專利名稱：電磁控制軸承的制造方法及使用它的無刷直流電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及電磁控制軸承的制造方法及使用它的無刷直流電機，更詳細的說涉及在軸承的為圓周面上通過熱硬化樹脂進行固定電磁鐵的電磁力的發生裝置，由于軸和軸承間的間隔在一定的速度以上偏心到所需的方向，所以當軸高速旋轉時可減少油的旋渦現象，而且可以提高低振動及低噪音的特性的電磁控制軸承的制造方法及使用它的無刷直流電機。
一般，使用在主軸電機上的流體動壓軸承是在軸和與其旋轉地支持的軸承間充填著動壓發生用的油。
圖1是過去主軸電機的斷面圖，在基座1的上部中央嵌合方式地安裝著軸承1a，在軸承1a的內部備有可旋轉的軸2。而且在基座1的上部外周邊上具有構成定子的定子1b，在軸2的上端具有罩形態的轉子3。在轉子3的內周邊具有環繞定子1b的磁鐵3a，當定子1b上卷繞的線圈1c上施加電源時，由于磁鐵3a產生磁力，使轉子3以軸2為中心旋轉。
這樣結構的以往主軸電機，當軸2高速旋轉時，則由于充填在軸承1a間的油而產生壓力。因此，軸2在旋轉半徑方向被旋轉支持、且軸2在旋轉間，置于轉子3上部的旋轉盤一邊旋轉，一邊再生出旋轉盤的狀況。
可是，在流體動壓軸承的情況時，在低速會產生油旋渦(oilwhirl)和不穩定的現象。油旋渦現象，在軸承1a和軸2間的軸承偏心率在一定速度以上饅饅開始減少。這是由于隨速度增加的佐默菲爾德常數(sommerfeidnumber)減少，偏心率饅幔減少的緣故。這樣的現象使隨著軸2的旋轉在外周面旋轉的油產生一定的速度分布，一般是發生在軸2的外周面沒有動壓發生溝的正園形的流體動壓軸承上。因此，其缺點是高速下的低振動、低噪音的特性很低。
本發明鑒于以往所存在的各種問題，通過在軸承的外圓周上設置使用電磁鐵的電磁力發生裝置，使得當軸和軸承間的間隔在一定速度以上時產生所需的偏心，增加油壓的發生率，提高高速下的動態特性的電磁控制軸承的制造方法及使用它的無刷直流電機。
為了達到上述目的本發明的電磁控制軸承的制造方法中，為了在軸和軸承的內徑間的流體發生一定的動壓，在軸上具有一個以上作用引力的電磁發生裝置的電磁控制軸承的制造方法中，包括了以下的步驟準備一個具有與目的軸承外經相同的內徑的、至少一側具有入口的型架的步驟和、將上述型架的內部電磁力發生裝置通過上述型架的入口配置在該軸上的步驟和、通過上述型架的入口將上述各電磁力發生裝置配置在該軸的步驟和、過上述型架的入口向上述型架和上述軸承間投入樹脂的步驟和、使上述型架和上述軸承間的樹脂硬化，使得電磁力發生裝置和軸承部相互固定的步驟和、加工上述軸承部的內徑，以便與上述軸間保持流體流動的空間的步驟和、將相互結合了的電磁力發生裝置和軸承部從上述型架上分離，完成電磁控制軸承的步驟。
以下，根據附圖詳細地說明本發明的最佳實施例。
圖1表示以往電機的軸承的斷面圖。
圖2是本發明的電機的斷面圖。
圖3是本發明的電磁控制軸承的分離斜視圖。
圖4及圖5表示本發明電磁控制軸承制造過程的斷面圖。
圖6表示本發明的電磁控制軸承的制造過程的流程圖。
圖7表示本發明其他實施例的電磁控制軸承的斷面圖。
符號說明11電磁控制軸承11a軸承部12軸13油14定子15線圈16套筒17轉子18磁鐵19電磁發生裝置20電磁鐵21電磁力發生部22線圈23感應線圈
24控制器25放大器30型架30a加強型架31熱硬化樹脂電磁控制軸承11具有以下的構成。維持軸在內部可以旋轉的流體空間，圍繞上述軸12支持的內壁和圍繞上述內壁可固定上述軸承11的外壁和、連接上述內壁和外壁的上下端壁和、位于內壁和外壁間，為在上述軸12和內壁間的流體產生一定的動壓，在上述軸12的旋轉半徑方向內設置具有引力作用的一個以上的電磁力發生裝置19和、充填在上述內壁和外壁間固定電磁力發生裝置19的熱硬化樹脂31構成。因此內壁是內徑與加工了的軸間，具有流體流動空間的軸承11a而構成，外壁使用了當熱硬化樹脂31硬化過程中而膨脹時可防止變形的加強型架30。另外作為熱硬化樹脂優選的是使用聚合涂層(ポリコ一ト)。
