CN1429999A - 动压轴承装置 - Google Patents

Abstract

一种用于多面反射镜的旋转装置等的动压轴承装置(10)，其轴承套(15)的内周面形成动压发生部31，该动压发生部31由使其与旋转轴21的外周面形成的微小间隙(32)的尺寸最大的凹部(35)、及使该微小间隙(32)的尺寸最小的凸部(37)在轴线方向延伸构成。这里，凹部(35)及凸部(37)在周向邻接，并呈阶梯状。凹部(35)的边部分(351)，成为在旋转轴(21)按箭头r方向旋转时润滑性流体流过来的一侧的角部分(352)作为锐角的斜边，与其相隣的区域内形成微小间隙(32)的尺寸与形成凸部(37)的部分为相同的正圆部(36)。采用本发明，可不必形成凹状分离槽，能提供生良好动压的动压轴承装置。

Description

动压轴承装置

技术领域

本发明涉及一种使润滑性流体产生动压，由该动压支承轴构件和轴承构件并可以相对旋转的动压轴承装置。

背景技术

近年来，作为用于使多面反射镜、磁盘、光盘等各种旋转体的旋转装置用的动压轴承装置，有各种技术方案。该动压轴承装置，一般其轴构件的外周面与轴承构件的内周面之间隔着微小间隙相对，并且在其中的一方的面形成动压发生部。介于该微小间隙内的空气或油等润滑性流体在旋转时受到由动压发生部的泵压作用加压，由被加压的润滑性流体的动压支承轴构件和轴承构件两构件并可以相对旋转。

这样的动压轴承装置中，用于产生动压的方法也有是设置人字形或螺旋形的槽，尤其在轴颈轴承装置中，有不用发生动压用的槽的阶梯式动压轴承装置或锥形动压轴承装置的建议。

图26(A)、(B)分别是传统的锥形动压轴承装置的横截面图，及在该动压轴承装置形成的动压发生部展开的说明图。该图中所示的动压轴承装置30’中，通过微小间隙32’围住旋转轴21(轴构件)的轴承套15’(轴承构件)的内周面沿着圆周方向5个部位形成动压发生部31’，该动压发生部具有：使微小间隙32’的尺寸成为最小的凸部37’；约在7.5o的圆弧角内形成深度为23μm的凹状分离槽38；及该凹状分离槽38与凸部37’之间的微小间隙32’的尺寸约为5μm；连续变化的锥形部36’。旋转轴21按箭头r所示的方向旋转时，旋转轴21的外周面和轴承套15’的内周面之间形成的狭小间隙32’中，空气或油等润滑性流体被加压后得到所需的轴承动压。

但是，形成负压消除用凹状分离槽38的动压轴承装置30’因刚性低，会产生以下问题。首先，低速旋转时，加有外部扰动时旋转轴21容易产生振动。另外，由动压开始浮起的旋转速度高，故5000转/分左右的低速旋转中，旋转轴21与轴承套15’之间产生金属接触而引起磨损，故无法延长动压轴承装置30’的寿命。

为了解决这样的问题，严格控制旋转轴21和轴承套15’的尺寸公差，也可以减小双方的间隙，但这样的对策会使零件成本增加、组装成本增加，故不合适。另外，考虑到增大旋转轴21的直径以提高圆周速度，但这种对策也会导致零件成本增加，故不合适。另外，也考虑旋转轴21和轴承套15’用耐磨损性好的材料，但这种对策也会导致零件成本增加，不合适。

如形成凹状分离槽38，则在微小间隙32’的润滑性流体的截流系数(日文：絞り率)太大，存在无法进入小间隙的润滑性流体向轴线方向漏出的问题。

而且，为了得到良好的动压特性，凹状分离槽38最好尽量深、狭窄，通常形成为20μm的深度。为此，在动压轴承装置30’的制造工序中，利用切削加工形成深的狭槽。因用切削加工以外的方法形成深的窄槽是困难的缘故，因此，传统的动压轴承装置30’，所谓另一制造工序成为完全附加的另外工序。而且，切削加工本身的加工性不好，而且由于加工的适用性、加工效率等缘故，生产性大大降低。因此，传统的动压轴承装置30’存在成本高的问题。

