专利名称：轴承单元、具有轴承单元的马达和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于支承用于转动的转动轴或用于支承用于在一个轴上转动的转动构件的的轴承单元，并且本发明涉及一种具有轴承单元的马达和电子设备。
背景技术：
如图15所示的用于支承用于在其上转动的转动轴的轴承单元在过去是公知的。
参考图15，所示的轴承单元100用来支承用于在其上转动的转动轴101。轴承单元100包括用于在周向上支承转动轴101的径向轴承104、用于在推力方向上支承转动轴101的一端的推力轴承110以及其中容纳径向轴承104和推力轴承110的壳体105。
在轴承单元100中，径向轴承104与作为填充在壳体105内以便形成动态压力流体轴承的粘性流体的润滑油协作。用于产生动态压力的动态压力产生凹槽11形成在其中安装有转动轴101的径向轴承104的内周面上。
其中容纳径向轴承104和推力轴承110的壳体105包括管状壳体主体106、底部闭合部分107以及上部闭合构件10。底部闭合部分107与壳体主体106形成主体，以便闭合壳体主体106的一个端侧，并且形成一个端侧部分。上部闭合构件108设置在壳体主体106的另一端侧上，壳体主体106在该侧开放。
轴安装孔109设置在上部闭合构件108的中央部分处，并且在容纳在壳体105内的径向轴承104上支承转动的转动轴101安装在轴安装孔109内。推力轴承110设置在壳体主体106的底部闭合部分107的内表面侧上。在转动轴101的推力方向上设置在一个端部处轴承支承部分102在推力轴承110上支承转动。
推力轴承110形成为枢转轴承，该轴承支承转动轴101的轴承支承部分102，该转动轴102具有在一点处形成弧形或锥形形状的端部。
通过将径向轴承104、推力轴承110和转动轴101连接到壳体主体106上，并且接着通过密封部分121将上部闭合构件108粘接到壳体主体106上，来形成具有所述构造的壳体105。
转动轴101在其一端侧上通过推力轴承110支承在轴承支承部分102上，并通过径向轴承104支承在其轴部分主体103的外周面上。另外，转动轴101通过壳体105支承在设置在其另一侧上的连接部分120一侧上，使其连接部分120一侧从设置在壳体105的上部闭合构件108内的轴安装孔109伸出。
另外，凹槽116在轴承支承部分102和轴部分主体103之间设置在转动轴101上。用作防脱离构件的环形垫片115在底部闭合部分107上与凹槽116设置成相对关系。垫片115防止转动轴101与壳体105脱离。在垫片115通过转动轴101的轴承支承部分102推动时，它在推力方向上变形，使得轴承支承部分102插入并连接到凹槽116上。
顺便说说，轴安装孔109形成有略微大于轴部分主体103的外直径的内直径，使得安装在轴安装孔109内的转动轴101可以转动，而不滑动接触轴安装孔109的内周面。此时，轴安装孔109形成为，使得具有足以防止填充在壳体105内的润滑油113从壳体105内泄漏的距离x的间隙112形成在轴安装孔109的内周面和轴部分主体103的外周面之间。
锥形部分114与轴安装孔109的内周面形成相对关系地设置在转动轴101的外周面上。锥形部分114倾斜，使得在转动轴101的内周面和轴安装孔109的内周面之间形成朝着壳体105外侧增加的间隙112。锥形部分114在形成在转动轴101的外周面和轴安装孔109的内周面之间的间隙112内形成压力梯度，以便产生用来将壳体105内填充的润滑油抽吸到壳体105内侧的力。由于在转动轴101转动时，润滑油113被偏压，以便抽吸到壳体105内侧，润滑油113可靠地进入由动态压力流体轴承形成的径向轴承104的动态压力产生凹槽111，以便产生动态压力。因此，实现转动轴101的稳定支承，并且可以防止壳体105内填充的润滑油113泄漏。
