现在的光驱、硬盘或散热风扇需求更先进的马达技术方能匹配其不断进步的性能。工研院光电所研发之动压主轴马达应用国内首见之流体动压轴承技术,使得主轴马达在运转时精度大幅提升。此技术藉由流体动压之特性使马达所产生之噪音降至最低,同时在震动的抑制效果上也有非常不错的表现。工研院光电工业研究所光电应用技术发展组光电感测部经理张裕修表示,主轴马达符合高密度光盘片在数据读写时之低动态偏摆旋转精度,并具备低震动与低噪音之特性。
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动压主轴之动作原理为润滑油经由流场效应,在主轴与动态轴承之间的动压沟槽间隙里形成油墨,以达到非接触旋转及Sealing之效果。其流体以人字形沟槽配合旋转方向而朝中心建压,轴承旋转时流体可因离心效应集中于沟槽内部以达到防漏的效果。流场之动压形成轴承原理,也可以稳定主轴之旋转。
一般而言,滚珠轴承利用钢珠转动,虽然寿命较长,然而其震动噪音大。至于含油轴承之回转精度较差,寿命也较短。而动压流体轴承之回转精度更佳、震动噪音小且寿命更长。因此非常适合用于硬盘主轴马达、MPU与CPU之风扇马达、DVD或HD-DVD之主轴马达与中高速之polygon马达。其关键技术具备动压轴承动压沟槽参数设计、动压沟槽检测技术与低顿转扭矩之磁路设计技术。而主轴马达之Turntable Runout也小于5μm。张裕修指出,2004年Q1已有77%的主轴马达采用动压轴承技术,预计在2005年Q1时使用这项技术的产品将会达到90%以上。
另外,光电所的Slim type动压主轴马达以流体动压轴承之稳定流场设计、防漏油装置研发设计并以适用于NB光驱主轴马达特性之要求为其研发重点,该马达具备了非接触之动压轴承可有效降低磨损,并具备低动态偏摆、低倾角以及低噪音、高抗震能力,非常适用于经常移动的NB使用。Slim type动压主轴马达通过严格的寿命测试,以光电所开发之仿真分析技术完成动压轴承设计,并设计动压模块使用于散热风扇之整体结构分析,与建立动压模块成品与散热风扇组装技术,其Turntable Runout小于20μm,现已通过高温高湿及8万小时之严格MTBF测试,在使用寿命上将更经得起考验。
而在磁浮风扇技术方面,利用磁排斥力之特性使轴与轴承之间完全无接触,这种完全悬浮之磁浮轴承结构除了能将磨耗降至最低之外,也可抑制震动并降低噪音,而马达稳定度可因此提升以达到更高转速。其无油之特性也耐高温,因此可大量应用于CPU、投影机、硬盘与音响之各式散热风扇上。张裕修表示,工研院光电所之马达技术已广泛使用于多种领域上,随着新技术的陆续发表,将来肯定会有更多产品受惠。