套筒、流體動壓軸承、主軸馬達以及電子設備的製作方法
2023-09-18 06:56:20
套筒、流體動壓軸承、主軸馬達以及電子設備的製作方法
【專利摘要】一種多孔質含油套筒、流體動壓軸承、主軸馬達以及電子設備，所述多孔質含油套筒應用在流體動壓軸承中。多孔質含油套筒包括外側面、內側面、位於軸向上一側的第一軸向端面、第一凹部以及第一動壓產生槽。第一凹部為連接內側面與第一軸向端面的連接面。第一動壓產生槽位於第一軸向端面且朝向另一側凹陷。在包含中心軸線的截面中，第一凹部相對於連接內側面的一側端部與第一軸向端面的內端部的線段位於另一側。離線段的距離最大的第一凹部的底部的軸向位置位於比第一動壓產生槽的底部靠另一側的位置。
【專利說明】套筒、流體動壓軸承、主軸馬達以及電子設備
【技術領域】
[0001]在硬碟裝置等電子設備中裝設有使碟片旋轉的主軸馬達。主軸馬達包括固定在電子設備的機殼的靜止部和支承碟片並旋轉的旋轉部。
【背景技術】
[0002]主軸馬達的靜止部與旋轉部通過動壓軸承裝置而連接。以往的動壓軸承裝置例如具有軸部件、套筒以及容納套筒的機殼。例如，在日本專利公開第2004-176816號公報中公開了以往的動壓軸承裝置以及具有動壓軸承裝置的主軸馬達。
[0003]在日本專利公開第2004-176816號公報中，在軸承套筒的上側端面形成有圓周槽。例如，如果通過衝壓成型而在軸承套筒的上側端面形成圓周槽的話，則會在衝壓成型時導致軸承套筒的內周面朝向徑向內側突出的問題。在這種情況下，軸部件的外周面與軸承套筒的內周面之間的間隔不均等，從而在主軸馬達旋轉時，軸部件的外周面與軸承套筒的內周面接觸。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是抑制軸承套筒的內周面朝向徑向內側突出。
[0005]本發明所例示的第一方面為應用在流體動壓軸承中的多孔質含油套筒。在多孔質含油套筒的內部存在有潤滑劑。多孔質含油套筒圍繞中心軸線擴展。多孔質含油套筒包括外側面、內側面、位於軸向上一側的第一軸向端面、第一凹部以及第一動壓產生槽。第一凹部為連接內側面與第一軸向端面的連接面。第一動壓產生槽位於第一軸向端面且朝向另一側凹陷。在包含中心軸線的截面中，第一凹部相對於連接內側面的一側端部與第一軸向端面的內端部的線段位於另一側的位置。離線段的距離最大的第一凹部的底部的軸向位置位於比第一動壓產生槽的底部靠另一側的位置。
[0006]根據本發明所例示的第一方面，抑制了套筒的內側面朝向徑向內側突出。
[0007]參照附圖，通過以下的本發明優選實施方式的詳細說明，可以更清楚地理解本發明的上述及其他要素、特徵、步驟、特點和優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為碟片驅動裝置的示意剖視圖。
[0009]圖2為主軸馬達的示意剖視圖。
[0010]圖3為放大表不圖2的一部分的剖視圖。
[0011]圖4為放大表不圖3的一部分的剖視圖。
[0012]圖5為表示變形例的剖視圖。
[0013]圖6為表不另一變形例的剖視圖。
[0014]圖7為表不另一變形例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]在本說明書中，將馬達的中心軸線方向上的上側簡稱為「上側」，將馬達的中心軸線方向上的下側簡稱為「下側」。另外，上下方向並不表示被組裝到實際設備時的位置關係和方向。並且，將與中心軸線J1平行的方向或大致平行的方向稱為「軸向」，將以中心軸線J1為中心的徑向簡稱為「徑向」，將以中心軸線為中心的周向簡稱為「周向」。
