JP2008275145A - 動圧軸受とこの動圧軸受を備えた放熱ファン - Google Patents

Abstract

【課題】加工の過程が簡化になり、取り付ける効率を向上させ、生産効率を高めることができる動圧軸受を提供すること。
【解決手段】動圧軸受を含む動圧軸受において、前記動圧軸受の内表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝が形成され、各々の動圧発生溝は、断面がＶ字状であり、互いに対称な２つの動圧面を含む。回転軸を含む動圧軸受において、前記回転軸の外表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝が形成され、各々の動圧発生溝は、断面がＶ字状であり、互いに対称な２つの動圧面を含む。本発明は前記動圧軸受の構造を持つ放熱ファンをさらに提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、動圧軸受及び前記動圧軸受を備えた放熱ファンに関する。

現在、動圧軸受は、ハードディスクドライブ、デジタルビデオ光ディスク機、小型の光ディスク機、磁気の光ディスク機、放熱ファンなどのような電子装置に広く応用されている。このような装置に用いられる軸受は、寸法が小さいから、比較に高い回転精度及び寿命が要求される。

動圧軸受は、回転軸の外周面と軸受の内周面との間の微小な隙間に、油や空気などの流体のみを介在させ、回転軸を滑らかに運動させるものである。前記回転軸が前記軸受に支持されて回転する時、両者の間の潤滑油によって、両者が直接に接続しないから、回転軸と軸受との磨損を減らし、ノイズが発生することを防止し、軸受の寿命を高めることができる。

通常、動圧軸受の内表面には、複数の動圧発生溝が形成されている。この動圧発生溝には、前記回転軸が前記軸受に相対して回転する時、動圧効果を起こす潤滑油が盛られている。しかし、前記動圧発生溝の形状が複雑化し、軸受が小型化するに従って、この動圧発生溝の加工も困難になる。また、前記動圧発生溝が非対称に形成されているから、前記回転軸の回転方向が決まり（他の方向へ回転すると、動圧効果が悪くなる）、且つ、組み立てる時に所定の回転方法を考えなければならないから、組み立てが不便になる。

以上の問題点に鑑み、本発明は、加工が簡略化し、着脱することが便利であり、方向性がない動圧軸受と、この動圧軸受を備えた放熱ファンとを提供することを目的とする。

動圧軸受を含む動圧軸受において、前記動圧軸受の内表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝が形成され、各々の動圧発生溝は、断面がＶ字状であり、互いに対称な２つの動圧面を含む。

回転軸を含む動圧軸受において、前記回転軸の外表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝が形成され、各々の動圧発生溝は、断面がＶ字状であり、互いに対称な２つの動圧面を含む。

ベースと、動圧軸受と、ステータと、ロータとを含み、前記動圧軸受は、前記ベースの中央に設けられる動圧軸受を含み、前記ロータは、前記動圧軸受の軸孔の内に挿入される回転軸を含む放熱ファンにおいて、前記動圧軸受の内表面と前記回転軸の外表面との少なくとも１つの表面には、軸線方向に沿う動圧発生溝が凹設され、各々の動圧発生溝は、２つの動圧面を含み、前記２つの動圧面は、前記軸孔の軸心と２つの動圧面の接続線とによって形成される平面に対して対称である。

前記動圧軸受において、前記動圧軸受の内表面または回転軸の外表面に軸線方向に沿い、互いに対称な複数の動圧発生溝が形成されている。これにより、前記動圧発生溝が対称に形成されているので、製造過程が簡単になる。且つ、前記動圧軸受に回転軸を組み立てる時、回転軸の回転方向を考える必要がないから、取り付ける効率を向上させ、生産率を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施例の構成を詳細に説明する。

図１〜図３を参照する。前記実施方式において、放熱ファンを実施例として本発明の動圧軸受を説明する。もちろん、前記動圧軸受をハードディスクドライブなどのようなモーターに応用することもできる。前記放熱ファンは、ベース７０と、前記ベース７０の内に設けられるステータ６０と、ロータ３０と、動圧軸受１０と、スリーブ２０と、を含む。

前記ベース７０は、円板状体であり、中心に支持部７１が設けられている。前記支持部７１は、先端が開放され、中央に前記スリーブ２０を嵌入させる収容空間７２が形成されている。

