專利名稱：軸向振動防止機構和設有該機構的無電刷電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能較好地使用旋轉驅動信息記錄磁盤的主軸電動機的軸向振動防止機構和設有該機構的無電刷電動機。
而且，在轉子軛鐵的圓筒內周面上固緊著圓環狀磁鐵，該磁鐵配設成借助空隙、與上述定子的突出磁極片相對著。
一般，在信息記錄磁盤中，由于與軸相關的面內重量分配不平衡，因而隨著裝有磁盤的電動機高速旋轉，在上述這樣的主軸電動機中，沿著軸的方向上就產生由磁盤的動的不平衡量引起的分力，由此引發縱向振動。結果就發生磁盤信息的讀入誤差，而且還有使驅動裝置本體的振動和噪聲增大的問題。
解決該問題的基本方法是在電動機的旋轉中心、將大于上述不平衡分力的較強的穩定力作為預壓力而加到轉子上，需要使其向軸向施力。
施加該預壓力的方法是采用使定子鐵心片的中心和與其面對著的環狀轉子磁鐵的磁場中心相互偏移的方法。即、將轉子配設在相對于定子鐵心片的中心、向輸出軸側偏移的位置上，由此，使軸向推力方向的吸引力增強，就能得到使上述轉子向軸向推力側推壓的預壓力。
但是，上述偏移磁場中心的方法通常不能得到預期的推壓力，當使其較大偏移時，會使磁鐵的磁力減少而使其特性惡化，使磁力線泄漏增大，會發生強的磁場噪聲，有給裝置本體帶來影響的問題。
為了達到上述目的而作出的本申請第1發明的軸向振動防止機構，包括有驅動用磁鐵和將該驅動用磁鐵安裝在內側的轉子軛鐵的轉子；安裝在該轉子的中心的軸；發生預壓力用磁鐵，具有將上述軸能自由旋轉支承的徑向軸承和推力軸承的軸承支架，并且作為將上述軸的基端部支承在上述推力軸承上而將上述轉子向推力方向推壓的機構配置在上述軸的周圍；中間隔有空隙與該發生預壓力用磁鐵面對著的磁性構件。這樣，就能在不影響驅動用磁鐵的情況下、將轉子向軸向推壓。
作為上述推壓的機構，具體地說、如本申請第2、3發明所述，上述推壓機構中的配設在上述轉子軛鐵的軸周圍的發生預壓力用磁鐵、以及與該發生預壓力用磁鐵面對著的軸承支架的至少一部分是由磁性材料構成的。上述發生預壓力用磁鐵是形成環狀的，由磁場吸引而配設在上述轉子軛鐵的軸插裝部上。這樣，基本上不用特別考慮上述發生預壓力用磁鐵的配置空間。
作為別的推壓機構，具體地說、如本申請第4、5發明所述，在上述推壓機構裝著軸時，如形成軸的周圍那樣地、配設在軸承支架上的上述發生預壓力用磁鐵和上述轉子軛鐵的至少與上述磁鐵面對著的部分是用磁性材料構成的。上述發生預壓力用磁鐵是形成環狀的，由磁場吸引而配設在軸承支架的頂部上。這樣，就不用特別考慮上述發生預壓力用磁鐵的配置空間，能由該強的磁力將發生預壓力用磁鐵確實地保持。
作為別的推壓機構，具體地說、如本申請第6、7和8發明所述，上述徑向軸承上配設著發生預壓力用磁鐵，將軸用作磁場回路的至少一部分，由此將上述轉子推向推力軸承側。更詳細地說、上述發生預壓力用磁鐵至少是配置在軸的基端側的；或者上述發生預壓力用磁鐵是配置在軸承支架的頂部上的。這樣，就不用特別考慮上述發生預壓力用磁鐵的配置空間。
上述這樣的發生預壓力用磁鐵，如本申請第9和10發明所述，上述發生預壓力用磁鐵是由徑向軸承本體構成的，更詳細地說，上述徑向軸承是將磁鐵粉末合金進行多孔質燒結并使其含油而構成，該徑向軸承是沿著軸向而磁化的。這樣，由于將發生預壓力用磁鐵兼用作軸承，因而就不必另外設置。
