专利名称：轴承单元和电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴承单元和使用该轴承单元的电机，在所述轴承单元中 适于容纳转轴的动压流体轴承由单元主体覆盖，且转轴插入动压流体轴承 中。
背景技术：
图8是用于辅助解释相关技术中设有非接触旋转密封(以下简称为"密 封")的轴承单元的示意性横截面图。轴承单元30构造如下。轴34由滑动 轴承31和推力轴承39 (该例中为枢轴承)旋转支撑。非接触旋转密封30a 由限定在轴34和间隙成形元件38之间的间隙部分37组成，而且间隙部分 37的横截面从滑动轴承31轴向向内渐缩，用于防止润滑油泄漏。定子元件 36容纳滑动轴承31、推力轴承39和间隙成形元件38。然后，由间隙部分37如何从滑动轴承31轴向向内渐缩构成的发明提供 了 一种用于将润滑油保持在轴承单元内部的非接触旋转密封。由于毛细现象流体趋向以较窄的宽度移动。如果力图将润滑油保持在轴 承单元内部，那么轴承单元优选设有在横截面中向着其内部渐缩的间隙。因 此渐缩的间隙中的润滑油将向着轴承单元内部移动，用于保持。在这种情况下，由毛细现象产生的拉力P由等式P:2ycos 6 /r表示，其中Y是出现在润滑油和润滑油接触对象之间的表面张力(如果该对象是轴 34,它由不锈钢或硬铝制成；如杲对象是间隙成形元件38,它由金属或树脂 制成)，6是润滑油和润滑油接触对象之间的接触角度，且r是间隙部分37 的宽度。也就是说，P^l/r;因此，将润滑油吸入轴承单元内部，轴承单元具有 用于保持的更小间隙宽度r。这样，相关技术中的非接触旋转密封30a通过设计密封部分的形状和使 用润滑油的表面张力，可以以非接触的方式密封旋转部分的润滑油。由于非 接触密封，非接触密封30a是极好的润滑油密封系统，该系统不具有转矩损
失，并维持极好的旋转机械精度，例如无轴向振动。图9是公开号为2005-127514的日本专利(以下称为专利文献l)中所 示的从轴承单元40提取的密封部分的剖视图。轴承单元40的密封部分力图 解决减薄的困难，其是图8所示的轴承单元30的缺陷。即，由滑动轴承41 的端面和间隙成形元件48限定的间隙部分47的横截面向着轴44渐缩。图10是^Hf号为2004-36892的日本专利(以下称为专利文献2)中所 示的从轴承单元50提取的密封部分的剖视图。轴承单元50的密封部分设在 具有间隙部分57的滑动轴承51的端面部分上，间隙部分57由板状元件58b 和间隙成形元件58a限定，使其横截面向着外部渐缩。发明内容如图8中所示的轴承单元30，由于渐缩形状和为热膨胀产生的润滑油 高度上升的准备，需要形成向着轴延伸的间隙部分37的非接触密封30a需 要一定厚度。因此，非接触密封30a具有很难减少轴承单元30的厚度的缺陷。图9中所示的轴承单元40的间隙部分47没有位于通路上(由箭头A 表示)，润滑油通过间隙部分从轴44和滑动轴承41或径向轴承装置的内圓 周面之间泄漏到轴承单元40的外部。因此，虽然轴承单元40起积极地将润 滑油供给轴44和滑动轴承41之间的滑动表面的作用，但是它具有不可能产 生防止润滑油泄漏到外部且喷洒的卓越效果的问题。同样地，图10所示的轴承单元50没有位于通路上(由箭头A表示)， 润滑油通过其泄漏。因此，轴承单元50具有不能产生防止轴54旋转引起的 润滑油泄漏和喷洒的卓越效果的缺陷。换句话说，轴承单元50在起积极地将润滑油吸入内部的作用、而为了 重新使用防止轴54的旋转引起的润滑油雾喷溅向外扩散方面并没有区别。如上所述，相关技术中的非接触密封不能克服以下缺陷由于有必要在 轴向设有渐缩的间隙，因此减薄很困难，而且同时它力图提供减薄，由于密 封未位于润滑油的流出通路，因此很难防止润滑油的泄漏。根据本发明的实施例，提供一种轴承单元，包括动压流体轴承，适于 容纳插入其中的转轴；围绕动压流体轴承外部的单元主体；盖元件，覆盖具 有插入动压流体轴承的转轴的单元主体的上部开口 ；注入单元主体的润滑