在具有参考图15描述的构造的轴承单元100中，转动轴101在轴安装孔109一侧上仅在其一端暴露，但是除了轴安装孔109的小间隙之外，通过壳体构件覆盖。因此，轴承单元100可防止润滑油113泄漏到壳体105外侧。另外，由于仅轴安装孔109的间隙形成与外侧的连通部分，可以防止由于冲击造成的润滑油飞溅，以便可靠地保持润滑油。另外，在轴承单元100中，可通过垫片115防止转动轴101脱离壳体105。
简短说明，由于轴承单元100可以可靠地保持润滑油113，并且防止转动轴101脱离，可以保持润滑性能和转动性能，以便支承用于转动的转动轴或支承用于在轴上转动的转动构件。
对于所述的这种轴承单元来说，需要进一步减小转动轴的偏差等情况，以便提高转动性能。为了减小转动轴的偏差等情况以便提高转动性能，需要增加刚性。为了增加所采用轴承单元的刚性，例如可以增加形成该轴承单元的径向轴承的轴向方向上的长度。
但是，在所述的轴承单元100中，形成轴承单元的径向轴承由烧结构件或类似构件形成，并且由于直径和轴向长度之间的关系对于轴承单元100的铸造存在限制。以此方式，轴承单元对于刚性的增加存在限制，并且难以减小转动构件超过预定条件的偏转等情况。
在日本专利特开平NO.2003-130043中披露了类似于这里参考图15描述的轴承单元100的轴承单元。
发明内容
需要的是本发明提供一种轴承单元以及包括轴承单元的马达和电子设备，由此可以升高轴的刚性，以便抑止轴的偏转，并且可靠地保持润滑油。
为了满足所述的需要，按照本发明的实施例，提供一种轴承单元，该轴承单元包括轴、构造成在周向上支承轴的第一径向轴承、在轴的轴向上与第一径向轴承以隔开关系布置并构造成在周向上支承轴的第二径向轴承，以及构造成在推力方向上支承轴的一端的推力轴承、布置在第一和第二径向轴承之间的间隔件、其中布置有第一和第二径向轴承以及推力轴承并且除了其中安装有轴的轴插入孔之外具有封闭结构的壳体以及填充在壳体内的粘性流体。
按照本发明的另一实施例，提供一种马达，该马达包括定子、转子和构造成相对于定子支承用于转动的转子的轴承单元，并且对于该轴承单元来说，使用所述第一实施例的轴承单元。
按照本发明另一实施例，提供一种电子设备，该电子设备包括马达，该马达包括定子、转子和构造成相对于定子支承用于转动的转子的轴承单元，并且对于该轴承单元来说，使用所述第一实施例的轴承单元。
采用该轴承单元、马达和电子设备，轴的刚性可以升高以便减小轴的偏转，并且可以可靠地保持润滑油。因此，可以实现很好的润滑性能和很好的转动性能。
结合附图，从以下说明和所附权利要求中，可以明白本发明的所述和其它目的、特征和优点，在附图中类似的部件或元件通过类似的参考标记来表示。
图1是采用本发明的信息处理设备的透视图；图2是沿着图1的线A-A截取的截面图；图3是表示使用采用本发明的马达的热辐射设备的透视图；图4是表示图3所示的马达的构造的截面图；图5是表示采用本发明的轴承单元的截面图；图6是形成在图5所示的径向轴承的内周面上的动态压力产生凹槽的透视图；图7是作为图5的轴承单元部件的间隔件的水平截面图；图8是表示作为图5的轴承单元部件的另一间隔件的水平截面图；图9是表示作为图5的轴承单元部件的又一间隔件的水平截面图；图10是图5的轴承单元的油密封部分的截面图；图11是表示与图5的轴承单元比较的比较实例的轴承单元的截面图；图12是表示图5的轴承单元温度升高时容积变化量的变化以及润滑油液位的截面图；图13是表示图5的轴承单元温度降低时容积变化量的变化以及润滑油液位的截面图；图14是表示图5的轴承单元的油密封部分的最大空间容积的截面图；以及图15是表示现有技术轴承单元的截面图。
具体实施例方式
下面，描述采用本发明的信息处理设备。
