CN101392799A - 含油轴承密封结构和采用该含油轴承密封结构的风扇 - Google Patents

Abstract

一种含油轴承的密封结构包括轴座、轴承、位于含油轴承内并可相对含油轴承转动的转轴、挡油环。挡油环是粉末烧结环，套设在转轴外围，位于含油轴承的上方，将含油轴承内的润滑流体密封在所述轴座内。转轴转动时，润滑油在离心力作用下沿轴向上运动，挡油环可阻挡润滑油继续沿轴向上运动，由于挡油环是粉末烧结环，还可以吸收溅出的润滑油，从而保证轴承和转轴之间良好的润滑性能，提高风扇的质量，大大延长风扇的使用寿命。本发明还公开了一种采用该含油轴承密封结构的风扇。

Description

含油轴承密封结构和采用该含油轴承密封结构的风扇

技术领域

本发明涉及一种风扇，尤指一种采用具有良好润滑、密封性能的含油轴承密封结构的风扇。

背景技术

风扇是电脑散热系统的一个关键组成部件，提高风扇的运行寿命、可靠性对保障电脑系统的稳定运行至关重要。而风扇的轴承润滑和密封设计对提高风扇的使用寿命、降低噪声起着举足轻重的作用。

由于含油轴承(即套筒轴承)具有低成本及运行初期低噪音的特性，风扇广泛采用含油轴承。含油轴承是一种于自身孔隙中含浸润滑油而实现自润滑的轴承，一般由金属或合金经烧结形成储存润滑油的多孔结构，含油轴承的孔隙率决定了含油轴承中所保有润滑油的含量，但是其孔隙率受限于其制造工艺，因此润滑油的含量有限，而现有含油轴承的密封效果不是十分理想，在运行一段时间后往往由于润滑油的流失而导致轴承与转轴之间缺少润滑油，进而轴承与转轴大面积紧密接触产生较大的摩擦力，影响轴承的性能及其使用寿命。因此，含油轴承的密封问题一直是含油轴承设计领域的重点课题。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种密封性能更好的含油轴承密封结构及采用该含油轴承密封结构的风扇。

一种含油轴承密封结构，包括轴座、含油轴承、转轴、挡油环，含油轴承、挡油环收容于轴座内，转轴位于所述含油轴承内并可相对含油轴承转动，挡油环是粉末烧结环，套设在转轴外围，位于含油轴承的上方，将含油轴承内的润滑流体密封在轴座内。

一种风扇，包括扇框、定子、含油轴承、可以相对定子转动的转子、挡油环，扇框包括轴座，定子套在轴座外围，挡油环、含油轴承收容于轴座内，转子包括轮毂、扇叶、位于含油轴承内并可相对含油轴承转动的转轴，轮毂环设在定子外围，扇叶环设于轮毂外围，转轴自轮毂中心垂直朝向轴座延伸，挡油环是粉末烧结环，套设在转轴外围，位于含油轴承的上方，将含油轴承内的润滑流体密封在轴座内。

与现有技术相比，上述风扇工作时，含油轴承自身含浸润滑油，在含油轴承和转轴之间形成油膜，润滑油在离心力作用下沿轴向上运动，挡油环可阻挡润滑油继续沿轴向上运动，由于挡油环是粉末烧结环，还可以吸收溅出的润滑油，从而保证轴承和转轴之间良好的润滑性能，提高风扇的质量，大大延长风扇的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一较佳实施例的风扇立体分解示意图。

图2是图1所示风扇的组装剖面示意图。

图3是图1中转轴的立体放大示意图。

图4是图1中含油轴承的立体剖面示意图。

图5是图1中含油轴承内表面流道结构的圆周展开放大图。

具体实施方式

下面参照附图1-5，以一轴流风扇为例进一步说明该风扇的含油轴承的密封结构。该含油轴承的密封结构也可应用于其他风扇或者硬碟机中。

如图1所示，该风扇包括扇框10、定子20、可以相对定子20转动的转子30、含油轴承40、挡油环50。

扇框10包括基座101和轴座102，基座101位于扇框10的中央位置，基座101的中央向上凸设形成轴座102，轴座102包括一封闭的底端及一具有开口的顶端103。基座101的中央形成一收容孔104，该收容孔104的直径小于轴座102的顶端开口的直径。

定子20套设于轴座102外围，包括铁心22、缠绕于铁心22的线圈24、与线圈24电连接的电路板26。该铁心22由若干层硅钢片叠设而成。两绝缘架28分别设于铁心22的上、下两侧，这些绝缘架28均由塑胶材料制成，与铁心22的结构形状相似。绝缘架28覆盖于硅钢片的外侧，将线圈24与铁心22相分离从而达到将两者之间绝缘的效果。

