[发明专利]薄型磁盘机电动机

说明书

本发明涉及联锁磁盘机的一种结构型式，和可用于磁盘机和其它场合的一种挠性垫支撑构件。

本发明部分涉及驱动磁盘用的一种电动机，特别是涉及一种用于这样一种场合的电动机：在该场合下，该电动机用以驱动一些磁盘，各磁盘的金属盘上形成有磁性层，数据即用配置在各磁盘的上下表面附近的磁头记录在磁盘上以及从磁盘上重现。这类电动机通常叫做磁盘机电动机。

随着旋转磁盘作为电子计算机存储媒体的使用日益增加，形成了对能准确转动和放置磁盘存储器的小型高速磁盘机的迫切需求。这类磁盘机历来采用具有围绕着定子（例如多极定子）的永久磁铁转子的外转子式电动机。授予肖赫（Schok）的美国专利4，599，664即介绍了一种这样的结构。该定子一般有一个单相绕组，该单相绕组产生交变场和辅助磁阻转矩，这个磁阻转矩与电磁转矩共同产生高度稳定的总转矩。转子轴由滚珠轴承结构装设在定子中，转子则固定在电动机轴的外端，形成一悬臂式轴承座。磁盘机固定在电动机轴的另一端。

磁盘机需要有一个能形成精确起支撑作用、使用寿命长的支撑悬臂安装的转子的结构。磁盘机的永久磁铁电动机中历来都建议采用各种具有衬套和滚动元件（例如滚珠）的轴承结构。

在授予塞茨（Seitz）的美国专利4，762，250的背景技术部分中介绍的一种滚珠轴承构件中，有一对轴向间隔一段距离的高精度旋转滚珠轴承固定在定子结构经过机械加工的毂体中。各轴承的外座圈装在毂体内。第一轴承的外座圈固定在毂体中。第二轴承在装配过程中由位于毂体中一环形凹口内的特殊O形环固定在毂体中。两轴承的内座圈都装在电动机轴上，而且与电动机轴上的定位台肩和电动机轴外端上的外毂构件紧靠在一起。在毂体中两轴承之间经机械加工的凹口内设有一个开口钢环。在开口钢环与两间隔一段距离的轴承的各对置的外轴承之间设有适当的扁平弹簧垫圈，以便将各轴承以所要求的精确度和支撑形式有弹性地装配并固定就位。

塞茨的专利还公开了一种杯形转子，该杯形转子放在定子上，转子的轴由间隔一段距离配置的密封的精密轴承支撑着。

虽然市场上出售的电动机目前广泛采用象滚珠轴承之类的滚动元件轴承，然而使用这种轴承却出现一系列问题。举例说，滚珠轴承磨损较快，损坏也快，特别是当装有这些轴承的环境遭受污染时，更是如此。当然，任何依靠转动构件和静止构件之间的滚动或其它硬性接触的支撑结构都是如此。此外，滚珠轴承庞大，这大大增加了磁盘机的径向和竖向尺寸。因此滚珠轴承对磁盘机的成本和可靠性都有不利的影响。所以仍然需要改进转子支撑结构的工作性能。以将成本减至最低。

当然周知可代替滚动元件（滚珠、滚柱和滚针）轴承的轴承有很多。其中主要的有支枢元件轴承和流体动压轴承。此外，本发明人还研制出了一种挠性垫式流体动压轴承，这种轴承有多个轴承垫和一个支撑结构，由支撑结构支撑着轴承垫使其挠曲得形成最佳的流体动力楔子。尽管这些可代替滚动元件轴承的轴承技术近来已有所发展（其中最突出的是本发明人在流体动压轴承技术领域中的成就），但这些技术还没有在磁盘机中得到广泛的应用。这在某种程度上是由于人们未能认识到其它形式的轴承完全可应用到磁盘机上，或未能认识到在轴承技术中最近获得的进步的本质所致。

另一种周知的轴承是所谓气体润滑式轴承。这类轴承是在转轴和静止轴支撑构件的其中之一或两者的表面上形成（一般是通过蚀刻）具一定轮廓的表面制成的。为便于制造，该轮廓通常只在其中一个表面上形成，两对置着的表面的其中一个表面仍然保持光滑。在该支撑表面与转轴（至少其中一个具有一定轮廓的表面）之间保持一个精密的间隙，使得转轴开始转动时流过具一定轮廓的表面的气体变成湍流，而且增压到支撑转轴所需要的程度。若小心维持该容许间隙，使得轴承按设计工作，则转轴与轴承不致接触，而是为增压空气所形成的气垫所支撑。这种气体润滑的轴承结构既可用于径向轴承也可用于止推轴承。此外，还可以采用各种呈一定轮廓的形状，包括锥形、平头锥形、阶梯形、袋形、螺旋槽形和人字形轮廓。一般认为，螺旋形槽的轮廓至少对止推轴承来说可能是最好的。

一般气体润滑的轴承（特别是径向轴承）的主要缺点之一是，为了使间隙保持严格合乎要求的间隙，制造容差要求小。由于气体润滑轴承一般用在小而轻的负荷，而且轮廓的深度可在1/10，000英寸的范围内，因而转轴与支撑构件之间的那个间隙必须非常小。实际上已经主明，要经济地制造得达到如此精密的容差是有困难的。因此，气体润滑轴承尽管有其优点，但仍然未能广泛代替滚动元件和其它类型的轴承。