参考图1，采用本发明的信息处理设备是笔记本式的个人计算机。计算机1包括用于显示信息处理等结果的显示区段2以及计算机主体3，计算机主体包括进行多种信息的算术操作处理的内置信息处理区段。键盘5设置在计算机3的上表面侧上，以便输入计算机1的操作指令或者从中输入多种信息。计算机主体3具有设置在其内侧的热辐射设备4。热辐射设备4具有用于辐射从例如布置在计算机主体3内的CPU、盘式设备等信息处理回路产生的热量以便冷却计算机主体3内侧的冷却设备。
内置于计算机主体3内的热辐射设备4容纳在形成图2所示的计算机主体3的壳体6内。参考图3，热辐射设备4包括由金属材料制成的底座7、通过马达10驱动以便转动的风扇8、容纳在风扇8内的风扇箱以及散热装置11。
底座7如图3所示形成大致L形状。热产生元件12在形成大致L形状的底座7的一个端侧上连接到表面7a上。热产生元件12在例如通过中央处理器(CPU)激励时产生热量。热产生元件12经由热传递密封件12a连接到底座7的表面7a上。
马达10和其中容纳通过马达10驱动转动的风扇的风扇箱9连接到底座7的表面7a的大致中央部分上。圆形吸入孔口13形成在风扇箱9内，使其开启与风扇8的中央部分相对应的位置。开口14设置在与设置在风扇箱9内的吸入孔口13相对的壳体6的底部表面侧的位置上，使其与吸入开口13连通。另外，用于将经由吸入孔口13吸入的空气排出到外部的排出孔口15设置在风扇箱9内。
散热装置11在另一端侧固定在底座7的表面7a上。散热装置11是波纹型和翅片型散热装置，并且由热辐射能力好的例如铝的金属材料制成。同样，底座7和风扇箱9最好由铝或铁制成，这些材料是热辐射性能好的金属。
在连接有热产生元件12的底座7上，以及在连接有辐射从热产生元件12产生的热量的热辐射设备4上，设置多个安装孔7b，安装孔中插入螺钉，螺钉用来将底座7连接在壳体6内。底座7在壳体6内通过插入安装孔7b的用于固定的固定螺钉连接在设置在壳体6内侧的突起16上，如图2所示。
在底座连接在壳体6内时，散热装置11布置在与形成在壳体6侧壁内的通孔17相对的位置上，如图2和3所示。
在马达在图3箭头标记R1所示的方向上驱动转动风扇8时，如上所述以此方式构造的热辐射设备4经由形成在壳体6内的开口14从设备外部吸入空气，并且将空气经由吸入孔口13吸入风扇箱9。通过风扇8的转动吸入风扇箱9的空气在图2和3箭头标记D2所示的方向上流动，并且在图3的另一箭头标记D2所示的方向上进一步流动，以便流过散热装置11。接着，空气经由通孔17排出到壳体6的外侧。
顺便说说，在连接到底座7上的热产生元件12驱动时产生的热量经由通过具有很好的热辐射性能的金属材料形成的底座7传递到连接到底座7上的散热装置11上。此时，通过由马达10转动的热辐射设备4的风扇8从壳体6外侧吸入的空气沿着并在散热装置11的翅片之间流动，并且将传递到散热装置11的热量经由通孔17辐射到壳体6的外侧。
现在参考图4，在热辐射设备中使用并采用本发明的马达10包括转子18和定子19。
定子19整体设置在风扇箱9的顶板9a一侧上，在风扇箱中，容纳通过马达10转动的风扇8和马达10。定子19包括定子磁轭20、采用本发明的轴承单元30、线圈21以及其上卷绕有线圈21的芯体22。定子磁轭20可以是与风扇箱9的顶板9a形成整体的类型，即可以由风扇箱9的一部分形成，或者作为选择可形成与风扇箱9分开的构件。定子磁轭20例如由铁形成。轴承单元30在定子磁轭20的中央部分处通过压配合或粘合剂或者通过形成为圆柱形形状的保持件23内的压配合或粘合剂固定。
注意到其中与轴承单元30压配合的保持件23与定子磁轭20整体形成圆柱形形状。
施加有驱动电流的线圈卷绕其上的芯体22连接到整体形成在定子磁轭20上的保持件23的外周部分上，如图4所示。