请同时参阅图2，转子30包括轮毂32、扇叶34、转轴36。轮毂32外缘放射状突设若干扇叶34，轮毂32内侧缘贴设一永久磁铁环38。该轮毂32中央向下凸设形成一密封座321，密封座321的中央设有一容纳转轴顶端的盲孔322，该盲孔322呈阶梯状，包括凹台324和凸缘323。

如图3所示，转轴36呈圆柱状，其一端固定于轮毂32的盲孔322内，另一端向下延伸形成一自由端。该转轴36靠近固定端的外表面上形成一环形凹槽366，在距离转轴顶端大致1/3轴长的位置形成环槽364。在环槽364与凹槽366之间的转轴36外表面形成一个回油段361，在该回油段361上设置有若干螺旋状的沟槽362，这些沟槽362与回油段361的顶端保持有一定的距离，而贯穿至回油段361的底端，与环槽364连通。这些沟槽362的螺旋方向与转轴36的旋转方向一致。在本实施例中，转轴36在运转过程中沿逆时针方向旋转，这些沟槽362从回油段361的底端往回油段361的顶端向右螺旋延伸而成。如果转轴36的转向改变而沿顺时针方向旋转，则这些沟槽362的螺旋方向也相应地改变，而与本实施例中的螺旋方向相反。环槽364与回油段361的交接处形成一个截面363，环槽364的底端从环槽364向下形成一渐扩的锥面365。

挡油环50由铜基、铁基或者铜铁基的粉末冶金烧结固化后浸油而成，内部形成若干相互连通的微小孔隙，该孔隙能够提供毛细作用力将润滑油吸回。如图1、图2所示，挡油环50收容在轴座102的收容孔104内，包括内缘环501、外缘环502、环槽503，其中内缘环501由外缘环502的内缘向上凸出延伸形成，内缘环501和外缘环502之间形成环槽503，内缘环501套设在转轴36的回油段361上，其顶端与转轴36的回油段361的顶端大致平齐，这样使回油段361上的沟槽362包覆在挡油环50内而不至于外露，而内缘环501与转轴36的回油段361之间间隙配合，间隙可以是5-40微米，使转轴36不至于与挡油环50磨擦，又能起到挡油的作用。内缘环501嵌入到密封座321的凹台324中，密封座321的凸缘323嵌入到挡油环50的环槽503中，从而挡油环50的内缘环501、环槽503、外缘环502、密封座321的凸缘323、凹台324之间拼合成曲折的隙缝，构成曲路密封。

如图4、图5所示，含油轴承40通过轴座102的顶端103开口收容于轴座102的收容孔104内，含油轴承40两末端的内侧及外侧分别形成一圆弧倒角以便于该含油轴承40的安装，也便于转轴36穿设于该含油轴承40的轴孔中。该含油轴承40的外表面上沿轴向形成四个对称分布的回油槽402，回油槽402与含油轴承40的轴孔相连通，以供润滑油回流。含油轴承40的顶端处形成有轴肩401，该轴肩401嵌入到挡油环50的外缘环502内侧，轴肩401的外圆柱面与外缘环502的内圆柱面之间是过盈配合，从而挡油环50和含油轴承40充分接触，形成了循环油路。该含油轴承40的内表面上设有流道结构，该流道结构内填充有在转轴旋转时产生压力从而支撑该转轴旋转的润滑流体，该流道结构包括若干间隔交替排列的第一及第二动压槽，每一第一动压槽与一相邻的第二动压槽相交于该流道结构的边缘。具体而言，该含油轴承40的内表面上形成有用于引导润滑流体的第一流道结构41和第二流道结构42，第一流道结构41、第二流道结构42的结构相同，分别位于含油轴承40的两端。该第一流道结构41和第二流道结构42也可设置于转轴36的外表面，而替代设于含油轴承40内表面上的流道结构。润滑流体在转轴36及含油轴承40之间产生动态的压力分布，用于支撑转轴36在含油轴承40中旋转。如图5所示，以第一流道结构41为例，说明流道结构41、42的具体结构。第一流道结构41包括若干间隔排列、呈“V”型的第一动压槽411和第二动压槽412，第一流道结构41被中心线418分为上、下两个部分。

