TW202214970A - 動壓軸承、流體動壓軸承裝置以及馬達 - Google Patents

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Abstract

本發明的動壓軸承（軸承套8）於內周面8a包括沿著軸方向分離設置的第一動壓產生部11以及第二動壓產生部12。各動壓產生部11、動壓產生部12包括以人字形形狀排列的傾斜方向不同的多條動壓槽11a、11b、12a、12b。第一動壓產生部11於傾斜方向不同的多條動壓槽11a、11b的軸方向間包括環狀丘部11c。第二動壓產生部12的傾斜方向不同的多條動壓槽12a、12b於軸方向上連續。

Description

動壓軸承、流體動壓軸承裝置以及馬達
本發明是有關於一種動壓軸承、流體動壓軸承裝置以及馬達。
流體動壓軸承裝置藉由軸承與軸的相對旋轉提高形成於該些之間的軸承間隙的潤滑流體的壓力，而利用所述壓力非接觸支持軸。流體動壓軸承裝置具有高速旋轉、高旋轉精度、低噪聲等特徵，因此廣泛用作硬磁碟驅動機（hard disk drive，HDD）等磁碟驅動裝置的轉軸馬達、雷射光束印表機的多邊形掃描儀馬達、設置於個人電腦（personal computer，PC）等的風扇馬達等馬達用軸承。
多數情況下，於流體動壓軸承裝置的軸承的內周面形成使軸承間隙的潤滑流體積極地產生壓力的動壓槽等動壓產生部（以下將於內周面形成有動壓產生部的軸承稱為「動壓軸承」）。例如，下述專利文獻1～專利文獻4中示出形成於動壓軸承的各種動壓槽規格。
專利文獻1中示出使設置於軸方向兩個部位的人字形形狀的動壓槽沿著軸方向連續的動壓槽規格。
專利文獻2中示出於軸承面的軸方向一側形成有人字形形狀的動壓槽、於軸承面的軸方向另一側形成有圓筒形狀或螺旋形狀的動壓槽的動壓槽規格。
專利文獻3中示出為了減小軸承面的磨耗量而規定了丘部的周方向寬度與槽部的周方向寬度的比的動壓槽規格。
專利文獻4中示出以中心線為基準使上側與下側的動壓槽的寬度不同的動壓槽規格。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2015-64019號公報 專利文獻2：日本專利特開2007-192316號公報 專利文獻3：日本專利特開2007-255457號公報 專利文獻4：日本專利特開2015-143576號公報
[發明所欲解決之課題]
作為市場的趨勢，對於筆記型電腦等資訊機器，薄型化的要求強烈，因此對於設置於該些的冷卻用的風扇馬達亦要求薄型化。另一方面，最近為了應對第五代移動通訊系統（5G），資訊機器的高功能化不斷發展，有來自電路的發熱量較目前進一步增加的傾向，因此對風扇馬達的冷卻性能的要求亦進一步提高。因此，於利用動壓軸承支持風扇馬達的旋轉軸的情形時，伴隨資訊機器的薄型化，動壓軸承的軸方向尺寸縮小，但為了提高冷卻性能，葉輪的尺寸變大，因此對動壓軸承施加的力矩負載變大。如上所述，為了於軸方向上使動壓軸承緊致化，並且提高針對力矩負載的軸承剛性（力矩剛性）而抑制軸的振擺回轉，存在利用如所述專利文獻1～專利文獻4所示的動壓槽規格無法應對的情況。
鑑於如以上的情況，本發明在於在不擴大動壓軸承的軸方向尺寸的情況下提高針對力矩負載的軸承剛性而抑制軸的接觸回轉。 [解決課題之手段]
圖9示出現有的動壓軸承100。於動壓軸承100的內周面101設置沿著軸方向分離設置的第一動壓產生部102以及第二動壓產生部103。各動壓產生部102、動壓產生部103包括以人字形形狀排列的傾斜方向不同的多條動壓槽104。