電磁發生裝置19是當軸12旋轉一定速度以上時，可以抑制所產生的油渦現象的裝置，所以可以將軸12吸引到所需的方向增加偏心率。電磁發生裝置19在軸承部11a的外圓周面上放射狀地備有多個電磁鐵20。這些電磁鐵是長方形的，而且各電磁鐵20在對著軸12的前方的兩側具有一對電磁發生部21。而且，各電磁發生部21上卷繞著線圈22，這些線圈根據軸的旋轉速度而加上電源。
軸12在高速旋轉的過程中，偏心量減少時，電源選擇地加在各線圈22上，與此同時，由于電磁發生部21產生電磁力后將軸12吸引到電磁鐵20側。而且，每個電磁力發生部21都具有產生感應電流的感應線圈23。感應線圈23是根據軸12和電磁鐵20間的距離差而產生感應電流，根據感應電流的變化量將電源加在線圈22上。這樣的感應電流用放大器25放大后輸入到控制器24內，控制器24根據該電磁鐵20和軸12的距離差將電源加在電磁鐵20上。更詳細地說明的話，根據來自控制器24的控制信號將電源加在該電磁鐵20的線圈22上，用電磁力發生裝置21產生的電磁力將軸12吸引到所需的方向。例如，在軸12旋轉過程中，可以吸引到任何的一個方向，在偏心的狀態下進行旋轉。而且，軸12可在各磁鐵20上連續地處于偏心狀態，也就是在軸承11內部作成渦旋空轉的狀態，這樣可以增加油13的壓縮性。
本發明的具有電磁控制軸承的電機具有以下的構成。
構成軸承11的軸承部11a和內裝電磁鐵20的加強型架30插入到構成電機基座10中而組裝的。將加強型架30組裝到基座10的內部的方法有嵌合法和、將加強型架30插入到基座10的內部后，用螺釘同時緊固外周的組裝方法。另外在基座10的外周上備有卷繞線圈15的定子14。而且，在軸承11的內部插入可旋轉的軸12，在軸12和軸承11間充填可發生動壓的油13。
另外，在軸12的上端用嵌合的方式結合軸套16，在其外周備有可一起旋轉的轉子17。轉子17與定子14位于同軸上，由圍繞定子的缸體形態的壁和、附著在缸體形態壁的內部，與定子14間有間隙的磁鐵18和、可旋轉地將磁鐵支持在軸12上的軸套16構成的。因此在線圈15上施加電壓時，磁鐵18產生磁力，則轉子17與軸12一起高速旋轉。
這樣構成的本發明，在軸承11的內部具有可將軸12向所需的方向強制偏心的電磁力發生裝置。電磁力發生裝置19，當軸12在高速旋轉過程中，偏心量減少，使得油13的動壓不減少，所以可抑制油旋渦現象。這樣的電磁發生裝置19是由在軸承11內部具有放射狀的多個電磁鐵20構成的。各電磁鐵20上具有對著軸12的前方的一對電磁力發生部21。在這些卷繞在電磁力發生部21上的線圈22上加以電壓時，就會產生電磁力。而且，在各電磁力發生部21上備有發生感應電流的感應線圈23，感應線圈23在軸12和各磁鐵20產生距離差時，則產生感應電流，感應電流通過放大器25送到控制器24，根據感應電流量來調節電磁力。
以下說明軸12的控制過程。軸12高速旋轉時會產生偏心量減少的現象。此時在電磁鐵20上備有多個感應線圈23上，由于與軸23的距離差或者由于旋轉速度而產生感應電流，這些通過放大器25放大后輸出到控制器24。而后，控制器24將產生距離差的該線圈22上應施加的電源信號送到計算機中。因此，電源加在線圈22上，在該電磁力發生部21產生電磁力后，將軸12吸引到所需的方向。因此，軸12對軸承11強制偏心后，增加了油13的動壓，減少了油的渦旋現象，這樣可以提高高速旋轉的動態特性。另外通過加在各電磁鐵20上的電源可使軸12連續的偏心，旋轉到渦旋的狀態，增加油的壓力。
本發明的流體動壓軸承裝置的制造方法如下。
圖3是本發明的軸承的分離斜視圖，圖4及圖5是表示本發明軸承的制造過程的斷面圖、圖6是表示本發明軸承的制造過程流程圖、準備一個具有與目的軸承11外經相同的內徑的、至少一側具有入口的型架30的步驟(S100)和、在上述型架30的內部的至少一側有入口，將具有與軸承的外經相同的外徑的至少一個軸承加強型架30a配置在型架30內的步驟(S110)和、通過上述型架30的入口在同軸承上將上述各電磁力發生裝置19配置在加強型架30a的內部(S120)的步驟和、通過上述型架30的入口將軸承部11a設置在各電磁力發生裝置19的內部的步驟(S130)。
