專利名稱：構(gòu)造成帶有軌道環(huán)、以提高效率的流體動(dòng)力軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及流體動(dòng)力軸承，更具體地說(shuō)，是涉及構(gòu)造成帶有軌道環(huán)的流體動(dòng)力軸承，所述軌道環(huán)以一分?jǐn)?shù)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而增加組件總體剛度-電功率比。
背景技術(shù)：
圖1是示出一現(xiàn)有技術(shù)的磁盤驅(qū)動(dòng)器100的分解立體圖。如圖所示，磁盤驅(qū)動(dòng)器100可包括、但非局限于一殼體105、一軸130、盤片135以及一懸架臂組件150。殼體105包括附接至一蓋子115的一基底110。此外，一密封件120可以設(shè)置在基底110與蓋子115之間。具有覆層有磁性介質(zhì)以構(gòu)造成磁性地存儲(chǔ)信息的表面140的盤片135連接至軸130。在工作中，懸架臂組件150構(gòu)造成，在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)(未示出)以高速繞軸130轉(zhuǎn)動(dòng)盤片135時(shí)，將讀/寫頭145懸掛在表面140上方。懸架臂組件150還構(gòu)造成徑向地橫穿表面140移動(dòng)讀/寫頭145，以將讀/寫頭145定位在設(shè)置在表面140上的徑向間隔開的不同磁道(未示出)上方，磁性編碼的信息可存儲(chǔ)在這些磁道處的磁性介質(zhì)內(nèi)。一旦定位好，讀/寫頭145就可以在所選位置從磁性介質(zhì)讀取磁性編碼的信息或者將磁性編碼的信息寫入到磁性介質(zhì)上。
圖2是一現(xiàn)有技術(shù)的流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件200的截面圖。如圖所示，一中心固定軸250具有設(shè)置在一端上的一止推板252。軸250相對(duì)一套筒254固定。止推板252安置在套筒254所形成的一凹進(jìn)部256中。一相對(duì)板258附接至套筒254。在其另外一端處，軸250包括一肩部262，該肩部262支靠在一基底266的一抬起部分264上。一軸延伸部268附接至基底266。一轂274支承在套筒254的外側(cè)表面上，并且也設(shè)置在套筒254的外側(cè)表面上的一磁體276與一定子278對(duì)齊，所述定子278從基底266得到支承。磁體276與定子278之間的電磁相互作用致使轂274轉(zhuǎn)動(dòng)。轂274構(gòu)造成在其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)支承一個(gè)或多個(gè)盤片(未示出)。軸承流體填充軸250與包圍的套筒254之間的間隙277。軸承流體還填充止推板252的表面與套筒254和相對(duì)板258的面對(duì)表面之間的間隙279和281。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們所熟知的那樣，沿著間隙277、279和281的一個(gè)或多個(gè)表面設(shè)置合適的泵送槽(未示出)，以在支承轂274和套筒254的流體動(dòng)力軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持它們。
與其它類型的軸承相比，流體動(dòng)力軸承會(huì)在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)零件中產(chǎn)生較少的振動(dòng)和不重復(fù)的跳動(dòng)。出于這樣的原因，經(jīng)常在精確定向的電子設(shè)備中使用諸如上面結(jié)合圖2所述的流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件200之類的流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)更好的性能。例如，在諸如上面結(jié)合圖1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器100之類的磁盤驅(qū)動(dòng)器中使用流體動(dòng)力軸承，可使盤片磁道與讀/寫頭之間更加精確地對(duì)齊。而更加精確地對(duì)齊又允許將盤片設(shè)計(jì)成具有更大的磁道密度，從而能獲得更小的盤片和/或增加盤片的存儲(chǔ)容量。
如同熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們所意識(shí)到的，流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中目前所遇到的一個(gè)挑戰(zhàn)是在電動(dòng)機(jī)性能于電功率消耗之間進(jìn)行權(quán)衡。一方面，增加流體動(dòng)力軸承的剛度可使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)零件中的振動(dòng)減少，因而提高電動(dòng)機(jī)的精度和性能。不過(guò)，另一方面，增加軸承剛度因?yàn)檩S承中的粘性損耗增加而增大了電功率消耗。相反地，減小流體動(dòng)力軸承的電功率消耗通常要求軸承剛度有很大的減小，因而降低電動(dòng)機(jī)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
一種流體動(dòng)力軸承組件的一個(gè)實(shí)施例包括一內(nèi)件。該組件還包括一外件，該外件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。該組件還包括設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)。軌道環(huán)構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二角速度小于第一角速度。
所揭示的組件在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)中尤為有用。所揭示的組件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是采用所揭示的組件的流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)比不使用所揭示組件的流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)消耗的電功率少。此外，如果合適地減小包括在所揭示的組件中的流體動(dòng)力軸承的間隙尺寸，組件的總剛度不會(huì)明顯地減小。


圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的磁盤驅(qū)動(dòng)器的分解立體圖；圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件的截面圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；以及圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的再一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件中的一軌道環(huán)的截面圖；具體實(shí)施方式
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件300中的一軌道環(huán)308的截面圖。如圖所示，流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件(下面也稱作“FDB電動(dòng)機(jī)組件”)300可包括、但非局限于一轂306、軌道環(huán)308、一軸310、一定子組件314(示出了一部分)、一磁體316、一基底320、一密封件322以及一位移限制器326。
軸310附接至基底320，并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件300。在本實(shí)施例中，軸310是固定的。如在下文中將更加詳細(xì)地描述的那樣，在其它實(shí)施例中，軸310可以繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)。轂306構(gòu)造成繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體316附接在轂306上，并且磁體316與定子組件314之間的電磁相互作用致使轂306轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轂306轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體動(dòng)力軸頸軸承360和362徑向地支承轂306，并且流體動(dòng)力推力軸承364和366軸向地支承轂306。
