專利名稱：軸承單元和使用軸承單元的電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種軸承單元，它支撐轉動的轉動軸或者支撐用于軸上轉動 的轉動元件，以及使用軸承單元的電機。
背景技術：
已知用于支撐轉動的轉動軸的各種軸承單元，相關技術中軸承單元的一個例子具有如圖18所示的構造。參考圖18，所示軸承單元100支撐轉動的轉動軸101,還包括用于在周 向支撐轉動軸101的徑向軸承104,以及一個外殼105，所述徑向軸承104 容納在其中。軸承單元100內,徑向軸承(radial bearing) 104配合潤滑油，潤滑油為 注入外殼105內的粘性流體，以形成動壓流體軸承(dynamic pressure fluid bearing)。用于生成動壓的動壓生成槽111形成在徑向軸承104的內周表面 上，徑向軸承104內安裝轉動軸101。轉動軸101支撐在徑向軸承104上，徑向軸承104容納在外殼105內， 外殼105是一單獨元件，它具有這樣的形狀，容納和包圍形成如圖18所示 的圓柱形的徑向軸承104,它通過合成樹脂材料整體形成。外殼105包括具有圓柱形狀的殼體106，與殼體106整體形成的底部封 閉部分107,以封閉殼體106的第一端側，并形成第一端側，以及一與殼體 106整體形成的頂部封閉部分108,并形成殼體106的第二端側。該方法形 成的外殼105成為一個整體部件，這樣徑向軸承104設置在殼體106的內周 側，殼體106由注塑成型合成樹脂材料制成，這樣外殼105環(huán)繞圓柱形狀的 徑向軸岸義104的周圍。軸裝配孔(shaft fitting hole)109設置在頂部封閉部分108的中間部分，支 撐容納在外殼105內的徑向軸承104轉動的轉動軸101裝配在軸裝配孔109 內。推力軸承(thrust bearing)110在底部封閉部分107的內表面的中間部分整 體形成，軸承支撐部分102設置在支撐在徑向軸承104上的轉動軸101的沿
推力方向的第 一端側，在推力軸承110上受支撐轉動。
推力軸承110形成樞軸承，它支撐轉動軸101的軸承支撐部分102，并 在一點形成弓形或錐形。
軸裝配孔109形成為它在其周向表面與轉動軸101的軸體部分103的外 周表面配合，以限定一空氣間隙112,該空氣間隙的距離足以防止注入外殼 105的潤滑油113從外殼105內泄漏。
錐形部分114設置在轉動軸101的外周表面，與軸裝配孔109的內周表 面相對。錐形部分114向空氣間隙112提供在轉動軸101的外周表面和軸裝 配孔109的內周表面之間的壓力梯度，以產生將注入外殼105的潤滑油113 吸入外殼105內部的力，從而防止注入外殼105內的潤滑油113泄漏。
參照圖18,軸承單元IOO如此設計，轉動軸101僅在它靠近軸裝配孔 109的一端露出，除了軸裝配孔109的小間隙外，其余均被外殼部件無縫覆 蓋。所以軸7 義單元IOO可以防止?jié)櫥?13泄漏到外殼105的外部。換句話 說與外殼通過如粘合劑之類的密封材料粘結組裝兩個或多個外殼部件的替 換設計相比較，軸承單元IOO確保能防止泄漏其中。此外，因為只有軸裝配 孔109的間隙作為與外界的連通部分，所以可以防止?jié)櫥褪軟_擊擴散。
然而上述軸承單元100中，當轉動軸101和外殼105相互相對轉動產生 動壓時，軸承單元100內部的靜壓急劇下降。隨著外殼105內部的壓力下降， 殘留氣體，例如外殼105內部殘留的少量氣體，以及溶解在粘性流體如潤滑 油中的氣體將會膨脹。因此粘性流體可能受到擠壓并從軸的外露部分泄漏。 軸承單元100內，如果潤滑油泄漏將很難保留，就可能不會維持好的潤滑狀 態(tài)。
因此，圖18所示的這種軸承單元IOO存在一個問題，當轉動軸101和 外殼105的相對轉動產生動壓時，外殼105內部的殘留氣體可能膨脹引起潤 滑油泄漏。
已經公開了一種解決上述問題的軸承單元，例如7>開號No.2005-69382 的曰本專利。該軸承單元除了上述軸承單元結構外，還包括用于連通轉動軸 推力方向的第 一和第二端側的連通路徑，第 一和第二端側從徑向軸承相互凸 出。連通^^徑防止軸的封閉端側的壓力下降。此外，連通^^徑通過軸裝配孔 排放外殼內的殘留氣體，從而防止?jié)櫥托孤?br> 然而上述軸承單元，當外殼內的殘留氣體從軸承插入孔經過連通路徑排