這里，型架30是八角形的管狀，在相互對應內側的各邊配置電磁力發生裝置19。在過程中各電磁力發生裝置19是相互對向的。而且，這些電磁力發生裝置19的電磁力發生部21的頂端面是形成與軸承11a的外圓周面相接的圓弧形。
接著，通過型架30的入口在加強型架30a和上述軸承部11a間投入樹脂步驟(S140)和使在加強型架30a和上述軸承部11a間的樹脂硬化后，加強型架30a、電磁力發生裝置19及軸承部11a相互固定的步驟(S150)和、加工上述軸承部11a的內徑，以便與上述軸12間保持流體流動的空間的步驟(S160)和、將具有加強型架30a和電磁力發生裝置19的軸承部11a從上述型架30上分離，完成電磁控制軸承的步驟(S170)。
圖7是本發明其他實施例的軸承裝置的斷面圖，型架32是圓筒形的結構。型架32是圓筒形的結構時，當與構成電機基座10的內圓周面結合時，由于電機基座10的是圓形的，所以可以提高組裝性能。本發明其他實施例的軸承裝置是在圓筒形的型架32的內圓周面上的四面形成多個導向槽33。這些導向槽33是與電磁鐵20的一側面形成對應的狀態。因此，電磁鐵20結合在這些導向槽上時，固定成不可以活動的狀態，接著在各電磁鐵20間插入軸承11a后，在軸承部11a和型架32間充填熱硬化樹脂31。充填熱硬化樹脂31后，在型架32的內部將軸承都11a和各電磁鐵20固定成不可以活動的狀態，接著精密加工軸承部11a的內圓周面，可旋轉地插入軸12后則完成本發明其他實施例的軸承裝置。
如上所述，通過本發明，將結合基座上的型架的內部配置多個電磁鐵和軸承部后，用熱硬化樹脂固定它們時，則完成了本發明的軸承。將這樣的軸承固定設置在基座的內部后，則形成在軸承的內圓周面上支持軸的可旋轉的結構，當軸旋轉的過程中產生動壓后，可以旋轉地支持軸。而且，軸在旋轉過程中偏心量減少時，在各電磁力發生裝置的線圈上加以電源，可以將軸吸引到所需的方向，增加偏心量。因此增加動壓后，可以提高高速旋轉時的低噪音、低振動的特性，簡單的軸承結構就可以得到好的效果。
權利要求
1．為了在軸和軸承的內徑間的流體發生一定的動壓，具有將引力作用在軸上的一個以上的電磁力發生裝置的電磁控制軸承的制造方法，其特征是包括以下的步驟，1)準備一個具有與目的軸承外徑相同的內徑的、至少一側具有入口的型架的步驟、2)通過上述型架的入口在上述型架的內部同軸上配置電磁力發生裝置的步驟、3)通過上述型架的入口將軸承部設置在上述各電磁力發生裝置的內部的步驟、4)通過上述型架的入口向上述型架和上述軸承間投入樹脂間的步驟、5)使上述型架和上述軸承間的樹脂硬化，使得電磁力發生裝置和軸承部相互固定的步驟、6)加工上述軸承部的內徑，以便與上述軸間保持流體流動的空間的步驟、7)將相互結合了的電磁力發生裝置和軸承部從上述型架上分離，完成電磁控制軸承的步驟。
2．權利要求1所述的電磁控制軸承的制造方法，其特征是為了強化上述樹脂的結合力，將外圓周形成凹凸的軸承部設置在上述電磁力發生裝置的內部。
3．為了在軸和軸承的內徑間的流體產生一定的動壓，具有將引力作用在軸上的一個以上的電磁力發生裝置的電磁控制軸承的制造方法，其特征是包括以下的步驟，1)準備一個具有與目的軸承外經相同的內徑的、至少一側具有入口的型架的步驟、2)在上述型架的內部將至少一側有入口，并具有與軸承的外徑相同外徑的至少一個以上的軸承加強型架配置在上述的型架內的步驟、3)通過上述型架的入口在上述加強型架內部同軸配置各電磁力發生裝置的步驟、4)通過型架的入口將軸承部設置在上述各電磁力發生裝置的內部、5)通過上述型架的入口向上述加強型架和上述軸承間投入樹脂的步驟、6)使上述加強型架和上述軸承間的樹脂硬化，使得加強型架和電磁力發生裝置和軸承部相互固定的步驟、7)加工上述軸承部的內徑，以便與上述軸間保持流體流動的空間的步驟、8)將具有加強型架和電磁力發生裝置和軸承部從上述型架上分離，完成電磁控制軸承的步驟。
4．權利要求3所述的電磁控制軸承的制造方法，其特征是為了強化上述樹脂的結合力，將外圓周面形成凹凸的軸承部和內圓周面形成凹凸的加強型架設置在上述型架的內部。