軌道環(huán)308(也被稱作“分?jǐn)?shù)剪切環(huán)”)設(shè)置在轂306和軸310之間，并構(gòu)造成繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)。更具體地說(shuō)，軸承流體填充軌道環(huán)308的內(nèi)側(cè)徑向表面與軸310的面向表面之間的一軸承間隙340、軌道環(huán)308的外側(cè)徑向表面與轂306的面對(duì)表面之間的一軸承間隙342、軌道環(huán)308的頂側(cè)軸向表面與轂306的面對(duì)表面之間的一軸承間隙344以及軌道環(huán)308的底側(cè)軸向表面與軸310的面對(duì)表面之間的一軸承間隙346。當(dāng)轂306繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承間隙342和344之間的軸承流體分別在軌道環(huán)308的外側(cè)徑向表面和頂側(cè)軸向表面上施加剪力。這些剪力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩致使軌道環(huán)308以與轂306相同的方向繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，軸承間隙340和346中的軸承流體分別在軌道環(huán)308的內(nèi)側(cè)徑向表面和底側(cè)軸向表面上施加剪力。因?yàn)檩S310是固定的，所以這些剪力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩抵抗由轂306的轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的、軌道環(huán)308繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)作用在軌道環(huán)308的各個(gè)表面上的轉(zhuǎn)矩彼此平衡時(shí)，軌道環(huán)308就到達(dá)圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311的一穩(wěn)態(tài)角速度(沿著與轂306相同的方向)。當(dāng)軌道環(huán)308轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一流體動(dòng)力軸頸軸承360徑向支承軌道環(huán)308，而一流體動(dòng)力推力軸承366則軸向支承軌道環(huán)308。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)理解，流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366的構(gòu)造、包括軸承間隙340、342、344及346的構(gòu)造將決定軌道環(huán)308相對(duì)轂366的角速度。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們也會(huì)理解，所得到的軌道環(huán)308的角速度比轂306的角速度小，而且可以通過(guò)調(diào)整流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366的構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)軌道環(huán)308的不同角速度。因此，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)，軌道環(huán)308的角速度決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
流體動(dòng)力軸頸軸承360和362和流體動(dòng)力推力軸承364和366中的每一個(gè)包括至少一個(gè)具有開槽的軸承圖案的軸承面。如在本技術(shù)領(lǐng)域中通常的那樣，這些開槽的軸承圖案構(gòu)造成在流體動(dòng)力軸承的表面相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在軸承流體內(nèi)產(chǎn)生一局部的高壓區(qū)域。因此，當(dāng)軌道環(huán)308相對(duì)軸310繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，局部地產(chǎn)生于流體動(dòng)力軸頸軸承360的高壓區(qū)域在軌道環(huán)308與軸310之間提供徑向支承。當(dāng)轂306繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311和相對(duì)軌道環(huán)308轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，局部產(chǎn)生于流體動(dòng)力推力軸承362的高壓區(qū)域在轂306與軌道環(huán)308之間提供徑向支承。當(dāng)轂306繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311和相對(duì)軌道環(huán)308轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，局部產(chǎn)生于流體動(dòng)力推力軸承364的高壓區(qū)域在轂306與軌道環(huán)308之間提供軸向支承。同樣地，當(dāng)軌道環(huán)308相對(duì)軸310繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線311轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，局部產(chǎn)生于流體動(dòng)力推力軸承366的高壓區(qū)域在軌道環(huán)308與軸310之間提供軸向支承。
流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366的開槽的軸承面可包括任何適合類型的開槽的軸承圖案，包括但不局限于螺旋形槽的圖案或人字形槽的圖案。此外，如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，軸310、軌道環(huán)308或轂306中的任意一個(gè)可包括一個(gè)或多個(gè)具有開槽的軸承圖案的軸承面。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們還會(huì)理解流體動(dòng)力軸承可包括一組或多組槽。
用于FDB電動(dòng)機(jī)組件300中的軸承流體可以是任何類型的合適的液體或氣體。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，軸承流體包括諸如油之類的液體。在一可選用的實(shí)施例中，軸承流體可包括鐵磁流體。在另一可選用的實(shí)施例中，軸承流體可包括空氣。在還有其它的可選用的實(shí)施例中，軸承流體可包括任何其它合適類型的氣體。
在一較佳的方式中，流體動(dòng)力軸頸軸承360和362不對(duì)稱地構(gòu)造，以使各軸承將軸承流體泵分別送向一角部370和一角部371。同樣地，流體動(dòng)力推力軸承364和366也不對(duì)稱地構(gòu)造，以使各軸承將軸承流體分別泵送向角部371和370。其中，這種泵送作用保持角部370和371中的軸承流體壓力高于環(huán)境壓力(也稱為“正”壓力)，從而可防止從軸承流體之外抽吸空氣(亦即一種在軸承流體為液體的情況下對(duì)流體動(dòng)力軸承的性能有害的現(xiàn)象)。此外，流體動(dòng)力軸頸軸承362和流體動(dòng)力推力軸承364構(gòu)造成流體動(dòng)力軸頸軸承362朝向角部371的泵送作用比流體動(dòng)力推力軸承364朝向角部371的泵送作用大。類似地，流體動(dòng)力軸頸軸承360和流體動(dòng)力推力軸承366構(gòu)造成流體動(dòng)力推力軸承366朝向角部370的泵送作用比流體動(dòng)力軸頸軸承360朝向角部370的泵送作用大。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們的將會(huì)理解的那樣，這些不平衡在軸310的頂表面和轂306的面對(duì)表面之間的一間隙350中產(chǎn)生一正壓力。同樣，在軸承流體為液體的情況下，在間隙350中保持正壓力可防止在軸承流體中形成氣泡。此外，間隙350中的正壓力可補(bǔ)償流體動(dòng)力推力軸承364和366所產(chǎn)生的軸向力。
在一可選用的實(shí)施例中，各流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366可具有任何的結(jié)構(gòu)，并可沿著任何方向泵送軸承流體，只要軌道環(huán)308如所想要的那樣起到作用即可。此外，每個(gè)這樣的軸承可以設(shè)置在任何合適的位置處。因此，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)，流體動(dòng)力軸頸軸承360和362或流體動(dòng)力推力軸承364和366的結(jié)構(gòu)和位置都決不會(huì)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
密封件322構(gòu)造成將軸承流體密封在間隙340、342、346、348及350中。在一個(gè)實(shí)施例中，密封件322包括一離心的毛細(xì)密封件。在可選用的實(shí)施例中，密封件322可包括一槽泵送密封件或某些其它類型的毛細(xì)密封件，如徑向毛細(xì)密封件或軸向毛細(xì)密封件。在還有其它的可選用的實(shí)施例中，密封件322可包括能將軸承流體密封在軸承間隙340、342、346、347以及350內(nèi)的任何其它類型的密封件。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)，如果軸承流體包括諸如空氣之類的氣體，那么可能會(huì)不需要密封件322。
位移限制器326附接至轂306，并構(gòu)造成提供一密封表面324，且該密封表面設(shè)置成可使密封件322包含有一毛細(xì)密封件。位移限制器326還構(gòu)造有一肩部328和一唇部332。如圖所示，肩部329設(shè)置在軸310的一凸緣309緊挨的附近，并且唇部332設(shè)置成抵靠在轂306的底表面上。如構(gòu)成這樣的構(gòu)造，當(dāng)FDB電動(dòng)機(jī)組件300經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)，肩部328起作用以限制轂306的向上位移。