油；和抛油环(oil thrower ring),与转轴一起在流体轴7 义的上端和盖元件之 间限定的空间内旋转；其中盖元件和抛油环之间限定的间隙的横截面为渐缩 形，使得随着所述间隙远离转轴的中心而间隔开，盖元件和抛油环之间的距 离逐渐减小。根据本发明的另 一实施例，提供一种使用上述轴承单元的电机。 在上述的本发明的实施例中，与转轴一起旋转的抛油环设在动压流体轴 承的上部和盖元件之间，而且抛油环和盖元件之间限定的间隙的横截面为渐 缩形，使得随着所述间隙远离转轴的中心而间隔开，盖元件和抛油环之间的 距离逐渐减小。因此，润滑油的通^^由抛油环分隔成以往复式沿着垂直转轴 的方向延伸。另外，可以通过抛油环和盖元件之间的渐缩的间隙将润滑油导 向轴承单元内部。特別地，4艮据本发明，由于抛油环和转轴一起旋转，可以通过抛油环的 旋转引起的离心力强制将润滑油导向轴承单元内部。相应地，本发明可以产生以下效果。间隙的横截面为渐缩形，使得随着 该间隙远离轴的中心而间隔开，该间隙的距离逐渐减小。该间隙能在垂直轴 的方向上延伸润滑油的通路。因此，可以减少整个轴承单元的厚度。另外， 渐缩部分表面张力的方向与抛油环旋转引起的离心力的方向一致。润滑油的 通路被延长，而且具有迷宫结构。因此能够建立优良的润滑油保持性能。如上所述，根据本发明实施例的轴承单元薄，且能提供优良的润滑油保 持性能；因此，安装有本发明的轴承单元的电机能适用于需要薄度和长寿命 的例如个人电脑的电子设备和例如电视的视频设备。另外，本发明的轴承单 元是抛油环也用作转轴的锁元件的轴承单元；因此，与相关技术的部件数目 相比，部件的数目能够减少。
图1是用于辅助解释根据第一实施例轴承单元的示意性横截面图；图2是用于辅助解释根据第一实施例轴承单元的主要部分的放大横截面图；图3是用于辅助解释根据第二实施例轴承单元的主要部分的放大横截面图；图4是用于辅助解释根据第三实施例轴承单元的主要部分的放大横截
面图；图5是用于辅助解释根据第四实施例轴承单元的主要部分的放大横截面图；图6是设有实施例的一个轴承单元的风扇电机的示意图； 图7是用于辅助解释单元成形方法的示意性的横截面图； 图8是用于辅助解释相关技术中设有非接触旋转密封的轴承单元的示 意性横截面图；图9是从专利文献1所述的轴承单元中抽取出的密封部分的放大示意性 横截面图；图10是从专利文献2所述的轴承单元中抽取出的密封部分的放大示意 性横截面图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的优选实施例。图1是用于辅助解释第一实 施例的轴承单元的示意性横截面图。根据第一实施例的轴承单元10构造如 下。轴14由滑动轴承11和推力轴7社19 (在该例中为枢轴承)旋转支撑。抛 油环15整体连接到轴14上，使得其与轴14 一起旋转。间隙部分17限定在 抛油环15和间隙成形元件18之间，该间隙成形元件18是从轴14径向朝着 外部的横截面渐缩的盖元件。因此构造非接触旋转密封10a以防止润滑油泄 漏。定子元件16支持滑动轴承11、推力轴承19和间隙成形元件18。根据实施例的轴承单元10的非接触密封10a具有以下特征抛油环15 和间隙成形元件18形成在将润滑油吸入轴承单元内部的方向上的横截面渐 缩的间隙部分，而且抛油环15与轴14 一体旋转。即，将润滑油吸入渐缩的间隙部分17的方向与由抛油环15的旋转产生 的离心力的方向一致。因此，能够提供更为稳固地保持润滑油性能。滑动轴承11是动压流体轴承，其中将润滑油置于轴14和滑动轴承11 之间，以径向支撑轴承11用于低摩擦旋转。润滑油充满定子元件11内部， 而且通过覆盖定子元件U的上部开口的间隙成形元件18防止润滑油向上泄 漏。图2是用于辅助解释根据第一实施例轴承单元的主要部分的放大示意 横截面图。连接到轴14上的抛油环15是由金属或树脂制成的环元件，并且紧固于轴14的槽。可选择地，抛油环15可以采用粘合剂或通过焊接或必要的类似手^:紧固于轴14上。抛油环15垂直连接到轴14上，以分隔滑动轴承11的上表面和间隙成 形元件18之间的间隙。这形成了在抛油环15的上侧的间隙部分17和抛油 环下侧的间隙部分13。在抛油环15端部和间隙成形元件18之间设有'J 、间隙。具体地，如图2 中的虛线所示，形成润滑油流道A,其在滑动轴承11的上部和间隙成形元 件18和轴14间的间隙之间延伸。