CN206988281U - 流体动压轴承装置及具备该流体动压轴承装置的电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供流体动压轴承装置及具备该流体动压轴承装置的电动机。以使润滑油(11)的油面在使用温度范围内位于比设于轴承构件(8)的上端内周缘部的倒角部(8f)的上端部靠下侧的位置的方式调整润滑油(11)向壳体(7)的内部空间的填充量，且轴承构件(8)一体地具有外径尺寸相对小的小径圆筒部(81)和外径尺寸相对大的大径圆筒部(82)。轴承构件(8)在使小径圆筒部(81)的上端面(8c)暴露于大气中的状态下由环状构件(9)和壳体(7)的底部(7b)从轴向两侧夹持大径圆筒部(82)而固定于壳体(7)的内周。

Description

流体动压轴承装置及具备该流体动压轴承装置的电动机

技术领域

本实用新型涉及流体动压轴承装置及具备该流体动压轴承装置的电动机。

背景技术

众所周知，流体动压轴承装置具有高速旋转、高旋转精度以及低噪音等优点。因此，流体动压轴承装置被较佳地作为搭载于各种电气设备的各种电动机、例如装入HDD等的盘驱动装置的主轴电动机用、装入PC等的风扇电动机用、或者装入激光束打印机的多边扫描电动机用的轴承装置等使用。

例如，在下述的专利文献1中公开了一种流体动压轴承装置，该流体动压轴承装置具备：轴承构件，其配置于有底筒状的壳体的内周；径向轴承部，其利用在要支承的轴(插入轴承构件的内周的轴构件)的外周面与轴承构件的内周面之间的径向轴承间隙形成的润滑油的油膜沿径向方向支承轴构件；推力轴承部，其沿轴向一方向支承轴构件；环状的密封构件，其配置于壳体的开口部内周。

专利文献1的流体动压轴承装置是在润滑油充满了壳体的整个内部空间的、所谓的完全填充状态下使用的，为了尽可能地防止润滑油的外部泄漏等，在彼此对置的密封构件的内周面与轴构件的外周面之间设有对润滑油的油面进行保持的密封空间。采用了这样的完全填充结构的流体动压轴承装置具有能稳定地发挥较高的轴承性能这样的优点，相反，由于在装置组装后需要使用所谓的真空含浸等繁杂的方法使润滑油充满壳体的整个内部空间(在轴承构件由烧结金属等多孔质体构成的情况下，也包含轴承构件的内部气孔)，且需要对润滑油的油面位置进行微调整的关系，存在难以使制造成本低廉化的问题。

针对这样的问题，例如在下述的专利文献2中提出了一种流体动压轴 承装置，该流体动压轴承装置采用使壳体的内部空间局部地存在有润滑油的(使壳体的内部空间混合存在有空气和润滑油)、所谓的局部填充结构。该局部填充结构的基本结构为使壳体的内部空间存在有在轴承装置的运转中能够充满径向轴承部的径向轴承间隙以及推力轴承部的周边区域的程度的量的润滑油，因此，在润滑油的填充时不需要采用真空含浸等复杂的方法，且也不需要高精密地对润滑油的填充量进行管理。因此，具有能够简化润滑油的填充作业、且借此能够降低流体动压轴承装置的制造成本这样的优点。

另外，在专利文献2中，以制造成本的进一步降低等为目的，还提出了利用环状构件和壳体的底部从轴向两侧夹持轴承构件而将其固定于壳体的内周的方案。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-307212号公报

专利文献2：日本特开2014-59014号公报

但是，近年来，存在以ULTRABOOK(注册商标)为代表的超薄型且轻量的笔记本型PC的需要增高的倾向。该种笔记本型PC由于框体较薄，因此搭载于框体上的风扇电动机也当然需要薄型化。另一方面，即使是搭载于超薄型的笔记本型PC的风扇电动机，也要求至少维持与以往同等的冷却能力，根据情况不同，也要求提高冷却能力。为了应对这样的要求，需要将装配于轴构件的具有鼓风用的风扇(叶片)的转子大型化，但转子越大型化，在旋转体的旋转中作用于轴承装置的径向载荷(应由径向轴承部支承的载荷)越变大。

作为提高径向载荷的负荷能力(轴承刚性)的手段之一，考虑将直接参与径向轴承间隙的形成的轴承构件的轴向尺寸扩大，但若采用这样的对策，则难以将装置整体薄型化。

实用新型内容

鉴于以上情况，本实用新型的课题在于以低成本提供轴向紧凑且径向载荷的负荷能力(径向轴承部的轴承刚性)优异的流体动压轴承装置。

用于解决课题的手段

为了完成上述的课题而创造出的本实用新型是一种流体动压轴承装置，其具备：有底筒状的壳体，其轴向一方侧的端部开口且轴向另一方侧的端部被堵塞；多孔质的轴承构件，其配置于壳体的内周，且在轴向一方侧的内周缘部具有倒角部；以及径向轴承部，其利用在轴承构件的内周面与插入轴承构件的内周的轴构件的外周面之间的径向轴承间隙形成的润滑油的油膜在径向方向上对轴构件进行支承，利用壳体的内底面在推力方向上对轴构件进行支承，以使润滑油的油面在使用温度范围内位于比所述倒角部的轴向一方侧的端部靠轴向另一方侧的方式调整润滑油向壳体的内部空间的填充量，所述流体动压轴承装置的特征在于，轴承构件一体地具有配置于轴向一方侧且外径尺寸相对小的小径圆筒部和配置于轴向另一方侧且外径尺寸相对大的大径圆筒部，并且，在小径圆筒部的轴向一方侧的端面暴露于大气中的状态下，用配置于小径圆筒部与壳体的筒部之间的环状构件和壳体的底部从轴向两侧夹持大径圆筒部，从而将轴承构件固定于壳体的内周。