发明详细

鉴于前述的问题，本发明的目的是，提供一种即使不形成凹状分离槽、也能发生良好动压的动压轴承装置。

为了解决上述问题，本发明动压轴承装置，在轴构件的外周面及轴承构件的内周面的任一方的周面以周向等角度间隔形成使微小间隙的尺寸最小的凸部、以及使前述微小间隙的尺寸最大的凹部分别沿轴线方向延伸构成的多个动压发生部，其特点在于，形成前述凸部及凹部的前述一方的周面内，至少在一方的轴端侧与前述动压发生部邻接的区域内形成前述微小间隙的尺寸与形成前述凸部的部分同等的正正圆部。

本发明的动压轴承装置，在动压发生部，形成使微小间隙尺寸最小的凸部和使微小间隙尺寸最大的凹部，不形成传统技术那样的凹状分离槽。因此，比如，烧结成形的轴构件或轴承构件上也可不用切削加工形成凹状分离槽，可提高动压轴承装置的生产性。另外，不形成凹状分离槽，可抑制润滑性流体向轴线方向的泄漏。

而且，动压发生部的轴端侧邻接的区域为正正圆部，故该部分朝中心的刚性大。因此，低速旋转时即使施加外部扰动也不易发生振动。另外，可降低由动压开始浮起的旋转速度，因此即使低速旋转也不易发生金属接触，可延长动压轴承装置的寿命。因此，不必为了提高刚性为目的而严格控制轴构件及轴承构件的尺寸公差，也没有必要使轴构件的直径增大以提高圆周速度。若采用本发明实施方式，能够提供不增加成本、特性良好的动压轴承装置。

本发明中，前述正圆部最好形成于连接负荷侧的输出端侧。即，轴构件或轴承构件，重心偏向连接负荷的一侧，此处容易振动，若在连接负荷的一侧形成正圆部，可有效防止振动。

本发明中，形成前述正圆部的区域的轴线方向的长度尺寸对于前述轴构件的外周面和前述轴承构件的内周面所相对的部分的轴线方向的长度尺寸之比最好在0.03至0.3的范围。正圆部的比率在0.03以下，则效果小，且大于0.3则动压发生部的形成区域变得狭窄，刚性下降。

本发明中，最好是，前述凹部的轴端侧的边部分，成为在前述轴构件和前述轴承构件相对旋转时、前述润滑性流体流过来的一侧的角部分作为锐角的斜边。

本发明的另一形态的动压轴承装置是，在轴构件的外周面和轴承构件的内周面中的任一方周面上，以周向等角度间隔形成有：使微小间隙的尺寸最小的凸部和前述间隙尺寸最大的凹部分别向轴线方向延伸的多个动压发生部，其特征是，所述凹部的轴端侧的边部分，成为当所述轴构件与所述轴承构件相对旋转时、所述润滑流体流过来的一侧的角部分作为锐角的斜边。

本发明中，前述凹部的轴端侧的边部分，成为当前述轴构件和前述轴承构件相对旋转时、将前述润滑性流体流过来的一侧的角部分作为锐角的斜边，故轴构件和轴承构件相对旋转时，以相当于凹部斜边的部分的壁使润滑性流体朝轴线方向的中央输送。因此，形成润滑性流体在轴线方向的中央侧得到加压的结构，可产生大的动压，增大刚性。因此，低速旋转时即使施加外部扰动也不易发生振动。另外，可降低由动压开始浮起的旋转速度，因此即使低速旋转也不易发生金属接触，可延长动压轴承装置的寿命。因此，不必为了提高刚性为目的而严格控制轴构件及轴承构件的尺寸公差，也没有必要使轴构件的直径增大以提高圆周速度。若采用本发明形态，能够提供不增加成本、且特性良好的动压轴承装置。

