CN100419288C - 油动压轴承装置及轴回转型电机 - Google Patents
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Abstract
一油动压轴承装置，包括：具有相对回转轴的外周面隔有径向轴承间隙的径向轴承面的径向轴承，支承回转轴下端面的推力轴承，充填于径向轴承间隙的润滑油；在回转轴的外周面或径向轴承面有动压发生槽，同时回转轴的下端部从径向轴承的下端面以所定尺寸伸出。还设置有环状的间隙调整部，该调整部相对于回转轴下端部的外周面隔有第1间隙并面对所述外周面，同时在与径向轴承的下端面之间形成有第2间隙，间隙调整部构造成径向轴承间隙、第1间隙、第2间隙的尺寸分别为A、B、C时，满足A＜B＜C的关系，径向轴承安装在配置于其外周侧的轴承座的轴承安装孔中，同时在径向轴承的外周面与轴承安装孔的内周面之间形成尺寸为D的第3间隙，满足C≤D的关系。
Description
技术领域
本发明涉及油动压轴承装置及使用该装置的轴回转型电机。
背景技术
在多面反射镜5回转驱动用、ODD用、FDD用等中使用的轴回转型电机中，回转轴可回转地支承在图5(A)、(B)所示的油动压轴承装置10上。一般来讲，油动压轴承装置10包括：具有相对于回转轴3的外周面隔有径向轴承间隙111并与之相对的径向轴承面110的径向轴承11，支承回转轴3的下端面38的推力轴承12，以及充填于径向轴承间隙111中的润滑油；在回转轴3的外周面或径向轴承面110形成有动压发生槽。
其中，回转轴3的下端面38加工成球面，用于与推力轴承面120的接触滑动。当回转轴3的下端面38加工成球面时，在回转轴3的下端部34，球面与圆棒部分的边界部分形成有边缘30，当与该边缘30相当的部分位于径向轴承11的内部时，会损伤径向轴承面110。为此，将回转轴3的下端部34加工成从径向轴承11的下端面114以所定尺寸伸出，以使与回转轴3的边缘30相当的部分位于径向轴承11的外部。
然而，若回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114伸出，则回转轴3的下端部34周围产生了大的空间E。虽然在该空间E中也充填有润滑油，但空间E增大后，积存于该处的空气成为障碍，润滑油不能完全充填，存在容易形成仍残留有空气状态的问题。
在这种状态下，一旦环境温度起变化，则空气膨胀或收缩，故存在着润滑油从径向轴承间隙111中排出、造成不能获得原先设计寿命的问题。
又，一旦在回转轴3的下端部34周围积存空气，则回转轴3回转时空气可能进入径向轴承11的内部，这种状态下，轴承损耗转矩和轴承刚性起变化、晃动和轴摆动起变化，结果是使电机特性不稳定。
特别是在回转轴3的外周面或径向轴承面110形成有人字形槽和轴向锥状凹凸的油动压轴承装置中，因利用润滑油的压力来获得电机特性，故容易发生上述问题。并且，在轴向形成有槽、周向呈锥状的动压槽中，因润滑油容易沿轴向移动，故这种问题更加容易表面化。
又，在油动压轴承装置10中，为了确保其寿命而进行润滑油的补给，但即使进行这种补给，若回转轴3的下端部34的周围存在着大空间，则补给的润滑油大部分被积存于该处，不能向径向轴承间隙111供给，结果是不能确保原先设计的寿命。
鉴于以上的问题，本发明的目的在于，提供一种径向轴承间隙中可充分确保润滑油并可防止空气向径向轴承间隙侵入、由此可提高电机特性和可靠性的油动压轴承装置及使用该装置的电机。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种油动压轴承装置，包括：具有相对于回转轴的外周面隔有径向轴承间隙并面对所述外周面的径向轴承面的径向轴承，具有支承所述回转轴下端面的推力轴承面的推力轴承，以及充填于所述径向轴承间隙的润滑油；在所述回转轴的外周面或所述径向轴承面形成有动压发生槽，同时所述回转轴的下端部从所述径向轴承的下端面以所定尺寸伸出，其中，