需要说明的是，本实用新型中所说的“利用壳体的内底面在推力方向上对轴构件进行支承”是包含在推力方向上对轴构件进行接触支承的情况和在推力方向上对轴构件进行非接触支承的情况双方的概念。另外，“壳体的内部空间”不仅包含由该流体动压轴承装置的构成构件(壳体、轴承构件、环状构件及轴构件)的对置的两个面形成的间隙(空间)，也包含多孔质的轴承构件所具有的内部气孔。

上述的本实用新型的构成相当于在专利文献1、2中公开的流体动压轴承装置中省略了配置于壳体的轴向一方侧(开口侧)的端部内周、在与轴构件的外周面之间形成保持润滑油的油面的密封空间的环状的密封构件的构成。因此，即使不使轴承构件的轴向尺寸变化且不使径向轴承部的轴承刚性变化，也至少能缩短与密封构件的轴向尺寸相应的量的壳体的轴向尺寸，借此能够在轴向上将装置整体紧凑化。另外，在轴承构件一体地设置有外径尺寸相互不同的小径圆筒部和大径圆筒部，用配置于小径圆筒部和壳体的筒部之间的环状构件与壳体的底部从轴向两侧夹持大径圆筒部而将轴承构件固定于壳体的内周，因此，能够简化组装工序，借此能够 降低流体动压轴承装置的制造成本。

大径圆筒部相对于壳体的筒部的配合以及小径圆筒部相对于环状构件的配合均优选间隙配合。由此，能够尽可能地防止大径圆筒部及小径圆筒部相对于壳体的筒部及环状构件的配合为过盈配合的情况下所担心的、由轴承构件的内周面的变形引起的径向轴承间隙的间隙宽度精度的降低，进而能够尽可能地防止径向轴承部的轴承性能的降低。需要说明的是，在此所说的“间隙配合”的定义、遵照日本工业规格JIS B 0401-1。

多孔质的轴承构件能够为烧结金属的多孔质体。在该情况下，若使轴承构件的内周面为仿形于精压芯的外周面而成形的成形面，则能够以低成本将轴承构件的内周面精加工为规定形状·精度。但是，在轴承构件形成为一体地具有小径圆筒部及大径圆筒部的带台阶的圆筒状的本实用新型的构成上，若两圆筒部的径向的壁厚差过大，则在对烧结体(烧结金属制的轴承原料)实施精压时，在两圆筒部之间，径向的压缩量、压缩力释放后的回弹量容易产生较大的差，因此，可能无法将轴承构件的内周面精加工为规定形状·精度。因此，优选对两圆筒部的径向上的壁厚差设置限制，具体而言，优选使小径圆筒部的径向上的壁厚(t1)与大径圆筒部的径向上的壁厚(t2)之比(t2/t1)小于2.5，更优选为2以下。需要说明的是，上述的壁厚(t1、t2)是指最小值。

能够在小径圆筒部的外周面设置从轴向另一方侧(壳体的底部侧)朝向轴向一方侧(壳体的开口侧)逐渐缩径的锥形面。这样，在将轴承构件(轴承原料)导入精压模具的阴模时(还有将轴承构件从精压模具脱模时)，能够尽可能地减少在轴承构件的小径圆筒部的外周面产生伤痕、挤裂等缺陷的可能性。轴承构件的小径圆筒部的外周面可以整个区域由上述的锥形面构成，也可以由直径恒定的圆筒面和上述的锥形面构成。在采用后者的构成的情况下，圆筒面能够设于锥形面和小径圆筒部的轴向一方侧的端面之间。

能够在轴承构件的内周面设有使径向轴承间隙内的润滑油产生流体动压的动压产生部。这样，能够将径向轴承部由动压轴承构成，因此能够进一步提高径向轴承部的轴承刚性。

轴构件能够相对于轴承构件插脱自如。在该情况下，能够在任意的时 刻将轴构件插入轴承构件，因此，例如若将轴构件插入在内周填充有规定量的润滑油的轴承构件，则随着轴构件的插入，能够使润滑油遍布轴承构件的内周面与轴构件的外周面之间的径向间隙(径向轴承间隙)、推力轴承部的周边区域。

能够在轴构件作用有对轴构件朝向轴向另一方侧施力的外力。在轴构件相对于轴承构件插脱自如的情况下，若采用上述构成，则在尽可能地防止轴构件的意图外地脱出的方面有利。上述外力例如可以为磁力。该磁力例如通过将设于电动机的静止侧的定子线圈和设于电动机的旋转侧的转子磁铁沿轴向错开配置来赋予。装入该种流体动压轴承装置的各种电动机通常作为必须的构成构件而具备转子磁铁和定子线圈，因此不会产生使上述外力作用于轴构件引起的成本增加。

