專利名稱：流體軸承裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體軸承裝置，該流體軸承裝置通過在徑向軸承間隙產生的油膜，由非接觸方式支撐旋轉部件；該流體軸承裝置最適合用作信息設備，例如HDD、FDD等磁盤裝置，CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM等光盤裝置，MD、MO等的光-磁盤裝置等主軸電動機，復印機、激光束打印機(LBP)、條形碼掃描器等掃描設備電動機，或電氣設備，例如軸流式風扇等小型電動機。
背景技術：
上述各種電動機，除要求高的旋轉精度外，還要求高速度、低成本、低噪聲等。在決定這些性能要求的主要構成因素之一，有將該電動機主軸支撐的軸承。近年來，正在研究具有優異的上述要求性能要求的流體式軸承的使用，或正在實際使用。這種流體式軸承大體被分為具有使動壓發生在軸承間隙內的潤滑油上的動壓發生機構的所謂流體動壓軸承；和不具有動壓發生機構的所謂流體圓形軸承(軸承面為圓形的軸承)。
圖7顯示出安裝流體動壓軸承裝置31的信息設備用主軸電動機的一個結構范例。該主軸電動機是被用于DVD-ROM等磁盤驅動裝置，該裝置含有流體軸承裝置31將軸部件32旋轉，并自由支撐；
支撐部件34被安裝置在軸部件32上，支撐作為驅動對象的例如光盤33(在圖例中示出轉盤)；電動機定子35通過半徑方向上的縫隙，相對設置；電動機轉子36流體軸承裝置31，作為其主要部件，由軸套21在一端側，含有開口部；在其它端側，含有底部；軸承部件22固定在軸套21的內圓周面，呈圓筒狀；軸部件32被插在軸承部件22的內圓周面上；止推板24被設置在軸套21的底部；密封部件23被安裝在軸套21的開口部上；構成。在軸承部件22的內圓周面或軸部件32的外圓周面上，設置動壓發生用槽(動壓槽)。而且，在軸套21的內部空間，注入潤滑油。
定子35被安裝流體裝置31的軸套21的外圓周，轉子36被安裝在支撐部件34上，若對定子35通電，則由于在定子35與轉子36間發生的勵磁力，轉子36旋轉。由此，支撐部件34與軸部件32構成一個整體，旋轉。
由于軸部件32的旋轉，在軸承部件22的內圓周面與軸部件32的外圓周面間的徑向軸承間隙產生因動壓槽引起潤滑油的動壓作用，在徑向以非接觸式支撐軸部件32的外圓周面。另外，止推板23在徑向支撐軸部件32的其它端側(在圖7中為下側)的端面。
此外，也有在徑向軸承間隙與止推軸承間隙間的雙方產生的動壓作用，在徑向及螺旋方向以非接觸方式支撐軸部件的結構。一般說來，在這種軸承中，由于在以軸套的底部被形成的止推承受面與其相對的軸承部件的端面圍起來的空間呈密閉結構，所以盡可能使該密閉空間對大氣開放，在軸承部件的外圓，使在其兩端面開口，形成軸向槽(循環槽)。
向軸套21的內部空間注入的潤滑油，通常在主軸電動機安裝時未將軸部件32安裝的狀態下進行，在注油后，安裝著軸部件32。因此，也存在著在軸套21的內部空間不可避免空氣，由于周圍溫度的變化和電動機的發熱，或因在高原地區的使用、以及在空間運輸時等，氣壓變化而軸套內部空間的空氣熱膨脹、收縮等，潤滑油從在密封部件24的內圓周面與軸部件32的外圓周面間的密封空間被擠壓出，泄漏到外部的可能性。
尤其是電動機配置形態為倒置式時(軸套21的開口部側向下的配置形態)和橫向放置形態(將軸套21的開口部側按水平方向配置的形態)使用時，潤滑油因流動容易停滯在開口部側，所以易發生潤滑油泄漏。
由上述事實，安裝有現有流體軸承裝置31的電動機在倒置配置形態和橫向放置形態等情況下的使用是不穩定的，而受到使用形態的制約。
另外，在上述構成的流體軸承裝置31中，止推軸承部是以止推板23將軸部件32的其它端側的端面支撐的結構，軸部件32通過定子35與轉子36間的磁力，被擠壓到止推板23上。因此，規定對向一端側(在圖7中的上側)進行軸向移動。然而，在超過上述磁力的沖擊負載等加在電動機上時，以及在將電機以倒置的形態或橫向放置形態使用時，存在著軸部件32有對軸套21，在一端側進行軸向移動而脫離軸套21的可能性。
在軸承部件的制造工藝中，軸承部件通過將套筒狀的燒結金屬配置在模具中，經精壓加工形成規定尺寸。整形，隨著脫模而產生彈回，軸承部件的外圓周在外徑側膨脹，但軸套中的循環槽部分不與模具接觸的形態而不使內徑側受到壓迫。所以，與其它處相比，脫膜后的彈回量變小。為此，整形，如圖8所示，軸承部件22的外圓周與內圓周不是圓形，而將循環槽25附近縮小成小直徑的異形斷面狀態。迄今為止，在軸承部件22的外圓周的2處(呈180°的相對位置)，往往形成循環槽25。這時，整形的斷面形狀直至呈以循環槽25的部分作為短軸的橢圓形狀態。
然而，在這種橢圓形狀態，在軸承部件22的內圓周與軸部件32的外圓周間的徑向軸承間隙上的狹窄部分(短軸方向)和廣闊部分(長軸方向)上形成。這時，在徑向軸承間隙的寬闊部分上，因流體動壓而導致軸承的脫殼效果下降。所以，有可能作為在橢圓形的長軸方向上的軸承鋼性下降，而導致軸承扭曲。對NRRO等產生不良影響。
發明內容
本發明的課題在于提供一種流體軸承裝置以及將該其安裝的電動機，該流體軸承裝置及其安裝的電動機在高溫、低溫環境、高原地區使用以及空中運輸時的減壓環境下，不因軸套內部空間殘留的空氣膨脹、收縮，潤滑油向外部泄漏，可在任意形態下穩定的運行、運輸等。
本發明的其它課題在于以規定軸向相對移動到軸部件的軸套的一端側，以防止軸部件從軸套脫離。
本發明的其它課題在于通過解除在因彈回后的軸承部件的變形在各方向上引起的軸承鋼性變壞，確保高精度旋轉。
為將上述的問題解決，本發明旨在提供一種結構，該結構在含有軸套在一端側含有開口部，在其它端側含有底部；軸部件被收存在軸套內；徑向軸承部設置在軸承部件的內圓周面與軸部件的外圓周面間，用在徑向軸承間隙產生的潤滑油的油膜，以非接觸方式將軸部件支撐在徑向上；密封部件被配置在軸套的開口部上構成的流體軸承裝置中，即使因在減壓環境下的軸套內部殘留的空氣膨脹、收縮，潤滑油也不泄漏到外部的水平，在軸套的內部空間，以潤滑油進行填滿；因此，在減壓環境下的氣壓為，例如從大氣壓到100Torr。
