動壓軸承裝置和使用該軸承裝置的電機的制作方法

專利名稱：動壓軸承裝置和使用該軸承裝置的電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動壓軸承裝置及其制造方法和使用這種軸承裝置的 電機，該動壓軸承裝置通過在軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用以非 接觸的方式來可旋轉地支撐軸元件。該軸承裝置適合用在信息處理設備 上，包括用于如HDD和FDD的磁盤裝置、用于CD-ROM、 CD-R/RM、 DVD-ROM/RAM 等的光盤裝置以及用于MD、 MO等的磁光盤裝置的主軸電機，在激光束打 印機(LBP)中的多面掃描儀電機，或者用于如軸流式風扇的電動設備的 小型電機。
背景技術：
在上述各種電機中，除了高旋轉精度之外，還要求諸如高速、低成 本和產生較低噪音的性能。決定這些性能要求的其中一個結構組件是支 撐電機主軸的軸承。近年來，已經研究或者實際使用具備優良的上述性 能的動壓軸承來作為這種軸承。例如，裝在如HDD的磁盤驅動裝置的主軸電機中的動壓軸承裝置設置 有徑向軸承部分和推力軸承部分，該徑向軸承部分沿著徑向以非接觸方 式可旋轉地支撐軸元件，該推力軸承部分沿著推力方向以非接觸方式可 旋轉地支撐軸元件。該徑向軸承部分構造成具有動壓軸承，其中在軸承 套的內圓周表面或者軸元件的外圓周表面上設置用來產生動壓的凹槽 (動壓產生槽)。該推力軸承部分例如構造成具有動壓軸承，其中動壓 產生槽設置在軸元件的凸緣部分的兩端面上或者設置在與這兩端面相對 的表面上(例如軸承套的端面，或者固定到軸承座上的推力元件的端面)(作為一個例子，參見日本專利公報No. 2002 — 061641)。通常，軸承套固定到軸承座的內圓周上，且推力元件固定到在軸承 座一端的內圓周上。此外，為了防止填入軸承座中的內部空間里的潤滑 油泄漏，經常在軸承座的另一端設置密封部分。在上述的動壓軸承裝置中，往往使用壓裝作為把推力元件固定到軸 承座一端的內圓周上的方法。另外，壓入推力元件之后，往往從軸承座 的外面將粘結劑填入該壓配合部分，從而用粘結劑密封該壓配合部分。 然而，伴隨著該壓裝過程，軸承座的外圓周的預定區域要經受向外的膨 脹變形，這將會帶來下面的問題。例如，當這種動壓軸承裝置用來旋轉支撐上述的任一電機時，通常 用粘結劑將該軸承座的外圓周緊密固定到支架(保持元件)的內圓周上， 并且應當考慮能夠獲得的粘結強度來確定這兩個元件的粘結部分的軸向 尺寸和粘結劑填充的間隙的尺寸。然而，如果在推力元件的壓裝過程中， 軸承座的外圓周的一部分粘結表面(固定表面)經受膨脹變形，那么當 把該軸承裝置固定到保持元件的內圓周時，粘結劑填充的間隙在軸向上 變得不均勻，這將帶來粘結強度的潛在下降以及潛在發生共振問題的擔 心。另外，另一種可能是通過壓裝把軸承座的外圓周緊密地固定到支架 (保持元件)的內圓周上，雖然與上面的方法相似，但是如果在推力元 件的壓裝過程中，軸承座的外圓周的一部分壓配合表面(固定表面)經 受膨脹變形，那么當把該軸承裝置壓入保持元件的內圓周時，在它們之 間的間隙沿著軸向將不再均勻，這將帶來壓配合強度的潛在下降以及潛 在發生共振問題的擔心。此外，當采用壓裝作為固定推力元件的方法時，可能會產生下面的 問題。艮P，在加工之后清洗該動壓軸承裝置的每一個結構組件以去除任何 細小的金屬顆粒，例如在組件的加工期間產生的切屑，然而在推力元件 的壓裝過程中，由于推力元件的外圓周和軸承座一端的內圓周部分之間 的滑動摩擦，可能產生例如磨損顆粒這樣的細小金屬顆粒(下文稱作"磨 蝕微粒")進入軸承座。進入軸承座中的任何磨蝕微粒將侵入在潤滑油 中的軸承部分，從而對軸承的性能或壽命造成不利的影響。此外，在上述的動壓軸承裝置中，粘結經常用作將軸承套固定到軸 承座上的方法。在這種情況下，例如預先把粘結劑涂覆到軸承座的內圓 周表面上，然后把軸承套插入軸承座內并且定位在預定位置上，之后粘 結劑硬化。然而，根據所涂覆的粘結劑的量，在軸承套插入軸承座內且 軸承套移動到預定位置的過程中，隨著軸承套的移動過量的粘結劑可以 到處涂布到軸承套的前面，從而對軸承套的定位或者軸承的性能造成不 利的影響。例如，在日本專利公報No. 