本发明的动压轴承装置以阶梯式动压轴承装置构成时，前述凸部及前述凹部在圆周方向邻接而形成阶梯状。形成如此结构，能够廉价制造可形成动压发生部的轴构件或轴承构件，可谋求降低动压轴承装置的成本。即，形成动压发生部的轴构件或轴承构件由含有金属的粉体烧结成形体构成，且在其成形时，可利用上下方向可分割的金属模具制造。另外，只要是阶梯状的凹凸，在制造其成形用金属模具时可对成形面用蚀刻获得凹凸。

本发明中，不管是何种形态，前述动压发生部最好沿圆周方向形成3至5处。另外，本发明中，形成前述凸部的区域的圆弧角对于形成前述动压发生部的区域的圆弧角之比最好设置在0.2至0.5的范围。这样，只要将动压发生部的结构最佳化，可进一步增大朝中心方向的刚性，故具有在低速旋转时即使施加外部扰动也不易发生振动等的效果。

本发明中，前述轴构件及轴承构件中，形成前述动压发生部的一侧的构件最好由含有金属的粉体烧结成形体构成。若作成这样的结构，可使轴构件或轴承构件廉价制造，实现动压轴承装置的低成本。

本发明中，前述润滑性流体比如为空气。

附图简单说明

图1是应用本发明的多面反射镜的旋转驱动装置的截面图。

图2是应用本发明的多面反射镜的旋转驱动装置所使用的动压轴承装置的说明图。

图3(A)、(B)分别是图2所示的动压轴承装置的俯视图及该动压轴承装置使用的轴承套的横截面图。

图4(A)、(B)分别是将图3所示的轴承套用图3(B)中A-A’线切断时的截面图及将该轴承套形成的动压发生部展开表示的说明图。

图5(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为3处，偏心率为0.9时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图6(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为3处，偏心率为0.5时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图7(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为3处，偏心率为0.1时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图8(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为4处，偏心率为0.9时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图9(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为4处，偏心率为0.5时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图10(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为4处，偏心率为0.1时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图11(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，偏心率为0.9时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图12(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，偏心率为0.5时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图13(A)、(B)、(C)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，偏心率为0.1时，对凸部的宽度及边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比及轴承负荷的关系研究结果的曲线图。

图14(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为3处，形成凸部的区域的圆弧角30°时，边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系通过改变偏心率研究结果的曲线图。

图15(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为3处，形成凸部的区域的圆弧角45°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图16(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为3处，形成凸部的区域的圆弧角60°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图17(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为4处，形成凸部的区域的圆弧角21°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图18(A)、(B)、(C)、 (D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为4处，形成凸部的区域的圆弧角36°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图19(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为4处，形成凸部的区域的圆弧角45°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图20(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，形成凸部的区域的圆弧角9°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图21(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，形成凸部的区域的圆弧角18°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图22(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，形成凸部的区域的圆弧角27°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图23(A)、(B)、(C)、(D)分别表示图3及图4所示的动压轴承装置中，动压发生部数为5处，形成凸部的区域的圆弧角36°时，对改变偏心率研究边角与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系研究结果的曲线图。

图24(A)、(B)分别是应用本发明的动压轴承装置所使用的别的轴承套的截面图及将该轴承套内形成的动压发生部展开表示的说明图。

图25(A)、(B)分别是应用本发明的动压轴承装置所使用的又一别的轴承套的截面图及将该轴承套内形成的动压发生部展开表示的说明图。

图26(A)、(B)分别是传统的动压轴承装置的横截面图及将该轴承套内形成的动压发生部展开表示的说明图。

发明的最佳实施方式

以下利用附图对本发明的实施形态作说明。

(多面反射镜旋转驱动装置的整体结构)

图1和图2分别是应用了本发明的多面反射镜的旋转驱动装置的截面图，该多面反射镜的旋转驱动装置所使用的动压轴承装置的说明图。

图1中，多面反射镜的旋转驱动装置10包括作为固定构件的定子组1、作为从上侧组装在该定子组1上的旋转构件的转子组2。

定子组1具有装载电路基板19的框架11，同时该框架11上装有由直径较大的大致中空圆筒体构成的轴承保持架12。轴承保持架12的外周面嵌合具有多个放射状突极部的定子铁心13，同时在该定子铁心13的各突极部上绕有线圈14。