放到外界時，隨著殘留氣體從封閉端側向軸的開口端前進，殘留氣體的氣泡 有時聚積在一起，形成氣泡大小變大的氣泡。產生這種氣泡大小變大的氣泡， 他們有可能停留在連通路徑內，使氣泡不能經過連通路徑順利排放到外界。 殘留氣體有時S1起潤滑油泄漏。發(fā)明內容因此，需要提供一種軸承單元和電機，它防止外殼內軸和外殼的相對轉 動引起的壓力下降，通過防止由于外殼內的壓力下降引起的殘留氣體膨脹， 外殼內的粘性流體被壓到外殼外部的泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，粘性流體如注入外殼 的潤滑油能夠順利排放，從而能夠確保潤滑油的長期保存。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種軸承單元，包括徑向軸承；推力 軸承；路徑形成部件；外殼；粘性流體；以及一個連通路徑。徑向軸承構造 成沿周向支撐軸。推力軸承構造成沿推力方向支撐軸的一端。路徑形成部件 設置在徑向軸承和推力軸承的外部。外殼形成為容納封閉狀態(tài)的路徑形成部 件，并具有裝配軸的軸裝配孔。粘性流體注入外殼內。從徑向軸承凸出，沿 推力方向連接軸的第一端側和第二端側的連通路徑，在路徑形成部件和徑向 軸承之間形成。連通路徑具有在徑向軸承周表面上沿軸向形成的軸向路徑， 以及在徑向軸承的第二端側表面形成的第二端側路徑。第二端側路徑由數(shù)個 凸起形成，這些凸起形成在徑向軸承的第二端側表面以及與徑向軸承的第二 端側表面相對的表面之一上。第二端側路徑的橫截面面積大于軸向路徑的橫 截面面禾口、。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供一電機，包括一個定子， 一個轉子， 以及構造成支撐在定子上轉動的轉子的軸承單元，為此使用上述軸承單元。軸承單元和電機中，防止軸和外殼的相對轉動引起的外殼內的壓力下 降，外殼內的粘性流體如潤滑油中的殘留氣體能夠滿意地排放。此外，還能 防止由于殼體內壓降使殘留氣體膨脹而產生的外殼內部的粘性流體被擠壓 到軸承單元外部而出現(xiàn)的泄漏現(xiàn)象。從而能夠確保潤滑油長期保存，以及維 持良好的潤滑性能。


圖1是橫截面視圖，表示應用本發(fā)明的一個實施例的電機的構造；200710152732.2說明書第4/16頁圖2是沿圖3的線Y-Y的橫截面視圖，表示應用本發(fā)明的一個實施例 的4由岸義單元；圖3是沿圖2的線X-X的橫截面視圖；圖4是垂直截面視圖，表示在軸承單元的徑向軸承的一個內部周向表面 形成的動壓生成槽；圖5是立體透視圖，表示路徑形成部件和徑向軸承之間形成的連通路徑；圖6是沿圖7的線Y，-Y，的路徑形成部件的橫截面視圖，表示路徑形成 部件上形成的第一和第二槽；圖7是表示第一和第二槽的路徑形成部件的垂直橫截面視圖；圖8是路徑形成部件的蓋部件的橫截面視圖，表示在路徑形成部件的蓋 部件上形成的路徑形成凸起；圖9是路徑形成部件的蓋部件的底部平面視圖，表示在路徑形成部件的 蓋部件上形成的路徑形成凸起；圖10是沿圖2的線I-I的橫截面視圖，表示在路徑形成部件的蓋部件底 部上形成的路徑形成凸起，通過路徑形成凸起用于形成連通路徑和第三路 徑；圖ii是沿圖7的線n-n的橫截面視圖，表示在路徑形成部件主體的內周表面上形成的第 一槽，用于形成從第 一槽形成的連通路徑和第 一路徑； 圖12是表示制造軸承單元的工序中的臨時組裝步驟的示意圖； 圖13是表示制造外殼的工序中的注塑成型工序的示意圖； 圖14是表示在路徑形成部件的蓋部件上形成的另一路徑形成凸起的橫截面視圖；圖15是圖14所示的路徑形成部件的蓋部件的底部平面視圖； 圖16是表示在路徑形成部件的蓋部件上形成的又一路徑形成凸起的橫 截面一見圖；圖17是圖16所示的路徑形成部件的蓋部件的底部平面視圖； 圖18是表示現(xiàn)有技術軸承單元的橫截面視圖。
具體實施方式
以下說明應用本發(fā)明的一個實施例的軸承單元，以及采用本發(fā)明的一個7
實施例且使用軸承單元的電機。本實施例中，電機使用在設置在電子裝置的散熱裝置中，如便攜式電腦， 它是一種信息處理裝置，執(zhí)行運算操作指令，并給出各種信息。便攜式電腦 或類似電子裝置包括設置在它的內部的散熱裝置。散熱裝置包括金屬制的底 座，連接到底座的電機l，由電機1驅動轉動的風扇3,容納風扇3的風扇殼體4,以及散熱片。用于驅動散熱裝置的風扇3轉動的電機1將詳細說明。應用本發(fā)明的一個實施例的使用軸承單元30的電機1包括轉子11和定 子12,如圖1所示。定子12帶有完整的風扇殼體4的頂部板4a端，它容納電機1以及由電 機1驅動的風扇3。定子12包括定子軛13、應用本發(fā)明的一個實施例的軸 承單元30、線圈14以及線圈14纏繞的鐵心15。定子軛13可以整體形成在 風扇殼體4的頂板4a上，即形成風扇殼體4的前部，或者為與風扇殼體4 分開的單獨元件。定子軛13—般由鐵制成。軸承單元30通過裝配力或粘著 力或通過裝配力和粘著力一起，在定子軛13的中心部分固定到圓柱形的支 架16上。軸承單元30力配合的支架16與定子軛13—體構成圓柱形。應當 注意軸承單元30固定到支架16不限于上述方法，例如還可通過填隙固定或 者彈性凸起嚙合或者應用類似替換物。鐵心15連接到與定子軛13 —體固定的軸承單元30的外周。通過驅動 電流的線圈14纏繞在鐵心15上。