CN1730957A - 动压流体轴承装置 - Google Patents

Abstract

一种动压流体轴承装置，设有：具有轴承孔的套筒、以能够相对旋转的方式插入在套筒的轴承孔中的轴、设置在轴的一方端部的止推凸缘、和与止推凸缘对向设置的止推部件。在轴承孔的内周面具有径向动压产生槽。在止推凸缘和止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有动压产生槽。在轴及止推凸缘、和轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体。套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔。独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

Description

动压流体轴承装置

技术领域

本发明涉及利用动压的动压流体轴承装置及其制造方法。

背景技术

近年来，使用了盘等的记录装置等，其存储容量增大的同时，数据的转送速度也在高速化。在使用这样的记录装置的主轴马达中，需要高速且高精度地旋转，因此，在其旋转主轴部上使用动压流体轴承装置。下面，参照图9及图10对以往的动压流体轴承装置进行说明。

图9是具有以往的动压流体轴承装置的主轴马达的剖面图。在图中，具有轴承孔101a的套筒101是由烧结铜合金等的金属粉末的烧结体，即烧结金属制成。作为通过烧结金属制成套筒10的理由，主要是出于降低制造成本。如果由金属棒料等经过切削加工制造套筒101，则产生很多的切屑而浪费的材料。但在金属的烧结中不产生那样的切屑。另外，烧结金属而制造套筒所需的时间，是将相同的套筒通过切削加工而制造的情况的几分之1，从而通过烧结金属而制造的制造可面向低成本的大批生产。

在套筒101的外周设置有没有烧结金属的金属的套筒罩114。轴102，以能够旋转的方式插入在套筒101的轴承孔101a中，在轴102的下端部固定有止推凸缘103。止推凸缘103被收容在由套筒101、套筒罩114及止推板104所围成的空间内，且止推凸缘103在图中的下与止推板104面对，而上面与套筒101的下端面面对。

在轴102的上端部固定有旋转轮毂105，且在旋转轮毂105的内周面上固定有旋转磁铁106。在旋转磁铁106上，具有安装在底座108的相对向马达定子107。在套筒101的轴承孔101a的内周面上，形成有在本领域周知的径向的动压产生槽109a、109b。另外，在与止推凸缘103对向的止推板104的面上，形成有同样周知的轴方向的动压产生槽110a。根据需要，也可以在止推凸缘103和套筒101的对向面中的至少一方上形成动压产生槽110b。在包含动压产生槽109a、109b、110a及110b的轴102和套筒101之间、和止推凸缘103和套筒101之间以及止推凸缘103和止推板104之间具有油111而作为工作流体。

对所述以往的动压流体轴承装置的动作参照图9进行说明。当对马达定子107通电时，在旋转磁铁106上产生旋转力，而旋转轮毂105、轴102及止推凸缘103成一体旋转。由于旋转，动压产生槽109a、109b、110a、110b对各个部位的油111施加泵压，在动压产生槽109a、109b的区域形成向径方向支承轴102的径向轴承，而在动压产生槽110a、110b的区域形成向轴方向支承凸缘103的止推轴承。由此，轴102及凸缘103以非接触轴承孔101a及止推板104的方式旋转。

因为套筒101是由烧结金属形成，所以具有容积的2％到15％左右的气孔(存在于烧结体的多个小空间)。气孔有称作“组织气孔”的烧结体的内部的气孔、和称作“表面气孔”的在烧结体的表面开口的气孔。在普通的烧结金属中，表面气孔与组织气孔连通。在小于大气压的压力下预先将烧结金属的套筒101浸渍在油中，但油可以通过气孔而穿透套筒101。在本以往例中，通过将这样的套筒101由套筒罩114围绕，可防止油穿透气孔而泄漏到外部。

【专利文献1】特开2003-322145号公报

在图9所示的以往的动压流体轴承装置的构成中，组装时需要将套筒101插入套筒罩114内的作业，且加工工时数较多。由于套筒101和套筒罩114是单独的部件，因此，部件件数多且成本高。另外，在将套筒101插入套筒罩114的工序中，如图10所示地将套筒101以倾斜的状态插入时，不能保持轴承孔101a的轴心和止推板104的面成直角。在这种状态下，导致图9中的止推轴承或凸缘轴承的间隙变得不均匀，且不能够稳定地支承轴102。在间隙严重不均匀的情况下，存在轴102接触套筒101的轴承孔101a而将轴承烧结之患。与套筒101的轴承孔101a的轴心、和安装在轴102上的止推凸缘103的对向面之间的直角精度不够理想的情况下也发生同样的问题。