上述構成的流體軸承裝置，例如將軸套的內部空間抽成真空狀態后，在大氣壓下開放，通過用潤滑油置換(軸套的內部間隙)可以得到(真空浸油)。具體說來，在未注油的狀態(例如圖1～圖4中示出的狀態)下，將流體軸承裝置安裝后，在真空槽內將流體軸承裝置全部或一部(至少在與流體軸承裝置內的外部的開口部分)浸泡在潤滑油中。在該狀態下，將軸套的內部空間的空氣抽真空后，在大氣壓下開放，使潤滑油充滿軸套的內部空間可以得到。
但是，由于真空槽內的真空度，在大氣壓下開放后，軸套內部變為僅殘留微量空氣。如果殘留空氣越多，則因殘留空氣隨周圍溫度環境的變化而的膨脹、收縮，所以，潤滑油被擠壓到軸套外部，而有發生潤滑油泄漏的可能性。特別是在將電動機倒置形態下或在橫向放置形態下使用時，在軸套內部空間因潤滑油的流動，易在開口部側滯留，因此易發生上述潤滑油泄露。例如殘留空氣即使僅僅是微量，但也有在高壓地區使用或空中運輸所產生的減壓環境中，殘留空氣膨脹將潤滑油擠壓到軸套外部，而有發生潤滑油泄漏可能性。
作為空氣熱膨脹的主要原因，雖可舉出溫度與氣壓，但若計算出作為使用環境被推測的溫度與在氣壓范圍內的空氣的膨脹、收縮量，則可知道氣壓的影響是相當大的。
安裝本發明流體裝置的小型主軸電動機的使用、儲存環境，一般情況下，往往規定為以下條件溫度使用溫度0～60℃，儲存溫度-40℃～90℃氣壓運輸時大氣壓～0.3atm(高度約10000m)若從氣態方程式計算膨脹比例，則因PV＝nRTP壓力V體積n模爾常數R氣體常數
T絕對溫度所以，①在壓力一定，溫度在-40℃～90℃變化時，則V90/V-40＝363/233＝1.56倍②在溫度一定，使壓力從大氣壓到0.3atm變化時，則V90/V-40＝1/0.3＝3.33倍為了控制由空氣膨脹產生的潤滑油泄漏，在上述標準范圍內的環境下，考慮具有更大影響的氣壓變化，能使潤滑油不泄漏的結構是理想的。
例如，將在空中運輸的高度設定為10000m，則由于那時的氣壓約為230Torr(0.3atm)，因此在230Torr(0.3atm)的減壓環境下，為了不使潤滑油泄漏，需要注入潤滑油。在軸承制造時的檢驗中，發現考慮余量以100Torr下，潤滑油不發生泄漏是理想的。
如上所述，本發明的流體軸承裝置以及含有本發明流體軸承裝置的電動機，即使在高溫、低溫環境、高原地區使用以及空中運輸等減壓環境下，也不因軸套內的殘留空氣的膨脹、收縮而潤滑油向外泄漏，并不受電動機的配置形態的限制，可穩定地運輸和搬運。
如上所述，由于是由潤滑油將軸套內部空間充滿的流體軸承裝置，使在頂部將形成栓塞狀注射器那樣的結構，所以因運輸中的振動等軸承部件向軸向移動，而且，也具有某種程度上控制軸部件從軸套拔出的效果。
另外，為解決上述課題，本發明旨在提供一種結構，該結構在含有
軸套在一端側含有開口部，在其它端側含有底部；軸承部件及軸承部件被收存在軸套內；徑向軸承部設置在軸承部件的內圓周面與軸部件的外圓周面間，用在徑向軸承間隙產生的潤滑油油膜，以非接觸方式將軸部件支撐在徑向上；止推軸承部將軸承部件的其它端側的端面在止推方向上支撐；密封部件被配置在軸套的開口部上的流體軸承裝置中，將規定與密封部件接觸，在軸向向對軸部件的軸套一端側相對移動的突出部設置在軸部件上。
在此，“突出部”可通過在軸部件上設置為整體，或所謂軸部件將分部件固定在軸部件上構成。另外，“突出部”的形狀沒有特別限定，可采用環狀、部分環狀、點狀或針狀等任意形狀。若軸部件受到外力或重力，在軸向對軸套相對移動到一端側，則突出部與密封部件接觸，限制軸部件及其以上在軸向相對移動。因此，軸部件被保持在軸套內，可防止對軸套的拔出。
加之上述結構，也可采用潤滑油填滿軸套的內部空間，且即使通過在從大氣壓至100Torr的減壓環境下的軸套內部空間殘留的空氣的發生膨脹、收縮，也可不發生潤滑油從軸套內部泄漏的結構。
在上述結構中，可在突出部與密封部件間設置0.05mm～0.5mm的軸向間隙。該軸向間隙的值是軸部件的其它端側的端面接觸在止推軸承部時的數值。
為了避免在穩定運行(軸部件其它端側的端面在接觸止推軸承部并支撐的狀態下運轉時)的突出部與密封部件的接觸，因此需要在兩者之間設定一定的軸向間隙。若權衡各部件的尺寸公差與安裝誤差等，則該軸向間隙需0.05mm以上。
另一方面，由于上述軸向間隙的存在，若在運行中或運輸中對軸承裝置反復加振動或沖擊負載等，則軸部件在上述軸向間隙的范圍內，能在軸向對軸套相對移動。因此，若上述軸向間隙擴大，則因軸部件的軸向相對移動，外部的空氣通過密封空間(密封部件的內圓周面與軸部件的外圓周面間的空間)流入到軸套內部，或存在著軸套內部的潤滑油從上述密封空間被擠出而泄漏到外部的可能性。另外，上述軸向間隙值變得越大，則填滿到軸套內部空間的潤滑油量就變得更多，熱膨脹、收縮產生的潤滑油體積的變化量就越大，所以，為了通過將其體積變化量吸收，不使潤滑油泄漏到外部，因此，出現需要加大上述密封空間的容積。然而，加大密封部件的軸向尺寸，從在空間上限制的角度往往存在著困難；另外，由于加大密封部件的內徑尺寸，可能關系到密封功能的下降(虹吸力下降)，所以是不理想的。
如果是下述的機試驗結果，上述軸向間隙為0.5mm以下，則發現可防止潤滑油從軸套內部向外部泄漏，上述軸向間隙的合適范圍為0.05mm～0.5mm，最佳范圍為0.05mm～0.03mm。
在上述結構中，在密封部件的內圓周面與其相對的軸承部件的外圓周面間，可在面向一端側設置逐漸擴大的圓錐形密封空間。由于將密封空間加工成上述的圓錐形，所以密封空間內的潤滑油在向隨著密封空間變得窄小的方向(軸套的內部方向)因虹吸力而被吸入。所以，可以防止潤滑油從軸套的內部向外部泄漏。
上述圓錐形的密封空間可由在密封部件的內圓周面以及軸承部件的外圓周面中，至少在一個方向設置的圓錐面構成。在軸承部件的外圓周面設置圓錐面的結構中，在軸部件旋轉時，密封空間的潤滑油受到離心力作用，被吸入到沿軸部件的圓錐面在向密封空間變窄的方向(軸套的內部方向)。因此，加上上述虹吸力的吸入作用，由于也有離心力產生的吸入作用，所以可進一步提高防止潤滑油泄漏的效果。