每一第一动压槽411包括位于第一流道结构41上半部的第一流道413及位于第一流道结构41下半部的第二流道415。

每一第二动压槽412包括位于第一流道结构41上半部的第三流道414及位于第一流道结构41下半部的第四流道416。

每一第一动压槽411的第一、第二流道413、415与相邻前一第二动压槽412的第三、第四流道414、416相交于第一流道结构41的中心线418处，形成一内交叉区417。每一第一动压槽411的第一、第二流道413、415分别与相邻后一第二动压槽412的第三、第四流道414、416相交于第一流道结构41的上缘及下缘，从而在第一流道结构41的上、下缘分别形成外交叉区419。

相邻的两个第一流道413及位于该两相邻第一流道413之间的第三流道414，或两相邻第三流道414及位于该两相邻第三流道414之间的第一流道413在第一流道结构41上半部形成“Z”形沟槽。同上，相邻的两个第二流道415及位于该两相邻第二流道415之间的第四流道416，或相邻的两个第四流道416及位于该两相邻第四流道416之间的第二流道415，在该第一流道结构41下半部形成“Z”形沟槽。上述分别位于第一流道结构41上半部及下半部的“Z”形沟槽交汇于第一流道结构41的中心线418处，从而任意相邻流道之间相互连通。

当转轴36旋转时，润滑流体分别沿第一、二、三、四流道413、415、414、416，流向内交叉区417，从而在内交叉区417形成高压区，产生较高的压力，支撑转轴36旋转，使转轴36与轴承40在径向上相分离。同时，由于第一、二、三、四流道413、415、414、416内的润滑流体流向内交叉区417，在第一、二、三、四流道413、415、414、416的外交叉区419形成低压区。由于外交叉区419(即低压区)内的润滑流体能够经过若干条互相连通的流道流向内交叉区417(高压区)，降低了外交叉区419处的压力，使之小于外界空气的压力，从而使含油轴承不仅具有流体动力润滑功能，而且具有良好的防漏效果。

如图2所示，组装该风扇时，定子20固装在轴座102外缘，含油轴承40收容于轴座102的收容孔104内，由耐磨材料制成的轴垫70安放在轴座102的底部，转轴36安装在含油轴承40的轴孔内，转轴36的自由端与轴垫70相抵触，轴垫70旋转地支持转轴36。一卡环60套设于转轴36的环槽364处，位于含油轴承40的顶端，卡环60中央形成一中心通孔62，该通孔62的直径小于转轴36的直径，卡设在转轴36的环槽364处，从而卡环60与环槽364共同限制转轴36的轴向运动。卡环60与密封座321之间安装有挡油环50，含油轴承40的轴肩401嵌入到挡油环50的外缘环502内侧，外缘环502的内圆柱面与含油轴承40的轴肩401的外圆柱面过盈配合。挡油环50的内缘环501嵌入到密封座321的凹台324中，挡油环50与密封座321形成曲路密封。挡油环50、含油轴承40、转轴36的锥面365、环槽364、截面363、轴座102共同形成了储油区100。

该风扇工作时，定子20与转子30磁场的交互作用驱动转子30旋转，由于含油轴承40内表面具有动压槽，润滑油对转轴36产生一定压力，使转轴36在旋转过程中和含油轴承40不直接接触。由于离心力作用，润滑油会沿转轴36的外表面向上爬升，含油轴承40的流道结构所产生的压差阻碍了润滑油的爬升，并且转轴36上设置有环槽364、锥面365、截面363，使得转轴36的外表面呈现出一个不连续的面，大部分上升的润滑油会在该锥面365、环槽364、截面363处截止而回流，另外少部分的润滑油将继续上升到回油段361的沟槽362内，因该回油段361上的沟槽362的螺旋方向与转轴36的旋转方向一致，当转轴36高速旋转时，这些沟槽362会给上升至沟槽362内的润滑油一个向下的力，使润滑油能沿着沟槽362向下流出重新回到储油区100。即使极少部分的润滑油上升到转轴36的顶端，由于挡油环50与密封座321构成曲路密封结构，可以阻止润滑油的溢出，并且挡油环50是粉末烧结而成，可以吸收这极少部分溢出到曲路密封结构中的润滑油。含油轴承40透过外表面的回油槽402构成循环油路，溢出的润滑油将最终回流到含油轴承40中。挡油环50和含油轴承40都是粉末烧结而成，是多孔质的，自身含有润滑油，具备供油功能。以上结构充分保证含油轴承40与转轴36之间良好的的润滑性能和密封效果，减少磨损，降低噪音，提高了风扇的质量，延长了风扇使用寿命。