2002—061641的文獻公開的動壓軸承裝置 中，通過使軸承套的一端面與設置在軸承座一端的密封部分(套環部分) 的內側表面相接觸而實現軸承套相對于軸承座的定位，然而如果發生過 量粘結劑的到處涂布，那么當軸承套移動到其終端位置時，粘結劑將集 聚在軸承套的一端面和該密封部分的內側表面之間，從而不能實現軸承 套相對于軸承座的精確定位。此外，本申請的申請人已經提出了 一個有關動壓軸承裝置的申請(日 本專利申請No.2002 — 117297)，其中在軸承套的外圓周表面上形成縱向 凹槽，并且在軸承套一端的端面內形成將該縱向凹槽與軸承套的內圓周 表面連通的橫向凹槽，從而形成填入軸承座的內部空間里的潤滑油的流 通通道。然而，在該動壓軸承裝置中，過量的粘結劑的到處涂布可能導 致粘結劑阻塞橫向凹槽。發明內容本發明的一個目的是解決由于軸承座的外圓周的固定表面的膨脹變 形帶來的上述問題，保證在軸承座和保持元件之間的固定狀態的穩定， 并且能夠獲得需要的固定強度。本發明的另一目的是防止上述的磨蝕微粒的鉆入。
本發明的再一目的是防止過量粘接劑的到處涂布，從而避免由于過 量粘接劑的到處涂布帶來的影響。為了達到上述的目的，本發明提供了一種動壓軸承裝置，其包括 軸承座；固定到軸承座的內圓周上的軸承套；具有軸部分和凸緣部分的 軸元件；固定到軸承座一端的推力元件；徑向軸承部分，其設置在軸承 套和軸部分之間、并且通過在徑向軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用 沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分；以及推力軸承部分，其設置在 軸承套和推力元件以及凸緣部分之間、并且通過在推力軸承間隙內產生 的潤滑油的動壓作用沿著推力方向以非接觸的方式支撐該凸緣部分，其 中該推力元件以預定過盈量壓裝在設置于軸承座一端的壓配合部分的內 圓周里面，該軸承座的外圓周具有固定表面，該固定表面沿著軸向具有 預定長度并且緊密地固定到保持元件的內圓周上，該固定表面具有在推 力元件的壓入過程中徑向向外變形預定量的變形區域，并且隨著推力元 件處于壓配合狀態，該固定表面沿著該固定表面的整個軸向長度在軸向 上呈基本筆直的形狀。在說明書中，"在軸向上基本筆直的形狀"的表述不但指該固定表 面沿著其整個軸向長度具有相同直徑的形狀(完全筆直的形狀)，而且還指該固定表面的整個變形區域或一部分變形區域的半徑相對于除了該 變形區域之外的其他區域的半徑的差值落入例如從一3(Vm到+ 5pm的范 圍內(接近筆直的形狀)。根據該結構，當推力元件在軸承座的壓配合部分內處于壓裝狀態時， 軸承座的固定表面沿著該固定表面的整個軸向長度在軸向上呈基本筆直 的形狀，從而當該固定表面緊密地固定在保持元件的內圓周上時，這種 固定狀態是穩定的，并且可以獲得需要的固定強度。此外，為了達到上述目的，本發明也提供了一種制造動壓軸承裝置 的方法，該動壓軸承裝置包括軸承座；固定到軸承座的內圓周上的軸 承套；具有軸部分和凸緣部分的軸元件；固定到軸承座一端的推力元件; 徑向軸承部分，其設置在軸承套和軸部分之間、并且通過在徑向軸承間 隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分；
以及推力軸承部分，其設置在軸承套和推力元件以及凸緣部分之間、并 且通過在推力軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著推力方向以非接 觸的方式支撐該凸緣部分，該方法包括步驟在該軸承座的一端形成壓 配合部分，該推力元件以預定過盈量壓入該壓配合部分內；在該軸承座 的外圓周上形成固定表面，該固定表面沿著軸向具有預定長度且緊密地 固定在保持元件的內圓周上；使該固定表面的變形區域相對于固定表面 的其他區域沿著徑向向內縮減一定量，該變形區域在推力元件的壓裝過 程中徑向向外變形預定的量，該變形區域的縮減量等于其向外變形量， 并且將該推力元件壓裝且固定到軸承座的壓配合部分的內圓周里面。通過使該軸承座的固定表面的變形區域相對于該固定表面的其他區 域徑向向內縮減一定的量，該縮減量等于在推力元件的壓裝過程中其向 外變形的量，當該推力元件處于壓配合狀態時，該軸承座的固定表面沿 著其整個軸向長度在軸向上呈基本筆直的形狀，從而當該固定表面緊密 地固定在保持元件的內圓周上時，這種固定狀態是穩定的，并且可以獲 得需要的固定強度。