用設置在軸套底部的止推軸承部將軸部件的軸承部在止推方向支撐、接觸結構的流體軸承裝置中，存在著在止推軸承部的周圍空間潤滑油壓力升高，在密封部件內圓周面與軸部件外圓周面間的密封空間中的潤滑油產生壓力差的情況。該壓力差除在徑向軸承部在軸向以非對稱式形成動壓槽的寬度外，即使在設計上相對稱，但在加工誤差(軸部件與軸承部件內圓周面的圓錐形，動壓槽的寬度尺寸精度等)大等情況下，也能同樣產生。
若產生這種壓力差，則存在著在軸套的內部空間內的潤滑油上產生局部的減壓，在潤滑油中生成氣泡，由此成為引起潤滑油泄露與振動發生等的原因。而且，由于止推軸承部周圍的潤滑油的壓力升高，產生的軸部件的脫殼，或者相反也存在著止推軸承部側的壓力變低，軸承部件被擠壓到止推板等的承受部件上，而導致承受部件異常損耗的情況。
這種問題可通過設置使止推軸承部與密封空間連通的循環槽加以解除。即即使在止推軸承部的周圍空間與密封空間之間滑油產生壓力差的情況下，由于潤滑油通過循環槽在兩個空間之間產生流動，因此兩個空間的油壓也能夠保證等壓。
上述循環槽是由具有例如第一半徑方向槽在止推軸承部的底部側，軸承部件的一側的端面與之相對的軸套面之間形成；第二半徑方向槽在軸套的開口部側，在軸承部件的另一側的端面與之相對的密封部件之間形成；軸向槽在軸承部件的外圓周面與軸套內外圓周面間形成構成。
本發明的“流體軸承裝置”中，雖然含有流體動壓動壓軸承裝置含有使動壓發生在軸承間隙內的潤滑油上的動壓發生機構；流體圓形軸承裝置(軸承面為圓形的軸承裝置)含有動壓發生機構；但是規定更優異的軸支撐功能的流體動壓軸成裝置是理想的。規定為流體動壓軸成裝置時，作為上述“動壓發生機構”，可通過徑向軸承間隙，在相對的軸承部件的內圓周面以及軸部件的外圓周面中，在一個內圓周面內設置動壓槽的結構；也可由非圓形，例如用數個2圓弧、3圓弧、4圓弧等圓弧描繪的上述的一個圓周面的構成(用數個圓弧描繪的徑向軸承面也可稱為“圓弧軸承”)。前者情況下，作為動壓槽的形狀，也可采用如人字形、螺旋形、數個軸向槽形(在徑向軸承面內，設置數個軸向槽的軸承也可稱作“步進式軸承”。)等各種眾所周知的動壓槽形狀。另一方面，通過止推軸承間隙，在相對面的一個面通過形成人字形、螺旋形等動壓槽，也可構成止推動壓軸承部，另外，作為軸承部件的材質除多孔燒結金屬外，還可以采用銅合金、不銹鋼、黃銅、鋁合金等。
另外，為解決上述課題，本發明規定，在其結構具有軸部件軸承部件含有含油燒結金屬構成，通過軸部件的外圓周和徑向軸承間隙，相對；軸套將軸承部件固定在內圓周上；軸部件與軸承部件相對運轉中，使流體動壓發生在徑向軸承間隙，采用非接觸式方法支撐軸部件，且在軸承部件的外圓周，使在其兩端面開口形成潤滑流體流動的槽形結構中，規定上述槽設定為三個以上，最理想的是設置三個。
如上所述，通過設置三個以上的槽，由于可增加在各方向上的軸承鋼性，所以就可提高軸承的旋轉精度。
在軸部件上設置與軸承部件的一個端面相對的凸緣部，通過使流體動壓發生在軸承部件的該端面與凸緣部的端面間被形成的止推軸承間隙中，即使在止推方向上，也可采用非接觸式支撐軸部件。這時，止推軸承間隙的潤滑流體因離心力的影響能更多的流入到槽中，但如果是三個以上的循環槽，則也可以切實吸收這種潤滑流體。
軸承面的動壓槽在將潤滑流體擠壓到上述止推軸承間隙中的非對稱形狀時，可進一步增加潤滑流體向槽的流入量，但即使在這種情況下，也具有可吸收多余潤滑流體。
圖1為表示涉及本發明第1實施形態的流體動壓軸承裝置斷面圖。
圖2為表示涉及本發明第2實施形態的流體動壓軸承裝置斷面圖。
圖3為表示涉及本發明第3實施形態的流體動壓軸承裝置斷面圖。
圖4為表示涉及本發明第4實施形態的流體動壓軸承裝置斷面圖。
圖5為機試驗中采用的流體軸承裝置斷面圖。
圖6為表示熱循環曲線圖。
圖7為安裝現有流體軸承裝置的主軸電動機斷面圖。
圖8為2圓弧軸承裝置橫斷面圖。
圖9為表示作為動壓發生機構在軸承部件的內圓周面形成數個軸向槽形動壓槽實施例的斷面圖。
圖10為表示作為動壓發生機構由數個圓弧構成軸承部件內圓周面的實施例斷面圖。
圖11為表示作為動壓發生機構由數個圓弧構成軸承部件內圓周面的實施例斷面圖。
圖12為表示作為動壓發生機構由數個圓弧構成軸承部件內圓周面的實施例斷面圖。
圖13為表示規定為不具備動壓發生機構的圓形軸承的徑向軸承部實施例斷面圖。
圖14為表示具有循環槽流體軸承裝置的一實施形態斷面圖。
圖15為表示具有循環槽流體軸承裝置的其它實施形態斷面圖。
圖16為表示減壓試驗的試驗結果圖。
圖17為表示裝機試驗的試驗結果圖。
圖18為表示潤滑油泄漏試驗的試驗結果圖。
圖19為表示潤滑油泄漏試驗的試驗結果圖。
圖20為表示本發明中涉及的流體動壓軸承裝置的縱斷面圖。
圖21為軸承部件斜視圖。
圖22為表示各種軸承中無次元剛性圖。
圖23為3圓弧軸承橫斷面圖。
圖24為4圓弧軸承橫斷面圖。
圖25為說明偏心率的橫斷面圖。
圖26為在軸向形成非對稱的徑向軸承面的動壓型軸承裝置的縱斷面圖。
具體實施例方式
以下說明本發明的實施形態。
圖1表示涉及本發明實施形態的流體動壓軸承裝置1。該流體軸承裝置1，例如如圖7所示，是安裝成信息設備用主軸電動機，作為其主要部件，由軸套2在一端側(在圖1中上側)具有開口部2a，在其它端側(在圖1中下側)具有底部2c，呈有底形圓筒狀；軸承部件3被固定在軸套2的內圓周面上，呈圓筒狀；軸部件4密封部件6被固定在軸套2的開口部2a上構成。如下所述，軸承部件3的內圓周面3a與軸部件4的外圓周面4a之間，在軸向隔離設置第1徑向軸承部R1與第2動壓軸承部R2。另外，在軸套2的底部2c與軸部件4的下側端面4b之間設置止推軸承部T。
軸套2由例如黃銅等軟態金屬材料形成，具有圓筒狀的側部2b與底部2c。在底部2c的內底面的、形成止推軸承面的范圍內，配置例如樹脂制成的止推板6。在本實施形態中，軸套2與側部2b和底部2c呈整體結構，但將側部2b與底部2c作為分體結構，將形成底部2c的金屬質蓋狀部件固定在側部2b的其它側開口部，也可以用粘接等的手段固定、密封。這時，止推板6配置在上述蓋狀部件的上面。