设置有环状的间隙调整部，该环状的间隙调整部相对于回转轴下端部的外周面隔有第1间隙并面对所述外周面，同时在与径向轴承的下端面之间形成有第2间隙，并且，
所述间隙调整部构造成，所述径向轴承间隙、所述第1间隙、所述第2间隙的尺寸分别为A、B、C时，A、B、C的关系满足A＜B＜C，
所述径向轴承安装在配置于其外周侧的轴承座的轴承安装孔中，同时在所述径向轴承的外周面与所述轴承安装孔的内周面之间形成尺寸为D的第3间隙，并且，该第3间隙的尺寸D满足C≤D的关系。
本发明可适用于所述回转轴的下端面或该回转轴的下端面呈球状的油动压轴承装置，但也可有效地将本发明适用于所述回转轴的下端面呈球面、而所述推力轴承的支承该回转轴的球状下端面的部分呈球面的油动压轴承装置。
在本发明中，设置有面对回转轴下端部的外周面及径向轴承的下端面的环状间隙调整部，利用该间隙调整部，仅在回转轴下端部的外周侧形成了第1间隙，空间不大。这样，即使是回转轴的下端部从径向轴承的下端面伸出，回转轴的下端部周围也无大的空间，故在润滑油充填后的状态下，回转轴下端部的外周侧(第1间隙)不积存空气。由此，在回转轴的外周面或径向轴承面形成有人字形槽和锥状凹凸的场合，即使发生环境温度的变化，回转轴下端部的外周侧的空气也不会膨胀或收缩，故润滑油不会从径向轴承间隙中排出。又，因空气不进入径向轴承的内部(径向轴承间隙)，因此电机特性稳定。又，即使在补给了润滑油之后，因回转轴的下端部周围无大的空间，故补给的润滑油的大部分不会积存在该部分。并且，径向轴承的外周侧通过第2间隙及第1间隙与径向轴承间隙连通，但由于这些间隙的尺寸具有上述的大小关系，因此积存于径向轴承外周侧的润滑油利用毛细管现象经第2间隙被引入第1间隙，被引入第1间隙的润滑油利用毛细管现象被引入径向轴承间隙。这样，在径向轴承间隙中的润滑油一直处于充填后的状态，故可靠性高。
本发明中，在形成所述第2间隙时，可在所述间隙调整部的上端面形成深度为尺寸C的槽。采用这种结构，即使径向轴承的上端面形成有构成油通路的槽，径向轴承的下端面本身也不需要形成油通路的槽。这样，组装油动压轴承装置时，因可根据有无槽对径向轴承作出上下的判别，故可避免将径向轴承上下反向配置。
本发明中，在形成所述第2间隙时，可在所述径向轴承的下端面也形成深度为尺寸C的槽。
本发明中，所述径向轴承最好是安装在配置于其外周侧的轴承座的轴承安装孔中，同时在所述径向轴承的外周面与所述轴承安装孔的内周面之间形成尺寸D的第3间隙，并且，该第3间隙的尺寸D应满足C≤D。采用这种结构，积存在形成于径向轴承与轴承座间的第3间隙中的润滑油利用毛细管现象顺利地被引入第2间隙，故润滑油经由第2间隙和第1间隙可顺利地向径向轴承间隙供给。
本发明中，所述间隙调整部最好是由配置成围住所述回转轴的下端部周围形状的衬垫构件构成。采用这种结构，只要在原有的结构中添加衬垫构件即可，可提高电机特性和可靠性。
本发明中，径向轴承面形成的动压发生槽若是轴向形成有其凹凸的轴向动压发生槽时特别有效。在此场合，润滑油回转时虽然容易向轴向外侧移动，但因具有上述结构，故可将润滑油顺利地向径向轴承间隙供给。
所述油动压轴承装置尤其适用于轴回转型电机。