根據上述結構，作為把軸承座的外圓周的固定表面固定到保持元件 的內圓周里面的方法，可以采用用粘結劑固定、通過壓配合固定或者使 用其他一些合適方法來固定。另外，在軸承座的壓配合部分的另一端附 近可以設置軸承座的固定表面的變形區域，而且該變形區域可以形成為 其直徑朝軸承座一端逐漸減小的錐形。另外，為了達到上述目的，本發明也提供了一種動壓軸承裝置，其 包括軸承座；固定到軸承座的內圓周上的軸承套；具有軸部分和凸緣 部分的軸元件；固定到軸承座一端的內圓周部分的推力元件；徑向軸承 部分，其設置在軸承套和軸部分之間、并且通過在徑向軸承間隙內產生 的潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分；以及推力 軸承部分，其設置在軸承套和推力元件以及凸緣部分之間、并且通過在 推力軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著推力方向以非接觸的方式 支撐該凸緣部分，其中使用布置在它們之間的粘結劑把該推力元件壓裝 且固定到在軸承座一端的內圓周部分上。
根據該結構，即使在推力元件的壓裝過程中產生磨蝕微粒，那么磨 蝕微粒也會被粘結劑收集，從而當粘結劑硬化時將其密封在粘結劑里面。 結果，可以防止伴隨推力元件的壓裝過程而發生磨蝕微粒的鉆入。此外， 在該推力元件的壓裝過程中，粘結劑也發揮潤滑劑的作用，這意味著 不但可以抑制壓裝過程中磨蝕微粒的產生，而且也使壓裝操作變得更容 易。當該推力元件進行壓配合時，會發生粘結劑沿著壓入的方向到處涂 布在推力元件前面的現象。如果粘結劑的到處涂布十分顯著，那么粘結 劑可以遠達圍繞軸元件附近的地方，從而妨礙該軸元件的平穩旋轉。為 了避免發生這種現象，保留粘結劑的內部錐形空間最好設置在推力元件 的外圓周部分和在軸承座一端的內圓周部分之間，并鄰近推力元件的壓 配合部分。通過該內部錐形空間的毛細作用，沿著壓入方向到處涂布在 推力元件前面的粘結劑保持在該壓配合部分內，從而防止粘結劑流到軸 元件上。另外，作為改善粘結劑的保持力效果的結果，也可以改善用粘 結劑捕獲和密封磨蝕微粒的效果。通過在推力元件的外圓周部分和在軸承座一端的內圓周部分中的至 少一個上設置錐面可以形成該內部錐形空間。優選在推力元件的外圓周 部分上設置該錐面。除了上述的內部錐形空間外，為了保留粘結劑，也可以在推力元件 的外圓周部分和在軸承座一端的內圓周部分之間設置外部的錐形空間， 它鄰近在軸承座外側的推力元件的壓配合部分。在壓入該推力元件之后， 可以使用通過外部的錐形空間的毛細作用而保持的粘結劑來密封該壓配 合部分。如果在軸承座一端的內圓周部分內設置臺階部分，該臺階部分 位于外部錐形空間內，并且面向軸承座的外側，那么在推力元件壓入之 后保留在該外部錐形空間內的粘結劑的量將增加，從而能夠進一步改善 壓配合的密封效果。通過在推力元件的外圓周部分和在軸承座一端的內圓周部分中的至 少一個上設置錐面，可以形成該外部錐形空間。優選在推力元件的外圓 周部分設置錐面。 另外，為了達到上述目的，本發明也提供了一種制造上述動壓軸承 的方法，它包括步驟將粘結劑涂覆到在軸承座一端的內圓周部分上； 和將推力元件壓入位于已經涂覆了粘結劑的軸承座一端的內圓周部分里 面。另外，為了達到上述目的，本發明也提供了一種動壓軸承裝置，其 包括軸承座；通過粘結劑固定到軸承座的內圓周上的軸承套；軸元件； 徑向軸承部分，其設置在軸承套和軸元件之間、并且通過在徑向軸承間 隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分， 其中在軸承座的內圓周表面和軸承套的外圓周表面之間設置凹陷的粘結 劑儲存器。根據該結構，即使由于使用過量粘結劑而引起過剩的粘結劑，該過 剩的粘結劑會被收集在凹陷的粘結劑儲存器中，從而能夠防止到處涂布 的粘結劑對軸承套的定位和軸承的性能造成不利的影響。該粘結劑儲存器可以形成在軸承座的內圓周表面或者軸承套的外圓 周表面內。作為替換實施方式，可以在與該軸承座的內圓周表面和軸承 套的外圓周表面對應的位置上形成相對的凹陷部分，由該兩部分形成的 凹陷空間用作粘結劑儲存器。優選在軸承座的內圓周表面內形成粘結劑 儲存器。粘結劑儲存器也可以設置在多個位置上。雖然優選粘結劑儲存器為在兩個軸向方向上逐漸變窄的形狀，但是 對于粘結劑儲存器的形狀來講沒有特別的限制。