為了提高此種動壓軸承100的力矩剛性，例如考慮增大軸承跨距L、即兩動壓產生部102、103的最大壓力部（圖示例中為各動壓產生部102、動壓產生部103的軸方向中央部）間的軸方向距離。然而，若不改變動壓產生部102、動壓產生部103的形狀而增大軸承跨距L，則動壓軸承100的軸方向尺寸擴大。
例如，如圖10所示，若增大動壓產生部102、動壓產生部103的環狀丘部105的軸方向寬度Da、軸方向寬度Db，則高壓力的區域被擴大，可期待力矩剛性的提高（圖10中以虛線表示圖9的動壓槽形狀）。然而，若擴大環狀丘部105的軸方向寬度Da、軸方向寬度Db，則相應地，動壓槽104的軸方向寬度Da1、軸方向寬度Da2、軸方向寬度Db1、軸方向寬度Db2縮小，各動壓槽104的長度變短。因此，藉由動壓槽104而集中於環狀丘部105側的流體量減少，導致軸承剛性的降低。
又，如圖11所示，若維持動壓槽104的軸方向寬度Da1、軸方向寬度Da2、軸方向寬度Db1、軸方向寬度Db2，並擴大環狀丘部105的軸方向寬度Da、軸方向寬度Db，則軸承跨距L變小，導致力矩剛性的降低（圖11中以虛線表示圖9的動壓槽形狀，並以（L）表示所述動壓槽的軸承跨距）。
因此，本發明者著眼於施加力矩負載時的軸的振擺回轉量根據軸方向位置而不同的方面，想到使由動壓產生部產生的流體動壓（軸承剛性）根據軸方向位置而不同。基於所述想法，本發明提供一種動壓軸承，其於內周面包括沿著軸方向分離設置的第一動壓產生部以及第二動壓產生部，且各動壓產生部包括以人字形形狀排列的傾斜方向不同的多條動壓槽，第一動壓產生部於傾斜方向不同的多條動壓槽的軸方向間包括環狀丘部，第二動壓產生部的傾斜方向不同的多條動壓槽於軸方向上連續。
於所述動壓軸承中，包括環狀丘部的第一動壓產生部的軸承剛性高於不包括環狀丘部（即，傾斜方向不同的多條動壓槽於軸方向上連續）的第二動壓產生部的軸承剛性。如此，藉由不於第二動壓產生部設置環狀丘部，可相應地擴大第一動壓產生部的環狀丘部的軸方向寬度。藉此，不會導致動壓軸承的軸方向尺寸的擴大或軸承跨距的縮小，而可提高第一動壓產生部的軸承剛性。藉由以於預想軸的接觸回轉變大的軸方向位置配置軸承剛性高的第一動壓產生部的方式配置動壓軸承，可有效率地抑制施加力矩負載時的軸的振擺回轉。
所述動壓軸承較佳為使第一動壓產生部的動壓槽相對於周方向的傾斜角度小於第二動壓產生部的所述動壓槽相對於周方向的傾斜角度。藉此，能夠將各動壓產生部的軸承剛性最大化。
包括所述動壓軸承、插入動壓軸承的內周的軸構件、以及徑向軸承部的流體動壓軸承裝置可於不擴大軸方向尺寸的情況下有效率地抑制施加力矩負載時的軸的振擺回轉，所述徑向軸承部藉由形成於動壓軸承的內周面與軸構件的外周面之間的徑向軸承間隙的潤滑流體的動壓作用支持軸構件的相對旋轉。
所述流體動壓軸承裝置可組入包括與軸構件或動壓軸承一體旋轉的轉子、以及旋轉驅動轉子的驅動部的馬達（例如轉子包括葉輪的風扇馬達）中。於此種馬達中，通常於包括轉子的旋轉側整體的重心的軸方向位置處，軸構件的振擺回轉量最大。因此，藉由將軸承剛性高的第一動壓產生部配置於較第二動壓產生部更接近包括轉子的旋轉側整體重心的軸方向位置，而能夠有效率地抑制施加力矩負載時的軸構件的振擺回轉。 [發明的效果]
如以上所述，根據本發明的動壓軸承，可於不擴大軸方向尺寸的情況下提高針對力矩負載的軸承剛性而抑制軸的接觸回轉。
以下，基於圖式對本發明的實施形態進行說明。
圖1所示的馬達是組入資訊機器、尤其是筆記型電腦等行動型資訊機器中的冷卻用的風扇馬達。所述風扇馬達包括流體動壓軸承裝置1、安裝於流體動壓軸承裝置1的軸構件2的轉子3、包括介隔半徑方向的間距而相向的定子線圈6a及轉子磁體6b的驅動部、以及收容該些的殼體5。定子線圈6a安裝於流體動壓軸承裝置1的外周，轉子磁體6b安裝於轉子3的內周。藉由對定子線圈6a通電，轉子3以及軸構件2一體旋轉，藉由設置於轉子3的葉輪4而產生氣流。
