专利名称：流体动压轴承装置和配备流体动压轴承装置的电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体动压轴承装置和配备流体动压轴承装置的电机。
背景技术：
利用在轴承间隙中形成的流体膜，流体动压轴承装置可旋转地支撑着轴部件。这种流体动压轴承装置大致分成配置有用于在轴承间隙中的润滑流体中产生动压的动压产生部的轴承(所谓的动压轴承)；和未配置动压产生部的轴承。两种类型在高速旋转、高旋转精度、低噪声等方面均展示了卓越特征。考虑到那些特性，除在个人计算机(PC)等中安装的风扇电机外，流体动压轴承装置广泛地适用于信息装置用的小电机，例如安装在诸如HDD和FDD的磁盘装置，诸如CD-ROM，CD-R/RW，和DVD-ROM/RAM的光盘设备，和诸如MD和MO的磁光盘设备中的主轴电机，和安装在激光束打印机(LBP)或相类似物中的多面镜扫描仪(polygon scanner)电机。
例如，在上述多种电机中的用于风扇电机的流体动压轴承装置中，具有叶片的电机被径向轴承部径向支撑，以便可旋转。此外，由叶片产生的鼓风动作的反作用力(推力)由定子线圈和转子磁铁之间产生的磁力的轴向分量支持，并且由于磁力和推力之间的差的推力负载被止推轴承部支持。在许多情况中，在风扇电机用的轴承装置中，动压轴承被采用作径向轴承部，并且其中旋转轴的轴端保持与容纳部件接触的所谓枢轴承被采用作止推轴承部(例如参见JP2000-46057A)。
作为主轴电机用的流体动压轴承装置的实例，图25中所示的结构是已知的。在这种流体动压轴承装置中，在轴部件100的外周表面和经径向轴承间隙的中间媒介、与其相对的轴承部件200的内周表面之间设置有以非接触方式径向支撑轴部件100的径向轴承部400。此外，在轴部件100上设置的凸缘部110的端面和经止推轴承间隙的中间媒介与其相对的部件(轴承部件200和盖部件300)之间设置有以非接触方式沿止推方向支撑轴部件的止推轴承部500。
近年来，特别是在磁盘装置加入其中的信息装置中，随着性能的快速改进，也旨在减小尺寸和厚度；并且对流体动压轴承装置的尺寸减小存在不断严格的需求。然而，在如图25所示的流体动压轴承装置中，其中径向轴承部和两个止推轴承部沿径向方面被堆叠在一起，轴承装置的径向尺寸通常较大，限制了尺寸的减小。
考虑到这一点，例如已公开了其中轴部件形成截头圆锥状结构的结构，其中烧结金属的轴承部件被布置在其外周；在轴部件和轴承部件之间形成在一个轴向侧其直径大和在另一轴向侧其直径小的轴承间隙(倾斜轴承间隙)；并且止推轴承间隙形成在轴部件的端面和与其相对的封闭部件之间。利用这种结构，无需提供图25中所示的轴部件100的凸缘部110，这样可以使轴承装置的轴向尺寸更小(例如参照JP2002-276649A)。
在JP2000-46057A中公开的流体动压轴承装置中，用于在径向轴承间隙中产生流体动压的槽(动压产生部)与轴承部件的形成同时形成。然而，在这种系统中，很难保证动压产生部的充分的精确度等级。此外，由于止推轴承部由枢轴承形成，由于轴承装置长期使用的磨损是不可避免的，并且存在这种磨损负面影响旋转精度的担心。此外，从相对于瞬时负载保证必需的负载容量(瞬时刚度)观点，枢轴承也不是利的。
在JP2002-276649A中公开的流体动压轴承装置中，为了形成倾斜轴承间隙，需要将轴部件的外周表面和轴承部件的内周表面形成为圆锥表面。然而，通过机械加工一点也不容易精确和有效地形成圆锥表面。特别与外周表面相比，利用当前技术状态更困难形成内周表面，所以很难高精度和低成本地完成轴承部件的圆锥内周表面；因此，不言而喻，当在轴承部件的圆锥内周表面中提供诸如动压槽的动压产生部时，很难保证动压产生部必需的精度。包括旋转精度的流体动压轴承装置的轴承性能极大地取决于轴承间隙的精确度。因此，不可能以稳定的方式取得高度精确的轴承间隙，所以根据设计条件等不可能取得满意的轴承性能。
发明内容
本发明的第一个目的在于低成本地提供表现高轴承性能和长寿命的流体动压轴承装置。
本发明的第二目的在于低成本地提供配置有高精度的倾斜轴承间隙并表现高轴承性能的流体动压轴承装置。
为了实现第一目的，根据本发明，提供了流体动压轴承装置，包括轴部件；与轴部件的外周表面相对的圆筒径向轴承表面；通过在插入电铸部(electroformed poriotn)的情况下通过注塑形成的轴承部件，该电铸部具有径向轴承表面；和止推轴承部，其配置有在轴承部件的端面上形成的止推轴承表面和面对止推轴承表面的止推轴承间隙，其中利用在止推轴承间隙中产生的润滑流体的动压作用沿止推方向支撑轴部件。这里描述的径向轴承表面和止推轴承表面表示面对径向轴承间隙和止推轴承间隙的表面。诸如动压槽的动压产生部是否形成在那些表面中是无关紧要的。
在上述结构中，该轴承部件在插入电铸部的情况下通过注塑形成，所以，与其中两个或多个部件(例如套管和外壳)通过粘合等被固定在一起的情况相比，组装过程得以简化并且实现了成本的减小；此外，能够实现精度的提高。
此外，当如在本发明中，止推轴承部由动压轴承形成时，可以避免由于磨损的旋转精度的恶化，这是由枢轴承形成时涉及的问题。此外，在动压轴承中，止推轴承部实现的不是如枢轴承的情况的点支撑而是面支撑，所以可以扩大止推轴承部的支撑面积，并且可以在径向轴承部的外侧上形成止推轴承部。因此，可以实现轴承刚性和瞬时刚度的提高。
该电铸部是经电铸在原模(master)的表面上沉积的金属层；它能够基于电解镀(电镀)或非电解镀(化学镀)的方法形成。由于电铸的特征，电铸部的表面精度，特别是开始沉积的侧面的表面精度是这样的取得了用于形成电铸部的原模的表面结构以微米级被精确地转移的致密表面。因此，通过提高原模的表面精度，可以高精度地精加工电铸部的表面。在本发明中，上述特征被用于将轴承部件的径向轴承表面形成为电铸部，所以可以特别地以高精度控制径向轴承部的旋转精度。
止推轴承间隙例如形成在轴部件上设置的凸缘部的端面和止推轴承表面之间。对应于这种凸缘部的部件实例包括具有转子磁铁安装部的部件。这个部件也称作转子，并构成电机的不可缺少的部件，所以与其中为形成止推轴承间隙，分离部件被加入轴承装置中的情况相比，通过将这个部件用作用于形成止推轴承间隙的部件，可以取得部件数量和安装步骤数量的减少和成本的减小。
还可以将轴部件形成为具有两种不同外径的作为一个的轴部件，并且在连接两个不同外径的两个外周表面的台阶表面和轴承部件的止推轴承表面之间形成止推轴承间隙。在这种情况中，外周表面和轴部件的台阶表面分别面对径向轴承间隙和止推轴承间隙，所以可以容易地和高精度地控制径向轴承间隙与止推轴承间隙之间的垂直度，从而使得可以实现旋转精度的提高。此外，在这种情况中，还可以例如在轴部件的外周表面和轴承部件之间设置密封空间，用于防止填充轴承的内部的润滑流体的泄漏。
在轴承部件的止推轴承表面上可以形成用于在止推轴承间隙中产生流体压力的动压产生部。在这种情况中，与轴承部件的注塑同时，通过模制能够形成动压产生部，所以可以节省分离地形成动压产生部的时间和努力，从而实现流体动压轴承装置的成本的进一步减小。