5．無刷直流電機，其特征是具有以下的構成，卷繞著線圈的定子；將上述定子固定在上部的基架；作為上述電機旋轉軸的軸；由位于與上述定子同軸上、并且圍繞上述定子的缸體形態的壁和付著在上述缸體形態的壁內部上，與上述定子間有一定空隙的磁鐵和可旋轉地將磁鐵支持在上述軸上的套筒而構成的轉子；為使上述軸在內部可以旋轉地而保持的流體的流動空間，圍繞上述軸支持的內壁和圍繞上述內壁可固定上述軸承系統的外壁和、連接上述內壁和外壁的上下壁端和、位于內壁和外壁間，在上述軸和內壁間的流體產生一定的動壓，在上述軸的旋轉半徑方向內具有一個以上的引力作用的電磁力發生裝置和、充填在上述內壁和外壁間固定電磁力發生裝置的熱硬化樹脂而構成，為使上述軸與上述定子同軸上旋轉的上述基座上部貫穿定子而設定的軸承系統和、當上述軸高速旋轉過程中動壓減少時，向上述電磁力發生裝置供給電流后，控制吸引上述軸的控制器而構成的。
6．權利要求5所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由電磁力發生部和、卷繞上述電磁發生部的線圈而構成的。
7．權利要求5所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由電磁力發生部和、卷繞上述電磁發生部的、上述軸和上述軸承內壁間形成的流體的流動空間的大小變化時，產生感應電流的感應線圈和、連接上述感應線圈放大感應電流，用放大了的感應電流控制上述控制器的放大器和、卷繞在上述電磁力發生部上根據上述控制器的控制信號發生電磁力，將上述軸引向一側的線圈而構成的。
8．權利要求5所述的無刷直流電機，其特征是上述軸承的內壁是由內徑加工，在與上述軸間具有流體流動空間的軸承構成、上述外壁，是由上述熱硬化樹脂硬化時，可抑制由于膨脹的變形的加強型架而構成的。
9．權利要求5所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由二個以上以上述軸為中心，在半徑方向維持一定角度的而構成的。
10．權利要求9所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由電磁力發生部和、卷繞上述電磁發生部的線圈而構成的。
11．權利要求9所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由電磁力發生部和、卷繞上述電磁發生部的、上述軸和上述軸承內壁間形成的流體的流動空間的大小變化時，產生感應電流的感應線圈和、連接上述感應線圈放大感應電流，用放大了的感應電流控制上述控制器的放大器和、卷繞在上述電磁力發生部上根據上述控制器的控制信號發生電磁力，將上述軸引向一側的線圈而構成的。
12．權利要求5所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是在半徑方向具有二個以上。
13．權利要求12所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由電磁力發生部和、卷繞上述電磁發生部的線圈而構成的。
14．權利要求12所述的無刷直流電機，其特征是上述電磁發生裝置是由電磁力發生部和、卷繞上述電磁發生部的、上述軸和上述軸承內壁間形成的流體的流動空間的大小變化時，產生感應電流的感應線圈和、連接上述感應線圈放大感應電流，用放大了的感應電流控制上述控制器的放大器和、卷繞在上述電磁力發生部上根據上述控制器的控制信號發生電磁力，將上述軸引向一側的線圈而構成的。
全文摘要
本發明設置電磁發生裝置,可使軸和軸承間的間隙在一定的速度以上時向所需的方向偏心。其包括準備與軸承外經相同的內徑的、至少一側具有入口的型架的步驟、將型架的內部電磁力發生裝置通過型架入口配置在軸上的步驟、通過型架入口將軸承部設置在各電磁力發生裝置內部的步驟、通過型架的入口向型架和軸承間投入樹脂的步驟、使型架和軸承間的樹脂硬化,使得電磁力發生裝置和軸承部相互固定的步驟、保持流體流動的空間的步驟、將電磁力發生裝置和軸承部從型架上分離。
文檔編號H02K7/09GK1213048SQ9712174
公開日1999年4月7日 申請日期1997年12月19日 優先權日1997年9月30日
發明者鄭成天 申請人:三星電機株式會社