流體動壓軸承裝置以及具備該流體動壓軸承裝置的電動的製造方法
2023-04-29 13:33:56 2
流體動壓軸承裝置以及具備該流體動壓軸承裝置的電動的製造方法
【專利摘要】一種流體動壓軸承裝置(1)，具備：旋轉側的軸承部件(22)，其由多孔質材料形成；靜止側的殼體(7)，其將軸承部件(22)收容於內周；密封部件(9)，其使軸承部件(22)的上側經由密封間隙(S)向大氣開放；徑向軸承間隙，其形成在軸承部件(22)的外周面(22a)與殼體(7)的內周面(7a2)之間；推力軸承間隙，其形成在軸承部件(22)的下端面(22c)與殼體7的內底面(7b1)之間，徑向軸承間隙以及推力軸承間隙被潤滑油(11)充滿，通過形成於兩軸承間隙的油膜在徑向方向以及推力方向上對軸承部件(22)進行支承，在軸承部件(22)的上端面(22b)與同其對置的密封部件(9)的下端面(9b)之間夾設有含有空氣的軸向間隙(10)。
【專利說明】流體動壓軸承裝置以及具備該流體動壓軸承裝置的電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種流體動壓軸承裝置以及具備該流體動壓軸承裝置的電動機。
【背景技術】
[0002]眾所周知，流體動壓軸承裝置具有高速旋轉、高旋轉精度以及低噪聲等特點。因此，流體動壓軸承裝置適合作為搭載於以信息設備為代表的各種電氣設備的電動機用的軸承裝置而使用，具體而言，適合作為組裝於HDD等碟盤驅動裝置的主軸電動機用、組裝於PC等風扇電動機用、或組裝於雷射印表機(LBP)的多邊形掃描儀電動機用的軸承裝置等而使用。
[0003]流體動壓軸承裝置具備在徑向方向上對旋轉側的部件進行支承的徑向軸承部、在推力方向上對旋轉側的部件進行支承的推力軸承部，近年來，為了有效地發揮上述特點，經常通過動壓軸承來構成徑向軸承部以及推力軸承部雙方。作為這種流體動壓軸承裝置，提出了各種裝置，例如在專利文獻I的圖2中，公開了一種如下的流體動壓軸承裝置，所述流體動壓軸承裝置具備構成旋轉側的燒結金屬制的軸承部件、將軸承部件收容於內周地靜止側的殼體，並且在軸承部件的外周面與殼體的內周面之間形成有徑向軸承部的徑向軸承間隙。另外，在該流體動壓軸承裝置中，通過軸承部件的一端面以及另一端面分別形成推力軸承部的推力軸承間隙。
[0004]根據專利文獻I的結構，與在軸部件的外周面與固定於殼體的內周的軸承部件的內周面之間形成徑向軸承部的徑向軸承間隙的結構(例如，專利文獻2)相比，除能夠實現徑向軸承部的支承面積增大以外，還能夠通過隨著軸承部件的旋轉而作用於潤滑油的離心力，而利用滑潤的潤滑油來充滿徑向軸承間隙。因此，在提高徑向軸承部的支承能力的方面以及穩定地維持徑向軸承部的支承能力的方面有利。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2007-24089號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2003-336636號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]然而，如專利文獻I所記載的流體動壓軸承裝置那樣，在通過軸承部件的一端面以及另一端面分別形成推力軸承間隙的情況下，為了防止兩推力軸承間隙的油膜破裂，需要用潤滑油來充滿殼體的內部空間。上述結論根據如下內容而得到，即，在對殼體的開口部進行密封的密封間隙的範圍內保持潤滑油的油麵(參照專利文獻I的段落0028)。
[0011]然而，當採用上述結構時，在軸承裝置的組裝後，需要使用所謂的真空浸滲等繁瑣的方法來利用潤滑油充滿殼體的內部空間，並且需要對潤滑油的油麵高精度地進行管理(對潤滑油量進行微調節)。因此，存在難以應對對於流體動壓軸承裝置的進一步低成本化的要求的問題。
[0012]因此，本發明的目的在於提供一種能夠以低成本製造並且能夠發揮所希望的軸承性能的流體動壓軸承裝置。
[0013]用於解決課題的手段