以上所示的本实用新型涉及的流体动压轴承装置能够较佳地使用于PC用的风扇电动机、LBP用的多边扫描电动机等的各种电动机。需要说明的是，在装入风扇电动机的流体动压轴承装置中，在轴构件设有具有鼓风用的叶片的转子，在装入多边扫描电动机的流体动压轴承装置中，在轴构件设有多边扫描器。

实用新型效果

由以上可知，根据本实用新型，能够以低成本提供在轴向上紧凑、且径向轴承部的轴承刚性优异的流体动压轴承装置。

附图说明

图1是概念性地表示风扇电动机的一构成例的剖视图。

图2是表示本实用新型的实施方式涉及的流体动压轴承装置的剖视图。

图3是轴承构件的纵剖视图。

图4A是运转中的流体动压轴承装置的局部放大剖视图。

图4B是运转中的流体动压轴承装置的局部放大剖视图。

图5A是示意性地表示对轴承原料实施精压加工的状态的图。

图5B是示意性地表示相对于轴承原料的精压加工的结束阶段的图。

图6A是表示流体动压轴承装置的组装工序中的注油阶段的图。

图6B是表示流体动压轴承装置的组装工序中的轴构件的插入阶段的图。

图7是表示本实用新型的另一实施方式涉及的流体动压轴承装置的剖视图。

图8A是变形例涉及的轴承构件的纵剖视图。

图8B是变形例涉及的轴承构件的纵剖视图。

图9A是示意性地表示对最终成为图8A所示的轴承构件的轴承原料实施精压加工的状态的图。

图9B是示意性地表示相对于轴承原料的精压加工的结束阶段的图。

图10A是变形例涉及的流体动压轴承装置的局部放大图。

图10B是变形例涉及的流体动压轴承装置的局部放大图。

附图标记说明

1 流体动压轴承装置

2 轴构件

3 转子

7 壳体

7a 筒部

7b 底部

8 轴承构件

8d11 锥形面

8d12 圆筒面

8f 倒角部

9 环状构件

11 润滑油

12 径向间隙

13 径向间隙

81 小径圆筒部

82 大径圆筒部

A1、A2 径向动压产生部

Gb 底间隙

Gr 径向轴承间隙

R1、R2 径向轴承部

T 推力轴承部

t1 小径圆筒部的径向的壁厚

t2 大径圆筒部的径向的壁厚

具体实施方式

以下，基于附图说明本实用新型的实施方式。

图1概念性地表示风扇电动机的一构成例。该图所示的风扇电动机具备：流体动压轴承装置1；构成电动机的静止侧的电动机座6；安装于电动机座6的定子线圈5；具有鼓风用的叶片(省略图示)、构成电动机的旋转侧的转子3；安装于转子3、与定子线圈5隔着径向的间隙对置的转子磁铁4。流体动压轴承装置1的壳体7固定于电动机座6的内周，转子3装配于流体动压轴承装置1的轴构件2的一端。在这样构成的风扇电动机中，当对定子线圈5通电时，在定子线圈5与转子磁铁4之间的电磁力的作用下，转子磁铁4旋转，轴构件2以及装配于轴构件2的转子3随之一体地进行旋转。

需要说明的是，当转子3旋转时，根据设于转子3的叶片的形态，朝向图中上方或下方鼓风。因此，在转子3的旋转中，作为该鼓风作用的反作用力，对流体动压轴承装置1的轴构件2作用有向图中下方或上方的推力。在定子线圈5与转子磁铁4之间作用有消除该推力的方向的磁力(斥力)，因上述推力与磁力的大小的差产生的推力载荷由流体动压轴承装置1的推力轴承部T支承。消除上述推力的方向的磁力例如能够通过将定子线圈5与转子磁铁4沿轴向错开配置来产生(省略详细的图示)。另外，在转子3旋转时，对流体动压轴承装置1的轴承构件8作用有径向载荷。该径向载荷由流体动压轴承装置1的径向轴承部R1、R2支承。

图2表示本实用新型的实施方式涉及的流体动压轴承装置1。该流体动压轴承装置1具备轴构件2、轴承构件8、环状构件9及有底筒状的壳体7，在壳体7的内部空间填充有润滑油11(由密的散点影线表示)。需要说明的是，以下，为了方便说明，将配置有环状构件9的一侧设为上侧， 将其轴向相反侧设为下侧，但并不是对流体动压轴承装置1的使用方式进行限定。

壳体7呈具有圆筒状的筒部7a和闭塞筒部7a的下端开口的底部7b的有底筒状，在此，筒部7a和底部7b由黄铜等金属材料一体地形成。在筒部7a与底部7b的边界部内周，与筒部7a及底部7b一体地设有圆环状的台阶部7c。在本实施方式中，在壳体7的底部7b上载置树脂制的推力板10，壳体7的内底面7b1由推力板10的上端面10a构成，但该推力板10不是必须设置，也可以省略。

轴构件2由以不锈钢为代表的高刚性的金属材料形成，其外周面2a形成为没有凹凸的直径恒定的圆筒面。轴构件2的外径尺寸与轴承构件8的内径尺寸相比为小径，因此，轴构件2相对于轴承构件8插脱自如。轴构件2的下端面2b形成为凸球面，与推力板10的上端面10a接触。