润滑油可以垂直轴14往复移动。简而言 之，润滑油流道A可以垂直轴14延伸，借此可以减少轴承单元10的厚度同 时保证流道的足够长度。而且，本实施例的结构具有设在润滑油流道A的中间3各线和从相对轴 14的滑动部分到轴承的外部的长路线上的渐缩的间隙部分17，而且设有迷 宫构件，其能表现足够保持润滑油的效果。不必说，该结构力图防止润滑油通过渐缩的间隙部分17从滑动轴承11 和抛油环15之间的间隙部分13流出。因此，例如定子元件16的紧固部分 到间隙成形元件18和轴14的紧固部分到抛油环15的其它部分，可以由粘 合剂、激光焊或例如橡胶的密封元件密封。如上述构造的轴承单元IO通过将润滑油从轴14的中心吸到外部的渐缩 的间隙部分17以及通过轴14和抛油环15产生的离心力的作用，确实能防 止润滑油的泄漏。图3是用于辅助解释根据第二实施例轴承单元的主要部分的放大示意 性的横截面图。该实施例的非接触密封10a与图1和2中所示的轴承单元10 设有的非接触密封相比，还加强了表面张力产生的润滑油保持性能。非接触密封10a的区别在于提供了如下形成的连续渐缩间隙。滑动轴 承11的上部和抛油环15之间的间隙部分13在向着滑动表面的横截面上渐 缩，即轴14的中心。另外，间隙部分17形成在抛油环15和间隙成形元件 18之间，该间隙部分17的在抛油环15和间隙成形元件18之间的距离随着 间隙部分17与滑动表面(即轴14的中心)的距离逐渐增加而逐渐减小。在图3所示的实施例中，为了形成上述的连续渐缩的间隙，相对于轴 14倾斜向上延伸形成抛油环15。渐缩间隙17允许在与轴14相反的方向将 润滑油吸入。另外，间隙部分13的4黄截面为渐缩形以允许向着轴14吸入润
滑油。换句话说，由于除渐缩间隙部分17外，间隙部分13是渐缩的，通过 使用毛细现象吸入润滑油的力增大了 ，使积极防止润滑油的泄漏变得可能。 图4是用于辅助解释根据第三实施例轴承单元的主要部分的放大示意性横截面图。如同图3所示的第二实施例，具有位于间隙部分之间的抛油环 15的非接触密封10a横截面连续渐缩。可是，抛油环15形成为垂直轴14 延伸，倾斜形成滑动轴承11的上端，以提供具有下方渐缩形状的下间隙部 分。
类似如上的实施例，第三实施例的轴承单元IO形成连续渐缩的间隙。 因此，渐缩形状的长度增加，以加强用于吸入润滑油的性能。
图5是用于辅助解释根据第四实施例轴承单元的主要部分的放大示意 性的横截面图。轴承单元10的非接触密封10a是抛油环15与轴14整体成 形的密封。虽然之前所述的实施例中的抛油环15分离地连接到轴14,但是 在本实施例中当通过切削或类似物形成轴14时抛油环15与轴14 一体形成。本实施例的结构提供了与如图2所示的实施例相同的吸取润滑油性能。 将润滑油吸入渐缩的间隙部分17的方向与抛油环15旋转产生的离心力的方 向一致。因此，能够提供更稳固地保持润滑油性能。
由于设有与轴14 一体形成的抛油环15,可以忽略分别将抛油环15连 接到14上的过程。另外，能够减少部件数目而且能够增加整体成形产生的 可靠性。通常，如果至少径向轴承装置是具有鱼骨形或轴向形状的动压产生槽的 动压轴承，那么必不可少地保持润滑油以形成油膜是非常重要的。实施例的 非接触密封10a能提供足以处理此的效果。不必说，推力轴承装置也可以是 动压轴承。
图6是风扇电机的示意图，根据实施例的任意一个轴承单元安装在所述 风扇电机上。风扇电机包括转子60、机座61、壳体62、旋转驱动电路63、 铁心64、线组65、叶轮66、线圈盒67、磁体68、箱69和轴承单元10。壳体62设在轴承单元10的外部。轴承单元10通过壳体62固定到机座 61上。由铁心64和线组65组成的线圈连接到壳体62上。线圈与转子60 的磁体68对置，转子绕轴承单元10的轴旋转。转子60设有多个叶轮66。 叶轮66与转子60 —起旋转以产生气流。上述的根据实施例的任意一个轴承单元用作这种风扇电机的轴承单元