综上所述，在本发明中，环状间隙调整部设置成面对回转轴下端部的外周面及径向轴承的下端面，利用该间隙调整部，仅在回转轴下端部的外周侧形成第1间隙，空间不大。这样，即使是回转轴的下端部从径向轴承的下端面伸出，回转轴的下端部周围也无大的空间，故在润滑油充填后的状态下，回转轴下端部的外周侧(第1间隙)不积存空气。由此，在回转轴的外周面或径向轴承面形成有人字形槽和锥状凹凸的场合，即使发生环境温度的变化，回转轴下端部的外周侧的空气也不会膨胀或收缩，故润滑油不会从径向轴承间隙中排出。又，因空气不进入径向轴承的内部(径向轴承间隙)，因此电机特性稳定。又，即使在补给了润滑油之后，因回转轴的下端部周围无大的空间，故补给的润滑油的大部分不会积存在该部分。并且，径向轴承的外周侧通过第2间隙及第1间隙与径向轴承间隙连通，但由于这些间隙的尺寸具有上述的大小关系，因此积存于径向轴承外周侧的润滑油利用毛细管现象经第2间隙被引入第1间隙，被引入第1间隙的润滑油利用毛细管现象被引入径向轴承间隙。这样，在径向轴承间隙中的润滑油一直处于充填后的状态，故可靠性高。
附图说明
图1为本发明的油动压轴承装置及使用该装置的轴回转型电机的剖视图。
图2(A)、(B)、(C)分别为本发明实施例1的油动压轴承装置剖视图，回转轴的下端部分周边的放大半剖视图、以及其中使用的衬垫的立体图。
图3(A)、(B)、(C)分别为本发明实施例2的油动压轴承装置剖视图，回转轴的下端部分周边的放大半剖视图、以及其中使用的衬垫的立体图。
图4(A)、(B)、(C)分别为本发明实施例3的油动压轴承装置剖视图，回转轴的下端部分周边的放大半剖视图、以及其中使用的衬垫的立体图。
图5(A)、(B)分别为传统的油动压轴承装置剖视图、以及回转轴的下端部分周边的放大半剖视图。
具体实施方式
下面参照附图说明适用本发明的油动压轴承装置及其使用该装置的轴回转型电机1。另外，本发明的油动压轴承装置的基本结构与参照图5已说明的结构相同，故在通用的部分标记同一符号进行说明。
[实施例1]
图1为本发明的油动压轴承装置及其使用该装置的轴回转型电机的剖视图。
图2(A)、(B)、(C)分别为本发明实施例1的油动压轴承装置剖视图，回转轴的下端部分周边的放大半剖视图、以及其中使用的衬垫的立体图。
图1中，本实施例的轴回转型电机1包括：电机构架2；搭载于该电机构架2上的油动压轴承装置10；可回转地支承于该油动压轴承装置10上的回转轴3；以及安装于回转轴3上端部分的转子轮毂4。在转子轮毂4外周侧形成的台阶部载置有多面反射镜5，使用由螺钉等固定于回转轴3上端部的压簧6将该多面反射镜5推压并固定在转子轮毂4上。
在转子轮毂4的下面侧固定有向外周侧扩展并从外周侧向下方弯曲的轭铁41，在轭铁41的圆筒状侧面部的内侧固定有转子磁铁42。与其相对应，在构架2上，通过铁心保持架80固定着层叠铁心8。在该层叠铁心8上，向外周侧伸出的凸极部分的外周端面面对转子磁铁42，同时在凸极部分卷绕有线圈9。
如图1和图2(A)、(B)、(C)所示，这种结构的轴回转型电机1中使用的油动压轴承装置10包括：具有相对于回转轴3的外周面隔有径向轴承间隙111并与之相对的径向轴承面110的径向轴承11；以及具有支承回转轴3的下端面38的推力轴承面120的推力轴承12。其中，在回转轴3的外周面或径向轴承面110上形成有由沿轴线方向延伸的锥状槽构成的动压发生槽、或者人字形的动压发生槽。上述沿轴线方向延伸的锥状槽就是公知的动压发生槽，是一种轴线方向的凹凸一直形成至轴向端面而其凹凸对于周向为锥状。
又，油动压轴承装置10具有固定于电机构架2的轴承座15，将径向轴承11压入固定在该轴承座15的轴承安装孔150中。其中，在轴承座15上等间隔地形成有从轴承安装孔150的内周面向内侧伸出的、可承受径向轴承11的外周面117的多个凸部159，径向轴承11的外周面117与轴承座15的轴承安装孔150的内周面处于轴线方向形成有间隙(第3间隙155)的状态。另外，在轴承座15中将垫圈18安装在径向轴承11的上方位置。
另一方面，在轴承座15的下面侧凹部内，通过轴承安装板17固定着推力轴承12。