轉子11與定子12配合構成電機1，轉子11連接到支撐軸承單元30轉 動的轉動軸31上，并與轉動軸31 —起轉動。轉子11包括轉子軛17和風扇 3,風扇3具有多個葉片19并與轉子軛17—起轉動。風扇3的葉片19通過 在轉子輒17的外周上注塑成型來與轉子軛17 —體形成。環(huán)形轉子;茲鐵20設置在轉子軛17的圓柱部分17a的內周表面上，這樣 它與定子12的線圈14相對。轉子磁鐵20為一塑性》茲鐵，它具有可替換地 設置在它的周方向的S極和N極，并通過粘合劑連接到轉子軛17的內周表 面。轉子》茲鐵20還可以形成為橡膠》茲鐵(rubber magnet)、燒結一磁鐵(sintered magnet)或類似物。轉子軛17具有凸臺部分21，它與設置在支撐軸承單元30的轉動軸31 的端部的安裝部分32力配合，這樣它就能與轉動軸31—體轉動。凸臺部分 21設置在轉子扼17的平板部分17b的中間部分，并有一個在其中形成的通 孔21a。電機1中具有上述構造，驅動電流以預定的激勵模式從電機1外部提供 的驅動電路部分供給定子12側的線圈14。于是轉子11通過線圈14產生的 /磁場和轉子11側的轉子石茲4失20產生的/f茲場之間的作用而與轉動軸31 —體 轉動。隨著轉子11的轉動，具有葉片19并連接到轉子11的風扇3也與轉 子11 一體轉動，隨著風扇3的轉動，裝置外部的氣體通過設置在構成計算 機的外殼的開口吸入，并在外殼內和外殼上的散熱片周圍循環(huán)，然后經過通 孔排放到外殼外部。結果，發(fā)熱元件產生的熱量散發(fā)到計算機主體外部以冷 卻計算機主體?，F(xiàn)在對電機1內使用的軸承單元30進行詳細說明。對照圖1、 2和3,支撐電機1的轉動軸31轉動的軸承單元30包括沿周 向支撐轉動軸31的徑向軸承33，在徑向軸承33的外部形成的路徑形成部件 34,容納^各徑形成部件34的外殼37,在路徑形成部件34和徑向軸岸義33之 間形成的連通^各徑50。徑向軸承33由燒結金屬形成為圓柱形。徑向軸承33配合注入外殼37 內的作為粘性流體的潤滑油42構成動壓流體軸承。徑向軸承33具有動壓生 成槽43和44，它們形成在裝配轉動軸31的內周表面上。對照圖4，動壓生成槽43和44在徑向軸承33的內周表面形成為多個成 對V形的動壓生成槽43和44。動壓生成槽43和44的形成使得槽43a和44a 的V形的底部指向轉動軸31的轉動方向Rl。這里的動壓生成槽43和44沿 圓柱徑向軸承33的軸向，向上和向下相互平行形成，這樣動壓生成槽43形 成在軸的外露端，該端上軸是開口的，而動壓生成槽44形成在軸的非外露 端，即下文中描述的推力軸承端，該端上軸是非開口的。設置在徑向軸承33 上的動壓生成槽43和44的數(shù)目和大小要根據(jù)徑向軸承33的大小、長度等 恰當?shù)剡x擇。應當注意徑向軸承33還可以由銅、不銹鋼或高分子材料形成。 此外，多個動壓生成槽43和44形成為V形，動壓生成槽不限于此，還可以 形成為箭尾形，這樣多個V形槽形成在徑向軸承的內周表面上，它們通過連 接槽沿周向相互連接。當轉動軸31轉動時，形成為動壓流體軸承的徑向軸承33支撐轉動軸31 。 具體地當裝配在徑向軸承33內的轉動軸31沿圖4所示的轉動方向R1繞中 心軸CL連續(xù)轉動時，注入外殼37內的潤滑油42在動壓生成槽43和44內 流動。于是潤滑油42在轉動軸31的外周表面和徑向軸承33的內周表面之 間產生動壓，從而支撐轉動的轉動軸31。這種情況下產生的動壓實現(xiàn)轉動軸 31的平滑轉動。徑向軸承33外部設置的路徑形成部件34具有這樣的形狀，它容納和包 圍形成為圖3和圖5所示的圓柱形的徑向軸承33。路徑形成部件34典型地 由合成樹脂材料形成。對照圖3和圖5，路徑形成部件34包括路徑形成部件主體35，它形成 為圍繞徑向軸承33的側面33a和底面33b,路徑形成部件的蓋部件36形成 為圍繞徑向軸承33的頂部表面部分33c。軸裝配孔36a設置在路徑形成部件 的蓋部件36的中間部分，支撐徑向軸承33上轉動的轉動軸31裝配在轉動 軸31內。推力軸承46 —體形成在路徑形成部件主體35的底部內表面一端的中間 部分，軸承支撐部分31a設置在沿支撐在徑向軸承33上的轉動軸31的軸向 推力方向的第一端側，用于支撐推力軸承46上的轉動。路徑形成部件34由 樹脂材料形成， 一般用作推力軸承46。推力軸承46形成為樞軸承，支撐轉 動軸31的軸承支撐部分31a，轉動軸31在一點形成弓形或錐形。這里應當注意，雖然推力軸承46構成路徑形成部件34的一部分，它也 可以獨立于^^徑形成部件34，并"i殳置在路徑形成部件34的底部。爪形的約束部分35a周向設置在路徑形成部件主體35的上部，并固定 路徑形成部件的蓋部件36，以覆蓋徑向軸承33的頂部表面部分33c。應當注意，雖然上述路徑形成部件34由樹脂材料制成，^a它還可以由 金屬材料或樹脂材料與金屬材料的混合材料制成，這里對材料沒有限制。