轴承保持架12的内周面嵌合有构成动压轴承装置30的轴承构件的圆筒状的轴承套15。对该轴承套15的详细结构后叙，如图2所示，在设于轴承套15中心部分的中心孔支承构成转子组2的轴体的旋转轴21使之自由旋转。这里，轴承套15的中心孔的内周面与旋转轴21的外周面在半径方向间隔数μm～数+μm环状相对配置，这些相对的面构成径向动压轴承面，从而构成动压轴承装置30。

在图1，轴承保持架12的下端侧的开口部嵌合有闭塞该开口部的圆盘状的止推轴承板16。因此，该轴承装置30构成，下侧由止推轴承板16闭塞，上侧的狭小间隙向外部开放的单口袋形状的轴承装置。在上述开放侧的旋转轴21的端部构成成为旋转负荷的转子部。

旋转轴21的上端部分嵌合固定于转子23的中央孔内，多面反射镜26由轴承盖24及弹簧25压紧固定于转子23的反射镜安装面上。在转子23的大致圆筒形的筒部内侧装有环状的驱动磁铁27，该驱动磁铁27与定子铁心13的突极部的外端面相对。

(动压轴承装置30的构成)

参照图3(A)、(B)及图4(A)、(B)对该种多面反射镜驱动装置10使用的动压轴承装置30的结构进行详细说明。

图3(A)、(B)分别是图2所示的动压轴承装置30的俯视图及该动压轴承装置30使用的轴承套15的横截面图。图4(A)、(B)分别是将图3所示的轴承套15用图3(B)中A-A’线切断时的截面图及将该轴承套15内形成的动压发生部31展开表示的说明图。

如图3(A)所示，本实施形态的动压轴承装置30中，相对旋转轴21在轴线方向的任意位置切断都呈正圆形，而如图3(B)、图4(A)、(B)所示，轴承套15的内周面形成使其与旋转轴21的外周面之间形成的微小间隙32的尺寸最大的凹部35、及使该微小间隙32的尺寸最小的凸部37沿轴线方向延伸构成的动压发生部31。凹部35与凸部37在圆周方向邻接的位置形成阶梯状，在圆周方向的半径方向尺寸相同(参照图4)。如图3(B)、图4(A)、(B)为在圆周方向按等角度间隔形成3处动压发生部31的例子。

如此结构的阶梯式动压轴承装置30中，轴承套15的内周面位于图1所示的转子23(负荷)连接固定于旋转轴21的轴端侧的凹部35的边部分351成为在旋转轴21按箭头r方向旋转时润滑性流体流过来的一侧的角部分352作为锐角的斜边。此时，在单口袋形轴承装置中，形成斜边的凹部35的边部分351也成为开放侧的旋转轴21的端侧部。

本实施形态的动压轴承装置30中，轴承套15的内周面，在图1所示的转子23(负荷)连接于旋转轴21的轴端侧(输出侧)，与动压发生部31邻接的区域内，形成其微小间隙32的尺寸与形成上述凸部37的部分为相同的正圆部36。在单口袋形轴承装置中，该正圆部36也形成于开放侧的旋转轴21的端侧部。

轴承套15的相反侧，凹部35直至端部，不形成正圆部，而且凹部35的位于输出侧相反侧的边部分355与轴线方向垂直。

如此结构的动压轴承装置30中，一旦旋转轴21按箭头r所示方向旋转，则动压发生部31内，介于旋转轴21和轴承套15之间的作为润滑性流体的空气或油随旋转轴21的旋转方向而在凹部35与凸部37所形成的微小间隙32内流动。其结果，介于旋转轴21与轴承套15之间的空气或油在形成凸部37的区域升压，此时的压力成为动压力，成为旋转轴21轴承，与轴承套15的内周面不发生金属接触，并旋转自由。