[0014]為了實現上述的目的而實施的本發明為一種流體動壓軸承裝置，旋轉側的軸承部件，其由多孔質材料形成，且在軸向兩側具有端面；靜止側的殼體，其呈軸向一側被封閉的有底筒狀，將軸承部件收容於內周；密封部件，其與軸承部件的軸向另一側的端面對置配置，使軸承部件的軸向另一側經由密封間隙向大氣開放；徑向軸承間隙，其形成在軸承部件的外周面與殼體的內周面之間；推力軸承間隙，其形成在軸承部件的軸向一側的端面與殼體的內底面之間，徑向軸承間隙和推力軸承間隙被潤滑油充滿，通過形成於徑向軸承間隙和推力軸承間隙的油膜在徑向方向和推力方向上分別對軸承部件進行支承，所述流體動壓軸承裝置的特徵在於，在軸承部件的軸向另一側的端面和與其對置的密封部件的端面之間夾設有含有空氣的軸向間隙。
[0015]在本發明所涉及的流體動壓軸承裝置(以下，也簡稱為「軸承裝置」)中，在上述的徑向軸承間隙以及推力軸承間隙被潤滑油充滿的狀況下，在軸承部件的軸向另一側的端面和與其對置的密封部件的端面之間夾設有含有空氣的軸向間隙。S卩，表示在上述狀況下，能夠在軸向間隙的範圍內保持潤滑油的油麵，在該情況下，能夠使填充於殼體的內部空間的潤滑油量比殼體的內部空間的容積(以兩軸承間隙為代表，形成於二部件之間的間隙的容積的總和)小。由此，在組裝該軸承裝置後，即使執行例如使用微量移液管等供油工具從密封間隙向殼體的內部空間注油這種簡單的作業，也能夠在殼體的內部空間內存在有所需量的潤滑油，因此，不需要高精度的油麵的調節.管理作業，由此能夠使軸承裝置的製造成本低廉化。
[0016]在上述結構中，可以在軸承部件上作用有將軸承部件按壓於軸向一側的外力。這樣一來，能夠在推力方向兩方向上對軸承部件進行支承。因此能夠儘可能地避免如下情況，即，形成於推力軸承間隙的油膜的推力方向一方的負載支承能力過大，伴隨於此，導致推力方向的支承精度不穩定化。另外，在通過由動壓軸承構成的推力軸承部來支承推力方向另一方的負載的專利文獻I的結構中，需要對該推力軸承部的推力軸承間隙的間隙寬度高精度地進行調節.管理，然而在上述本發明的結構中，不需要這種調節.管理作業。因此，能夠實現該軸承裝置的低成本化，並且提高軸承性能。
[0017]例如能夠由磁力給予上述外力。例如，能夠通過在軸向上錯開配置設置在將靜止側的殼體保持於內周的保持部件(電動機基座)上的定子線圈、設置在旋轉側的軸承部件上的轉子磁體來給予該磁力。在組裝有這種流體動壓軸承裝置的各種電動機中，通常，作為必需的構成部件，具備轉子磁體和定子線圈。因此，如果採用上述結構，能夠在不導致較大的成本增加的情況下低成本地給予上述外力。
[0018]在上述結構中，還可以具有壓入部，所述壓入部在軸承部件旋轉時將軸向間隙內的潤滑油向沿徑向離開密封間隙的方向壓入。這樣一來，能夠儘可能地防止軸承部件的旋轉中(軸承裝置的運轉中)的經由密封間隙的潤滑油洩漏、以及由此產生的軸承性能的降低。
[0019]壓入部例如能夠由形成於形成軸向間隙的對置二面中的至少一方的多個槽部構成，然而鑑於由多孔質材料形成的軸承部件的良好的加工性，優選為，由形成於軸承部件的軸向另一側的端面的多個槽部構成。
[0020]優選為，構成壓入部的各槽部的槽寬度朝著沿徑向離開密封間隙的方向逐漸減小。通過毛細管吸引力，容易在沿徑向離開密封間隙的位置保持軸向間隙內的潤滑油，因此在防止經由密封間隙的潤滑油洩漏方面有利。另外，優選為，構成壓入部的各槽部形成為槽寬度隨著朝向槽底側而逐漸減小的剖面形狀。通過毛細管吸引力，能夠將軸向間隙內的潤滑油向各槽部的槽底側(沿軸向離開密封間隙的一側)導入，因此在防止經由密封間隙的潤滑油洩漏方面更為有利。
[0021]在以上的結構中，密封間隙能夠形成於軸部件的外周面與密封部件的內周面之間，所述軸部件的外周固定有軸承部件，所述密封部件的內周面與殼體一體或分體設置。在該情況下，能夠將徑向軸承間隙形成在比密封間隙靠外徑側處。因此，如果由多個槽部構成壓入部，並且使各槽部的槽寬度朝著沿徑向離開密封間隙的方向逐漸減小，則能夠在軸承部件停止時以及旋轉時雙方，均容易將夾設於軸向間隙的潤滑油向徑向軸承間隙導入。由此，通過滑潤的潤滑油充滿徑向軸承間隙，能夠實現徑向方向的旋轉精度的穩定化。