在所述以往例的动压流体轴承中，如果轴102旋转，则由于径向动压产生槽109a、109b产生从2到5气压的油压。如果由于该油压而使油流入套筒101的气孔中，则致使油压下降到上述的大约70％。其结果，径向轴承的刚性也下降大约70％。在特开2003-22145号公报中公开有为了防止油进入套筒101的气孔中而将套筒101整体用非透油性的被覆层覆盖的方法。由于该方法具有形成被覆层的工序，因此制造工序多，且成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动压流体轴承装置，该动压流体轴承装置，能够防止油等工作流体流出到外部，同时，能够防止径向轴承刚性的下降，且能够良好地保持止推轴承或径向轴承的轴承间隙，从而能够以稳定的非接触的方式旋转并具有烧结金属的套筒。

本发明的动压流体轴承装置，设有：具有轴承孔的套筒、以能够相对旋转的方式插入在套筒的轴承孔中的轴、设置在轴的一方端部的止推凸缘、和与止推凸缘对向设置的止推部件；在轴承孔的内周面具有作为径向轴承而发挥作用的径向动压产生槽，在止推凸缘和止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有作为推力轴承而发挥作用的轴向动压产生槽，在轴及止推凸缘、和轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

根据本发明可知，由烧结体制造的套筒的气孔为独立气孔，因此工作流体不渗入套筒中，从而不存在工作流体渗透套筒而泄漏的情况。另外，独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小，因此，即使在峰部存在独立气孔，也几乎不损伤径向动压产生槽的功能。

本发明的其他观点的动压流体轴承装置，设有：具有轴承孔的套筒、以能够相对旋转的方式插入在套筒的轴承孔中的轴、设置在轴的一方端部的止推凸缘、和与止推凸缘对向设置的止推部件；在轴承孔的内周面具有作为径向轴承而发挥作用的径向动压产生槽，在止推凸缘和止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有作为推力轴承而发挥作用的轴向动压产生槽，在轴及止推凸缘、和轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，从烧结体成形时的成形压力、作为烧结条件的烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的各烧结体形成条件之中至少选定1个，使烧结体相邻的气孔成为互相独立的独立气孔，独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

根据本发明可知，从作为由烧结体制造套筒的烧结体形成条件的烧结成形压力、烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径中选定至少1个，使烧结体的相邻的气孔为相互独立的独立气孔，且独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。由此，套筒的气孔成为独立气孔，因此，工作流体不渗入套筒中，从而，不存在工作流体渗透套筒而使工作流体泄漏的情况。另外，独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小，因此，即使在峰部存在气孔，也几乎不损伤径向动压产生槽的功能。

本发明中的动压流体轴承装置的制造方法，是在动压流体轴承装置中设有：具有轴承孔的套筒、以能够相对旋转的方式插入在套筒的轴承孔中的轴、设置在轴的一方端部的止推凸缘、和与止推凸缘对向设置的止推部件；在轴承孔的内周面具有作为径向轴承而发挥作用的径向动压产生槽，在止推凸缘和止推部件的各个对向面的任意一方上具有作为推力轴承而发挥作用的轴向动压产生槽，在轴及止推凸缘、和轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于，套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，从烧结体的成形压力、作为烧结条件的烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的各烧结体形成条件中至少选定1个，使烧结体的相邻的气孔成为相互独立的独立气孔，独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

根据本发明可知，在形成套筒的烧结体时的成形及烧结工序中，从烧结成形压力、烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径中选定至少1个，使烧结体的相邻的气孔为相互独立的独立气孔，且独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。由此，套筒的气孔成为独立气孔，因此，工作流体不渗入套筒中，从而，不存在工作流体渗透套筒而泄漏的情况。另外，独立气孔的大小比径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小，因此，即使在峰部存在气孔，也几乎不损伤径向动压产生槽的功能。

(发明效果)