轴承构件8呈一体地具有小径圆筒部81和大径圆筒部82的带台阶圆筒状，该小径圆筒部81配置于上侧，具有相对而言为小径的外周面8d1，该大径圆筒部82配置于下侧，具有相对而言为大径的外周面8d2。本实施方式的小径圆筒部81的外周面8d1及大径圆筒部82的外周面8d2都形成为直径恒定的圆筒面。在轴承构件8(小径圆筒部81)的上端内周缘部及上端外周缘部分别设有倒角部8f、8g。在轴承构件8(大径圆筒部82)的下端面8b，以在设于轴承构件8的下端内周缘部及下端外周缘部的倒角部开口的方式设有一个或多个径向槽8b1。具有以上的构成的轴承构件8以使上端面(小径圆筒部81的上端面)8c暴露在大气中，并且下端面8b与壳体7的台阶部7c的上端面7c1抵接的状态下固定于壳体7的内周。因此，在轴承构件8的下端面8b与推力板10的上端面10a之间形成有底间隙Gb。

在轴承构件8的内周面8a设有两个径向轴承面，在该两个径向轴向面和分别与之对置的轴构件2的外周面2a之间形成径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙Gr(参照图4A)。如图3所示，在两个径向轴承面分别形成有用于对径向轴承间隙Gr内的润滑油11产生动压作用的动压产生部(径向动压产生部)A1、A2。

上侧的径向动压产生部A1由相对于轴向倾斜且在周向上相互分离地 设置的多个上侧动压槽Aa1、向与上侧动压槽Aa1相反的方向倾斜且在周向上相互分离地设置的多个下侧动压槽Aa2以及划分两动压槽Aa1、Aa2的凸状的丘部构成，丘部整体形成为人字形状。即，凸状的丘部由设于在周向上相邻的动压槽之间的倾斜丘部Ab和设于上下的动压槽Aa1、Aa2之间的环状丘部Ac构成。在图示例中，将构成径向动压产生部A1的上侧动压槽Aa1和下侧动压槽Aa2的轴向尺寸设定为相同，但也可以将上侧动压槽Aa1的轴向尺寸设定为比下侧动压槽Aa2的轴向尺寸大。

下侧的径向动压产生部A2的基本结构与上侧的径向动压产生部A1相同，但在本实施方式中，构成径向动压产生部A2的两动压槽Aa1、Aa2的轴向尺寸比构成径向动压产生部A1的两动压槽Aa1、Aa2的轴向尺寸短。不限于此，也可以使构成径向动压产生部A2的两动压槽Aa1、Aa2的轴向尺寸与构成径向动压产生部A1的两动压槽Aa1、Aa2的轴向尺寸相同。

在本实施方式中，径向动压产生部A1的下侧端部与径向动压产生部A2的上侧端部相连。即，在本实施方式中，两个径向动压产生部A1、A2在轴向上连续地设置。不限于此，也可以将两个径向动压产生部A1、A2在轴向上分离地设置。

具有以上的构成的轴承构件8由多孔质体、在此为以铜或铁为主成分的烧结金属的多孔质体形成，在使其内部气孔含浸了润滑油11的状态下使用。这样，在轴承构件8由烧结金属的多孔质体形成的情况下，如图5A示意性所示的那样，动压产生部A1、A2在对由烧结体构成的轴承原料8’实施精压加工(尺寸矫正加工)的同时被模具成形。因此，本实施方式的轴承构件8的内周面8a形成为通过精压模具成形的成形面。另外，轴承构件8的外周面8d1、8d2也形成为通过精压模具成形的成形面。需要说明的是，设于轴承构件8的下端面8b的径向槽8b1在对作为轴承原料8’的基材的压粉体进行压缩成形的同时被模具成形。以下，参照图5A及图5B详细地说明轴承构件8的制造工序中的精压工序。

图5A所示的精压模具30具有同轴配置的精压芯31、阴模32、下冲模33以及上冲模34，精压芯31、下冲模33以及上冲模34通过未图示的驱动机构能够进行升降移动。在精压芯31的外周面设有与径向动压产生 部A1、A2(构成径向动压产生部A1、A2的动压槽Aa1、Aa2)的形状对应的凸状的型部35(由该图中交叉剖面线表示)。供于精压模具30的轴承原料8’呈一体地具有分别与构成轴承构件8的小径圆筒部81及大径圆筒部82对应的(最终成为小径圆筒部81及大径圆筒部82)第一圆筒部81’及第二圆筒部82’的、带台阶的圆筒状。两圆筒部81’、82’的内周面形成为没有凹凸的直径恒定的圆筒面。

在具有以上构成的精压模具30中，首先，将第一圆筒部81’配置于下侧的轴承原料8’载置于下冲模33的上端面，之后使精压芯31下降，将精压芯31插入轴承原料8’的内周。接着，使上冲模34下降移动，用两冲模33、34在轴向上夹持轴承原料8’，之后使精压芯31、上冲模34以及下冲模33一体地下降而将轴承原料8’插入(压入)阴模32的内周。在将轴承原料8’压入阴模32的内周之后，进一步使上冲模34下降时，轴承原料8’在径向上膨胀变形，轴承原料8’的内周面及外周面分别被强力地按压于精压芯31的外周面及阴模32的内周面。由此，轴承原料8’的内周面仿形于具有型部35的精压芯31的外周面变形，在轴承原料8’的内周面模具成形径向动压产生部A1、A2，并且轴承原料8’的外周面仿形于阴模32的内周面变形(以上参照图5B)。