在这种结构的油动压轴承装置10中，回转轴3的下端面38加工成球面，用于与推力轴承面120接触滑动。这样，一旦将回转轴3的下端面38加工成球面，则在将回转轴3插入径向轴承11时，还具有不损伤径向轴承11的内周面(径向轴承面110)的优点。
在此，一旦将回转轴3的下端面38加工成球面，则在回转轴3的下端部34的球面与圆棒部分的边界部分形成有边缘30，若与该边缘30的相当部分位于径向轴承11的内部，则会损伤径向轴承面110。为了使与回转轴3的边缘30的相当部分位于径向轴承11的外部，回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114以所定尺寸伸出。
在此状态下，虽然在回转轴3的下端部34的周围产生了大空间，但本实施例在轴承座15的内侧配置固定有与之相对的环状衬垫19(间隙调整部)，该衬垫19既相对于回转轴3的下端部34外周面隔有第1间隙35并与之相对，又与径向轴承11的下端面114之间形成有第2间隙115。
其中，径向轴承11的下端面114呈平坦状，衬垫19的上端面195形成有深度为尺寸C的槽199，利用该槽199形成了第2间隙115。另外，在径向轴承11的上端面形成有润滑油通过用的油循环用槽118，使内周侧与外周侧连通。
在这种结构的油动压轴承装置10中，衬垫19被设计成如下的形态即、径向轴承间隙111、第1间隙35、第2间隙115、第3间隙155的尺寸分别为A、B、C、D时，本实施例中的A、B、C、D的关系应满足A＜B＜C≤D。
在组装这种具有油动压轴承装置10的轴回转型电机1时，将转子轮毂4固定于回转轴3形成转子组件，再将层叠铁心8和油动压轴承装置10搭载于构架2上形成定子组件，在将转子组件装入转子组件时充填润滑油。此时，积存于第1间隙35等中的空气通过径向轴承11的外周面117与轴承座15内周面间形成的第3间隙155而排出。结果是润滑油被充填在径向轴承间隙111、第1间隙35、第2间隙115、第3间隙155中，也向推力轴承面120供给。这样，一旦转子回转，则径向轴承间隙111的润滑油经由径向轴承11上端面形成的第4间隙、第3间隙155、第2间隙115、第1间隙35在径向轴承间隙111中进行循环。
其中，回转轴3的下端部34的外周侧只有第1间隙35，无大的空间。这样，即使是回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114伸出，回转轴3的下端部34周围也无大的空间，故在润滑油充填后的状态下，回转轴3下端部34的外周侧(第1间隙35)不积存空气。由此，在回转轴3的外周面或径向轴承面110形成有人字形槽和锥状凹凸的场合，即使发生环境温度的变化，回转轴3下端部34的外周侧的空气也不会膨胀或收缩，故润滑油不会从径向轴承间隙111中排出。又，因空气不进入径向轴承11的内部(径向轴承间隙111)，因此电机特性稳定。
又，即使在补给了润滑油之后，因回转轴3的下端部23周围无大的空间，故补给的润滑油的大部分不会积存在该部分。并且，径向轴承11的外周侧通过第2间隙115及第1间隙35与径向轴承间隙111连通，但由于这些间隙的尺寸具有上述的大小关系，因此积存于径向轴承11外周侧的润滑油利用毛细管现象经第2间隙115被引入第1间隙35，被引入第1间隙35的润滑油利用毛细管现象被引入径向轴承间隙111。这样，在径向轴承间隙111中的润滑油一直处于充填后的状态，故油动压轴承装置10的可靠性高。
并且，由于润滑油也始终进入推力轴承面120，因此不需使用润滑脂。从而可使油动压轴承装置10的组装工序简单化。
