CN1743689A - 用于流体动力轴承装置的轴部件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于流体动力轴承装置的轴部件，其允许以较低的成本制造更小尺寸的轴部件并抑制从树脂部分的离子洗提，由此在流体动力轴承装置中保持清洁性并使得其可以施加所需的轴承性能。轴部件2设有轴部分2a和从轴部分2a径向向外凸起的凸缘部分2b，并具有由金属材料和树脂成分构成的复合结构，其中树脂部分21通过注模包含Na含量不大于2,000ppm的聚苯硫醚(PPS)作为基础树脂并包含PAN类型碳纤维作为填充物的树脂成分所形成。

Description

用于流体动力轴承装置的轴部件
技术领域
本发明涉及用于流体动力轴承装置的轴部件。此轴部件和使用所述轴部件的流体动力轴承装置适于使用在诸如磁盘装置(诸如HDD)、光盘装置(例如CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM)或者磁光盘装置(例如MD或者MO)的信息装置的主轴电机、用于激光束打印机(LBP)的多边形扫描仪电机、用于投影仪的彩色转盘，或者用于电子装置(例如轴流式风扇)的小电机中。
背景技术
流体动力轴承是以非接触的方式通过在轴承间隙中所产生的流体动力压力可旋转地支撑轴部件的轴承。使用这样的流体动力轴承的装置(流体动力轴承装置)大致分为两类：具有如下结构的接触类型的动力轴承装置，其中径向轴承部分由流体动力轴承所构成以及其中推力轴承部分由枢轴承所构成；以及非接触类型动力轴承装置，具有这样的结构，其中径向轴承部分和推力轴承部分都由流体动力轴承所构成，根据用途而适当地在两种类型之间进行选择。
作为非接触类型的动力轴承装置的一个示例，公知一种具有这样结构的轴承，其中轴部分和形成轴部件的凸缘部分用金属材料一体地形成，由此其可能实现成本的减小以及轴部件的角度的改良(请参考诸如JP2000-291648A)。
随着近年来信息装置的增加的改良的需要，较高的车加工角度和较高的组装精度需要包括轴部件的流体动力轴承装置的部件以获得较高的旋转性能。
发明内容
因此，本发明的目的是实现非接触类型的流体动力轴承装置的轴部件的精度的进一步改良和成本的进一步降低。
为了实现上述的目的，根据本发明，一种用于流体动力轴承装置的轴部件包括轴部分和从所述轴部分径向向外凸起的凸缘部分，并具有由金属材料和树脂成分所形成的复合结构，其中树脂成分包含Na含量不超过2,000ppm的聚苯硫醚(PPS)作为基础树脂。
当轴部件这样由金属材料和树脂成分所形成时，获得了这样的结构：其中完全由金属材料所形成的流体动力轴承装置轴部件(此后称为轴部件)部分通过树脂成分所替换，由此实现了轴部件的重量的减小。这样，当这样的轴部件被用于流体动力轴承装置中时，用于以非接触方式在推力方向上支撑轴部件的流体的所需的动压力作用可以很小。结果，就可以减小形成推力轴承的表面的凸缘部分的端部表面，由此实现轴部件的尺寸的减小。此外，对于轴部件，通过树脂成分所形成的树脂部分可以通过注塑成形所形成，这样与其中轴部件完全通过车加工所处理的情况相比较，就可以实现加工成本的减小和生产率的改良。
有利地，树脂成分的基础树脂在机械强度、耐油性、抗吸水性、热阻等之一中具有优良的特性。优选的基础树脂的示例包括：聚苯硫醚(PPS)，聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSF)，以及聚酰胺酰亚胺(PAI)。总之，考虑到熔化状态中的流动性，聚苯硫醚(PPS)尤其是优选的。