与定子19协作以形成马达10的转子18连接到转动轴31上，转动轴在轴承单元30上支承转动，使其与转动轴31一起转动。转子18包括转子磁轭24和与转子磁轭24一起转动并具有多个叶片25的风扇8。通过在转子磁轭24的外周面上外部模制，风扇8的叶片25与转子磁轭24形成整体。
环形转子磁体26与定子19的线圈21形成相对关系地设置在转子磁轭24的圆柱形部分24a的内周面上。转子磁体26是具有在周向上交替磁化的S极和N极的塑料材料，并且通过粘合剂固定在转子磁轭24的内周面上。
转子磁轭24具有设置在其平板部分24b的中央部分上并具有设置在其中央部分内的通孔27a的突起部分27。突起部分27压配合在设置在支承在轴承单元30上的转动轴31的自由端侧上的安装部分31c上，以便连接转子磁轭24，从而与转动轴31一起转动。
在具有所述的这种构造的马达10中，驱动电流从设置在马达10外侧上的驱动电路区段以预定激励图案供应到定子19一侧上的线圈21上。在驱动电流以此方式供应时，转子18通过线圈21产生的磁场和来自于转子18侧的转子磁体26的磁场之间的作用与转动轴31一起转动。在转子18转动时，连接到转子18上并具有叶片25的风扇8也与转子18一起转动。在风扇8转动时，设备之外的空气在图2和3的箭头标记D1所示的方向上经由形成在壳体6内的开口14吸入并且在箭头标记D2所示的方向上流动。接着，空气在散热装置11内流动，并且经由通孔17排出到壳体6的外侧，由此空气将热产生元件12产生的热量辐射到计算机主体3的外侧，由此冷却计算机主体3的内侧。
参考图4和5，所示的马达10的转动轴30在其上支承转动的轴承单元30包括转动轴31，布置有在周向上支承转动轴31的第一径向轴承32和在轴向上与第一径向轴承32形成隔开关系以便在周向上支承转动轴31的第二径向轴承33。轴承单元30还包括在推力方向上支承转动轴31一端的推力轴承34以及布置在第一径向轴承32和第二径向轴承33之间的间隔件35以及作为填充在壳体37内的粘性流体的润滑油38。壳体37在其内侧容纳第一径向轴承32、间隔件35、第二径向轴承33和推力轴承34，并且具有除了安装有转动轴31的轴安装孔45之外的封闭结构。
间隔件35形成为使得在润滑油38的容积由于温度变化而膨胀或收缩时壳体37内填充的润滑油38的液位变化保持在形成有壳体37的轴安装孔45的范围内。
参考图5，转动轴31包括通过第一和第二径向轴承32和33支承在其外周面处的轴部分主体31a和在轴部分主体31a的一个端侧上形成弧形或锥形形状并通过推力轴承34支承的轴承支承部分31b。转动轴31还包括设置在轴部分主体31a的另一端侧上并具有连接其上的例如马达10的转子18的转动构件的安装部分31c。转动轴31还包括设置在轴承支承部分31b和轴部分主体31a之间的凹槽31d，以便防止转动轴31脱离。通过推力轴承34在其轴承支承部分31b处、通过第一和第二径向轴承32和33在其轴部分主体31a的外周面处并通过壳体37在从轴安装孔45伸出的安装部分31c处支承转动轴31。另外，用作防轴脱离构件的垫片51设置在转动轴31与凹槽31d相对应的位置上。
第一和第二径向轴承32和33各自通过烧结金属材料形成圆柱形形状并且在轴向上以相互隔开的关系布置。第一和第二径向轴承32和33与壳体37内填充的润滑油38协作，以便形成动态压力流体轴承，并且第一和第二动态压力产生凹槽39和40形成在转动轴31分别穿过其中的第一和第二径向轴承32和33的内周面上。