如圖2所示，流體動壓軸承裝置1包括軸構件2、外殼7、作為本發明的一實施形態的動壓軸承的軸承套8、密封部9、以及推力承載件10。再者，以下為了方便說明，將軸方向（圖2的上下方向）上外殼7的開口側稱為上側，將外殼7的底部7b側稱為下側，但這並非旨在限定馬達的使用形態。
軸構件2由不鏽鋼等金屬材料形成為圓柱狀。軸構件2包括圓筒面狀的外周面2a、以及設置於下端的球面狀的凸部2b。
外殼7包括大致圓筒狀的側部7a、以及堵塞側部7a的下方的開口部的底部7b。於圖示例中，側部7a與底部7b由樹脂一體地射出成形。於側部7a的外周面7a2固定殼體5以及定子線圈6a。於側部7a的內周面7a1固定軸承套8。於底部7b的上側端面7b1的外徑端設置位於內徑部的上方的肩面7b2，於所述肩面7b2抵接軸承套8的下側端面8c。於底部7b的上側端面7b1的中央部配置樹脂制的推力承載件10。
軸承套8呈圓筒狀，藉由間隙接著、壓入、壓入接著（介存有接著劑的壓入）等適當的方法固定於外殼7的側部7a的內周面7a1。於本實施形態中，將軸承套8的內徑設為直徑3 mm以下，將外徑設為直徑6 mm以下，將軸方向尺寸設為6 mm以下。軸承套8包含例如金屬、具體而言為燒結金屬、尤其是含有銅以及鐵作為主成分的銅鐵系燒結金屬。
如圖3所示，於成為徑向軸承面的軸承套8的內周面8a，沿著軸方向分離設置第一動壓產生部11與第二動壓產生部12。各動壓產生部11、動壓產生部12包括以人字形形狀排列的多條動壓槽11a、11b、12a、12b。各動壓產生部11、動壓產生部12的上側的動壓槽11a、動壓槽12a的傾斜方向不同於下側的動壓槽11b、動壓槽12b。於圖示例中，上側的動壓槽11a、動壓槽12a伴隨向軸方向一側（圖中上方）行進而向朝與軸構件2的旋轉方向相反的一側（圖中左側）位移的方向傾斜，下側的動壓槽11b、動壓槽12b伴隨向軸方向另一側（圖中下方）行進而向朝與軸構件2的旋轉方向相反的一側（圖中左側）位移的方向傾斜。動壓槽11a、動壓槽11b、動壓槽12a、動壓槽12b的底面設置於同一圓筒面上。第一動壓產生部11的下側的動壓槽11b的底面、以及第二動壓產生部12的上側的動壓槽12a的底面與設置於兩動壓產生部11、12的軸方向間的圓筒面13連續。
於圖示例中，第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b相對於周方向的傾斜角度θ1a、傾斜角度θ1b相等，動壓槽11a、動壓槽11b的軸方向寬度Da1、軸方向寬度Da2相等。第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b相對於周方向的傾斜角度θ2a、傾斜角度θ2b相等，動壓槽12a、動壓槽12b的軸方向寬度Db1、軸方向寬度Db2相等。即，第一動壓產生部11以及第二動壓產生部12分別具有軸方向上對稱的形狀。第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b的傾斜角度θ1a、傾斜角度θ1b小於第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b的傾斜角度θ2a、傾斜角度θ2b。第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b的軸方向寬度Da1、軸方向寬度Da2與第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b的軸方向寬度Db1、軸方向寬度Db2相等。動壓槽11a、動壓槽11b、動壓槽12a、動壓槽12b分別沿著周方向等間隔地配置。動壓槽11a、動壓槽11b、動壓槽12a、動壓槽12b的條數相等，於圖示例中分別各設置六條。再者，亦可將動壓產生部11、動壓產生部12的一者或兩者設為軸方向上非對稱的形狀。於該情形時，藉由軸方向非對稱形狀的動壓產生部將徑向軸承間隙的潤滑流體沿著軸方向壓入，而強制使潤滑流體於外殼7的內部循環。
