流體動(dòng)壓軸承裝置以及具備該流體動(dòng)壓軸承裝置的電動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體動(dòng)壓軸承裝置以及具備該流體動(dòng)壓軸承裝置的電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，流體動(dòng)壓軸承裝置具有高速旋轉(zhuǎn)、高旋轉(zhuǎn)精度以及低噪聲等特長(zhǎng)。為了發(fā)揮這樣的特長(zhǎng)，流體動(dòng)壓軸承裝置適合作為搭載于以信息設(shè)備為代表的各種電氣設(shè)備的電動(dòng)機(jī)用的軸承裝置，具體而言，適合作為組裝于HDD等碟盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置的主軸電動(dòng)機(jī)用的軸承裝置、組裝于PC等的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)用的軸承裝置等而使用。
[0003]流體動(dòng)壓軸承裝置具備用于相對(duì)于靜止體在徑向方向上支承旋轉(zhuǎn)體的徑向軸承部、以及用于相對(duì)于靜止體在推力方向上支承旋轉(zhuǎn)體的推力軸承部。近年來(lái)，經(jīng)常由以非接觸的方式支承旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)壓軸承來(lái)構(gòu)成上述徑向軸承部以及推力軸承部雙方。
[0004]作為具有由動(dòng)壓軸承構(gòu)成的徑向軸承部以及推力軸承部的流體動(dòng)壓軸承裝置，提出了各種裝置。例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的圖1、圖6中記載了如下的流體動(dòng)壓軸承裝置，所述流體動(dòng)壓軸承裝置在設(shè)置于靜止體的燒結(jié)金屬制的套筒部(在該文獻(xiàn)內(nèi)的名稱(chēng)為“動(dòng)壓型軸承”)的內(nèi)周面形成有徑向軸承部的徑向軸承間隙，并且在套筒部的軸向一側(cè)的端面形成有推力軸承部的推力軸承間隙。在由動(dòng)壓軸承構(gòu)成推力軸承部的情況下，在形成推力軸承間隙的對(duì)置兩面的任一方設(shè)置推力動(dòng)壓產(chǎn)生部。推力動(dòng)壓產(chǎn)生部通常包括排列為人字形狀、螺旋形狀的多個(gè)動(dòng)壓槽和劃分形成動(dòng)壓槽的凸?fàn)畹耐黄鸩?。在該情況下，隨著旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，推力軸承間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油沿著推力動(dòng)壓產(chǎn)生部而流動(dòng)，通過(guò)將該潤(rùn)滑油壓入到推力軸承間隙中的間隙寬度小的寬度狹窄部，從而提高推力軸承間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油的壓力(在推力軸承間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油中產(chǎn)生動(dòng)壓作用)，由此形成有動(dòng)壓軸承構(gòu)成的推力軸承部。
[0005]然而，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的流體動(dòng)壓軸承裝置那樣，在套筒部的軸向兩側(cè)形成有空間的情況下，隨著軸承裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)會(huì)使充滿(mǎn)兩空間的潤(rùn)滑油的壓力平衡失衡。若放任這樣的壓力平衡的失衡，則推力方向上的旋轉(zhuǎn)體的支承精度(軸承性能)不穩(wěn)定化。
[0006]為了盡可能地防止這種問(wèn)題發(fā)生，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的那樣，設(shè)置用于連通套筒部的兩端面(在套筒部的一端面形成的空間和在套筒部的另一端面形成的空間)的連通路是有效的。即，若設(shè)置這樣的連通路，則即使在上述兩個(gè)空間之間發(fā)生潤(rùn)滑油的壓力平衡失衡的情況，通過(guò)使?jié)櫥徒?jīng)由連通路從高壓側(cè)向低壓側(cè)流動(dòng)，從而在早期消除壓力平衡的失衡。因此，能夠穩(wěn)定地維持所希望的軸承性能(特別是，推力方向的軸承性能)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在套筒部的外周面或與之對(duì)置的殼體的內(nèi)周面上設(shè)置軸向槽從而形成連通路。