[0016]圖1為表示包括本發明優選的實施方式所涉及的電動式主軸馬達1(下稱「馬達1」)的碟片驅動裝置60的內部結構的剖視圖。以碟片驅動裝置作為電子設備的一個例子來進行說明。碟片驅動裝置60例如為硬碟驅動裝置。碟片驅動裝置60包括記錄信息的圓板狀的記錄盤62、存取部63、電動式馬達1以及機殼61。存取部63對記錄盤62進行信息的寫入以及(或者)讀取。馬達1保持記錄盤62並旋轉。機殼61將記錄盤62、存取部63以及馬達1收納在內部空間110中。
[0017]如圖1所不，機殼61包括第一機殼部件611和第二機殼部件612。第一機殼部件611在上部具有開口，並且，在第一機殼部件611的底面安裝有馬達1以及存取部63。第二機殼部件612通過覆蓋第一機殼部件611的開口而與第一機殼部件611 —同形成內部空間110。
[0018]記錄盤62安裝於馬達1。存取部63包括頭631、臂632以及頭移動機構633。頭631與記錄盤62接近並進行信息的磁讀取以及磁寫入。臂632支承頭631。頭移動機構633通過使臂632移動而改變頭631與記錄盤62的相對位置。通過這些結構，頭631訪問記錄盤62的所需位置，並進行信息的寫入以及讀取。另外，頭631隻要對記錄盤62進行信息的寫入以及讀取中的至少一方即可。
[0019]圖2為表示本發明優選的實施方式所涉及的馬達1的剖視圖。
[0020]馬達1包括靜止部2和轉子部3。轉子部3通過利用由潤滑劑46形成的流體動壓的流體動壓軸承4圍繞中心軸線J1旋轉。在以下的說明中，為了方便起見，沿中心軸線J1以轉子部3側為上側，以靜止部2側為下側來進行說明，但中心軸線J1不必一定與重力方向一致。潤滑劑46例如為酯類油。另外，在本說明書中，軸向上的一側表示上側，軸向上的另一側表示下側。
[0021]轉子部3包括軸311、轉子輪轂31以及轉子磁鐵32。轉子輪轂31與軸311連接。軸311與轉子輪轂31也可由一個部件形成。軸311與轉子輪轂31也可為各自分開的部件。轉子磁鐵32安裝於轉子輪轂31且配置在中心軸線J1的周圍。
[0022]轉子輪轂31包括圓板狀的圓板部312和圓筒部313。圓板部312從軸311的上端部相對於中心軸線J1大致垂直地擴展。圓筒部313從圓板部312向下側延伸。在軸311的下端部安裝有大致圓板狀的推力板33。另外，軸311與圓板部312由一個部件形成，但不限於此，軸311與圓板部312也可由各自分開的部件形成。
[0023]靜止部2包括基底板21、套筒單元22以及定子24。在套筒單元22中插入有轉子部3的軸311。定子24在套筒單元22的周圍被安裝於基底板21。基底板21隻要構成第一機殼部件的至少一部分即可。基底板21與第一機殼部件611也可由一個部件形成。並且，基底板21與第一機殼部件611也可由分開的部件形成。
[0024]在定子24與配置在軸311的周圍的轉子磁鐵32之間產生以中心軸線J1為中心的旋轉力(轉矩)。也就是說，定子24以及轉子磁鐵32為相對於靜止部2使轉子部3旋轉的驅動機構。
[0025]在基底板21的中央部設有套筒安裝部211。套筒安裝部211以中心軸線J1為中心從基底板21向上側突出。套筒單元22包括多孔質含油套筒221 (以下記為套筒221)、套筒殼222以及密封帽223。套筒221圍繞中心軸線J1形成為大致圓筒狀。並且，套筒221包括插入有軸311的內側面2212。套筒221被壓入或插入到套筒殼222中。並且，也可在套筒221與套筒殼222之間存在有粘接劑。套筒殼222形成為大致圓筒形狀，且配置於套筒221的外側面2211。密封帽223形成為大致圓板形狀，且封閉套筒殼222的下側的開口。而且，套筒單元22安裝於套筒安裝部211。另外，套筒221與套筒殼222也可由一個部件形成。並且，套筒殼222與密封帽223也可由一個部件形成。
