CN101400904A - 流体动压轴承装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种避免组装精度和轴承性能降低、且具有高的抗弯刚性的流体动压轴承装置。本发明中，沿轴向排列多个轴承套筒，在各轴承套筒的内周面上形成的径向轴承面的同轴度设定为3μm以下。从而，确保径向轴承间隙的宽度精度，避免轴承性能的降低和由于轴构件与轴承套筒接触造成的摩损等不合理情况。另外，本发明中，在至少一个轴承套筒上设置第一径向轴承面和第二径向轴承面，因此，在由多个轴承套筒构成的套筒组件的组装工序中，套筒组件在轴向的至少三个部位以上由销支承，因此能够防止2个轴承套筒的中间弯折，能够在两轴承套筒间确保高精度的同轴度的同时开展组装作业。

Description

流体动压轴承装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种流体动压轴承装置。

背景技术

流体动压轴承装置是一种在随着轴承套筒和插入轴承套筒内周中的轴构件的相对旋转而在轴承间隙中产生的流体(润滑流体)的动压作用下产生压力，依靠该压力非接触支承轴构件的轴承装置。流体动压轴承装置大致区分为具有使轴承间隙的润滑流体积极地产生动压作用的动压产生部的装置和没有这种动压产生部且轴承套筒的内周面及轴构件的外周面均为圆筒面的所谓正圆轴承。

该流体动压轴承装置具有高速旋转、高旋转精度、低噪音等特征，近年来，这些特征得到了有效发挥，被广泛地作为搭载在信息设备例如HDD、FDD等磁盘装置，CD—ROM、CD—R/RW、DVD—ROM/RAM等光盘装置，MD、MO等光磁盘装置等上的主轴电动机用，搭载在激光打印机(LBP)等上的多角度扫描仪电动机用、搭载在微机(PC)等上的风扇电动机用或搭载在轴流风扇等电气设备上的小型电动机用而利用。

这种信息设备用电动机，随着信息处理量的增大等，记录媒体的层叠化和高速旋转化等快速发展。随之而来的是在流体动压轴承装置中要求轴承刚性的更进一步提高、特别是要求相对于力矩载荷的刚性(抗弯刚性)提高。

作为提高流体动压轴承装置的抗弯刚性的手段，一般采用的结构是在轴向的2个部位间隔开设置径向轴承部，从而扩大轴承跨度。这种结构已知有如以下所示的构成。

(1)在单个轴承套筒的上下2个部位形成径向轴承面(例如，参照专利文献1)。

(2)沿轴向排列2个轴承套筒，在两轴承套筒上分别形成各1个径向轴承面(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：特开平10—9250号公报

专利文献2：特开平11—269475号公报

不过，在(1)的构成中，随着轴承跨度的扩大，轴承套筒又长又大。若轴承套筒又长又大，则很难确保轴承套筒的加工精度。特别是在轴承套筒为烧结金属制的情况下，很难在其压粉成形时获得均匀密度，有可能无法发挥期望的轴承性能。因而，轴承跨度的更进一步扩大是有限度的。

另一方面，当像上述(2)构成一样使用2个轴承套筒时，即使各轴承套筒内周的径向轴承面高精度成形，在利用粘接、压入等手段将各轴承套筒固定在壳体上之际也有可能产生中心偏移。例如粘接时，由于在轴承套筒外周面和壳体内周面之间存在粘接间隙(填充粘接剂的空间)，轴承套筒的半径方向位置不固定，有可能降低2个轴承套筒的同轴度。另外，压入时，由于轴承套筒的内周面的精度仿照轴承套筒外周面和壳体内周面的精度，所以径向轴承面的同轴度有可能随着这些面的精加工精度而降低。同轴度的降低有可能导致轴承性能的降低、进而导致由于轴承套筒和轴构件的接触而造成的摩损等不合理情况。若为了避免这样的不合理情况而将轴承间隙设定得宽，则填充在间隙中的润滑流体的压力降低，从而无法获得足够的轴承刚性。

另外，上述(2)的构成中，在其组装之际，如图17所示必须将组装销70插入轴承套筒内周，从而确保二者的同轴度。不过，该结构中，为了确保轴承跨度，惯例是两径向轴承面80a配置在远离对方侧套筒的方向的端部，这种情况下，在套筒彼此的接合面附近形成大于销外径的大径的空间80b。从而，根据套筒彼此的端面精度，如图示，即使在2个轴承套筒80、80倾斜的状态(中间弯折状态)下也能够插入销70。在此中间弯折状态下，以后的组装精度下降、且对轴承性能也会带来不好影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种避免组装精度和轴承性能降低、且具有高的抗弯刚性的流体动压轴承装置。

为了解决上述课题，本发明的流体动压轴承装置，包括：具有径向轴承面的轴承套筒、固定有轴承套筒的壳体、插入轴承套筒的内周的轴构件、在轴承套筒的径向轴承面和轴构件的外周面之间沿轴向间隔开形成的径向轴承间隙，多个轴承套筒沿轴向排列配置，且在将各轴承套筒固定在壳体上的状态下，各轴承套筒的径向轴承面的同轴度为3μm以下。

这样一来，本发明的流体动压轴承装置中，由于沿轴向排列配置了具有径向轴承面的轴承套筒，因此径向轴承面和与之对置的轴承构件外周面之间的径向轴承间隙在沿轴向间隔开的多个部位形成。根据该构成，即使扩大了邻接的径向轴承面间的轴向跨度(轴承跨度)时也能够抑制各个轴承套筒的轴向尺寸的扩大。从而，能够谋求抗弯刚性的提高，另一方面还能够使各个轴承套筒均质化，谋求轴承性能的提高。即使是例如轴承套筒为烧结金属制的情况也能够抑制其压粉成形时成形压力的离散而获得均匀密度，轴承性能得以提高。

另外，通过将径向轴承面的同轴度设定在3μm以下，从而确保径向轴承间隙的宽度精度，避免轴承性能的降低和由于轴构件与轴承套筒接触造成的摩损等不合理情况等。这里的同轴度是指各轴承套筒固定在壳体上的状态下的同轴度。即使在壳体固定前将各轴承套筒的同轴度设定在上述规定值，由于所述理由在壳体固定后也有可能使同轴度偏离，不过，根据本案发明则不存在这种可能，轴承装置使用时可获得高的轴承性能。