此时，在负荷侧即轴端侧与动压发生部31邻接的区域为正圆部36，该部分向中心的刚性大。凹部35的轴端侧的边部分351成为在空气或油流过来的一侧、即升压的空气或油流入凹部35内侧的角部分352作为锐角的斜边，旋转轴21旋转时，成为凹部35的斜边的边部分351的壁将空气或油按箭头C所示的方向向轴线方向的中央输送。而轴承装置的下侧闭塞，故空气或油在轴线方向的中央侧受到加压，产生大的动压，能够增大刚性。

(动压发生部31的数目和边角度的研究)

在构成这种结构的动压轴承装置30时，作为如图2所示的轴承套15，本发明者以含金属的粉体的烧结成形体、例如含有固体润滑材料的青铜制烧结成形体来制造内径为10mm、长度尺寸(旋转轴21与轴承套15相对部分的轴线方向尺寸)为15mm的轴承套，其支承SUS304制旋转轴21，旋转轴21以40000转/分旋转的试验条件下进行以下各项研究。这里，轴承套15与旋转轴21的间隙单侧为2.5μm～5.0μm。正圆部36的宽度为2mm。

本实施形态中，首先，对动压发生部31的数目、凸部37的圆弧角θ2(参照图4(A))及边角α(参照图4(B))与实际的动压力相当的中心方向刚性、该中心方向刚性除以摩擦力矩得到的中心方向刚性力矩比，及不管动压力的方向、用其绝对值表示的轴承负荷之间的关系以偏心率为参数进行了研究。

研究所得的结果中，动压发生部31的数目为3处，偏心率设定为0.9、0.5、0.1时的研究结果分别见图5(A)、(B)、(C)及图6(A)、(B)、(C)及图7(A)、(B)、(C)。这些图中，动压发生部31所形成区域的圆弧角θ1(参照图4(A))为120°时，而形成凸部37的区域的圆弧角θ2设定为30°、45°、60°时的数据分别用实线L11、L12、L13表示。

动压发生部31的数目为4处，偏心率设定为0.9、0.5、0.1时的研究结果分别用图8(A)、(B)、(C)及图9(A)、(B)、(C)及图10(A)、(B)、(C)表示。这些图中，动压发生部31所形成区域的圆弧角θ1(参照图4(A))为90°，而形成凸部37的区域的圆弧角θ2设定为21°、36°、45°时的数据分别用实线L21、L22、L23表示。

动压发生部31的数目为5处，偏心率设定为0.9、0.5、0.1时的研究结果分别用图11(A)、(B)、(C)及图12(A)、(B)、(C)及图13(A)、(B)、(C)表示。这些图中，动压发生部31所形成区域的圆弧角θ1(参照图4(A))为120°，而形成凸部37的区域的圆弧角θ2设定为9°、18°、27°时的数据分别用实线L31、L32、L33表示。

这里，偏心率是将轴承套15的中心至旋转轴15的中心间的距离被半径间隙除得的值。因此，旋转轴21与轴承套15接触的状态的偏心率是1.0，旋转轴21在动压的作用下处于中心位置的状态时的偏心率为0.0。正常旋转时的偏心率在0.2至0.4的范围内。中心方向刚性表示作为实际动压力作用的中心方向的刚性，越大越不易发生受外部扰动引起的振动。中心方向刚性力矩比是中心方向刚性除以摩擦力矩得的值，表示效率，可以说，该值越大越是效率高的动压轴承装置。侧面泄漏表示空气向侧方的泄漏，最好较小，具有凹状分离槽的传统动压轴承装置存在该泄漏很大的问题。

从这些研究结果可见，因动压发生部31的轴端侧相隣的区域形成正圆部36，且由于该部分朝中心的刚性大，故中心方向刚性和中心方向刚性力矩处于高水平。

动压发生部31数目为3处至5处时，随着边角α增大，中心方向刚性有着偏心率为0.1或0.5的场合而降低、在偏心率为0.9的场合而增大的趋势。这样的趋势，中心方向刚性力矩也相同。这样的趋势，动压发生部31的数为3处时及凸部37形成的区域狭窄的场合尤其显著。