為了達到上述目的而作出的具有上述這樣的軸向振動防止機構的無電刷電動機如本申請第11發明所述，設有上述權利要求1～10中任意一項所述的軸向振動防止機構，該軸向振動防止機構中的上述軸承支架配設在定子底座上，由配設在該軸承支架周圍的電樞線圈使上述轉子驅動。這樣，即使有軸向不平衡成分，也能提供一種將振動抑制的無電刷電動機。
圖2是將

圖1中的轉子軛鐵置換成別的結構的主要部分斷面正視圖。
圖3是將圖1中的軸承支架置換成別的結構的主要部分斷面正視圖。
圖4是設有用于表示本發明第2實施方式的軸向振動防止機構的無電刷電動機的主要部分斷面正視圖。
圖5是設有用于表示本發明第3實施方式的軸向振動防止機構的無電刷電動機的主要部分斷面正視圖。
圖6是圖5的主要部分放大的斷面圖。
圖7是放大地表示圖5的變形例的主要部分斷面圖。
圖8是放大地表示本發明第4實施方式的主要部分斷面圖。
圖9是放大地表示圖8的第1變形例的主要部分斷面圖。
圖10是放大地表示圖8的第2變形例的主要部分斷面圖。
圖11是放大地表示本發明第5實施方式的主要部分斷面圖。
圖12是放大地表示圖11的變形例的主要部分斷面圖。
圖13是說明本發明的制造方法的鑄型軸承結構的主要部分放大的斷面斜視圖。
圖1中，在形成顛倒杯狀的轉子軛鐵1的中央部固緊著軸2；在軛鐵1的內周側面上固緊著驅動用磁鐵3，而且在轉子軛鐵1的插裝著軸2的周面上固緊著圓環狀的發生預壓力用磁鐵4。另一方面，在定子鐵心5上卷繞著電樞線圈6，在定子鐵心5的中央環狀部5a插裝著由磁性材料構成的軸承支架9，其內部保持著徑向軸承7和推力軸承8；上述軸承支架9緊固在定子底座10上。
發生預壓力用磁鐵4的底部4a和軸承支架9的開口部9a配置成具有相互接近到不會影響旋轉那樣程度的間隙，而放置信息記錄磁盤的轉臺T插裝在軸2的輸出側端部上。
由于用這樣結構使發生預壓力用磁鐵4借助于空隙、常時吸引磁性軸承支架9的開口部9a這樣地與其面對著，因而就能使轉子軛鐵1被向軸的基端方向推壓。即、將軸2吸引到推力軸承8的方向，將它的端部經常以壓接方式樞軸支承在推力軸承8上，這樣，即使電動機處于高速驅動的狀態下也能抑制軸2的上下振動。
如果用磁性材料形成轉子軛鐵1，由于能用周圍的磁性材料部分將發生預壓力用磁鐵4直接吸引在轉子軛鐵1的軸上，因而不用粘接劑或機械的固定就能得到牢固的固定。而由于在發生預壓力用磁鐵的4和轉子軛鐵1的周面部之間起作用的吸引力，比發生預壓力用磁鐵4的底部4a和軸承支架9的開口部9a之間很小的間隙里起作用的吸引力更大，因而發生預壓力用磁鐵4不會剝離到軸承支架9側。
在圖2中，轉子軛鐵21由將驅動用磁鐵3保持的部分21A和軸2插通的部分21B構成，前者由磁性材料構成，后者由非磁性材料構成。在這樣的結構中，用粘接劑或壓入等就能將發生預壓力用磁鐵4固緊在軸的插裝基部上。如圖2所示將鐵板等磁性材料構成的平板22壓入在軸2插通的部分21B的軸插裝部上，如上所述地借助磁力將發生預壓力用磁鐵4貼緊，就能得到牢固的固緊，而且能防止發生預壓力用磁鐵4的破損或脫落等事故。這種置換的方式把轉臺T的非磁性材料構成的一部分兼用作轉子21的軸2插通部分21B，能使主軸電動機的厚度減薄。