这里所说的同轴度如JIS B 0621—1984中所定义，是指应处于与基准轴线同一直线上的轴线从基准轴线偏离的大小，其大小以包括所有上述轴线在内、与基准轴线同轴的几何学上为圆筒中最小圆筒的直径表示。例如，图18及图19表示2个轴承套筒的内周面(只图示了各内周面的轴线L1及L2)的同轴度的评价。在此，基准轴线是轴线L2。同轴度的大小以包括轴线(线段)L1、L2在内、具有与基准轴线即轴线L2同方向轴的几何学上为正圆筒中、最小圆筒Cmin的直径Dc表示。从而，如果采用以直径Dc的值表示的同轴度，就能够适当地评价包括例如轴线L1相对于轴线L2的倾斜情况(参照图18)和轴线L1相对于轴线L2向半径方向的偏离(参照图19)等在内的两面C1、C2间的形状偏差。还有，这里是在由2个轴承套筒中、一端侧的轴承套筒的一端侧的端面和另一端侧的轴承套筒的另一端侧的端面夹持的区域R、即包括所有多个轴承套筒在内的最小轴向区域R中，评价同轴度。

邻接的轴承套筒的对置端面彼此除了隔开轴向的间隙配置以外，还能够相互接触。此外，也能够在对置端面间的间隙中配置衬垫。这些中优选是轴承套筒的对置的端面彼此接触，以使润滑流体在轴承套筒相互间来去自如。

另外，这种流体动压轴承装置上也能够设置使径向轴承间隙的润滑流体产生动压作用的动压产生部。这种情况下，若在沿轴向尽量间隔开的2个部位设置动压产生部，则能够有效地提高抗弯刚性。动压产生部除了设置在轴承套筒内周的径向轴承面以外，还能够设置在与径向轴承面对置的轴构件的外周面。

另外，为了解决上述课题，本发明的流体动压轴承装置，包括轴构件和轴承套筒，所述轴承套筒在内周面具备径向轴承面，在径向轴承面和轴构件的外周面之间的径向轴承间隙中产生的流体的动压作用下非接触支承轴构件且使其旋转自如，所述流体动压轴承装置的特征在于，沿轴向排列多个所述轴承套筒，在邻接的2个轴承套筒中至少任意一个上设置第一径向轴承面和位于比第一径向轴承面更靠另一轴承套筒侧的位置的第二径向轴承面，在第一径向轴承面上形成动压产生部，并且第二径向轴承面形成圆筒面。

再有，为了解决上述课题，本发明的流体动压轴承装置，包括轴构件和轴承套筒，所述轴承套筒在内周面具备径向轴承面，在径向轴承面和轴构件的外周面之间的径向轴承间隙中产生的流体的动压作用下非接触支承轴构件且使其旋转自如，所述流体动压轴承装置的特征在于，沿轴向排列多个所述轴承套筒，在邻接的2个轴承套筒中至少任意一个上设置第一径向轴承面和位于比第一径向轴承面更靠另一轴承套筒侧的位置的第二径向轴承面，在第一径向轴承面上形成动压产生部，并且在第二径向轴承面上形成螺旋状倾斜槽。

如以上所示的构成，通过将具有径向轴承面的轴承套筒沿轴向排列多个，从而能够沿轴向间隔开地设置多个径向轴承面，能够通过轴承跨度的扩大来谋求抗弯刚性的提高。在此之际，由于能够缩短各个轴承套筒的轴向长度，因此还能够避免在又长又大的单个轴承套筒上形成2个径向轴承面时成为问题的轴承套筒加工精度的降低。

另外，由于在邻接的2个轴承套筒的至少任意一个上设置第一径向轴承面和第二径向轴承面，因此即使组装时往2个轴承套筒的内周插入组装销的情况下，组装销除了支承在套筒组件的轴向两端的两个径向轴承面(第一径向轴承面)以外，还支承在其间的第二径向轴承面上。从而，轴承套筒在轴向的至少三个部位以上由销支承，因此能够防止2个轴承套筒的中间弯折，能够一面在两轴承套筒间确保高精度的同轴度一面开展组装作业。

此时，不仅在第一径向轴承面、而且在第二径向轴承面上也能够形成动压产生部，不过，这会与轴承刚性提高相反而导致转矩上升。与之相对，如上所述如果将第二径向轴承面形成为圆筒面、或在第二径向轴承面上形成倾斜槽等，以使第二径向轴承面不产生动压，则能够解决上述课题，另一方面还能够避免转矩上升。

此外，在流体动压轴承装置中为了避免由于气泡产生等而造成的轴承性能降低，往往在轴承装置内部循环流体(例如润滑油)。该流体循环能够通过例如将第一径向轴承面的动压产生部形成轴向非对称形状，使朝向轴向一侧的抽取力大于朝向轴向另一侧的抽取力，将径向轴承间隙的流体向轴向的一侧压入而实现。

当为了使流体像这样循环而设定动压产生部为轴向非对称形状时，随着轴向一侧的动压产生部的轴向尺寸变长，而使径向轴承面间的跨度缩短，由此有可能导致抗弯刚性的降低。此时，在第二径向轴承面上形成螺旋状倾斜槽这样构成的流体动压轴承装置中，基于该倾斜槽而确保了向轴向一侧的压入力(抽取力)，因此，能够在第一径向轴承面减小动压产生部的轴向非对称量(不平衡量)，由此能够扩大各径向轴承面间的轴向跨度(轴承跨度)，防止抗弯刚性降低。

具有上述构成的流体动压轴承装置、定子线圈和转子磁铁的电动机能够特别适于需要高抗弯刚性的层叠有记录媒体(例如盘)的多张盘搭载用的主轴电动机等。

另外，为了解决上述课题，本发明的流体动压轴承装置的制造方法，是用于制造下述流体动压轴承装置的方法，即所述流体动压轴承装置包括：具有径向轴承面的轴承套筒、固定有轴承套筒的壳体、插入轴承套筒的内周的轴构件、在轴承套筒的径向轴承面和轴构件的外周面之间形成的径向轴承间隙，所述流体动压轴承装置的制造方法的特征在于，沿轴向排列多个轴承套筒，在进行了径向轴承面相互间的定心的基础上，将所述多个轴承套筒固定在壳体上。从而能够设定多个轴承套筒的各径向轴承面同轴度在3μm以下。