軸部件4由例如不銹鋼(SUS420J2)等金屬材料形成，其下側端面4b凸球狀。
軸承部件3由例如燒結金屬構成的多孔體，尤其是以銅為主要成份的燒結金屬多孔體形成。另外，在軸承部件3的內圓周面3a上，在軸向隔離、設置在呈徑向軸承面(第1徑向軸承部R1與第2徑向軸承部R2的徑向軸承面)的上下兩個范圍。在這些范圍內，分別形成動壓槽，例如人字形動壓槽3a1、3a2。
軸部件4的外圓周面4a被插入在軸承部件3的內圓周面3a內，通過承軸承部件間隙，在與軸承部3的內圓周面3a呈徑向軸承面的范圍(上下兩處的范圍)分別相對。另外，軸部件4的下側端面4b與止推板6的上面接觸。
密封部件5為環形的結構，壓入在軸套2的開口部2a的內圓周面內，用粘接等手段被固定。在本實施形態中，密封部件5的內圓周面5a形成圓筒狀，密封部件5的下側端面5b與軸承部件3的上側端面3b接觸。
密封部件5的內圓周面5a通過與軸部件4的外圓周面4a所規定的間隙相對。由此在兩者之間形成圓筒狀的密封空間S1。用密封部件5密封的軸套2的內部空間含有軸承部件3的內部氣孔(多孔組織的氣孔)，使空氣不夾雜，由潤滑油填滿，其潤滑油的油面位于密封空間S1內。密封空間S 1的容積設定為應大于填滿在軸套2的內部空間的潤滑油在使用溫度范圍內的容積隨溫度變化的變化量。根據這一方法，潤滑油的容積即使隨溫度變化而容積改變時，常常可將潤滑油的油面保持在密封空間S1內。
例如在下述形態下，潤滑油注入到軸套2的內部空間。首先，安裝各部件(軸套2、軸承部件3、軸部件4、止推板6、密封部件5)，安裝未注油的流體軸承裝置1，將該未注油的流體軸承裝置1在真空槽中浸泡在潤滑油中。軸套2內部空間的空氣經在真空槽內抽真空，排出。在該內部空間呈不夾雜空氣的狀態。然后，若在大氣壓中敞開，用潤滑油填滿軸套2的內部空間。潤滑油注入結束，則從真空槽中取出流體軸承裝置1，并升溫到流體軸承裝置1的上限工作溫度。隨著這種升溫，填滿在軸套2內部空間的潤滑油發生熱膨脹，剩余的潤滑油從密封空間S1排放到外部。由該方法，即使流體軸承裝置1在工作上限溫度運轉時，潤滑油的油面也能維持在密封空間S1內。然后，若升溫停止，潤滑油的油面隨著溫度下降而降低，下降到密封空間S1內的適當水平。
在上述注油工序中，按照真空槽內的真空度，有時在軸套2內部空間也殘留著微量空氣，但該空氣量在所規定水平時，即在假設作為流體軸承裝置1及其安裝的電動機在使用、運輸環境的環境條件下，也可規定由于軸套2的內部空間殘留的空氣膨脹，從密封空間s1擠壓出潤滑油而不泄漏到軸套2的外部的水平。在該實施形態中，即使在100Torr的減壓下，將流體軸承裝置1以正置形態(將軸套2的開口部2a側向上的形態)、倒置形態(將軸套2的開口部2a側向下的形態)、橫向放置形態(將軸套2的開口部2a側水平配置的形態)、斜置形態(軸套2的開口部2a側向傾斜方向配置的形態)時，規定潤滑油應不泄漏到外部。
在上述結構的流體軸承裝置1中，若軸部件4旋轉，則在上述徑向軸承間隙產生潤滑油動壓，軸部件4的外圓周面4a由于在上述徑向軸承間隙內形成的潤滑油的油膜在徑向可自由地旋轉，進行非接觸式支撐。由此，構成在將軸部件4，在徑向自由地旋轉，自由地非接觸式支撐的第1徑向軸承部R1與第2徑向軸承部R2。同時，軸部件4的下側端面4b通過止推板6接觸、支撐；因此，軸部件4在止推方向自由地旋轉、支撐的止推軸承部T構成。
該實施形態的流體軸承裝置1即使因周圍溫度變化和電動機的發熱，或在高原地區使用以及空中運輸時等減壓環境下的軸套內部空間殘留的空氣產生膨脹、收縮，且受電動機的形態，潤滑油也不從軸套2的內部泄漏到外部，可穩定地運行、運輸。
圖2表示涉及第2實施形態的流體軸承裝置1’。該實施形態的流體軸承裝置1’與上述第1實施形態不同點在于密封部件5’的內圓周面與其相對的軸部件4’的外圓周面間形成的密封空間S2，在軸套2的一端側(外部方向)形成逐漸擴大的圓錐形。在該實施形態中，為了形成圓錐形密封空間S2，將密封部件5’的內圓周面向一端側，設置成逐漸擴徑形態的圓周面5a’；且在與圓周面5a’相對的軸部件4’的外圓錐面上向一端側設置成逐漸呈減徑形狀的圓錐面4a1’；而且也可在圓錐面5a’與圓錐面4a1’中的任意一面設定為圓筒面。
如圖2中虛線圓內放大所示，由于在密封空間S2內存在著潤滑油L的油面，密封空間S2內的潤滑油L因虹吸力，被吸入到密封空間S2向變窄的方向(其它端側軸套2的內部方向)。為此，可有效地防止潤滑油L從軸套2的內部向外部泄漏。另一方面，由于在軸部件4’的外圓周面上設置圓錐面4a1’，在軸部件4’運轉時，密封空間S2內的潤滑油L受到離心力，沿圓錐面4a1’被吸入到密封空間S2呈窄小的方向(軸套2的內部方向)。因此，加上上述虹吸力產生的吸入作用，另外也由于離心力產生的吸入作用，因此，與上述的第1實施形態的流體軸承裝置1相比，更進一步提高了防止潤滑油L泄漏的效果。
圖3表示涉及第3實施形態的流體動壓軸承裝置1。該流體軸承裝置1由于安裝了例如圖7中所示的信息設備用主軸電動機，因此，作為其主要部件由軸套2在一端側(在圖3中的上側)具有開口部2a，在其它端側(圖3中下側)有底部，呈有底圓筒狀；軸承部件3固定在軸套2的內圓周面內，呈圓筒狀；軸部件4密封部件5固定在軸套2的開口部2a上；構成。如下所述，在軸承部件3的內圓周面3a與軸部件4的外圓周面4a間，設置第1徑向軸承部R1與第2動壓軸承部R2在軸方向隔離。另外，在軸套2的底部2c與軸部件4的下側端面4b間設置止推軸承部T。
軸套2由例如黃銅等軟態金屬材料形成，具有圓筒狀側部2b和底部2c。在底部2c的內底面、呈止推軸承面的范圍內，配置例如樹脂質的止推板6。在本實施形態中，軸套2與側部2b與底部2c呈整體結構，但側部2b與底部2c設置為分體結構，將呈底部2c的金屬質蓋狀部件固定在側部2b的其它側開口部，也可用粘接等的手段進行固定、密封。這時，止推板6配置在上述蓋狀部件的上面。
軸部件4由例如不銹鋼(SUS420J2)等金屬材料形成，其下側端面4b形成凸球狀。另外，在軸部件4的外圓周面4a上，可用壓入、粘接等適當的機構將作為突出部的圓板形墊圈7固定。