还可以不仅将径向轴承表面而且将止推轴承表面形成为电铸部。在这种情况中，电铸部包括具有径向轴承表面的径向电铸部；和与径向电铸部成整体或分离并具有止推轴承表面的止推电铸部。通过也将止推轴承表面形成为电铸部，由于电铸的上述特征，也可以在止推轴承部中取得高旋转精度。
此外，为了实现第二目的，根据本发明，提供了流体动压轴承装置，包括轴部件；轴部件被插入其内周中的轴承部件；和倾斜轴承间隙，其形成在轴部件的外周表面和轴承部件的内周表面之间并且轴向倾斜，轴部件被倾斜轴承间隙中形成的流体膜可旋转地支撑，其中轴承部件配置有面对倾斜轴承间隙的电铸部，并在插入电铸部的情况下通过注塑形成。
如上所述，由于电铸的特征，电铸部的沉积开始侧表面是原模的表面结构以微米级被精确转移成的致密表面。因此，当原模的外周表面形成为对应于电铸部的内周表面结构的圆锥表面，并且在其上执行精细的精加工(finishing)以充分提高其精度时，可以高精度地取得圆锥内周表面，这很难由传统机械加工方法形成。与内周表面相比，外周表面通常容易由机械加工高精度地形成，所以高精度地精加工作为圆锥表面的原模的外周表面并不很困难。因此，通过形成电铸部以面对倾斜轴承间隙，可以高精度并低成本地取得其直径在一个轴向侧大并且在另一轴向侧小的倾斜轴承间隙。
由于轴承部件能够在插入上述电铸部的情况下通过注塑(夹物模压)形成，可以简化组装过程以实现成本的减小和精度的提高。
在上述结构中，通过在轴部件的外周表面或轴承部件的电铸部中的一个上形成与倾斜轴承间隙相对的动压产生部，可以在倾斜轴承间隙中产生流体动压以取得轴承刚性的提高。当在轴承部件的电铸部上形成动压产生部时，由于电铸的特性，通过在原模中形成对应于动压产生部的结构的图案，可以高精度并且低成本地制造动压产生部。另一方面，当在轴部件的外周表面上形成动压产生部时，原模的外周表面形成无表面凹凸的平滑表面。该电铸部通过使用这种原模形成，并且在将电铸部从原模分离后，在其外周表面上事先形成动压产生部的轴部件被插入电铸部的内周，从而轴承装置被组装。
只要能够在轴承间隙中(径向轴承间隙、止推轴承间隔和倾斜轴承间隙)中产生流体动压，上述动压产生部能够采用多种已知的形式。在径向轴承间隙和倾斜轴承间隙中产生流体动压的动压生产部的实例包括采用人字形结构、螺旋结构等布置的多个动压槽；以相等圆周间隔设置的轴向槽；和沿圆周方向设置的多个弧形表面、谐波形表面等。在止推轴承间隙中产生流体动压的动压生产部的实例包括采用人字形结构、螺旋结构或径向设置的多个动压槽。
如上所述构造的流体动压轴承装置能够适当地用于具有转子磁铁和定子线圈的电机中。特别地，为取得第一目的取得的本发明的流体动压轴承装置具有上述特征，所以它适合用作风扇电机用的轴承。在这种情况中，它例如可以采用如下结构，其中由叶片产生的鼓风作用的反作用力(推力)和沿轴向相反方向的磁力被导致施加在定子线圈和转子磁铁之间，并且由于磁力和反作用力之间的差的推力负载被止推轴承部支持。在转子磁铁的外侧上设置的后轭(back yoke)(磁部件)和转子磁铁之间产生的磁吸引力也能够提供沿与推力相反方向的磁力。
为实现第二目的取得的本发明的流体动压轴承装置适合用作特别是在迫切要求尺寸减小的电机中的轴承，例如，信息装置用的主轴电机。
如上所述，根据本发明，通过部件数目和组装步骤的数目的减小，可以取得流体动压轴承装置成本的降低。此外，可以提供具有高轴承性能和长寿命的流体动压轴承装置。
根据本发明，可以低成本地提供配置有高精度倾斜轴承间隙并具有高轴承性能的流体动压轴承装置。
图1是其中已加入有助于取得本发明的第一目的的流体动压轴承装置的风扇电机的实例的剖视图；图2是有助于取得本发明的第一目的的流体动压轴承装置的第一实施例的剖视图；图3A是显示轴承部件的端面的图；图3B是轴承部件的纵剖视图；图4A是原模(master)的透视图；图4B是在其上实现掩蔽或掩模的原模的透视图；图4C是电铸部件的透视图；图5是正好在夹物模压(insert molding)后的轴承部件的剖视图；图6是有助于取得本发明的第一目的的流体动压轴承装置的第二实施例的剖视图；图7是电铸部件的另一形式的透视图；图8是有助于取得本发明的第一目的的流体动压轴承装置的第三实施例的剖视图；图9是由多弧轴承形成的径向轴承部的剖视图；图10是由多弧轴承形成的径向轴承部的另一剖视图；图11是由多弧轴承形成的径向轴承部的另一剖视图；图12是由阶式止推轴承形成的径向轴承部的剖视图；图13是由非圆筒轴承形成的径向轴承部的剖视图；图14是流体动压轴承装置加入其中的信息装置用的主轴电机的实例的剖视图；图15是其中已加入有助于取得本发明的第二目的的流体动压轴承装置的信息装置用的主轴电机的实例的剖视图；图16是图15的流体动压轴承装置的主要部的放大剖视图；图17是盖部件的上端表面的剖视图；图18是显示倾斜轴承间隙中的动压作用的示意图；图19A是原模的透视图；图19B是在其上实现掩蔽或掩膜的原模的透视图；图20是电铸部件的透视图；图21是电铸部件安装在其中的注塑用的模具的示意图；图22A到22D是显示由一些其它方法形成动压槽时采用的步骤的剖视图；图23A是有助于取得本发明的第二目的的流体动压轴承装置的第二实施例的剖视图；图23B是有助于取得本发明的第二目的的流体动压轴承装置的第三实施例的剖视图；图24是循环通路设置在其中的图23A中所示的流体动压轴承装置的剖视图；和图25是传统的流体动压轴承装置的结构的示意图；具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。
图1是显示根据本发明的流体动压轴承装置的概念图，更具体地说，已加入有助于实现本发明的第一目的的流体动压轴承装置1的风扇电机的结构的实例。该风扇电机配置有以非接触方式可旋转地支撑轴部件2的流体动压轴承装置1；与轴部件2一起旋转的叶片；被固定到轴部件2的转子(凸缘部)9；和经径向间隙的媒介彼此相对的定子线圈4和转子磁铁5；这种风扇电机通常称作径向间隙类型风扇电机。该定子线圈4被安装到流体动压轴承装置1的轴承部件7，并且转子磁铁5被安装到转子9。当定子线圈4被加电时，叶片利用定子线圈4和旋转磁铁5之间的电磁力旋转。风扇电机也可以是所谓的轴向间隙类型风扇电机(未示出)，其中定子线圈4和转子磁铁5经轴向间隙的中间媒介彼此相对。
在叶片旋转期间，图中沿箭头Y的方向的推力作用于轴部件2上，作为对鼓风作用的反作用力。在定子线圈4和转子磁铁5之间施加有被定向以抵消这种推力的磁力(排斥力)，并且流体动压轴承装置1的止推轴承部T支撑由于推力和磁力之间的差产生的推力负载。流体动压轴承装置1的径向轴承部R1和R2支撑着作用在轴部件2上的径向负载。
图2是图1中所示的流体动压轴承装置1的主要部的放大剖视图。该流体动压轴承装置1主要包括轴部件2和轴部件2被插入其内周的轴承部件7。
该轴承部件7是在插入电铸部10的情况下通过注塑形成的树脂模制产品；它由电铸部10和树脂材料形成的模制部11组成。