参考图6，每个第一和第二动态压力产生凹槽39和40形成为，使得一对V形凹槽39a或40a在第一径向轴承32或33的内表面上相继出现在周向上。每个第一和第二动态压力产生凹槽39和40形成为，使得该对V形凹槽39a或40a的一个端侧指向转动轴31的转动方向R2。另外，第一和第二动态压力产生凹槽39和40在形成圆柱形形状的第一和第二径向轴承32和33的轴向上、在上部和下部处相互平行地成对形成。注意到虽然第一和第二动态压力产生凹槽39和40分别设置在第一和第二径向轴承32和33上，使其相互平行成对，设置动态压力产生凹槽的方式不局限于此。例如，一对动态压力产生凹槽可在第一和第二径向轴承32和33上在轴向上相互平行地设置在上部和下部位置上，使得可以设置总共两对动态压力产生凹槽。换言之，设置在第一和第二径向轴承32和33上的动态压力产生凹槽的数量和尺寸根据第一径向轴承32和33的尺寸、长度等进行适当选择。将注意到第一和第二径向轴承32和33可另外由黄铜、不锈钢或高分子材料形成。
在形成动态压力流体轴承的第一和第二径向轴承32和33中，在安装在第一和第二径向轴承32和33内的转动轴31在图6的箭头标记R2所示的方向上围绕中心轴线CL连续转动时，壳体37内填充的润滑油38在第一和第二动态压力产生凹槽39和40内流动。由此，润滑油38在转动轴31的外周面和第一和第二径向轴承32和33的内周面之间产生动态压力，并且支承转动的转动轴31。在此情况下产生的动态压力将转动轴31和第一和第二径向轴承32和33之间的摩擦系数减小到非常低的程度，由此实现转动轴31的平稳转动。
由于第一和第二径向轴承32和33在轴向上以相互隔开关系布置，如果第一和第二径向轴承32和33之间的距离增加，那么转动轴31的刚性可增加。因此，可以抑止转动轴31的偏转，并且可以增加转动性能。
推力轴承34形成为支承转动轴31的轴承支承部分31b的枢转轴承，该轴承在一个点处形成弧形或锥形。
参考图5和7，间隔件35形成大致圆柱形形状并且布置在第一和第二径向轴承32和22之间。间隔件35形成有可以容纳在壳体37内的外直径，其外周与壳体37接触。另外，间隔件35形成有略微大于转动轴31的外直径并不与转动轴31接触的内直径，即在间隔件35和转动轴31之间留有预定间隙。间隔件35内周面和转动轴31的外周面之间的预定间隙用作连通路径，以便在设置第一径向轴承32的区域和设置第二径向轴承33的另一区域之间建立连通，如下面描述那样。另外，用于润滑油38的多个流动路径49形成在间隔件35位于壳体37一侧的部分上，即如图7所示在间隔件35的外周面上。流动路径49在间隔件35的外周面上沿着转动轴31的轴向形成，并且沿着垂直于转动轴31的截面具有切制成大致半圆形形状的形状，即D形切制形状。因此，流动路径49用作在其中设置第一径向轴承32的区域和其中设置第二径向轴承33的区域之间建立连通的连通路径。流动路径49在垂直于转动轴31的截面上、在间隔件35的外周面上设置在等间距隔开的六个位置上。
流动路径49与间隔件35的内周面和转动轴31的外周面之间的预定间隙协作，使得润滑油38很好流入第一和第二径向轴承32和22的第一和第二动态压力产生凹槽39和40。换言之，通过使得润滑油38在适当方向上在第一和第二动态压力产生凹槽39和40以及转动轴31之间产生流动，流动路径49和所述的间隙可抑止转动轴31的浮动。
间隔件35形成如下的尺寸，使得在封装在具有动态压力流体轴承的轴承单元30内的润滑剂38的容积随着温度变化而增加或减小时，容积变化保持在由形成在轴承单元30和转动轴31的上部处的油密封区段限定的空间内，即轴安装孔45内。那么，其尺寸形成为适应由于温度变化而造成的润滑油38的膨胀和收缩的间隔件35可防止空气进入润滑油38，并且防止润滑油38泄漏到壳体外侧。
特别是，间隔件35可减小填充在轴承单元30内的润滑油38的容积，如下面描述那样，并且可通过相对于温度变化减小润滑油38的容积量来可靠地保持润滑油38。
注意到形成轴承单元30的间隔件不局限于以所述方式形成的间隔件35。特别是，任何元件可用作间隔件，只要它布置在第一和第二径向轴承32和33之间，并减小轴承单元30内填充的润滑油38的容积即可。
