专利汇可以提供电动机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种包括一个 定子 部件和一个 转子 部件的 电动机 ,该定子部件和转子部件形成一个含油的 螺旋槽 轴承 系统。为了防止油从该轴承系统渗漏至外界环境中,所述定子部件和转子部件的表面区域,带有一个所谓的油阻挡层。根据本发明,所述油阻挡层包括一个由全氟化 羧酸 阴离子(特别是链长为10~20个 碳 原子 的该阴离子)和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层。这种形式的油阻挡层,通过浸渍的方法,可以很容易地在该电动机的转子部件和定子部件上形成。这些油阻挡层的厚度非常小,并且非常适用于防止油的渗漏。,下面是电动机专利的具体信息内容。
1.一种包括有一个转子部件和一个定子部件的电动机,该转子部 件和定子部件通过多个含油的螺旋槽轴承,形成一个轴承系统,从而 使该转子部件和定子部件的部分表面带有一个油阻挡层,以阻止油从 该轴承渗漏出去,其特征在于,该油阻挡层包括一个主要是由全氟化 羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层。
2.如权利要求1所述的电动机,其特征为,该油阻挡层的全氟化 羧酸阴离子的链长为10~20个碳原子。
3.如权利要求1所述的电动机,其特征为,该轴承的螺旋槽部分 也带有该单分子层。
4.一种制造如权利要求1所述的电动机的方法,其特征为,在将 该定子部件和转子部件装配成一台电动机之前,该定子部分和转子部 分的部分表面,利用包括全氟化羧酸或全氟化烷基硫醇和/或其形成 的盐的溶液进行处理。
5.如权利要求4所述的方法,其特征为,该定子部件和转子部件 在利用该溶液处理以后,还要经过热处理。
6.如权利要求5所述的方法,其特征为,热处理的温度为60-90 ℃。
7.如权利要求4所述的方法,其特征为,该定子部件和转子部件 通过浸渍的方法,利用该溶液进行处理。
在开头一段中所述这种形式的电动机,本来(例如)从美国专利 说明US 5427456号中已经公知。所述专利说明书更具体地说明一种 可以适当地用于驱动计算机硬盘的电动机。该公知的电动机包括四个 螺旋槽轴承,即二个轴向轴承和二个径向轴承。为了防止在电动机运 转过程中,油从轴承渗漏出去,(例如)在该转子部分的端部,设置 了可阻止油渗漏的一些层。这些层通常称为“油阻挡层”和“Nyebar 挡块”。这种油阻挡层通常包括氟化物,诸如,全氟链烷 (perfluoroalkanes),该全氟链烷埋入一个聚合物茎质中。
已经发现,在某些方面,已知的电动机是不令人满意的。例如, 假如电动机以固定的转速运转较长一段时间,则油可能从一个螺旋槽 轴承转移至另一个螺旋槽轴承。这可能造成第一个螺旋槽轴承在干燥 的条件下运转,因而使电动机损坏。
本发明的一个目的是要通过预防或减少上述的油转移问题,来改 善已知的电动机。更具体地说,本发明的目的是要提供一种包括一个 新型的油阻挡层的电动机,该油阻挡层可以预防或至少减小所述油从 一个螺旋槽轴承向另一个螺旋槽轴承的转移。根据本发明的该油阻挡 层应能很好地附着在该电动机的转子部件和定子部件的表面上,并 且,所述油阻挡层应容易粘贴在该转子部件和定子部件上。
本发明的这些和其他一些目的可通过一种包括有一个转子部件 和一个定子部件的电动机来达到,该转子部件和定子部件通过多个含 油的螺旋槽轴承,形成一个轴承系统,从而使该转子部件和定子部件 的表面部分带有一个油阻挡层,以阻止油从轴承渗漏出去。该电动机 的特点在于,该油阻挡层包括一个主要是由全氟化羧酸 (Perfluorocarboxylic acid)阴离子和/或全氟化烷基硫醇 (perfluoroalkylthiol)阴离子构成的单分子层。