只要基础树脂允许注塑，构成用于形成模制部11的树脂材料的基础树脂是非晶体的还是晶体的并不重要。非晶体树脂的实例包括聚砜(PSU)；聚醚砜(polyether sulfone，PES)；聚苯砜(polyphenyl sulfone，PPSU)；和聚醚酰亚胺(PEI)；晶体树脂的实例包括液晶聚合物(LCP)；聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)；聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyrene terephthalate，PBT)；和聚苯硫醚(PPS)。根据需要，从诸如强化材料(采用纤维、粉末等形式)、润滑剂和导电材料的多种填充物中选择的一种或两种或多种类型的填充物与上述基础树脂混合。
模制部11也可以由金属材料形成。能够被使用的金属材料的实例包括诸如镁合金和铝合金的低融点金属材料。在这种情况中，与其中使用树脂材料的情况相比，它可以在强度、热阻、导电性等方面取得改进。除此之外，模制部11也可以通过所谓的MIM模制形成，其中在使用金属粉末和粘合剂的混合物注塑后，实现脱脂和烧结。此外，模制部11也可以使用陶瓷材料通过注塑形成。
该模制部11包括采用带底圆筒形式的套管部11a，套管部11a在其内周中具有电铸部10；从套管部11a的下部向外延伸的实质圆盘形状的底部11b；和从底部11b的外周端部向上延伸的圆筒部11c，该部11a到11c形成为不具有界面的整体单元。定子线圈4用的安装部11d被设置在套管部11a的外周表面上；定子线圈4利用粘合剂或相类似物被装配到安装部11d。除了在其上端处的开口，该模制部11被密封，并且也用作用于容纳风扇电机的部件的外壳。该基部11b组成风扇电机的底部，并且圆筒部11c构成风扇电机的侧部。
该电铸部10具有面对径向轴承间隙的径向轴承表面A。如图3B所示，在这个实施例中，径向轴承表面A具有例如成人字图案设置并形成在彼此垂直间隔开的两个区域中的多个动压槽Aa1和Aa2，作为动压产生部。该上部动压槽Aa1相对于轴向中心(上部和下部倾斜槽区域之间的轴向中心)沿轴向方向非对称地形成，在轴向中心m的上侧上的区域的轴向尺寸X1大于在其下侧的区域的轴向尺寸X2。另一方面，下部动压槽Aa2沿轴向方向对称地形成，其上部和下部区域的轴向尺寸与上述轴向尺寸X2相同。在这种情况中，在轴部件2的旋转期间，在上部动压槽Aa1中的润滑流体被抽入(泵力)的力比在下部对称的动压槽Aa2中的力相对较大。
此外，面对止推轴承间隙的止推轴承表面B形成在构成轴承部件7(模制部11)的所有或部分上端表面7b的环形区域中；并且如图3A所示以螺旋图案布置的多个动压槽Ba被形成在止推轴承表面B中。
例如，该轴部件2形成为由诸如不锈钢的金属材料形成的实心轴。该轴部件2的外周表面2a形成不具有突起和凹陷的圆形断面结构。该轴部件2的下端表面形成无表面粗糙的平坦表面。
作为凸缘部，在其外周表面上例如具有叶片的转子9被固定到轴部件2的上端。该转子磁铁5被附于转子9的圆筒部9b的内周表面。例如在插入轴部件2的情况下通过树脂注塑，该转子9能够与轴部件2整体形成。只要转子9能够与轴部件2整体旋转，对转子9的结构、安装方法等没有特别的限制；例如，它还能够通过粘合或压配合固定到轴部件2。此外，转子9还可以由金属材料形成。
在组成转子9的圆盘部9a的下端表面中，在其内侧上的部分径向区域具有与设置在轴承部件7的上端表面7b上的止推轴承表面B轴向相对的推力接收表面9a1。在轴部件2的旋转期间，下面描述的止推轴承部T1的止推轴承间隙形成在止推轴承表面B和推力接收表面9a1之间。
该流体动压轴承装置1的构造如上所述，并且轴承部件7的内部空间例如填充着作为润滑流体的润滑油。
在上述流体动压轴承装置1中，当轴部件2旋转时，经径向轴承间隙的中间媒介，在构成轴部件7的电铸部10上形成的径向轴承表面A与轴部件2的外周表面2a相对。当轴部件2旋转时，在径向轴承间隙中产生润滑油的动压，并且油膜刚性被压力提高，结果轴部件以非接触方式被径向支撑。结果，形成以非接触方式径向和可旋转地支撑轴部件2的第一径向轴承部R1和第二径向轴承部R2。
此外，当轴部件2旋转时，经止推轴承间隙的中间媒介，在轴承部件7的上端表面7b上形成的止推轴承表面B与转子9的推力接收表面9a1相对。当轴部件2旋转时，在止推轴承间隙中也产生润滑油的动压，并且油膜刚性被这种压力提高，结果轴部件2以非接触的方式沿止推方向被可旋转地支撑。因此，形成以非接触方式沿止推方向可旋转地支撑轴部件2的止推轴承部T。
如上所述，在本发明中，止推轴承部T由动压轴承形成，所以它可以避免由于磨损的旋转精度的恶化，这是止推轴承部T由枢轴承形成时涉及的问题。此外，当止推轴承部T由动压轴承形成时，止推轴承部T实现的不是枢轴承的情况的点支撑而是面支撑，所以止推轴承部T的支撑面积变大，并且可以在径向轴承部R1和R2的外侧上形成止推轴承部T。因此，可以提高相对于瞬时负载的轴承刚性。
接着，将参照附图描述上述流体动压轴承装置1的制造过程，重点是轴承部件7的制造过程。
图4A到4C和图5部分地显示了用于构成上述流体动压轴承装置1的轴承部件7的制造过程。更具体地说，图4A显示了生产原模12的步骤(原模生产步骤)；图4B显示了在需要掩膜的原模12的部分上执行掩膜的步骤(掩膜步骤)；和图4C显示了通过电铸形成电铸部件14的步骤(电铸步骤)。在那些步骤后，执行了利用树脂材料模制电铸部件14的电铸部10的步骤；和将电铸部10和原模12彼此分离以生产轴承部件7的步骤。
在图4A中所示的原模生产步骤中，采用实心轴形式的原模12由诸如淬火不锈钢、镍铬钢、一些其它镍合金和铬合金的导电材料形成。除了那些金属材料，原模12能够由已变得可导电(通过例如在其表面上形成导电膜)的诸如陶瓷材料的非金属材料形成。
在原模12的一部分外部表面中，形成有成形部N，用于形成轴承部件7的电铸部10。在成形部N中，电铸部10的内周表面的突出凹陷图案被颠倒；在其沿轴向方向的两部分处，分别存在形成动压槽Aa1和Aa2之间的脊部的圆周上形成的凹陷12a1和12a2。当然，根据动压产生部的结构，凹陷12a1和12a2也可形成螺旋结构等。
在图4B中所示的掩膜步骤中，除了成形部N之外，掩膜13(由图中的点图案指示)被设置在原模12的外部表面上。作为掩膜13的覆盖材料，适当地选择和使用具有电绝缘属性和相对于电解溶液的抗腐蚀性的现有产品。
在执行电铸中，原模12被浸入包括诸如镍或铜离子的金属离子的电解溶液中，并且然后，对原模12供电，以便在除设置掩膜13的地方外的区域(即成形部N)上实现期望金属的沉积(电沉积)。该电解溶液可根据需要包含诸如碳的滑动材料或诸如糖精的应力减轻材料。根据诸如硬度和疲劳强度的物理属性和动压轴承的轴承表面的所需化学属性，适当地选择电沉积金属的类型。
通过上述步骤，形成了包含原模12和覆盖原模12的成形部N的电铸部10的电铸部件14。在这种情况中，在成形部N中形成的凹陷12a1和12a2的结构被传递到电铸部10的内周表面，并且如图3B所示的多个动压槽Aa1和Aa2被形成以便彼此轴向间隔开。当电铸部10太厚时，相对原模12的其释放属性恶化，并且当电铸部10太薄时，电铸部10的耐用性减小，所以根据必需的轴承属性、轴承尺寸、其用途等，电铸部10被设置到最佳厚度。