當 路徑形成部件34由樹脂材料制成時，它的優(yōu)點在于可根據(jù)徑向軸承的相指 數(shù)(phase index)實現(xiàn)優(yōu)選形狀，此外還能低成本形成路徑形成部件34。用 于路徑形成部件34的樹脂材料可以是，例如，氟碳聚合物型合成樹脂材料 例如聚酰亞胺、聚酰胺或聚縮醛，諸如聚四氟乙烯特富龍或尼龍的一種合成 樹脂材料，或者諸如PC (聚碳酸酯)或ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的 一種合成樹脂材料。連通路徑50在路徑形成部件34和徑向軸承33之間形成。連通路徑50 沿著轉動軸31的推力方向連通第一端側和另一端側或者第二端側，轉動軸 31與徑向軸承33相互凸出。具體地，連通路徑50將轉動軸31的第一端側，
它是裝有推力軸承46的底部端，與轉動軸31的另一端或者第二端側連通， 它是^4圣形成部件的蓋部件36的軸裝配孔36a形成的頂部端。參照圖5、 6、 7、 8和9，連通路徑50由第一槽51、第二槽52、以及全 部在徑向軸承33和路徑形成部件34之間形成的多個路徑形成凸起53構成， 以連通徑向軸承33的第一端側和第二端側。第一槽51在^4圣形成部件34 的路徑形成部件主體35的內周表面的推力方向形成。第二槽52在路徑形成 部件主體35的底部的內表面端形成。路徑形成凸起53形成在路徑形成部件 的蓋部件36的內表面36b上形成。應當注意三個這樣的第一槽51的形成位置沿周向彼此間距相等的距離， 它們位于路徑形成部件主體35的內周表面并沿推力方向延伸。同時，三個 這樣的第二槽52的形成位置沿周向相互間距相等，它們位于路徑形成部件 主體35的表面，徑向軸承33位于路徑形成部件主體35上，第二槽沿著轉 動軸31的徑向延伸。路徑形成凸起53設置在沿周向相互間距相等的三個位 置，但在路徑形成部件的蓋部件36的內表面36b上的徑向相同。更具體地，參照圖3,每個連通路徑50包括第一路徑51a、第二路徑52a 和第三路徑53a。第一路徑51a形成為軸路徑，沿第一槽51在徑向軸承33 的周表面的軸向延伸。第二路徑52a形成為徑向軸承33的第一端側表面上 的第一端側路徑哪個，即沿第二槽52的底端。第三路徑53a形成為徑向軸 承33第二端側表面上的第二端側路徑，即路徑形成凸起53的相鄰部分的頂 部。第三路徑53a是由路徑形成凸起53在徑向軸岸義33的頂部表面部分33c 和內表面36b之間形成的間隙，內表面36b是路徑形成部件的蓋部件36的 底部表面，并位于上述路徑形成凸起53的相鄰部分之間。間隙的作用是作 為第三路徑53a。應當注意，雖然由第一和第二槽51和52構成的第一和第二路徑51a和 52a,以及由路徑形成凸起53構成的第三路徑53a的數(shù)量為三個，第一、第 二和第三路徑51a、 52a和53a設置成相互之間基本上呈等間距的關系，但 是第一、第二和第三路徑51a、 52a和53a的數(shù)目和排列并不局限于上述具 體數(shù)目和排列。參照圖10和11，第三路徑53a的橫截面S3沿垂直于第三路徑53a延伸 方向的橫截面積，大于第一路徑51a的橫截面Sl沿垂直于第三路徑51a延伸方向的一黃截面積。這里，第三路徑53a的橫截面S3是垂直于支撐在徑向軸承33上的轉動 軸31的徑向的第三路徑53a的橫截面，而第一路徑51a的橫截面Sl是平行 于支撐在徑向軸承33上的轉動軸31的軸向的橫截面。所以，具有比橫截面Sl大的橫截面S3的第三路徑53a，使得顆粒度大 于第一槽51允許通過的顆粒度大小的氣泡能夠>(人這里通過。應當注意第三路徑53a的橫截面S3具有槽深度L3，它取決于第三路徑 53a的軸向高度，還具有槽寬度W3，它取決于路徑形成凸起53的相鄰部分 之間的距離。同時，第一路徑51a的橫截面Sl基本上為梯形，它的槽深度Wl是第 一路徑51a沿轉動軸31的徑向尺寸，它的槽長度L1是第一槽51距徑向軸 承33的外周表面的深度。這里槽寬度Wl表示具有不同深度的槽的平均值， 還表示槽的中間部分高度的槽寬度。此外槽寬度Wl設置成大于槽長度U ， 例如為了便于制造。槽寬度Wl和槽長度L1中的較小的那個尺寸，這里就 是槽長度L1，它決定了能夠通過第一路徑51a的氣泡顆粒度。第三路徑53a的槽深度L3還可以設置成大于第一路徑51a的槽長度Ll。 此時向外界排放氣泡可以比前面提到的實施例更加順暢。同時，設置在徑向軸承33底部的第二路徑52a形成為，例如它的沿垂 直于第二路徑52a延伸的方向的橫截面，小于第一路徑51a的橫截面Sl,第 二路徑52a的槽深度小于第一路徑51a的槽長度L1。連通路徑50構造成上述樣式，通過連通從徑向軸承33凸出的轉動軸31 的開口端和非開口端，使非開口端上的靜壓平緩下降以降低兩區(qū)域之間的壓力。這里轉動軸31的開口端(之后稱作"軸開口端")是徑向軸承33的頂 端，稱作"軸非開口端")是徑向軸承33的底端，即設置路徑形成部件 的蓋部件36的一端。此外每個連通路徑50包括第二路徑52a，第一路徑51a 和第三路徑53a,它們按照從軸非開口端到軸開口端的順序設置，路徑橫截 面尺寸隨著乂人軸非開口端到軸開口端而增加。所以當潤滑油42從軸非開口 端到軸開口端循環(huán)時，它能夠使殘留氣體由此流向軸開口端，即使殘留氣體 的顆粒聚積在一起而逐步增大殘留氣體的氣泡尺寸。即帶有軸裝配孔41 (參照圖1和圖3)的一端，而轉動軸31的非開口 端(之后應當注意設置在上述徑向軸承33底部的第二^各徑52a還可以形成為，