根据本发明，在构成套筒的烧结体的外周面上存在的所有的气孔为独立气孔，因此，不存在工作流体流入套筒内的情况。从而，不存在工作流体渗透套筒而泄漏的情况。

所述独立气孔的大小比径向动压产生槽及轴向动压产生槽的峰部的宽度及高度小，因此，不存在这些动压产生槽由于独立气孔而严重缺欠、从而对动压产生槽的功能产生严重的影响的情况。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的具有动压流体轴承装置的主轴马达的剖面图。

图2是表示本实施方式1中的套筒的制造工序的说明图。

图3(a)是具有连通的大的气孔的成形体的表面的放大图，图3(b)是具有连通的小的气孔的烧结金属的表面的放大图，图3(c)是具有独立气孔的烧结金属的表面的放大图。

图4是存在独立气孔的动压产生槽的局部放大图。

图5是本发明的实施方式2的动压流体轴承的剖面图。

图6是本发明的实施方式2的成形套筒的模具的主要部分的剖面图。

图7是本发明的实施方式1的成形套筒的模具的主要部分的剖面图。

图8是表示套筒的车床加工工序的剖面图。

图9是以往例中的具有动压流体轴承的主轴马达的剖面图。

图10是说明以往例中的组装状态的动压流体轴承的主要部分的剖面图。

图11是本发明的其他的实施方式的具有动压流体轴承装置的主轴马达的剖面图。

图12是本发明的其他的实施方式的具有动压流体轴承装置的主轴马达的剖面图。

图中，1、40、101-套筒，1a、40a、101a-轴承孔，2、102-轴，3、103-止推凸缘，4、104-止推板，44-止推部件，5、105-旋转轮毂，6，106-旋转磁铁，7、107-马达定子，8、108-底座，9a、9b、109a、109b-径向动压产生槽，10a、10b、110a、110b-轴向动压产生槽，11、111-油，12a、12b、12c-金属粉末，13a、13b、13c-气孔，14a、14b、14c-峰部，17a、17b、17c-气孔，18a、18b、18c、18d-动压产生槽，44a-凹部。

具体实施方式

下面，对于本发明的动压流体轴承装置的优选实施方式参照图1到图8进行说明。

(实施方式1)

下面，对本发明的实施方式1中的动压流体轴承装置参照图1到图4进行说明。

图1是本发明的实施方式1的具有动压流体轴承装置的主轴马达的剖面图。在图1中，具有轴承孔1a的套筒1是由烧结了含有铁、铁合金、铜、铜合金中的至少1个的金属粉末的烧结体(也称为烧结金属)而形成，并固定在底座8上。轴2是由非烧结体的金属材料构成，且以能够旋转的方式插入在轴承孔1a中。轴2具有一体地构成的止推凸缘3，而止推凸缘3被收容在由套筒1的阶梯部1b和作为止推轴承部件的止推板4围绕的空间。止推凸缘3的下面与止推板4相对向，而上面的周边部与套筒1的阶梯部1b相对向。

在轴2的上端部2a上固定有旋转轮毂5，而在旋转轮毂5上安装有主轴马达的旋转磁体6。与旋转磁铁6对向的马达定子7被安装在底座8上。在套筒1的轴承孔1a的内周面及轴2的外周面中的至少一方(图1中为轴承孔1a的内周面)上形成有在本技术领域周知的径向动压产生槽9a、9b。在与止推凸缘3的下面对向的止推板4的面上形成有第1轴向动压产生槽10a。另外，在与止推凸缘3的上面对向的套筒1的阶梯部1b的面上形成有第2轴向动压产生槽10b。在包含径向动压产生槽9a、9b及轴向动压产生槽10a、10b的轴2和套筒1的轴承孔1a之间、及止推凸缘3和套筒1之间以及止推凸缘3和止推板4之间加入有作为工作流体的油11。

对本实施方式1中的动压流体轴承装置的动作参照图1进行说明。如果对马达定子7通电，则在旋转磁铁6上产生旋转磁场，轴2及止推凸缘3与旋转轮毂5一体地旋转。通过径向动压产生槽9a、9b及轴向动压产生槽10a、10b，可在油11上产生本技术领域中周知的泵压，且轴2及止推凸缘3以非接触套筒1及止推板4的方式进行旋转。即，通过径向动压产生槽9a、9b，形成在径向方向上以非接触轴承孔1a的方式支承轴2的径向轴承，并通过径向动压产生槽10a、10b，形成在径向方向上以非接触套筒1及止推板4的方式支承止推凸缘3的止推轴承。