第一動壓產生部11於上側的動壓槽11a與下側的動壓槽11b的軸方向間包括環狀丘部11c。第一動壓產生部11於上側的動壓槽11a的周方向間、以及下側的動壓槽11b的周方向間分別包括傾斜丘部11d、傾斜丘部11e。環狀丘部11c以及傾斜丘部11d、傾斜丘部11e（圖3的交叉影線區域）自動壓槽11a、動壓槽11b的底面向內徑側隆起。環狀丘部11c以及傾斜丘部11d、傾斜丘部11e的內徑面設置於同一圓筒面上。環狀丘部11c以及全部傾斜丘部11d、傾斜丘部11e連續設置。
第二動壓產生部12於上側的動壓槽12a與下側的動壓槽12b的軸方向間未設置環狀丘部，動壓槽12a、動壓槽12b於軸方向上連續。第二動壓產生部12於上側的動壓槽12a的周方向間、以及下側的動壓槽12b的周方向間分別包括傾斜丘部12d、傾斜丘部12e。傾斜丘部12d、傾斜丘部12e（圖3的交叉影線區域）自動壓槽12a、動壓槽12b的底面向內徑側隆起。傾斜丘部12d、傾斜丘部12e的內徑面設置於同一圓筒面上。各傾斜丘部12d與各傾斜丘部12e連續設置，傾斜丘部12d、傾斜丘部12e各形成一個的大致V字形狀的丘部沿著周方向分離配置。
如上所述，軸承套8中第二動壓產生部12不包括環狀丘部，因此可相應地擴大第一動壓產生部11的環狀丘部11c的軸方向寬度Da。例如，可將環狀丘部11c的軸方向寬度Da設為大於動壓槽11a、動壓槽11b的軸方向寬度Da1、軸方向寬度Da2。於該情形時，與於各動壓產生部設置有環狀丘部的動壓軸承（參照圖9）相比，不存在軸承套8的軸方向尺寸擴大或者軸承跨距L或動壓槽11a、動壓槽11b、動壓槽12a、動壓槽12b的軸方向尺寸縮小的情況。
於軸承套8的上側端面8b形成半徑方向槽8b1。於軸承套8的下側端面8c形成半徑方向槽8c1。於軸承套8的外周面8d形成軸方向槽8d1。半徑方向槽8b1、半徑方向槽8c1以及軸方向槽8d1的數量為任意，例如分別形成於圓周方向等間隔的三個部位。
密封部9由樹脂或金屬形成為環狀，被固定於外殼7的側部7a的內周面7a1的上端部（參照圖2）。密封部9與軸承套8的上側端面8b抵接。密封部9的內周面9a於半徑方向上與軸構件2的外周面2a相向，於該些之間形成半徑方向間隙。
所述流體動壓軸承裝置1按照如以下的順序組裝。首先，將推力承載件10固定於外殼7的底部7b的上側端面7b1。然後，於外殼7的側部7a的內周插入預先於內部氣孔中含浸有潤滑油的軸承套8，使軸承套8的下側端面8c抵接於底部7b的肩面7b2。其後，將密封部9固定於外殼7的側部7a的內周面7a1的上端。
其後，將軸構件2插入軸承套8的內周。此時，外殼7的底部7b與軸構件2的下端（凸部2b）之間的空氣經由軸承套8的下側端面8c的半徑方向槽8c1、外周面8d的軸方向槽8d1、以及上側端面8b的半徑方向槽8b1被排出至外部，因此能夠將軸構件2順利地插入。其後，於外殼7內的空間注入潤滑油。潤滑油至少充滿軸承套8的內周面8a與軸構件2的外周面2a之間的間隙（徑向軸承間隙）、以及軸承套8的下側端面8c與外殼7的底部7b的上側端面7b1之間的空間P。本實施形態的流體動壓軸承裝置1為潤滑油的量少於外殼7內的整個空間的容積的所謂部分填充型的流體動壓軸承裝置。藉由以上，結束流體動壓軸承裝置1的組裝。