轴承负荷在偏心率在0.1或0.5的场合不怎么受边角α的影响，但偏心率为0.9时，具有随着边角α增大而增大的趋势。，这样的趋势，中心方向刚性力矩也相同。这样的趋势，动压发生部31的数为3处时及凸部37形成的区域狭窄的场合尤其显著。

轴承套15的内周面，使凹部35的边部分351为斜边且边角α越大，轴承负荷可越大。因此，可减小由动压产生的浮起的频率，故能够减少电动机启动时及停止时的旋转轴21与轴承套15的金属接触，提高动压轴承装置30的可靠性。

(动压发生部的数目、凸部形成宽度、边角的研究)

下面，本发明者在动压发生部31数目为3、4、5处，并且正圆部36的宽度为2mm的场合下，通过改变偏心率对凸部37的圆弧角θ2、边角α与中心方向刚性、中心方向刚性力矩比、轴承负荷及侧面泄漏量的关系进行研究。

该研究所得结果中，动压发生部31为3处，凸部37的圆弧角θ2设定为30°、45°、60°的场合下的研究结果分别用图14(A)、(B)、(C)、(D)，图15(A)、(B)、(C)、(D)，图16(A)、(B)、(C)、(D)表示。这些图中，边角α设定为0°、12°、17.7°、23°、40°、60°的场合的数据分别用实线L41、双点划线L42、实线L43、虚线L44、点划线L45、实线L46表示。

另外，动压发生部31为4处，凸部37的圆弧角θ2设定为21°、36°、45°的场合的研究结果分别用图17(A)、(B)、(C)、(D)，图18(A)、(B)、(C)、(D)，图19(A)、(B)、(C)、(D)表示。这些图中，边角α设定为0°、12°、17.7°、23°、40°、60°的场合的数据分别用实线L51、双点划线L52、实线L53、虚线L54、点划线L55、实线L56表示。

动压发生部31为5处，凸部37的圆弧角θ2设定为9°、18°、27°、36°的场合的研究结果分别用图20(A)、(B)、(C)、(D)，图21(A)、(B)、(C)、(D)，图22(A)、(B)、(C)、(D)、图23(A)、(B)、(C)、(D)表示。这些图中，边角α设定为0°、12°、17.7°、23°、40°、60°的场合的数据分别用实线L61、双点划线L62、实线L63、虚线L64、点划线L65、实线L66表示。

从这些研究结果可见，在轴承套15的内周面，使凹部35的边部分351为斜边，且边角α越大，轴承负荷可越大。因此，可减小由动压产生的浮起的频率，故能够减少电动机启动时及停止时的旋转轴21与轴承套15的金属接触，提高动压轴承装置30的可靠性。

(本实施形态的效果)

正如以上说明的那样，本实施形态中，在动压发生部31，用使微小间隙32尺寸最小的凸部37和使微小间隙32尺寸最大的凹部35形成阶梯状，而不形成凹状分离槽。因此，对于烧结成形的轴承套15也可不用切削加工形成凹状分离槽，可提高动压轴承装置30的生产性。

本实施形态的动压轴承装置30，由于是使凸部37和凹部5在周向邻接并形成阶梯状的阶梯式动压轴承装置，故可价廉地制造具有动压发生部31的轴承套15，可谋求动压轴承装置的低成本。即，由于凸部37及凹部35呈阶梯结构，故具有动压发生部31的轴承套15可由含有金属的粉体在金属模具内成形而得到烧结成形体的构成，且当其成形时，可利用上下方向可分割的金属模具制造。另外，若是阶梯状的凹凸，在制造对其成形用的金属模具时，可利用蚀刻而在成形面上带有凹凸。

