CN100544163C - 轴承单元及具有该轴承单元的电动式电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种设在电动式电机上的轴承单元，具有：具有内周面的圆筒状的套筒；轴，被插入到套筒中，具有与套筒的内周面相对的外周面，相对于套筒以中心轴为中心进行相对旋转；径向轴承部，其形成于套筒的内周面和轴的外周面之间，保持着作为工作流体的润滑流体，并在相对旋转时支撑轴或套筒；轴承保持部，其由没有接缝的单一部件形成，具有：圆筒部，配置在套筒的外周部上；和底部，从下侧堵塞套筒和圆筒部；吸引用磁铁，其配置在轴承保持部的底部所位于的一侧，在轴向上对轴的下端部进行磁性吸引；磁铁保持器，其由磁性材料形成，配置在吸引用磁铁的下侧，并且安装于轴承保持部；在吸引用磁铁的上表面和轴的下端面之间设有具有耐磨性的止推板。

Description

轴承单元及具有该轴承单元的电动式电机

技术领域

本发明涉及一种轴承单元及具有该轴承单元的电动式电机。

背景技术

现在，电子设备中安装了许多风扇电机和对盘等进行驱动的驱动用电机，基于在家庭和办公室内使用的机会增多等理由，要求降低噪声。

例如，在采用滑动轴承(sliding bearing)的风扇电机中，转子部即转子轴被插入套筒中，转子轴通过润滑用油支撑成可自由旋转。在这种结构中，转子轴可以相对于套筒在轴向移动，作为防止具有转子轴的转子部从套筒中脱离的方法，提出了几种方法。

例如，有利用吸引用磁铁通过推力挡盖在轴向对转子轴的前端部进行磁性吸引的方法。吸引用磁铁配置在转子轴和套筒的下侧，由杯状的后轭铁(back yoke)收容着。并且，后轭铁安装在保持套筒的保持器上。

但是，在前述结构中，保持器和后轭铁分别由不同的部件构成，而且后轭铁安装在保持器上。因此，在套筒中保持的润滑用油有时通过保持器与后轭铁的接合部泄漏到电机外部。如果油泄漏，则电机的可靠性和耐久性会明显降低。

发明内容

本发明的一个例子的设在电动式电机上的轴承单元具有：具有内周面的圆筒状的套筒；轴，其被插入到所述套筒中，具有与所述套筒的内周面相对的外周面，相对于所述套筒以中心轴为中心进行相对旋转；径向轴承部，其形成于所述套筒的内周面和所述轴的外周面之间，保持着作为工作流体的润滑流体，并且在所述相对旋转时支撑所述轴或所述套筒；轴承保持部，其由没有接缝的单一部件形成，并具有：圆筒部，配置在所述套筒的外周部上；和底部，从下侧堵塞所述套筒和所述圆筒部；吸引用磁铁，其配置在所述轴承保持部的所述底部所位于的一侧，在轴向上对所述轴的下端部进行磁性吸引；以及磁铁保持器，其由磁性材料形成，配置在所述吸引用磁铁的下侧，并且安装于所述轴承保持部，在所述吸引用磁铁的上表面和所述轴的下端面之间设有具有耐磨性的止推板。

本发明的一个例子的轴承单元可以防止润滑流体从轴承保持部的底部流出到电机外部。

并且，利用吸引用磁铁的磁性吸引力吸引轴的前端部，因此能够限制转子部的轴向位置。从而，与以往使转子磁铁的轴向磁性中心相对于定子铁心的轴向磁性中心移位的方法相比，可以降低电磁声音的产生和振动的产生。

本发明还提供一种具有上述轴承单元的电动式电机，该电动式电机还具有：转子，具有转子磁铁，并与套筒或所述轴的任一方一起以所述中心轴为中心进行旋转；以及静止部，具有与所述转子磁铁相对的定子。

另外，在本发明的说明中，在利用上下左右说明各个部件的位置关系和方向时，始终表示附图中的位置关系和方向，不表示装配在实际的设备上时的位置关系和方向。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的剖面图。

