CN104976149A - 动压轴承结构及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种动压轴承结构及其组装方法，动压轴承结构用于承载散热风扇，其包括：一外壳、一动压轴承、一转轴、一止推构件及一底板；其中动压轴承安装于外壳内部的一容置空间中，转轴贯穿设置于动压轴承的一个转轴孔中，止推构件为一圆形盘体，止推构件设置于转轴的末端部分，且容置于动压轴承的底面与底板的顶面之间；止推构件表面设有多个导引沟槽，用以引导容置空间中所填充的润滑油流动并产生压力，以使得润滑油于止推构件表面形成具有压力的油层，以维持止推构件转动的稳定性，并使风扇叶片旋转时偏摆及晃动情形降低。

Description

动压轴承结构及其组装方法

技术领域

本发明为一种用于承载散热风扇的动压轴承结构及其组装方法，尤指一种使用于散热模块的用于承载散热风扇的动压轴承结构及其组装方法。

背景技术

按，散热风扇是散热模块中主要组件之一。而近年来为配合笔记本电脑、平板电脑等信息产品不断朝向小型化、薄形化且处理器操作功率不断提升的趋势，使得散热模块也必须随着朝向小型化、薄形化且同时要兼顾散热效率提升的方向发展。因此使得散热模块采用的风扇，也必须要缩小体积、减少厚度、同时又要提升风扇转速。为了适应风扇微型化、薄型化且高转速的需求，目前相当多的散热风扇已经改采动压轴承的设计取代传统的轴承。

如图8及图9A所示，为一种常用的使用动压轴承的散热风扇结构，其中包括：一散热器外壳1；一轴承装置2，设置于该散热器外壳1的底板之上；一风扇叶片3，所述风扇叶片3设置于一个轴承装置2的转轴6的上端。风扇叶片3上进一步设置有一个转子4，及于散热器外壳1的底板上设置有一定子5，通过转子4与定子5相互配合，可产生互斥的磁场推动风扇叶片3产生以转轴6为中心的旋转。如图9A所示，该已知技术的轴承装置2包括：一外壳7、一个设置于外壳7之中的动压轴承8、一个用以将动压轴承8固定于外壳7内部的压环7a、以及一个贯穿设置于动压轴承8内的转轴6。

其中外壳7的内部具有一圆筒状的容置空间，所述动压轴承设置于所述容置空间内。外壳7的底部具有一个一体成型的底板7b，使得外壳7内部容置空间与动压轴承8的底面之间形成一个封闭的空间，且于该空间中填充有润滑油。该底板7b的顶面设置有一耐磨垫9，且该转轴6的底端接触于该耐磨垫9的表面，使得转轴6的底端受到底板7b的支撑。如图9B所示动压轴承8的内孔的表面设置有人字沟槽8a，人字沟槽8a的作用为当转轴6转动时，可引导润滑油流动并产生压力，因此在转轴6与动压轴承8的转轴孔之间形成一个具有压力的油层，而使得转轴6在风扇运转时，不会接触到动压轴承8的表面，以降低转轴6运转的摩擦力，并减少动压轴承8与转轴6在风扇高速运转时的磨损。

该种常用的散热风扇用的动压轴承结构主要问题，在于风扇叶片3的直径相当地大，且在叶片上设置有转子4，因此当风扇叶片3运转时，相当容易产生晃动偏摆情形，其除了增加运转的震动与噪音外，还会造成转轴6及动压轴承8磨损。

然而，所述轴承装置2由于其使用的转轴6与动压轴承8之间只有径向的支撑，而缺乏轴向的支撑，再加上因为风扇设计扁平化的因素，转轴6与动压轴承8之间接合的轴向长度相较于散热风扇的直径显得非常小，因此使得转轴6与动压轴承8之间的支撑不足，而无法解决风扇运转时偏摆晃动的情形。

此外，所述轴承装置2的外壳7与底部的底板7b一体成形，因此轴承装置2组装时转轴6必须从动压轴承8的上端插入到动压轴承8的内部，因此使得转轴6上无法设置任何额外的定位结构，而无法克服转轴6与动压轴承8支撑及定位不足的问题。