使用图2，对由烧结金属的材料制造套筒1的通常的制造工序进行说明。在图2中的工序S1中，准备金属粉末。作为烧结金属的材料的铁、铁的合金、铜、铜的合金等的金属粉末(粉末体)是粒径大小通常为0.1mm左右且混合了从所述的铁、铁的合金、铜、铜的合金中的1种或多种的混合物。向金属粉末添加在工序S2中准备的润滑材料并均匀混合(工序S3)。润滑材料作为在成形金属粉末时的脱模材料。通过将所混合的材料加入制成套筒1的形状的金属模具中，并使用压力机以规定的成形压力压缩，可成形为套筒1的形状而制造成形体(工序S4)。在成形后的成形体中，金属粉末之间是以近似于点接触的状态连接着。在套筒1的金属模具上，也可以形成径向动压产生槽9a、9b及轴向动压产生槽10b的模子，所述径向动压产生槽9a、9b形成在套筒1的轴承孔1a的内周面上，所述轴向动压产生槽10b形成在阶梯部1b上。如这样，在各动压产生槽在成形的工序S4中，由于同时形成套筒1，因此，效率很高。而现状是径向动压产生槽9a、9b及轴向动压产生槽10b是通过烧结套筒1后的机械加工而形成。

其次，将成形体加热到规定温度并烧结，制作烧结体(工序S5)。由于加热而导致金属粉末间的接触部扩大而构成面接触，因此，成形体收缩，体积减小。其结果，烧结体密度增大，且提高了强度。伴随烧结工序的收缩导致部件精度的下降的情况居多，因此，预先做得稍微大些，根据需要进行机械加工而进行规定尺寸的精加工，由此，完成套筒1(工序S6)。

在对将金属粉末用模具成形而成的成形体进行烧结并得到烧结体的工序中，存在于烧结体中的作为多个小的空间的“气孔”的状态，是随成形金属粉末时的成形压力、和加热成形体而烧结时的烧结条件，即，烧结温度及烧结时间而变化。另外，根据烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的不同，烧结体的气孔的状态也变化。如果将成形压力及烧结温度设定得较高，将烧结时间设定得较长，则气孔变小，且最终相邻的气孔不连通而成为互相独立的“独立气孔”。越缩小金属粒子的平均粒子直径则气孔越小，气孔越小，也越容易形成独立气孔。将成形体的“成形压力”、“烧结温度”、“烧结时间”及“金属粒子的平均粒子直径”称作“烧结体形成条件”。下面，对烧结体的表面(外面)的气孔的状态参照图3(a)、图3(b)及图(c)进行说明。

图3(a)是将直径为0.1mm左右的球状的金属粉末12a使用模具进行成形的成形体30a的局部放大图。金属粉末12a是相邻的金属粉末之间以大致点接触的方式连接而凝固，构成规定形状的成形体30a。在这种状态下，由于相邻的球状的金属粉末12a之间存在气孔13a，因此，各气孔13a是与前后左右相邻的其他的气孔相互连通。

图3(b)是在烧结工序烧结了图3(a)中的成形体30a后的烧结体30b的局部放大图。在烧结工序中，将成形体30a在规定的温度下加热规定的时间。通过适当选择加热温度及加热时间，能够形成具有大致所希望的大小的气孔。在图3(b)中，相邻的球状的金属粉末12b是通过烧结工序而使得点状的接触部以变形的面连接，其结果，气孔13b缩小。在这种状态下，烧结体30b的密度是构成烧结体30b的材料金属的真密度的70到90％。例如，在真密度为大约8的金属(铁或铜等)的烧结体的情况下，密度为大约5.6～7.2。在这种状态下，相邻的气孔依然连通，而这样的密度的烧结体一般是作为含油烧结轴承使用。