當軸承套插入到軸承座 的內圓周表面內時，該粘結劑儲存器有時可以收集比實際過剩的粘結劑 多的大量粘結劑。然而在這種情況下，在完成軸承套的定位和粘結劑硬 化之間的時間段內，在毛細作用之下收集在粘結劑儲存器內的任何過剩 的粘結劑會沿著軸向流向該儲存器的更窄部分內，并且填充目標固定區 域(在軸承套的外圓周表面和軸承座的內圓周表面之間的空間)。因此， 能夠避免在該固定區域內粘結劑過量或不足的問題，能夠獲得穩定的固 定狀態。另外，本發明也提供了一種動壓軸承裝置，其包括軸承座；固定 到軸承座的內圓周表面上的軸承套；具有軸部分和凸緣部分的軸元件； 設置在軸承座一端的密封部分；設置在軸承座另一端的推力部分；徑向軸承部分，其設置在軸承套和軸部分之間并且通過在徑向軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分；以及推 力軸承部分，其設置在軸承套和推力部分以及凸緣部分之間、并且通過 在推力軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著推力方向以非接觸的方 式支撐該凸緣部分，其中潤滑油填充在軸承座的內部空間里面，并且該 密封部分的內側表面在其內徑側區域部分地接觸在軸承套一端的端面的 內徑側區域，并且該密封部分的內側表面在其外徑側區域，從在軸承套 一端的端面開始縮減，從而形成凹陷部分。根據該結構，填入軸承座內部空間里面的潤滑油能夠在該內部空間 里面循環，并且作為其結果，可以防止發生該內部空間里的潤滑油壓力 在局部區域為負壓的現象，能夠解決相關的問題，例如伴隨負壓的產生 而產生的氣泡，以及由于產生氣泡而引起的潤滑油泄漏或者振動。另外，在用粘結劑將軸承套固定到軸承座的內圓周表面上的情況下， 即使發生粘結劑的到處涂布，那么由于在該密封部分的內側表面的外徑 側區域和在軸承套末端的端面之間設置有具有需要容量的凹陷部分，所 以粘結劑不大可能沿著徑向凹槽的方向流動。結果，可以有效地避免徑 向槽被粘結劑阻塞的情形發生。


圖l是使用本發明的動壓軸承裝置的信息處理設備的主軸電機的剖 面圖。圖2是根據本發明一實施例的動壓軸承裝置的剖面圖。圖3 (a)是軸承套的剖面圖，圖3 (b)是表示軸承套的下端面的視圖，圖3 (c)是表示軸承套的上端面的視圖。圖4 (a)是表示推力元件的上端面的視圖，圖4 (b)是該推力元件的剖面圖。 圖6是表示軸承座的壓配合部分附近和固定表面的變形區域附近(在 該推力元件壓入之后)的部分放大的剖面圖。圖7和圖8表示通過布置在推力元件與軸承座底端的內圓周部分之間 的粘接劑將推力元件壓入該內圓周部分的情況，其中圖7是表示將粘接劑 涂覆到軸承座底端的內圓周部分上之后的狀態的部分放大剖面圖，圖8是 表示該推力元件壓入軸承座底端的內圓周中之后的狀態的部分放大的剖 面圖。圖9是表示根據另一實施例的動壓軸承裝置的剖面圖。
具體實施方式
本發明的實施例的描述如下。圖l表示裝有根據本實施例的動壓軸承裝置l的信息處理設備的主軸 電機結構的一個例子。該主軸電機用在例如HDD的盤驅動裝置上，并且 包括用作轉子的磁盤中心(diskhub) 3，用來支承磁盤中心3旋轉的動 壓軸承裝置l，作為止推元件用來保持動壓軸承裝置1的支架6，以及定子 4和轉子磁鐵5，它們設置在磁盤中心3和支架6之間且通過設置在它們之 間的預定間隙彼此相對。在該實施例中，磁盤中心3裝在動壓軸承裝置1 的軸元件2上。定子4附加到支架6的外圓周上，轉子磁鐵5附加到磁盤中 心3的內圓周上，并且定子4和轉子磁鐵5通過所述的間隙在徑向上彼此相 對。例如，用粘結劑將動壓軸承裝置1的軸承座7固定到支架6的內圓周上。 由磁盤中心3來保持例如磁盤的一個或者多個盤D。當定子4接通電源時， 轉子磁鐵5和定子4彼此相互作用產生旋轉磁場，從而磁盤中心3和軸元件 2—起旋轉。圖2表示動壓軸承裝置1。該動壓軸承裝置1包括軸承座7，固定到軸 承座7上的軸承套8和推力元件10，以及作為結構組件的軸元件2。第一徑向軸承部分R1和第二徑向軸承部分R2設置在軸承套8的內圓 周面8a和軸元件2的軸部分2a的外圓周面2al之間，并且沿著軸向彼此分 離。另外，第一推力軸承部分Sl設置在軸承套8的下端面8c和軸元件2的 凸緣部分2b的上端面2bl之間，并且第二推力軸承部分S2設置在推力元件