FDB電動(dòng)機(jī)組件300也可以構(gòu)造成在轂306上施加一向下作用的預(yù)加載力。在一個(gè)實(shí)施例中，磁體316和定子組件314設(shè)置成磁體316的中心與定子組件314的中心分開一偏置距離318。磁體316與定子組件314之間產(chǎn)生的軸向電磁力其作用以軸向?qū)R各組件的中心。其結(jié)果是在磁體316(因而也在轂306上)施加一軸向向下的凈力，該力試圖重新對(duì)齊磁體316和定子組件314的中心。該預(yù)加載力的大小還是偏置距離318的尺寸的函數(shù)。在一可選用的實(shí)施例中，基底320和磁體316可分開一間隙330。基底320也可包括一諸如400號(hào)鋼或低碳鋼之類的磁性金屬。在這樣一種結(jié)構(gòu)中，軸向向下的磁性力致使將磁體316(因而也將轂306)拉向基底320。該預(yù)加載力的大小還是間隙330的尺寸的函數(shù)。在其它可選用的實(shí)施例中，可以其它可行的方式來(lái)產(chǎn)生預(yù)加載力，例如通過(guò)在轂306上施加彈簧力或向下作用的壓力。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們的將會(huì)承認(rèn)的那樣，向下作用的預(yù)加載力傾向于閉合軸承間隙344和346。當(dāng)轂306和軌道環(huán)308在操作中到達(dá)它們的角速度時(shí)，軸承流體中局部產(chǎn)生于流體動(dòng)力推力軸承364和366的高壓區(qū)域傾向于打開軸承間隙344和346。因此，各軸承間隙344和346的尺寸就還是轂306和軌道環(huán)308的角速度、流體動(dòng)力推力軸承364和366的結(jié)構(gòu)、間隙350中的軸承流體壓力以及向下作用的預(yù)加載力的大小的函數(shù)。
流體動(dòng)力軸承所消耗的電功率還是其兩個(gè)軸承面之間的相對(duì)速度的平方的函數(shù)。因?yàn)檐壍拉h(huán)308相對(duì)轂306和軸310的運(yùn)動(dòng)有效地降低了流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366的軸承面之間的相對(duì)速度，所以軌道環(huán)308顯著地降低了FDB電動(dòng)機(jī)組件300的電功率消耗。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件300構(gòu)造成軌道環(huán)308的角速度大致為轂306的角速度的一半。當(dāng)軸310固定不動(dòng)時(shí)，流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366的軸承面之間的速度差大致為轂306的角速度的一半。與之形成對(duì)比的是，如果在FDB電動(dòng)機(jī)組件300中不包括軌道環(huán)308，并假設(shè)FDB電動(dòng)機(jī)組件300因而僅包括一個(gè)流體動(dòng)力軸頸軸承和一個(gè)流體動(dòng)力推力軸承，那么流體動(dòng)力軸承的軸承面之間的速度差就為轂306的角速度。因?yàn)榘ㄜ壍拉h(huán)308而將軸承面中的速度差減少了一半，所以各流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366就大致消耗如果在FDB電動(dòng)機(jī)組件300中不包括軌道環(huán)308的情況下各流體動(dòng)力軸承所消耗的電功率的四分之一。因此，即便帶有軌道環(huán)308的FDB電動(dòng)機(jī)組件300包括兩倍數(shù)量的流體動(dòng)力軸承，帶有軌道環(huán)308的FDB電動(dòng)機(jī)組件300也比不設(shè)有軌道環(huán)308的FDB電動(dòng)機(jī)組件300所消耗的電功率明顯減少。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)，如所構(gòu)造的，流體動(dòng)力軸頸軸承360和362的徑向剛度可如流體動(dòng)力推力軸承364和366的軸向剛度那樣串聯(lián)地作用。串聯(lián)地作用的兩個(gè)彈簧的有效剛度通常低于單獨(dú)任一彈簧的剛度。例如，串聯(lián)地作用的兩個(gè)等剛度的彈簧的有效剛度為單獨(dú)任一彈簧的剛度的一半。因此，假設(shè)不設(shè)有軌道環(huán)308的FDB電動(dòng)機(jī)組件300僅包括一個(gè)流體動(dòng)力軸頸軸承和一個(gè)流體動(dòng)力推力軸承，那么包括軌道環(huán)308就會(huì)有顯著地減小FDB電動(dòng)機(jī)組件300的有效徑向和軸向剛度的危險(xiǎn)。
不過(guò)，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們也會(huì)理解，流體動(dòng)力軸頸軸承的徑向剛度和流體動(dòng)力推力軸承的軸向剛度還是軸承間隙尺寸的三次冪的倒數(shù)的函數(shù)。因?yàn)榱黧w動(dòng)力軸承的剛度對(duì)軸承間隙尺寸極其敏感，所以流體動(dòng)力軸頸軸承360和362和流體動(dòng)力推力軸承364和366可分別構(gòu)造成具有小的軸承間隙340、342、344和346，以補(bǔ)償由于流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366串聯(lián)地作用所導(dǎo)致的有效剛度損失。此外，因?yàn)榱黧w動(dòng)力軸承的電功率消耗與軸承間隙的倒數(shù)成比例，并因此對(duì)軸承間隙尺寸的變化不敏感，所以減小軸承間隙340、342、344及346的尺寸僅致使FDB電動(dòng)機(jī)組件300所消耗的電功率量不成比例地少量地增加。
總之，將流體動(dòng)力軸頸軸承360和362以及流體動(dòng)力推力軸承364和366分別構(gòu)造成帶有更小的軸承間隙340、342、344及346，可使設(shè)有軌道環(huán)308的FDB電動(dòng)機(jī)組件300消耗比不設(shè)有軌道環(huán)308的FDB電動(dòng)機(jī)組件300顯著減少的動(dòng)力，且在徑向、周向或角度剛度方面沒(méi)有任何明顯的損失。
下面描述本發(fā)明的若干其它實(shí)施例。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解，上面所提出的同一個(gè)總的原理也適用于這些其它實(shí)施例中的每一個(gè)。因此，下面的描述主要集中在這些其它實(shí)施例中的每一個(gè)以及上面結(jié)合圖3所描述的實(shí)施例之間的差別上。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一可選實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件400中的一軌道環(huán)432的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件400可包括、但非局限于一基底402、一轂406、一套筒406、一軸408、一密封件412、一位移限制環(huán)414、一定子組件416、一磁體418、一相對(duì)板430以及軌道環(huán)432。
套筒406附接至基底402并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件400。如所構(gòu)造的，套筒406是固定的。轂404構(gòu)造成繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線411轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體418附接在轂404上，并且磁體418與定子組件416之間的電磁相互作用致使轂404轉(zhuǎn)動(dòng)。軸408附接至轂404。在一個(gè)實(shí)施例中，軸408通過(guò)干涉配合或粘性結(jié)合而附接至轂404。因?yàn)檩S408附接至轂404，所以軸408也繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線411轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)432設(shè)置在套筒406與軸408之間，并構(gòu)造成以比轂404的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線411轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。軌道環(huán)432還構(gòu)造成包括一再循環(huán)溝槽428。此外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件400也構(gòu)造成如本文前述那樣在轂404上施加一向下作用的預(yù)加載力。
也如圖4所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件400包括流體動(dòng)力軸頸軸承420和422以及流體動(dòng)力推力軸承424和426。流體動(dòng)力軸頸軸承420設(shè)置在再循環(huán)溝槽428的一側(cè)上、軌道環(huán)432與軸408之間，而流體動(dòng)力軸頸軸承422設(shè)置在再循環(huán)溝槽428的相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)432與套筒406之間。流體動(dòng)力推力軸承424設(shè)置在軌道環(huán)432與位移限制環(huán)414之間，而流體動(dòng)力推力軸承426設(shè)置在軌道環(huán)432與相對(duì)板430之間。如前面結(jié)合圖3所述，流體動(dòng)力軸頸軸承420和422以及流體動(dòng)力推力軸承424和426中的每一個(gè)包括至少一個(gè)具有開槽的軸承圖案的軸承面。同樣，這些開槽的軸承面可包括任何適合類型的開槽的軸承圖案，包括、但不局限于螺旋形槽的圖案或人字形槽的圖案。此外，如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，軸408、軌道環(huán)432、套筒406或位移限制環(huán)414中的任意一個(gè)可包括一個(gè)或多個(gè)具有開槽的軸承圖案的軸承面。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們還會(huì)理解流體動(dòng)力軸承可包括一組或多組槽。