图2(a)是表示图1的止推板的立体图，图2(b)是表示图2(a)的变形例的立体图。

图3是放大表示图1中的主要部分的剖面图，是表示将轴插入轴承壳体时的空气排出路径的图。

图4是表示将图1中的磁铁保持器安装在轴承壳体上时的剖面图。

图5是表示本发明的第二实施方式的剖面图。

图6是表示将图5中的磁铁保持器安装在轴承壳体上时的剖面图。

图7是表示本发明的第三实施方式的剖面图。

图8是表示本发明的第四实施方式的剖面图。

图9是表示本发明的第五实施方式的剖面图。

图10是表示本发明的第六实施方式的剖面图。

具体实施方式

以下，参照图1～图10说明本发明的各个实施方式的电机。另外，在本发明的说明中，在利用上下左右说明各个部件的位置关系和方向时，始终表示附图中的位置关系和方向，不表示装配在实际的设备上时的位置关系和方向。并且，为了便于说明，把沿中心轴的方向表示为轴向。

<第一实施方式>

图1是表示第一实施方式的风扇电机的剖面图。

在风扇电机1的转子部3上安装着具有多个叶片的叶轮4，转子部3通过从外部提供电流而旋转驱动。转子部3具有轴7，转子部3以将轴7固定在叶轮4的中央部的方式一体成型。

并且，风扇电机1具有轴承单元30。轴承单元30具有轴7、轴承保持部、套筒8和后述的吸引用磁铁9。

在框架12的中心部形成有作为轴承保持部的大致杯状的轴承壳体12a。轴承壳体12a具有：配置在套筒8的外周部上并保持套筒8的圆筒部12e；和从下侧堵塞套筒8和圆筒部12e的底部12b。具有圆筒部12e和底部12b的轴承壳体由没有接缝的单一部件形成。并且，轴承壳体12a和框架12通过树脂材料的注射模塑成形而一起成型。

套筒8通过压配合在轴承壳体12a内而被支撑着。并且，在套筒8的内周面贯穿有轴7。套筒8是利用粉末冶金工艺形成的多孔质烧结金属，在其内部浸渍润滑用油作为润滑流体。通过向套筒8浸渍润滑用油，从而轴7通过油旋转自由地支撑在套筒8上。

在轴7的外周面和套筒8的内周面之间保持所述润滑用油作为工作流体，并形成有在转子部3旋转时支撑轴7的径向轴承部32。另外，径向轴承部32例如由滑动轴承(sliding bearing)、流体动压轴承等构成。

定子部13支撑在轴承壳体12a的外周部上。定子部13具有定子铁心、线圈、将定子铁心和线圈绝缘的绝缘体17、和电路基板16。定子铁心被利用电绝缘材料形成的绝缘体17覆盖，以使定子铁心的上下端部和各个齿部（テイ—ス)电绝缘。

在各个齿部上隔着绝缘体17缠绕线圈。在定子部13的下部配置有电路基板16，该电路基板16具有控制转子部3的旋转驱动的驱动电路。电路基板16通过在印刷电路板上安装电子部件而构成。电路基板16被固定在绝缘体17下部。

在叶轮4的内周面上安装着内周被磁化为多极的转子磁铁6、和从外周侧保持转子磁铁6的转子轭铁5。转子磁铁6在半径方向上隔着间隙与定子部13相对。借助于从定子铁心14产生的磁场和从转子磁铁6产生的磁场的相互作用，在转子部3上产生转矩，转子部3以轴7为中心旋转。通过转子部3的旋转，叶轮4旋转，从而产生气流。

框架12形成为在轴向与电路基板16相对，而且形成为直径与电路基板16的外径大致相同的圆板形状。在框架部12的半径方向外侧形成有风洞部2，该风洞部2用于形成从叶轮4产生的气流的流道，框架部12和风洞部2通过肋15相连接。在风洞部2的内侧配置着包括叶轮4的转子部3。

在轴承壳体12a的底部12b侧配置有支撑轴7的下端部的止推板10。轴7与止推板10抵接。止推板10利用具有耐磨性的材料形成。由此，通过轴7和止推板10的滑动，可以减小止推板10的磨损。

在止推板10下面配置着吸引用磁铁9，该吸引用磁铁9隔着止推板10对由磁性材料成形的轴7的前端部磁性吸引。吸引用磁铁9被大致杯状的磁铁保持器11覆盖。磁铁保持器11覆盖吸引用磁铁9的下端部和外周部。