顺便提及的是，聚苯硫醚(PPS)通过对二氯苯(PDCB)和硫化钠的聚合反应所制造；在此工艺中，盐(例如NaCl)作为副产品被产生，并与聚苯硫醚(PPS)混合。结果在轴部件的使用的过程中，当Na离子从使用此树脂作为基础树脂所形成的树脂部分洗提至润滑油中时，将发生润滑油的粘度的恶化和改变，这样就担心轴承性能的恶化。有鉴于此，在本发明中，具有Na含量2,000ppm或者更少的聚苯硫醚(PPS)被选择作为树脂成分的基础树脂。这有助于减小作为聚苯硫醚(PPS)副产品的NaCl等，并用于减小诸如聚苯硫醚(PPS)中的Na含量。结果，洗提至润滑油中的Na离子量被抑制，并且轴承的内部和外部的清洁性得到保持，由此避免轴承性能的恶化。为了将聚苯硫醚(PPS)中的Na含量抑制到上述的数值范围(2,000ppm或者更少)的水平之内，清洗通过使用诸如具有较大的介电常数(至少10或者更大)的溶剂来执行。此外，通过用酸清洗，就可以移除分子端基中的Na，这样就可以进一步减小Na含量。此外，对于不同的聚苯硫醚(PPS)，具有最少的侧链的线性类型聚苯硫醚(PPS)是优选的，原因是其每单位体积具有较小数目的分子端基，以及较小的Na含量。
除了上述的必要的特征之外，随着近年来让电子装置便携的趋势，较高的强度和冲击阻力特性对轴部件用于动态轴承装置是需要的。此外，根据电子装置的尺寸减小，从控制径向轴承间隙和推力轴承间隙具有较高的精度的角度来讲需要较高的尺寸稳定性。有鉴于此，在本发明中，作为填料的碳纤维与作为基础树脂的聚苯硫醚(PPS)混合。由于此布置，实现了轴部件的强度的增加，并且显然实现了碳纤维的较低热尺寸改变属性，这样抑制了随着树脂部分的温度变化而产生的尺寸改变。结果，就可以用很高的精度来控制使用中的径向轴承间隙和推力轴承间隙，从而保证了轴承性能。此外，碳纤维具有导电性；这样，通过将它们与作为填料的基础树脂混合，就可以赋予轴部件以较高的导电性。结果，就可以通过轴部件发散静电到接地侧部件，旋转部件(即盘毂)侧在使用中充以静电。
对于上述的必要的特征，轴部件尤其需要显示较高的强度，这样有利地碳纤维具有3000MPa或者更大的拉伸强度。此外，作为具有较高导电性和较高强度的碳纤维的示例，PAN类型(聚丙烯腈类型)碳纤维可能被提及。
强化效果、尺寸稳定效果、静电移除效果等可以通过考虑碳纤维的纵横比来更为显著地施加。即，碳纤维的纤维强度越大，强化效果和静电移除效果越得到改良，以及纤维直径越小，磨损阻力得以提高，并且就更可能抑制，尤其是滑动在其上有效的相关的部件的损坏。从这些角度，特别地，有利的是碳纤维的纵横比是6.5或者更大。
有利地，作为填料的碳纤维的填充量相对基础树脂是10-35体积％。例如当填充量小于10体积％，由于碳纤维的填充，强化效果和静电移除效果不能施加到充分的程度，当填充量超过35体积％，保证轴部件的成形性比较困难(特别是树脂部分)。
树脂部分可以通过使用通过金属材料所形成的金属部分作为插入部件的插入成形(包括外插成形)所形成；在此过程中，就必须考虑注射到模具中的熔化树脂(树脂成分)的熔化粘性。特别地，随着用于硬盘等的记录磁盘驱动装置的尺寸的减小，动态轴承装置和并入这样的驱动装置中的轴部件尺寸减小。这样，树脂成分在其供给到模具(腔)时需要较低熔化粘性。从这些角度，有利地，树脂成分的熔化粘性在温度310度以及剪切速率是1,000s-1时为500Pa·s或者更小。此处，310度的温度对于注塑机的熔化气缸中的被熔化树脂的温度。对于此结构，就可以以较高的精度用熔化的树脂填充对应树脂部分的腔中的区域，这样保证树脂部分的成形性。
至少凸缘部分被包括在这样的形成的树脂部分中。此外，轴部分也可以由具有轴部分的外周表面外轴部分和安置在外轴部分的内周内的内轴部分所构成，外轴部分由金属材料所形成，内轴部分由与凸缘部分一体形成的树脂成分所形成。可选地，就可以形成单独由金属材料的轴部分。通过这样形成包括至少金属材料的轴部分的外周表面的部分，就可以保证轴部分具有必须的强度和刚度；此外，就可以保证轴部件相对安置在轴部件的外周侧上的金属轴承套筒的滑动的轴部件的耐磨性。