[0026]套筒221由多孔質燒結體成型而成。在套筒的內部存在有潤滑劑46。套筒221以各種金屬粉末、金屬化合物粉末或非金屬粉末為原料成型、燒結而成。優選Fe-Cu、Cu-Sn、Cu-Sn-Pb、Fe-C等作為套筒221的原料。套筒221優選具有12.9xlO_6/°C左右的熱膨脹係數。
[0027]在馬達1中設有上部間隙41、徑向間隙42、第一下部間隙43、第二下部間隙44、密封間隙45。上部間隙41位於轉子輪轂31的圓板部312的下表面與套筒221的上表面之間。徑向間隙42位於套筒221的內側面與軸311的外側面之間。第一下部間隙43位於套筒221的下表面與推力板33的上表面之間。第二下部間隙44位於推力板33的下表面與密封帽223的上表面之間。並且，在套筒殼222的外側面與轉子輪轂31的圓筒部313的內側面之間設有密封間隙45。
[0028]上部間隙41、徑向間隙42、第一下部間隙43、第二下部間隙44以及密封間隙45由潤滑劑46填滿。在套筒殼222的外側面設有套筒殼222的外徑隨著朝向下側而逐漸減小的套筒殼傾斜面。並且，在與傾斜面對置的圓筒部313的內側面設有內徑隨著朝向下側而逐漸減小的圓筒部傾斜面。密封間隙45中的潤滑劑46的界面因毛細管現象以及表面張力而形成為曲面狀。
[0029]圖3為放大表示圖2的一部分的剖視圖。在套筒221的上表面2213設有在轉子部3旋轉時在潤滑劑46引起流體動壓的第一動壓產生槽2213x。第一動壓產生槽2213x為沿周向排列的多個槽的集合。並且，在套筒221的下表面2214設有在轉子部3旋轉時在潤滑劑46引起流體動壓的第二動壓產生槽2214x。第二動壓產生槽2214x為沿周向排列的多個槽的集合。而且，在上部間隙41構成有上部推力動壓軸承部，在第一下部間隙43構成有下部推力動壓軸承部。上表面2213表示第一軸向端面，下表面2214表示第二軸向端面。
[0030]另外，也可在套筒221的內側面2212設置在徑向間隙42的潤滑劑46引起流體動壓的徑向動壓產生槽。通過這種結構，在徑向間隙42構成向心動壓軸承部。徑向動壓產生槽為沿周向排列的多個槽的集合。優選徑向動壓產生槽為魚骨形狀，但也可不限於此而是圓弧狀等。
[0031]並且，第一動壓產生槽2213x也可設置在圓板部312的下表面而不是設置在套筒221的上表面2213。並且，第二動壓產生槽2214x也可設置在推力板33的上表面而不是設置在套筒221的下表面2214。並且，流體動壓軸承既可具有第一動壓產生槽2213x以及第二動壓產生槽2214x中的一方，也可具有兩方。並且，在向心動壓軸承部中，徑向動壓產生槽也可設置在軸的外側面。並且，也可不在流體動壓軸承中設置向心動壓軸承部，而只設置推力動壓軸承部。
[0032]優選第一動壓產生槽2213x為螺旋形狀，優選第二動壓產生槽2214x為螺旋形狀。另外，也可第一動壓產生槽2213x以及第二動壓產生槽2214x的一方為魚骨形狀，而另一方為螺旋形狀。並且，也可第一動壓產生槽2213x以及第二動壓產生槽2214x兩方都為魚骨形狀。通過第一動壓產生槽2213x以及第二動壓產生槽2214x，在旋轉時潤滑劑46朝向半徑方向內側流動。
[0033]像這樣，通過將第一動壓產生槽2213x設置在套筒221的上表面2213，能夠將上部推力動壓軸承部形成為小徑，因此能夠實現低電流化。另外，也可將第一動壓產生槽2213x設置在套筒殼222的上表面。
[0034]圖4為放大表示圖3的一部分的剖視圖。如圖4所示，在套筒221的上表面2213與內側面2212之間設有第一凹部2215。優選第一凹部2215為連接上表面2213與內側面2212的連接面。在包含中心軸線J1的截面中，第一凹部2215相對於連接內側面2212的上端部2212a與上表面2213的內端部2213y的線段50位於下側的位置。第一凹部2215的底部2219離線段50的距離最大。底部2219的在軸向上的位置位於比第一動壓產生槽2213x的底部靠下側的位置。另外，第一動壓產生槽2213x的底部只要是第一動壓產生槽2213x的整個底的至少一部分即可，優選第一動壓產生槽2213x的底部為位於整個槽底中最下側的部位。