10的上端面10a和凸緣部分2b的下端面2b2之間。為了易于描述，把推力 元件10的一側稱作下側，并且把推力元件10的相對側稱作上側。例如，由例如黃銅的軟金屬或者例如熱塑性樹脂的樹脂材料形成軸 承座7，并且該軸承座包括圓柱形側邊部分7b以及從該側邊部分7b的上端 一體地徑向向內延伸的圓環密封部分7a。該密封部分7a的內圓周面7al通 過預定密封空間S與設置在軸部分2a的外圓周上的錐面2a2相對。另外， 其中壓裝有推力元件10的壓配合部分7bl形成在側邊部分7b的下端。該壓 配合部分7bl的內圓周具有比其中固定有軸承套8的內圓周面7c更大的直 徑，并且該壓配合部分7bl的壁厚比側邊部分7b的主要部分的厚度要薄。 此外，沿著軸向具有預定長度L的固定表面7d形成在軸承座7的外圓周上。如在圖6的放大視圖中所示，該固定表面7d位于壓配合部分7bl之上， 并且通過臺階部分7e與該壓配合部分的外圓周連接。另外，該固定表面 7d沿著其整個軸向區域L基本是直的。圖5表示將該推力元件10壓裝進入壓配合部分7bl之前的狀態。固定 表面7d包括變形區域7d2和其他區域7dl (在推力元件10的壓配合過程中 沒有經受膨脹變形的區域)，當該推力元件10經受壓配合時變形區域7d2 徑向向外變形一預定量。在該實施例中，變形區域7d2具有朝著向下方向 直徑逐漸減小的錐形形狀，并且通過臺階部分7e與該壓配合部分7bl的外 圓周連接。另外，該變形部分7d2相對于其他區域7dl徑向向內縮減，其 縮減量等于在推力元件10的壓配合期間其向外變形的量。在圖5的右邊放 大圖中示出的虛線表示在變形之后該變形區域7d2的位置，并且該變形區 域7d2的最大凹陷量等于最大變形量S (在徑向上的值)。通常，因為該 變形區域7d2的最大變形量S等于或者非常接近在壓配合過程中推力元 件10需要的過盈量(在徑向上的值)，所以該變形區域7d2的最大凹陷量 可以設計成等于在壓配合過程中推力元件10需要的過盈量(在徑向上的 值)。例如，由諸如不銹鋼之類的金屬材料來形成軸元件2，并且該軸元件 包括軸部分2a以及一體地或者分開地設置在軸部分2a的下端的凸緣部分2b。軸部分2a的錐面2a2在直徑上向上(朝軸承座7的外面)逐漸減小， 并且在軸元件2旋轉條件下作為離心密封件。例如，軸承套8形成為圓柱形，并且由燒結金屬形成的多孔體制成， 尤其是由銅作為主要元素的燒結金屬多孔體制成。軸承套8固定到軸承座 7的內圓周表面上的預定位置處。作為第一徑向軸承部分R1和第二徑向軸承部分R2的徑向軸承表面的 上下兩區域設置在由燒結金屬形成的軸承套8的內圓周表面8a上，并且例 如在圖3 (a)中示出的人字形的動壓產生槽8al、 8a2形成在這兩個區域 內。上部動壓產生槽8al在軸向上相對于軸向中心tn (在上下傾斜槽之間 沿著軸向的中心)非對稱形成，從而相對于軸向中心m，上部區域的軸向 尺寸X1大于下部區域的軸向尺寸X2。另外，在軸承套8的外圓周面8d上沿 著其整個軸向長度形成一個或者多個軸向槽8dl。在這一例子中，三個軸 向槽8dl環繞該軸承套等間隔地形成。此外，腔室8e、 8f分別形成在上端 面8b和下端面8c的外圓周角部。在用作第一推力軸承部分Sl的推力軸承表面的軸承套8的下端面8c 上形成有動壓產生槽8cl，其例如為圖3(b)中所示的螺旋形^:。另外，可以使用人字形或者放射槽形狀或者類似形狀作為動壓產生槽的形狀。如圖3 (c)所示，由設置在沿徑向接近中點位置的具有V形橫截面的 環形槽8bl將軸承套8的上端面8b分成內徑側區域8b2和外徑側區域8b3， 并且一個或多個徑向凹槽8b21形成在內徑側區域8b2上。在本實施例中， 三個徑向凹槽8b21圍繞圓周等間距地形成。如圖2的圓圈內的放大圖所示，密封部分7a的內表面7a2的內徑側區 域7a21與軸承套8的上端面8b的內徑側區域8b2部分地接觸，而內表面7a2 的外徑側區域7a22形成為斜面或曲面，從而從軸承套8的上端面8b開始縮 減。結果，在內表面7a2的外徑側區域7a22和上端面8b (包括腔室8e)之 間形成所需容量的凹陷部分P。該凹陷部分P的內徑側與環形槽8bl相互連 接，并且外徑側與軸向槽8dl相互連接。例如，推力元件10由例如銅的金屬材料制成，并且壓配合且固定到 軸承座7的壓配合部分7bl的內圓周內。如圖4所示，在作為第二推力軸承