又，本实施例中，径向轴承11的上端面形成有油循环用槽118，径向轴承11的下端面114呈平坦状，不需要形成油通路的槽。这样，组装油动压轴承装置10时，因可根据有无槽对径向轴承11作出上下的判别，故可避免将径向轴承11上下反向配置。
[实施例2]
图3(A)、(B)、(C)分别为本发明实施例2的油动压轴承装置剖视图，回转轴的下端部分周边的放大半剖视图、以及其中使用的衬垫的立体图。另外，实施例2、3的油动压轴承装置的基本结构与实施例1相同，故在通用的部分标记同一符号，省略详细的说明。
如图3(A)、(B)、(C)所示，本实施例的油动压轴承装置10也包括：相对于回转轴3的外周面隔有径向轴承间隙111并与之相对的径向轴承11；以及支承回转轴3的下端面38的推力轴承12。其中，在回转轴3的外周面或径向轴承面110上形成有由轴线方向延伸的锥状槽构成的动压发生槽或人字形的动压发生槽。
又，油动压轴承装置10具有固定于电机构架2的轴承座15，将径向轴承11压入固定在该轴承座15的轴承安装孔150中。其中，径向轴承11的外周面117与轴承座15的轴承安装孔150的内周面处于轴线方向形成有间隙(第3间隙155)的状态。
本实施例的油动压轴承装置10也是将回转轴3的下端部38加工成球面，在回转轴3的下端部34的球面与圆棒部分的边界部分形成有边缘30，为了使与回转轴3的边缘30的相当部分位于径向轴承11的外部，回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114以所定尺寸伸出。
又，本实施例也是在轴承座15的内侧配置固定有与之相对的环状衬垫19(间隙调整部)，该衬垫19既相对于回转轴3的下端部34外周面隔有第1间隙35并与之相对，又与径向轴承11的下端面114之间形成有第2间隙115。
本实施例中，衬垫19的上端面195呈平坦状，径向轴承11的下端面114形成有深度为尺寸C的槽199，利用该槽199形成有第2间隙115。
在这种结构的油动压轴承装置中，衬垫19和径向轴承11被设计成如下的形态即、径向轴承间隙111、第1间隙35、第2间隙115、第3间隙155的尺寸分别为A、B、C、D时，本实施例中的A、B、C、D的关系应满足A＜B＜C≤D。
这样，本实施例中的油动压轴承装置10在回转轴3的下端部34的外周侧只有第1间隙35，无大的空间。由此，即使是回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114伸出，回转轴3的下端部34周围也无大的空间，故在润滑油充填后的状态下，回转轴3下端部34的外周侧(第1间隙35)不积存空气。因此，在回转轴3的外周面或径向轴承面110形成有人字形槽或锥状凹凸的场合，即使发生环境温度的变化，回转轴3下端部34的外周侧的空气也不会膨胀或收缩，故润滑油不会从径向轴承间隙111中排出。又，因空气不进入径向轴承11的内部(径向轴承间隙111)，故在电机特性稳定等方面与实施例1的效果相同。
[实施例3]
图4(A)、(B)、(C)分别为本发明实施例3的油动压轴承装置剖视图，回转轴的下端部分周边的放大半剖视图、以及其中使用的衬垫的立体图。如图4(A)、(B)、(C)所示，本实施例的油动压轴承装置10也包括：相对于回转轴3的外周面隔有径向轴承间隙111并与之相对的径向轴承11；以及支承回转轴3的下端面38的推力轴承12。
油动压轴承装置10具有固定于电机构架2的轴承座15，将径向轴承11压入固定在该轴承座15的轴承安装孔150中。其中，径向轴承11的外周面117与轴承座15的轴承安装孔150的内周面处于轴线方向形成有间隙(第3间隙155)的状态。
本实施例的油动压轴承装置10也是将回转轴3的下端部38加工成球面，在回转轴3的下端部34的球面与圆棒部分的边界部分形成有边缘30，为了使与回转轴3的边缘30的相当部分位于径向轴承11的外部，回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114以所定尺寸伸出。