上述的轴部件可以提供作为设置有此轴部件的动力轴承装置，径向轴承部分可旋转地以非接触的方式在径向方向上通过流体的动压力作用支撑所述轴部件，以及可旋转地以非接触的方式在推力方向上通过流体的动压力作用支撑轴部件的推力轴承部分。对于此动力轴承装置，有利地可以提供作为具有动力轴承装置的电机，以及在其自身和用于在上述的信息装置中所使用的转子磁铁之间产生磁力线的定子线圈；特别地，其使用在用于硬盘(HDD)的磁盘驱动装置中是适当的。
如上所述，根据本发明，可以较低的成本制造更小尺寸的轴部件。此外，通过抑制从树脂部分的离子洗提，流体动力轴承装置的清洁性得以维持，由此就可以以稳定的方式施加所需的轴承性能较长的时间周期。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的实施例的轴部件的横截面视图；
图2a是凸缘部分的平面图(从图1中的箭头a的方向所取)；
图2b是凸缘部分的仰视图(在图1中的箭头b的方向上所取)；
图3是主轴电机的横截面视图，设有此轴部件的流体动力轴承装置被并入其中；
图4是流体动力轴承装置的横截面视图；
图5是轴承套筒的横截面视图；
图6是使用在用于比较实验的试样中的碳纤维的示例的表；
图7a和7b显示了用于比较实验的试样的组成的表；以及
图8a、8b是显示了关于必须的轴部件特征的评估结果的表。
具体实施方式
此后，将参照附图说明本发明的实施例。
图3示意显示了根据本发明的实施例用于具有流体动力支撑装置1的用于信息装置的主轴电机的结构的示例。此用于信息装置的主轴电机被使用在盘驱动装置中，诸如HDD，并包含以非接触的方式可旋转地支撑轴部件2的流体动力轴承装置1、安装到轴部件2上的盘毂3、通过径向方向上的径向间隙的中介作用而彼此相对的定子线圈4和转子磁铁5、以及壳体6。定子线圈4被安装到壳体6的外周上，转子磁铁5被安装到盘毂3的内周上。流体动力轴承装置1具有作为其部件的外壳7，外壳7固定到壳体6的内周上。盘毂3包含一个或者多个盘状信息记录介质D，例如磁盘。当定子线圈4被激励时，转子磁铁5通过定子线圈4和转子磁铁5之间所产生的磁力所旋转，由此盘毂3和轴部件2一体旋转。
如图所示，例如在图4中，流体动力轴承装置1包括作为主要部件的外壳7，所述外壳7在一端上具有开口7a、在另外一端上具有底部7c、固定到外壳7的内周表面7d的圆柱形轴承套筒8、由轴部分2a和凸缘部分2b所构成的轴部件2以及固定到外壳7的开口7a的密封部件9。在下述中，为了示出的方便，外壳7的开口7a侧将称为上侧，外壳7的底部7c侧将被称为下侧。
外壳7由较软的金属所形成，例如黄铜或者树脂，并设有圆柱形侧部分7b和盘状底部7c作为单独的结构。在外壳7的内周表面7d的下端上，形成：大直径部分7e，其直径比其它部分大；盖部件，构成底部7c的所述盖部件通过诸如卷边、粘结或者挤压配合被固定到大直径部分7e。侧部部分7b和外壳7的底部7c也可以由金属材料或者树脂材料一体形成。
轴承套筒8通过使用诸如由烧结金属的带孔材料、尤其是主要成本是铜的烧结金属所组成的带孔材料所形成的圆柱形结构。如图4所示，在轴承套筒8的内周表面8a上，设有两个构成第一径向轴承部分R1和第二径向轴承部分R2的径向轴承表面的上和下区域，两个区域彼此轴向分开。
分别形成在上述的两个区域的是人字形动压力槽8a1和8a2，例如如图5所示。上动压力槽8a1相对轴向中心m(上下倾斜槽之间的区域的轴向中心)轴向不对称地形成，轴向中心m之上的区域的轴向尺寸X1大于轴向中心m之下的区域的轴向尺寸X2。上径向轴承表面的轴向长度(从上端到动压力槽8a1的下端的距离)大于下径向轴承表面的轴向长度(从动压力槽8a2的上端到下端的距离)。
如图4所示，作为密封装置的密封部件9是环形的，并通过诸如压力配合或者粘合固定到外壳7的开口7a的内周表面。在此实施例中，密封部件9的内周表面9a被形成为圆柱形结构，并且密封部件9的下端表面9b邻接轴承套筒8的上端表面8b。