它的垂直于第二路徑52a的延伸方向的橫截面積，小于第一路徑51a的橫截 面S1，即第二路徑52a的槽深度小于第一路徑51a的槽長度Ll，或者基本 等于第一路徑51a的槽深度以便于制造。因為連通路徑50連通從徑向軸承33凸出的轉動軸31的開口端和非開 口端，當轉動軸31和外殼37相互轉動產生動壓時，可以防止轉動軸31非 開口一側的軸非開口端上的轉動軸31端口的靜壓下降。因此連通^各徑50可 以防止由于內部靜壓下降在外殼37內產生的殘留氣體膨脹，或者潤滑油內 溶解的氣體膨脹造成的可能的潤滑油噴出。換句話說，由于連通路徑50可 以降低設置在徑向軸承33上的動壓生成槽的相對兩端43和44的壓力，所 以沒有壓力差，因此不會發(fā)生軸的偏移。此外，當動壓流體軸承類型的徑向軸承33生成動壓時，連通路徑50使 得潤滑油42在外殼37內部循環(huán)。具體地，潤滑油42從頂部表面33c —側 向著底部表面33b —側沿著徑向軸承33的內周一側方向循環(huán)，然后沿著徑 向軸承33的外周一側上的連通路徑50，從底部表面33b向著頂部表面33c 一側循環(huán)。這樣當潤滑油42在外周一側上循環(huán)時，連通路徑50能夠將潤滑 油42內的殘留氣體，從推力軸承46所在的軸非開口端輸送到設置有軸裝配 孔的軸開口端，并經過軸裝配孔41將殘留氣體排放到外界。除了剛剛描述的將殘留氣體排放到外界的方法，連通路徑50還可以經 過軸裝配孔41可靠地排放殘留氣體，以減少潤滑油42中的殘留氣體。這是 因為連通路徑50的第一、第二和第三路徑51a、 52a、 53a的橫截面積從軸 非開口端到軸開口端逐步增大，如上所述，即#_當殘留氣體的顆粒向著軸開口端前進時聚積在一起，也能夠避免殘留氣體顆粒停留在連通路徑50中間 堵塞連通路徑50的問題。此外，由于連通路徑50構造成具有最大橫截面積的第三路徑形成為由 路徑形成部件的蓋部件36的內部表面一側上形成的多個路徑形成凸起53構 成，位于軸開口端的第三路徑的橫截面積通過簡單設計就可以大于第 一路徑的橫截面積，不需要復雜的制造工藝等。容納路徑形成部件34的外殼37是一單體部件，它形狀可以容納和包圍 大致為圓柱形的路徑形成部件34，并通過合成樹脂材料整體形成。參照圖3，外殼37包括具有圓柱形狀的外殼主體38，底部封閉部件39， 它構成與外殼主體38—體形成的第一端側部分，這樣能封閉外殼主體38的
第一端側，以及與外殼主體38 —體形成并構成外殼主體38第二端側的頂部 封閉部分40。軸裝配孔41在頂部封閉部分40的中間部分形成，容納在外殼 37內，受支撐在徑向軸承33上轉動的轉動軸31裝配在軸裝配孔41內。上述具有這樣構造的外殼37與設置在外殼主體38的內周側的路徑形成 部件34—起，通過合成樹脂材料注塑成型一體形成，以包圍基本上為圓柱 形的3各徑形成部件34。換句話說，外殼37這樣形成，以封閉和容納徑向軸 承33容納在其內部的^各徑形成部件34,并具有裝配所述軸的軸裝配孔41。雖然具體地并不局限于使用合成樹脂材料形成外殼37,因為路徑形成部 件34與外殼37 —體形成，優(yōu)選是使用具有優(yōu)良潤滑性能的合成樹脂材料制 造外殼37。例如外殼37形成優(yōu)選是采用氟碳聚合物型的合成樹脂材料，諸 如聚酰亞胺、聚酰胺或者聚縮醛，以及諸如聚四氟乙烯特氟綸 (polytetrafluoro-ethylene Teflon)或尼龍之類的合成樹脂材料?；蛘咄鈿?7 形成可以使用像PC (聚碳酸酯)或ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或液體 晶體聚合物之類的合成樹脂材料。附帶地，因為軸承單元30具有無縫結構，其中外殼37與除了軸裝配孔 36a之外的徑向軸7 義33和路徑形成部件34 —起封閉，雖然從徑向軸承33 凸起的轉動軸31的軸開口端和軸非開口端由連通路徑50相互連通，它們除 了設置在外殼37上的軸裝配孔36a外，都從外部封閉。換句話說，軸承單 元30能夠防止?jié)櫥陀捎跊_擊或類似原因而擴散，因為連通路徑50設置在 從外部無縫形成和封閉的外殼37內。在外殼37內的徑向軸承33上，以及在與外殼37 —體設置的推力軸承 46上受支撐轉動的轉動軸31內部，由推力軸承46支撐的軸主體31b的軸承 支撐部分31a,成為弓形或錐形，轉動部件如電機1的轉子11連接到上面的 安裝部分32，設置在軸主體31b的另外一端。這里軸主體31b和安裝部分 32的直徑相等。參照圖3，轉動軸31的第一端側在軸承支撐部分31a處支撐在推力軸承 46上，它的軸主體31b的外周表面支撐在徑向軸承33上。這樣轉動軸31 支撐在外殼37上，從而設置在第二端側上的安裝部分32端從軸裝配孔41 上凸出，軸裝配孔41設置在外殼主體38的封閉部分40的頂部。同時，用于防止轉動軸31的軸竄動的軸竄動防止槽31c,設置在轉動軸 31上的軸承支撐部分31a和軸主體31b之間。起防止軸竄動作用的墊圈49