又，本实施例也是在轴承座15的内侧配置固定有与之相对的环状衬垫19(间隙调整部)，该衬垫19既相对于回转轴3的下端部34外周面隔有第1间隙35并与之相对，又与径向轴承11的下端面114之间形成有第2间隙115。
本实施例中，衬垫19的上端面195以及径向轴承11的下端面114均呈平坦状，但通过以尺寸C的间隔进行配置并形成有第2间隙115。
在这种结构的油动压轴承装置10中，衬垫19被设计成如下的形态即、径向轴承间隙111、第1间隙35、第2间隙115、第3间隙155的尺寸分别为A、B、C、D时，本实施例中的A、B、C、D的关系应满足A＜B＜C≤D。
这样，本实施例中的油动压轴承装置10在回转轴3的下端部34的外周侧只有第1间隙35，无大的空间。由此，即使是回转轴3的下端部34从径向轴承11的下端面114伸出，回转轴3的下端部34周围也无大的空间，故在润滑油充填后的状态下，回转轴3下端部34的外周侧(第1间隙35)不积存空气。因此，在回转轴3的外周面或径向轴承面110形成有人字形槽或锥状凹凸的场合，即使发生环境温度的变化，回转轴3下端部34的外周侧的空气也不会膨胀或收缩，故润滑油不会从径向轴承间隙111中排出。又，因空气不进入径向轴承11的内部(径向轴承间隙111)，故在电机特性稳定等方面与实施例1的效果相同。
[其它实施例]
上述实施例是配置了作为间隙调整部的衬垫19，但例如也可作为轴承座15的一部分来形成间隙调整部而不使用别的构件。
Claims (8)
1. 一种油动压轴承装置，包括：具有相对于回转轴的外周面隔有径向轴承间隙并面对所述外周面的径向轴承面的径向轴承，具有支承所述回转轴下端面的推力轴承面的推力轴承，以及充填于所述径向轴承间隙的润滑油；在所述回转轴的外周面或所述径向轴承面形成有动压发生槽，同时所述回转轴的下端部从所述径向轴承的下端面以所定尺寸伸出，其特征在于，
设置有环状的间隙调整部，该环状的间隙调整部相对于回转轴下端部的外周面隔有第1间隙并面对所述外周面，同时在与径向轴承的下端面之间形成有第2间隙，并且，
所述间隙调整部构造成，所述径向轴承间隙、所述第1间隙、所述第2间隙的尺寸分别为A、B、C时，A、B、C的关系满足A＜B＜C，
所述径向轴承安装在配置于其外周侧的轴承座的轴承安装孔中，同时在所述径向轴承的外周面与所述轴承安装孔的内周面之间形成尺寸为D的第3间隙，并且，该第3间隙的尺寸D满足C≤D的关系。
2. 如权利要求1所述的油动压轴承装置，其特征在于，所述回转轴的下端面呈球面，所述推力轴承支承该回转轴的球状下端面。
3. 如权利要求1所述的油动压轴承装置，其特征在于，通过在所述间隙调整部的上端面形成深度为尺寸C的槽而形成第2间隙。
4. 如权利要求1所述的油动压轴承装置，其特征在于，通过在所述径向轴承的下端面形成深度为尺寸C的槽而形成第2间隙。
5. 如权利要求1所述的油动压轴承装置，其特征在于，所述间隙调整部由配置成围住所述回转轴的下端部周围形状的衬垫构件构成。
6. 如权利要求1所述的油动压轴承装置，其特征在于，所述径向轴承面上形成的动压发生槽为轴向形成有凹凸的轴向动压发生槽。
7. 如权利要求6所述的油动压轴承装置，其特征在于，所述轴向的动压发生槽沿径向轴承面轴向延伸至所述径向轴承的下端面。
8. 一种轴回转型电机，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所规定的油动压轴承装置。
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