Claims (12)

1.一种含油轴承密封结构，包括轴座、含油轴承、转轴、挡油环，所述含油轴承、挡油环收容于所述轴座内，所述转轴位于所述含油轴承内并可相对含油轴承转动，其特征在于：所述挡油环是粉末烧结环，套设在所述转轴外围，位于所述含油轴承的上方，将所述含油轴承内的润滑流体密封在所述轴座内。

2.根据权利要求1所述的含油轴承密封结构，其特征在于：所述转轴的一端固定在一密封座上，另一端插入至所述含油轴承内，所述挡油环包括内缘环、外缘环、位于内缘环和外缘环之间的环槽，所述内缘环由外缘环的内缘向上凸出延伸形成，所述密封座包括凹台和凸缘，所述挡油环的内缘环嵌入到所述密封座的凹台中，所述密封座的凸缘嵌入到所述挡油环的环槽中，所述挡油环的内缘环、环槽、外缘环、所述密封座的凸缘、凹台之间拼合成曲路密封。

3.根据权利要求1所述的含油轴承密封结构，其特征在于：所述挡油环包括内缘环、外缘环、位于内缘环和外缘环之间的环槽，所述含油轴承顶端形成有轴肩，所述轴肩嵌入到所述挡油环的外缘环的内侧，所述轴肩的外圆柱面与所述挡油环的外缘环的内圆柱面对应。

4.根据权利要求1所述的含油轴承密封结构，其特征在于：所述含油轴承内壁或所述转轴的外壁设有流道结构，所述流道结构内填充有润滑流体，所述流道结构包括若干间隔交替排列的第一及第二动压槽，第一动压槽与第二动压槽在该流道结构的上下边缘及中心处均相交。

5.根据权利要求1所述的含油轴承密封结构，其特征在于：所述转轴的外表面对应所述含油轴承的顶端位置形成有环槽，所述转轴的外表面上于环槽上方设置有若干螺旋状的沟槽，所述环槽下方延伸形成一渐扩的锥面，所述挡油环对应套在转轴形成有所述沟槽的位置处。

6.一种风扇，包括扇框、定子、含油轴承、可以相对定子转动的转子、挡油环，扇框包括轴座，所述定子套在轴座外围，所述挡油环、所述含油轴承收容于所述轴座内，所述转子包括轮毂、扇叶、位于所述含油轴承内并可相对含油轴承转动的转轴，所述轮毂环设在所述定子外围，所述扇叶环设于轮毂外围，所述转轴自轮毂中心垂直朝向所述轴座延伸，其特征在于：所述挡油环是粉末烧结环，套设在所述转轴外围，位于所述含油轴承的上方，将所述含油轴承内的润滑流体密封在所述轴座内。

7.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于：所述轮毂的中心突出形成一密封座，所述转轴的一端固定在该密封座上，另一端插入至所述含油轴承内，所述挡油环包括内缘环、外缘环、位于内缘环和外缘环之间的环槽，所述挡油环的内缘环由外缘环的内缘向上凸出延伸形成，所述密封座包括凹台和凸缘，所述挡油环的内缘环嵌入到所述密封座的凹台中，所述密封座的凸缘嵌入到所述挡油环的环槽中，所述挡油环的内缘环、环槽、外缘环、所述密封座的凸缘、凹台之间拼合成曲折的曲路密封结构。

8.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于：所述挡油环包括内缘环、外缘环、位于内缘环和外缘环之间的环槽，所述含油轴承顶端形成有轴肩，所述轴肩嵌入到所述挡油环的外缘环的内侧，所述轴肩的外圆柱面与所述挡油环的外缘环的内圆柱面相对应。

9.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于：所述含油轴承内壁或所述转轴的外壁设有流道结构，所述流道结构包括若干间隔交替排列的第一及第二动压槽，第一动压槽与第二动压槽在该流道结构的上下边缘及中心处均相交。

10.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于：所述转轴的外表面对应所述含油轴承的顶端位置形成有环槽，所述转轴的外表面上于环槽上方设置有若干螺旋状的沟槽，所述环槽下方延伸形成一渐扩的锥面，所述挡油环套在转轴对应形成有所述沟槽的外围位置处。

11.根据权利要求10所述的风扇，其特征在于：所述挡油环、含油轴承及转轴之间于对应所述环槽位置处共同围成一储油区。

12.根据权利要求11所述的风扇，其特征在于：所述含油轴承的外表面上沿轴向形成有至少一回油槽，所述回油槽与储油区相连通。

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