[0035]通過將第一凹部2215設置於套筒221，在形成第一動壓產生槽2213x時，抑制了套筒221的內側面2212朝向徑向內側突出。尤其抑制了內側面2212的上部朝向徑向內側突出。因此，當馬達旋轉時，均等地保持徑向間隙42，並抑制了軸311的外側面與套筒221的內側面2212接觸。
[0036]第一凹部2215包括第一傾斜面2221和第二傾斜面2223。第一傾斜面2221為與內側面2212接觸的環狀面，在包含中心軸線J1的截面中，以第一角度θ 1相對於內側面2212傾斜。第二傾斜面2223為位於第一傾斜面2221的徑向外側的環狀面，且在包含中心軸線J1的截面中，以第二角度Θ 2相對於內側面2212傾斜。而且，第一角度Θ1比第二角度Θ 2大。
[0037]通過將第一傾斜面2221和第二傾斜面2223設置於第一凹部2215，能夠將上表面2213的內端部2213y朝向徑向內側配置。因此，能夠擴大上表面2213中的第一動壓產生槽2213x的面積。所以，能夠提高由第一動壓產生槽2213x產生的壓力。並且，由於第一角度Θ1比第二角度Θ 2大，因此在形成套筒221時，抑制了內側面2212的上部變形。尤其抑制了在端部2212a的附近產生毛刺。
[0038]第一角度Θ1為銳角，第二角度Θ 2也為銳角。優選第一角度Θ1的範圍在50度到89度之間。並且，優選第二角度Θ 2的範圍在1度到40度之間。
[0039]並且，套筒221的第一動壓產生槽2213x的內端部向第一凹部2215開口。S卩，第一動壓產生槽2213x與第一凹部2215連通，且介於第一動壓產生槽2213x的潤滑劑46與介於第一凹部2215的潤滑劑46也連通。更為具體地說，第一動壓產生槽2213x的內端部與第二傾斜面2223連接。由於第一動壓產生槽2213x的內端部朝向第一凹部2215開口，因此能夠進一步擴大上表面2213中的第一動壓產生槽2213x的面積。
[0040]如圖4所示，在軸311的外側面與圓板部312的下表面之間配置有環狀的槽部314。優選槽部314為連接軸311的外側面與圓板部312的下表面的連接面。槽部314隔著間隙與第一凹部2215對置。優選第一凹部2215的面積比槽部314的面積大。
[0041]如圖3所示，在套筒221的下表面2214與套筒221的內側面2212之間設有第二凹部2225。優選第二凹部2225為與第一凹部2215大致相同的形狀。第二凹部2225為連接下表面2214與內側面2212的連接面。在包含中心軸線J1的截面中，第二凹部2225相對於連接內側面2212的下端部與下表面2214的內端部的線段位於上側的位置。第二凹部2225的底部離線段的距離最大。第二凹部2225的底部的軸向上的位置位於比第二動壓產生槽2214x的底部靠上側的位置。另外，第二動壓產生槽2214x的底部只要為第二動壓產生槽2214x的整個底的至少一部分即可，優選第二動壓產生槽2214x的底部為位於整個槽底中最上側的部位。
[0042]圖5為表示優選實施方式的變形例的剖視圖。變形例的基本結構與優選實施方式的馬達相同。如圖5所示，套筒221a的第一凹部2215a包括第一傾斜面2221a和第二傾斜面2223a。第一傾斜面2221a為與內側面2212a連接的環狀面，在包含中心軸線J1的截面中，以第一角度Θ la相對於內側面2221a傾斜。第二傾斜面2223a為位於第一傾斜面2221a的徑向外側的環狀面，且在包含中心軸線J1的截面中，以第二角度Θ 2a相對於內側面2212a傾斜。而且，第一角度0 1a比第二角度0 2a大。