圖3中，軸承支架19由定子底座10側的非磁性材料19a和發生預壓力用磁鐵4側的磁性材料19b構成。其中，它的作用是與上述第1實施方式相同的。該置換方式、在以復雜的形狀利用軸承支架19時，能用加工性良好的黃銅棒等非磁性材料制作該部分，即、在用非磁性材料制作的場合下，有很大的優點。
圖4所示的電動機的結構基本上是與上述圖1相同的，不同的結構是發生預壓力用磁鐵24受磁場作用而貼緊在由磁性材料構成的軸承支架29的開口部周邊29a上，把由磁性材料構成的形成顛倒杯狀的轉子軛鐵1的軸2插裝部的周面部1a與其接近地配置成具有不影響旋轉那樣范圍的空間。
在上述由圖4所示那樣的結構中，由于發生預壓力用磁鐵24借助空隙、經常吸引轉子軛鐵1的軸2插通部的周面部1a而與其面對著，因而就使轉子軛鐵1經常被施加軸的基端方向的力。而且，由于發生預壓力用磁鐵24和軸承支架29的開口部之間起作用的吸引力大于發生預壓力用磁鐵24的上部24a和轉子軛鐵1的軸2插通部的周面部1 a之間的很小間隙中起作用的吸引力，因而發生預壓力磁鐵24不會脫落到轉子軛鐵1側。
其中，軸承的材料和形式沒有任何限制，可以使用鐵系燒結軸承、銅系燒結軸承、樹脂軸承、復合材料軸承、動壓力軸承、靜壓力軸承等。
圖5表示發生預壓力磁鐵的另一個實施方式，即、在磁性材料構成的圓筒狀轉子軛鐵1的中央固緊著由磁性體金屬材料構成的軸2，而且在內周側面上固緊著驅動用磁鐵3。
在能自由旋轉地支承上述轉子的、由非鐵金屬材料構成的軸承支架39的中央環狀部固定地設置著由含油的磁性體燒結金屬構成的徑向軸承7和樞軸支承上述軸的基端的推力軸承88以及夾在它們之間的發生預壓力用圓環狀磁鐵39a，外周配設著卷繞有電樞線圈6的定子鐵心5，底部上固緊著定子底座10。
下面，參照著圖6、進一步說明上述軸承部的結構，徑向軸承7是形成中間切空結構的上下整體狀，推力軸承88側的端部與沿著軸向被磁化成N、S極的發生預壓力用圓環狀磁鐵39a相接觸。該發生預壓力用圓環狀磁鐵39a的內徑比徑向軸承7的內徑大，外徑設定成與軸承支架39的內徑大致相等，而且，軸承支架39的底側形成凹部，推力軸承88嵌入在該凹部里。發生預壓力用圓環狀磁鐵39a的與上述推力軸承88相接觸面的內徑形成臺階狀，推力軸承88的外徑嵌合在圓環狀磁鐵39a的臺階狀內徑上。由這樣的結構，將軸2的推力軸承88側的基端部不貫通發生預壓力用圓環狀磁鐵39a地配設著。其中，在把上述發生預壓力用圓環狀磁鐵39a的轉子軛鐵側形成N極的場合下，發生的磁力線如虛線箭頭A所示、形成從發生預壓力圓環狀磁鐵39a→徑向軸承7→軸2→發生預壓力用圓環狀磁鐵39a的磁場回路。由于由該磁力線引起的磁場吸引力的作用，因而在軸2上還產生朝推力軸承88方向上的力，將軸2確實持續地吸引到推力軸承方向。吸引力的強度可通過圓環狀磁鐵39a的材料、形狀以及軸2和徑向軸承7以及推力軸承88的位置關系加以調整。
圖7是將圖5、圖6的徑向軸承做成轉子軛鐵側7a和推力軸承側7b那樣的兩個。特別是推力軸承側的徑向軸承7b由含油的磁性體燒結金屬形成，呈現與圖6同樣的磁場回路，能確實持續地將軸2吸引到推力軸承方向上。
作為圖5、圖6的變形、也可做成如圖8所示的結構。即、作為發生預壓力用圓環狀磁鐵的替換，用沿著旋轉軸方向磁化的永久磁鐵構成軸承本體，形成沿著旋轉軸方向磁化而且上下一體型徑向軸承7c。在該徑向軸承7c的軸承支架39的底側形成凹部，推力軸承88與圖5、圖6所示的實施方式同樣地嵌入在該凹部里。由于徑向軸承7c兼有圖5中的發生預壓力用圓環狀磁鐵的機能，因而不需要外部永久磁鐵，該軸承本體具有磁力，呈現與圖6相同的磁場回路，能確實持續地將軸2吸引到推力軸承方向。