除了基于电解镀的上述方法外，电铸部10还可以由基于非电解镀的方法形成。在这种情况中，原模12的导电性和掩膜13的绝缘属性就不是必需的；代替地，它们需要显示抗腐蚀性。
由上述步骤形成的电铸部件14被转移到模制步骤。虽然未示出，在模制步骤中，电铸部件14作为插入部件被设置在预定模具中，并且然后通过使用上述树脂材料执行注塑(夹物模压)。在注入树脂材料后，树脂材料凝固并且打开模具；然后，取得了模制产品，其中如图5所示，包括原模12和电铸部10的电铸部件14和模制部11成整体。此时，与注塑同时，如图3A所示的以螺旋图案设置的多个动压槽Ba形成在模制部11的上端表面中(轴承部件7的上端表面7b)。
此后，这种模制产品被转移到分离步骤，其中它被分离成包括电铸部10和模制部11(轴承部件7)的整体单元和原模12。在这种分离步骤中，在电铸部10中累积的内应力被释放，从而电铸部10的内周表面的直径增加，并且被从原模12的外周表面12a释放。例如通过对电铸部件14或轴承部件7施加冲击，或对电铸部10的内周表面和原模12的外周表面12a之间的界面施加轴向按压力，实现了内部应力的释放。通过释放内部应力，电铸部的直径径向增加，并且在电铸部10的内周表面和原模12的外周表面之间形成适合尺寸的间隙(优选地不小于动压槽的深度)，从而可以从电铸部10的内周表面沿轴向方向平稳地拔出原模12，同时避免在电铸部10的内周表面中形成的动压槽和在原模12的外周表面12a上形成的成形部N(凹陷12a1和12a2)之间的过度干涉。结果，可以将模制产品分成包括电铸部10和模制部11的轴承部件7和原模12。例如通过改变电铸部10的厚度，可以控制电铸部10的直径增加量。
当仅通过给予冲击不可能充分地增加电铸部10的内周的直径时，通过加热或冷却电铸部10和原模12从而其间产生热膨胀量的差别，可以将模制产品分成原模12和轴承部件7。
与原模12分离生产的轴部件2被插入如上所述从原模12分离的轴承部件7，并且轴承部件7的内部空间填充润滑油，从而完成了如图2所示的流体动压轴承装置1。由于分离的原模12能够被重复地用于电铸，可以以稳定的方式和低成本地大批量生产高精度轴承部件7。分离的原模12也可以照原样用作轴部件2。
如上所述，在本发明中，通过在插入电铸部10的情况下注塑能够形成轴承部件7，因此与其中如在现有技术中，通过粘合等，套管被固定到外壳的内周的情况相比，可以简化组装过程并实现成本的减小。
此外，在本发明中，轴承部件7整体配置有用于定子线圈4的安装部11d，并且也用作用于容纳电机的部件的外壳，所以无需提供将轴承装置和定子线圈安装到位用的支架。因此，通过减小部件数量和减小组装步骤数，可以实现电机成本的减小。
此外，由于电铸的特征，电铸部的表面，特别是开始沉积的侧面，是以微米级被转移的原模12的表面精度的致密表面，所以，通过高精度地形成特别是原模12的外部表面的成形部N，可以高精度地形成电铸部10，即径向轴承表面A。因此，根据本发明的结构，可以高精度地控制旋转精度，特别是径向轴承部的旋转精度。此外，由于止推轴承表面B与夹物模压同时地模制形成，可以节省分离地形成止推轴承表面B的时间和努力，从而实现流体动压轴承装置1的成本的进一步减小。
此外，由于电铸的特征，电铸部10的外周表面形成为粗糙表面，所以在夹物模压期间，形成模制部11的树脂材料进入电铸部10的外周表面的细微凸凹中，从而出现糙面粘结效应。因此，在电铸部10和模制部11之间出现强的固定力，并且在电铸部10和模制部11之间实现了防止旋转和脱离。因此，可以提供高冲击阻力的高强度击轴承部件7。
图6显示了为实现本发明的第一目的制造的根据第二实施例的流体动压轴承装置。图中所示的流体动压轴承装置不同于上述流体动压轴承装置之处在于电铸部10包括径向电铸部10a和与径向电铸部10a整体形成并具有止推轴承表面B的止推电铸部10b。由于电铸的上述特征，通过在电铸部10上也如此形成止推轴承表面B，也可以在止推轴承部T中取得高旋转精度。另外，这种流体动压轴承装置的部件和功能与图2所示的流体动压轴承装置1的部件和功能相同，所以相同部件由相同的标号代表，并且将省略其多余的描述。
图6中所示的轴承部件7能够通过例如图7中所示的原模22形成。该原模22包括轴部2\2a，和被固定到轴部22a的圆盘部22b。掩膜13被设置在轴部22a的外周表面上，除了与圆盘部22b的下端表面连续的部分轴向区域和圆盘部22b的下端表面。当通过使用原模22执行电铸时，可以取得电铸部件14，其中径向电铸部10a和止推电铸部10b被整体形成。通过使用这种电铸部件执行夹物模压，形成了如图6所示的轴承部件7。
虽然在图6中，径向电铸部10a和止推电铸部10b彼此是整体的，它们也可以作为分离部形成。当作为分离部形成它们时，掩膜13的例如形成区域被改变。
图8显示了为实现本发明的上述第一目的根据第三实施例制造的流体动压轴承装置。图中所示的流体动压轴承装置与图6中所示的实施例的主要区别在于轴部件32的外周表面被分成小直径外周表面32a和大直径外周表面32b；并且止推轴承间隙被设置在连接两个外周表面的台阶表面32c和与其相对的轴承部件7的上端表面7b(止推轴承表面B)之间。利用这种结构，轴部件32的小直径外周表面32a和轴部件32的台阶表面32c分别面对径向轴承间隙和止推轴承间隙。因此，与其中止推轴承间隙被设置在与轴部件分离的凸缘部(转子9)与轴承部件之间的上述结构相比，可以容易地和高精度地控制径向轴承间隙与止推轴承间隙之间的垂直度，从而使得可以实现旋转精度的进一步提高。
此外，在这个实施例中，组成轴承部件7的模制部11整体配置有从套管部11a的上端的外侧轴向向上突出的密封部11e；并且预定容量的密封空间S形成在密封部11e的内周表面和轴部件32的大直径外周表面32b之间。该密封空间S具有足够大的容量以吸收润滑油由于温度变化的热膨胀量，所以油位恒定地在密封空间S内。在这个实施例中，密封部11e的内周表面形成为轴向向上直径逐渐增加的锥形表面。更确切地说，密封空间S是向轴承部件7的内部逐渐减小的锥形结构，并且利用填充着润滑油的密封空间，由于毛细管吸引向轴承内部的抽入力被施加到润滑油。结果，润滑油的泄漏得到可靠地防止，从而提供了其中将避免润滑油污染的适合用于电机中的结构。
在这种类型的流体动压轴承装置的内部空间中，局部负压可在轴承操作期间产生。这种负压的产生导致生成气泡，以及润滑油的泄漏和由此产生振动。考虑到这个，在这个实施例中，轴承部件7的下端(套管部11a)是敞开的，并且开口被盖部件15密封，提供了套管部11a和盖部件15之间的底部间隙；此外，提供了开口到大气的在底部间隙和密封空间S之间连通的循环通路(通孔)16。利用这种结构，形成了止推轴承间隙、径向轴承间隙、底部间隙和循环通路16组成的连续循环通路。在轴承操作期间，填充轴承内部的润滑油流动循环穿过循环通路，从而保持了润滑油的必需的压力平稳，并且能够防止上述问题。在轴承部件7的模制后，例如利用机械加工等形成循环通路16；除此之外，当模制轴承部件7(模制部11)时，与模制部11的模制同时，还可以提供利用销模制循环通路16的模制模，从而形成循环通路。否则，这种流体动压轴承装置的部件实质与上述流体动压轴承装置的那些相同，所以相同部件由相同标号指示，并且其多余描述将被忽略。