例如，形成轴承单元30的间隔件可以是形成圆柱形形状的间隔件，该间隔件具有如图8所示的大致六边形截面。类似于间隔件35，具有大致六边形截面的间隔件35a布置在第一和第二径向轴承32和33之间。间隔件35a具有形成一定尺寸的外周面，通过该尺寸，它可以容纳在壳体37内，并且具有略微大于转动轴31的外直径的内直径，同时不与转动轴31接触。换言之，间隔件35a形成离开转动轴31的预定间隙。间隔件35a与壳体37的内周面协作，以便形成用于润滑油38的多个流动路径49a。流动路径49a用作在其中设置第一径向轴承32的区域和其中设置第二径向轴承33的区域之间建立连通的连通路径。
另外，形成轴承单元30的间隔件可以是图9所示的大致圆形形状并具有形成在轴向上的多个通孔的间隔件35b。类似于间隔件35，具有形成其中的通孔的间隔件35b布置在第一和第二径向轴承32和33之间。间隔件35b具有外直径，该外直径具有使其可以容纳在壳体37内并与壳体37接触的尺寸，并且间隔件具有略微大于转动轴31的外直径同时不接触转动轴31的内直径。换言之，间隔件35b形成离开转动轴31的预定间隙。形成在间隔件35b内的通孔用作润滑油38在其中流动的连通路径49b。流动路径49b形成为通孔，该通孔在轴向上延伸，并且在垂直于转动轴31的截面上、在间隔件35b的厚度方向上、在预定位置处以相互等间距关系大致形成一个圆上。流动路径49b用作在其中设置第一径向轴承32的区域和其中设置第二径向轴承33的区域之间建立连通的连通路径。
形成在间隔件35a和35b内的每个连通路径49a和49b分别与间隔件35a和35b的内周面之间的预定间隙以及转动轴31的外周面协作，使得润滑油38循环到第一径向轴承32或第二径向轴承33的第一和第二动态压力产生凹槽39或40内。换言之，通过使得润滑油38在第一和第二动态压力产生凹槽39和40以及转动轴31之间、在适当方向上形成流动，流动路径49a和49b以及所述的间隙可抑止转动轴31的浮动。
回来参考图5，壳体37包括壳体主体42、底部闭合部分43和上部闭合部分44。壳体37具有容纳并围绕各自形成圆柱形形状并在轴向上以隔开关系布置的第一和第二径向轴承32和33的形状。壳体主体42布置在第一和第二径向轴承32和33的外侧上。底部闭合部分43闭合壳体主体42的一侧上的下部开口。上部闭合部分44闭合形成在与壳体主体42的下部开口相对侧上的上部开口。壳体主体42具有管状形状，并且由金属材料形成。另外，上部闭合部分44和底部闭合部分43由类似于壳体主体42的金属材料形成。
轴安装孔45设置在上部闭合部分44的中央部分处。通过容纳在壳体37内的第一和第二径向轴承32和33支承转动的转动轴31安装在轴安装孔45内。
推力轴承34布置在底部闭合部分43的内表面侧上的中央部分处。轴承支承部分31b在支承在第一和第二径向轴承32和33上的转动轴31的推力方向上设置在一个端部上，并通过推力轴承34支承转动。
具有所述构造的壳体37通过其中容纳第一和第二径向轴承32和22以及间隔件35的壳体主体42以及上部闭合部分44和底部闭合部分43形成。壳体主体42、上部闭合部分44和底部部分43通过由激光焊接形成的密封部分46相互形成整体，以便将闭合部分44和底部闭合部分43结合在一起。通过经由密封部分46将结合部分与外侧密封，壳体37具有轴安装孔45之外的封闭结构。
注意到虽然壳体主体42、上部闭合部分44和底部部分43由金属材料形成，它们还可由合成树脂材料形成并通过焊接相互形成整体。在使用具有很好的润滑性能的合成树脂作为用于壳体37的材料的情况下，可以实现相对大的接触角度。因此，由于抑止了润滑油在离心力下泄漏，可以减小轴安装孔45的长度尺寸。