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2004-308921號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]如上所述，連通路能夠穩(wěn)定地維持流體動(dòng)壓軸承裝置的軸承性能，在提高流體動(dòng)壓軸承裝置的可靠性方面是有益的。然而，為了形成連通路，需要在套筒部的外周面或與之對(duì)置的內(nèi)周面的至少一方追加設(shè)置軸向槽，在這方面上，多少會(huì)導(dǎo)致制造成本的增加。近年來(lái)，由于組裝有流體動(dòng)壓軸承裝置的電動(dòng)機(jī)、以及搭載有該電動(dòng)機(jī)的各種信息設(shè)備的低廉化迅速發(fā)展，因此要求使流體動(dòng)壓軸承裝置進(jìn)一步低成本化。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高的流體動(dòng)壓軸承裝置，該流體動(dòng)壓軸承裝置能夠省略連通路而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的成本降低，并且能夠發(fā)揮?維持所希望的軸承性能。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]本發(fā)明人進(jìn)行認(rèn)真研究發(fā)現(xiàn)，若燒結(jié)金屬制的套筒部具有能夠使規(guī)定量以上的潤(rùn)滑油流通這樣的多孔質(zhì)組織(無(wú)數(shù)的內(nèi)部氣孔連續(xù)而成的連續(xù)氣孔)，則在省略連通路的情況下，即使發(fā)生壓力平衡的失衡，也能夠在早期消除壓力平衡的失衡、即能夠?qū)⑻淄膊康亩嗫踪|(zhì)組織活用為代替連通路的構(gòu)件。并且，發(fā)現(xiàn)若套筒部的油滲透率相對(duì)于在旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)沿推力動(dòng)壓產(chǎn)生部流動(dòng)的潤(rùn)滑油的質(zhì)量流量的比例“=(油滲透率/質(zhì)量流量)X 100”在恒定值以上(具體而言，4%以上)，則能夠?qū)⑻淄膊康亩嗫踪|(zhì)組織活用為代替連通路的構(gòu)件，由此完成本發(fā)明。
[0015]需要說(shuō)明的是，對(duì)于上述的“質(zhì)量流量”，例如在由多個(gè)動(dòng)壓槽和用于劃分形成該多個(gè)動(dòng)壓槽的凸?fàn)畹耐黄鸩繕?gòu)成推力動(dòng)壓產(chǎn)生部的情況下，能夠根據(jù)動(dòng)壓槽的槽深度、槽寬度以及個(gè)數(shù)等進(jìn)行計(jì)算，其單位為“g/10min”。另外，上述的“油滲透率”是指，用于定量地表示燒結(jié)金屬制的套筒部能夠使多少潤(rùn)滑油經(jīng)由其多孔質(zhì)組織而流通的參數(shù)。通過(guò)在使負(fù)載了規(guī)定壓力的潤(rùn)滑油向套筒部的軸孔(軸向的貫通孔)流動(dòng)10分種的期間內(nèi)，測(cè)定從向套筒部的外徑面開(kāi)口的表面開(kāi)口滲出的潤(rùn)滑油的總重量，從而求出油滲透率，其單位與上述質(zhì)量流量相同為“ g/1Omin ”。油滲透率的測(cè)定方法的詳細(xì)內(nèi)容在后文敘述。
[0016]基于上述見(jiàn)解，在本發(fā)明中，提供一種流體動(dòng)壓軸承裝置，其具備:靜止體?’旋轉(zhuǎn)體，其相對(duì)于靜止體進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)；燒結(jié)金屬制的套筒部，其設(shè)置于靜止體或旋轉(zhuǎn)體，且在軸向兩側(cè)具有端面；徑向軸承間隙，其由套筒部的外周面形成；推力軸承間隙，其由套筒部的軸向一側(cè)的端面形成；潤(rùn)滑油，其充滿(mǎn)套筒部的內(nèi)部氣孔、徑向軸承間隙以及推力軸承間隙；以及推力動(dòng)壓產(chǎn)生部，伴隨旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，推力軸承間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油沿著推力動(dòng)壓產(chǎn)生部流動(dòng)，從而使推力軸承間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油產(chǎn)生動(dòng)壓作用，在推力方向上的一方對(duì)旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行非接觸支承，所述流體動(dòng)壓軸承裝置的特征在于，相對(duì)于在旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)沿著推力動(dòng)壓產(chǎn)生部流動(dòng)的潤(rùn)滑油的質(zhì)量流量，套筒部具有4%以上的油滲透率。