在一較佳的方式中，流體動(dòng)力軸頸軸承420和422不對(duì)稱地構(gòu)造，以使各軸承將軸承流體泵分別送向一角部470和一角部471。流體動(dòng)力推力軸承424不對(duì)稱地構(gòu)造，以致它產(chǎn)生一朝向角部470的、凈的向內(nèi)泵送作用。流體動(dòng)力推力軸承426不對(duì)稱地構(gòu)造，以致它將軸承流體泵送向角部471。此外，流體動(dòng)力軸頸軸承420和422以及流體動(dòng)力推力軸承424和426構(gòu)造成產(chǎn)生在軌道環(huán)432周圍并穿過(guò)再循環(huán)溝槽428的軸承流體流動(dòng)，如箭頭440和442所示。
在可選用的諸實(shí)施例中，流體動(dòng)力軸頸軸承420和422以及流體動(dòng)力推力軸承424和426中的每一個(gè)可具有任何的結(jié)構(gòu)，并可沿著任何方向泵送軸承流體，只要軌道環(huán)432如所想要的那樣起到作用即可。此外，每個(gè)這樣的軸承可以設(shè)置在任何合適的位置處。因此，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)，流體動(dòng)力軸頸軸承420和422或流體動(dòng)力推力軸承424和426的結(jié)構(gòu)和位置都決不會(huì)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
其中，再循環(huán)溝槽428接納流體動(dòng)力軸頸軸承420和422以及流體動(dòng)力推力軸承424和426所引起的軸承流體流動(dòng)，并在流體動(dòng)力軸承區(qū)域之間施加有利的壓力邊界條件。如所構(gòu)造的，再循環(huán)溝槽428各端部?jī)?nèi)和端部處壓力大致保持在環(huán)境壓力。此外，在再循環(huán)溝槽428與軸408的底表面之間沒(méi)有設(shè)置流體動(dòng)力軸承，軸408的底表面處的壓力也大致保持在環(huán)境壓力。不過(guò)，一般來(lái)說(shuō)，再循環(huán)溝槽428可以在軌道環(huán)432周圍產(chǎn)生所想要的軸承流體流動(dòng)并在流體動(dòng)力軸承區(qū)域之間產(chǎn)生所想要的邊界條件的任何方式來(lái)構(gòu)造。因此，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)，再循環(huán)溝槽428的結(jié)構(gòu)決不會(huì)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
相對(duì)板430附接至套筒406。相對(duì)板430的頂表面構(gòu)造成提供一流體動(dòng)力推力軸426的軸承面。
位移限制環(huán)414附接至軸408，并與軸408一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線411轉(zhuǎn)動(dòng)。位移限制環(huán)414構(gòu)造成提供一密封表面413，且該密封表面設(shè)置成可使密封件412包含有一毛細(xì)密封件。位移限制環(huán)414的底表面構(gòu)造成提供一流體動(dòng)力推力軸承424的軸承面。此外，因?yàn)槲灰葡拗骗h(huán)414設(shè)置在套筒406的一凸伸部分470緊挨的附近，所以位移限制環(huán)414就構(gòu)造成，當(dāng)FDB電動(dòng)機(jī)組件400經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)，位移限制環(huán)414接觸抵靠凸伸部分470以限制轂404和軸408的向上位移。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解，上面結(jié)合圖3所述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖4所示的實(shí)施例。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件500中的一軌道環(huán)532的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件500可包括、但非局限于一基底502、一轂506、一套筒506、一軸508、一密封件512、一定子組件516、一磁體518、一相對(duì)板530、一位移限制環(huán)531以及軌道環(huán)532。
套筒506附接至基底502并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件500。如所構(gòu)造的，套筒506是固定的。軸508附接至轂504，后者構(gòu)造成繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線511轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體518附接在轂504上，并且磁體518與定子組件516之間的電磁相互作用致使轂504轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)檩S508附接至轂504，所以軸508也繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線511轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)532設(shè)置在套筒506與軸508之間，并構(gòu)造成以比轂504的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線511轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。軌道環(huán)532還構(gòu)造成包括一再循環(huán)溝槽528。此外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件500也構(gòu)造成如本文前述那樣在轂504上施加一向下作用的預(yù)加載力。
也如圖5所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件500包括流體動(dòng)力軸頸軸承520、521和522以及流體動(dòng)力推力軸承524和526。流體動(dòng)力軸頸軸承520和521設(shè)置在再循環(huán)溝槽528相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)532與軸508之間。流體動(dòng)力軸頸軸承522設(shè)置在再循環(huán)溝槽528的與流體動(dòng)力軸頸軸承520的相同側(cè)上、軌道環(huán)532與套筒506之間。流體動(dòng)力推力軸承524設(shè)置在軌道環(huán)532與轂504之間，并且流體動(dòng)力推力軸承526設(shè)置在軌道環(huán)532與相對(duì)板530之間。
相對(duì)板530附接至套筒506。止推板530的頂表面構(gòu)造成提供用于流體動(dòng)力推力軸承526的一軸承面。此外，轂504的底表面構(gòu)造成提供用于流體動(dòng)力推力軸承524的一軸承面。
位移限制環(huán)531附接至軸508，并設(shè)置在軌道環(huán)532的一部分之下。此外，軌道環(huán)532構(gòu)造成套筒506的一凸伸部分設(shè)置在軌道環(huán)532的一部分之上。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將承認(rèn)的那樣，位移限制環(huán)531和凸伸部分507構(gòu)造成一起作用以在FDB電動(dòng)機(jī)組件500經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)可限制轂504和軸508的向上位移。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)的那樣，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件500的結(jié)構(gòu)與FDB電動(dòng)機(jī)組件400的結(jié)構(gòu)大體相似。不過(guò)，一個(gè)不同之處在于，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件500具有設(shè)置在軌道環(huán)532和軸508之間相對(duì)的兩個(gè)流體動(dòng)力軸頸軸承、流體動(dòng)力軸頸軸承520和521。采用這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)理由是軌道環(huán)532和軸508的高度可以大于如圖4所示的FDB電動(dòng)機(jī)組件400中軌道環(huán)432和軸408的高度。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解的那樣，希望有較大的有效角速度和徑向剛度來(lái)補(bǔ)償增加的高度。如所構(gòu)造的，流體動(dòng)力軸頸軸承520和521的徑向剛度并聯(lián)地作用，從而增加了支承軸承508的有效角速度和徑向剛度。另一不同之處在于，在本實(shí)施例中，流體動(dòng)力軸頸軸承520設(shè)置在再循環(huán)溝槽528與軸508的底表面之間。其結(jié)果是，在軸508的底表面與相對(duì)板530的頂表面之間的一間隙550中保持正壓力。此外，間隙550中的正壓力還補(bǔ)充流體動(dòng)力推力軸承523和526產(chǎn)生的軸向力。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解，上面結(jié)合圖3和4所描述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖5所描述的實(shí)施例。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件600中的一軌道環(huán)632的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件600可包括、但非局限于一基底602、一轂604、一套筒606、一軸608、一密封件612、一密封圈614、一定子組件616、一磁體618、一相對(duì)板630、一位移限制環(huán)631以及軌道環(huán)632。