作为轴承套筒往壳体的固定方法，能够采用压入、间隙粘接、压入粘接、熔敷等。间隙粘接是一种设定轴承套筒外周面和壳体内周面的配合为间隙配合、往该间隙中填充粘接剂的方法，压入粘接是一种在粘接剂的介入下将轴承套筒压入在轴承套筒内周上的方法。如压入和压入粘接等，在轴承套筒外周面和壳体内周面的配合为紧密配合的构成中，径向轴承面的形状往往仿照轴承套筒外周面和壳体内周面的形状，很难确保精度，因此优选是轴承套筒的外周面与壳体内周面间隙粘接。

发明效果

由以上可知，根据本发明，能够提供一种避免组装精度和轴承性能降低、且具有高的抗弯刚性的流体动压轴承装置。

附图说明

图1是装入了流体动压轴承装置的信息设备用主轴电动机的截面图。

图2是本发明的流体动压轴承装置的截面图。

图3(a)是套筒组件的截面图。

图3(b)是第二轴承套筒的仰视图。

图4(a)是表示套筒组件的定心机构的纵截面图。

图4(b)是表示套筒组件的定心机构的横截面图。

图4(c)是表示利用定心机构进行定心的状态的横截面图。

图5(a)是表示套筒组件的其他定心机构的纵截面图。

图5(b)是表示套筒组件的其他定心机构的横截面图。

图5(c)是表示利用其他定心机构进行定心的状态的横截面图。

图6(a)是表示套筒组件的其他定心机构的纵截面图。

图6(b)是表示套筒组件的其他定心机构的横截面图。

图6(c)是表示利用其他定心机构进行定心的状态的横截面图。

图7是表示套筒组件的其他构成的图。

图8是表示套筒组件的组装工序的概略图。

图9是表示套筒组件的其他构成的图。

图10是表示流体动压轴承装置其他构成的截面图。

图11是表示流体动压轴承装置其他构成的截面图。

图12是表示流体动压轴承装置其他构成的截面图。

图13是表示径向轴承部的其他构成的截面图。

图14是表示径向轴承部的其他构成的截面图。

图15是表示径向轴承部的其他构成的截面图。

图16是表示径向轴承部的其他构成的截面图。

图17是表示现有构成的组装工序的概略图。

图18是从视觉上说明本发明中同轴度的概念的图。

图19是从视觉上说明本发明中同轴度的概念的图。

图中，1—流体动压轴承装置，2—轴构件，3—盘毂，4—定子线圈，5—转子磁铁，6—托架，7—壳体，8—套筒组件，81—第一轴承套筒，81a—内周面，81a1—动压槽，81a2—背部，81a3—平滑部，82—第二轴承套筒，82a—内周面，82a1—动压槽，82a2—背部，82a3—平滑部，9—密封构件，10—盖构件，A1、A2—(第一)径向轴承面，A1’、A2’—第二径向轴承面，B—推力轴承面，C—推力轴承面，L—轴承跨度，R1、R2—径向轴承部，T1、T2—推力轴承部，S—密封空间。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。

图1示意性地表示作为本发明的流体动压轴承装置一例、装入有流体动压轴承装置1的信息设备用主轴电动机的一构成例。该主轴电动机，用于HDD等盘驱动装置，具备非接触支承轴构件2且使其旋转自如的流体动压轴承装置1、安装在轴构件2上的转子(盘毂)3、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈4及转子磁铁5。定子线圈4安装在托架6的外周，转子磁铁5安装在盘毂3的内周。流体动压轴承装置1的壳体7装在托架6的内周。盘毂3上保持着多张磁盘等盘D。若对定子线圈4通电，则在定子线圈4与转子磁铁5之间的电磁力作用下转子磁铁5旋转，随之，盘毂3及轴构件2一体旋转。

图2表示上述主轴电动机中所使用的流体动压轴承装置1的一例。该流体动压轴承装置1主要构成部件包括壳体7、固定在壳体7内周的套筒组件8、插入套筒组件8内周的轴构件2、密封壳体7一端开口的密封构件9、封住壳体7另一端开口的盖构件10。套筒组件8由沿轴向排列配置的多个轴承套筒构成，本实施方式中，例示了由端面彼此抵接的2个轴承套筒(第一轴承套筒81和第二轴承套筒82)构成的情况。还有，以下为了便于说明，以密封构件9的一侧为上侧，以其轴向相反侧为下侧进行说明。

本实施方式中，在第一轴承套筒81的内周面81a和轴构件2的轴部2a的外周面2a1之间设有第一径向轴承部R1，在第二轴承套筒82的内周面82a和轴部2a的外周面2a1之间设有第二径向轴承部R2。另外，在第二轴承套筒82的下侧端面82c和轴构件2的凸缘部2b的上侧端面2b1之间设有第一推力轴承部T1，在盖构件10的上侧端面10a和凸缘部2b的下侧端面2b2之间设有第二推力轴承部T2。

轴构件2一体或分开地具备轴部2a和在轴部2a下端向外径侧伸出的凸缘部2b。该轴构件2除了由不锈钢等金属材料形成整体以外，也能够采用例如轴部2a为金属制、凸缘部2b为树脂制的金属和树脂的混合结构。本实施方式中，轴部2a的外周面2a1形成为没有动压槽等的平滑圆筒面，凸缘部2b的两端面2b1、2b2形成为没有动压槽等的平滑平面。

壳体7是例如将树脂材料注射成形而形成圆筒状，其内周面7a为同径且直的圆筒面。利用压入、粘接、压入粘接等适当的手段往图1所示托架6的内周面固定壳体7的外周面。

形成壳体7的树脂材料只要是能够注射成形的树脂材料，不管是非晶性树脂还是结晶性树脂都能够使用，例如作为非晶性树脂能够采用聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)等，作为结晶性树脂能够采用液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)等。当然，这些只不过是一例，还能够使用与轴承用途和使用环境等相适应的其他树脂材料。根据需要，在上述树脂材料中混合一种或两种以上的强化材料(纤维状、粉末状等方式都没关系)和润滑剂、导电材料等各种填充材料。