图3(c)表示比在图3(b)的情况高的温度下(例如800℃)经过长时间(例如3小时)烧结的成形体30a的烧结体30c的表面。各金属粉末12c严重变形为大致六角形。其结果，气孔13c变得极小，且相邻的气孔13c成为几乎不连通的状态的独立气孔。此时的烧结体30c的密度为超过材料金属的真密度的90％的值。例如，在真密度大约为8的金属的烧结体的情况下，其密度为7.3以上。通过烧结使烧结体的密度接近材料金属的真密度，这样，气孔几乎是独立的气孔。在用这样的烧结体制造的套筒1中，几乎所有的气孔成独立气孔。一般，越提高加热温度且增加加热时间，气孔越小，最终，烧结体成为与金属块相同的状态，其密度也变得与材料金属的真密度几乎相同。在用于使烧结体的气孔成为独立气孔而对金属粉末的平均粒子直径的选定、及烧结温度及烧结时间的设定的组合上没有限制。根据烧结金属的材料金属的不同，气孔的状态也变化。

在本发明中，通过根据所使用的材料金属而对各烧结形成条件中的至少1个条件进行变化、同时进行试制，可将气孔形成为独立气孔，同时，如参照图4详细地说明的那样，可选定烧结体形成条件，使独立气孔的大小比径向动压产生槽9a、9b的峰部的宽度(W)及深度(D)小。如果套筒1的气孔全部为独立气孔，则不存在油渗透套筒1而泄漏到外部的情况，因此，如图9中所示的以往例那样，不需要用套筒罩114覆盖套筒101的外周，而能够以简单的构成实现可靠性高的动压流体轴承。

图4是表示套筒1的轴承孔1a的内周面的局部放大剖面图的例子的图，在内周面形成有峰部14a、14b及14c、和动压产生槽18a、18b、18c及18d。动压产生槽18a～18d的宽度及峰部14a～14c的宽度W都大约为0.2mm，深度D大约为0.01mm。如图4所示的宽度W和深度D的尺寸与实际的尺寸不成比例。

如图4中的左端的峰部14a，是比宽度W大的气孔17a存在于峰部14a的局部中的例子。由于该气孔17a，动压产生槽18a和18b是连续的具有大的宽度(3×W)的槽，在该气孔17a的附近，不能充分发挥该功能。

图4中的中央的峰部14b，是左右的宽度比峰部14b的宽度W小，但深度深的气孔17b存在的例子。在这种情况下，油进入气孔17b中，该局部的轴承刚性较低。

图4中的右端的峰部14c是宽度远小于宽度W，且深度比深度D浅的气孔17c存在的例子。在这种情况下，动压产生槽18c、18d几乎不受气孔17c的影响。从以上点可知，如果独立气孔的大小比形成动压产生槽18a～18d的峰部的宽度W小而且比深度D浅，则几乎不破坏动压产生槽18a～18d的功能。该图4中的右端的峰部14c为本发明的实施方式。

作为得到独立气孔的其他的方法，知道的有在烧结工序之后，在烧结体上进行完成工序的方法。在完成工序中，将结束了烧结工序的烧结体的套筒1放入具有与制造所述成形体时的模具大致相似的形状且各部位的尺寸小稍许的另外的模具中进行加压。通过加压，金属粉末12a变形而相互紧贴，因此气孔变小。另外，在烧结工序之后，也可以通过加压机对套筒1的表面实施施加压力的精压加工、或对表面加压的同时进行修整加工等的冷轧塑性加工。能够通过这些冷轧塑性加工将套筒1的表面的气孔压坏而形成独立气孔，但与本实施方式中的方法相比，加工工序多，且制造成本高。在成形套筒1时，也可以在成形用的模具内边加压边进行加热。以缩小金属粉末的粒径、或以使用混合了2种类以上的粒径的金属粉末的烧结材料，尽量缩小烧结前的成形体的气孔的大小也是有效的。也有虽然成本高，但通过在金属粉末的表面进行特殊的涂覆处理而保持气孔气密性的方法。进而，也可以通过对整个套筒1实施镀层，可作为改进防锈或耐磨损性并将气孔13制成独立气孔14的辅助方法。

根据如上所述的本发明的实施方式1中的动压流体轴承装置，由于用烧结金属形成套筒1，因此，成本低，生产性高。套筒1的动压产生槽是通过另外工序的滚轧工序形成。

在以往的烧结金属中，由于存在连通的气孔，故在用这样的烧结金属制造套筒时，油会渗透套筒而泄漏。由于本实施方式中的烧结金属的气孔为独立气孔，因此，油不渗透套筒，从而不泄漏到外部。