於將流體動壓軸承裝置1組入圖1所示的馬達中的狀態下，將包括轉子3以及軸構件2的旋轉側整體的重心G設置於圖2所示的位置。軸承套8的動壓產生部11、動壓產生部12中，包括環狀丘部11c的第一動壓產生部11設置於較不包括環狀丘部的第二動壓產生部12更接近重心G的軸方向位置。於圖示例中，旋轉側的重心G設置於軸承套8的軸方向中央的上方，因此軸承套8以將第一動壓產生部11配置於上側、將第二動壓產生部12配置於下側的朝向組入流體動壓軸承裝置1。
於所述結構的流體動壓軸承裝置1中，若軸構件2旋轉，則於軸承套8的內周面8a與軸構件2的外周面2a之間形成徑向軸承間隙。並且，形成於軸承套8的內周面8a的動壓產生部11、動壓產生部12使徑向軸承間隙的潤滑油產生動壓作用。詳細而言，徑向軸承間隙的潤滑油沿著動壓槽11a、動壓槽11b、動壓槽12a、動壓槽12b集中於各動壓產生部11、動壓產生部12的軸方向中央側，將所述部分的流體壓提高。藉此，構成沿著徑向方向非接觸支持軸構件2的徑向軸承部R1、徑向軸承部R2。又，藉由軸構件2的下端的凸部2b與推力承載件10接觸滑動，構成沿著推力方向支持軸構件2的推力軸承部T。
第一動壓產生部11包括環狀丘部11c，因此與不包括環狀丘部的情形時相比所產生的油壓（即，軸承剛性）高。又，於第二動壓產生部12未設置環狀丘部，可相應地擴大第一動壓產生部11的環狀丘部11c的軸方向寬度D，因此可進一步提高由第一動壓產生部11產生的軸承剛性。
如圖2所示，包括轉子3的旋轉側整體的重心G配置於軸承套8的軸方向中央的上側，因此軸構件2的振擺回轉量有上側增大的傾向。軸承套8以將包括環狀丘部11c的第一動壓產生部11配置於上側，將不包括環狀丘部的第二動壓產生部12配置於下側的方式組入馬達中。藉此，振擺回轉量大的軸構件2的上方部分由基於軸承剛性相對較高的第一動壓產生部11的徑向軸承部R1所支持。另一方面，振擺回轉量相對較小的軸構件2的下方部分由基於軸承剛性相對較低的第二動壓產生部12的徑向軸承部R2所支持。如以上所述，藉由犧牲少許由第二動壓產生部12產生的軸承剛性，提高第一動壓產生部11的軸承剛性，利用所述第一動壓產生部11支持軸構件2中靠近重心G的軸方向位置，而可有效率地抑制力矩負載引起的軸構件2的振擺回轉。
包括環狀丘部11c的第一動壓產生部11藉由儘可能減小動壓槽11a、動壓槽11b相對於周方向的傾斜角度θ1a、傾斜角度θ1b，而可提高所產生的油壓、即軸承剛性。另一方面，不包括環狀丘部的第二動壓產生部12若過度減小動壓槽12a、動壓槽12b相對於周方向的傾斜角度θ2a、傾斜角度θ2b，則所產生的油壓、即軸承剛性降低。因此，較佳為使第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b相對於周方向的傾斜角度θ1a、傾斜角度θ1b小於第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b相對於周方向的傾斜角度θ2a、傾斜角度θ2b。例如，將第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b的傾斜角度θ1a、傾斜角度θ1b設為小於30°，將第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b的傾斜角度θ2a、傾斜角度θ2b設為30°以上。藉此，可使各動壓產生部11、動壓產生部12所產生的油壓最大化。再者，若軸承剛性充足，則亦可使第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b的傾斜角度θ1a、傾斜角度θ1b大於第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b的傾斜角度θ2a、傾斜角度θ2b或者使該些相等。