[0017]如上所述，若相對(duì)于在旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)沿著推力動(dòng)壓產(chǎn)生部而流動(dòng)的潤(rùn)滑油的質(zhì)量流量，燒結(jié)金屬制的套筒部具有4%以上的油滲透率，則即使隨著旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)，在由套筒部的一端面形成的空間(推力軸承間隙)中潤(rùn)滑油的壓力升高，在推力軸承間隙和由套筒部的另一端面形成的空間之間發(fā)生壓力平衡的失衡，在這種情況下，也能夠通過(guò)經(jīng)由套筒部的多孔質(zhì)組織使軸承裝置內(nèi)的潤(rùn)滑油積極地流動(dòng)循環(huán)(潤(rùn)滑油在推力軸承間隙與由套筒部的另一端面形成的空間之間往返)來(lái)消除上述壓力平衡的失衡，因此能夠避免推力方向上的軸承性能不穩(wěn)定化這樣的情況。因此，能夠提供一種可靠性高的流體動(dòng)壓軸承裝置，該流體動(dòng)壓軸承裝置能夠省略連通路從而實(shí)現(xiàn)成本降低，并且能夠發(fā)揮.維持所希望的軸承性能。但是，由于油滲透率的大小與套筒部的密度(氣孔率)、內(nèi)部氣孔的大小成比例，因此若油滲透率過(guò)高，則會(huì)對(duì)軸承面的耐磨損性、軸承間隙的油膜形成能力帶來(lái)負(fù)面影響。因此，優(yōu)選油滲透率為15%以下。
[0018]然而，對(duì)于燒結(jié)軸承，具有以鐵為主要成分的鐵系、以銅為主要成分的銅系、包含鐵和銅并以鐵為主要成分的鐵銅系、包含鐵和銅并以銅為主要成分的銅鐵系等。對(duì)于鐵系的燒結(jié)軸承，由于作為主要成分的鐵比銅硬，因此軸承面(形成軸承間隙的面)的耐磨損性?xún)?yōu)異。另外，由于作為主要成分的鐵為硬質(zhì)，因此壓縮成形性比銅系、銅鐵系的燒結(jié)軸承差，因此，能夠容易提高與氣孔率、內(nèi)部氣孔的大小成比例(取決于氣孔率、內(nèi)部氣孔的大小)的油滲透率。但是，由于油滲透率越高，則在旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)軸承間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油越容易進(jìn)入燒結(jié)軸承的內(nèi)部氣孔，產(chǎn)生所謂的壓力散逸，因此形成于軸承間隙的油膜的剛性降低導(dǎo)致支承能力降低。另一方面，對(duì)于銅系以及銅鐵系的燒結(jié)軸承，由于以與鐵相比為軟質(zhì)的銅為主要成分，因此在軸承面的耐磨損性這一點(diǎn)上比鐵系的燒結(jié)軸承差，但與能夠高密度地壓縮成形相應(yīng)地，能夠在軸承間隙形成高剛性的油膜，能夠抑制因軸承面與對(duì)象構(gòu)件的滑動(dòng)接觸而引起的軸承面的磨損。然而，若高密度地壓縮成形，則難以獲得具有所希望的油滲透率的燒結(jié)軸承。根據(jù)以上的研究，對(duì)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為，套筒部通過(guò)對(duì)包含鐵系粉末以及銅系粉末的原料粉末的壓坯進(jìn)行燒結(jié)而獲得，并且鐵的含量比銅的含量多(即，鐵銅系的燒結(jié)軸承)。由此，能夠可靠地獲得具有所需的油滲透率、軸承面的耐磨損性高、并且油膜形成能力優(yōu)異的套筒部。
[0019]在上述結(jié)構(gòu)中，能夠采用如下方式，S卩，套筒部通過(guò)對(duì)原料粉末的壓坯進(jìn)行燒結(jié)而形成，該原料粉末包含平均粒徑相對(duì)較大的鐵系粉末和平均粒徑相對(duì)較小的銅系粉末。這樣一來(lái)，由于容易形成直徑大的內(nèi)部氣孔(粗大氣孔)，因此容易使套筒部確保所需的油滲透率。
[0020]在獲得上述結(jié)構(gòu)的套筒部時(shí)，若使包含鐵系粉末以及銅系粉末的原料粉末的壓坯的加熱溫度(燒結(jié)溫度)接近銅的熔點(diǎn)(1083°C)，則銅溶出促進(jìn)鐵與銅的合金化，因此能夠獲得軸承面的耐磨損性?xún)?yōu)異的套筒部。另一方面，若促進(jìn)了鐵與銅的合金化，則在存在有銅(銅系粉末)的部位形成氣孔，因此，雖然套筒部的油滲透率提高，但軸承面的耐磨損性、軸承間隙的油膜的形成性(油膜剛性)降低。考慮到這種情況，套筒部?jī)?yōu)選通過(guò)以900°C以上1083°C以下的溫度對(duì)上述壓坯進(jìn)行加熱而形成，更優(yōu)選為通過(guò)以900°C以上1000°C以下的溫度對(duì)上述壓坯進(jìn)行加熱而形