套筒606附接至基底602并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件600。如所構(gòu)造的，套筒606是固定的。套筒606還構(gòu)造成密封圈614可如圖所示地設(shè)置在套筒606的頂部?jī)?nèi)。軸608附接至轂604，后者構(gòu)造成可繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線611轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體618附接在轂604上，并且磁體618與定子組件616之間的電磁相互作用致使轂604轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)檩S608附接至轂604，所以軸608也繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線611轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)632設(shè)置在套筒606與軸608之間，并構(gòu)造成可以比轂604的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線611轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。軌道環(huán)632還構(gòu)造成包括一再循環(huán)溝槽628。此外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件600也構(gòu)造成如本文前述那樣在轂604上施加一向下作用的預(yù)加載力。
也如圖6所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件600包括流體動(dòng)力軸頸軸承620、621、622和623以及流體動(dòng)力推力軸承624和626。流體動(dòng)力軸頸軸承620和621設(shè)置在再循環(huán)溝槽628相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)632與軸608之間。流體動(dòng)力軸頸軸承622和623設(shè)置在再循環(huán)溝槽628的相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)632與套筒606之間。流體動(dòng)力推力軸承624設(shè)置在軌道環(huán)632與套筒606的一凸伸部分607之間，并且流體動(dòng)力推力軸承626設(shè)置在軌道環(huán)632與相對(duì)板630之間。
相對(duì)板630附接至套筒606。相對(duì)板630的頂表面構(gòu)造成提供用于流體動(dòng)力推力軸承626的一軸承面。此外，套筒606的凸伸部分607的底表面構(gòu)造成提供用于流體動(dòng)力推力軸承624的一軸承面。密封圈614附接至軸608，并構(gòu)造成可提供一密封表面613，且該密封表面設(shè)置成可使密封件612包含有一毛細(xì)密封件。
位移限制環(huán)631附接至軸608，并設(shè)置在軌道環(huán)632的一部分之下。此外，凸伸部分607設(shè)置在軌道環(huán)632之上。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)的那樣，位移限制環(huán)631和凸伸部分607構(gòu)造成一起作用以在FDB電動(dòng)機(jī)組件600經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)可限制轂604和軸608的向上位移。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件600的結(jié)構(gòu)與FDB電動(dòng)機(jī)組件400的結(jié)構(gòu)大體相似。不過(guò)，一個(gè)不同之處在于，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件600具有設(shè)置在軌道環(huán)632和軸608之間的兩個(gè)流體動(dòng)力軸承、流體動(dòng)力軸頸軸承620和621以及設(shè)置在軌道環(huán)632和套筒606之間的兩個(gè)流體動(dòng)力軸承、流體動(dòng)力軸頸軸承622和623。采用這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)理由是軌道環(huán)632和軸608的高度可以大于如圖4所示的FDB電動(dòng)機(jī)組件400中軌道環(huán)432和軸408的高度。如所構(gòu)造的，流體動(dòng)力軸頸軸承620和621以及流體動(dòng)力軸頸軸承622和623的角度和徑向剛度并聯(lián)地作用，從而增加了支承軌道環(huán)632和軸承608的有效角速度和徑向剛度。如本文前面所描述的那樣，增加有效徑向剛度可補(bǔ)償軌道環(huán)632和軸608增加的高度。另一不同之處在于，在本實(shí)施例中，流體動(dòng)力軸頸軸承620和622以及流體動(dòng)力推力軸承626設(shè)置在再循環(huán)溝槽628與軸608的底表面之間。其結(jié)果是，在軸608的底表面與相對(duì)板630的頂表面之間的一間隙650中保持正壓力。此外，間隙650中的正壓力還補(bǔ)充流體動(dòng)力推力軸承624和626產(chǎn)生的軸向力。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解，上面結(jié)合圖3至5所描述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖6所描述的實(shí)施例。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件700中的一軌道環(huán)732的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件700可包括、但非局限于一基底702、一轂704、一套筒706、一軸708、密封件712和750、一定子組件716、一磁體718、一位移限制器731、軌道環(huán)732、一金屬圈760以及一頂蓋770。
基底702包括諸如鋁之類的非磁性材料。軸708附接至基底702并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件700。在本實(shí)施例中，軸708是固定的。頂蓋770附接至軸708。在一個(gè)實(shí)施例中，頂蓋770利用穿過(guò)一螺紋孔710的一螺釘附接至軸708。轂704構(gòu)造成繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線711轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體718附接在轂704上，并且磁體718與定子組件716之間的電磁相互作用致使轂704轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒706附接至轂704并也繞軸線711轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)732設(shè)置在套筒706與軸708之間，并構(gòu)造成可以比轂704的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線711轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。軌道環(huán)732還構(gòu)造成包括一再循環(huán)溝槽728。
FDB電動(dòng)機(jī)組件700也構(gòu)造成如本文前述地那樣在轂704上施加一向下作用的預(yù)加載力。具體地說(shuō)，金屬圈760包括一諸如400號(hào)鋼或底碳鋼之類的磁性金屬。在這樣一種結(jié)構(gòu)中，向下作用的磁性力導(dǎo)致將磁體718(和轂704)拉向基底702。這樣的磁性力的大小還是一間隙761的函數(shù)。
也如圖7所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件700包括流體動(dòng)力軸頸軸承720、721、722和723以及流體動(dòng)力推力軸承724和726。流體動(dòng)力軸頸軸承720和721設(shè)置在再循環(huán)溝槽728相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)732與軸708之間。流體動(dòng)力軸頸軸承722和723設(shè)置在再循環(huán)溝槽728的相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)732與套筒706之間。流體動(dòng)力推力軸承724設(shè)置在軌道環(huán)732與套筒706的一凸伸部分707之間，并且流體動(dòng)力推力軸承726設(shè)置在軌道環(huán)732與軸708的一凸緣709之間。