軸承部件3由例如燒結金屬構成的多孔體，特別是以鋼為主要成份的燒結金屬多孔體形成。另外，在軸承部件3的內圓周面3a上，在軸方向上設置呈徑向軸承面(第1徑向軸承部R1與第2徑向軸承部R2的徑向軸承面)的上下兩個范圍隔離。在這些范圍中，分別形成動壓槽，例如人字形動壓槽3a1、3a2。
軸部件4的外圓周面4a被插入在軸承部件3的內圓周面3a上，呈軸承部件3的內圓周面3a的徑向軸承面的范圍(上下兩個范圍)，分別通過徑向軸承間隙相對。另外，軸部件4的下側端面4b與止推板6的上面接觸。
密封部件5為環形，通過壓入、粘接等手段固定在軸套2的開口部2a的內圓周面內。在該實施形態中，密封部件5的內圓周面5a形成圓筒狀，密封部件5的下側端面5b同軸承部件3的上側端面3b按規定的軸向間隔部X隔離，相對。
軸部件4上設置的墊圈7配置在軸向間隔部X內，軸部件4的下側端面4b在與止推板6的上面接觸的狀態下，在墊圈7的上側端面7a與密封部件5的下側端面5b間設置軸向間隙X1，在墊圈7的下側端面7b與軸承部件3的上側端面3b間設置軸向間隙X2。軸向間隙X1的大小為0.05mm～0.5mm，最理想的是0.05mm～0.3mm。軸向間隙X2在軸部件4旋轉時，墊圈7的下側端面7b可設定為不與軸承部件3的上端面3b接觸的尺寸，但權衡各部件的尺寸公差與安裝誤差等，規定為0.05mm以上是理想的。該軸向間隙X2的尺寸也可規定為與軸向間隙X1相同，也可比軸向間隙X1大或小。
密封部件5的內圓周面5a與軸部件4的外圓周面4a隔開規定的間隙相對。因此，在兩者之間形成圓筒狀的密封空間S1。用密封部件5密封的軸套2的內部空間含有軸承部件3的內部氣孔(多孔形組織的氣孔)，不夾雜空氣，用潤滑油填滿，其潤滑油的油面位于密封空間S1內。密封空間S1內的容積設定為應大于填滿軸套2的內部空間的潤滑油在使用溫度范圍內因溫度改變而容積改變的變化量。由此，即使在潤滑油的容積隨溫度出現變化時，也可將潤滑油的油面常常保持在密封空間S1內。
向墊圈2的內部空間，成為注入潤滑油，即使在從大氣壓到100Torr的減壓環境下，在軸套內部空間殘留的空氣發生膨脹、收縮，且不受電動機的形態限制，而形成潤滑油不從軸套2的內部泄漏的結構。
在本實施形態中，軸部件4受到外力與重力，在一端側對軸套2產生軸向相對移動，則設置在軸部件4的墊圈7與密封部件5接觸，因此，對軸部件4分別規定了在其以上軸向相對移動。由此，軸部件4可常常保持在軸套2內，防止從軸套2滑出。
另一方面，由于將墊圈7與密封部件5間的軸承間隙X1設定在0.05mm～0.5mm的范圍內，所以在穩定運轉時(軸部件4的下端面4b在接觸止推板6、支撐的狀態下旋轉時)墊圈7不與密封部件5接觸，可獲得穩定地運行狀態。另外，即使在軸部件4在軸向間隙X1的范圍內沿軸向相對移動時，空氣也流入到軸套2的內部，或不發生填滿墊圈2內部的潤滑油不發生從密封空間S1被擠出泄漏到外部的現象。
其它事項，由于按照第1實施形態，而將重復的說明省略。
圖4表示涉及第4實施形態的流體軸承裝置1’，該實施形態的流體軸承裝置1’與上述第3實施形態的不同點在于，將在密封部件5’的內圓周面及其相對的軸部件4’間的外圓周面間形成的密封空間S2，在墊圈2的一端側(外部方向)上形成逐漸擴大的圓錐形。在該實施形態中，為了形成圓錐形密封空間S2，將密封部件5’的內圓周面上，設置向一端側逐漸擴徑形狀的圓錐面5a’；且在圓錐面5a’相對的軸部件4的外圓周面，設置向一端側呈逐漸縮徑形狀的圓錐面4a1’。另外，可在圓錐面5a’與圓錐面4a1’中的一方形成圓筒面。
如圖4中虛線圓內擴大的部分所示，通過在密封空間S2內存在著潤滑油L的油面，密封空間S2內的潤滑油L。因虹吸力吸入到向密封空間S2呈狹小的方向(其它端側軸套2的內部方向)。為此，可有效防止潤滑油L從軸套2的內部向外部泄漏。另一方面，通過在軸部件4’的外圓周面通過設置圓錐面4a1’，在軸部件4’旋轉時，密封空間S2內的潤滑油L受到離心力，沿圓錐形面4a1’吸入到密封空間S2呈窄小方向(軸套2的內部方向)。因此，加上上述虹吸力產生的吸入作用，也由于離心力產生的吸入作用，所以，比上述第3實施形態的流體軸承裝置1，更進一步提高了防止潤滑油外泄的效果。
在以上說明的實施形態中，在呈徑向軸承面(第1徑向軸承部R1與第2徑向軸承部R2的徑向軸承面)的軸承部件3的內圓周面3a上，作為動壓發生機構，形成人字形動壓槽3a1、3a2，但代替人字形，也可形成螺旋發動壓槽。或如圖9所示，在呈徑向軸承面的軸承部件3的內圓周面的3a上，作為動壓發生機構，也可形成數個軸向槽形狀的動壓槽3a3(所謂“步進式軸承”)。
或如圖10～圖12所示，作為動壓發生機構，也可由非圓形，例如數個圓形弧構成呈徑向軸承面(第1徑向軸承部R1與第2徑向軸承部R2的徑向軸承面)的軸承部件3的內圓周面3a(所謂“圓弧軸承”)。圖10中示出的范例為由兩個圓弧面(3a4、3a5)構成軸承部件3的內圓周面3a的結構。圓弧面3a4的曲率中心O1與圓弧面3a5的曲率中心O2分別等距離偏離軸部件4的外圓周面4a(圓形)；圖11中示出的范例是由3個圓弧面(3a6、3a7、3a8)構成軸承部件3的內圓周面3a的結構。圓弧面3a6的曲率中心為O3，圓弧面3a 7的曲率中心為O4，圓弧面3a 8的曲率中心為O5，分別等距離偏離軸部件4的外圓周面4a(圓形)。圖12中示出的范例是由4個圓弧面(3a9、3a10、3a11、3a12)構成的軸承部件3的內圓周面3a的結構。圓弧面3a9的曲率中心為O6，圓弧面3a10的曲率中心為O7，圓弧面3a11的曲率中心為O8，圓弧面3a12的曲率中心為O9，分別等距離偏離軸部件4的外圓周面4a(圓形)。
尚且，以上的動壓發生機構也可設置在軸部件4的外圓周面4a上。
或如圖13所示，也可將第1徑向軸承部R1(第2徑向軸承部R2)作為不具備動壓發生機構。