所述独立气孔的大小比动压产生槽的宽度及深度要小，因此，即使在形成动压产生槽的峰部存在气孔的情况下，也不会影响动压产生槽的功能。由此，将能够实现低成本且高可靠性的动压流体轴承装置。

(实施方式2)

对本发明的实施方式2中的动压流体轴承装置参照图5、图6及图7进行说明。图5是实施方式2的动压流体轴承装置的剖面图。在图中，具有轴承孔40a的套筒40是圆筒状的烧结体，在轴承孔40a的内周面上，形成有通过冷轧塑性加工法(滚轧法)等形成的径向动压产生槽9a、9b。在套筒40的图中的下端面上，形成有轴向动压产生槽10b。套筒40具有与所述实施方式1中的套筒1相同的独立气孔。

构成止推轴承部的止推部件44是由烧结金属或非烧结金属的金属材料制成的盘状的部件，且在中央部具有圆形的凹部44a。凹部44a的直径和深度被制成可保持微小间隙收容安装在轴2的下端部的止推凸缘3的尺寸。在凹部44a的底面上形成有动压产生槽10c。在用烧结金属制造止推部件44时，由具有与套筒40相同的独立气孔的烧结体构成。

轴2具有与所述实施方式1相同的构成，以使下端部的止推凸缘3与所述轴向动压产生槽10b对向的方式将轴2插入到轴承孔40a中，并将止推部件44安装在套筒40上。通过轴向动压产生槽10b及10c、和止推凸缘3，形成止推轴承部。

通过在本实施方式2中的动压流体轴承装置上安装与如图1所示的相同的轮毂5及底座8等而构成主轴马达。

本实施方式2中的套筒40是筒状的简单的形状，因此，与所述实施方式1的套筒1相比，具有烧结后的各部位的尺寸精度高的特征。下面，将套筒40和套筒1的各个成形工序进行对比，说明能够使套筒40的尺寸精度比套筒1高的理由。

套筒40是烧结体，因此，在烧结工序中稍微有收缩。收缩量是根据成形体的密度分布的不均匀、烧结工序中温度上升时温度分布的不均匀、烧结温度的不一致等的不同而变化。为提高烧结体的尺寸精度，需要提高模具的精度，同时，尽量使成形体的密度分布均匀。成形体的密度分布是成形体的形状越简单越容易变得均匀。

对将烧结材料的金属粉末放入金属模具加压并得到套筒的成形体的工序参照图6及图7进行说明。图6是成形本实施方式2中的套筒40的模具50的主要部分的剖面图、图7是成形所述实施方式1中的套筒1的模具52的主要部分的剖面图。

在图6中，在圆筒状的外形模具21中，与外形模具21保持同心固定有棒状的内形模具20。外形模具21的内径是对应于如图5所示的套筒40的外径，而内径模具20的外径是对应于轴承孔40a的内径。在外形模具21内设置有上模具22和下模具23，且制成分别能够在箭头22a、23a的方向上在外形模具21内移动。图中的尺寸L是由该模具50而得到的成形体的厚度，且对应于图5中的套筒40的长度L。尺寸3L表示上模具22和下模具23打开时的间隔。

将从如图2所示的工序S3中所得到的烧结材料填充到打开尺寸3L的间隔的上模具22和下模具23之间。在填充时，取下上模具22或下模具23中的任何一方。其次，将上模具22向箭头22a的方向移动，同时，将下模具23向箭头23a的方向移动。即，将上模具22和下模具23向各自的方向一同只移动相同距离并压缩烧结材料。通过移动上模具22及下模具23直到尺寸L的间隔而得到成形体19a。图6表示完成了成形，其模具22、23分别返回到各自位置的状态。通过在成形体19a上在作为另外的工序的滚轧工序中形成与如图5所示的套筒40相同的径向动压产生槽9a及9b、轴向动压产生槽10b而完成套筒40。

在图6所示的成形工序中，将放入尺寸3L的上模具22和下模具23之间的烧结材料压缩成形为厚度L的环状的成形体19a。即，成形为简单的形状的环状，因此，在所得到的成形体19a的局部的密度变化上能够得到极均匀的密度分布。另外，在制造多个成形体19a时的各成形体的每个的密度差也比较小。