[0022]在以上的結構中，可以在經由徑向軸承間隙對置的殼體的內周面與軸承部件的外周面中的任一方或雙方設置用於使徑向軸承間隙內的潤滑油產生動壓作用的動壓產生部(徑向動壓產生部)。
[0023]優選為，徑向動壓產生部為在軸承部件旋轉時將徑向軸承間隙內的潤滑油向推力軸承間隙側壓入的形狀。這是由於能夠儘可能地防止推力軸承間隙內的油膜破裂，從而實現推力方向一方的旋轉精度的穩定化。
[0024]可以在軸承部件上設置使軸承部件的兩端面連通的連通路。通過設置這種連通路，能夠在軸承裝置的運轉中，使夾設於殼體的內部空間的潤滑油積極地流動循環，因此能夠有效地防止因軸承裝置內部的壓力平衡的崩潰、各軸承間隙的潤滑油不足而引起的軸承性能的降低。
[0025]以上所示的本發明所涉及的流體動壓軸承裝置具有以上所示的各種的特徵，因此能夠組裝於例如PC用的風扇電動機、碟盤驅動裝置用的主軸電動機等各種電動機中而適當使用，並且能夠有助於各種電動機的低成本化。
[0026]發明效果
[0027]綜上，根據本發明，能夠提供一種能夠以低成本製造並且能夠發揮所希望的軸承性能的流體動壓軸承裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是示意性地表示風扇電動機的一結構例的剖視圖。
[0029]圖2是表示本發明的第一實施方式所涉及的流體動壓軸承裝置的剖視圖。
[0030]圖3是表示圖2所示的軸承部件的下端面的俯視圖。
[0031]圖4是表示圖2所示的軸承部件的上端面的俯視圖。
[0032]圖5a是圖4中的X1-X1向視剖視圖，且為表示設置於軸承部件的上端面的槽部的一個例子的圖。
[0033]圖5b是表示設置於軸承部件的上端面的槽部的變形例的剖視圖。
[0034]圖5c是表示設置於軸承部件的上端面的槽部的變形例的剖視圖。
[0035]圖6是表示變形例的軸承部件的上端面的俯視圖。
[0036]圖7是表示本發明的第二實施方式所涉及的流體動壓軸承裝置的剖視圖。
[0037]圖8是表示本發明的第三實施方式所涉及的流體動壓軸承裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0038]以下，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0039]在圖1中示意性地示出組裝有本發明所涉及的流體動壓軸承裝置I的風扇電動機的一結構例。該圖所示的風扇電動機具備:流體動壓軸承裝置1、構成電動機的靜止側的作為保持部件的電動機基座6、安裝於電動機基座6的定子線圈5、具有葉片(省略圖示)的作為旋轉部件的轉子3、安裝於轉子3並隔著半徑方向上的縫隙與定子線圈5對置的轉子磁體4。流體動壓軸承裝置I的殼體7固定於電動機基座6的內周，轉子3固定於流體動壓軸承裝置I的軸部件21的一端。在這樣構成的風扇電動機中，當向定子線圈5通電時，通過定子線圈5與轉子磁體4之間的電磁力使轉子磁體4旋轉，伴隨於此，具備軸部件21、固定於軸部件21的具有葉片的轉子3以及固定於轉子3的轉子磁體4等的旋轉體2旋轉。
[0040]需要說明的是，當旋轉體2旋轉時，根據設置於轉子3的葉片的形態而朝向圖中上方或下方送風。因此，在旋轉體2的旋轉過程中，作為該送風作用的反作用力，在流體動壓軸承裝置I的軸部件21以及固定於其外周的軸承部件22上作用有朝向圖中下方或上方的推力。在定子線圈5與轉子磁體4之間作用有抵消該推力的方向的磁力(斥力)，因上述推力與磁力的大小之差而產生的推力負載由流體動壓軸承裝置I的推力軸承部T支承。上述抵消推力的方向的磁力例如能夠通過將定子線圈5與轉子磁體4在軸向上錯開配置而產生(省略詳細的圖示)。另外，在旋轉體2旋轉時，在流體動壓軸承裝置I的軸部件21以及軸承部件22上作用有徑向負載。該徑向負載由流體動壓軸承裝置I的徑向軸承部R支承。