在圖14中示出的實施形態，是在圖1及圖2中示出的實施形態的流體動壓軸承裝置中，用在配置與圓周方向上的一處或數處(圖示例中為兩處)的循環槽10，使徑向軸承部T與密封部件5的內圓周面5a和軸部件4的外圓周面4a間的密封空間S1聯通的結構。
密封部件5的內圓周面5a與軸部件4的外圓周面4a隔開規定的間隙、相對。由此，在兩者間形成圓筒狀密封空間S1。用密封部件5密封的軸套2的內部空間含有軸承部件3的內部氣孔(多孔狀組織的氣孔)，不使空氣夾雜，由潤滑油填滿，其潤滑油的油面位于密封空間S1內。密封空間S1內的容積設定為應大于填滿在軸套2的內部空間的潤滑油在使用溫度范圍內，容積隨溫度的改變而變化的變化量。由此，即使在潤滑油隨溫度改變而發生變化時，潤滑油的油面常常可維持在密封空間S1內。
循環槽10由第一及第二的半徑方向槽10a、10c與軸方向槽10b構成，在軸方向槽10b的兩端，具有將兩半徑方向槽10a、10c連接的結構。第1半徑方向槽10a在軸承部件3的一方(軸套底部2c側)的端面3c與之相對的軸套2的面形成。具體說來，在與軸套底部2c的內側面2c1間形成。另外，第2半徑方向槽10c在軸承部件3的其它方(軸套開口部2a側)端面3b與其相對的密封部件5的面形成，具體說來，在與密封部件5的內側面5b間形成。軸向槽10b在軸承部件3的外圓周面與軸套2的側部2b的內圓周面間形成。
在圖14中示出的實施形態中，第一及第二的半徑方向槽10a、10c均在軸承部件3的兩端面3c、3b內形成，軸方向槽10b在軸承部件3的外圓周面形成。軸部件4旋轉時，例如在止推軸承部T的空間(軸部件4的軸端部周圍的空間)中，若潤滑油的壓力升高，則通過循環槽10，潤滑油產生從止推軸承部T的周圍向密封空間S1流動，由此，在止推軸承部T的周圍與密封空間S1的周圍上的潤滑油壓力保持為等壓。因此，氣泡隨著潤滑油中局部減壓的產生而生成，可防止發生由此引起的潤滑流體泄漏與振動等。另外，在止推軸承部T的周圍，因潤滑油壓力升高的也能夠防止軸部件4的脫殼。與上述相反，密封空間S1的壓力升高時相同時，循環槽10保證止推軸承部T的周圍與密封空間S1等壓，也可防止由于氣泡的生成引起潤滑油泄漏等與軸部件4被擠壓到軸套底部2C上產生的止推板6的異常磨損這種弊病。
圖15是將循環槽10’形成在與軸承部件3相對的部件(軸套2以及密封部件5)上的實施形態。即第一半徑方向槽10a’形成在軸套底部2c的內側面2c1上；第二半徑方向槽10c’形成在密封部件5的內側面5b’上；軸向槽10b’形成在軸套側部2b的內圓周面上。通過該循環槽10’也可獲得與圖14中所示的實施形態相同的效果。
另外在圖14中表示圓筒狀密封空間S1、在圖15中表示圓錐形密封空間S2，但密封空間的形狀未作特別限定。與其相反，在圖14的實施形態中也可使用圓錐形密封空間S2；在圖15的實施形態中可使用圓筒狀的密封空間S1。
實施例在圖1示出形態的流體軸承裝置1上在上述形態(真空浸油)下注入潤滑油，通過改變那時真空槽內的真空度，制造了在大氣壓下開放后使軸套2的內部空間殘留的空氣量產生不同的5種試驗軸承裝置(實施例1～2，比較例1～3)。測定真空浸油后在軸套內部空間的殘留空氣量是很困難的，但例如若將真空槽內的真空度降壓到380Torr(大氣壓的1/2)，則由于可推算為在大氣壓中敞開后的軸套內部殘留有50vol％的內部空間容積的空氣，所以用這種方法推算出殘留空氣量。
采用上述各軸承裝置，檢驗潤滑油在減壓環境下放置時有無泄漏(減壓試驗)；以及將各種軸承裝置安裝成樣機的電動機；在大氣壓下改變運行形態，檢驗在ON-OFF運行時有無潤滑油泄漏(裝機試驗)；將試驗結果示于圖16(減壓試驗)、圖17(裝機試驗)。另外，試驗條件如下所述減壓機試驗真空度100Torr裝機試驗使用電動機CD-ROM樣機電動機轉速8000rpm氣氛溫度60℃電動機配置形態正置、橫向放置、倒置運轉條件ON-OFF(一周期30秒)機試驗時間30萬周期在減壓機試驗中，由于軸套內部的空間殘留的空氣量依真空槽的真空度不同而有差異，所以即使真空浸油，但在減壓下也有發生潤滑油泄漏的現象(比較例1～3)。
在裝機試驗中，將潤滑油點滴(比較例2、比較例3)在橫向放置或倒置形態中，在5到20萬周期發生潤滑油泄漏。另一方面進行真空浸油(實施例1、實施例2、比較例1)在30萬周期全部配置形態下潤滑油未發生泄漏。
因此可提供一種不發生潤滑油泄漏的流體軸承裝置，該裝置如實施例所述，通過在100Torr下注入不發生泄漏的潤滑油，即使在推測的任何使用形態、環境條件下，也可穩定的進行運行、運輸。
另外，制作出在圖3所示的結構中，在墊圈7與密封部件5間，將軸向間隙X1設定為0.1mm、0.3mm、0.5mm的三種流體軸承裝置(實施例3～5)。在各種流體軸承裝置1的軸部件4上安裝與樣機相等負載的惰速磁盤9(圖5)，在進行1000G落下沖擊試驗后，檢驗潤滑油有無從墊圈2的內部泄漏。沖擊值1000G是參考筆記本式電腦用的HDD裝置等，近年來的便攜式用電設備等使用的主軸電動機要求的耐沖擊負載特性進行了設定。另外，用與上述相同條件對圖7所示的現有的流體軸承裝置進行了試驗(比較例4)。圖18示出試驗結果。
從圖18示出試驗結果發現再加1000G的負載時，在比較例4中，軸部件從軸套脫離(軸承脫殼)，在實施例3～實施例5中未發生軸承脫離。也未發現潤滑油泄漏。
另外，將上述實施例3～實施例5以及比較例4的流體軸承裝置分別安裝在樣機電動機(激光束打印機用廣角掃描裝置電動機)上，在下述條件下運行后，檢驗潤滑油是否從軸套內部泄漏。試驗結果示于圖19。
運行條件樣機電動機LBP用廣角掃描裝置電動機轉速30000rpm熱循環曲線參照圖6試驗時間20周期電動機配置形態橫向放置形態、倒置形態從圖19中試驗結果發現在加熱循環運行時，在比較例4中出現潤滑油泄漏，但在實施例3～5中，即使在橫向放置形態、倒置形態的任何一種形態配置，均未發現潤滑油泄漏。
從以上本發明顯示出以下示出的效果。
(1)在減壓環境下，特別是由于在從大氣壓至100Torr環境下，即使在軸套內部空間殘留的空氣發生膨脹、收縮，但由于用潤滑油填滿軸套內部空間而潤滑油不泄漏到外部的水平，所以在高溫、低溫環境，以及在高原地區使用和空運時的減壓環境下等，以電動機使用、運輸環境所推測的任何環境條件下，即使在采用正置形態、倒置形態、橫向放置形態等任意形態時，也可使潤滑油不從軸套內部向外部泄漏，進行穩定地運行、運輸。