前記ステータ６０は、回路基板６０１と、アーマチュア６０２と、を含む。前記アーマチュア６０２は、前記回路基板６０１に電気接続されて、変化する磁場を形成する。

前記ロータ３０は、ホイール３２と、前記ホイール３２の外周面から放射状に形成される複数の羽根３４と、前記ホイール３２の内に設けられるマグネットリング３６と、を含む。前記ホイール３２の中央には、一端が固定され、軸方向に延びる回転軸３８が設置されている。前記回転軸３８の外周面には、他端に近隣する環状凹部３８４が形成されている。

前記スリーブ２０は、底端が密閉され、先端が開放され、内部に配置空間２０９が形成されている円筒状体である。前記スリーブ２０の内壁には、密閉端に近隣する階段部２０２（図３）と、開口端に近隣する階段部２０４（図３）がそれぞれ形成されている。前記階段部２０４の内径が前記階段部２０２の内径より大きいから、前記配置空間２０９が３つの円柱状の空間に分かられ、且つ３つの空間の直径が下から上へますます大きくなる。前記配置空間２０９の底端には、前記回転軸３８の底端を支持する円形の耐摩耗板５０が設けられ、この耐摩耗板５０の直径が前記配置空間２０９の底端の直径と同じである。前記耐摩耗板５０が前記回転軸３８と前記スリーブ２０の底端との間に設けられているので、この回転軸３８と前記スリーブ２０の底端とが摩擦することを防止でき、前記スリーブ２０の寿命を向上させることができる。

前記動圧軸受１０は、前記配置空間２０９の内に収容され、前記スリーブ２０の階段部２０２に支持される。図４及び図５を参考すると、前記動圧軸受１０の内部に前記回転軸３８を挿入させるための軸孔１１が形成される。前記動圧軸受１０の外表面には、潤滑油を還流させるための４つの返油溝１２が形成されている。この返油溝１２は、前記動圧軸受１０の軸孔１１と連通し、前記動圧軸受１０の外表面に均一に対称に設けられている。各々の返油溝１２は、前記動圧軸受１０の２つの端面にそれぞれ径方向へ形成される２つの第一部分１２１と、前記動圧軸受１０の外周面に軸方向へ形成される第二部分１２２と、を含む。図５を参考すると、前記返油溝１２の断面は、半円形である。前記返油溝１２の形状は、これに限定されるものでなく、還流させることができる他の形状を採用することもできる。

前記動圧軸受１０の内表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝１４が形成されている。動圧発生溝１４の数量は、実際の需要によって決まり、前記実施方式において、３つの動圧発生溝１４が形成されている。前記３つの動圧発生溝１４は、前記動圧軸受１０の内表面に均一に設けられ、且つ、何れか１つの動圧発生溝１４が前記動圧軸受１０の外表面の１つの返油溝１２と対向するように設けられている。これにより、潤滑油を前記動圧軸受１０の外から前記動圧軸受１０の内へ容易に還流させることができる。各々の動圧発生溝１４の断面は、Ｖ字状であり、２つの動圧面１４１、１４２を含む。前記動圧面１４１の面積と動圧面１４２の面積とが等しく、且つ、２つの動圧面は、前記軸孔１１の軸心と２つの動圧面の接続線とによって形成される平面において面対称に形成されている。前記２つの動圧面１４１、１４２を斜面に形成するか、加工し易い弧状面に形成することができる。図５に示した２つの動圧面１４１、１４２は、斜面であり、且つ２つの動圧面と前記動圧軸受１０の内表面とが互いに線接続する。

前記実施方式において、前記動圧発生溝１４の深さｗは、前記動圧発生溝１４の最深部１４５からこの動圧発生溝１４が形成されない動圧軸受１０の内周面までの径方向の距離である。優れた動圧用油膜を形成するために、前記動圧発生溝１４の深さｗを０.０６〜０.１ｍｍにすることができる。前記動圧軸受１０の内表面及び上下両端面それぞれの接続個所と、外表面及び上下両端面それぞれの接続個所とに面取りがそれぞれ形成されているから、前記回転軸３８と前記動圧軸受１０の組み立てが容易になる。

前記配置空間２０９の頂端には、前記スリーブ２０の階段部２０４に支持される遮蔽部材４０が装着されている。前記遮蔽部材４０の外径が前記スリーブ２０の頂端の内径と大体同じであるので、前記スリーブ２０の開口部を密閉することができる。前記遮蔽部材４０の中心には、前記回転軸３８を挿入するための穿孔４２（図１）が設けられている。前記穿孔４２の直径が前記回転軸３８の外径よりちょっと大きいから、前記穿孔４２と前記回転軸３８との間に微小隙間が形成される。前記微小隙間がとても小さいから、前記ファンが作動する時、潤滑油が漏れることを防止できると同時に、前記回転軸３８と前記遮蔽部材４０が摩擦することを防ぐことができる。