位移限制器731附接至套筒706，并構(gòu)造成提供一密封表面751，且該密封表面設(shè)置成可使密封件750包含有一毛細(xì)密封件。如圖所示，位移限制器731的頂表面設(shè)置在軸708的一凸緣709之下。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，位移限制器731和凸緣709構(gòu)造成一起作用以在FDB電動(dòng)機(jī)組件700經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)可限制轂704的向上位移。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)的那樣，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件700的結(jié)構(gòu)與FDB電動(dòng)機(jī)組件300的結(jié)構(gòu)大體相似。不過(guò)，一個(gè)不同之處在于，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件700包括設(shè)置在軌道環(huán)732和軸708之間的兩個(gè)流體動(dòng)力軸承、流體動(dòng)力軸頸軸承720和721以及設(shè)置在軌道環(huán)732和套筒706之間的兩個(gè)流體動(dòng)力軸承、流體動(dòng)力軸頸軸承722和723。同樣，如前所述，采用這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)理由是增加支承軌道環(huán)732和套筒706的有效剛度，以補(bǔ)償那些零件增加的高度。其它的不同之處包括再循環(huán)溝槽728的存在和軸708附接至頂蓋770。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解，上面結(jié)合圖3至6所描述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖7所描述的實(shí)施例。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件800中的一軌道環(huán)832的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件800可包括、但非局限于一基底802、一轂804、一軸808、密封件812和850、一定子組件816(局部示出)、一磁體818、一位移限制器831、軌道環(huán)832以及一頂蓋870。
軸808附接至基底802并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件800。在本實(shí)施例中，軸808是固定的。頂蓋870附接至軸708。在一個(gè)實(shí)施例中，頂蓋870利用一螺釘810附接至軸808。轂804構(gòu)造成可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線811轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體818附接在轂804上，并且磁體818與定子組件816之間的電磁相互作用致使轂804轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)832設(shè)置在轂804與軸808之間，并構(gòu)造成可以比轂804的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線811轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。軌道環(huán)832還構(gòu)造成包括一再循環(huán)溝槽828。此外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件800也構(gòu)造成如本文前述那樣在轂804上施加一向下作用的預(yù)加載力。
也如圖8所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件800包括流體動(dòng)力軸頸軸承820和822以及流體動(dòng)力推力軸承824和826。流體動(dòng)力軸頸軸承820設(shè)置在再循環(huán)溝槽828一側(cè)上、軌道環(huán)832與軸808之間，并且流體動(dòng)力軸頸軸承822設(shè)置在再循環(huán)溝槽828的相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)832與轂804之間。流體動(dòng)力推力軸承824設(shè)置在軌道環(huán)832與轂804之間，并且流體動(dòng)力推力軸承826設(shè)置在軌道環(huán)832與軸808之間。
位移限制器831附接至轂804，并構(gòu)造成提供一密封表面851，且該密封表面設(shè)置成可使密封件850包含有一毛細(xì)密封件。如圖所示，位移限制器831的頂表面設(shè)置在軸808的一凸緣809之下，以使位移限制器831在FDB電動(dòng)機(jī)組件800經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)限制轂804的向上位移。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)承認(rèn)的那樣，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件800的結(jié)構(gòu)與FDB電動(dòng)機(jī)組件300的結(jié)構(gòu)大體相似。不過(guò)，一個(gè)不同之處在于，軌道環(huán)832包括在循環(huán)溝道828。另一不同之處在于軸808附接至頂蓋870，這就可能要求使用兩個(gè)密封件812和850。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們也會(huì)理解，上面結(jié)合圖3至7所描述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖8所描述的實(shí)施例。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件900中的一軌道環(huán)932的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件900可包括、但非局限于一基底902、一轂904、一軸908、密封件912和950、一定子組件916(局部示出)、一磁體918、一位移限制器931、軌道環(huán)932以及一頂蓋970。
軸908附接至基底902并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件900。在本實(shí)施例中，軸908是固定的。頂蓋970附接至軸908。在一個(gè)實(shí)施例中，頂蓋970利用一螺釘910附接至軸908。轂904構(gòu)造成可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線911轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體918附接在轂904上，并且磁體918與定子組件916之間的電磁相互作用致使轂904轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)932設(shè)置在轂904與軸908之間，并構(gòu)造成可以比轂904的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線911轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。軌道環(huán)932還構(gòu)造成包括一再循環(huán)溝槽928。此外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件900也構(gòu)造成如本文前述那樣在轂904上施加一向下作用的預(yù)加載力。
也如圖9所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件900包括流體動(dòng)力軸頸軸承920和922以及流體動(dòng)力推力軸承924和926。流體動(dòng)力軸頸軸承920設(shè)置在軌道環(huán)932與軸908之間，并且流體動(dòng)力軸頸軸承922設(shè)置在軌道環(huán)932與轂904之間。流體動(dòng)力推力軸承924設(shè)置在再循環(huán)溝槽928的一側(cè)上、軌道環(huán)932與轂904之間，并且流體動(dòng)力推力軸承926設(shè)置在再循環(huán)溝槽928的相對(duì)側(cè)上、軌道環(huán)932與軸908之間。