吸引用磁铁9借助于磁铁的磁力抵接并固定在磁铁保持器11的内周底部上。另外，在需要更强的固定强度时，也可以通过压配合及/或粘接等方式将吸引用磁铁9安装在底部12b内。

如图4所示，磁铁保持器11插入到轴承壳体12a的底部12b上，并利用粘接剂固定。底部12b形成为大致杯状，并与圆筒部12e一体成型，所以浸渍于套筒8的油不会从底部12b流出到风扇电机1外部。

磁铁保持器11通过冲压加工磁性材料的金属板而形成。磁铁保持器11利用磁性材料形成，所以能够降低从吸引用磁铁9朝向风扇电机1外部的泄漏磁通。并且，磁铁保持器11和吸引用磁铁9形成磁路，从而磁阻减小，所以能够增大吸引轴7的磁性吸引力。

另外，在磁铁保持器11的内径尺寸为3mm以下时，通过冲压加工形成磁铁保持器比较困难，所以也可以利用将磁性粉末烧结固化后的多孔质烧结金属形成磁铁保持器11。

该情况时，在磁铁保持器11的表面和内部形成有极其微小的孔(多孔)，需要抑制油因毛细管现象而渗入到微小孔内。即，需要对磁铁保持器11实施封孔处理。因为渗入的油有时会通过微小孔从磁铁保持器11的表面渗出到电机外部。

对此，通过对磁铁保持器11的表面实施掩蔽(masking)加工，可以防止油渗入到磁铁保持器内部。掩蔽加工例如有对磁铁保持器11的表面进行堵塞(目潰し)加工或涂覆涂覆剂的加工等。

更加具体地讲有以下方法，利用切削工具堵塞磁铁保持器11表面的微小孔的加工，向磁铁保持器11喷射金属粉或颗粒来堵塞表面的微小孔的喷丸加工，向磁铁保持器11的表面涂覆树脂来堵塞微小孔的涂覆加工等。

并且，通过向磁铁保持器11浸渍具有防油性的树脂，至少可以堵塞磁铁保持器11表面的微小孔。当然，也可以利用树脂浸渍磁铁保持器11的表面及内部的微小孔。利用这种结构，可以排斥附着在磁铁保持器11表面上的油，可以防止油泄漏到风扇电机1的外部。对磁铁保持器11的封孔处理在将磁铁保持器11安装在底部12b上之前进行。

另外，也可以在磁铁保持器11被安装在底部12b上后，而且在吸引用磁铁9被安装在磁铁保持器11上之前的工序中，对磁铁保持器11实施封孔处理。该情况下，在磁铁保持器11与框架12的接合部位以及磁铁保持器11的上表面上涂覆防油剂。由此，在前述接合部位和磁铁保持器11的上表面上形成固化的防油层。因此，可以防止油渗入磁铁保持器11的表面及内部。

如图1～图3所示，如前面所述，底部12b形成为大致杯状，在底部12b的侧壁部12b1和框架12之间，形成有从框架12的下端部向上侧凹陷的框架切口部12c。由此，框架12、底部12b及其周围的厚度的差异变小，可以实现在框架12成型时底部12b及其周围的热收缩的均匀化。因此，可以抑制缩痕(sink mark)和卷曲(warp)的产生。另外，框架切口部12c可以沿周方向形成为环状，也可以在周方向上形成多个。

图2(a)是图1中的止推板10的立体图。图3是表示将轴7插入到套筒8中时的空气排出路径的图。另外，图3中的箭头表示空气的流向。

如图2(a)所示，止推板10形成为圆板状，在止推板10的外周部形成有外周部一部分被切开的板切口部10a。

如图3所示，在将轴7贯穿套筒8时，在轴7的前端部、套筒8和止推板10之间形成空间。介入空间中的空气随着轴7插入的推进，沿箭头方向流动。介入空间中的空气通过止推板10的板切口部10a，然后通过形成于套筒8的外周面和圆筒部12e的内周面之间的间隙或套筒8的内部，向轴承单元的外部排出。

另外，按图2(a)所示那样，板切口部10a只要不形成于与轴7抵接的部件10b，还可以形成各种形状。例如图2(b)所示，也可以在止推板100的外周部上，沿周方向形成多个向半径方向内侧凹陷的大致V字状的板切口部100a。并且，也可以只形成一个这种板切口部100a。