前記ファンを取り付ける時、先ず、前記スリーブ２０の底端を前記ベース７０の収容空間７２の内に嵌入し、前記ステータ６０を前記スリーブ２０の外周面に固定させる。次に、前記耐摩耗板５０を前記スリーブ２０の配置空間２０９の底端に置き、前記動圧軸受１０を前記スリーブ２０の配置空間２０９の内に収容させる。すると、前記動圧軸受１０が前記スリーブ２０の階段部２０２の内面に当接され、前記動圧軸受１０の頂端が前記スリーブ２０の階段部２０４の下に置かれ、前記動圧軸受１０の底端と前記耐摩耗板５０との間に一定の距離が残る。次に、前記回転軸３８を回転可能に前記動圧軸受１０の軸孔１１の内に収容させる。前記回転軸３８の環状凹部３８４は、前記回転軸３８と前記動圧軸受１０との間の接触面積を減らし、且つ貯油用空間を形成することができる。次に、前記遮蔽部材４０を前記回転軸３８の外周面に装着する。そうすると、前記遮蔽部材４０は、前記スリーブ２０の配置空間２０９の内に収容され、且つ前記階段部２０４に支持される。前記遮蔽部材４０の頂端が前記スリーブ２０の頂端と同一高さになり、前記遮蔽部材４０の底端と前記動圧軸受１０の頂端との間に一定の距離が残る。従って、前記動圧軸受１０と、前記遮蔽部材４０と、前記スリーブ２０とによって、前記軸孔１１と連通する貯油空間が構成される。

前記ファンが作動する時、前記ステータ６０と前記ロータ３０との間の磁界作用によって前記回転軸３８が回転する。前記動圧軸受１０の内表面に前記動圧発生溝１４が形成されているので、前記回転軸３８が高速に回転する時、前記動圧発生溝１４に収納される潤滑油によって動圧作用が発生する。即ち、潤滑油によって前記回転軸３８の外表面と前記動圧軸受１０の内表面との間に油膜が形成され、前記回転軸３８を滑らかに運動させることができる。従って、前記回転軸３８と前記動圧軸受１０との間の摩擦及びノイズを減らすことができる。且つ、遠心力の作用によって、前記潤滑油は、前記回転軸３８と前記動圧軸受１０の内表面との隙間に沿って上昇し、最後、前記動圧軸受１０と前記遮蔽部材４０と前記スリーブ２０とによって形成される貯油空間内に保存される。もし、貯油空間に潤滑油が所定量に保存されると、この潤滑油が前記動圧軸受１０の外表面の返油溝１２に沿って、再度前記動圧軸受１０の底端へ流れるから、潤滑油を循環して利用することができる。

前記動圧発生溝１４の切断面が、対称であるＶ字状に前記動圧軸受１０の内表面に形成されているので、前記動圧発生溝１４に生じる動圧効果は、前記回転軸３８の回転方向に制限されない。且つ、前記動圧軸受１０を取り付ける時、回転軸３８の回転方向を考える必要がないから、取り付ける効率を向上させることができる。且つ、２つの動圧発生溝１４が対称に動圧軸受１０の内表面に形成されているので、加工の過程が簡略化し、生産効率を高めることができる。

前記実施例の放熱ファンにおいて、前記動圧軸受１０の内表面だけに前記動圧発生溝１４が形成されるが、前記回転軸３８の外表面だけに複数の前記動圧発生溝１４を形成するか、前記動圧軸受１０の内表面と前記回転軸３８の外表面にみんな複数の前記動圧発生溝１４を形成することができる。図６及び図７を参考すると、前記回転軸３８の外表面に形成される動圧発生溝３８６も前記実施例の動圧発生溝１４と同じな構造を持つ。即ち、動圧発生溝３８６の切断面はＶ字状であり、２つの動圧面３８７、３８８を含み、２つの動圧面の面積が等しく、且つ、２つの動圧面が前記回転軸３８の軸心と２つの動圧面３８７、３８８の接続線とにより形成される平面である基準面において面対称となる。図６と図５に示した２つの動圧面３８７、３８８は斜面または弧状面であることができ、加工が簡単なその他の形状であることもできる。