位移限制器931構(gòu)造成提供一密封表面951，且該密封表面設(shè)置成可使密封件950包含有一毛細(xì)密封件。位移限制器931還構(gòu)造設(shè)有一唇部933和一肩部934。如圖所示，唇部933設(shè)置在轂904的一部分之下，并且肩部934設(shè)置在軸908的一凸緣909的緊挨的附近。如所構(gòu)造的，唇部933和肩部934一起作用，以在FDB電動(dòng)機(jī)組件900經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)可限制轂904的向上位移。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件900的結(jié)構(gòu)與FDB電動(dòng)機(jī)組件800的結(jié)構(gòu)大體相似。不過(guò)，一個(gè)不同之處在于，再循環(huán)溝槽928有一垂直、而非水平的取向。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們也會(huì)理解，上面結(jié)合圖3至8所描述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖9所描述的實(shí)施例。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的另一可選用實(shí)施例的、在流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件1000中的一軌道環(huán)1032的截面圖。如圖所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件1000可包括、但非局限于一基底1002、一轂1004、一套筒1006、一軸1008、一密封件1012、一密封圈1014、一定子組件1016、一磁體1018、一相對(duì)板1030、一位移限制環(huán)1031以及軌道環(huán)1032。
套筒1006附接至基底1002并支承FDB電動(dòng)機(jī)組件1000。如所構(gòu)造的，套筒1006是固定的。套筒1006還構(gòu)造成密封圈1014可如圖所示地設(shè)置在套筒1006的頂部?jī)?nèi)。軸1008附接至轂1004，后者構(gòu)造成可繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線1011轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說(shuō)，磁體1018附接在轂1004上，并且磁體1018與定子組件1016之間的電磁相互作用致使轂1004轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)檩S1008附接至轂1004，所以軸1008也繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線1011轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道環(huán)1032設(shè)置在套筒1006與軸1008之間，并構(gòu)造成可以比轂1004的角速度小的一角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線1011轉(zhuǎn)動(dòng)，如本文前面所述。此外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件1000也構(gòu)造成如本文前述那樣在轂1004上施加一向下作用的預(yù)加載力。
也如圖10所示，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件1000包括流體動(dòng)力軸頸軸承1020、1021、1022和1023以及流體動(dòng)力推力軸承1024和1026。流體動(dòng)力軸頸軸承1020和1021設(shè)置在軌道環(huán)1032與軸1008之間，流體動(dòng)力軸頸軸承1022和1023設(shè)置在軌道環(huán)1032與套筒1006之間。流體動(dòng)力推力軸承1024設(shè)置在軌道環(huán)1032與套筒1006的一凸伸部分1007之間，并且流體動(dòng)力推力軸承1026設(shè)置在軌道環(huán)1032與相對(duì)板1030之間。
相對(duì)板1030附接至套筒1006。相對(duì)板1030的頂表面構(gòu)造成提供用于流體動(dòng)力推力軸承1026的一軸承面。此外，套筒1006的凸伸部分1007的底表面構(gòu)造成提供用于流體動(dòng)力推力軸承1024的一軸承面。密封圈1014附接至軸1008，并構(gòu)造成提供一密封表面1013，且該密封表面設(shè)置成可使密封件1012包含有一毛細(xì)密封件。
位移限制環(huán)1031附接至軸1008，并設(shè)置在軌道環(huán)1032的一部分之下。此外，凸伸部分1007設(shè)置在軌道環(huán)1032之上。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，位移限制環(huán)1031和凸伸部分1007構(gòu)造成一起作用以在FDB電動(dòng)機(jī)組件1000經(jīng)受軸向向上方向的位移震動(dòng)時(shí)可限制轂1004和軸1008的向上位移。
如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件1000的結(jié)構(gòu)與FDB電動(dòng)機(jī)組件600的結(jié)構(gòu)大體相似。不過(guò)，一個(gè)不同之處在于，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件1000不設(shè)置圖6的再循環(huán)溝道628。
同樣，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們也會(huì)理解，上面結(jié)合圖3至9所描述的同一個(gè)總的原理和概念可以同等的效力應(yīng)用于上面結(jié)合圖10所描述的實(shí)施例。
總之，上面揭示了一種構(gòu)造有軌道環(huán)的FDB電動(dòng)機(jī)組件的若干個(gè)實(shí)施例。如所述，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件設(shè)有構(gòu)造成保持固定不動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的一內(nèi)件或軸，并設(shè)有構(gòu)造成保持固定不動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的一外件。在一些實(shí)施例中，外件是套筒，而在其它的實(shí)施例中，外件是轂。軌道環(huán)設(shè)置在內(nèi)件和外件之間，并構(gòu)造成以比轂的角速度小而一角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。FDB電動(dòng)機(jī)還包括設(shè)置在內(nèi)件于軌道環(huán)之間的致使一個(gè)流體動(dòng)力軸承和設(shè)置在軌道環(huán)與外件之間的至少一個(gè)流體動(dòng)力軸承。各個(gè)這樣的流體動(dòng)力軸承具有軸承流體穿過(guò)其流動(dòng)的一相關(guān)的軸承區(qū)域。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，流體動(dòng)力軸承一般構(gòu)造成通過(guò)槽的泵送作用而在那些軸承區(qū)域中保持正壓力。在一些實(shí)施例中，軌道環(huán)包括一再循環(huán)溝槽，該再循環(huán)溝槽構(gòu)造成接納流體動(dòng)力軸承所引起的軸承流體流動(dòng)，并控制軸承區(qū)域中的壓力。
上述的FDB電動(dòng)機(jī)組件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它們所消耗的電功率都明顯小于不包括軌道環(huán)的FDB電動(dòng)機(jī)組件。此外，如果所揭示的FDB電動(dòng)機(jī)組件中所包括的流體動(dòng)力軸承的間隙尺寸明顯地減小，則那些流體動(dòng)力軸承的有效徑向、角度和軸向剛度不會(huì)明顯地減小，但所產(chǎn)生的粘性轉(zhuǎn)矩顯著減小。
上文已參照特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明。不過(guò)，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會(huì)理解，可以不超出如所附權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明的較寬精神和保護(hù)范圍而作出各種修改和變化。
例如，在本文所描述的各實(shí)施例中，軌道環(huán)呈矩形截面形狀。不過(guò)，在其它的實(shí)施例中，軌道環(huán)可具有使軌道環(huán)能如所想要的那樣起作用的任何類型的截面形狀。例如，在可選用的實(shí)施例中，軌道環(huán)可具有三角形的截面形狀。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)的那樣，采用這樣一種結(jié)構(gòu)，軌道環(huán)可具有三個(gè)或更多個(gè)軸承面，且至少有一個(gè)軸承面設(shè)置在軌道環(huán)的每一側(cè)上。在其它可選用的實(shí)施例中，軌道環(huán)可具有圓形或橢圓形截面形狀。采用這樣一種結(jié)構(gòu)，軌道環(huán)可具有兩個(gè)或多個(gè)軸承面，只要各軸承面伸展合適的弧線即可。在還有其它的可選用的實(shí)施例中，軌道環(huán)的截面可以構(gòu)造成具有五條或更多條側(cè)邊的任何類型的多邊形。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)承認(rèn)，軌道環(huán)的截面形狀決不會(huì)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
此外，可以沿著軌道環(huán)的任何表面設(shè)置任何合適數(shù)量的流體動(dòng)力軸承。還有，可以采用各種再循環(huán)溝槽形狀，以實(shí)現(xiàn)如各個(gè)設(shè)計(jì)要求所規(guī)定的各種流體流動(dòng)和壓力邊界條件。
另外，F(xiàn)DB電動(dòng)機(jī)組件的任何實(shí)施例都可被包括在可使用精密電動(dòng)機(jī)的任何類型的電子設(shè)備中。這樣的電子設(shè)備包括、但非局限于任何類型的磁盤驅(qū)動(dòng)器或光盤驅(qū)動(dòng)器、或者諸如小型盤片播放器或數(shù)字多用盤片(“DVD”)播放器之類的任何類型的光盤播放器。