锥形表面被形成在与密封部件9的内周表面9a相对的轴部分2a的外周表面2a1上，以及在此锥形表面和密封部件9的内周表面9a之间，形成密封空间S，所述密封空间S具有环形形状，并且其径向尺寸逐渐从底部7c侧朝向外壳7的开口7a侧增加。润滑油被倾倒到通过密封部件9所密封的外壳7的内空间中，并且外壳7的内部填充润滑油。在此状态中，润滑油的油的水平被保持在密封空间S的范围之内保持。
如图1所示，轴部件2设有轴部分2a和凸缘部分2b。此外，轴部件2具有由树脂成分和金属材料所形成的复合结构，并由树脂成分所形成的树脂部分21以及由金属材料所形成的金属部分22所形成。在此实施例中，树脂部分21由轴向延伸的内轴部分21a和从内轴部分21a向外径向凸起的凸缘部分2b，两个部分用树脂成分一体形成。在此实施例中，金属部分22是覆盖树脂内轴部分21a的外周的外轴部分22a，并形成为金属材料的中空圆柱形。这样，轴部分2a具有复合结构，其中金属外轴部分22a被安置在外周内并且其中树脂内轴部分21a被安置在内周内。
为了防止金属外轴部分22a从树脂内轴部分21a和凸缘部分2b移除，外轴部分22a的下端部分22b被植入凸缘部分2b中。外轴部分22a的上端上，外轴部分22a和内轴部分21a通过内轴部分21a和锥形表面22c等所形成接合部分的中介彼此轴向接合。尽管未示出，能周向与凸缘部分2b接合的滚花接合部分可以通过外围中或者植入凸缘部分2b中的外轴部分22a的边沿上的滚花等所形成。
对于形成外轴部分22a的金属部分22，考虑到强度、耐磨性、耐蚀性使用了金属材料，例如不锈钢。对于形成内轴部分21a和凸缘部分2b的树脂部分21而言，考虑到耐油性、抗吸水性、热阻等，就可以使用聚苯硫醚(PPS)，聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSF)，以及聚酰胺酰亚胺(PAI)作为基础树脂。
总之，尤其是从成本和模制过程中的流动性(粘性)的角度，聚苯硫醚(PPS)是优选的。顺便提及的是，通常通过硫化钠和对二氯苯的浓缩聚合反应所制造聚苯硫醚(PPS)的同时包括作为副产品的氯化钠。这样通过使用诸如适当的溶剂，聚苯硫醚(PPS)被洗涤。只在这种情况下是必须的：用于洗涤聚苯硫醚(PPS)的溶剂具有介电常数至少为10或者更多，更为优选地是20或者更多，最为优选地，是50或者更多。此外，将环境因素也考虑进去，使用诸如水(介电常数为80)，特别是超纯水是有利的。通过用这样的溶剂来有效洗涤，就可以减小聚苯硫醚(PPS)的Na含量，使得其可能使用其作为用于形成轴部件2的树脂部分21的树脂材料。适于用于上述树脂材料的标准Na含量是2,000ppm或者更小，更为优选地，是1,000ppm或者更小，最为优选地，是500ppm或者更小。此外，通过用酸洗涤聚苯硫醚(PPS)，主要是聚苯硫醚(PPS)的端基的Na被移除，这样Na含量的进一步减小是可能的。此外，通过移除分子端基的Na，有利地就可以方便聚苯硫醚(PPS)的结晶。
聚苯硫醚(PPS)可以大致分为：交联聚苯硫醚(PPS)；半线性类型聚苯硫醚(PPS)，具有较少的侧链；直链类型(线性类型)聚苯硫醚(PPS)，具有更少的侧链。对于这些，具有最少侧链的线性类型聚苯硫醚(PPS)是更为优选的，因为其每单位体积具有较少数目的分子端基和较少的Na含量。此外，与其它类型的聚苯硫醚(PPS)相比，线性类型聚苯硫醚(PPS)是优选的，因为其容易洗涤或者其很容易允许通过洗涤减小Na含量。关于Na含量，具有Na含量2,000ppm或者更小的一种，更为优选地，是具有Na含量为1,000ppm或者更少的一种，最为优选地，是具有500ppm或者更少的一种对于上述的线性类型的聚苯硫醚(PPS)。通过使用此种类型的聚苯硫醚(PPS)，就可以抑制洗提至润滑油中的Na离子量，这样就可以防止Na离子沉积到流体动力轴承装置1上，盘状信息记录介质D通过盘毂3所保持，护着盘头的表面(未示出)。