[0043]在變形例中，第一角度0 1a為鈍角，第二角度02a為銳角。優選第一角度Θ la的範圍在91度到145度之間。並且，優選第二角度Θ 2a的範圍在30度到60度之間。
[0044]在變形例中，通過將第一傾斜面2221a與第二傾斜面2223a設置於第一凹部2215a，能夠獲得與優選實施方式相同的效果。
[0045]圖6為表示優選實施方式的另一變形例的剖視圖。另一變形例的基本結構與優選實施方式的馬達相同。如圖6所示，相對於線段50b靠下側的第一凹部2215b包括第一傾斜面2221b和第二傾斜面2223b。在套筒221b的上表面2213b的內側設有上端傾斜面2227。
[0046]第一傾斜面2221b為與內側面2212b連接的環狀面，在包含中心軸線J1的截面中，以第一角度Θ lb相對於內側面2212b傾斜。第二傾斜面2223b為位於第一傾斜面2221b的徑向外側的環狀面，在包含中心軸線J1的截面中，以第二角度Θ 2b相對於內側面2212b傾斜。而且，第一角度9 1b比第二角度0 2b大。上端傾斜面2227為位於第二傾斜面2223b的徑向外側的環狀面，在包含中心軸線J1的截面中，以第三角度Θ 3相對於內側面2212b傾斜。
[0047]在另一變形例中，優選第三角度Θ 3為銳角。並且，第三角度Θ 3優選比第二角度9 2b大。例如，優選第三角度Θ 3的範圍在30度到60度之間。更加優選第三角度Θ3為40度到50之間。在實際設備中優選為大致45度。
[0048]並且，優選第一動壓產生槽2213b的內端部與第二傾斜面2223b以及上端傾斜面2227連接。通過這種結構能夠獲得與優選實施方式相同的效果。
[0049]通過將上端傾斜面2227設置於套筒221b，抑制了在形成套筒221b時第二傾斜面2223b的上部變形。尤其抑制了在第二傾斜面2223b的上端部的附近產生毛刺。
[0050]圖7為表示優選實施方式的另一變形例的剖視圖。另一變形例的基本結構與優選實施方式的馬達相同。如圖7所示，套筒221c的第一凹部2215c為與內側面2212c和上表面2213c連接的連接面。優選連接面為曲面。在另一變形例中，能夠獲得與優選實施方式相同的效果。
[0051]也可在圖1至圖7中的任意一個優選實施方式以及變形例中，套筒的內側面包含多個傾斜面。例如，也可在套筒的內側面的上部設置上部傾斜面，且上部傾斜面與第一凹部連接。
[0052]並且，在圖4至圖6中，第一凹部包含兩個傾斜面，但不限於此，第一凹部也可包含三個以上的傾斜面。
[0053]並且，在流體動壓軸承中，也可不構成向心動壓軸承部而只構成至少一方的推力動壓軸承部。
[0054]主軸馬達可以使用軸旋轉型和軸固定型中的任意類型。並且，主軸馬達可以使用外轉子型和內轉子型中的任意類型。
[0055]並且，主軸馬達不限於應用在碟片驅動裝置，還可應用在風扇等各種電子設備中。
[0056]上述優選實施方式以及變形例中的特徵只要不發生矛盾可以適當地進行組合。
[0057]上文對本發明的優選實施方式進行了說明，但應當理解，對本領域技術人員而言，不超出本發明的範圍和精神的變形和變更是明顯的。因此，本發明的範圍唯一地由權利要求書決定。
【權利要求】
1.一種多孔質含油套筒，其應用在流體動壓軸承中且圍繞中心軸線擴展，其特徵在於， 所述多孔質含油套筒包括外側面、內側面、位於軸向上一側的第一軸向端面、作為連接所述內側面與所述第一軸向端面的連接面的第一凹部、位於所述第一軸向端面且朝向另一側凹陷的第一動壓產生槽， 在所述多孔質含油套筒的內部存在有潤滑劑， 在包含所述中心軸線的截面中，所述第一凹部相對於連接所述內側面的一側端部與所述第一軸向端面的內端部的線段位於另一側， 離所述線段的距離最大的所述第一凹部的底部的軸向位置位於比所述第一動壓產生槽的底部靠另一側的位置。