本發明並不限於所述實施形態。以下，對本發明的其他實施形態進行說明，但省略與所述實施形態相同的方面的重覆說明。
流體動壓軸承裝置1亦可為完全填充型。例如於圖4所示的實施形態中，於密封部9的內周面9a設置伴隨向上方行進而擴徑的錐形面。於密封部9的錐形面與軸構件2的外周面之間形成朝向下方而半徑方向寬度變窄的截面楔形的密封空間S。於所述密封空間S內保持油面。外殼7內的整個空間（較密封空間S更靠內部側的空間）充滿了潤滑油。
流體動壓軸承裝置1可包括利用推力軸承間隙的流體壓沿著推力方向支持軸構件2的推力軸承部。例如於圖4所示的實施形態中，於軸構件2的下端設置凸緣部2b。於軸承套8的下側端面8c未形成半徑方向槽，而是形成動壓槽。於外殼7的底部7b的上側端面7b1形成動壓槽。於圖示例中，外殼7的側部7a與底部7b由不同的組件形成，外殼7的側部7a與密封部9由一個組件形成。若軸構件2旋轉，則於軸構件2的凸緣部2b的上側端面2b1與軸承套8的下側端面8c之間、以及軸構件2的凸緣部2b的下側端面2b2與外殼7的底部7b的上側端面7b1之間分別形成推力軸承間隙。然後，藉由在軸承套8的下側端面8c以及外殼7的底部7b的上側端面7b1形成的動壓槽提高推力軸承間隙的潤滑流體的壓力，藉此構成沿著兩個推力方向支持軸構件2的推力軸承部T1、推力軸承部T2。
流體動壓軸承裝置1亦可組入其他馬達（例如，碟片驅動裝置的轉軸馬達、多邊形掃描儀馬達等）中，並不限於風扇馬達。例如，圖5所示的轉軸馬達可用於HDD的碟片驅動裝置，包括流體動壓軸承裝置1、安裝於軸構件2的轉子3（盤轂）、以及定子線圈6a及轉子磁體6b。由轉子3保持特定片數（圖示例中為兩片）磁碟等碟片D。若對定子線圈6a通電，則軸構件2、轉子3、以及碟片D一體旋轉。
於以上實施形態中，示出將動壓軸承設為固定側、將軸構件設為旋轉側的軸旋轉型的流體動壓軸承裝置，但亦可將本發明的動壓軸承應用於將軸構件設為固定側、將動壓軸承設為旋轉側的軸固定型的流體動壓軸承裝置。 [實施例1]
為了確認本發明的效果，而進行以下的模擬。
製作包括圖3所示形狀的動壓槽的動壓軸承模型（實施例1）、以及包括圖9所示形狀的動壓槽的動壓軸承模型（比較例）。將實施例1以及比較例的動壓槽規格示於下述表1。
[表1]
項目 實施例1 比較例
槽規格 槽條數 6條 6條
槽深度 3.0 μm 3.0 μm
槽角度 Da 10 deg 20 deg
Db 30 deg 20 deg
丘槽比 1 1
槽寬 Da1 0.3 mm 0.3 mm
Da 0.4 mm 0.2 mm
Da2 0.3 mm 0.3 mm
Db1 0.3 mm 0.3 mm
Db 0 mm 0.2 mm
Db2 0.3 mm 0.3 mm
軸承跨距 1.3 mm 1.3 mm
軸構件模型是考慮包括轉子的旋轉側整體的自重以及重心位置而製作。然後，於將軸構件模型插入動壓軸承模型的內周並將軸方向設為水平的狀態下，於下述計算條件下計算使軸構件模型旋轉時的振擺回轉量。再者，所謂振擺回轉量為旋轉時的軸構件模型的軸心相對於停止時的軸構件模型的軸心的與軸方向正交的方向的最大位移量（偏離量）。 ・徑向軸承間隙：5 μm ・旋轉速度：4900 rpm ・潤滑油：40℃運動黏度＝42.6 mm 2/s、100℃運動黏度＝7.32 mm 2/s