設置在路徑形成部件34上，它與軸竄動防止槽31c有對應關系。軸竄動防 止槽31c和墊圈49相互配合以提高安裝的操作性。墊圈49由高分子材料制 成，如尼龍、聚酰胺、聚酰亞胺或金屬材料，如不銹鋼或磷青銅。附帶地，軸裝配孔41的內徑稍大于軸主體31b的外徑，這樣裝配在軸 裝配孔41內的轉動軸31可以轉動，而不與軸裝配孔41的內周面滑動接觸。 此時軸裝配孔41的形成使得空氣間隙45的距離足以防止注入外殼37內的 潤滑油42在外殼37內泄漏，空氣間隙45設置在軸裝配孔41的內周面和軸 主體31b的外周面之間。軸裝配孔41在頂部封閉部分40內形成，以與轉動 軸31配合形成空氣間隙45來防止注入外殼37的潤滑油42泄漏，并形成油 密封部件。轉動軸31的外周面與軸裝配孔41的內周面相對，在它的上面具有錐形 部分47。錐形部分47的形成使得在轉動軸31的外周面和軸裝配孔41的內 周面之間形成的空氣間隙45沿向殼體37之外的方向膨脹。錐形部分47在 轉動軸31的外周面和軸裝配孔41的內周面之間形成的空氣間隙45內形成 壓力梯度，以產生將注入外殼37的潤滑油42吸入外殼37內部的力。因為 當轉動軸31轉動時，潤滑油42趨于被吸入外殼37內部，潤滑油42流入從 動壓生成流體軸承形成的動壓生成槽43和44，則一定會產生動壓。因此可 以實現(xiàn)轉動軸31的穩(wěn)定支撐，此外還可以防止注入外殼37的潤滑油42泄 漏。應用本發(fā)明的一個具體實施例的軸承單元30中，流入設置在構成動壓 流體軸承的徑向軸承33的動壓生成槽43和44內的潤滑油42從外殼37內 注入，以與空氣間隙45相對，空氣間隙45由在轉動軸31上形成的錐形部 分47和軸裝配孔41的內周面構成。換句話i兌，潤滑油42注入外殼37內的 間隙中，并浸漬由燒結金屬材料制成的徑向軸承33。根據(jù)軸承單元30，潤滑油42擴散的防止是通過調整空氣間隙45的距離 c和軸裝配孔41的高度H1來達到表面張力密封，位于空氣間隙45內的潤 滑油42產生壓力梯度，從而產生力將潤滑油42吸入帶有錐形部分47的外 殼37內。因此能防止空氣進入潤滑油42內，并防止?jié)櫥?2泄漏/人而4呆 證轉動軸31更穩(wěn)定的轉動。上述的軸承單元30上，雖然錐形部分47設置 在轉動軸31 —側，但它還可以設置在外殼37的軸裝配孔41的內周表面內。下面描述應用本發(fā)明的具體實施例，并具有上述構造的軸承單元30的
制造工藝。為了制造應用本發(fā)明的具體實施例的軸承單元30， ^各徑形成部件34連 接到徑向軸承33的外部以進行臨時安裝。在對徑向軸承33和路徑形成部件 34進行臨時安裝時，墊圈49作為防止轉動軸31軸竄動的裝置，連接到路徑 形成部件主體35，如圖12所示。然后^各徑形成部件主體35和i 各徑形成部件 的蓋部件36連接到為動壓流體軸承的徑向軸承33。這時推力軸承46在路徑 形成部件主體35內部一體形成。此外連通^各徑50在^各徑形成部件34和徑 向軸承33之間形成。然后，徑向軸承33和路徑形成部件34在臨時安裝狀態(tài)連接到金屬模， 前面提及的合成樹脂材料之一在臨時安裝狀態(tài)下的徑向軸承33外周表面和 路徑形成部件34上注塑成型以形成外殼37。此時外殼37內注塑成型，^4圣 形成部件34集成到外殼37內部，由頂部支撐部分40支持，在圓柱外殼主 體38的頂部和底部部分整體形成的底部封閉部分39, 乂人而固定到它的連接 位置。此外外殼37注塑成型，因為路徑形成部件34和徑向軸承33之間的 連通路徑50被路徑形成部件34切斷，所以不允許任何合成樹脂材料進入連 通^各徑50內。之后轉動軸31裝配到在頂部封閉部分40內形成的軸裝配孔41內，直 到它插入外殼37內。這時轉動軸31裝配到徑向軸承33內，插入帶有軸承 支撐部分31a的外殼37內，并在其中與推力軸承46相鄰。由徑向軸承33 支撐的轉動軸31受支撐在外殼37內轉動。轉動軸31插入外殼37之后，潤滑油42注入外殼37內。為了注入潤滑 油42,將插入轉動軸31的外殼37 4殳入容納潤滑油的注入箱內。然后通過真 空裝置將放置外殼的注入箱抽成真空。這樣注入箱放入大氣中，而潤滑油42 注入到外殼37內。此時潤滑油42這樣注入，如果由于溫度變化膨脹，它防止從軸裝配孔 41泄漏到外殼37外部，但是如果潤滑油42由于溫度變化緊縮，則不會發(fā)生 潤滑油不足以注入到在轉動軸31和軸裝配孔41之間的路徑形成部件34的 情況。換句話說，潤滑油42由于溫度變化而產生的油高度水平的變化設置 成保持在軸裝配孔41的范圍之內。當潤滑油42使用真空裝置通過真空抽吸注入到外殼37內時，外殼37 的內壓變得小于外殼37的外壓。從而防止?jié)櫥?2>^人外殼37泄漏。