本发明所进行的实验表明,包括一个主要是由全氟化羧酸阴离子 和/或全氟化烷基硫醇阴离子构成的单分子层的油阻挡层,可以涂敷 成非常薄的一层。厚度小于10毫微米和甚至小于5毫微米的这种形 式的油阻挡层,在实践中已被证明是非常令人满意的。由于这样,这 种油阻挡层可以设在内部,即设在相邻的螺旋槽轴承之间,而不需要 特别去适应该转子部件或该定子部件。应当指出,利用通常的Nyebar 式油阻挡层是不可能做到这点的。这些Nyebar式油阻挡层的最小厚 度都是好几微米,因此,它们只适合于在外部使用。另外,还发现, 在内部使用Nyebar式油阻挡层会造成螺旋槽轴承污染。这大概是由 于在将该定子部件和转子部件装配成一个完整的电动机过程中,材料 被擦伤造成的。
包括一个全氟化羧酸阴离子构成的单分子层的油阻挡层对金 属,特别是青铜和不锈钢的粘附性很好。包括一个全氟化烷基硫醇阴 离子构成的单分子层的油阻挡层对金属,特别是铜、青铜、金和银的 粘附性很好。在实验中还发现,当使用这些油阻挡层时,通常的轴承 油的渗漏非常小。应当注意,术语“全氟化羧酸阴离子”表示至少90 %的C-H基被C-F基代替的羧酸的阴离子。作为原材料使用的羧酸 和羧酸盐可以是支链形式,然而,已经发现,线链式的羧酸或羧酸盐 一般可改善在该单分子层中的排列次序。对于全氟化烷基硫醇阴离子 的说明几乎与此相同。
本发明的电动机的一个优选实施例的特点是,形成该油阻挡层的 全氟化羧酸阴离子的链长为10-20个碳原子。如果使用链长小于10 个碳原子的全氟化羧酸阴离子,则发现该阴离子在上述单分子层中的 密度分布不太密。结果,在该电动机中所使用的油的渗泄不是最小 的。实践中发现,链长大于20个碳原子的全氟化羧酸阴离子很难处 理。
实验表明,最好上述轴承的螺旋槽部分也带有由所述单分子层构 成的一个油阻挡层。从下面所要作的说明中,将会清楚,这样可使电 动机的制造容易进行。另外,还发现,在该轴承的螺旋槽部分上有该 油阻挡层存在,可使油适当地集中在轴承中。
如在本说明的开头一段中所述那样,本发明还涉及一种带有主要 是由全氟化羧酸阴离子构成的一个单分子层的电动机的制造方法。根 据本发明,这个方法的特点是,在将上述定子部分和转子部分装配成 一个电动机之前,该定子部分和转子部分的部分表面,用包括有全氟 化羧酸或全氟化烷基硫醇和/或它形成的盐的溶液进行处理。
本发明的方法的一个优选实施例的特点是,该电动机的定子部件 和转子部件,在用该溶液处理后,还要进行热处理。由于这样,该单 分子层在该电动机定子部件和转子部件的表面上的粘接质量进一步 改善。热处理的温度最好为60-90℃。
从包括有全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子的溶液 中形成单分子层可用不同的方法进行。例如,溶液可通过喷涂的方法 或印刷的方法形成。本发明的方法的一种变型,因为可使制造容易进 行而具有吸引力,其特征为,该溶液可通过浸渍方法涂敷。这可使该 定子部件的大部分表面和该转子部件的内表面(包括该螺旋槽轴承, 很简单地形成包括全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构 成的单分子层的油阻挡层。
本发明的这些和另外一些方面,结合下述的实施例将会清楚和得 到说明。
在附图中:
图1示意性表示本发明的电动机的轴向剖视图。
应当注意,为了清楚起见,该图不是按比例画的。
图1示意性地表示本发明的电动机(1)的轴向剖视图,在这种 情况下,该电动机可适用于驱动计算机的硬盘(硬盘驱动装置)。该 电动机包括一个定子部件(3)和一个转子部件(5)。这个定子部件 和转子部件通过二个轴向螺旋槽轴承(2)和二个具有较薄的油层(4) 的径向螺旋槽轴承(6),形成一个轴承系统。标号(7)表示示意性 表示的硬盘。