碳纤维可以与上述基础树脂相混合作为填充物。这使得提高轴部件2的强度，并抑制由于轴部件2的温度的改变产生的结构尺寸改变，以由此获得较高的尺寸稳定性。结果，在使用中就可以用较高的精度控制径向轴承间隙以及推力轴承间隙，这样使得就可以保证必要的轴承性能。此外，通过将碳纤维和基础树脂混合，碳纤维具有较高的传导性，使得其可以赋予树脂部分21充分的传导性(例如，就体积电阻而言，107Ω·cm或者更少)。结果，就可以通过轴部件2将静电发送到接地侧部件(壳体6等)，旋转部件(即，盘状信息记录介质D)侧在使用中充以静电。
尽管诸如PAN类型或者Pich类型的碳纤维不同类型可以被使用，从强化效果(用于模制的必要的抗拉强度是120MPa)以及冲击吸收属性而言，具有相对较高抗拉强度的碳纤维(优选是3000MPa等)是优选的；特别地，由于碳纤维也具有较高的传导性，PAN类型碳纤维是优选的。此外，为了充分地赋予强化效果，尺寸稳定效果、静电移除效果等，由于碳纤维与基础树脂(PPS)的混合的缘故，碳纤维的纵横比是6.5或者更多是有利的。纤维直径越小，只要操作性没有受到损害，这就是优选的；也考虑到可获得性，纤维直径从3到10μm是优选的。如通过其中混合的碳纤维量相同的不同的树脂示例的比较所示，随着纤维直径的变化，包含具有较小纤维直径的碳纤维的树脂包含更大数目的纤维，这样，其很容易提供均匀的成形。此外，为了将碳纤维的较高强度施加到充分的程度，有利地使用具有100μm或者更多的纤维长度的碳纤维。特别地，考虑到当执行用于循环的熔化捏合的事实时，碳纤维被打碎或者变短，1mm或者更大的纤维长度是更为优选的。
由于上述的碳纤维为了施加强化效果、静电移除效果等发挥到充分的程度，碳纤维的填充量相对基础树脂是10-35体积％是有利的，更为优选地是15-25体积％。当碳纤维的填充量小于10体积％，由于碳纤维的强化效果、静电移除效果等可以发挥到充分的程度；此外，在另外的部件上滑动的轴部件2的部分的必要的耐磨性没有保证，当填充量超过35体积％，轴部件2的成形性，特别是树脂部分21恶化，使得其不可能获得较高的尺寸精度(尽管其依赖于轴承尺寸，诸如凸缘部分2a的厚度尺寸公差是0.7±0.0015mm)。
由于腔以很高的精度填充熔化的树脂，对于构成与填充物混合的基础树脂的树脂成分诸如碳纤维的熔化粘性在温度310度、剪切速率1,000s-1上被限制到不大于500Pa·s的水平。这样，也从补偿由于填充填充物所导致的粘性的减小的角度，基础树脂的熔化粘性在温度310度、剪切速率1,000s-1上不大于100Pa·s是优选的。
这样，当具有Na含量是2,000ppm或者更小的聚苯硫醚(PPS)被用作树脂部分21的基础树脂使用时，就可以形成具有较高的耐油性、较低的离子洗提特性、较低的水吸收特性以及较高的热阻的轴部件2，这样就可以对于流体动力轴承装置1和其中并入流体动力轴承装置1的盘驱动装置维持较高的清洁性。此外，通过将混合适当量的PAN类型等的碳纤维量的树脂成分使用诸如金属部分22作为插入部件注射到模具中，以由此形成树脂部分21，就可以获得强度、尺寸稳定性、静电移除属性以及成形性优良的轴部件2。
尽管完成的轴部件2可以被使用而不管其尺寸，轴部分2a具有诸如6mm或者更小的直径以及轴向程度(整个轴向程度)不大于20mm的轴部件2可以在其中轴部件2被并入流体动力轴承装置1的状态中适当地用作磁盘驱动装置，例如硬盘驱动器(HDD)。
凸缘部分2b的端部表面2b1、2b2具有构成用于产生动压力的推力轴承表面的动压力区域。如图所示，例如，在图2a、2b中，多个螺旋动压力槽23、24被形成在推力轴承表面中，并且这些动压力区域与凸缘部分的插入成形同时模制。