[0041]在圖2中示出本發明的第一實施方式所涉及的流體動壓軸承裝置I。該流體動壓軸承裝置I作為主要的構成部件而具備:構成旋轉側的軸部件21以及固定於其外周的軸承部件22、呈軸向一側被封閉的有底筒狀並將軸承部件22以及軸部件21收容於內周的靜止側的殼體7、與軸承部件22的軸向另一側的端面對置配置並將軸承部件22的軸向另一側經由密封間隙S向大氣開放的密封部件9。在殼體7的內部空間內填充有潤滑油11 (用密集的散布剖面線表示)，在圖2所示的狀態下，至少徑向軸承部R的徑向軸承間隙以及推力軸承部T的推力軸承間隙被潤滑油11充滿。需要說明的是，以下，為了便於說明，將配置有密封部件9的一側設為上側，將其軸向的相反側設為下側。
[0042]殼體7呈具有圓筒狀的筒部7a以及封閉筒部7a的下端開口的底部7b的有底筒狀，在此，筒部7a和底部7b由金屬或樹脂一體地形成。筒部7a的內周面通過階梯部被劃分為大徑內周面7al和小徑內周面7a2，在大徑內周面7al上固定有密封部件9。小徑內周面7a2在與固定於軸部件21的軸承部件22的外周面22a之間具有形成徑向軸承間隙的圓筒狀區域，該圓筒狀區域形成為不存在凹凸的平滑面。另外，底部7b的內底面7bl在與軸承部件22的下端面22c之間具有形成推力軸承間隙的圓環狀區域，該圓環狀區域形成為不存在凹凸的平滑面。
[0043]密封部件9由金屬或樹脂形成為圓環狀，並通過粘接、壓入、壓入粘接等適當的方法而固定於殼體7的大徑內周面7al。在密封部件9的內周面9a和與其對置的軸部件21的外周面21a之間形成有密封間隙(迷宮式密封)S，軸承部件22的上側經由密封間隙S向大氣開放。
[0044]軸部件21由不鏽鋼等金屬材料形成，其外周面21a形成為平滑的圓筒面。在軸部件21的上端外周固定有具有葉片的轉子3。
[0045]軸承部件22由多孔質體、在此由以銅(包括銅系合金)或鐵(包括鐵系合金)的金屬粉末為主要成分的燒結金屬的多孔質體形成為圓筒狀。軸承部件22也可以由燒結金屬以外的多孔質體、例如多孔質樹脂形成。該軸承部件22以下端面22c位於與軸部件21的下端面21b相比靠軸向外側(下側)的方式，通過壓入、粘接、壓入粘接(同時使用壓入和粘接)、焊接等適當的方法而固定於軸部21的外周面21a。
[0046]軸承部件22具備一個或多個使其兩端面22b、22c連通的連通路8。在此，如圖3以及圖4所示，通過形成於軸承部件22的內周面22d的軸向槽22dl、呈平滑的圓筒面狀的軸部件21的外周面21a形成連通路8。當然，也可以通過在軸部件21的外周面21a設置軸向槽而形成連通路8。
[0047]在軸承部件22的外周面22a設置有用於在與對置的殼體7的小徑內周面7a2之間形成徑向軸承間隙的圓筒狀的徑向軸承面。在徑向軸承面形成有用於使徑向軸承間隙內的潤滑油11產生動壓作用的動壓產生部(徑向動壓產生部)A。徑向動壓產生部A通過將相互向相反方向傾斜且在軸向上分離的多個動壓槽AaUAbl以人字形狀排列而構成。在徑向動壓產生部A中，上側的動壓槽Aal的軸向尺寸比下側的動壓槽Abl的軸向尺寸大。由此，在旋轉體2 (軸部件21以及軸承部件22)旋轉時，徑向軸承間隙中所充滿的潤滑油11被朝向下方(推力軸承部T的推力軸承間隙側)壓入。
[0048]需要說明的是，構成徑向動壓產生部A的各動壓槽例如可以在成形軸承部件22的同時(詳細而言，在通過對金屬粉末壓粉.燒結而成的圓筒狀的軸承材料實施精壓加工而成形出精加工尺寸.形狀的軸承部件22的同時)模成形，鑑於燒結金屬的良好的加工性，也可以通過對外周面成形為平滑面的軸承材料實施滾軋等塑性加工而形成。另外，徑向動壓產生部A(動壓槽)的形成方式並不限定於此。例如，徑向動壓產生部A也可以沿圓周方向排列多個螺旋形狀的動壓槽。
[0049]如圖3所示，在軸承部件22的下端面22c設置有用於在與對置的殼體7的內底面7bI之間形成推力軸承部T的推力軸承間隙的環狀的推力軸承面。在該推力軸承面上設置有用於隨著軸部件21以及軸承部件22旋轉而使推力軸承間隙內的潤滑油11產生動壓作用的推力動壓產生部B。推力動壓產生部B通過沿周向以規定間隔設置多個螺旋形狀的動壓槽Ba而構成，並具有在軸部件21以及軸承部件22的旋轉時將推力軸承間隙內的潤滑油11向內徑側壓入的泵入功能。推力動壓產生部B也可以通過沿周向以規定間隔配置人字形狀的動壓槽而構成。