因為軸承單元30的徑向軸承33由燒結金屬材料制成，潤滑油42注入 到徑向軸岸義33內，還注入到動壓生成槽43和44內，它們當轉動軸31轉動 時產生動壓。換句話說潤滑油42注入到外殼37的空氣間隙內。當上述軸承單元的外殼由合成樹脂材料模部件形成時，外殼的材料不限 于合成樹脂材料，外殼的形成還可以通過能混入使用金屬成型裝置形成的金 屬材料的合成樹脂材料或者其它形成材料。
具有上述構造的軸承單元30解決了軸件開口型動壓軸承單元的問題， 該軸承單元帶有樹脂材料制成的無縫外殼，它適于防止?jié)櫥托孤幸?個缺點是，隨著轉動軸的轉動同時發(fā)生的潤滑油中殘留氣體或者溶解的氣體 膨脹，使得容易發(fā)生潤滑油噴出。具體地，軸承單元30具有這樣的結構，即用于在徑向軸承的相對端和 路徑之間降低壓力的連通路徑50沿軸非開口端-連通^4圣-軸開口端延伸， 而不沿軸非開口端-路徑-殼體外側-軸開口端延伸，而連通路徑50在其 中形成的路徑形成部件34附近被外殼37覆蓋。
具體地，軸承單元30可以防止殘留氣體受擠壓引起的潤滑油泄漏，因 為路徑形成部件34帶有連通路徑50,它在徑向軸承33的上端和下端之間設 置軸承底端-路徑-軸承上端的路徑，這樣可以緩和軸非開口端，即封閉底 端上的靜壓下降。
此外，軸承單元30內，設置在連通路徑50的軸開口端上的第三路徑53a 的橫截面設置成大于第一路徑51a的橫截面，連通路徑50形成以增加它向 軸開口端的一黃截面。所以軸承單元30的混合在注入外殼37的潤滑油42內 的殘留氣體可以乂人連通^各徑50供應給設置軸裝配孔41的軸開口端，以/人軸 裝配孔41滿意地排放到外殼37外部。
此外軸承單元30內的連通路徑50，其中第三路徑53a的橫截面大于第 一路徑51a的橫截面，實現(xiàn)提供在路徑形成部件的蓋部件36的內表面36b 上形成的路徑形成凸起53。因此連通路徑50可通過簡單結構實現(xiàn)，而不需 復雜的制造工藝，并能如上所述滿意地排放殘留氣體。而且軸承單元30內，轉動軸31僅在它的軸裝配孔41 一側外露，但除 了轉動軸一端的軸裝配孔41的小間隙外，它與外殼37無縫封閉，這樣與外 界相連的通道僅保持設置在轉動軸31和外殼37之間的極小間隙。所以潤滑 油從注入潤滑油42的部件的結合處的結合部分泄漏的可能性被避免，從而
防止沖擊引起的潤滑油擴散，以達到良好的潤滑性能。根據(jù)應用本發(fā)明的具體實施例的軸承單元30,可以防止由于轉動軸31和外殼37的相對轉動造成的外殼37內的壓力下降，混合在粘性流體，如注 入外殼37內的潤滑油42中的殘留氣體的排放能夠順利實現(xiàn)。因此可以防止 由于外殼37內的壓力下降引起殘留氣體膨脹，從而使外殼37內部的潤滑油 42被擠壓到軸承單元30外部的泄漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。所以潤滑油能確定地長期 保存，以保持良好的潤滑性能。此外，多孔燒結金屬材料也用作徑向軸承33,雖然過去難以完全排放溶 解在注入燒結金屬周圍的潤滑油里的殘留氣體，根據(jù)應用本發(fā)明的具體實施 例的軸承單元30,可以滿意地排放注入徑向軸承33周圍潤滑油里的殘留氣 體。因此可以防止上述這種潤滑油泄漏現(xiàn)象，即使使用多孔燒結金屬材料或 類似材料，也可以長期保持良好的潤滑性能，以及實現(xiàn)并不昂貴的結構。應當注意上述軸承單元30內，三個路徑形成凸起53在路徑形成部件的 蓋部件36的內部表面上形成，這種路徑形成凸起53的數(shù)目不限于此，但必 須提供多個路徑形成凸起53,以在徑向軸承33的頂部表面部分33c和路徑 形成部件的蓋部件36之間形成這樣的路徑。例如可以設置五個路徑形成凸 起63,它們沿周向相互間距相等，如圖14和15所示。參照圖14和15，五個路徑形成凸起63沿周向以相互相等距離的位置， 設置在路徑形成部件的蓋部件66的內表面66b上。路徑形成凸起63沿轉動 軸31的軸向凸出。此外，路徑形成凸起在路徑形成部件的蓋部件的內部表面形成，并不限 于這種圓形的圓柱形，還可以形成為，例如橫截面具有大致為矩形的方柱形 狀，它的縱向與徑向一致，如圖16和17所示。參照圖16和17,三個路徑形成凸起73在路徑形成部件的蓋部件76的 內表面76b上，沿周方向相互等間距的位置形成，這樣它們在轉動軸31的 軸向凸出以具有矩形圓柱形狀。更具體地，每個路徑形成凸起73形成為， 它的與軸向垂直的橫截面形狀基本上為矩形，它的徑向尺寸基本上等于路徑 形成部件的蓋部件76相同方向的尺寸。同樣在路徑形成凸起63或73形成處，如圖14到17所示，在徑向軸承 33的頂部表面33c和路徑形成凸起63或73的底部表面63b或73b之間，以 及在路徑形成凸起63或73的相鄰部分之間形成第三路徑，類似于圖8和9