虽然在上述实施例中，流体动压由径向轴承部R1和R2中的人字形结构或螺旋结构的动压槽产生时，这不应被限制性地解释。例如，还可以采用用于径向轴承部R1和R2的多弧轴承、阶式止推轴承或非圆柱轴承。在那些轴承中，多个弧形表面、轴向槽和谐波形生成表面分别构成动压产生部。如在上述实施例中，这种动压产生部能够形成在轴承部件7的电铸部10中；有关形成动压产生部的方法，它基于用于形成动压槽的步骤，所以将省略其详细描述。
图9显示了其中多弧轴承形成径向轴承部R1和R2中的一个或两个的结构实例。在这个实例中，构成径向轴承表面A的轴承部件7(电铸部10)的内周表面的区域由三个弧形表面33(所谓的三弧轴承)组成。三个弧形表面33的各个曲率中心从轴承部件7的轴向中心O偏移相同的距离。在由三个弧形表面33确定的每个区域中，径向轴承间隙是沿两个圆周方向以楔形形式逐渐减小的楔形间隙35。因此，当轴承部件7和轴部件2(包括图8中所示的轴部件32)进行相对旋转时，径向轴承间隙中的润滑油被强制进入楔形间隙35的最小间隙，并且其压力增加。利用润滑油的这种动压作用，轴承部件7和轴部件2以非接触的方式被支撑。还可以在三个弧形表面33之间的边界部中形成一个台阶(或一段(step))深和称作分离槽的轴向槽。
图10显示了其中径向轴承部R1和R2的中一个或两个由多弧轴承形成的另一结构实例。同样在这个实例中，轴承部件7的内周表面的区域由三个弧形表面33(所谓的三弧轴承)组成；在由三个弧形表面33确定的每个区域中，径向轴承间隙是以楔形形式沿一个圆周方向逐渐减小的楔形间隙35。这种结构的多弧轴承也称作锥形轴承。在三个弧形表面33之间的边界部中形成有一个台阶(或一段(step))深和称作分离槽34的轴向槽。因此，当轴承部件7和轴部件2沿预定方向进行相对旋转时，径向轴承间隙中的润滑油被强制进入楔形间隙35的最小间隙，并且其压力增加。利用润滑油的这种动压作用，轴承部件7和轴部件2以非接触的方式被支撑。
图11显示了其中径向轴承部R1和R2中的一个或两个由多弧轴承形成的另一结构实例。在这个实例中，图10中所示的结构被修改以便在三个弧形表面33的最小间隙侧的预定区域θ被形成为其弧度中心是轴承部件7(轴部件2)的轴心O的同心弧形表面。因此，每个预定区域θ显示了固定径向轴承间隙(最小间隙)。这种结构的多弧轴承也称作锥形平轴承。
图12显示了其中径向轴承部R1和R2中的一个或两个由阶式止推轴承形成的结构实例。在这个实例中，采用轴向槽形式的多个动压槽36被以预定圆周间隔设置在组成径向轴承表面A的轴承部件7(电铸部10)的内周表面的区域中。
图13显示了其中径向轴承部R1和R2中的一个或两个由非圆柱轴承形成的结构实例。在这个实例中，构成径向轴承表面A的轴承部件7(电铸部10)的区域由三个谐波波形表面37组成。在由三个谐波波形表面37确定的每个区域中，径向轴承间隙是沿两个圆周方向以楔形形式逐渐减小的楔形间隙38。因此，当轴承部件2和轴承部件7进行相对旋转时，根据相对旋转的方向，填充在径向轴承间隙中的润滑油被强制进入楔形间隙38的最小间隙侧，并且其压力增加。利用润滑油的这种动压作用，轴部件2和轴承部件7以非接触的方式被支撑。当不存在离心率时(即，当轴中心是轴心O时)，楔形间隙38的最小宽度h能够利用如下等式近似得出h＝c+aw·cos(Nw·θ)其中c，aw，和Nw是恒量，c是平均轴承径向间隙；aw是波幅度；θ是沿圆周方向的相位；和Nw是波数目(Nw≥2；在这个实施例中，Nw＝3)。虽然在所示实例中，轴部件2和轴承部件7是共心的，共用轴中心O，轴部件2的中心也可以偏移到轴中心O′。
虽然在上述结构中，如在径向轴承部R1和R2的情况中，两个径向轴承部彼此轴向间隔开，也可以提供在轴承部件7的内周表面的垂直区域上延伸的单个径向轴承部，或三个或更多个径向轴承部。此外，虽然图9到图11所示的多弧轴承是所谓的三弧轴承，这不应被限制性地理解；也可以采用所谓的四弧轴承、五弧轴承或由六或多个弧形表面形成的多弧轴承。此外，虽然图13中所示的非圆柱轴承由三个谐波波形表面形成时，如同在多弧轴承的情况中，它也可以采用由四个或多个谐波波形表面形成的非圆柱轴承。
此外，虽然在上述实施例中，动压产生部形成在构成轴承部件7的电铸部10的径向轴承表面A中，也可以在与径向轴承表面A相对的轴部件2的外周表面2a中提供动压产生部。在这种情况中，电铸部10的径向轴承表面A形成为不具有表面凹凸的圆柱表面。
此外，虽然在上述情况中，动压产生部被设置在电铸部10的径向轴承表面A中或轴部件的外周表面2a中，并且动压在径向轴承间隙中由动压部生成，从而由动压轴承形成径向轴承部R1和R2，通过将电铸部10的径向轴承表面A形成为不具有表面凹凸的圆柱表面，并且将轴部件2的外周表面2a形成为不具有表面凹凸的圆形断面结构的表面，也可以形成径向轴承部R1和R2。
此外，虽然在上述结构实例中，止推轴承部T由螺旋结构的动压槽生成润滑油的动压作用，止推轴承部T也可以由所谓的阶式止推轴承、所谓的槽形轴承(具有波纹台阶形式)等(未示出)形成，其中采用径向槽形式的多个动压槽以预定圆周间隔被设置在构成止推轴承表面B的区域中。此外，如在径向轴承部R1和R2的情况中，在止推轴承部T中，动压轴承部可形成在与止推轴承表面B相对的转子9的推力接收表面9a1或轴部件32的台阶表面32c。
上述流体动压轴承装置1可被加入除风扇电机以外的电机中。图14显示了这种应用的实例，其概念性地显示了用于诸如HDD的磁盘装置的信息装置主轴电机。在这种信息装置主轴电机中，安装到流体动压轴承装置1的轴部件2的凸缘部由保持一个或多个磁盘的盘毂19形成。利用这种电机结构，模制部11仅由具有定子线圈5用的安装部11d的套管部11a形成，并且上述底部11b和圆筒部11c彼此分离。根据定子线圈4和转子磁铁5安装的方式等，也可以如上所述整体形成各部分。另外，这个实例的部件和效果与上述的那些相同，所以相同部件由相同标号指示，并且其多余描述将被忽略。
图15是显示信息装置主轴电机的结构实例的概念图，其中加入了根据本发明的流体动压轴承装置51，更具体地说，加入了有助于实现上述第二目的的流体动压轴承装置。这种信息装置心轴电机用于诸如HDD的磁盘驱动设备，并配置有可旋转地支撑轴部件52的流体动压轴承装置51；安装到磁盘部件52并保持一个或多个磁盘D的盘毂59；经径向间隙的中间媒介，彼此面对的定子线圈54和转子磁铁55；和支架56。该定子线圈54被安装到支架56的外周，并且转子磁铁55被安装到盘毂59的内周。当定子线圈54被加电时，转子磁铁5 5被定子线圈54和转子磁铁55之间产生的电磁力旋转，并且利用它，轴部件52和盘毂59作为一个整体单元(旋转部件53)旋转。
当图15所示的流体动压轴承装置51被用于一些其它信息装置主轴电机中，诸如光盘装置或磁光盘装置用的主轴电机，支撑盘的转盘被固定到轴部件52；当流体动压轴承装置51用于激光束打印机(LBP)的棱镜扫描仪(polygon scanner)电机中时，棱镜(polygon mirror)被安装到轴部件52；并且当流体动压轴承装置51被用于个人计算机(PC)的风扇电机中时，风扇被固定到轴部件52(那些实例均未示出)。