再者，常用的轴承装置2的构造中，设置于外壳7底部的耐磨垫9为与底板7b分离的片状体，因为其厚度相当薄，因此长时间使用容易产生弯曲变形。

由于以上因素，使得常用的散热风扇用的动压轴承结构存有相当多缺陷，故，如何通过结构设计的改良，来提升散热风扇用的动压轴承结构运转稳定性，来克服上述的缺陷，已成为所述项事业所欲解决的重要课题之一。

发明内容

本发明主要目的在提供一种可以增进运转稳定性，减少散热风扇转子偏摆情形的用于承载散热风扇的动压轴承结构。

本发明实施例主要包括：一外壳、一动压轴承、一转轴、一止推构件及一底板。其中所述外壳内部具有一圆筒状的容置空间，所述外壳的上端具有一连通于所述容置空间的上端开口；所述底板是以耐磨材料制成，且设于所述外壳的底部，使得所述底板的底部成为封闭状态；所述动压轴承设置于所述容置空间内，所述动压轴承的中心具有一贯穿过所述轴承的顶面与底面的转轴孔；所述转轴设置于所述动压轴承的所述转轴孔内，所述转轴的上端突出于所述动压轴承的顶面，所述转轴的底端突出于所述动压轴承的底面且接触于所述底板的顶面；以及一止推构件，所述止推构件固定连接于所述转轴的底端，所述止推构件容置于所述动压轴承的底面与所述底板之间。

其中所述容置空间于所述动压轴承底面与所述底板的顶面之间的空间中填充有润滑油，所述止推构件为圆形板体且其顶面或底面设置有多个以放射状排列的导引沟槽。当止推构件旋转时，设置于止推构件的顶面的导引沟槽与动压轴承的底面相互作用，或者是由止推构件的底面所设置的导引沟槽与底板的顶面相互作用，可引导止推构件的顶面或底面所设置的导引沟槽引导润滑油流动，并对润滑油施加压力，以于止推构件表面形成具有压力的油层，并通过油层压力维持止推构件转动的稳定性。

该实施例中，转轴的顶端进一步设置一风扇叶片，所述风扇叶片上设置有一转子，所述转子与一个定子相互配合产生互斥推力，因此带动所述风扇叶片及转轴产生旋转。

本发明的有益效果在于可以当所述转轴转动时，所述止推构件受所述转轴带动一起旋转，当所述止推构件旋转时，通过止推构件表面的沟槽挤压润滑油，使止推构件表面的润滑油产生压力，因此维持所述转轴转动的稳定性，而减少所述风扇叶片上的转子运转偏摆的情形产生。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明的动压轴承结构安装于一个散热风扇上的组合剖面示意图。

图2A为本发明的动压轴承结构的组合剖面图。

图2B本发明使用的动压轴承的剖面图。

图3A为本发明的动压轴承使用的转轴与止推构件的组合侧视图。

图3B为本发明使用的于止推构件底面设置导引沟槽的另一实施例的组合侧视图。

图4A为本发明使用的止推构件的俯视图。

图4B为本发明使用的止推构件另一种实施例的俯视图。

图5为本发明的动压轴承结构使用的外壳及底板的分解剖面图。

图6为本发明的动压轴承结构使用的底板的另一种变化实施例的剖面图。

图7为本发明的动压轴承结构的组装流程图。

图8为常用的散热风扇用动压轴承结构安装于一个散热风扇上的组合剖面示意图。

图9A为已知的动压轴承结构的组合剖面图。

图9B为已知的动压轴承结构使用的动压轴承的剖面图。

【符号说明】

散热器壳体1

轴承装置2

一风扇叶片3

转子4

定子5

转轴6

壳体7

压环7a

底板7b

动压轴承8

人字沟槽8a

耐磨垫9

动压轴承结构10

外壳20

容置空间21

上端开口22

下端开口23

底板24

压环25

密封构件26

凹陷部27

动压轴承30

转轴孔31

人字沟槽32

转轴40

末端部分41

圆弧部42

止推构件50

导引沟槽51

孔52

具体实施方式

请参阅图1及图2A所示，图1为本发明的动压轴承结构10安装于一个散热风扇上的构造示意图，图2A是本发明的动压轴承结构10的组合剖面图。

如图1所示，本发明的动压轴承结构10安装于一个散热器外壳1的底板的表面，动压轴承结构10具有一转轴40，在转轴40的顶端设置有一风扇叶片3。风扇叶片3上设置有一转子4，转子4和一个设置在散热器外壳1的底板上的定子5相互配合，产生一互斥的磁场，因此推动风扇叶片3旋转。