该定子部件(3)主要包括一个基板(9),一个固定安装的定子 轴(11),和一个定子线圈(13)。这些零件利用适当的方法(例如, 焊接,压配合或粘接)彼此刚性地连接在一起。该转子部分(5)包 括一个轮毂零件(14),一个外套(15),一个园环形磁铁(16)和 一块封闭板(17)。转子部分的这些零件也利用适当的方式互相刚性 地连接在一起。
在图1中定子轴(11)和转子轮毂零件(14)上的虚线表示该定 子部件和转子部件的部分表面,根据本发明,该部分表面至少带有一 个上述形式的油阻挡层。上述的这些部分表面的位置非常靠近该螺旋 槽轴承。然而,实际上(参见下文)该转子部件和定子部件的较大部 分(包括该螺旋槽轴承)都带有一个油阻挡层。根据本发明,这个油 阻挡层包括主要由全氟化羧酸阴离子和/或全氟化烷基硫醇阴离子构 成的一个单分子层。寿命试验表明,这种单分子层非常适用于防止油 渗漏。
该油阻挡层可按下述方法形成。首先,利用(例如)紫外线/ 臭氧处理方法事先清理要形成该油阻挡层的该转子部件和定子部件 的部分表面。接着,这些表面用大约为0.1重量%的在乙醇中的f.i.a (吸收荧光指示剂)全氟化羧酸溶液,最好通过浸渍的方法,覆盖10 分钟。其次,用酒精(乙醇)清洗这些表面,并进行干燥。最好,在 干燥工序之后,将这些表面在大约80℃下进行热处理。然后,将该转 子部件和定子部件装配成一台电动机。最后,通过一个在该螺旋槽轴 承部位的在定子轴(11)上的一个毛细孔(没有示出),加入足够数 量的油。
为了优化该油阻挡层的作用,在比较实验中,试验了 CF3(CF2)nCOOH类型的不同的全氟化羧酸。研究了全氟化辛酸 (Perfluorooctanoic acid)(n=6)、全氟化癸酸(perfluorodecanoic acid)(n=8),全氟化十二烷酸(Perfluorododecanoic acid)(n=10)。 和全氟化十八烷酸(Perfluorooctadecanoic acid)(n=16)构成的单 分子层。在所有这些试验中,许多系列的电动机都以上述方式,形成 一个油阻挡层。在所有情况下,均使用大约0.1重量%的在乙醇中的 全氟化羧酸溶液。利用静态的次级离子质谱法(SIMS)测量表面被溶 液覆盖的程度。干燥的油阻挡层的层厚大约为2毫微米。
该电动机要经过寿命试验。经过2000小时的试验以后,包括有 全氟化辛酸(n=6)构成的油阻挡层的试验电动机中的一个电动机的 泄漏非常小。在其他系列的电动机中,没有发现泄漏。由全氟化十二 烷酸(n=10)和全氟化十八烷酸(n=16)构成的油阻挡层的试验结果 最好。为了比较,还试验了一系列不带有油阻挡层的电动机。在大量 的这种系列的电动机中,24小时以后就发现了泄漏。
在另一些比较实验中,电动机带有主要由C6F13(CH2)2Si(C2H5O)3 类型的全氟化链烷硅烷化合物(Perfluoroalkane silane compound)构成的油阻挡层。静态次级离子质谱法(SSIMS)测量显 示,这种单分子层的表面相对覆盖度比使用相应的全氟化羧酸得到的 表面相对覆盖度要小。另外,包括构成该单分子层的全氟化链烷硅烷 化合物的溶液的稳定性,比相应的全氟化羧酸溶液的稳定性低。
在根据本发明的另一个实验中,如上所述那样,在一个电动机上 使用了一个油阻挡层形式的全氟化烷基硫醇。在这种情况下,使用了 1H,1H,2H,2H形式的全氟化癸烷硫醇。这种化合物似乎可得到与全 氟化羧酸化合物同样的结果。
根据本发明的电动机带有主要包括全氟化羧酸阴离子和/或全氟 化烷基硫醇阴离子构成的一个单分子层所组成的油阻挡层。这个单分 子层可以简单地通过浸渍的方法,加在该电动机的定子部件和转子部 件的表面上。该油阻挡层的厚度非常小,并可以成功地阻止油的渗 漏。
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