(2)在軸套內部空間，在不夾雜空氣的狀態下，通過填滿潤滑油可防止因空氣的混入產生的潤滑油泄漏與氣蝕的發生。
(3)因與密封部件接觸，通過將規定在軸向相對移動到軸部件軸套的一端側的突出部，可使軸部件常常保持在軸套內，防止從軸套脫離。
(4)通過在突出部與密封部件間設置0.05mm～0.5mm的軸向間隙，可回避突出部與密封部件的接觸，可獲得穩定的運行狀態。同時，即使在軸部件在上述軸向間隙范圍內的軸向相對移動時，也可防止空氣流入到軸套內部與防止潤滑油從軸套內部的泄漏。
(5)在密封部件的圓周面與其相對的軸部件的外圓周面間，通過設置向一端側逐漸擴大的圓錐形的密封空間，以提高密封性，可進一步有效地防止潤滑油的泄漏。
(6)通過設置使止推軸承部與密封空間連通的循環槽，即使在止推軸承部與密封空間產生潤滑油壓力差的情況時，也可使兩者等壓。因此可防止由壓力差的發生引起的氣泡生成、潤滑油泄漏、軸承脫殼、止推板的異常磨耗等弊病。
圖20是表示流體動壓軸承裝置的其它實施形態。該實施形態中的動壓型軸承裝置，其主要結構有軸承部件3圓筒狀；軸部件4軸套2有底桶狀部件構成。
軸承部件3使潤滑油或潤滑脂油浸在燒結金屬上，在使細孔內含有油的含油燒結金屬上形成。作為燒結金屬，可使用例如銅基或鐵基或雙方為主要成分的金屬，最理想的是使用含銅20～95％成形。該軸承部件3與過去相同，經壓粉成形→燒結→整形→含油的各工序制造，經這種方法所得到的軸承部件3的內圓周面以及在一方向的端面3c，通過沖壓加工等手段形成下述的動壓發生用槽3a1、3a2(動壓槽)。
在軸承部件3的內圓周，形成作為動壓發生機構具有數個動壓槽3a1、3a2的徑向軸承面的12a、12b。在圖示例中，舉例示出使在軸向隔離，形成兩個徑向軸承面12a、12b的情況，但徑向軸承面12a、12b的數量不限制在兩個，也可為一個或三個以上。徑向軸承面12a、12b、的動壓槽3a1、3a2，若是對軸向成傾斜形狀是足夠的。除如圖中示出人字形排列外，也可以排列成螺旋形。此外，也可使用不具有調和波形等動壓槽的非圓形的徑向軸承面。
軸部件4是由不銹鋼等金屬材料形成。由設置在直線狀軸部4c與軸部4c的端部的圓盤狀凸緣部4d構成。軸部4c與凸緣部4d，除在壓入的其它部件上形成外，也可用鍛造等手段整體成形。
軸套2將一端開口，同時形成將其它端封閉的有底桶狀。軸承部件3在軸套2的內圓周，由壓入或粘接等手段固定。這時，在軸承部件3的內圓周配置軸部件4的軸部4c。在軸套2的底部2c與軸承部件3的一方端面3c間的空間配置凸緣部4d。軸套底部2c，如圖所示，除與桶狀的側部2b整體成形外，也可與側部2b在分部件上形成，通過將這些部件咬合、安裝。側部2b的開口部由于防止油作為潤滑流體流出，所以，由密封部件5密封，在密封部件5與其相對的軸承部件3的端面3b間，為了提高儲油效果，因此形成軸向微小的間隙，在該狀態下，凸緣部4d的兩個端面4d1、4d2、分別與軸承部件3的一個端面3c，以及軸套底部2c的止推承受面9a1相對。在與凸緣部4d相對的軸承部件3的3c以及軸套底部2c的內底面2c1上分別形成具有作為動壓發生機構的數個動壓槽(圖示中省略)的止推軸承面11a、11b。止推軸承面11a、11b的動壓槽形狀是任意的，除與徑向軸承面12a、12b相同，形成人字形或螺旋形動壓槽外，也可形成步進型止推軸承面。動壓槽代替軸承部件端面3c和內底面2c1，可在凸緣部4d的兩個端面4d1、4d2上形成。這時，在凸緣部4d的兩個端面4d1、4d2上形成上述止推軸承面。
在徑向軸承面12a、12b與軸部4c的外圓周面間的微小間隙(徑向軸承間隙)，以及止推軸承面11a、11b與其相對的面(圖示例為凸緣部4d的兩個端面4d1、4d2)間的微小間隙(止推軸承間隙)分別填滿作為潤滑流體的油。在軸部件4與軸承部件3相對旋轉時(本實施形態中軸部件4運行時)由于各軸承面12a、12b、11a、11b的作用，在徑向軸承間隙與止推軸承間隙產生油的動壓，軸部件4在徑向以及止推方向的兩個方向上對軸承部件3以非接觸方式支撐。
在軸承部件3的外圓周上，面對軸向形成在該兩端面3b、3c上開口的槽，即循環槽10。該循環槽10是使在軸套2的底部2c與軸承部件3的端面3c間的密封空間與軸承外部連通的結構，發揮著作為使油在軸向流通的通路作用。循環槽10中的油被軸承部件3吸收，另一方面，從軸承部件3的表面滲出再供給各軸承間隙。在本發明中，由于下述理由，規定該循環槽10在圓周方向上等間隔設置三個以上，最理想的是三個(參照圖21)。
于是，在形成三個循環槽10時，整形后由于循環槽10的部分與其它部分的彈回量不同，所以軸承部件3，如圖23所示，變形為由三條大直徑圓弧13構成的略三角形斷面(以下將這種變形的軸承部件稱作“3圓弧軸承”)；另外，在形成四個循環槽10時，由于同樣的理由，整形的軸承部件，如圖24所示，變形為四個由四條大直徑圓弧13構成的略四角形斷面(也稱為“4圓弧軸承”)；圖示中雖作省略，但在設置成5以上的循環槽10時，也變形成具有與循環槽10數量相同的大直徑圓弧的多角形(“5圓弧軸承”、“6圓弧軸承”等)的斷面。另外，圖23及圖24，為了通俗理解，所以對圓形的變形率作了放大性地描述，但用眼睛不能明確辨認這種程度的變形。
圖22是表示現有徑向軸承的2圓弧軸承、3圓弧軸承以及4圓弧軸承中的油膜無次元剛性的解析結果。這是用雷諾微分方程式這種二階微分方程式表示軸承間隙內的流體壓力，并由計算機將其在數值上解出求值所得到的結果。在壓力呈減壓的范圍內，作為壓力極限條件使用雷諾條件。在此所說的雷諾條件，是在油膜斷裂部，壓力梯度為零時滿足流量連續的條件。