成形体19a的孔19b的轴心和下面19c所成的角，从直角的偏离(以下，称为直角度)取决于内形模具20的轴心与下模具23的加压面23a之间的直角度、和下模具23与内形模具20之间的间隙的大小及下模具23与外形模具21之间的间隙的大小。内形模具20、外形模具21、上模具22及下模具23都为简单的形状，因此，能够设定所述各间隙为最佳的值使之具有所希望的精度。从而，也能够将所述的孔19b的轴心和下面19c之间的直角度设为所希望的值。由此，能够得到具有所希望的高精度的成形体19a。

在图6中的成形工序中，将上模具22和下模具23一同移动，但在固定下模具23而只将上模具22如箭头22所示地移动时，用上模具22施压的烧结材料内的压力分布、和位于下模具23上的烧结材料内的压力分布不同。即，假设为施加在上模具22的压力分散到内形模具20和外形模具21中并传达到下模具23上，如果在成形过程中从上模具22向成形体19a加力，则所加的力与从下模具23向成形体19a施加的力不相同。因而，在成形体19a的上面19d和下面19c之间产生密度差。如果这样，烧结上面19d和下面19c之间密度不同的成形体19a，则存在缩小密度低的部分，且发生变形。从而，使用固定上模具22和下模具23中的任何一方而将另一方移动的成形法，不能得到具有所希望的精度的套筒40。在本实施方式2中，通过一同移动上模具22和下模具23而成形，能够得到具有所希望的精度的套筒40。

参照图7对所述实施方式1中的成形套筒1的模具进行说明。套筒1具有阶梯部1b及1c，因此，模具52的下模具33具有独立移动的外模具33a、内模具33b及中模具33c。其他的构成与如图6所示的相同。

在成形工序中，打开模具52的上模具22、和下模具33的外模具33a、内模具33b及中模具33c之间有尺寸3L(省略图示)，并用烧结材料填充该空间。其次，将上模具22、外模具33a、内模具33a及中模具33c都向各个箭头22a和33e的方向共同只移动相同距离而压缩烧结材料。将烧结材料压缩到尺寸L的厚度后，将内模具33b及中模具33c进而向箭头33e的方向移动而进行压缩，使成形体29a的中央部29b的尺寸为M。其结果，能够得到成形体29a。成形体29a，其中央部29b的密度比外周部29c的密度大。另外，中央部29b的下面和上面密度不同。其原因是由于在成形中央部29b时，以上模具22静止的状态将内模具33b向箭头33e的方向移动而压缩中央部29b的缘故。如果这样，烧结在各部位密度不均匀的成形体29a，则由密度不均匀引起变形。因而，为了由烧结成形体29a的烧结体得到各部位的尺寸具有所希望的值的套筒1，进行如图8所示的例如用车床加工。即，将烧结体29d固定在车床的气动卡盘45上，用刀具46将轴承孔47切削为所希望的尺寸。最好将烧结体29d鉴于上述切削加工而做得稍微大些。从以上的成形工序的比较可知，本实施方式2中的套筒40由于烧结后的尺寸精度高，所以精加工简单，其结果可降低成本。

还有，在上述的实施方式中，对具有带有凸缘的旋转轴的动压流体轴承进行了说明，但本发明也能够适用于具有无凸缘的旋转轴的动压流体轴承装置。在如图1 1所示的具有无凸缘的旋转轴的动压流体轴承中，轴向动压槽形成在止推部件上。在如图12所示的具有无凸缘的旋转轴的动压流体轴承中，轴向动压槽是形成在旋转轴的端部。

(工业上的可利用性)

本发明可以利用在低成本及具有高可靠性的主轴马达上。

Claims (9)

1.一种动压流体轴承装置，该动压流体轴承装置设有：

具有轴承孔的套筒、

以能够相对旋转的方式插入在所述套筒的所述轴承孔中的轴、

设置在所述轴的一方端部的止推凸缘、和与所述止推凸缘对向设置的止推部件；

在所述轴承孔的内周面具有径向动压产生槽，

在所述止推凸缘和所述止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有动压产生槽，

在所述轴及所述止推凸缘、和所述轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：

所述套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，所述独立气孔的大小比所述径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