本实施形态中，关于动压发生部31，在圆周方向等角度间隔形成3至5处，并且，形成凸部37的区域的圆弧角的比率设置在0.2至0.5的范围。因此，本实施形态的动压轴承装置30，朝中心方向的刚性大，故在低速旋转时即使施加外部扰动也不易发生振动。另外，可降低由动压开始浮起的旋转速度，因此即使以5000转/分左右的低速旋转，旋转轴21与轴承套15之间也不易发生金属接触，可延长动压轴承装置30的寿命。因此，不必为了提高刚性为目的而严格控制旋转轴21及轴承套15的尺寸公差，也没有必要使旋转轴21的直径增大以提高圆周速度。而且，旋转轴21及轴承套15没有必要使用耐磨损的高价材料。因此，本实施形态可提供不提高成本、特性良好的动压轴承装置30。

在轴承套15的内周面，从动压发生部31连接于轴端侧、即成为旋转负荷的转子的一侧设有正圆部36，故可增大该部分朝中心方向的刚性。因此，在低速旋转时即使施加外部扰动也不易发生振动。这里，形成正圆部36的区域的轴线方向的长度尺寸对于旋转轴21的外周面和轴承套15的内周面所相对的部分的轴线方向的长度尺寸的比最好在0.03至0.3的范围。该比率在0.03以下，则该效果小，且大于0.3则动压发生部31的形成区域变得狭窄，刚性降低。

本实施形态中，在轴承套15的内周面，凹部35的边部分351形成为斜边，故可增加轴承负荷。因此，可减小由动压产生的浮起的频率，故能够减少电动机启动时及停止时的旋转轴21与轴承套15的金属接触，提高动压轴承装置30的可靠性。

而且，本实施形态中，形成凸部的区域的圆弧角θ2对于形成动压发生部31的区域的圆弧角θ1之比设置在0.2至0.5的范围，故朝中心方向的刚性大，具有在低速旋转时即使施加外部扰动也不易发生振动等的效果。

其他实施形态

上述实施形态中，如参照图4(B)等所说明的那样，将凹部35的边部分351，作成在旋转轴21朝箭头r的方向旋转时将润滑性流体流过来的一侧的角部分352作为锐角的斜边，并且在轴承套15的内周面，在与动压发生部31邻接的区域内形成微小间隙32的尺寸与形成凸部37的部分为相同的正圆部36，但也可按图24及图25所示那样，采用其中的一种结构。

即，在如图24所示的动压轴承装置30中，将凹部35的边部分351作成在旋转轴21向箭头r方向旋转时将润滑性流体流过来的一侧的角部分352作成锐角的斜边，而该角部分直达轴承套15的端部附近，且几乎或完全不形成图4(B)所示的正圆部36。

图25所示的动压轴承装置30中，在轴承套15的内周面，与动压发生部31相隣的区域内，形成微小间隙32的尺寸与形成凸部37的部分为相同的正圆部36，凹部35的边部分351与轴承套15的端部平行，与轴线方向垂直。其他结构按照参照图4所说明的那样，故对于共同功能的部分标上相同的符号，省略这些说明。

轴承套15的两端部也可采用设置正圆部36的结构及将凹部35的边部分351成形斜边的结构。

上述实施形态中，在轴承套15的内周面形成动压发生部31，但也可在旋转轴21的外周面形成动压发生部31。

如上所述，本发明的动压轴承装置，在动压发生部，形成使微小间隙尺寸最小的凸部和使微小间隙尺寸最大的凹部，不形成凹状分离槽。因此，烧结成形的轴构件或轴承构件上也可不用切削加工形成凹状分离槽，可提高动压轴承装置的生产性。另外，不形成凹状分离槽，可抑止润滑性流体向轴线方向的泄漏。而且，本发明中，由于采用了与动压发生部邻接的位置设置正圆部，或在动压发生部的凹部，将其轴端侧的边部分形成斜边的结构，故刚性大。因此，低速旋转时施加外部扰动也不易发生振动。另外，由动压开始浮起的旋转速度低，因此即使低速旋转也不易发生金属接触，可延长动压轴承装置的寿命。因此，不必为了提高刚性为目的而严格控制轴构件及轴承构件的尺寸公差，也没有必要使轴构件的直径增大以提高圆周速度。对轴构件和轴承也不必使用有稿耐磨性效果的材料。因此，若采用本实施形态，则能够提供不增加成本、特性良好的动压轴承装置。