最后，已在FDB電動(dòng)機(jī)組件的各種實(shí)施例的環(huán)境中描述了本文所揭示的流體動(dòng)力軸承組件。不過(guò)，當(dāng)熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)為合適時(shí)，該流體動(dòng)力軸承組件也可實(shí)施在任何其它類型的系統(tǒng)或設(shè)備中。例如，可以使用各具有一內(nèi)滾道、一外滾道以及一軌道環(huán)、且流體位移一槽截面與各內(nèi)和外滾道之間的一對(duì)筒盒來(lái)支承軸和用于相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒，以替代如以前所要的一對(duì)滾珠軸承。筒盒可沿著軸間隔開，并可預(yù)加載以提供必要的軸向和徑向支承。
如前面所示，本文所給出的描述和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明意義而非限制意義的。
權(quán)利要求
1.一種流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件，該組件包括一內(nèi)件；一外件，該外件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；以及設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)，該軌道環(huán)構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二角速度小于第一角速度。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，還包括一第一流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在內(nèi)件與軌道環(huán)之間，并形成一第一軸承區(qū)域；和一第二流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在軌道環(huán)與外件之間，并形成一第二軸承區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，第一流體動(dòng)力軸承和第二流體動(dòng)力軸承構(gòu)造成在第一軸承區(qū)域和第二軸承區(qū)域中保持正壓力。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，軌道環(huán)構(gòu)造成具有矩形截面。
5.一種流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件，該組件包括一內(nèi)件；一外件，該外件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；以及設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)，該軌道環(huán)具有一再循環(huán)溝槽，并構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二角速度小于第一角速度。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，還包括一第一流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在內(nèi)件與軌道環(huán)之間，并形成一第一軸承區(qū)域；和一第二流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在軌道環(huán)與外件之間，并形成一第二軸承區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，第一流體動(dòng)力軸承和第二流體動(dòng)力軸承構(gòu)造成在第一軸承區(qū)域和第二軸承區(qū)域中保持正壓力。
8.如權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，再循環(huán)溝槽構(gòu)造成接納第一流體動(dòng)力軸承和第二流體動(dòng)力軸承所引起的軸承流體流動(dòng)，并控制第一軸承區(qū)域和第二軸承區(qū)域中的壓力。
9.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，軌道環(huán)構(gòu)造成具有矩形截面。
10.一種流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件，該組件包括一內(nèi)件，該內(nèi)件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；一外件；以及設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)，該軌道環(huán)構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二角速度小于第一角速度。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，還包括一第一流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在內(nèi)件與軌道環(huán)之間，并形成一第一軸承區(qū)域；和一第二流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在軌道環(huán)與外件之間，并形成一第二軸承區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的組件，其特征在于，第一流體動(dòng)力軸承和第二流體動(dòng)力軸承構(gòu)造成在第一軸承區(qū)域和第二軸承區(qū)域中保持正壓力。
13.如權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，軌道環(huán)構(gòu)造成具有矩形截面。
14.一種流體動(dòng)力軸承電動(dòng)機(jī)組件，該組件包括一內(nèi)件，該內(nèi)件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；一外件；以及設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)，該軌道環(huán)具有一再循環(huán)溝槽，并構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二角速度小于第一角速度。
15.如權(quán)利要求14所述的組件，其特征在于，還包括一第一流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在內(nèi)件與軌道環(huán)之間，并形成一第一軸承區(qū)域；和一第二流體動(dòng)力軸承，它設(shè)置在軌道環(huán)與外件之間，并形成一第二軸承區(qū)域。
16.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，第一流體動(dòng)力軸承和第二流體動(dòng)力軸承構(gòu)造成在第一軸承區(qū)域和第二軸承區(qū)域中保持正壓力。
17.如權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，再循環(huán)溝槽構(gòu)造成接納第一流體動(dòng)力軸承和第二流體動(dòng)力軸承所引起的軸承流體流動(dòng)，并控制第一軸承區(qū)域和第二軸承區(qū)域中的壓力。
18.如權(quán)利要求14所述的組件，其特征在于，軌道環(huán)構(gòu)造成具有矩形截面。
19.一種流體動(dòng)力軸承組件，該組件包括一內(nèi)件；一外件，該外件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；以及設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)，該軌道環(huán)構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二角速度小于第一角速度。
20.一種流體動(dòng)力軸承組件，該組件包括一內(nèi)件；一外件，該外件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；以及設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)，該軌道環(huán)具有一再循環(huán)溝槽，并構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二角速度小于第一角速度。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種流體動(dòng)力軸承組件。在一個(gè)實(shí)施例中，該組件包括一內(nèi)件。該組件還包括一外件，該外件構(gòu)造成以一第一角速度繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。該組件還包括設(shè)置在內(nèi)件與外件之間的一軌道環(huán)。軌道環(huán)構(gòu)造成以一第二角速度繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二角速度小于第一角速度。
文檔編號(hào)F16C17/10GK1703748SQ03825498
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者K·克勞佩爾, A·艾伊羅 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司