2.一种动压流体轴承装置，该动压流体轴承装置设有：

具有轴承孔的套筒、

以能够相对旋转的方式插入在所述套筒的所述轴承孔中的轴、

设置在所述轴的一方端部的止推凸缘、和与所述止推凸缘对向设置的止推部件；

在所述轴承孔的内周面具有动压产生槽，

在所述止推凸缘和所述止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有动压产生槽，

在所述轴及所述止推凸缘、和所述轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：

所述套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，从所述烧结体成形时的成形压力、作为烧结条件的烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的各烧结体形成条件之中至少选定1个，使所述独立气孔的大小比所述径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

3.根据权利要求1或2所述的动压流体轴承装置，其特征在于，

所述套筒在一方的端部具有与所述轴承孔同心且比所述轴承孔的直径大的直径的阶梯部，在所述阶梯部和所述止推部件形成的空间内收容有所述止推凸缘。

4.根据权利要求1或2所述的动压流体轴承装置，其特征在于，

所述套筒是具有轴承孔的环状的烧结金属，

所述止推部件具有在将所述止推部件安装在所述套筒上时形成收容所述套筒凸缘的空间的凹部，

在所述凹部的底面及与之对向的止推凸缘的面的任意一方上形成轴向动压产生槽。

5.一种动压流体轴承装置的制造方法，该动压流体轴承装置设有：

具有轴承孔的套筒、

以能够相对旋转的方式插入在所述套筒的所述轴承孔中的轴、

设置在所述轴的一方端部的止推凸缘、和与所述止推凸缘对向设置的止推部件；

在所述轴承孔的内周面具有动压产生槽，

在所述止推凸缘和所述止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有动压产生槽，

在所述轴及所述止推凸缘、和所述轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：

所述套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，从所述烧结体成形时的成形压力、作为烧结条件的烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的各烧结体形成条件中至少选定1个，使所述独立气孔的大小比所述径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

6.根据权利要求5所述的动压流体轴承装置的制造方法，其特征在于，

所述套筒是由将烧结材料通过模具压缩而成形的成形体制成，

所述模具具有至少2个压缩所述烧结材料的模具，并将所述2个模具向压缩所述烧结材料的方向共同只移动相同的距离而对所述烧结材料进行压缩。

7.一种动压流体轴承装置，该动压流体轴承装置设有：

具有轴承孔的套筒、

以能够相对旋转的方式插入在所述套筒的所述轴承孔中的轴、和与所述轴的端面对向设置的止推部件；

在所述轴承孔的内周面具有动压产生槽，

在所述轴的端面和止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有止推动压产生槽，

在所述轴及所述轴的端面、和所述轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：

所述套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，所述独立气孔的大小比所述径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

8.一种动压流体轴承装置，该动压流体轴承装置设有：

具有轴承孔的套筒、

以能够相对旋转的方式插入在所述套筒的所述轴承孔中的轴、和与所述轴的端面对向设置的止推部件；

在所述轴承孔的内周面具有径向动压产生槽，

在所述轴的端面和止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有动压产生槽，

在所述轴及所述轴的端面、和所述轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：

所述套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，从所述烧结体成形时的成形压力、作为烧结的条件的烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的各烧结体形成条件中选定至少1个，使所述独立气孔的大小比所述径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

9.一种动压流体轴承装置的制造方法，该动压流体轴承装置设有：

具有轴承孔的套筒、

以能够相对旋转的方式插入在所述套筒的所述轴承孔中的轴、和与所述轴的端面对向设置的止推部件；

在所述轴承孔的内周面具有动压产生槽，

在所述轴的端面和所述止推部件的各个对向面的至少任意一方上具有动压产生槽，

在所述轴及所述轴的端面、和所述轴承孔及止推部件之间的间隙中具有工作流体；其特征在于：

所述套筒是对含有从铁、铁的合金、铜、铜的合金中选择的至少1种材料的烧结材料进行烧结的烧结体，所述烧结体的气孔是相邻的气孔相互独立的独立气孔，从所述烧结体成形时的成形压力、作为烧结的条件的烧结温度、烧结时间及烧结材料的金属粒子的平均粒子直径的各烧结体形成条件中至少选定1个，使所述独立气孔的大小比所述径向动压产生槽的峰部的宽度及高度小。

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