轴部件2的轴部分2a被插入到轴承套筒8的内周中，凸缘部分2b容纳在轴承套筒8的下端表面8c和外壳7的内底表面7c1之间。轴承套筒8的内周表面8a的两个上、下径向轴承表面通过径向轴承间隙的中间与轴部分2a的外周表面2a1(外轴部分22a的外周表面)相对，这样形成径向轴承部分R1和径向轴承部分R2。形成在凸缘部分2b的上端表面2b1上的推力轴承表面通过推力轴承间隙的中间与轴承套筒8的下端表面8c相对，这样形成了推力轴承部分T1。此外，凸缘部分2b的下端表面2b2上所形成的推力轴承表面通过推力轴承间隙的中间与外壳7的底部7c的内底表面7c1相对，由此推力轴承部分T2被形成。
由于上述结构，在轴部件2的旋转过程中，润滑油的动压力在径向轴承部分R1、R2的径向轴承间隙中通过如上所述的动压力槽8a1、8a2的作用而产生，轴部件2的轴部分2a通过形成在径向轴承间隙中的润滑油薄膜在径向方向上以非接触的方式可旋转地被支撑。同时，通过形成在凸缘部分2b的端表面2b1、2b2中的动压力槽的作用，润滑油的动压力在推力轴承部分T1、T2的轴承间隙中产生，轴部件2的凸缘部分2b通过形成在径向轴承间隙中的润滑油薄膜在推力方向上以接触的方式可旋转地被支撑。
本发明的实施例如上进行了说明，但是上述的本发明的实施例不应被理解为限制性的。
本发明可应用到所有的设有具有轴部分2a、凸缘部分2b的轴部件2的类型的流体动力轴承装置。即，尽管在上述的实施例中，轴部件2a通过金属外轴部分22a和树脂内轴部分21a所形成，这不应被理解为限制性的；也可以形成金属材料的整个轴部分2a。此外，尽管在上述的实施例中，动压力槽23、24被形成在凸缘部分的两个单表面2b1、2b2内，这也可以在与端部表面2b1、2b2相对的表面中形成动压力槽(例如，轴承套筒8的下端表面和外壳7的底部7c的内底表面7c1)。此外，形成在上述的实施例中的下部中的推力轴承部分T2也可以形成在特定的其它部分中，例如，外壳7的开口7a的端部表面和与其相对的旋转部件的端部表面之间(盘毂3等)。
尽管在上述的实施例中，碳纤维与一种类型的基础树脂(PPS)相混合，也可以添加其它的热塑树脂或者热固树脂，或者诸如橡胶成分的有机物质，只要本发明的效果没有受到损害；此外，除了碳纤维之外，也可以添加无机物质，诸如金属纤维、玻璃纤维或者须状晶体。例如就可以添加聚四氟乙烯(PTFE)作为释放媒介，以及作为传导性传递媒介的碳黑。
为了澄清本发明的有效性，在轴部件2的必要的特征方面对多个不同复合物的树脂成分进行了评估。作为基础树脂，三种类型的聚苯硫醚(PPS)之一(一种线性类型的树脂和两种交联类型的树脂)被使用。作为与基础树脂混合的填充物，纤维直径和纤维长度(纵横比不同)的五种类型的碳纤维之一(三种类型的PAN类型纤维和两种类型的Pich类型树脂)被使用，如图6中所示。图7a、7B显示了这些基础树脂和填充物(碳纤维)的组合和混合比率的示例。
在这些示例中，作为线性类型的聚苯硫醚(PPS)，由DAINIPPON INKAND CHEMICALS，INC.所制造的LC-5G被使用；作为两种类型的交联聚苯硫醚(交联PPS No.1和No.2)，分别使用DAINIPPON INK ANDCHEMICALS，INC.所制造的T-4以及通过DAINIPPON INK ANDCHEMICALS，INC.所制造的MB-600；作为聚醚砜(PES)，使用Sumitomo Chemical公司的4100G；以及作为聚碳酸酯(PC)，使用Mitsubishi Engineering-Plastics公司所制造的S-2,000。作为三种类型的PAN类型碳纤维(No.1，No.2，以及No.3)，分别使用Toho Tenax公司所制造的HM35-C6S，Toray Industries公司所制造的MLD-1000以及TorayIndustries公司所制造的MLD-30，以及作为两种类型的Pich类型碳纤维(No.1和No.2)，分别使用Mitsubishi Chemical公司所制造的K223NM，以及Mitsubishi Chemical公司所制造的K223QM。此外，在这些示例中，聚四氟乙烯(PTFE)被用作释放媒介；具体而言，使用Kitamura公司所制造的KT-620。