并且，框架12和轴承壳体12a也可以通过将熔融的金属注入精密金属模内成形为所期望形状的压铸成型来形成。该情况下，作为框架12和轴承壳体12a的材质，例如可以是铝、铝合金等材料。

<第二实施方式>

图5是表示本发明的第二实施方式的电机的剖面图。在图5中，标号与图1相同的部分表示相同或相当的部件。并且，图5中的风扇电机的基本结构与图1中的风扇电机相同，所以主要以与图1不同的部分为中心说明。

在轴承壳体12a的底部12b侧配置着支撑轴7的下端部的止推板10。并且，在止推板10的下侧配置着吸引用磁铁9，吸引用磁铁9安装在底部12b上。底部12b形成为大致杯状，底部12b覆盖吸引用磁铁9的下端部和外周部。

在底部12b安装着大致杯状的磁铁保持器11。另外，该磁铁保持器11形成为直径大于第一实施方式的磁铁保持器。

如图6所示，磁铁保持器11通过压配合和/或粘接等方式安装在底部12b和底部12b的侧壁部12b1上。吸引用磁铁9借助于对磁铁保持器11的磁性吸引力被安装在底部12b内。

但是，在需要更强的固定强度时，也可以通过压配合和/或粘接等方式将吸引用磁铁9安装在底部12b内。

磁铁保持器11利用磁性材料形成，所以能够降低从吸引用磁铁9朝向风扇电机1外部的泄漏磁通。并且，利用磁铁保持器11和吸引用磁铁9形成磁路，从而磁阻减小，所以能够增大吸引轴7的磁性吸引力。

另外，在图5中，磁铁保持器11的下端面和框架12的下端面被配置在同一平面上，但磁铁保持器11的下端面也可以配置在框架12的下端面的上侧，还可以配置在框架12的下端面的下侧。

<第三实施方式>

图7是表示本发明的第三实施方式的剖面图。风扇电机的基本结构与第一实施方式相同，所以主要说明不同部分。

如图7所示，底部112b被配置成从框架112的下端面向下侧突出。利用这种结构，可以使径向轴承部的轴向长度形成为长出所突出的尺寸部分那么多，可以提高使定子铁心的层叠个数增加等的电机的特性。

<第四实施方式>

图8是表示本发明的第四实施方式的剖面图。风扇电机的基本结构与第二实施方式相同，所以主要说明不同部分。

如图8所示，底部212b被配置成从框架212的下端面向下侧突出。并且，安装在底部212b上的磁铁保持器211的下端面也被配置成从框架212的下端面向下侧突出。利用这种结构，可以使径向轴承部的轴向长度形成为长出所突出的尺寸部分那么多，可以提高使定子铁心的层叠个数增加等的电机的特性。

<第五实施方式>

图9是表示本发明的第五实施方式的剖面图。风扇电机的基本结构与第一实施方式相同，所以主要说明不同部分。

如图9所示，在磁铁保持器311的上端部形成有从该上端部向半径方向外侧伸出的凸缘部311c。并且，在底部312b上形成有向下侧凹陷的阶梯部312f。

在磁铁保持器311被安装在底部312b上时，首先进行设定使凸缘部311c与阶梯部312f抵接。通过使凸缘部311c与阶梯部312f抵接，来确定磁铁保持器311相对于底部312b的轴向位置。

在没有形成凸缘部和阶梯部的情况下，磁铁保持器与底部抵接，磁铁保持器的轴向位置确定。但是，在底部的轴向厚度较薄时，由于磁铁保持器与底部抵接时的抵接冲击，有时底部会损伤。

在本实施方式的结构中，首先使凸缘部311c与阶梯部312f抵接，所以能够防止底部312b的损伤，可以实现可靠性和耐久性良好的轴承单元。

另外，凸缘部311c的形状和阶梯部312f的形状不限于此，也可以变更为各种形状。

<第六实施方式>

图10是表示本发明的第六实施方式的剖面图。风扇电机的基本结构与第二实施方式相同，所以主要说明不同部分。

如图10所示，在磁铁保持器411的下端部形成有向半径方向外侧突出的突起部411c。并且，在框架412的框架切口部412c形成有向上侧凹陷的阶梯部412g。

在大致杯状的磁铁保持器411被安装在底部412b上时，首先进行设定使突起部411c与阶梯部412g抵接。通过使突起部411c与阶梯部412g抵接，磁铁保持器411相对于底部412b的轴向位置确定。