该流体动压轴承装置51主要包括轴部件52；在轴部件52的外周中设置的轴承部件57；和封闭在轴承部件57的一端处的开口的盖部件58。在下文中，为了方便说明，该盖部件58侧将称作下侧，并且与其轴向相对的侧将称为上侧。
该轴部件52由诸如不锈钢的提供所需刚性和耐磨损性的金属材料形成。该轴部件52包括截头圆锥形的圆锥部52a，其直径在一个轴向侧小(在所示实例中上侧)并且在另一轴侧(所示实例中的下侧)大；和圆柱基部52b，其被设置在圆锥部52a的顶部上并与圆锥部52a成整体。圆锥部52a的外周表面52a1和下端表面52a2形成为不具有表面凹凸的平滑表面。
该盘毂59由诸如压配合或压配合/粘合的适合方式固定到轴部件52的基部52b，轴部件52和盘毂59成整体以形成旋转部件53。还可以在插入轴部件52的情况下通过注塑盘毂59形成旋转部件53。
该轴承部件57包括其内周表面形成圆锥表面的电铸部60；和覆盖电铸部60的外周的模制部61。如下所述，模制部61在插入电铸部60的情况下通过注塑形成。
轴承部件57的内周表面57a形成为锥形表面，对应于轴部件52的圆锥部52a的外周表面的结构。轴承部件57的内周表面57a和轴部件52的圆锥部52a的外周表面52a1的各个母线彼此平行，这样两个表面57a和52a1能够成为彼此接触的表面。如下所述，当轴部件52旋转时，在轴承部件57的内周表面57a和轴部件52的圆锥部52a的外周表面52a1之间形成彼此垂直间隔开的两个倾斜轴承间隙C1，以便其直径在轴向上侧上小并且在轴向下侧上直径大。虽然在所示实例中，倾斜轴承间隙C1的间隙宽度被放大以便方便理解结构，间隙的尺寸实际约几μm到十几μm。
如图16所示，在电铸部60的内周表面上形成彼此垂直间隔开的两个倾斜轴承表面C；在轴部件52旋转期间，在分别与倾斜轴承表面C相对的区域中形成有倾斜轴承间隙C1。在每个倾斜轴承表面C中，作为动压产生部，形成有例如以人字形结构布置的多个动压槽Ca。虽然在所示实例中，两个倾斜轴承表面C被形成在相同电铸部60的内周围表面上，也可以在两个或多个电铸部60上独立地形成倾斜轴承表面C。作为动压槽结构，除了图中所示的人字形结构外，还可以采用螺旋结构等。
该盖部件58由诸如不锈钢或黄铜的金属材料形成盘状的结构，并通过粘合剂或相类似物被固定到在轴承部件57的大直径侧的开口中形成的台阶部。止推轴承表面D形成在盖部件58的上端表面58a上；在轴部件52的旋转期间，止推轴承间隙C2形成在与止推轴承表面D相对的区域中。在止推轴承表面中，作为用于在止推轴承间隙C2中产生动压的止推动压产生部，形成了采用例如如图17所示的螺旋结构布置的多个动压槽Ca。除图中所示的螺旋结构外，也可以采用人字形结构、径向结构等作为动压槽布置结构。此外，具有诸如动压槽的动压产生部的止推轴承表面D也可以形成在轴部件52的下端表面52a2中。
虽然未示出，可以形成轴承部件57的内周表面的上端和与其相对的轴部件52的外周表面52a1之间的密封空间。这种密封空间被形成为例如在轴承装置内部侧更窄的锥形空间。采用这种渐缩结构，利用毛细吸引，润滑油被向着轴承装置的内侧吸入，所以可以防止润滑流体泄漏到轴承装置的外部。该密封空间具有足以吸收由于温度变化润滑流体的热膨胀量的容量，这样润滑油恒定地保持在密封空间中。还可以将与轴承部件分离的密封部件固定到轴承部件57的上端部的内周表面，并且形成密封部件的内周表面和与其相对的轴部件的外周表面之间的密封空间。
在上述结构中，轴承装置的内部空间例如填充着滑动油作为润滑流体。当在这种状态中，轴部件52和轴承部件57被导致进行相对旋转(在这个实施例中，轴部件52旋转)，通过两个倾斜轴承间隙C1的中间媒介作用，轴承部件57的内周表面上的倾斜轴承表面C与轴部件52的外周表面52a1相对。当轴部件52旋转时，在每个倾斜轴承间隙C1中产生润滑油的动压，并且如图18所示，在轴部件52上施加了水平(径向)分力Fr和垂直向下分力Ft(沿止推方向)。因此，形成了径向并以非接触方式沿一个止推方向可旋转地支撑轴部件52的第一倾斜轴承部K1和第二倾斜轴承部K2。
当轴部件52旋转时，通过止推轴承间隙C2的中间媒介，在盖部件58的上端表面58a上形成的止推轴承表面D与轴部件52的下端表面52a2相对。当轴部件52旋转时，在止推轴承间隙C2中产生润滑油的动压，并且在止推轴承间隙C2中形成的润滑油的油膜的刚性被压力提高，并且轴部件2以非接触方式沿止推方向被可旋转地向上支撑。结果，形成了以非接触方式沿另一止推方向可旋转地支撑轴部件52的止推轴承部T。
接下来，将描述制造轴承部件57的过程。
图19A到图21显示了用于制造上述轴承装置的轴承部件57的步骤。更具体地说，图19A显示了用于制造原模62的步骤(原模生产步骤)；图19B显示了用于在需要掩膜处的原模62的部分上实现掩膜的步骤(掩膜步骤)；图20显示了通过电铸用于形成电铸部件64的步骤(电铸步骤)；和图21显示了利用树脂或相类似物模制电铸部件64的电铸部60的步骤(模制步骤)。在那些步骤后，该轴承部件57通过用于将电铸部60和原模62彼此分离的步骤制造。
在图19A中所示的原模制造步骤中，原模62由诸如已接受淬火的不锈钢、镍铬钢、一些其它镍合金或铬合金的导电材料形成。除那些金属材料外，原模62也可由非金属材料形成，诸如已经受导电赋予处理的陶瓷材料(例如，在其表面上形成导电膜)。原模62配置有截头圆锥部62a和与截头圆锥部62a整体形成并且从截头圆锥部62a的下端轴向延伸的圆柱部62b。与轴承部件57的内周表面的结构一致，截头圆锥部62a的外周表面形成为渐缩表面，以便在一个轴侧直径小并且在另一轴侧直径大。
在构成原模62的截头圆锥部62a的外周表面的一部分轴向区域中，形成有用于形成轴承部件57的电铸部60的成形部N1。该成形部N1是其中电铸部60的内周表面的凸凹图案被颠倒的结构；并且在其两个轴向位置处，圆周地形成用于在动压槽Ca之间形成脊部的凹陷Ka行。当然，凹陷Ka也可形成与动压槽图案一致的螺旋结构等。
在图19B中所示的掩膜步骤中，掩膜63(由点图案指示)被设置在原模62的外部表面上，除了成形部N1。作为掩膜63的覆盖材料，对于电解液显示非导电性和抗腐蚀性的现有产品被适当地选择和使用。
在执行电铸中，掩膜62被浸入包含诸如Ni或Cu的金属离子的电解液中；并且然后，对原模62供电，从而将期望的金属沉积(电解沉积)在其中未设置掩膜63的原模62的外周表面的区域(成形部N1)。根据需要，电解溶液可包括诸如碳的滑动材料或诸如糖精的应力减轻材料。根据动压轴承的轴承表面的所需硬度、诸如疲劳强度的必需物理属性和必需的化学属性，电铸用的金属类型被适合地选择。