试样的项目评估有：(1)Na含量[ppm]，(2)Na离子洗提量[μg/cm2]，(3)体积电阻[Ω·cm]，(4)抗拉强度[MPa]，(5)试样的磨损深度[μm]，(6)其上发生滑动的相关部件的磨损深度[μm]，以及(7)插入成形性。上述的项目的评估方法(测量评估项目值的方法)如下所述。
(1)Na含量[ppm]
试样(树脂大块体)通过硫磺酸烧结方法所焚烧，然后溶解在稀释的盐酸中以通过原子吸收光谱光度计测量Na离子浓度。特定的过程如下：<1>0.10克的试样被准确称量，0.3克的未稀释硫磺酸被收集在铂板上。<2>在绘图机(drafter)中，试样被加热并在电加热陶瓷板上被加热和炭化，并且隔焰(muffle)被放置在其上以加热直到没有烟冒出来。<3>铂板被传输到700度(较高温度炉)的隔焰电炉，并进一步加热40分钟以完全焚烧所述试样。<4>在煅烧之后，10cc的1.2N盐酸被添加到被冷却的试样以溶解灰成分。<5>这传输到聚乙烯测量烧瓶并通过添加离子交换水所溶解(以获得所制备的溶液)。<6>其中Na标准溶液被稀释到预定的量的辅助标准溶液，并基于此被制备的标准溶液，Na离子浓度系数通过原子吸收光谱光度计(包括数据处理装置)所获得。<7>试样的Na离子含量浓度基于处理<5>中被制备的溶液通过使用原子吸收光谱光度计测量。<8>测量对不同的试样被执行三次以获得平均值。
(2)Na离子洗提量[μg/cm2]
在插入成形之后试样(轴部件)的Na离子洗提量通过色谱法所测量。特定的过程如下所述。<1>预定量的超纯水被放入到空的烧杯中，并且表面区域被预先计算的试样被放入其中。<2>烧杯被设置在超声清洗机中预定的时间以导致容纳在所述表面中的离子和试样的内部被洗提至超纯水中。除此之外，只容纳纯水以及其中没有放入试样的烧杯也设置在超声清洗机中以制备空白。有利地，对于此处所使用的超声清洗机的频率范围是从30-50kHz，并且输出量大约是100-150W。<3>如上制备的容纳在其中放入试样的超纯水中的Na离子量通过色谱法(测量值A)所测量。除此之外，容纳在空白中的Na离子量也以相似的方式来测量(测量值B)。<4>通过将测量值B减去测量值A所获得的数值视作包含试样的超纯水的每1ml的Na离子浓度，并且此值乘以使用在离子洗提中的超纯水量，并通过试样表面区域分开以获得每单位表面区域的Na离子量[μg/cm2]Na含量不大于2,000ppm并且Na离子洗提量小于0.01μg/cm2的试样通过符号O所指示。
(3)体积电阻[Ω·cm]
测量根据JIS 7194的四点探针方法所执行。体积电阻小于107Ω·cm的试样通过符号O所指示。
(4)抗拉强度[MPa]
测量通过JIS K7113所执行(哑铃No.1)。抗拉强度不小于120MPa的试样通过符号O所指示。
(5)试样的磨损深度[μm]，以及
(6)滑动在其上有效的相关部件的磨损深度[μm]。
测量通过盘上环(ring-on-disc)测试来进行，其中环状试样在润滑油中以预定的载荷挤压盘状相关滑动部件，并且在此状态中，试样侧被旋转。具体而言，Φ21mm(外径)×Φ17mm(内径)×3mm(厚度)的环状树脂模具被用作所述试样。此外，作为相关的滑动部件，具有表面粗糙度Ra 0.04μm以及尺寸为Φ30mm(直径)×5mm(厚度)的A5056盘部件被使用。所使用的润滑油是二(2-乙基己基)壬二酸酯作为双脂类合成润滑油。此润滑油在40度上的动粘度是10.7mm2/s。在盘上环测试中，相关的滑动部件相对试样的表面压力是0.25MPa，旋转速度(周向速度)是1.4m/min.，测试时间是14小时，油温是80度。其中环状试样、和相关的滑动部件的磨损深度不大于4μm以及其中试样的磨损湿度和相关的部件的磨损深度的总和不大于5μm的试样通过符号O所指示。