部分S2的推力軸承表面的推力元件10的上端面10a上，形成有例如人字形 的動壓產生槽10al。另外，螺旋形或者放射槽形狀或者類似形狀可以用 作動壓產生槽的形狀。推力元件10的外圓周部分10c包括壓配合表面10cl，其壓配合裝入 軸承座7的壓配合部分7bl的內圓周里面；錐面10c2，其從壓配合表面10cl 上邊緣沿著向內傾斜的方向延伸到上端面10a;以及錐面10c3，其從壓配 合表面10cl下邊緣沿著向內傾斜的方向延伸到下端面10b。壓配合表面 10cl平行于軸向。通過下面的步驟組裝本實施例的動壓軸承裝置l。首先，把軸承套8塞入軸承座7的內圓周表面7c，直到其上端面8b接 觸密封部分7a的內表面7a2。從而該軸承套8相對于軸承座7定位。通過壓 配合、膠粘、壓配合和膠粘結合或者其他合適的固定方法可以將軸承套8 固定到軸承座7的內圓周表面7c。接著將軸元件2插入軸承套8中。通過測量軸承套8在固定軸承座7內 之后的內徑尺寸，然后與軸部分2a的外徑尺寸(已經事先測量過)進行 尺寸匹配，從而能夠高精度地確定徑向軸承間隙。其次，使推力元件10壓配合進入軸承座7的壓配合部分7bl的內圓周， 直到固定在預定位置。因為軸承座7的固定表面7d的變形區域7d2相對于 其他區域7dl徑向向內縮減，其縮減量等于在推力元件10的壓配合期間其 產生的向外變形量(見圖5)，所以當壓裝推力元件10時，軸承座7的固 定表面7d沿著整個軸向區域L在軸向上呈基本筆直的形狀(見圖6)。因 此當軸承座7的固定表面7d固定到支架6的內圓周上時，該固定狀態是穩 定的，并且可以獲得需要的固定強度。完成組裝時，軸元件2的軸部分2a插入軸承套8的內圓周表面8a內， 并且凸緣部分2b容納在軸承套8的下端面8c和推力元件10的上端面10a之 間的空間內。隨后，軸承座7的內部空間由密封部分7a密封且包括軸承套 8的多個孔道，該內部空間被潤滑油充滿。潤滑油的油面保持在密封空間 S內。
在軸元件2旋轉期間，作為軸承套8的內圓周表面8a的徑向軸承表面的 區域(上和下區域)的每一個區域通過徑向軸承間隙與軸部分2a的外圓周 表面2al相對。另外，用作軸承套8的下端面8c的推力軸承表面的區域通過 推力軸承間隙與凸緣部分2b的上端面2bl相對，并且用作推力元件10的上端 面10a的推力軸承表面的區域通過推力軸承間隙與凸緣部分2b的下端面2b2 相對。當軸元件2旋轉時，在徑向軸承間隙內產生潤滑油的動壓，從而通過 形成在徑向軸承間隙內的潤滑油油膜在徑向上以非接觸的方式來可旋轉地 支撐軸元件2的軸部分2a。因此，形成第一徑向軸承部分R1和第二徑向軸承 部分R2，它們在徑向上以非接觸的方式可旋轉地支撐軸元件2。同時，在推 力軸承間隙內產生潤滑油的動壓，從而通過在上述推力軸承間隙內形成的 潤滑油油膜沿著推力方向以非接觸的方式可旋轉地支撐軸元件2的凸緣部 分2b。因此，形成第一推力軸承部分S1和第二推力軸承部分S2，它們沿著 推力方向以非接觸的方式可旋轉地支撐軸元件2。如上所述，第一徑向軸承部分Rl的動壓產生槽8al相對于軸向中心m 沿著軸向非對稱地形成，從而，相對于軸向中心m，上部區域的軸向尺寸 X1大于下部區域的軸向尺寸X2 (見圖3 (a))。結果，在軸元件2的旋 轉期間，在上部區域內由動壓產生槽8al產生的潤滑油的回縮力(抽吸力) 大于下部區域。作為這種回縮力壓差的結果，在軸承套8的內圓周表面Sa 和軸部分2a的外圓周表面2al之間間隙內填充的潤滑油液向下流動，并且 跟隨循環路線經過第一推力軸承部分S1的推力軸承間隙、軸向凹槽8dl 、 凹陷部分P、環形槽8bl、徑向凹槽8b21，然后返回到軸承套8的內圓周表 面8a和軸部分2a的外圓周表面2al之間的間隙，從而再一次流到第一徑向 軸承部分R1的徑向軸承間隙內。通過采用潤滑油在軸承座7的內部空間里 面按照這種方式循環的結構，能夠防止這種現象，即在該內部空間內 的潤滑油壓力在局部區域為負壓，從而能夠使相關的問題得以解決，例 如伴隨負壓的產生而產生氣泡，以及由于產生氣泡而發生的潤滑油的 泄漏或者振動。另外，即使由于某一原因氣泡被收集在潤滑油中，那么 氣泡也會隨著潤滑油循環，并且通過密封空間S內的潤滑油的油面(氣液 界面)向外排出，從而能夠更有效地防止出現與氣泡相關的問題。 也可以在設置在推力元件10與軸承座7的壓配合部分7bl的內圓周之 間的粘結劑的作用下把推力元件10壓裝并且固定到該內圓周上。具體說 來，如圖7的放大視圖所示，將粘結劑T涂覆到壓配合部分7bl的內圓周部 分7cl的下端，然后將推力元件10壓裝進入內圓周部分7cl直到預定位置。 