2.根據權利要求1所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述第一凹部具有: 第一傾斜面，其為與所述內側面連接的環狀面，並在包含所述中心軸線的截面中以第一角度相對於所述內側面傾斜；以及 第二傾斜面，其為位於所述第一傾斜面的外側的環狀面，並在包含所述中心軸線的截面中以第二角度相對於所述內側面傾斜， 所述第一角度比所述第二角度大。
3.根據權利要求2所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述第一角度為銳角。
4.根據權利要求2所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述第一角度為銳角，所述第二角度為鈍角。
5.根據權利要求1至4中的任一項所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述第一凹部的底部位於比所述內側面的一側端部靠一側的位置。
6.根據權利要求1至4中的任一項所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述第一凹部的底部位於比所述內側面的一側端部靠另一側的位置。
7.根據權利要求1至4中的任一項所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述連接面為曲面。
8.根據權利要求1至4中的任一項所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述多孔質含油套筒還包括: 第二軸向端面，其位於另一側；以及 第二凹部，其位於所述內側面與所述第二軸向端面之間， 所述第二凹部相對於連接所述內側面的另一側端部與所述第二軸向端面的內端部的線段位於一側， 離所述線段的距離最大的所述第二凹部的底部的軸向位置位於比所述第二動壓產生槽的底部靠一側的位置。
9.根據權利要求8所述的多孔質含油套筒，其特徵在於， 所述多孔質含油套筒還具有位於所述第二軸向端面的第二動壓產生槽， 所述第二凹部的底部位於比所述第二動壓產生槽的底部靠一側的位置。
10.一種流體動壓軸承，其特徵在於， 該流體動壓軸承包括: 權利要求1所述的多孔質含油套筒； 軸，其與所述多孔質含油套筒的內側面對置；以及 圓板部，其從所述軸的外周面朝向徑向外側擴展，且與所述多孔質含油套筒的第一軸向端面對置， 所述潤滑劑存在於所述軸的外側面與所述多孔質含油套筒的內側面之間的徑向間隙以及所述多孔質含油套筒的第一軸向端面與所述圓板部之間的上部間隙， 所述第一動壓產生槽為將存在於所述軸向間隙的潤滑劑引向半徑方向內側的形狀。
11.根據權利要求10所述的流體動壓軸承，其特徵在於， 所述第一動壓產生槽的內端部向所述第一凹部開口。
12.根據權利要求10或11所述的流體動壓軸承，其特徵在於， 在所述軸與所述圓板部之間設有環狀的槽部， 所述第一凹部的面積比所述槽部的面積大。
13.—種主軸馬達，其特徵在於，該主軸馬達包括權利要求10所述的流體動壓軸承。
14.一種電子設備，其特徵在於，該電子設備包括權利要求13所述的主軸馬達。
【文檔編號】F16C33/04GK104343821SQ201410225615
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2013年7月24日
【發明者】玉岡健人, 依田圭人, 平山正士, 福島和彥 申請人:日本電產株式會社