[0050]在軸承部件22的上端面22b和與其對置的密封部件9的下端面9b之間設置有含有空氣的軸向間隙(環狀空間)10。流體動壓軸承裝置I在以圖2所示的姿態配置的狀態(將密封間隙S配置於鉛直方向上側的狀態)下，至少徑向軸承部Rl、R2的徑向軸承間隙以及推力軸承部T的推力軸承間隙被潤滑油11充滿，填充於殼體7的內部空間的潤滑油11的油麵保持在上述軸向間隙10的範圍內。
[0051]因此，在該流體動壓軸承裝置I中，填充於殼體7的內部空間的潤滑油11的量(體積)比殼體7的內部空間的容積小。
[0052]在軸承部件22的上端面22b設置有壓入部12，該壓入部12在軸部件21以及軸承部件22的旋轉時，將軸向間隙10內的潤滑油11向沿徑向離開密封間隙S的方向(在本實施方式中朝向徑向外側)壓入。如圖4所示，壓入部12由沿周向以規定間隔配置的多個槽部13構成，在此由沿徑向延伸的放射槽構成各槽部13。各槽部13呈其槽寬度隨著朝向外徑側(沿徑向離開密封間隙S的方向)逐漸減小的形態，並且具有其槽寬度隨著朝向槽底側而逐漸減小的剖面形狀。需要說明的是，作為各槽部13的剖面形狀，例如除能夠採用圖5a所示的剖面三角形狀以外，還能夠採用圖5b所示的剖面梯形狀、或圖5c所示的剖面半圓形狀。
[0053]各槽部13的外徑端部以及內徑端部軸承部件22的上端外周倒稜22e以及上端內周倒稜22f上分別開口，槽部13的槽深度設定為比上端外周倒稜22e的倒角量小。例如，在將上端外周倒稜22e的倒角量設為0.2mm的情況下,槽部13的槽深度設定為0.15mm左右。這是由於，當槽部13的槽深度比上端外周倒稜22e的倒角量大時，存在形成於軸承部件22的外周面22a的徑向動壓產生部A(特別是上側的動壓槽Aal)的形狀被破壞，對徑向軸承部R的支承能力造成負面影響的可能性。
[0054]分別設置於軸承部件22的下端面22c以及上端面22b的動壓槽Ba以及槽部13可以在成形軸承部件22的同時(詳細而言，在通過對金屬粉末壓粉?燒結而成的軸承材料實施精壓加工而成形出精加工形狀?尺寸的軸承部件22的同時)模成形，鑑於燒結金屬的良好的加工性，也可以通過對兩端面成形為平滑面的軸承材料實施衝壓等塑性加工而形成。
[0055]具備以上結構的流體動壓軸承裝置I例如通過如下操作而完成，即，將軸部件21以及固定於該軸部件21的外周的軸承部件22插入到殼體7的內周，在將密封部件9固定於殼體7的大徑內周面7al之後，使用微量移液管等供油工具經由密封間隙S向殼體7的內部空間填充(注入)潤滑油11。
[0056]在由以上結構構成的流體動壓軸承裝置I中，當軸部件21以及軸承部件22旋轉時，在設置於軸承部件22的外周面22a的徑向軸承面和與其對置的殼體7的小徑內周面7a2之間形成有徑向軸承間隙。而且，隨著軸部件21以及軸承部件22的旋轉，形成於徑向軸承間隙的油膜壓力因徑向動壓產生部A的動壓作用而提高，形成在徑向方向上對軸部件21以及軸承部件22進行非接觸支承的徑向軸承部R。
[0057]與此同時，在設置於軸承部件22的下端面22c的推力軸承面和與其對置的殼體7的內底面7bl之間形成有推力軸承間隙。而且，隨著軸部件21以及軸承部件22的旋轉，推力軸承間隙的油膜壓力因推力動壓產生部B的動壓作用而提高，形成向推力方向一方對軸部件21以及軸承部件22進行非接觸支承(向上方浮起支承)的推力軸承部T。需要說明的是，如參照圖1所說明的那樣，在軸部件21以及軸承部件22上作用有作為將它們向下方按壓的外力的磁力，由此，抑制軸部件21以及軸承部件22的過度上浮。