在推力元件10的壓裝過程中，粘結劑T也起到潤滑劑的作用，這就意味著不僅減少了壓裝過程中磨蝕微粒的產生，而且壓裝操作也變得更容易。 面朝軸承座7的外面的臺階部分7cll形成在內圓周部分7cl上，并且在該 實施例中，臺階部分7cl 1是向下直徑逐漸增加的斜面。圖8表示完成推力元件10的壓配合之后的狀態。該推力元件10的外圓 周部分10c的壓配合表面10cl已經以預定壓配合公差壓裝進入軸承座7的 壓配合部分7bl的內圓周部分7cl內。內部錐形空間Q1與軸承座7內的壓配 合部分鄰接，并且外部錐形空間Q2與軸承座7外側的壓配合部分鄰接。內 部錐形空間Ql形成在外圓周部分10c上側的錐面10c2和內圓周部分7cl之 間，并且具有朝著壓配合部分逐漸變窄的形狀。外部錐形空間Q2形成在 外圓周部分10c下側的錐面10c3和內圓周部分7cl之間，并且具有朝著壓配 合部分逐漸變窄的形狀。當推力元件10經受壓配合時，通過內部錐形空間Q1的毛細作用而保 持沿著壓入方向到處涂布在推力元件10前面的粘結劑T。由在該內部錐形 空間Q1內的粘結劑T來捕獲在推力元件10壓裝期間產生的磨蝕微粒M，然 后當粘結劑T變硬時將這些磨蝕微粒密封在粘結劑T里面。作為內部錐形 空間Q1產生的粘結保持力的結果，能夠阻止粘結劑T流向軸元件2，并且 能夠進一步增加粘結劑T對磨蝕微粒M的捕獲和密封作用。此外，借助外部錐形空間Q2的毛細作用也可以保持住粘結劑T，且 該保持的粘結劑T密封推力元件10的壓配合部分。如該實施例這樣，如果 將臺階部分7cll設置在軸承座7的壓配合部分7bl的內圓周部分7cl里面， 因為在推力元件10壓入之后保留在外部錐形空間Q2內的粘結劑T的量較 大，所以可以進一步增加在壓配合部分上的密封作用。圖9表示根據另一實施例的動壓軸承裝置11。在該實施例中，凹形的 粘結劑儲存器U形成在軸承座7的內圓周表面7c內。例如，該粘結劑儲存
器U形成為環繞軸承座7的內圓周表面7c的環形槽形狀，沿著軸向在其兩側區域分別形成有錐面U1。相應地，該粘結劑儲存器U在這兩個軸向上 尺寸逐漸減小。為了把軸承套8固定在軸承座7內，首先將預定量的粘結劑涂覆到軸 承座7的內圓周表面7c上。然后，將軸承套8插入到軸承座7的內圓周表面 7c內，直到上端面8b接觸密封部分7a的內側表面7a2。從而相對于軸承座7 定位軸承套8。當粘結劑變硬且同時保持這種狀態時，能夠相對于軸承座 7把軸承套8固定在需要的位置上。在該實施例中，因為粘結劑U布置在軸承座7的內圓周表面7c上，所 以即使由于過量涂覆而出現過剩的粘結劑T (見圖9的圓圈內的放大圖)， 那么該過剩的粘結劑T也會被收集在凹形的粘結劑儲存器U內，因此能夠 防止到處涂布的粘結劑T對軸承套8的定位或者軸承的性能產生不利的影 響。另外，因為錐面U1使粘結劑儲存器U在兩個軸向方向上尺寸逐漸減 小，所以在軸承套8的定位完成與粘結劑T硬化之間的這段時間內，收集 在粘結劑儲存器U內的過剩粘結劑T將在毛細作用下朝著更窄的兩個軸向 方向流動，填充目標固定區域(在軸承套8的外圓周表面8d和軸承座7的 內圓周表面7c之間的空間)。結果，可以避免在軸承套8的固定區域內存在過多粘結劑或者缺少粘結劑的問題，能夠獲得穩定的固定狀態。另外，因為具有需要容量的凹陷部分P設置在密封部分7a的內側表面 7a2的外徑側區域7a22和軸承套8 (包括腔室8e)的上端面8b之間，所以即 使粘結劑到處涂布，粘結劑T也極小可能流向徑向凹槽8b21。特別是在該 實施例的情況下，因為錐形空間(形成在內側表面7a2和腔室8e之間)設 置在凹陷部分P的外徑側邊上，所以通過該錐形空間的毛細作用將在凹陷 部分P內的粘結劑T朝上述的固定區域(在軸承套8的外圓周表面8d和軸承 座7的內圓周表面7c之間的間隙)被吸引，從而能夠更加有效地防止粘結 齊ljT朝徑向凹槽8b21流動。相應地，能夠有效地避免發生粘結劑T阻塞這 些徑向凹槽8b21的情形。其他技術內容與上述的第一實施例相同，因此在此省略它們的描述。
權利要求
1、 一種動壓軸承裝置，該動壓軸承裝置包括軸承座；固定到軸承 座的內圓周表面上的軸承套；軸元件；和徑向軸承部分，其設置在軸承 套和軸元件之間、并且通過在徑向軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用 沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸元件；其中，該軸承套通過粘結劑固定到該軸承座的內圓周表面上，并且在軸承 座的內圓周表面和軸承套的外圓周表面之間設置凹陷的粘結劑儲存器。