此外也能够用黄铜和铝合金等软质金属材料、其他金属材料形成壳体7。

在壳体7上端开口部的内周利用压入、粘接或同时采用它们固定由金属材料或树脂材料等形成的环状密封构件9。密闭构件9的内周面9a与设置在轴部2a的外周面2a1上的锥面2a2隔着密封空间S对置。轴部2a的锥面2a2向上侧逐渐缩径，随着轴构件2的旋转也发挥离心力密封功能。流体动压轴承装置组装后，在由密封构件9密封的流体动压轴承装置1的内部空间作为润滑流体充满例如润滑油，在此状态下，润滑油的油面被维持在密封空间S的范围内。还有，为了削减部件数及削减组装工时，也可以将密封构件9与壳体7一体成形。另外，也能够通过将轴构件2的外周面2a1作成直线形状、将密封构件9的内周面9a作为锥形状，形成密封空间S。

壳体7的下端开口部由与壳体7独立的盖构件10封口。盖构件10由金属材料或树脂材料形成圆盘状，利用例如压入、粘接或同时采用它们进行固定。在盖构件10的上侧端面10a的局部环状区域形成第二推力轴承部T2的推力轴承面C，在该推力轴承面C上形成例如排列成螺旋形状的动压槽(省略图示)。

构成套筒组件8的第一、第二轴承套筒81、82均是利用由烧结金属构成的多孔质体、特别是以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状。两轴承套筒81、82形成为轴向相同长度。还有，第一、第二轴承套筒81、82的一方或双方除了烧结金属以外、也可以由黄铜等软质金属形成。本实施方式中，2个轴承套筒81、82以其端面彼此密接的状态固定在壳体7的内周面。由于将端面彼此密接，从而能够使润滑油在2个轴承套筒81、82之间来去自如，可使润滑油在轴承装置内更动态地流动。作为轴承套筒81、82向壳体7的固定方法，采用例如间隙粘接。粘接间隙的宽度若过大则很难以足够的强度进行粘接，因此优选是最大间隙宽度设定为100μm以下，希望是50μm以下，更希望是20μm以下。

在第一轴承套筒81的内周面81a的上端，设置第一径向轴承部R1的径向轴承面A1。在径向轴承面A1上如图3(a)所示，形成人字形状的动压槽81a1及划分该动压槽81a1的凸状背部81a2。另外，在第二轴承套筒82的内周面82a的下端，设置第二径向轴承部R2的径向轴承面A2，在径向轴承面A2上形成相对于轴向中心上下对称的人字形状的动压槽82a1及划分该动压槽82a1的凸状背部82a2。轴承套筒81、82都是在径向轴承面A1、A2以外的区域，其内径尺寸设定为与两轴承面的动压槽81a1、82a1上的内径尺寸同径或比它大径。

第一轴承套筒81的动压槽81a1相对于轴向中心m(上下的倾斜槽间区域的轴向中央)轴向非对称地形成，比轴向中心m靠上侧区域的轴向尺寸X1大于下侧区域的轴向尺寸X2。从而，轴构件2旋转时，基于第一轴承套筒81的动压槽81a1而产生的润滑油的拉入力(抽取力)比第二轴承套筒82的对称形的动压槽82a1相对大。还有，作为动压槽81a1、82a1的形状也能够形成众所周知的其他形状、例如螺旋形状等。另外，也可以将第一及第二轴承套筒81、82的径向轴承面A1、A2形成没有动压槽的正圆形状，而在与之对置的轴构件2的轴部外周面2a1上形成同样的动压槽。

在第二轴承套筒82的下侧端面82c的局部环状区域形成第一推力轴承部T1的推力轴承面B，在该推力轴承面B上如图3(b)所示形成螺旋形状的动压槽82c1。动压槽形状也能够形成众所周知的其他形状、例如人字形状等。

在第一轴承套筒81及第二轴承套筒82的外周面形成1个或多个轴向的循环槽81e、82e。另外，在第一轴承套筒81的上侧端面81b形成半径方向的循环槽81f。

具有以上构成的第一轴承套筒81的内周面81a，能够通过例如往第一轴承套筒81的内周面81a插入外周具有与该内周面81a的形状对应的成形部的整形销，在此状态下放入模具中进行压缩成形(整形)从而形成。通过压缩成形，第一轴承套筒81的内周面81a产生塑性流动而咬住整形销的成形部，成形部的表面形状被复制到轴承套筒内周面81a上。从而能够在第一轴承套筒81的内周面81a上精度良好地成形出径向轴承面A1。若从用于压缩成形的模具中取出第一轴承套筒81，在轴承套筒81上产生回弹而成形的内周面81a扩径，所以不会破坏成形后的内周面81a，能够顺利地从轴承套筒81的内周拔出整形销。径向轴承面A1也能够用上述压缩成形以外的方法、例如喷墨印刷等形成。还有，往第二轴承套筒82的内周面82a形成径向轴承面A2的方法，仿照第一轴承套筒81，因此省略重复说明。

上述构成的流体动压轴承装置1中，若轴构件2旋转，第一轴承套筒81的内周面81a的径向轴承面A1及第二轴承套筒82的内周面82a的径向轴承面A2分别与轴构件2的外周面2a1隔着径向轴承间隙对置。并且，随着轴构件2的旋转，充满在上述径向轴承间隙中的润滑油在第一径向轴承部R1和第二径向轴承部R2的动压槽的动压作用下，其压力升高，沿径向非接触支承轴构件2且使其旋转自如。

另外，若轴构件2旋转，则第二轴承套筒82的下侧端面82c的成为推力轴承面B的区域与凸缘部2b的上侧端面2b1隔着规定的推力轴承间隙对置，盖构件10的上侧端面10a的成为推力轴承面C的区域和凸缘部2b的下侧端面2b2隔着规定的推力轴承间隙对置。并且，随着轴构件2的旋转，充满在各推力轴承间隙中的润滑油在第一推力轴承部T1和第二推力轴承部T2的动压槽的动压作用下，其压力升高，沿两推力方向非接触支承轴构件2且使其旋转自如。