[0058]如上所述，在軸部件2以及軸承部件22旋轉時，徑向軸承間隙內的潤滑油11被向下方壓入。由此，在軸承部件22旋轉時，在軸承部件22的外周面22a與殼體7的內周面7a2之間的間隙中夾設的潤滑油11向下方流動，在推力軸承部T的推力軸承間隙一設置於軸承部件22的連通路8 —軸承部件22的上端面22b與密封部件9的下端面9b之間的軸向間隙10的路徑中循環，並再次導入至徑向軸承部R的徑向軸承間隙中。特別是，在本實施方式中，推力動壓產生部B具有將推力軸承間隙內的潤滑油11向內徑側壓入的泵入功能，並且在軸承部件22的上端面22b設置具有將軸向間隙10內的潤滑油11向外徑側壓入的泵出功能的壓入部12 (多個槽部13)，因此進一步促進潤滑油11的流動循環。通過採用這種結構，由於能夠在保證殼體7的內部空間的壓力平衡的同時，防止徑向軸承部R的徑向軸承間隙以及推力軸承部T的推力軸承間隙中的油膜破裂，因此能夠實現軸承性能的穩定化。
[0059]如以上所示，在本發明所涉及的流體動壓軸承裝置I中，在徑向軸承間隙以及推力軸承間隙被潤滑油11充滿的狀況下(圖2)下，在軸承部件22的上端面22b和與其對置的密封部件9的下端面9b之間，夾設有含有空氣的軸向間隙10。即，表示在上述狀況下，能夠在軸向間隙10的範圍內保持潤滑油11的油麵，在該情況下，能夠使填充於殼體7的內部空間中的潤滑油11的量比殼體7的內部空間的容積(以兩軸承間隙為代表，形成在二部件之間的間隙的容積、以及燒結金屬制的軸承部件22的內部空孔的容積的總和)小。由此，在組裝該軸承裝置I後，即使執行例如使用微量移液管等供油工具從密封間隙S向殼體7的內部空間注油這種簡單的作業，也能夠在殼體7的內部空間內存在有所需量的潤滑油11，由此不需要高精度的油麵管理。
[0060]另外，在軸承部件22上作用有將軸承部件22向下方按壓(由推力方向另一方支承)的外力。這樣一來，由於能夠在推力方向兩方向上對軸承部件22進行支承，因此能夠儘可能地避免如下情況，即，形成於推力軸承間隙的油膜的推力方向一方的負載支承能力過大，伴隨於此，導致推力方向的支承精度(旋轉精度)不穩定化。在本實施方式中，通過磁力來給予上述外力，並且通過沿軸向錯開地配置將靜止側的殼體7保持於內周的電動機基座6上設置的定子線圈5、設置於旋轉側的軸承部件22的轉子磁體4，來給予該磁力。在組裝有這種流體動壓軸承裝置I的各種電動機中，作為必需的構成部件，具備轉子磁體4和定子線圈5。因此，如果採用上述結構，能夠不導致較大的成本增加而低成本地給予上述外力。
[0061]需要說明的是，通過在軸向間隙10內保持潤滑油11的油麵，能夠在將密封部件9固定於殼體7之前進行向殼體7的內部空間的注油作業。這樣一來，與在密封部件9的固定後經由密封間隙S向殼體7的內部空間填充潤滑油11的情況相比，能夠簡化注油作業。
[0062]對於本發明所涉及的流體動壓軸承裝置I的結構，例如在以與圖2所示的方式上下翻轉的姿態使用該軸承裝置I這種情況下，潤滑油11經由密封間隙S向外部漏出的可能性會略有提高。對於這種問題，如上所述，通過如下措施能夠有效地防止，即，(I)設置壓入部12，該壓入部12在軸部件21以及軸承部件22旋轉時，將軸向間隙10內的潤滑油11向沿徑向離開密封間隙S的方向(在本實施方式中為外徑側)壓入；(2)由設置於軸承部件22的上端面22a的多個槽部13構成壓入部12，並且使各槽部13的槽寬度朝向沿徑向離開密封間隙S的方向而逐漸減小；以及(3)將構成壓入部12的各槽部13形成為使槽寬度隨著朝向槽底側而逐漸減小的剖面形狀等。
[0063]S卩，如果採用上述(2)，通過毛細管吸引力，能夠容易在沿徑向離開密封間隙S的位置處保持軸向間隙10內的潤滑油11，另外如果採用上述(3)，通過毛細管吸引力，能夠將軸向間隙10內的潤滑油向各槽部13的槽底側(沿軸向離開密封間隙S的一側)導入。
[0064]需要說明的是，雖然省略圖示，但為了更加有效地防止經由密封間隙S的潤滑油洩漏，也可以在與密封間隙S鄰接且與大氣接觸的軸部21的外周面21a、密封部件9的上端面設置吸油膜。
[0065]另外，如果如本實施方式所示，將密封間隙S形成在軸部件21的外周面21a和固定於殼體7的密封部件9的內周面9a之間，則能夠將徑向軸承間隙形成在與密封間隙S相比靠外徑側。而且，通過將上述方式的由多個槽部13構成的壓入部12設置於軸承部件22的上端面22b，在軸部件2以及軸承部件22的停止時以及旋轉時，均易於將存在於軸向間隙10的潤滑油11向徑向軸承部R的徑向軸承間隙導入。由此，能夠使徑向軸承部R的徑向軸承間隙始終被滑潤的潤滑油11充滿，從而實現徑向方向的旋轉精度的穩定化。