如图2A所示，本发明的动压轴承结构10包括：一外壳20、一动压轴承30、一转轴40、一止推构件50及一底板24。其中外壳20内部具有一圆筒状的容置空间21，外壳20的上端具有一连通于容置空间21的上端开口22。

动压轴承30设置于外壳20的容置空间21内，动压轴承30的中心具有一贯穿过动压轴承30的顶面与底面的转轴孔31。转轴40穿设于转轴孔31内，转轴40的上端突出于动压轴承30的顶面，且底端突出于动压轴承30的底面。外壳20的顶面可进一步设置一压环25，通过压环25将动压轴承30固定于容置空间中。

如图2A、图3A所示，转轴40的底部具有一个末端部分41，末端部分41的直径略小于转轴40的直径，而形成一个阶级部。转轴40的末端部分41的底部形成一个圆弧部42，该转轴40利用圆弧部42与底板24的顶面接触，以减少转轴与底板24彼此间的接触面积。

如图5所示，该实施例中外壳20的底部具有一下端开口23，底板24是装设在外壳20的下端开口23处。在底板24与外壳20的底部相接合的位置设有一紧密连接于底板24与外壳20之间的密封构件26，使底板24与外壳20间紧密结合以防止泄漏。

如图5所示，底板24顶面的中心位置可以设置一个与转轴的圆弧部42相对应的凹陷部27，也可以如图6所示，将底板24的顶面制作成完全平坦的构造。

如图2A所示，底板24顶面设置的凹陷部27可容纳转轴40底部的圆弧部42。该凹陷部27的作用除了可用以定位转轴40的末端之外，还可以通过改变凹陷部27的深度，使得转轴40的末端部分41陷入于凹陷部27的深度产生变化，以使得止推构件50的底面与底板24的顶面之间具有适当的间隙，而使得止推构件50转动时，止推构件50的底面与底板24的顶面之间也能够形成具有压力的油层，以提高止推构件50转动时的稳固性。

如图2A及图3A所示，止推构件50套设在所述转轴40的末端部分41的外侧。如图3A及图4Ａ及图4Ｂ所示，止推构件50为一个圆形板体，其中央具有一孔42可套设于转轴40底部的末端部分41，并通过紧配合或者是点胶方式将止推构件50与转轴40的末端部分41固定结合在一起。如图2A所示，止推构件50容置于动压轴承30的底面与底板24之间的间隙中，且该止推构件50的顶面贴近于动压轴承30的底面，或者其底面可贴近底板24的顶面。

本发明的动压轴承结构10于该容置空间21中位于动压轴承30底面与底板24的顶面之间的空间中填充有润滑油，因此使得转轴40和止推构件50都含浸在润滑油中。如图2B所示，动压轴承30的转轴孔31表面可进一步设置人字沟槽32，使转轴40转动时，可通过人字沟槽32引导润滑油流动并产生压力，而形成一个介于转轴40表面与转轴孔31之间的油层，而使得转轴40运转时不会与转轴孔31接触。然而动压轴承30的转轴孔31表面的人字沟槽32的构造形状非本发明技术特征所在，故其详细结构不予赘述。

如图3A及图3B所示，本发明的止推构件50的顶面或底面设置有多个导引沟槽51，导引沟槽51以放射状方向排列设置于止推构件50的顶面（如图3A所示），或者是设置在止推构件50的底面（如图3B所示），且导引沟槽51的形状可以如图4A所示为直线状的沟槽，也可以如图4B所示为弧形的沟槽。在此必须强调，导引沟槽51的形状不限于上述实施例所披露的形状，其可以依据实际需求变更设计为任何适合的形状。