(7)插入成形性
试样的插入成形使用如图1所示的结构的金属部分22作为插入部件来执行，评估在凸缘部分的固化时由于收缩量的缘故试样的可移动性以及收缩量(当其是2μm或者更少时通过符号O所指示)。
图8a、8b显示了关于评估项目(1)-(7)的评估结果。如在比较示例5中，其中交联聚苯硫醚(PPS)被用作基础树脂，就润滑油上的反面效果而言检测到洗提的Na离子量达到了不可忽略的程度。如在比较示例3、4中，当容纳在此试样中的碳纤维的纵横比较小(＜6.5)，不能获得充分的强化效果。如在比较示例1中，当碳纤维的混合比率较小(＜10体积％)，不仅试样的体积电阻不充分，而且不可能保证试样的必要耐磨性特征。如在比较示例2中，当碳纤维的混合比率较大时(＞35体积％)，不可能避免相关的滑动部件的磨损，同时可以抑制试样的磨损。相比较而言，在本发明的混合示例1-4中，就可以获得比比较示例中在所有的方面优越的结果，诸如清洁性(Na离子洗提量)、静电移除属性(体积电阻)、强度(拉伸强度)，以及磨损电阻特征(试样的磨损深度和相关的部件)。

Claims (11)

1.一种用于流体动力轴承装置的轴部件，包括轴部分和从所述轴部分径向向外凸起的凸缘部分，所述轴部件具有由金属材料和树脂成分构成的复合结构，
其中所述树脂成分包含Na含量不超过2,000ppm的聚苯硫醚(PPS)作为基础树脂。
2.根据权利要求1所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述聚苯硫醚(PPS)是线性类型的聚苯硫醚。
3.根据权利要求1所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述树脂成分包含碳纤维。
4.根据权利要求3所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述碳纤维具有3000MPa或者更大的抗拉强度。
5.根据权利要求3所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述碳纤维是PAN类型的碳纤维。
6.根据权利要求3所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述碳纤维具有6.5或者更大的纵横比。
7.根据权利要求3所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述碳纤维在树脂成分中包含的量是10-35体积％。
8.根据权利要求1所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，至少所述凸缘部分由树脂成分所形成。
9.根据权利要求1所述的用于流体动力轴承装置的轴部件，其特征在于，所述轴部分包括由金属材料所形成的外轴部分，以及安置在外轴部分的内周中并与树脂成分的凸缘部分一体形成的内轴部分。
10.一种流体动力轴承装置，包括：根据权利要求1-9任一所述的用于流体动力轴承装置的轴部件；用于通过流体的动压力作用以非接触的方式在径向方向上支撑所述用于流体动力轴承装置的轴部件的径向轴承部分；以及推力轴承部分，所述推力轴承部分通过流体的动压力作用在推力方向上以非接触方式支撑用于流体动力轴承装置的轴部件。
11.一种电机，包括：根据权利要求10所述的流体动力轴承装置；转子磁铁；定子线圈，在所述定子线圈与转子磁铁之间产生磁力。
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