再有，轴构件2旋转过程中，基于上侧的径向轴承面A1上的上下动压槽81a1的抽取力差，使润滑油在轴承套筒81、82的内周面81a、82a和轴构件2的外周面2a1之间的间隙中向下方流动。被压入到下方的润滑油经过第一推力轴承部T1的推力轴承间隙→轴向的循环槽82e、81e→半径方向的循环槽81f，返回到第一径向轴承部的径向轴承间隙。通过像这样使润滑油在轴承装置内部循环，从而能够防止润滑油的局部性负压的产生、避免随之而来的气泡的产生。还有，轴向的循环槽82e、81e和半径方向的循环槽81f也能够在壳体7的内周面和密封构件9的下侧端面形成。

像这样的在轴承内部的润滑油的循环还能够通过调整径向轴承面A1、A2的动压槽的长度等从而形成与上述反向的循环。另外，特别是在不需要强制性地循环润滑油的情况下，还能够将径向轴承面A1及A2的动压槽双方形成相对于各自的轴向中心上下对称的形状。

具有以上构成的流体动压轴承装置1例如通过在壳体7内周固定2个轴承套筒81、82及密封构件9，之后往轴承套筒81、82的内周插入轴构件2，再用盖构件10将壳体7的下端开口部封口从而进行组装。其后，往壳体7的内部空间注入润滑油，由此完成图1所示的流体动压轴承装置1。

该组装工序中，在将2个轴承套筒81、82往壳体7内周固定之际，轴承套筒81、82在径向轴承面A1、A2相互间进行了定心的状态下插入壳体7的内周中，利用间隙粘接进行固定。

该定心作业，能够利用例如图4(a)～(c)所示的定心机构进行。该定心机构由能够沿与轴心正交的方向独立地滑动移动的多个(例如3个)方柱状的夹具11a、11b、11c构成。往轴承套筒81、82内周插入各夹具11a～11c之后，使各夹具11a～11c以其外接圆直径扩径的方式沿半径方向滑动移动，与轴承套筒81、82的内周面81a、82a(特别是径向轴承面A1、A2的动压槽的背部81a2、82a2)的圆周方向3个部位抵压。从而在圆周方向的3个部位作用扩径力，由此进行两轴承套筒81、82的定心(参照图4(c))。像这样一面将夹具11a～11c与轴承套筒81、82的内周面81a、82a抵接一面将轴承套筒81、82插入壳体7的内周，利用间隙粘接将轴承套筒81、82固定在壳体7内周面。粘接剂固化后，使夹具11a～11c沿着其外接圆直径缩径的方向滑动移动，之后从轴承套筒81、82内周拔出，从而完成由壳体7及轴承套筒81、82构成的组件。

经由以上的工序，可将组件的径向轴承面A1、A2设定在同轴度3μm以下。如果有必要，对制造的每个组件测定径向轴承面A1、A2的同轴度，将3μm以下的组件作为不合格品处理。这里的同轴度的测定是在径向轴承面A1、A2的背部81a2、82a2进行，测定方法是利用例如正圆度测定装置和圆筒度测定装置等抽出一方轴承面的轴心，以其轴心为基准测定与另一轴承面的轴心的偏差从而进行测定。

如以上所示，本发明中沿轴向排列配置多个轴承套筒81、82，因此能够增大径向轴承面A1、A2间的轴向跨度(轴承跨度L、参照图3(a))，获得高的抗弯刚性。另一方面，能够避免各个轴承套筒81、82的又长又大，因此在烧结金属制轴承套筒的压粉成形时也不会产生密度的离散，能够使润滑油在轴承套筒内部和外部间稳定地循环。

另外，这些多个轴承套筒81、82以同轴度3μm以下这样定心的状态固定在外壳7上，因此能够均匀化径向轴承间隙的宽度，谋求轴承性能的提高，且能够抑制轴承套筒81、82和轴构件2接触造成的摩损。

本发明并不限定于上述实施方式。以下，用图5及图6表示套筒组件8的定心机构的其他例。

其中，图5(a)～(c)所示的定心机构是通过2个夹具12a、12b的轴向相对滑动运动进行定心。两夹具12a、12b中、一方夹具12a的对置两面和另一夹具12b的一面分别形成具有比轴承套筒81、82的内周面81a、82a的曲率半径稍小的曲率半径的部分圆筒面状。两夹具12a、12b在各自所设有的锥面12a1、12a2上面接触。该定心机构通过将任意一方夹具沿轴向滑动移动、使锥面12a1、12a2彼此压接(图中将夹具12b向上方移动)，从而能够使两夹具12a、12b的外接圆直径扩径。从而能够使夹具12a、12b与轴承套筒81、82的内周面81a、82a(特别是径向轴承面A1、A2的动压槽的背部81a2、82a2)3点接触，因此能够与图4所示的定心机构同样，进行2个轴承套筒81、82的定心(参照图5(c))。还有，该实施方式中是在1个夹具12a上设置相对于轴承套筒的内周面的2个接触点，不过，图4所示的定心机构也能够使用同样的夹具12a，从而能够减少夹具的使用个数。

图6(a)～(c)所示的定心机构作为夹具13使用利用流体压力实现扩径、缩径的中空圆筒体。向夹具13的内部空间13a供给油等流体，使夹具13的外周面扩径，从而夹具13的外周面与轴承套筒81、82的整个内周面81a、82a(特别是径向轴承面A1、A2的动压槽的背部81a2、82a2)抵接，进行2个轴承套筒81、82的定心(参照图6(c))。

以下利用图7表示套筒组件8的其他构成例。

构成图7所示套筒组件8的第一轴承套筒81及第二轴承套筒82其内周面81a、82a的构成与上述实施方式不同。在第一轴承套筒81的内周面81a上分别沿轴向间隔开形成在与轴构件2的外周面2a1之间形成径向轴承间隙的第一径向轴承面A1及第二径向轴承面A1’。第一径向轴承面A1在远离对方侧的轴承套筒(第二轴承套筒)82的一侧(上侧)的端部形成，第二径向轴承面A1’在其相反侧的端部形成。在第一径向轴承面A1上例如作为动压产生部形成人字形状的动压槽81a1。动压槽间的背部81a2及沿圆周方向连续的正圆状平滑部81a3的内径尺寸相等。第二径向轴承面A1’呈向内周面81a内径侧突出的平滑的圆筒面，其内径尺寸与第一径向轴承面A1的背部81a2及平滑部81a3相等。另外，第二径向轴承面A1’的轴向宽度小于第一径向轴承面A1。