[0066]以上，對本發明的實施方式所涉及的流體動壓軸承裝置I進行了說明，然而在不脫離本發明的主旨的範圍內可以對流體動壓軸承裝置I的各部實施各種變更。
[0067]例如，壓入部12可以通過設置多個如圖6所示的螺旋形狀的槽部13而構成。如果是螺旋形狀的槽部13，則與圖4所示的放射狀的槽部13相比，能夠增大每個槽部13的剖面積(容積)。因此，能夠使更多的潤滑油11夾設(保持)於軸向間隙10中，在實現軸承性能提聞方面有利。
[0068]另外，如圖7所示，用於在徑向方向對軸部件21以及軸承部件22進行支承的徑向軸承部可以分離地設置在軸向上的二個位置(徑向軸承部R1、R2)。在圖7中，在軸承部件22的外周面22a的軸向的二個位置處，設置用於在與對置的殼體7的小徑內周面7a2之間形成徑向軸承間隙的圓筒狀的徑向軸承面。在兩個徑向軸承面上分別形成有用於使徑向軸承間隙內的潤滑油11產生動壓作用的動壓產生部(徑向動壓產生部)A1、A2。形成於上側的徑向軸承面的徑向動壓產生部Al通過將相互向相反方向傾斜且在軸向上分離的多個動壓槽Aal、Abl以人字形狀排列而構成，另外，形成於下側的徑向軸承面的徑向動壓產生部A2通過將相互向相反方向傾斜且在軸向上離開的多個動壓槽Aa2、Ab2以人字形狀排列而構成。在上側的徑向動壓產生部Al中，上側的動壓槽Aal的軸向尺寸比下側的動壓槽Abl的軸向尺寸大。另一方面，在下側的徑向動壓產生部A2中，上側的動壓槽Aa2與下側的動壓槽Ab2的軸向尺寸彼此相等，並且與構成上側的徑向動壓產生部Al的下側的動壓槽Abl的軸向尺寸相等。由此，在旋轉體2 (軸部件21以及軸承部件22)旋轉時，軸承部件22的外周面22a與殼體7的小徑內周面7a2之間的間隙(徑向軸承間隙)中所充滿的潤滑油11被向推力軸承部T的推力軸承間隙側壓入。
[0069]另外，在以上說明的實施方式中，使用一體地設置有筒部7a和封閉該筒部7a的下端開口的底部7b的殼體7，通過固定於殼體7(筒部7a)的內周面的密封部件9的內周面9a來形成對殼體7的上端開口進行密封的密封間隙S，然而如圖8所示，殼體7也可以使用獨立地設置筒部7a和封閉該筒部7a的下端開口的底部7b的構件。相應地，在圖8中，將用於在與軸部21的外周面21a之間形成密封間隙S的密封部7c與筒部7a—體設置。需要說明的是，也可以將這種結構應用於圖2所示的流體動壓軸承裝置I中。
[0070]另外，在以上所示的實施方式中，將與電動機基座6獨立設置的殼體7固定在電動機基座6的內周，然而也可以在殼體7上一體地設置相當於電動機基座6的部位(省略圖示)O
[0071]另外，在以上所示的實施方式中，鑑於由多孔質體構成的軸承部件22的良好的加工性，在軸承部件22的外周面22a形成徑向動壓產生部A、Al、A2，然而徑向動壓產生部也可以形成於對置的殼體7的內周面7a2。另外，徑向軸承部可以由所謂的多圓弧軸承、階式軸承、以及波型軸承等公知的其他動壓軸承構成。同樣地，推力動壓產生部B也可以不形成在軸承部件22的下端面22c上，而是形成在與其對置的殼體7的內底面7bl上。另外，推力軸承部T可以由所謂的階式軸承、波型軸承等公知的其他動壓軸承構成。
[0072]另外，在以上所示的實施方式中，通過沿軸向錯開地配置轉子磁體4和定子線圈5，從而在包括軸承部件22等在內的旋轉體2上作用有用於將軸承部件22以及軸部件21向下方按壓(由推力方向另一方進行支承)的外力(磁力)，用於將這種外力作用於旋轉體2的機構並不限定於上述方式。雖然省略圖示，但例如可以通過將磁性部件與轉子磁體4在軸向上對置配置，從而使上述磁力作用於旋轉體2(轉子3)。另外，在作為鼓風作用的反作用力的推力非常大，經通過該推力便能夠將軸承部件22向下方按壓的情況下，也可以省略作為用於將軸承部件22向下方按壓的外力的磁力(磁吸引力)。