在没有形成突起部和阶梯部的情况下，磁铁保持器与底部抵接，磁铁保持器的轴向位置确定。但是，在底部的轴向厚度较薄时，由于磁铁保持器与底部抵接时的抵接冲击，有时底部会损伤。

在本实施方式的结构中，首先使突起部411c与阶梯部412g抵接，所以能够防止底部412b的损伤，可以实现可靠性和耐久性良好的轴承单元。

另外，突起部411c的形状和阶梯部412g的形状不限于此，也可以变更为各种形状。

仅选择了所选实施例来阐述本发明。然而对于本领域中的技术人员，从前述公开中很明显的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明范围的情况下，此处可进行各种改变和修改。另外，对根据本发明的实施例的以上描述仅用于说明，不用于限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明。

例如，在前述各个实施方式中，轴旋转，但不限于此，套筒和轴承保持部也可以旋转。

Claims (17)

1.一种轴承单元，设在电动式电机上，该轴承单元具有：

具有内周面的圆筒状的套筒；

轴，其被插入到所述套筒中，具有与所述套筒的内周面相对的外周面，相对于所述套筒以中心轴为中心进行相对旋转；

径向轴承部，其形成于所述套筒的内周面和所述轴的外周面之间，保持着作为工作流体的润滑流体，并且在所述相对旋转时支撑所述轴或所述套筒；

轴承保持部，其由没有接缝的单一部件形成，并具有：圆筒部，配置在所述套筒的外周部上；和底部，从下侧堵塞所述套筒和所述圆筒部；

吸引用磁铁，其配置在所述轴承保持部的所述底部所位于的一侧，在轴向上对所述轴的下端部进行磁性吸引；以及

磁铁保持器，其由磁性材料形成，配置在所述吸引用磁铁的下侧，并且安装于所述轴承保持部，

在所述吸引用磁铁的上表面和所述轴的下端面之间设有具有耐磨性的止推板。

2.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述止推板形成为圆板形状，在所述止推板的外周部的至少一部分形成有板切口部。

3.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述磁铁保持器形成为包围所述吸引用磁铁的下端部和外周部的杯状。

4.根据权利要求3所述的轴承单元，其特征在于，

所述底部形成为向下侧凹陷的杯状，

所述磁铁保持器安装在所述底部内。

5.根据权利要求3所述的轴承单元，其特征在于，

所述底部形成为向下侧凹陷的杯状，

所述磁铁保持器安装在所述底部的下端部上。

6.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述磁铁保持器是多孔质烧结金属部件。

7.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述磁铁保持器的表面被实施掩蔽加工。

8.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述磁铁保持器浸渍了具有防油性的树脂。

9.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述磁铁保持器的表面的至少一部分被具有防油性的树脂层覆盖。

10.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述底部形成为向下侧凹陷的杯状，

所述磁铁保持器安装在所述底部内。

11.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述底部形成为向下侧凹陷的杯状，

所述磁铁保持器安装在所述底部的下端部上。

12.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述轴承保持部通过利用树脂材料的注射模塑成形而形成。

13.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，

所述轴承保持部由包含铝的材料形成。

14.一种电动式电机，该电动式电机具有：

权利要求1所述的轴承单元；

转子，具有转子磁铁，并与套筒或所述轴的任一方一起以所述中心轴为中心进行旋转；以及

静止部，具有与所述转子磁铁相对的定子。

15.根据权利要求14所述的电动式电机，其特征在于，

所述静止部具有通过树脂材料的注射模塑成形与所述轴承保持部一体形成的框架。

16.根据权利要求15所述的电动式电机，其特征在于，

所述底部形成为向下侧凹陷的杯状，

在所述底部的侧壁部和所述框架之间，形成有从所述框架的下端面向上侧凹陷的框架切口部。

17.根据权利要求14所述的电动式电机，其特征在于，

所述转子具有通过旋转产生空气流的叶轮。

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