导引沟槽51的作用为引导润滑油流动并产生压力，而使其于止推构件50的表面形成具有压力的油层，并通过油层的压力维持止推构件50与转轴40运转时的稳定。

本发明的动压轴承结构的组装方法，请参考图7所示的组装流程图，并说明如下：

1、首先提供一外壳20。

2、将动压轴承30从位于外壳20顶端的上端开口22置入容置空间21内。

3、将压环25设置在外壳20的顶端，藉以固定动压轴承30的位置。

4、将转轴40与风扇叶片3组合后，将转轴40连同风扇叶片3一起插入到动压轴承30的转轴孔31中。

5、将止推构件51从外壳20底部的下端开口23置入，并组装于转轴40底部的末端部分41之上。

6、然后从外壳20底部的下端开口23，将润滑油注入到容置空间内。

7、润滑油注入完成后，将底板24以及密封构件26组装于外壳底部的下端开口23处，将容置空间21的底部封闭起来。

〔实施例的可能效果〕

本发明通过止推构件50与动压轴承30的底面或者是底板24的顶面相配合，并通过止推构件50表面的导引沟槽51与动压轴承30底面或者是底板24的顶面相配合于导引构件51的顶面或底面形成具有压力的润滑油层，可产生轴向的定位作用，并且通过油层的压力使止推构件50及转轴40转动时维持稳定，而使得风扇叶片3转动时较不易产生偏摆晃动的情形。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种动压轴承结构，其用于承载散热风扇，其特征在于，所述动压轴承结构包括：

一外壳，所述外壳具有一圆筒状的容置空间，所述外壳的上端具有一连通于所述容置空间的上端开口；

一底板，所述底板设于所述外壳的底部，所述底板与所述外壳的底部相互密合；

一动压轴承，所述动压轴承设置于所述容置空间内，所述动压轴承的中心具有一贯穿过所述动压轴承的顶面与底面的转轴孔；

一转轴，所述转轴设置于所述动压轴承的所述转轴孔内，所述转轴的上端突出于所述动压轴承的顶面，所述转轴的底端突出于所述动压轴承的底面且与所述底板的顶面相接触；以及

一止推构件，所述止推构件固定连接于所述转轴的底端，所述止推构件容置于所述动压轴承的底面与所述底板之间；

其中，所述容置空间于所述动压轴承的底面与所述底板的顶面之间的空间中填充有润滑油。

2.根据权利要求1所述的动压轴承结构，其特征在于，所述止推构件为圆形板体，所述止推构件面的顶面或底面上设置有多个以放射状排列的导引沟槽。

3.根据权利要求2所述的动压轴承结构，其特征在于，所述导引沟槽为直线沟槽。

4.根据权利要求2所述的动压轴承结构，其特征在于，所述导引沟槽为圆弧状沟槽。

5.根据权利要求3或4所述的动压轴承结构，其特征在于，所述底板与所述外壳相接合的位置设有一紧密连接于所述底板与所述外壳之间的密封构件。

6.根据权利要求5所述的动压轴承结构，其特征在于，所述底板为耐磨板体。

7.根据权利要求6所述的动压轴承结构，其特征在于，所述底板的顶面具有一凹陷部，所述转轴的底部具有一圆弧部，所述圆弧部抵靠于所述凹陷部上。

8.根据权利要求7所述的动压轴承结构，其特征在于，所述外壳的下端具有一连通于所述容置空间的下端开口，且所述下端开口被所述底板封闭。

9.一种动压轴承结构的组装方法，所述动压轴承结构用于承载散热风扇，其特征在于，所述组装方法包括下列步骤：

提供一外壳，所述外壳具有一贯穿过所述外壳且呈圆筒状的容置空间；

将一动压轴承从位于所述容置空间的上端的一上端开口置入所述容置空间内；

将一压环设置于所述外壳的顶端，通过所述压环抵压于所述动压轴承的顶面而将所述动压轴承固定于所述容置空间内；

将一用于承载所述风扇的转轴置入所述动压轴承的一转轴孔中，所述转轴的底端突出于所述动压轴承的底面；

将一止推构件组装于所述转轴的底端；

从所述容置空间的底部将润滑油注入所述容置空间内；以及

将一底板组装于所述外壳的底部，以封闭位于所述容置空间的下端的一下端开口。