10,以减少整个风扇电机的厚度。另外，可能有效地防止润滑油从轴承单元 IO泄漏，因此加强了风扇电机的可靠性。接着描述根据本实施例制造轴承单元的方法。对于分别在图1、 3、 4和 5中示出的根据第一、第二、第三和第四实施例的轴承单元10，定子元件16 预先采用树脂模制，推力轴承19和滑动轴承11组装到定子元件16中。此 后，将抛油环15连接到轴14上。在图5所示的第四实施例中，抛油环15 与轴14一体成形，因此，不必将抛油环15连接到轴14上。接下来，将连 接有抛油环15的轴14插入滑动轴承11的中心孔中。此后，将间隙成形元件18压到组装入定子元件16的滑动轴承11的上 部。将润滑油喷入定子元件16和间隙成形元件18限定的内部。附带地，在 滑动轴^R 11已经组装入定子部分16之后，插入轴前，可以喷入润滑油。除上述的制造方法外，可以想象单元模制，其中与定子单元16的模制 一起组装滑动轴承ll、轴14和抛油环15。图7A和7B是用于辅助解释单 元模制方法的示意性的横截面图。参照图7A,首先将滑动轴承11插入由金 属制成的下部支撑元件18a，而且将设有抛油环15的轴14插入滑动轴承11 的中心孔中。间隙成形元件18通过焊接或类似物连接到下部支撑元件18a 上以组成内部构件，间隙成形单元由与下部支撑元件18a相同的金属制成。然后，上述构造的内部构件布置在左右模具—IOO的腔101中，且由模具 100夹住。具体地，间隙成形元件18和下部支撑元件18a布置在模具100 的腔101中，同时从间隙成形元件18延伸的轴14由模具100夹住支持。在 这种情况下，将熔化树脂灌入模具100的腔101中，并凝固。然后打开左右 模具100,从中取出轴承单元10。这样，如图7B所示轴承单元10能被单元 模制，其中内部构件组装到定子元件16中。附带地，根据实施例的轴承单元10中每个应用于上述的风扇电机，本 发明不局限于此。除风扇电机外，本发明还可以应用于电机装置(例如，各 种类型的存储媒体驱动器)。本领域技术人员应当懂得，在附加权利要求或其等价物的范围内，可以 根据设计需要和其它因素出现各种修改、组合、子组合和改变。本发明包含与2006年8月9日在日本专利局提出的日本专利申请 JP2006-216337相关的主题，该申请的全部内容在此引入作为参考。
权利要求
1. 一种轴承单元，包括动压流体轴承，适于容纳插入所述动压流体轴承中的转轴； 围绕所述动压流体轴承外部的单元主体；盖元件，覆盖具有插入所述动压流体轴承的所述转轴的单元主体的上部 开口；注入单元主体的润滑油；和抛油环，与转轴一起在所述流体轴承的上端和盖元件之间限定的空间内 旋转；其中，所述盖元件和抛油环之间限定的间隙的横截面为渐缩形，使得随 着所述间隙远离转轴的中心而间隔开，盖元件和抛油环之间的距离逐渐减
2. 如权利要求1所述的轴承单元，其中，所述流体轴承的上端和抛油环之间限定的间隙的横截面为渐缩形，使得随着所述间隙远离转轴的中心而间 隔开，盖元件的上端和抛油环之间的距离逐渐减d、。
3. 如权利要求1所述的轴承单元，其中，所述抛油环与转轴一体成形。v4. 一种电4几，包4舌设有动压流体轴承的轴承单元，该动压流体轴承适于容纳插入其中的转轴；布置在轴承单元外围上的线圈；绕转轴旋转布置的转子，所述转轴连接到轴承单元上，而且转子具有与 线圈对置的磁体；其中，所述轴承单元包括围绕所述流体轴承外部的单元主体； ，盖元件，覆盖具有插入所述流体轴承的转轴的单元主体的上部开D ;注入单元主体的润滑油；和抛油环，与转轴一起在所述流体轴承的上端和盖元件之间限定的空间内旋转；其中，盖元件和抛油环之间限定的间隙的横截面为渐缩形，使得 随着所述间隙远离转轴的中心而间隔开，盖元件和抛油环之间的距离逐渐减
全文摘要
本发明公开一种轴承单元，包括动压流体轴承，适于容纳插入所述动压流体轴承中的转轴；围绕流体轴承外部的单元主体；盖元件，覆盖具有插入流体轴承的转轴的单元主体的上部开口；注入单元主体的润滑油；和抛油环，与转轴一起在限定于流体轴承的上端和盖元件之间的空间旋转；其中盖元件和抛油环之间限定的间隙的横截面为渐缩形，使得随着所述间隙远离转轴的中心而间隔开，盖元件和抛油环之间的距离逐渐减小。
文档编号H02K5/16GK101122308SQ200710140738
公开日2008年2月13日 申请日期2007年8月9日 优先权日2006年8月9日
发明者千代田亮, 宍户佑司 申请人:索尼株式会社