如圖6所示，將實施例1與比較例加以比較，可知於環境溫度20℃下軸的振擺回轉量未見大的差異，但隨著溫度升高，本發明製品與比較例相比，軸的振擺回轉量降低（認為其原因在於：溫度越高，潤滑油的黏度越降低，軸承剛性越降低）。尤其是比較例的100℃下的徑向軸承部R1（第一動壓產生部11）中的軸的振擺回轉量相對於徑向軸承間隙5 μm為4.7 μm。於該情形時，若考慮軸的外形或軸承的內徑的圓度，則軸與軸承接觸，因此實際中無法使用的可能性高。與此相對，本發明製品的100℃下的徑向軸承部R1（第一動壓產生部11）中的軸的振擺回轉量相對於徑向軸承間隙5 μm為2.8 μm，因此能夠用於實施。如上所述，於潤滑油的黏度相對較高的常溫附近，實施例1與比較例中軸的振擺回轉量未見大的差異，但藉由設為實施例1的動壓槽規格，可抑制高溫時的振擺回轉，不會增大動壓軸承的軸方向尺寸，即便於更嚴格的環境下亦可使用。
其次，製作包括環狀丘部的第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b相對於周方向的傾斜角度θ1（＝θ1a＝θ1b）不同的多種動壓軸承模型（實施例2～實施例6），進行與所述同樣的模擬。將實施例2～實施例6的動壓槽規格示於下述表2。
[表2]
項目 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6
槽規格 槽條數 6條 ← ← ← ←
槽深度 3.0 μm ← ← ← ←
槽角度 Da 10 deg 20 deg 30 deg 40 deg 50 deg
Db 20 deg ← ← ← ←
丘槽比 1 ← ← ← ←
槽寬 Da1 0.3 mm ← ← ← ←
Da 0.4 mm ← ← ← ←
Da2 0.3 mm ← ← ← ←
Db1 0.3 mm ← ← ← ←
Db 0 mm ← ← ← ←
Db2 0.3 mm ← ← ← ←
軸承跨距 1.3 mm ← ← ← ←
如圖7所示，第一動壓產生部11的動壓槽11a、動壓槽11b的傾斜角度θ1越小，軸的振擺回轉量越小。根據所述結果，第一動壓產生部的動壓槽相對於周方向的傾斜角度儘可能地小為宜，例如較佳為設為小於30°，較理想為設為20°以下。另一方面，若第一動壓產生部的動壓槽的傾斜角度過小，則有加工性產生問題之虞，因此較佳為設為1°以上，較理想為設為5°以上。
其次，製作使不包括環狀丘部的第二動壓產生部12的動壓槽12a、動壓槽12b相對於周方向的傾斜角度θ2（＝θ2a＝θ2b）不同的動壓軸承模型（實施例7～實施例11），進行與所述同樣的模擬。將實施例7～實施例11的動壓槽規格示於下述表3。
[表3]
項目 實施例7 實施例8 實施例9 實施例10 實施例11
槽規格 槽條數 6條 ← ← ← ←
槽深度 3.0 μm ← ← ← ←
槽角度 Da 20 deg ← ← ← ←
Db 10 deg 20 deg 30 deg 40 deg 50 deg
丘槽比 1 ← ← ← ←
槽寬 Da1 0.3 mm ← ← ← ←
Da 0.4 mm ← ← ← ←
Da2 0.3 mm ← ← ← ←
Db1 0.3 mm ← ← ← ←
Db 0 mm ← ← ← ←
Db2 0.3 mm ← ← ← ←
軸承跨距 1.3 mm ← ← ← ←
如圖8所示，於第二動壓產生部的動壓槽的傾斜角度為30°時軸的振擺回轉量最小，越偏離30°，軸的振擺回轉量越大。尤其是若使第二動壓產生部的動壓槽的傾斜角度小於30°，則與大於30°的情形相比，軸的振擺回轉量顯著增大。根據所述結果，第一動壓產生部的動壓槽相對於周方向的傾斜角度較佳為設為20°以上，較理想為設為30°以上。又，為了抑制軸的振擺回轉量，第二動壓產生部的動壓槽相對於周方向的傾斜角度較佳為設為50°以下，較理想為設為40°以下。