[0073]另外，以上，對將本發明應用於作為旋轉部件而在軸部件21上固定有具有葉片的轉子3的流體動壓軸承裝置I中的情況進行了說明，然而本發明也能夠優選應用於作為旋轉部件而在軸部件21上固定有具有碟盤安裝面的盤轂、多面反射鏡的流體動壓軸承裝置I中。即，本發明不僅能夠應用於圖1所示的這種風扇電動機中，還能夠優選適用於組裝在碟盤裝置用的主軸電動機、雷射印表機(LBP)用的多邊形掃描儀電動機等、其他電氣設備用電動機中的流體動壓軸承裝置I中。
[0074]符號說明
[0075]I流體動壓軸承裝置
[0076]2旋轉體
[0077]3轉子(旋轉部件)
[0078]4轉子磁體
[0079]5定子線圈
[0080]6電動機基座(保持部件)
[0081]7 殼體
[0082]7a 側部
[0083]7b 底部
[0084]7b I內底面
[0085]8連通路
[0086]9密封部件
[0087]10軸向間隙
[0088]11潤滑油
[0089]12壓入部
[0090]13 槽部
[0091]21軸部件
[0092]22軸承部件
[0093]22b上端面(軸向另一側的端面)
[0094]22c下端面(軸向一側的端面)
[0095]A、A1、A2徑向動壓產生部
[0096]B推力動壓產生部
[0097]S密封間隙
[0098]R、R1、R2徑向軸承部
[0099]T推力軸承部
【權利要求】
1.一種流體動壓軸承裝置，其具備: 旋轉側的軸承部件，其由多孔質材料形成，且在軸向兩側具有端面； 靜止側的殼體，其呈軸向一側被封閉的有底筒狀，將軸承部件收容於內周； 密封部件，其與軸承部件的軸向另一側的端面對置配置，使軸承部件的軸向另一側經由密封間隙向大氣開放； 徑向軸承間隙，其形成在軸承部件的外周面與殼體的內周面之間； 推力軸承間隙，其形成在軸承部件的軸向一側的端面與殼體的內底面之間， 徑向軸承間隙和推力軸承間隙被潤滑油充滿，通過形成於徑向軸承間隙和推力軸承間隙的油膜在徑向方向和推力方向上分別對軸承部件進行支承， 所述流體動壓軸承裝置的特徵在於， 在軸承部件的軸向另一側的端面和與其對置的密封部件的端面之間夾設有含有空氣的軸向間隙。
2.根據權利要求1所述的流體動壓軸承裝置，其中， 在軸承部件上作用有將軸承部件按壓於軸向一側的外力。
3.根據權利要求1或2所述的流體動壓軸承裝置，其中， 還具有壓入部，所述壓入部在軸承部件旋轉時將軸向間隙內的潤滑油朝著沿徑向離開密封間隙的方向壓入。
4.根據權利要求3所述的流體動壓軸承裝置，其中， 壓入部由形成於軸承部件的軸向另一側的端面的多個槽部構成。
5.根據權利要求4所述的流體動壓軸承裝置，其中， 各槽部的槽寬度朝著沿徑向離開密封間隙的方向逐漸減小。
6.根據權利要求4或5所述的流體動壓軸承裝置，其中， 各槽部具有槽寬度隨著朝向槽底側而逐漸減小的剖面形狀。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的流體動壓軸承裝置，其中， 密封間隙形成於軸部件的外周面與密封部件的內周面之間，所述軸部件的外周固定有軸承部件，所述密封部件與殼體一體設置或分體設置。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的流體動壓軸承裝置，其中， 具有使徑向軸承間隙內的潤滑油產生動壓作用的動壓產生部，該動壓產生部為將徑向軸承間隙內的潤滑油向推力軸承間隙側壓入的形狀。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的流體動壓軸承裝置，其中， 具有使軸承部件的軸向兩側的端面連通的連通路。
10.一種電動機，具備權利要求1至9中任一項所述的流體動壓軸承裝置。
【文檔編號】H02K7/08GK104411988SQ201380031745
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年5月22日 優先權日:2012年6月18日
【發明者】小松原慎治, 慄村哲彌 申請人:Ntn株式會社