所示，其中設置路徑形成凸起53以形成上述第三路徑53a。同樣該例子中的 第三路徑的橫截面積大于第一路徑51a的橫截面積，與上述情況相似。此外，上述軸承單元30中，連通路徑50由第一和第二槽51和52,以 及設置在路徑形成部件34上的路徑形成凸起53構成，它們還可以在徑向軸 承33端形成。具體地，每個徑向軸承33和路徑形成部件34之間的連通3各徑50可以 由徑向軸承33的外周表面上沿推力方向形成的第一槽、第一端側帶有推力 軸承46的徑向軸承33的底部表面33b上形成的第二槽、以及與徑向軸承33 的第一端側相對的第二端側表面即頂部表面33c上形成的多個路徑形成凸起 構成。徑向軸承33的第一端側和第二端側從而相互連通。本實施例中，由 路徑形成凸起構成的路徑橫截面大于由第 一槽構成的路徑橫截面。此外，軸承單元30內形成的連通路徑可以是第一和第二槽51和52，和 設置在路徑形成部件34—側的路徑形成凸起53、 63或73的混合結構，第 一和第二槽以及路徑形成凸起設置在徑向軸承33上。應用本發(fā)明的具體實施例的電機1包括支撐在定子12上轉動的轉子11 的軸承單元30。因此電機1可以防止?jié)櫥偷男孤㈤L期保持良好的潤滑 性能。卻風扇電機或者硬盤驅動的主軸電動機的軸岸義，還可以作為各種電才幾的軸承。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的軸承單元不僅可以應用到電機，還可以廣泛 應用到具有轉動軸或者支撐繞軸轉動的部分的各種機構。本領域技術人員應當理解，在所附的權利要求或其同等范圍之內的情況 下，根據(jù)設計需求和其它因素，可以進行各種改變、結合、次結合和替換。相關申請的交叉引用本發(fā)明包含2006年7月5日向日本專利局提交的日本專利申請 JP2006-185985的主題內容，該申請的全部內容在這里引用作為參考。
權利要求
1.一種軸承單元，其包括構造成沿周向支撐軸的徑向軸承；構造成沿推力方向支撐軸的一端的推力軸承；設置在所述徑向軸承和所述推力軸承外側上的路徑形成部件；在封閉狀態(tài)下用于容納所述路徑形成部件的外殼，該外殼具有裝配所述軸的軸裝配孔；填充在所述外殼內的粘性流體；連通路徑，其將軸的第一端側和第二端側沿推力方向連通，連通路徑在所述路徑形成部件和所述徑向軸承之間從所述徑向軸承凸出；所述連通路徑具有沿軸向形成在所述徑向軸承的周表面上的軸向路徑，以及形成在所述徑向軸承的第二端側表面上的第二端側路徑，其中所述第二端側路徑由多個凸起構成，這些凸起形成在所述徑向軸承的第二端側表面以及與所述徑向軸承的第二端側表面相對的所述外殼的表面之一上，所述第二端側路徑的橫截面的橫截面積大于所述軸向路徑的橫截面積。
2. —種電^L,其包括 定子；轉子；軸承單元，其構造成支撐所述轉子以在所述定子上旋轉；所述軸承單元包括構造成沿周向支撐所述轉子的軸的徑向軸承； 構造成沿推力方向支撐軸一端的推力軸承； 設置在所述徑向軸承和所述推力軸承外側上的路徑形成部件； 在封閉狀態(tài)下用于容納所述路徑形成部件的外殼，它具有裝配所述 軸的軸裝配孔；填充在所述外殼內的粘性流體；連通路徑，其將軸的第一端側和第二端側沿推力方向連通，連通路 徑在所述路徑形成部件和所述徑向軸承之間從所述徑向軸承凸出；所述連通路徑具有沿軸向形成在所述徑向軸承的周表面的軸向路 徑，以及形成在所述徑向軸承的第二端側表面上的第二端側路徑，所述第二端側路徑由多個凸起構成，這些凸起形成在所述徑向軸承的第 二端側表面以及與所述徑向軸承的第二端側表面相對的所述外殼表面之一 上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軸承單元，其包括徑向軸承；推力軸承；路徑形成軸承；外殼；粘性流體和連通路徑。連通路徑具有在徑向軸承的周表面上沿軸向形成的軸向路徑，以及在徑向軸承的第二端側表面上形成的第二端側路徑。第二端側路徑由多個凸起構成，這些凸起形成在所述徑向軸承的第二端側表面以及與所述徑向軸承的第二端側表面相對的所述外殼表面之一上。所述第二端側路徑的橫截面的橫截面積大于所述軸向路徑的橫截面積。
文檔編號H02K5/16GK101126412SQ20071015273
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權日2006年7月5日
發(fā)明者中村一郎, 佐藤弘史, 柿沼義昭, 矢澤健一郎 申請人:索尼株式會社