本発明に係る動圧軸受を用いる放熱ファンの分解斜視図である。 図１に示す放熱ファンの組立斜視図である。 図２に示す放熱ファンのIII−III線に沿う断面図である。 図１に示す動圧軸受の拡大図である。 図４に示す動圧軸受の表面図である。 本発明の他の実施形態に係る動圧軸受を用いる回転軸の斜視図である。 図６に示す回転軸のVII−VII線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ 動圧軸受
１１ 軸孔
１２ 返油溝
１４，３８６ 動圧発生溝
２０ スリーブ
３０ ロータ
３２ ホイール
３４ 羽根
３６ マグネットリング
３８ 回転軸
４０ 遮蔽部材
４２ 穿孔
５０ 耐摩耗板
６０ ステータ
７０ ベース
７１ 支持部
７２ 収容空間
１２１ 第一部分
１２２ 第二部分
１４１，１４２，３８７，３８８ 動圧面
１４５ 動圧発生溝の最深部
２０２，２０４ 階段部
２０９ 配置空間
３８４ 環状凹部
６０１ 回路基板
６０２ アーマチュア

Claims (14)

1. 動圧軸受を含む動圧軸受において、
   前記動圧軸受の内表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝が形成され、
   各々の前記動圧発生溝は、断面がＶ字状であり、互いに対称な２つの動圧面を含むことを特徴とする動圧軸受。
2. 前記複数の動圧発生溝は、均一に前記動圧軸受の内表面に分布され、且つ軸線方向に沿って一端から他端まで形成されることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
3. 前記動圧軸受の外表面には、前記軸線方向に沿う複数の返油溝が形成され、且つ少なくとも１つの前記動圧発生溝が前記返油溝と対向するように連通されることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
4. 前記動圧発生溝の２つの前記動圧面は、弧状面であることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受。
5. 前記動圧発生溝の２つの前記動圧面は、斜面であり、
   前記２つの斜面は、前記動圧軸受の内表面と線接続することを特徴とする請求項１記載の動圧軸受。
6. 前記動圧発生溝は、径方向に沿う深さが０.０６〜０.１ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受。
7. 回転軸を含む動圧軸受において、
   前記回転軸の外表面には、軸線方向に沿う複数の動圧発生溝が形成され、
   各々の前記動圧発生溝は、断面がＶ字状であり、互いに対称な２つの動圧面を含むことを特徴とする動圧軸受。
8. 前記動圧発生溝の２つの前記動圧面は、斜面または弧状面であることを特徴とする請求項７に記載の動圧軸受。
9. ベースと、動圧軸受と、ステータと、ロータとを含み、
   前記動圧軸受は、前記ベースの中央に設けられる前記動圧軸受を含み、
   前記ロータは、前記動圧軸受の軸孔の内に挿入される回転軸を含む放熱ファンにおいて、
   前記動圧軸受の内表面と前記回転軸の外表面との少なくとも１つの表面には、軸線方向に沿う動圧発生溝が凹設され、
   各々の前記動圧発生溝は、２つの動圧面を含み、
   前記２つの動圧面は、前記軸孔の軸心と当該２つの動圧面の接続線とによって形成される平面を基準として対称であることを特徴とする放熱ファン。
10. 前記動圧発生溝は、前記動圧軸受の内表面に形成され、前記動圧軸受の外表面に軸線方向に沿う複数の返油溝が形成され、且つ少なくとも１つの前記動圧発生溝が前記返油溝と対向するように連通されることを特徴とする請求項９記載の放熱ファン。
11. 前記動圧発生溝の２つの前記動圧面は、斜面であり、
    前記２つの斜面は、前記動圧軸受の内表面と線接続することを特徴とする請求項１０記載の放熱ファン。
12. 前記放熱ファンは、前記ベースの中央に設けられる前記動圧軸受を支持するスリーブをさらに含み、前記スリーブの内部に２つの階段部が形成され、前記動圧軸受が１つの前記階段部に支持されていることを特徴とする請求項９記載の放熱ファン。
13. 前記動圧発生溝は、前記回転軸の外表面に形成されることを特徴とする請求項９記載の放熱ファン。
14. 各々の前記動圧発生溝の断面は、Ｖ字状であり、且つ２つの動圧面が斜面または弧状面を形成することを特徴とする請求項１０または請求項１３記載の放熱ファン。

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