化而产生的空气动力轴承径向和轴向的承载能力方面的变化； 图7是截面图，表示了成形在主轴外周面上的槽；
图8是截面图，表示了成形在套筒内周面上的槽；
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