在套筒组件8中位于下侧的第二轴承套筒82的内周面82a上也同样沿轴向间隔开形成第一径向轴承面A2及第二径向轴承面A2’。第一径向轴承面A2在远离对方侧的轴承套筒(第一轴承套筒)82的一侧(下侧)的端部形成，与上述第一径向轴承面A1同样，具有作为动压产生部的人字形状的动压槽82a1、背部82a2及平滑部82a3。第二径向轴承面A2’在其轴向相反侧的端部形成，与上述第二径向轴承面A1’同样，形成向内径侧突出的平滑的圆筒面。第二径向轴承面A2’的内径尺寸与第一径向轴承面A2的背部82a2及平滑部82a3相等，且第二径向轴承面A2’的轴向宽度小于第一径向轴承面A2。

在2个轴承套筒81、82上形成的第一径向轴承面中、第一轴承套筒81的第一径向轴承面A1的动压槽81a1相对于轴向中心m(上下的倾斜槽间区域的轴向中央)轴向非对称地形成，比轴向中心m靠上侧区域的轴向尺寸X1大于下侧区域的轴向尺寸X2。从而，轴构件2旋转时，基于动压槽81a1而产生的润滑油的拉入力(抽取力)向下方向大于向上方向。另一方面，第二轴承套筒82的第一径向轴承面A2的动压槽82a1在轴向对称形成，向下方向及向上方向的抽取力没有差别。从而，在轴承套筒81、82的内周面81a、82a和轴构件2的外周面2a1之间的间隙中，润滑油向下方向流动。还有，作为动压槽81a1、82a1的形状也能够形成众所周知的其他形状、例如螺旋形状等。

具有上述构成的套筒组件8的流体动压轴承装置1的组装例如如下进行。

如图8所示，将第一轴承套筒81及第二轴承套筒82沿轴向密接并同轴配置，往其内周插入轴向同径的组装销14。在此状态下，在组装销14的外周面和轴承套筒81、82的内周面81a、82a的凸部分(第一径向轴承面A1、A2的背部81a2、82a2、平滑部81a3、82a3及第二径向轴承面A1’、A2’)之间能够自由地移动组装销14，且在销14和轴承套筒81、82之间存在不产生晃动这种程度的配合间隙。接下来，将该组件插入壳体7的内周，利用粘接、压入、熔敷(超声波熔敷)等适当的手段将各轴承套筒81、82的外周面固定在壳体7(省略图示)内周面的规定位置上。接下来，拔出组装销14，将轴构件2插入轴承套筒81、82的内周面81a、82a，再利用上述固定手段将密封构件9及盖构件10固定在壳体7的两端开口部。其后，注入润滑油，将包括径向轴承间隙及推力轴承间隙在内的轴承装置的内部空间全部用润滑油充满，从而完成流体动压轴承装置1。

上述构成的流体动压轴承装置1中，若轴构件2旋转，第一轴承套筒81的内周面81a的第一及第二径向轴承面A1、A1’分别与轴构件2的外周面2a1隔着径向轴承间隙对置。在第一径向轴承面A1上，充满在上述径向轴承间隙中的润滑油在动压槽81a1的动压作用下，其压力升高，依靠该压力沿径向非接触支承轴构件2且使其旋转自如。另一方面，在第二径向轴承面A1’上，利用渗出到径向轴承间隙中的油形成油膜，利用该油膜沿径向支承轴构件2且使其旋转自如。从而，由动压轴承及正圆轴承构成沿径向支承轴构件2且使其旋转自如的第一径向轴承部R1。同样，在第二轴承套筒81中也用第一及第二径向轴承面A2、A2’构成动压轴承及正圆轴承，构成沿径向支承轴构件2且使其旋转自如的第二径向轴承部R2。

随着轴构件2的旋转，充满在轴承装置1内的润滑油在第一轴承套筒81的非对称形状的第一径向轴承面A1上所产生的抽取力作用下被压入，在内部空间循环。为了形成该润滑油的循环路，在第一轴承套筒81及第二轴承套筒82的外周面分别形成轴向槽81e、82e，在第一轴承套筒81的上侧端面81b形成半径方向槽81f。本实施方式中，润滑油在以下路径中循环，即从第一轴承套筒81的内周面81a和轴构件2的外周面2a1间的间隙，经过第二轴承套筒82的内周面82a和轴构件2的外周面2a1间的间隙→第一推力轴承部T1的推力轴承间隙→第二轴承套筒82的外周面和壳体7内周面间的流路(轴向槽82e)→第一轴承套筒81的外周面和壳体7内周面间的流路(轴向槽81e)→第一轴承套筒81的上侧端面81b和密封构件9下侧端面间的流路(半径方向槽81f)，返回到第一轴承套筒81的内周面81a和轴构件2的外周面2a1间的间隙中。通过此循环，能够抑制在润滑油中的局部高压部分产生气泡，且能够将产生的气泡经由密封空间S迅速地排放到外部空气，能够谋求轴承功能的稳定化。还有，在壳体7内周面形成轴向槽81e、82e、另外在密封构件9的下侧端面形成半径方向槽81f也能够获得同样的效果。

根据以上所示的构成，由于沿轴向排列轴承套筒81、82，因此能够增大第一径向轴承面A1、A2的轴向跨度L，另一方面，能够防止各个轴承套筒81、82的又长又大，因此能够抑制轴承套筒压粉成形时的密度离散，能够谋求轴承性能的稳定化。另外，由于在第一径向轴承面A1、A2间设置第二径向轴承面A1’、A2’，因此在图8所示的组装工序时，能够在组装销14的外周面和第二径向轴承面A1’、A2’之间形成与第一径向轴承面A1、A2之间相同程度的配合间隙。此时，通过第二径向轴承面A1’、A2’和组装销14外周面的接触，从而套筒组件8的轴向中央部附近也利用各个轴承套筒81、82进行姿势矫正，因此能够确实地防止像图17所示一样的轴承套筒的中间弯折，能够在两轴承套筒81、82间确保高的同轴度，同时也能够确保其后的组装作业中的组装精度。