在此，2圓弧軸承、3圓弧軸承以及4圓弧軸承是在各自的圓周方向上，以10°為寬度，分別設置2個、3個、4個等間隔循環槽10的軸承。另外，任何一個軸承都可將軸承部件3的軸向長度L與外徑之比(L/D)設定為0.5。另外，軸部件4的偏心率ε，以ε＝0.1作為標準。(2圓弧軸承的偏心率是0.0868)。另外，ε＝0表示如圖25中虛線所示的軸承部件3與軸承部件4的軸心一致的狀態；ε＝1，表示如該圖的雙點虛線所示的軸部件4內接在軸承部件3的狀態(圖25中的徑向軸承的寬度作了放大性地描述)。
圖中的Kxx、Kyy、Kxy、Kyx是表示油膜彈性的常數的參數；用軸承面分別將在數值上解出的壓力部分布積分，通過在x方向、y方向上分別將在x、y方向求出的負載通過數值微分求出。用無次元表示這些數值，若用Kij表示4個無次元剛性，則有次元剛性Kij由下式表示Kij＝(W/Cp)Kij式中，W表示軸承負載，Cp表示軸承半徑間隙。
注腳xx是表示在X方向(橢圓的短軸方向)產生力的在X方向的位移；yy表示是表示在Y方向(橢圓的短軸方向)產生力的在Y方向的位移；xy是表示X方向(橢圓的短軸方向)產生力在Y方向的位移；yx是表示在Y方向(橢圓的短軸方向)產生力的X方向的位移。標注注腳xy、yx是表示受到不是自己而是受到來自其它運動的位移產生的力的連續項。在連續項大時，增大了軸部件4的振擺回轉運動的不穩定性。由圖22可以理解在2圓弧軸承中，Kxx與Kyy不平衡，對于負載方向產生的軸承剛性之差大；在3圓弧軸承及4圓弧軸承中，為了使兩個值的達到平衡，而無這種不匹配的現象。由上述看出，彈回后的軸承部件3的斷面形狀應近似于3圓弧軸承與4圓弧軸承，循環槽10的數量固定為3個以上是理想的。
另一方面，在考慮批量生產時的徑向軸承間隙的間隙管理時，在4圓弧軸承中，根據測量方向，對于內徑尺寸形成大的誤差(參照圖24的箭頭)；而在3圓弧軸承中，這種誤差小(參照圖23的箭頭)。因此，與4圓弧軸承相比，3圓弧軸承可減少內徑尺寸公差的范圍，可以更低成本制造。另外，若根據圖22，則連續項Kxy、Kyx的絕對值，由于3圓弧軸承小，所以甚至在這點上也是3圓弧軸承更理想的。另一方面，在5圓弧軸承以上的軸承中，為了要使彈回變形后的斷面形狀接近于圓形軸承，因此在軸部件4既有產生被稱作旋轉的不穩定自勵運動的可能性，也增大了槽加工的成本。由于以上理由，要將彈回變形后的形狀近似為3圓弧軸承，則循環槽形成3個是最理想的。
圖26是在兩個徑向軸承面12a、12b中，將軸套2的底部側的軸承面12b對其它軸承面12a在軸向形成非對稱，采用動壓槽3a1、3a2加強油向軸套底部側吸入力的結構。這時，由于油膜的形成范圍偏離軸套底部側，所以增加了在循環槽10中流入的油量，在現有的兩個循環槽(25參照圖8)中，存在著不能充分吸收油的流動速度的可能性。但如上訴所述，通過將循環槽10設置成3個以上，就可以避免這種困境。循環槽的數量可按油的流動決定，當考慮到旋轉精度，如上述所述，形成3個循環槽10是最理想的。
如根據本發明，由于在軸承部件的外圓周上形成3個以上的循環槽，所以可防止在整形后因軸承部件的彈回變形使軸承剛性不穩定，還可進一步提高軸承的旋轉精度。
權利要求
1.一種的流體軸承裝置，其特征在于其在含有軸套在一端側具有開口部，在其它端側具有底部；軸部件及軸承部件被配置在上述軸套中；徑向軸承部被設置在上述軸承部件的內圓周面與上述軸部件的外圓周面間，用在徑向軸承部間隙產生的潤滑油的油膜，在徑向采用非接觸式將上述軸部件支撐；止推軸承部被設置在上述軸套的底部，在止推方向將上述軸部件的其它端側的端面支撐；密封部件被配置在上述軸套的開口部的結構中，其特征在于設置成與上述密封部件接觸，將規定在軸向相對移動到對上述軸部件的上述軸套的一端側的突出部設置在上述軸部件上。
2.如權利要求1所述的流體軸承裝置，其特征在于上述軸套的內部空間用潤滑油填滿，且即使因在從大氣壓到100Torr的減壓環境下，上述軸套的內部空間殘留的空氣的膨脹、收縮，潤滑油也不從上述軸套的內部泄漏。
3.如權利要求1所述的流體軸承裝置，其特征在于在上述突出部與上述密封部件間，設置0.05mm～0.5mm的軸向間隙。
4.如權利要求2所述的流體軸承裝置，其特征在于在上述突出部與上述密封部件間，設置0.05mm～0.5mm的軸向間隙。
5.一種流體軸承裝置，其特征在于其在含有軸套在一端側具有開口部，在其它端側具有底部；軸部件及軸承部件被配置在上述軸套中；徑向軸承部被設置在上述軸承部件的內圓周面與上述軸承部的外圓周面間，用在徑向軸承間隙產生的潤滑油的油膜，在徑向采用非接觸式，將上述軸部件支撐；止推軸承部在止推方向將軸部件的軸端部采用接觸式支撐；密封部件被配置在上述軸套的開口部，在與軸部件的外圓周間形成密封空間的結構中，其特征在于設置使止推軸承部與密封空間連通的循環槽。
6.如權利要求5所述的流體軸承裝置，其特征在于其含有第一半徑方向槽上述循環槽在軸套的底部側，在與軸承部件一端面與該相對的軸套的面間形成；第二半徑方向槽在軸套開口部側，在軸承部件的其它端面與其相對的密封部件的面間形成；軸向槽在軸承部件的外圓周面與軸套的內圓周面間形成。
7.一種電動機，其特征在于其含有從權利要求1～6中任意一項記述的流體軸承裝置。
8.一種流體動壓軸承裝置，其特征在于其在含有軸部件；軸承部件由含油燒結金屬構成，通過軸部件的外圓周與徑向軸承間隙，相對；軸套將軸部件固定在內圓周內；以軸部件與軸承部件的相對運轉，使流體動壓發生在徑向軸承間隙，采用非接觸式將軸部件支撐；且在軸部件的外圓周使其兩端面形成開口，形成潤滑流體流動的槽的結構中，其特征在于具有3個以上的上述槽。
全文摘要
本發明提供一種流體軸承裝置，用密封部件(5)被密封的軸套(2)的內部空間含有軸承部件(3)的內部氣孔(多孔組織氣孔)，使空氣不夾雜、用油潤滑體填滿，該潤滑油的油面位于密封空間S1內。在100Torr的減壓下，即使將流體軸承裝置(1)以正置形態、倒置形態、橫向放置形態、傾斜配置形態等任意形態配置時，潤滑油不泄漏到軸套(2)的外部。
文檔編號F16C32/00GK1782451SQ20051012431
公開日2006年6月7日 申請日期2002年11月11日 優先權日2001年11月13日
發明者栗村哲彌, 山本康裕, 川瀨達夫 申請人:Ntn株式會社