然后，使精压芯31、上冲模34及下冲模33一体地上升而将轴承原料8’从阴模32排出之后，进一步使上冲模34上升。由此，对轴承原料8’赋予的压缩力被全部释放而轴承原料8’产生回弹，轴承原料8’的内周面与精压芯31的型部35的凹凸嵌合状态解开。然后，当使精压芯31上升而进行脱模时，如图5B所示，获得在内周面具有模具成形的径向动压产生部A1、A2的轴承构件8。

在此，若两圆筒部81、82(81’、82’)的径向的壁厚差过大，则在以上述方式对轴承原料8’实施了精压加工时，两圆筒部81’，82’的径向上的变形量(更详细而言，对于轴承原料8’的压缩力被完全释放了时的回弹量)产生较大的差，因此，可能无法将轴承原料8’的内周面(径向轴承面)加工为规定形状·精度，在此可能无法模具成形规定形状·精度的径向动压产生部A1、A2。因此，就两圆筒部81、82(81’、82’)而言，小径圆筒部81的径向的壁厚(t1：参照图3)与大径圆筒部82的径向的 壁厚(t2：参照图3)之比(t2/t1)形成为小于2.5，更优选形成为2以下。

上述的比(t2/t1)是通过本发明人的验证试验导出的数值。即，本发明人制作在相同的材料及条件下仅上述的比相互不同的第一～第三试验体(烧结体)，并且准备了与各试验体的形状相应的三种精压模具(更详细而言，与各试验体的外周形状相应的三种阴模、上下冲模)。接着，使用针对各试验体准备的精压模具对各试验体以相同压力实施精压加工而在各试验体的内周面模具成形多个动压槽，基于动压槽的成形精度评价良否。评价基准如以下所示，且将各试验体的比及试验结果(评价)示于下述的表1中。

[评价基准]

合格(○)：动压槽的槽深度的偏差为2μm以下

不合格(×)：动压槽的槽深度的偏差超过2μm

【表1】

	比(＝t2/t1)	评价
			第一试验体	1	○
第二试验体	2	○
			第三试验体	2.5	×

具有以上构成的轴承构件8通过由夹设于小径圆筒部81与壳体7的筒部7a之间的环状构件9和壳体7的底部7b(设于底部7b的外径端的台阶部7c)从轴向两侧夹持大径圆筒部82而固定于壳体7的内周。环状构件9由树脂、金属等非多孔质材料形成，例如通过压入、粘接或压入粘接(压入和粘接的并用)等手段相对于壳体7的筒部7a固定。环状构件9的上端面9c与轴承构件8的上端面8c及壳体7的筒部7a的上端面处于同一水平。

轴承构件8的小径圆筒部81相对于环状构件9的配合以及大径圆筒部82相对于壳体7的筒部7a的配合均为间隙配合。因此，如图2中的放大图所示，在轴承构件8固定于壳体7的内周的状态下，在环状构件9的内周面9b与小径圆筒部81的外周面8d1之间以及壳体7的筒部7a的内周面7a1与大径圆筒部82的外周面8d2之间分别存在有径向间隙12、13。由此，能够尽可能地防止两圆筒部81、82相对于环状构件9及壳体7的 筒部7a的配合为过盈配合的情况下所担心的、由轴承构件8的内周面8a的变形引起的径向轴承间隙Gr的间隙宽度精度的降低，进而能够尽可能地防止径向轴承部R1、R2的轴承性能的降低。

具有以上构成的流体动压轴承装置1例如通过以下那样的步骤组装成。首先，如图6A所示，制作将轴承构件8(详细而言，使内部气孔含浸了润滑油11的轴承构件8)及环状构件9以上述方式固定于壳体7的内周而成的装配件，之后向轴承构件8的内周填充规定量的润滑油11。接着，如图6B所示，将轴构件2插入轴承构件8的内周。此时，随着将轴构件2插入，预先填充于轴承构件8的内周的润滑油11被轴构件2的下端面2b向底间隙Gb侧按压，且以沿着轴构件2的外周面2a的方式填充于轴构件2的外周面2a与轴承构件8的内周面8a之间的径向间隙(径向轴承间隙Gr)。

随着轴构件2的插入，存在于壳体7的内部空间的空气被压缩，但该压缩空气通过由设于轴承构件8的下端面8b的径向槽8b1形成的径向的通气路、形成于壳体7的筒部7a的内周面7a1与大径圆筒部82的外周面8d2之间的径向间隙13(参照图2)、由设于环状构件9的下端面9a的径向槽9a1形成的径向的通气路、及形成于环状构件9的内周面9b与小径圆筒部81的外周面8d1之间的径向间隙12(参照图2)向大气释放。因此，能够尽可能地防止随着轴构件2的插入而壳体7的内部气压提高、由此润滑油11被向装置外部侧挤出那样的情况。

虽省略图示，但为了提高排气性，也可以在形成径向间隙12、13的对置的两个面的其中一方或双方设置轴向槽。另外，上述的沿径向延伸的通气路也能够通过在壳体7的台阶部7c的上端面7c1、轴承构件8的阶梯面8e设置径向槽而构成。