1:流體動壓軸承裝置 2:軸構件 2a:外周面 2b:凸部（凸緣部） 2b1:上側端面 2b2:下側端面 3:轉子 4:葉輪 5:殼體 6a:定子線圈 6b:轉子磁體 7:外殼 7a:側部 7a1:內周面 7a2:外周面 7b:底部 7b1:上側端面 7b2:肩面 8:軸承套 8a:內周面 8b:上側端面 8b1、8c1:半徑方向槽 8c:下側端面 8d:外周面 8d1:軸方向槽 9:密封部 9a:內周面 10:推力承載件 11、102:第一動壓產生部 11a、11b、12a、12b、104:動壓槽 11c、105:環狀丘部 11d、11e、12d、12e:傾斜丘部 12、103:第二動壓產生部 13:圓筒面 100:動壓軸承 101:內周面 D:碟片 Da、Da1、Da2、Db、Db1、Db2:軸方向寬度 G:重心 L:軸承跨距 P:空間 R1、R2:徑向軸承部 S:密封空間 T、T1、T2:推力軸承部 θ1a、θ1b、θ2a、θ2b:傾斜角度
圖1是風扇馬達的截面圖。 圖2是組入所述轉軸馬達中的流體動壓軸承裝置的截面圖。 圖3是組入所述流體動壓軸承裝置中的本發明的一實施形態的動壓軸承（軸承套）的截面圖。 圖4是其他實施形態的流體動壓軸承裝置的截面圖。 圖5是HDD的轉軸馬達的截面圖。 圖6是表示軸的振擺回轉量的模擬結果的曲線圖。 圖7是表示軸的振擺回轉量的模擬結果的曲線圖。 圖8是表示軸的振擺回轉量的模擬結果的曲線圖。 圖9是現有的動壓軸承的截面圖。 圖10是圖9的動壓軸承的變形例的截面圖。 圖11是圖9的動壓軸承的其他變形例的截面圖。
8:軸承套(動壓軸承)
8a:軸承套的內周面
8b:軸承套的上側端面
8b1、8c1:半徑方向槽
8c:軸承套的下側端面
8d:軸承套的外周面
8d1:軸方向槽
11:第一動壓產生部
11a、11b、12a、12b:動壓槽
11c:環狀丘部
11d、11e、12d、12e:傾斜丘部
12:第二動壓產生部
13:圓筒面
Da、Da1、Da2、Db1、Db2:軸方向寬度
L:軸承跨距
θ1a、θ1b、θ2a、θ2b:傾斜角度

Claims (6)

  1. 一種動壓軸承，於內周面包括沿著軸方向分離設置的第一動壓產生部以及第二動壓產生部，且 各動壓產生部包括以人字形形狀排列的傾斜方向不同的多條動壓槽， 第一動壓產生部於傾斜方向不同的多條動壓槽的軸方向間包括環狀丘部， 第二動壓產生部的傾斜方向不同的多條動壓槽於軸方向上連續。
  2. 如請求項1所述的動壓軸承，其中所述第一動壓產生部的所述動壓槽相對於周方向的傾斜角度小於所述第二動壓產生部的所述動壓槽相對於周方向的傾斜角度。
  3. 一種流體動壓軸承裝置，包括：如請求項1或請求項2所述的動壓軸承；軸構件，插入所述動壓軸承的內周；以及徑向軸承部，藉由形成於所述動壓軸承的內周面與所述軸構件的外周面之間的徑向軸承間隙的潤滑流體的動壓作用支持所述軸構件的相對旋轉。
  4. 一種馬達，包括：如請求項3所述的流體動壓軸承裝置；轉子，與所述軸構件或所述動壓軸承一體旋轉；以及驅動部，旋轉驅動所述轉子。
  5. 如請求項4所述的馬達，將所述第一動壓產生部配置於較所述第二動壓產生部更接近包括所述轉子的旋轉側整體的重心的軸方向位置。
  6. 如請求項4或請求項5所述的馬達，其中所述轉子包括葉輪。
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