Claims (20)

1.一种动压轴承装置，在安装成可相对旋转的轴构件的外周面与轴承构件的内周面之间的微小间隙内夹有润滑性流体，并且，

在所述轴构件的外周面及所述轴承构件的内周面的任一方的周面内，以周向等角度间隔形成有将微小间隙的尺寸最小的凸部、以及将所述微小间隙的尺寸最大的凹部分别沿轴线方向延伸的多个动压发生部，其特征在于，

在形成所述凸部及凹部的前述一方的周面内，至少在一方的轴端侧与所述动压发生部邻接的区域内，形成有所述微小间隙的尺寸与所述凸部的部分相同的正圆部。

2.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，所述正圆部形成在连接负荷的输出端侧。

3.根据权利要求2所述的动压轴承装置，其特征在于，所述轴构件的外周面与轴承构件的内周面之间的夹有所述润滑性流体的微小间隙，其一方侧闭塞，另一方侧开放，所述另一方侧为所述输出端侧。

4.根据权利要求3所述的动压轴承装置，其特征在于，所述凸部及所述凹部在周向形成相同的直径尺寸。

5.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，形成所述正圆部的区域的轴线方向的长度尺寸对于所述轴构件的外周面和所述轴承构件的内周面所相对的部分的轴线方向的长度尺寸之比在0.03至0.3的范围。

6.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，前述凹部的轴端侧的边部分，成为在所述轴构件和所述轴承构件相对旋转时、将所述润滑性流体流过来的一侧的角部分作为锐角的斜边。

7.根据权利要求6所述的动压轴承装置，其特征在于，形成所述锐角的斜边的角部分形成在连接负荷的输出端侧。

8.根据权利要求7所述的动压轴承装置，其特征在于，所述轴构件的外周面与轴承构件的内周面之间的夹有所述润滑性流体的微小间隙，其一方侧堵塞，另一方侧开放，所述另一方侧为所述输出端侧。

9.根据权利要求7所述的动压轴承装置，其特征在于，所述凸部及所述凹部在周向邻接并形成阶梯状。

10.根据权利要求9所述的动压轴承装置，其特征在于，所述凸部及所述凹部在周向形成相同的直径尺寸。

11.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，所述动压发生部沿周方向形成3至5处。

12.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，形成有所述凸部的区域的圆弧角对于形成有所述动压发生部的区域的圆弧角之比设置在0.2至0.5的范围。

13.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，前述轴构件及轴承构件中，形成有前述动压发生部的一侧的构件由含有金属的粉体的烧结成形体所构成。

14.根据权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，所述润滑性流体为空气。

15.一种动压轴承装置，在安装成可相对旋转的轴构件的外周面与轴承构件的内周面之间的微小间隙内夹有润滑性流体，并且，在所述轴构件的外周面及所述轴承构件的内周面的任一方的周面内，以周向等角度间隔地形成有将微小间隙的尺寸最小的凸部、以及将所述微小间隙的尺寸最大的凹部分别沿轴线方向延伸的多个动压发生部，其特征在于，

所述凹部的轴端侧的边部分，成为当所述轴构件和所述轴承构件相对旋转时、将所述润滑性流体流过来的一侧的角部分作为锐角的斜边。

16.根据权利要求15所述的动压轴承装置，其特征在于，所述凸部及所述凹部在周向邻接并形成阶梯状。

17.根据权利要求16所述的动压轴承装置，其特征在于，所述动压发生部沿周向形成3至5处。

18.根据权利要求17所述的动压轴承装置，其特征在于，形成有所述凸部的区域的圆弧角对于形成有所述动压发生部的区域的圆弧角之比设置在0.2至0.5的范围。

19.据权利要求18所述的动压轴承装置，其特征在于，所述轴构件及轴承构件中，形成有所述动压发生部的一侧的构件由含有金属的粉体烧结成形体所构成。

20.据权利要求19所述的动压轴承装置，其特征在于，所述润滑性流体为空气。

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