通过上述步骤，如图20所示，形成有电铸部件64，其中原模62的成形部N1覆盖着电铸部60并且其中电铸部60和原模62彼此成整体。在这种情况中，电铸部60的内周表面形成为锥形表面，对应于原模62的截头圆锥部62a的外周表面的结构，并且在原模62上形成的成形部N1的凸凹图案被转移到其上。结果，如图16所示，具有多个动压槽Ca的两个倾斜轴承表面C被形成在电铸部60的内周表面上，以便彼此垂直间隔开。当电铸部60太厚时，会出现相对于原模62的其释放属性的恶化；另一方面，当它太薄时，电铸部60耐久性导致减小。因此，它根据所需轴承性能、轴承尺寸、用途等被设置为最佳厚度。
除了上述基于电解镀的方法外，电铸部60还能够由基于非电解镀的方法形成。在这种情况中，原模62的导电性和掩膜63的绝缘属性是不需要的；代替地，需要抗腐蚀性。
接下来，由上述步骤形成的电铸部件64被转移到其中轴承部件57由夹物模压形成的模制步骤。
图21是显示模制步骤的概念图；在模制步骤中，电铸部件64被供应入例如由上模65和下模66组成的模具中，其轴向方向与夹紧方向平行(图中的垂直方向)。在下模66中，形成有与组成原模62的圆柱部62b的外部直径尺寸一致的定位孔68，并且先前步骤转移的电铸部件64被插入定位孔68以将电铸部件64设置在适当的位置。在上模65中，与定位孔68同轴地形成了原模62的上端部能够被配合到其中的引导孔70。
在上述模具中，当活动模(在这个实施例中的上模65)使得接近固定模(在这个实施例中的下模66)时，原模62由引导孔70引导到上模65中的预定位置，并且然后实现夹紧。在完成夹紧后，树脂材料经门69被注入空腔67以实现夹物模压。只要基础树脂允许夹物模压，组成注塑的树脂材料的基础树脂是非晶体的还是晶态的不重要。非晶体树脂的实例包括聚砜(PSU)；聚醚砜(PES)；聚苯砜(PPSU)；和聚醚酰亚胺(PEI)；晶体树脂的实例包括液晶聚合物(LCP)；聚醚醚酮(PEEK)；聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)；和聚苯硫醚(PPS)。根据需要，树脂材料可与从诸如加强材料(采用纤维、粉末等的任何形式)、润滑剂和导电材料的多种填充物选择的一种或两种或多种类型的填充物混合。
还可以使用金属材料作为注塑材料。能够使用的金属材料的实例包括诸如镁合金和铝合金的低融点金属材料。在这种情况中，与其中使用树脂材料的情况相比，可以取得有关强度、热阻、导电性等的改进。除此之外，还可以采用所述的MIM模制，其中在使用金属粉末和粘合剂的混合物的注塑后，执行脱脂和烧结。此外，还可以使用陶瓷材料作为注塑材料。
在完成夹物模压后，模具被打开；然后，取得模制产品，其中由原模62和电铸部60组成的电铸部件64和模制部61彼此成一体。
此后，这种模制产品被转移到分离步骤，其中它被分离成电铸部60和模制部61组成的整体单元(轴承部件57)和原模62。如在上述实例中，在这个分离步骤中，通过例如向电铸部件64(原模62)或轴承部件57施加冲击实现两个部件的分离，以增加电铸部60的内周表面的直径。这使得可以沿轴向方向从电铸部60的内周表面平稳地抽出原模62，同时避免在电铸部60的内周表面上形成的动压槽图案和在原模62的外周表面上形成的成形部N1之间的过度干扰。当仅通过施加冲击不可能充分增加电铸部的内周的直径时，如在上述实例中，通过加热或冷却电铸部60和原模62从而产生其间热膨胀量的差，可以将模制产品分成轴承部件57和原模62。
由于电铸的特征，电铸部60的外周表面形成为粗糙表面，所以在夹物模压期间，形成模制部61的树脂材料进入电铸部60的外周表面的细微粗糙或凸凹，从而由于糙面粘结效应实现强的固定力。此外，由于电铸部60被形成以相对于轴方向倾斜，至少沿一个径向方向实现防分离。因此，可以提供展示高水平耐冲击的高强度轴承部件57。
然后，分离制造的轴部件52被插入由上述步骤形成的轴承部件57的内周中；此外，轴承部件57的内部空间填充有润滑油，轴承部件57的大直径侧开口被盖部件58密封，从而取得如图15所示的流体动压轴承装置51。从电铸部60分离的原模62能够被重复用于生产轴承部件57。
如上所述，在本发明中，轴承部件57由面对倾斜轴承间隙C1的电铸部60和在电铸部60插入的情况下，通过注塑形成的模制部61形成。由于电铸的特征，电铸部60的内周表面的结构与原模62的表面结构一致，并且电铸部60的内周表面的精度与原模62的表面精度一致。因此，通过以预定结构和预定精度形成原模62，电铸部60的内周表面以与原模的结构一致的高精度形成，所以可以高精度和低成本形成圆锥内周表面，这很难通过传统方向高精度地形成。因此，可以提高倾斜轴承间隙C1的宽度精度，从而使得可以提高具有这种类型的倾斜轴承间隙的流体动压轴承装置的轴承性能。此外，当如在这个实施例中，具有动压槽Ca的倾斜轴承表面C由电铸形成，由于电铸的特征，可以形成高精度的动压槽，所以同样从这种观点，可以实现流体动压轴承装置的轴承性能的提高。
可以采用其它方法作为在电铸部60的内周表面中形成动压槽Ca的方法。图22A到22D显示了其实例，其中执行电铸，对应于动压槽Ca的结构的突出导电膜72形成在原模62的表面上的成形部N1。然后，导电膜72被去除，从而形成动压槽Ca。
更具体地说，首先，如图22A所示，成形部N1形成在原模62的外周表面的部分区域中，并且对应于动压槽图案的突出导电膜72形成在成形部N1上。通过例如利用导电树脂在原模62的表面上实现喷射打印，导电膜72能够高精度地形成。然后，如图22B所示，电铸通过使用原模62进行，形成成形部N1的结构被转移的电铸部60。在电铸结束后，如在上述过程中，模制部61通过注塑形成，并且此外，如图22C所示，原模62从模制产品分离。在这种过程中，导电膜72与电铸部60一起从原模62的表面分离。此后，如图22D所示，通过使用溶剂或相类似物去除电铸部60的内周表面上的导电膜72，取得轴承部件57，其中动压槽Ca形成在电铸部60的内周表面中。当采用这种方式形成轴承部件57，可以照原样使用从电铸部60分离的原模62作为轴部件52。通过照原样将原模62用作轴部件52，与上述结构相比，可以更容易地提高倾斜轴承间隙C1的宽度精度。
虽然在上述实例中，具有动压槽Ca的倾斜轴承表面C形成在电铸部60的内周表面上，也可以在轴部件52的外周表面上形成具有动压槽Ca的倾斜轴承表面C。这种类型的流体动压轴承装置51能够通过如下过程组装通过使用其外周表面形成为不凹凸的平滑表面的原模62，执行电铸；通过模制步骤和分离步骤形成其内周表面是平滑的轴承部件57；除此之外，在轴部件52的外周表面上形成具有动压槽Ca的倾斜轴承表面C；和将轴部件52插入轴承部件57的内周。在这种情况中，在轴部件52的外周表面上的倾斜轴承表面C能够通过诸如锻造或轧制的塑性变形或通过诸如蚀刻或喷射打印的方法形成。
虽然在上述实例中，使用在上侧直径小并在下侧直径大的倾斜轴承间隙C1，倾斜轴承间隙还可以沿相向方向倾斜，更确切地说，倾斜以便直径在上侧大并且下侧直径小。
图23A和23B显示了有助于实现本发明的第二目的的流体动压轴承装置的另一实施例；这个实施例对应于图15中所示的结构，其中两个流体动压轴承装置51沿轴向方向并排地排列。