2、 根據權利要求l所述的動壓軸承裝置，其特征在于，該粘結劑儲 存器設置在該軸承座的內圓周表面內。
3、 根據權利要求l所述的動壓軸承裝置，其特征在于，該粘結劑儲 存器具有沿著兩個軸向方向尺寸逐漸減小的形狀。
4、 一種動壓軸承裝置，該動壓軸承裝置包括軸承座；固定到軸承 座的內圓周表面上的軸承套；具有軸部分和凸緣部分的軸元件；設置在 軸承座一端的密封部分；設置在軸承座的另一端的推力部分；徑向軸承 部分，其設置在軸承套和軸部分之間、并且通過在徑向軸承間隙內產生 的潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分；以及推力 軸承部分，其設置在軸承套和推力部分以及凸緣部分之間、并且通過在 推力軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著推力方向以非接觸的方式 支撐該凸緣部分，其中潤滑油填充在軸承座的內部空間里面，且其中，該密封部分的內側表面在其內徑側區域與在軸承套一端的端面的內 徑側區域部分地接觸，并且該密封部分的內側表面在其外徑側區域從在 軸承套一端端面開始縮減，從而形成凹陷部分。
5、 根據權利要求4所述的動壓軸承裝置，其特征在于，該軸承套通 過粘結劑固定到軸承座的內圓周表面上。
6、 一種電機，該電機包括轉子；用來支撐轉子旋轉的動壓軸承裝 置；用來保持該動壓軸承裝置的保持元件；以及定子和轉子磁鐵，它們 設置在該轉子和該保持元件之間，并且通過設置在它們之間的預定間隙 彼此相對，其中， 該動壓軸承裝置包括由該保持元件保持的軸承座；固定到該軸承 座的內圓周上的軸承套；與轉子一起旋轉的軸元件；以及徑向軸承部分， 其設置在該軸承套和該軸部分之間、并且通過在徑向軸承間隙內產生的 潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該軸部分；其中， 該軸承套通過粘結劑固定到該軸承座的內圓周表面上， 在軸承座的內圓周表面和軸承套的外圓周表面之間設置凹陷的粘結 劑儲存器，和該粘結劑儲存器具有沿著兩個軸向方向尺寸逐漸減小的形狀。 7、 一種電機，該電機包括轉子；用來支撐轉子旋轉的動壓軸承裝 置；用來保持該動壓軸承裝置的保持元件；以及定子和轉子磁鐵，它們 設置在該轉子和該保持元件之間，并且通過設置在它們之間的預定間隙 彼此相對，其中，該動壓軸承裝置包括由該保持元件保持的軸承座；固定到該軸承 座的內圓周表面上的軸承套；具有軸部分和凸緣部分的軸元件，它與轉 子一起旋轉；設置在軸承座一端的密封部分；設置在軸承座另一端的推 力部分；徑向軸承部分，其設置在軸承套和軸部分之間、并且通過在徑 向軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著徑向以非接觸的方式支撐該 軸部分；以及推力軸承部分，其設置在軸承套和推力部分以及凸緣部分 之間、并且通過在推力軸承間隙內產生的潤滑油的動壓作用沿著推力方 向以非接觸的方式支撐該凸緣部分，其中潤滑油填充軸承座的內部空間 里面，以及其中，該密封部分的內側表面在其內徑側區域與在軸承套一端的端面的內 徑側區域部分地接觸，并且該密封部分的內側表面在其外徑側區域，從 軸承套一端的端面開始縮減，從而形成凹陷部分，和該軸承套通過粘結劑固定到該軸承座的內圓周表面上。
全文摘要
本發明公開了一種動壓軸承裝置和使用該軸承裝置的電機。軸承座的固定表面包括變形區域和其他區域，該變形區域在推力元件的壓入過程中徑向向外變形預定的量。該變形區域具有沿著向下的方向直徑逐漸減小的錐形，并且相對于該固定表面的其他區域徑向向內縮減，該縮減量等于壓裝過程中其向外變形的量。當所述推力元件壓入軸承座的壓配合部分的內圓周時，軸承座的固定表面沿著其整個軸向區域(L)變得基本筆直。
文檔編號F16C43/02GK101144499SQ200710153530
公開日2008年3月19日 申請日期2003年11月26日 優先權日2002年11月26日
發明者中島良一, 栗村哲彌, 玉岡健人 申請人:日本電產株式會社;Ntn株式會社