圖9是圖8的第1個變形方式，它是將推力軸承側的徑向軸承的發生預壓力用圓環狀磁鐵替換成如下所述結構，即、配設一個兼用作永久磁鐵的由含油磁性體燒結金屬構成的徑向軸承7d，與配設在上部的徑向軸承7a一起將軸2能自由旋轉地支承。
其中，由于徑向軸承7d也兼有圖6中的預壓力發生的機能，因而不需要別的發生預壓力用磁鐵，該軸承本體具有磁場，呈現與圖6同樣的磁場回路，能確實持續地將軸2吸引到推力軸承方向上。
圖10是圖8的第2變形方式，它是將兼用作永久磁鐵的含油磁性體燒結金屬構成的徑向軸承7g配設在軸承支架39的頂部而作為發生預壓力磁鐵。
由于徑向軸承7g兼有發生預壓力機能，因而不需要別的永久磁鐵，該軸承本體具有磁場，而且借助軛鐵1而呈現磁場回路，能確實持續地將軸2吸引到推力軸承方向。
圖11所示的結構是設置一個將兼用作永久磁鐵的磁性體燒結金屬材料將軸承本體形成一體，沿著軸向磁化而構成的發生預壓力用徑向軸承7h。
這樣，發生預壓力用徑向軸承7h借助轉子軛鐵1而呈現如箭頭所示的磁場回路，能確實持續地將軸2吸引到推力軸承方向，圖12是表示圖11的變形例。它是使推力軸承側具有圖7、圖9所示的作用、使轉子軛鐵側具有圖10的機能。在這種結構中，由于將上述磁場回路的磁力線形成如A、B、C等所示的多個，因而能得到更強的預壓力。
如上所述，該里將軸承做成磁鐵，在滑動性成問題的場合下，可用薄的滑動性樹脂包覆整個軸承。
下面，說明如上所述的兼用作永久磁鐵的套筒型徑向軸承7c、7d、7g和7h的制造方法。
第1個方法是如圖13所示，先用有滑動性的樹脂12、將燒結磁鐵材料或粘接磁鐵材料構成的沒有磁化的磁鐵77鑄模成型而形成所要求尺寸大小的套筒型軸承7z，然后將其沿著軸向磁化而形成兼有永久磁鐵的徑向軸承。第2個方法是將鐵素體磁鐵粉或希土類磁鐵粉等強磁性磁鐵粉與Fe、Cu、Sn等構成的鐵系燒結金屬粉混合，用金屬模加壓成型為所要求的尺寸大小之后，進行燒結、精壓加工，用磁化機沿著軸向磁化，進而使其含有潤滑油、形成具有永久磁鐵的徑向軸承。在上述任意一個形成方法中，可借助磁鐵粉的混入比例、磁鐵粉的尺寸大小、磁化機形成的磁化磁場等進行磁力強度的調整。
發明的效果如上所述，如果采用本申請第1發明，由于能對驅動用磁鐵不產生影響地向軸向推壓轉子，因而即使是處于高速，也能提供一種防止轉子軸向振動的軸向振動防止機構，由本申請的第11發明能提供一種即使有軸向的不平衡成分，也能提供一種將振動抑制的無電刷電動機。
如果采用本申請第2、3發明，在發生預壓力用磁鐵空間里就不要特別的配置。
如本申請第4、5發明所述，由于在發生預壓力用磁鐵空間里就不要特別的配置，則能將其形成薄型，發生預壓力用磁鐵能用更強的磁力加以確實地保持。
如本申請第6、7和8發明所述，由于在發生預壓力用磁鐵空間里不要特別的配置，則能將其形成薄型。
如果采用本申請第9、10所述的發明，由于發生預壓力用磁鐵兼用作軸承，因而能將發生預壓力用磁鐵的配置空間忽略不計。
權利要求