在每个流体动压轴承装置51中，轴部件52具有彼此成整体的两个圆锥部52a，并且轴承部件57配置有与圆锥部52a的外部各自外周表面相对的两个电铸部60a和60b和与电铸部60a和60b整体模制的模制部61。在轴部件52的旋转期间，在两个圆锥部52a的外周表面和与之相对的内周表面60a和60b之间，形成有沿相反方向倾斜的两种类型的轴承间隙C11和C12；并且利用在倾斜轴承间隙C11和C12中产生的润滑油的动压作用，轴承部件52以非接触方式径向并沿两个止推方向被支撑。图23A显示了其中不同倾斜方向的两种类型的倾斜轴承间隙C11和C12被布置以在它们彼此接近侧直径小的实例；和图23B显示了其中相反地，两种倾斜轴承间隙被布置以在它们彼此接近侧直径大的实例。
在两个流体动压轴承装置51中，密封空间形成在上部和下部圆锥部52a的外周表面和轴承部件57的上和下端部的内周表面之间，从而防止了润滑油的泄漏(还可以形成与轴承部件58分离的密封部件的密封空间)。在这种情况中，该盖部件58不是必需的。此外，在两个流体动压轴承装置51中，利用倾斜轴承间隙C11和C12产生了沿两个方向的推力支撑力，所以无需提供任何其它止推轴承间隙(例如，在图15所示的实施例中，在盖部件58的上端表面58a和与其相对的轴部件52的下端表面52a2之间形成的止推轴承间隙C2)。
在图23A和23B中所示的两种结构中，利用基于图22A到22D所示方法的方法，由导电膜72形成的成形部N1形成在原模62的外周表面上；并且然后执行电铸步骤、模制步骤和分离步骤，从而可以在电铸部60a和60b的内周表面中形成动压槽Ca。在这种情况中，如在上述实例中，在原模62和电铸部60a和60b彼此分离后，原模62能够照原样用作轴部件52。
除此之外，通过单独地生产通过将轴承部件57和轴部件52的每个分成两个取得的分部件，并且然后将分部件彼此整体结合，还可以组装图23A和23B所示的流体动压轴承装置51。将轴部件52的分部件结合在一起的方法的可能实例包括粘合，并且将轴承部件57的分部件结合在一起的方法的实例包括粘合和熔焊(超声波焊接等)。
图24显示了修改，其中在图23A中所示的结构中，为消除在两个倾斜轴承间隙C11和C12中产生的泵量的不平衡，特别在轴部件52的外周表面与轴承部件57的内周表面之间的环形间隙(倾斜轴承间隙)的轴向中心处的弯曲部被允许经循环通路73与轴承部件57的外部连通。虽然未示出，在图23B中所示的结构中，循环通路73也能够以类似的方式形成。
虽然在上述结构的实例中，流体动压由在倾斜轴承部K1和K2和止推轴承部T中形成的人字形结构或螺旋结构的动压槽产生时，这不应被限制性地解释。例如，作为倾斜轴承部K1和K2，还可以采用如图9到13所示的多弧轴承、阶式止推轴承或非圆柱轴承。在那些轴承中，多个弧形表面、轴向槽或谐波波形表面构成用于在倾斜轴承间隙中产生动压的动压产生部。当然，那些动压产生部能够不仅形成在轴承部件57的内周表面中，而且在轴部件52的外周表面52a1中。动压生产部的形成方法和结构与上述那些相同，所以将省略其详细描述。
当采用多弧轴承作为每个倾斜轴承部K1和K2，可以采用三弧轴承、四弧轴承、五弧轴承和六或多弧表面形成的多弧轴承。当采用非圆柱轴承时，可以采用由三个或四个或多个谐波波形表面组成的非圆柱轴承。
在图15中所示的实施例中，当由多弧轴承、阶式止推轴承或非圆柱轴承形成倾斜轴承时，除了如在倾斜轴承部K1和K2的情况，其中两个倾斜轴承部被提供以便彼此径向间隔开的结构，可以采用其中提供在轴承部件57的内周表面的垂直区域或轴部件2的外周表面的垂直区域延伸的单个倾斜轴承部的结构。
此外，还可以由所谓的阶式止推轴承、所谓的槽形轴承(具有波纹台阶形式)等形成止推轴承部T，其中采用径向槽形式的多个动压槽以预定圆周间隔被设置在将作为止推轴承表面的区域中(未示出)。
虽然在上述实例中，倾斜轴承部K1和K2的每个由动压轴承形成，还可以由一些其它类型的轴承形成它。例如，虽然未示出，还可以将轴承部件57(电铸部60)的内周表面形成为不具有动压槽、弧形表面等的圆柱内周表面，并且将经倾斜轴承间隙的中间媒介与这个内周表面相对的轴部件52的外周表面52a1形成为圆柱外周表面，从而形成所谓的圆柱轴承。当通过圆柱轴承如此形成倾斜轴承部K1和K2时，形成电铸部60用的原模62被重复用于电铸；此外，如在其中通过去除导电膜72形成动压槽Ca的情况中，原模62可照原样用作轴部件52。
虽然在上述流动动压轴承装置1和51中，润滑油被用作其内部空间填充的润滑流体，还可以在每个动压槽中使用能够产生动压的一些其它流体，例如，磁流体，或诸如空气的气体。
权利要求
1.一种流体动压轴承装置，包括轴部件；与轴部件的外周表面相对的圆筒形径向轴承表面；在插入电铸部的情况下通过注塑形成的轴承部件，所述电铸部具有径向轴承表面；和止推轴承部，其配置有在轴承部件的端面上形成的止推轴承表面和面对止推轴承表面的止推轴承间隙，其中利用在止推轴承间隙中产生的润滑流体的动压作用沿止推方向支撑轴部件。
2.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其中所述轴部件配置有凸缘部；和所述止推轴承间隙形成在凸缘部的端面和止推轴承表面之间。
3.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其中所述轴部件配置有台阶表面；和所述止推轴承间隙形成在台阶表面和止推轴承表面之间。
4.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其中在轴承部件的止推轴承表面上形成有用于在止推轴承间隙中产生流体压力的动压产生部。
5.根据权利要求1所述的流体动压轴承装置，其中所述电铸部包括具有径向轴承表面的径向电铸部；和与径向电铸部成整体的止推电铸部和与径向电铸部分离的止推电铸部中的一个止推电铸部，所述一个止推电铸部具有止推轴承表面。
6.一种流体动压轴承装置，包括轴部件；轴部件插入其内周中的轴承部件；和倾斜轴承间隙，其形成在轴部件的外周表面和轴承部件的内周表面之间并且轴向倾斜，轴部件由倾斜轴承间隙中形成的流体膜可旋转地支撑，其中轴承部件配置有面对倾斜轴承间隙的电铸部，并在插入电铸部的情况下通过注塑形成。
7.根据权利要求6所述的流体动压轴承装置，其中动压产生部形成在轴部件的外周表面和轴承部件的电铸部中的一个中，以便动压产生部与倾斜轴承间隙相对。
8.一种电机，包括根据权利要求1到7的任一项的流体动压轴承装置；定子线圈；和转子磁铁。
全文摘要
一种表现高轴承性能和长寿命的廉价的流体动压轴承装置。流体动压轴承装置(1)主要包括轴部件(2)；和配置有与轴部件(2)的外周表面(2a)相对的圆筒径向轴承表面(A)的轴承部件(7)。该轴承部件(7)通过插入电铸部(10)的注塑形成；并且径向轴承表面(A)形成在电铸部(10)上。此外，止推轴承表面(B)形成在轴承部件(7)的上端表面(7b)上；并且轴部件(2)利用与止推轴承表面(B)相对的止推轴承间隙中产生的润滑流体的动压作用沿止推方向被支撑着。
文档编号B29C45/14GK101018955SQ20068000085
公开日2007年8月15日 申请日期2006年6月21日 优先权日2005年6月27日
发明者古森功 申请人:Ntn株式会社