在此，在通过上述的步骤组装流体动压轴承装置1时，向轴承构件8的内周填充的润滑油11的量为如下程度，即，在以图2所示的姿势配置流体动压轴承装置1的状态下，润滑油11至少充满轴构件2的外周面2a与轴承构件8的内周面8a之间的径向间隙(径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙Gr)及底间隙Gb，并且调整、设定为，即使在流体动压轴承装置1运转时等产生伴随着温度上升的润滑油11的体积膨胀的情况下，润滑油 11的油面也位于比设于轴承构件8的上端内周缘部的倒角部8f的上端部靠下方侧(参照图4A)以及位于径向间隙12的轴向范围内(参照图4B)。即，在本实施方式的流体动压轴承装置1中，不采用润滑油11充满壳体7的整个内部空间的完全填充结构，而采用在壳体7的内部空间的一部分区域存在有润滑油11的局部填充结构。作为润滑油11，考虑流体动压轴承装置1的使用时、输送时的温度变化等，优选使用酯系、PAO系或氟系润滑油。

在具有以上构成的流体动压轴承装置1中，当轴构件2旋转时，在设于轴承构件8的内周面8a的上下两个径向轴承面和与之对置的轴构件2的外周面2a之间分别形成有径向轴承间隙Gr、Gr。并且，随着轴构件2的旋转，形成于两径向轴承间隙Gr、Gr的油膜的压力在径向动压产生部A1、A2的动压作用的作用下提高，在轴向上的两个部位形成在径向方向上对轴构件2进行非接触支承的径向轴承部R1、R2。

在本实施方式中，如前所述将构成径向动压产生部A1的动压槽Aa1、Aa2的轴向尺寸设定为比构成径向动压产生部A2的动压槽Aa1、Aa2的轴向尺寸大，从而就伴随着轴构件2的旋转而在径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙Gr分别形成的油膜的刚性、即径向轴承部R1、R2的轴承刚性而言，径向轴承部R1比径向轴承部R2高。这是由于：由轴构件2及装配于轴构件2的上端的转子3等构成电动机的旋转侧(旋转体)，如图2所示，旋转体的重心G存在于比轴构件2的轴向中央部向上侧偏移了的位置，因此将上侧的径向轴承部R1的轴承刚性相对提高，在尽可能地防止旋转体的摆动方面有利。

另外，当轴构件2旋转时，在形成径向轴承部R1、R2的同时，在壳体7的内底面7b1(推力板10的上端面10a)形成在推力方向上对轴构件2进行接触支承的推力轴承部T。需要说明的是，如参照图1说明的那样，对轴构件2作用有作为将轴构件2朝向下方侧施力的外力的磁力。因此，能够尽可能地防止在轴构件2旋转时轴构件2过度上浮而从轴承构件8的内周脱出。

如以上说明的那样，在本实用新型涉及的流体动压轴承装置1中，轴承构件8在使其上端面8c暴露于大气中的状态下固定于壳体7的内周。 这样的构成相当于在专利文献1、2中公开的流体动压轴承装置中省略了配置于壳体的开口侧的端部内周的环状的密封构件的构成。因此，即使不使轴承构件8的轴向尺寸变化且不使径向轴承部R1、R2的轴承刚性变化，也至少能缩短与密封构件的轴向尺寸相应的量的壳体7的轴向尺寸，借此能够在轴向上将流体动压轴承装置1整体紧凑化。

另外，在轴承构件8一体地设有外径尺寸相互不同的小径圆筒部81和大径圆筒部82，由环状构件9和壳体7的底部7b(一体地设于底部7b的台阶部7c)从轴向两侧夹持大径圆筒部82，从而将轴承构件8固定于壳体7的内周，因此能够简化组装工序，降低流体动压轴承装置1的制造成本。

另外，在本实用新型涉及的流体动压轴承装置1中，轴构件2相对于轴承构件8插脱自如，且采用润滑油11不充满壳体7的整个内部空间的局部填充结构，因此，如上所述，即使仅在将轴承构件8及环状构件9固定于壳体7的内周之后且将轴构件2向轴承构件8内周插入之前使用适当的供油工具向壳体7的内部空间(轴承构件8的内周)填充润滑油11，也能够使壳体7的内部空间存在必要量的润滑油11。因此，不需要用于注油的大规模的设备(例如真空含浸装置)、高精密的油面的调整·管理作业，借此能够进一步降低流体动压轴承装置1的制造成本。

在本实用新型涉及的流体动压轴承装置1中，通过以上述方式配置环状构件9，能省略专利文献1等中的设于流体动压轴承装置的用于保持润滑油的油面的密封空间，因此也有人认为产生由润滑油11的外部泄漏引起的轴承性能降低的问题的可能性增大。但是，利用如下的(1)、(2)、(3)等能够有效地降低润滑油11的外部泄漏的可能性，即，(1)以使润滑油11的油面在流体动压轴承装置1的使用温度范围内位于比设于轴承构件8的上端内周缘部的倒角部8f的上端部靠下方侧的位置的方式调整润滑油11向壳体7的内部空间的填充量[参照图4A]，(2)轴承构件8由烧结金属的多孔质体形成，(3)在轴承构件8的倒角部8f和在轴向上邻接的轴承构件8的内周面8a形成径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙Gr。

即，这是由于：特别是根据上述(2)的构成，在随着轴构件2的旋转而存在于径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙Gr的润滑油11的压力提 高的情况下，润滑油11被向相对成为低压的轴承构件8的内部气孔引入，并且，根据上述(3)的构成，径向轴承间隙Gr的间隙宽度通常设定为几μm左右的微小宽度，因此，即使润滑油11的油面上升至位于倒角部8f的轴向范围内的程度，润滑油11在毛细管力的作用下也被朝向轴承内部侧(径向轴承间隙Gr)引入。

以上，说明了本实用新型的实施方式涉及的流体动压轴承装置1，但在不脱离本实用新型的要旨的范围内能够对流体动压轴承装置1的各部分实施各种变更。

例如，支承轴构件2的推力轴承部T能够由所谓的动压轴承构成。图7表示推力轴承部T由动压轴承构成的流体动压轴承装置1的一例，在该情况下，轴构件2的下端面2b形成为与轴线正交的方向的平坦面。虽省略图示，但在轴构件2的下端面2b及与之对置的壳体7的内底面7b1的其中一方形成有动压槽等的动压产生部(推力动压产生部)。

另外，在以上说明的实施方式中，将构成轴承构件8的小径圆筒部81及大径圆筒部82的外周面8d1、8d2形成为直径恒定的圆筒面，但如图8A及图8B所示，能够在小径圆筒部81的外周面8d1设置从壳体7的底部7b侧(下侧)朝向开口侧(上侧)逐渐缩径的锥形面8d11。图8A是小径圆筒部81的整个外周面8d1由上述的锥形面8d11构成的情况的一例，图8B是小径圆筒部81的外周面8d1由上述的锥形面8d11和设于比锥形面8d11靠上侧的直径恒定的圆筒面8d12构成的情况的一例。在图8B所示的构成中，圆筒面8d12的下端与锥形面8d11的上端相连，圆筒面8d12的上端经由倒角部8g与上端面8c相连。

以下，参照图9A及图9B详细地说明对图8A及图8B所示的轴承构件8中的、图8A所示的轴承构件8的原料(由烧结体构成的轴承原料8’)实施精压加工的精压工序。

图9A及图9B所示的精压模具30A相当于将图5A及图5B所示的精压模具30中的阴模32置换成具有不同的构成的阴模32A的构成，关于精压芯31及上下冲模33、34，采用具有实质上与图5A及图5B所示的精压模具30相同构成的结构。阴模32A与图5A所示的阴模32的构成的不同点在于，阴模32的内壁面中的、与轴承原料8’的第一圆筒部81’的外 周面对置的部分(成形第一圆筒部81’的外周面的部分)形成为与锥形面8d11对应的锥形面32Aa。另外，虽省略详细的图示，但供于精压模具30A的轴承原料8’中的第一圆筒部81’的外周面形成为大致仿形于小径圆筒部81的锥形面8d11的锥形面8d11’，这样的锥形面8d11’在作为轴承原料8’的基材的压粉体的成形时模具成形。

如图9A及图9B所示，基于精压模具30A的精压加工与参照图5A及图5B说明的基于精压模具30的精压加工同样地进行。此时，通过在精压模具30A的阴模32A的内周面设置上述的锥形面32Aa以及在被插入(压入)锥形面32Aa的轴承原料8’的第一圆筒部81’的外周面设置锥形面8d11’，能够将轴承原料8’的第一圆筒部81’圆滑地压入阴模32A的内周面，而且能够将精压完成之后的轴承原料8’圆滑地脱模。因此，在对轴承原料8’实施精压加工时，能够有效地降低在第一圆筒部81’的外周面(锥形面8d11’)产生挤裂、伤痕等缺陷的可能性。因此，与小径圆筒部81的整个外周面8d1由直径恒定的圆筒面构成的情况相比，具有锥形面8d11的(由锥形面8d11构成的)小径圆筒部81的外周面8d1能够形成为高精度地精加工出的(成形出的)面。

需要说明的是，设于轴承构件8的外周面8d1的锥形面8d11的倾斜角(锥形面8d11和沿轴向延伸的直线所成的角度)α、进一步而言设于精压模具30A的阴模32A的锥形面32Aa的倾斜角优选设定为3°以上，更优选设定为4°以上。这是由于，上述的倾斜角α小于3°时，不能有效地享有设置锥形面所起到的上述的作用效果。另一方面，当上述的倾斜角α过大时，轴承原料8’中的、锥形面8d11’的上端部的精压余量和锥形面8d11’的下端部的精压余量之间产生较大的差，可能给轴承构件8的内周面8a(径向动压产生部A1)的成形精度等带来不良影响。因此，上述的倾斜角α的上限值优选设定为10°以下。

在以上说明的实施方式中，在电动机座6的内周固定与电动机座6设定为不同体的壳体7，但也可以在壳体7一体地设置相当于电动机座6的部位。

另外，径向轴承部R1、R2的其中一方或双方能够由所谓的多圆弧轴承、阶式轴承以及波型轴承等公知的其他的动压轴承构成，而且也可以在 隔着径向轴承间隙Gr对置的两个面上均不设置径向动压产生部，将上述两个面双方由形成为圆筒面的正圆轴承构成。