由以上可知，根据本发明，能够提供一种避免组装精度和轴承性能降低、且具有高的抗弯刚性的流体动压轴承装置1。

还有，以上说明中，设定第一径向轴承面A1、A2的凸部分和第二径向轴承面A1’、A2’的内径尺寸相同，不过，二者不一定为相同直径。例如，在以更低转矩为目的的情况中，也可以使第二径向轴承面A1’、A2’的内径尺寸大于第一径向轴承面的凸部分的内径尺寸。另外，如果第二径向轴承面A1’、A2’的内径尺寸小于第一径向轴承面的凸部分的内径尺寸，则在将轴承套筒81、82往壳体7内周上固定之际，第二径向轴承面A1’、A2’发挥导向作用，第一径向轴承面A1、A2不与导向销接触，从而能够不会损伤设置在第一径向轴承面上的动压产生部地进行组装。这种情况下，通过设定轴部2a的外周面2a1中、与第二径向轴承面A1’、A2’对置的部分比与第一径向轴承面A1、A2对置的部分小径，从而能够降低转矩损失。

另外，以上说明中是在第一轴承套筒81及第二轴承套筒82双方形成第二径向轴承面A1’、A2’，不过，只在套筒组件8的轴向中央部的一个部位让组装销14和轴承套筒接触也能够实现防止组装时的中间弯折。从而，第二径向轴承面也可以只设置在任意一方轴承套筒上。

以上，利用图9表示套筒组件8的再其他构成例。

图9所示套筒组件8在第一轴承套筒81的第二径向轴承面A1’及第二轴承套筒82的第二径向轴承面A2’上分别形成向同方向倾斜的螺旋状倾斜槽81a4、82a4。由于像这样形成倾斜槽81a4、82a4，从而在轴构件2旋转时，能够在倾斜槽81a4、82a4的抽取作用下向下方向压入润滑油。由于像这样在与第一径向轴承面不同的部位设置抽取力的产生部，从而能够减小(缩小X1和X2的差)或消除(X1＝X2)图3(a)及图7所示上侧的第一径向轴承面A1的轴向非对称量(不平衡量)。这种情况下，在上侧的第一径向轴承面A1上，比轴向中心m靠上侧区域的轴向尺寸X1变短，因此，与图3(a)及图7所示的构成相比能够增大套筒组件8的轴承跨度L，能够确保更大的抗弯刚性。

另外，当第一及第二轴承套筒81、82的轴向长度相同时，由于两者外观上的差异小，因而有可能在组装时作业者拿错两套筒的上下位置来装入。与此相对，如图9所示，如果使第一轴承套筒81和第二轴承套筒82的轴向长度不同，就能够防止这种人为的失误。图3及图7所示的实施方式中也能够通过使第一及第二轴承套筒81、82的长度不同来期待同样的效果。

上述本发明的构成不仅能够适用于上述构成的流体动压轴承装置，也能够适用于其他构成的流体动压轴承装置。以下，图10～图12表示流体动压轴承装置的其他构成例，关于与上述实施方式所示构成相同功能、作用的部件、部位附以相同的参照符号，省略重复说明。

图10所示的流体动压轴承装置1的构成与图2所示流体动压轴承装置1的主要不同点在于盖构件10与壳体7一体形成。这种情况下，收容在壳体7中的套筒组件8利用设置在壳体7底部内周上的阶梯部17c进行轴向的定位。轴构件2的凸缘部2b被收容在基于阶梯部17c而获得的轴向空间中。

图11所示的流体动压轴承装置1的构成与图10所示流体动压轴承装置1的不同点在于删除了壳体17的阶梯部17c。这种情况下，与图10所示构成的流体动压轴承装置1相比，能够扩大推力轴承部T1、T2上的支承面积，提高推力轴承部上相对于力矩载荷的负载能力。

图12所示的流体动压轴承装置1的构成与图2所示流体动压轴承装置1主要不同点在于，在壳体7的两端开口部设置密封空间S1、S2及在套筒组件8两端设置推力轴承部T1、T2。这种情况下，密封空间S1在固定于轴构件2上的第一密封构件19的外周面19a和壳体7的上端开口部的内周面之间形成，另外，密封空间S2在第二密封构件20的外周面20a和壳体7的下端开口部的内周面之间形成。另外，第一推力轴承部T1设置在第一密封构件19的下侧端面19b和第一轴承套筒81的上侧端面81b之间，第二推力轴承部T2设置在第二密封构件20的上侧端面20b和第二轴承套筒82的下侧端面82c之间。还有，该图中的套筒组件8的构成与上述实施方式所示的套筒组件8的不同点在于，在第一轴承套筒81的上侧端面81b上形成推力轴承面B，在第二轴承套筒82的下侧端面82c上形成推力轴承面C。

本构成的流体动压轴承装置1与图2所示的流体动压轴承装置1相比，两推力轴承部间的间隔距离增大，从而能够提高推力轴承部上的抗弯刚性。

以上说明中，作为径向轴承部R1、R2中的动压轴承及推力轴承部T1、T2，例示了利用人字形状和螺旋形状等的动压槽产生润滑油的动压作用的构成，不过，本发明并不限定于此。

例如，作为构成径向轴承部R1、R2的动压轴承，可以采用所谓的台阶轴承和多圆弧轴承。

图13表示由台阶轴承构成径向轴承部R1、R2一方或双方的情况的一例。该例中，在构成套筒组件8的第一轴承套筒81(第二轴承套筒82)的内周面的成为第一径向轴承面的区域，以圆周方向规定间隔设置多个轴向槽形状的动压槽81a5。

图14是表示由多圆弧轴承构成径向轴承部R1、R2一方或双方的情况的一例。该例中，构成套筒组件8的第一轴承套筒81(第二轴承套筒82)的内周面的成为第一径向轴承面的区域，由3个圆弧面81a6、81a7、81a8构成(所谓的3圆弧轴承)。3个圆弧面81a6、81a7、81a8的曲率中心分别从套筒组件8(轴部2a)的轴中心O等距离偏置。由3个圆弧面81a6、81a7、81a8划分出的各区域中，径向轴承间隙具有相对于圆周方向的两方向分别呈楔状逐渐缩小的形状。从而，若套筒组件8和轴部2a相对旋转，则对应于其相对旋转的方向，径向轴承间隙内的润滑油被挤入呈楔状缩小的最小间隙侧，其压力上升。依靠这种润滑油的动压作用，非接触支承套筒组件8和轴部2a。还有，也可以在3个圆弧面81a6、81a7、81a8相互间的边界部形成被称作分离槽的更深一截的轴向槽。