1.一種軸向振動防止機構，包括有驅動用磁鐵和將該驅動用磁鐵安裝在內側的轉子軛鐵的轉子；安裝在該轉子的中心的軸；發生預壓力用磁鐵，具有將上述軸能自由旋轉支承的徑向軸承和推力軸承的軸承支架，并且作為將上述軸的基端部支承在上述推力軸承上而將上述轉子向推力方向推壓的機構配置在上述軸的周圍；中間隔有空隙與該發生預壓力用磁鐵面對著的磁性構件。
2.如權利要求1所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述推壓機構的配設在上述轉子軛鐵的軸周圍的發生預壓力用磁鐵、以及與該發生預壓力用磁鐵面對著的軸承支架的至少一部分是由磁性材料構成的。
3.如權利要求2所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述發生預壓力用磁鐵是形成環狀的，由磁場吸引而配設在上述轉子軛鐵的軸插裝部上。
4.如權利要求1所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述推壓機構的在安裝軸時以圍繞軸的周圍的方式設置在軸承支架上的上述發生預壓力用磁鐵、和上述轉子軛鐵的至少與上述磁鐵面對著的部分，是用磁性材料構成的。
5.如權利要求4所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述發生預壓力用磁鐵是形成環狀的，由磁場吸引而配設在軸承支架的頂部上。
6.一種軸向振動防止機構，其特征在于，上述徑向軸承上配設著發生預壓力用磁鐵，將軸用作磁場回路的至少一部分，由此將上述轉子推向推力軸承側。
7.如權利要求6所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述發生預壓力用磁鐵至少是配置在軸的基端側的。
8.如權利要求6所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述發生預壓力用磁鐵是配置在軸承支架的頂部上的。
9.如權利要求6所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述發生預壓力用磁鐵是由徑向軸承本體構成的。
10.如權利要求9所述的軸向振動防止機構，其特征在于，上述徑向軸承是將磁鐵粉末合金進行多孔質燒結并使其含油而構成，該徑向軸承是沿著軸向而磁化的。
11.一種無電刷電動機，其特征在于，設有上述權利要求1～10中任意一項所述的軸向振動防止機構，該軸向振動防止機構中的上述軸承支架配設在定子底座上，由配設在該軸承支架周圍的電樞線圈使上述轉子驅動。
全文摘要
本發明是用簡單的結構使轉子推壓推力軸承方向、由此被推力軸承接住而確實地防止軸向振動。它設有有驅動用磁鐵(3)和將該驅動用磁鐵安裝在內側的轉子軛鐵(1)的轉子(R)；安裝在該轉子的中心的軸(2)；有將上述軸支承成能自由旋轉的徑向軸承(7)和推力軸承(8)的軸承支架(9)；為了將上述軸的基端部支承在上述推力軸承上、在上述軸的周圍配設著發生預壓力用磁鐵(4)，借助空隙而使磁性體構成的軸承支架(9)與該發生預壓力用磁鐵面對著。
文檔編號G11B19/20GK1407687SQ02141858
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月23日 優先權日2001年8月31日
發明者土屋昌久 申請人:東京零件工業股份有限公司