另外，在以上所示的实施方式中，通过将转子磁铁4与定子线圈5在轴向上错开配置，来对轴构件2作用对轴构件2朝向下方侧施力的外力，但用于使这样的外力作用于轴构件2的手段不限于上述。虽省略图示，但例如通过与转子磁铁4在轴向上对置地配置能够吸引转子磁铁4的磁性构件，也能够使上述磁力作用于转子3，进而作用于轴构件2。另外，在作为鼓风作用的反作用力的推力足够大、仅利用该推力就能对轴构件2朝向下方侧施力的情况下，不需要对轴构件2作用作为外力的磁力(磁气吸引力)。

另外，为了防止存在于轴承构件8的内周面8a与轴构件2的外周面2a之间的径向间隙(径向轴承间隙Gr)、轴承构件8的外周面8d1与环状构件9的内周面9b之间的径向间隙12(参照图2及图4B)的润滑油11的外部泄漏，如图10A所示，也可以在暴露于大气中的轴承构件8的上端面8c、环状构件9的上端面9c及轴构件2的外周面2a等设置防油膜15。另外，为了防止含浸于轴承构件8的内部气孔的润滑油11通过轴承构件8的上端面8c的表面开孔向装置外部渗出，如图10B所示，也可以在轴承构件8形成使包含轴承构件8的上端面8c的表层部的多孔质组织实质上消失的封孔部16。封孔部16可以通过所谓的填缝处理形成，也可以通过含浸树脂等的封孔材并使其硬化来形成。图10A及图10B所示的构成可以仅采用其中一方，也可以并用两者。

另外，以上说明了将本实用新型应用于在轴构件2设有具有鼓风用的叶片的转子3的流体动压轴承装置1的情况，但本实用新型也能较佳地应用于在轴构件2设有具有盘搭载面的盘毂、或者多面反射体的流体动压轴承装置1。即，本实用新型不限于应用于装入图1所示的风扇电动机的流体动压轴承装置，也能够较佳地应用于装入盘装置用的主轴电动机、激光束打印机(LBP)用的多边扫描电动机等其他的电气设备用电动机中的流体动压轴承装置1。

Claims (13)

1.一种流体动压轴承装置，其具备：

有底筒状的壳体，其轴向一方侧的端部开口且轴向另一方侧的端部被堵塞；

多孔质的轴承构件，其配置于壳体的内周，且在轴向一方侧的内周缘部具有倒角部；以及

径向轴承部，其利用在轴承构件的内周面与插入轴承构件的内周的轴构件的外周面之间的径向轴承间隙形成的润滑油的油膜在径向方向上对所述轴构件进行支承，

利用壳体的内底面在推力方向上对所述轴构件进行支承，以使润滑油的油面在使用温度范围内位于比所述倒角部的轴向一方侧的端部靠轴向另一方侧的方式调整润滑油向壳体的内部空间的填充量，

所述流体动压轴承装置的特征在于，

轴承构件一体地具有配置于轴向一方侧且外径尺寸相对小的小径圆筒部和配置于轴向另一方侧且外径尺寸相对大的大径圆筒部，并且，在所述小径圆筒部的轴向一方侧的端面暴露于大气中的状态下，用配置于所述小径圆筒部与壳体的筒部之间的环状构件和壳体的底部从轴向两侧夹持所述大径圆筒部，从而将所述轴承构件固定于壳体的内周。

2.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其中，

所述大径圆筒部相对于壳体的筒部的配合以及所述小径圆筒部相对于环状构件的配合均为间隙配合。

3.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其中，

轴承构件由烧结金属的多孔质体构成，轴承构件的内周面为仿形于精压芯的外周面而成形的成形面。

4.根据权利要求2所述的流体动压轴承装置，其中，

轴承构件由烧结金属的多孔质体构成，轴承构件的内周面为仿形于精压芯的外周面而成形的成形面。

5.根据权利要求3所述的流体动压轴承装置，其中，

所述小径圆筒部的径向上的壁厚(t1)与所述大径圆筒部的径向上的 壁厚(t2)之比(t2/t1)小于2.5。

6.根据权利要求4所述的流体动压轴承装置，其中，

所述小径圆筒部的径向上的壁厚(t1)与所述大径圆筒部的径向上的壁厚(t2)之比(t2/t1)小于2.5。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的流体动压轴承装置，其中，

在所述小径圆筒部的外周面设有从轴向另一方侧朝向轴向一方侧逐渐缩径的锥形面。

8.根据权利要求7所述的流体动压轴承装置，其中，

在所述小径圆筒部的外周面设有直径恒定的圆筒面，该圆筒面设于所述锥形面与所述小径圆筒部的轴向一方侧的端面之间。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的流体动压轴承装置，其中，

在轴承构件的内周面设有使径向轴承间隙内的润滑油产生流体动压的动压产生部。

10.根据权利要求1～6中任一项所述的流体动压轴承装置，其中，

所述轴构件相对于轴承构件插脱自如。

11.根据权利要求1～6中任一项所述的流体动压轴承装置，其中，

在所述轴构件作用有对所述轴构件朝向轴向另一方侧施力的外力。

12.根据权利要求1～6中任一项所述的流体动压轴承装置，其中，

在所述轴构件上设有具有鼓风用的叶片的转子。

13.一种电动机，其具备权利要求1～6中任一项所述的流体动压轴承装置。