图15是表示由多圆弧轴承构成径向轴承部R1、R2一方或双方的情况的其他例。该例中，也是构成套筒组件8的第一轴承套筒81(第二轴承套筒82)的内周面的成为第一径向轴承面的区域，由3个圆弧面81a9、81a10、81a11构成(所谓的3圆弧轴承)，在由3个圆弧面81a9、81a10、81a11划分出的各区域中，径向轴承间隙具有相对于圆周方向的一个方向分别呈楔状逐渐缩小的形状。这样构成的多圆弧轴承有时也被称为锥形轴承。另外，在3个圆弧面81a9、81a10、81a11相互间的边界部形成被称作分离槽的更深一截的轴向槽81a12、81a13、81a14。从而，若套筒组件8和轴部2a向规定方向相对旋转，则径向轴承间隙内的润滑油被挤入呈楔状缩小的最小间隙侧，其压力上升。依靠这种润滑油的动压作用，非接触支承套筒组件8和轴部2a。

图16是表示由多圆弧轴承构成径向轴承部R1、R2一方或双方的情况的其他例。该例中，是在图15所示的构成中，3个圆弧面81a9、81a10、81a11的最小间隙侧的规定区域θ分别由以套筒组件8(轴部2a)的轴中心O为曲率中心的同心圆弧构成。从而，在各规定区域θ中，径向轴承间隙(最小间隙)为一定。这种构成的多圆弧轴承有时也被称为锥形·扁平轴承。

以上各例中的多圆弧轴承，是所谓的3圆弧轴承，不过并不限定于此，也可以采用所谓的4圆弧轴承、5圆弧轴承、甚至是由6圆弧以上数目的圆弧面构成的多圆弧轴承。

另外，推力轴承部T1、T2的一方或双方，例如也能够由在成为推力轴承面的区域以圆周方向规定间隔设置多个半径方向槽形状的动压槽的所谓台阶轴承、所谓波型轴承(台阶型变成波型)等构成(省略图示)。

另外，以上的说明中，关于由轴向排列的2个轴承套筒81、82构成套筒组件8的方式进行了说明，不过，也可以沿轴向排列3个以上的轴承套筒来构成套筒组件8。

另外，以上说明中，例示了2个轴承套筒81、82端面彼此接触的构成，不过，不是一定要接触，也可以将两轴承套筒81、82沿轴向间隔开配置，还可以在两轴承套筒81、82间的间隙中配置衬垫。如果用含油金属和含油树脂等具有含油性的材料形成衬垫，就可确保相对于轴承套筒81、82的补油功能。

以上说明中，例示了将流体动压轴承装置装入用于盘装置的主轴电动机中使用的方式，不过，具有本发明构成的流体动压轴承装置也能够适用于高速旋转、要求高抗弯刚性的除主轴电动机以外的电动机中(省略图示)。

还有，以上说明中，作为充满在流体动压轴承装置1内部的流体，例示了润滑油，不过，除此以外还可使用能够在各轴承间隙中产生动压的流体、例如空气等气体和磁性流体等。

Claims (10)

1.一种流体动压轴承装置，包括：具有径向轴承面的轴承套筒、固定轴承套筒的壳体、插入轴承套筒的内周的轴构件、在轴承套筒的径向轴承面和轴构件的外周面之间沿轴向间隔开而形成的径向轴承间隙，所述流体动压轴承装置的特征在于，

多个轴承套筒沿轴向排列配置，且在将各轴承套筒固定在壳体上的状态下，各轴承套筒的径向轴承面的同轴度为3μm以下。

2.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其特征在于，

邻接的轴承套筒的端面彼此接触。

3.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其特征在于，

具有使所述径向轴承间隙的润滑流体产生动压作用的动压产生部。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的流体动压轴承装置，其特征在于，

轴承套筒的外周面间隙粘接在壳体的内周面。

5.一种流体动压轴承装置，包括轴构件和轴承套筒，所述轴承套筒在内周面具备径向轴承面，在径向轴承面和轴构件的外周面之间的径向轴承间隙中产生的流体的动压作用下非接触支承轴构件且使其旋转自如，所述流体动压轴承装置的特征在于，

沿轴向排列多个所述轴承套筒，在邻接的2个轴承套筒中至少任意一个上设置第一径向轴承面和位于比第一径向轴承面更靠另一轴承套筒侧的位置的第二径向轴承面，在第一径向轴承面上形成动压产生部，并且将第二径向轴承面形成圆筒面。

6.一种流体动压轴承装置，包括轴构件和轴承套筒，所述轴承套筒在内周面具备径向轴承面，在径向轴承面和轴构件的外周面之间的径向轴承间隙中产生的流体的动压作用下非接触支承轴构件且使其旋转自如，所述流体动压轴承装置的特征在于，

沿轴向排列多个所述轴承套筒，在邻接的2个轴承套筒中至少任意一个上设置第一径向轴承面和位于比第一径向轴承面更靠另一轴承套筒侧的位置的第二径向轴承面，在第一径向轴承面上形成动压产生部，并且在第二径向轴承面上形成倾斜槽。

7.根据权利要求5或6所述的流体动压轴承装置，其特征在于，

在第一径向轴承面上设置的动压产生部呈向轴向一侧压入流体的非对称形状。

8.一种电动机，具有权利要求1～7中任意一项所述的流体动压轴承装置、转子磁铁和定子线圈。

9.一种流体动压轴承装置的制造方法，是用于制造下述流体动压轴承装置的方法，即所述流体动压轴承装置包括：具有径向轴承面的轴承套筒、固定轴承套筒的壳体、插入轴承套筒的内周的轴构件、在轴承套筒的径向轴承面和轴构件的外周面之间形成的径向轴承间隙，所述流体动压轴承装置的制造方法的特征在于，

沿轴向排列多个轴承套筒，在进行了径向轴承面相互间的定心的基础上，将所述多个轴承套筒固定在壳体上。

10.根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的制造方法，其特征在于，

将轴承套筒的外周面间隙粘接在壳体的内周面。

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