顺便说说，壳体37的轴安装孔45形成有略微大于转动轴31的安装部分31e的外直径的内直径，该安装部分是安装在轴安装孔45内的部分，使得安装部分31e可以转动，而不与轴安装孔45的内周面滑动接触。此时，轴安装孔45形成为，使得在轴安装孔45的内周面和转动轴31的安装部分31e的外周面之间设置间隙47，该间隙具有距离c，该距离足以防止填充在壳体37内的润滑油38从壳体37内侧泄漏。上部闭合部分44以此方式形成油密封区段，在上部闭合部分中形成轴安装孔45，使得防止壳体37内填充的润滑油38泄漏的间隙47形成在轴安装孔45和转动轴31之间。
另外，锥形部分48设置在与轴安装孔45的内周面相对的转动轴31的外周面上。锥形部分48是倾斜的，使得形成在转动轴31的外周面和轴安装孔45的内周面之间的间隙47朝着壳体37的外侧增加。锥形部分48在由转动轴31的外周面和轴安装孔45的内周面形成的间隙47内形成压力梯度，可以产生将填充在壳体37内的润滑油38抽吸到壳体37内侧的力。由于在壳体37转动时，润滑油38趋于抽吸到壳体37的内侧，润滑油38可靠地进入形成为动态压力流体轴承的第一和第二径向轴承32和33的第一和第二动态压力产生凹槽39和40，并产生动态压力。因此，转动轴31进行稳定支承，并可以防止填充在壳体37内的润滑油38泄漏。
润滑油38进行填充，使其从壳体37的内侧与通过形成在转动轴31上的锥形部分48和轴安装孔45的内周面形成的间隙47相对。特别是，润滑油38填充到壳体37内的间隙内并进一步充满由烧结金属制成的第一和第二径向轴承32和33。润滑油38进入设置在形成动态压力流体轴承的第一和第二径向轴承32和33上的第一和第二动态压力产生凹槽39和40，以便产生动态压力。
为了制造以所述方式构造的轴承单元30，首先第一径向轴承32连接到壳体主体42上，此后连接第二径向轴承33。接着，垫片51和推力轴承33连接到底部闭合部分43上，并且接着所述的壳体主体42连接到底部闭合部分43上，此后连接上部闭合部分44。接着，在壳体主体42和上部闭合部分44之间的位置以及壳体主体42和底部闭合部分43之间的另一位置上，密封部分46通过激光焊接形成以便与壳体37结合。接着，转动轴31插入以此方式形成整体的壳体37内。
在轴承单元30中，设置锥形部分48，锥形部分倾斜使得形成在转动轴31的外周面和轴安装孔45的内周面之间的间隙47朝着壳体37外侧增加。因此，在由转动轴31的外周面和轴安装孔45的内周面形成的间隙47的距离c中形成压力梯度，并且产生趋于将填充在壳体37内的润滑油38抽吸到壳体37内侧的力。换言之，在轴承单元30中，形成在转动轴31的外周面和轴安装孔45的内周面之间的间隙47防止润滑油38由于表面张力密封而分散。
在具有所述构造的轴承单元30中，由于它具有第一和第二径向轴承32和33在轴向上相互隔开地布置的构造，通过在第一和第二径向轴承32和33之间确保大的距离，转动轴31的刚性可升高，由此减小转动轴31的偏转。换言之，采用本发明的轴承单元30可将刚性升高高于具有由于径向轴承形成关系造成的极限的刚性，并且实现过去转动性能的提升。
另外，在采用本发明的轴承单元30中，间隔件35布置在第一和第二径向轴承32和33之间。因此，通过第一和第二径向轴承32和33之间的空间量来增加润滑油38的总体容积，这在第一和第二径向轴承32和33在轴向上以隔开关系布置时具有不利影响。因此，可以防止由于温度变化和类似问题造成的液位变化的问题。
这里，详细描述了通过设置间隔件35来防止温度变化的问题。为了与采用本发明的所述轴承单元30进行比较，对于不包括间隔件的比较实例的轴承单元60进行描述。注意到在比较实例的轴承单元60的描述中，与所述轴承单元30类似的部件标示类似的参考标记，并且这里省略其重复描述以避免累赘。
参考图11，轴承单元60包括转动轴31、用于在周向上支承转动轴31的第一径向轴承32和在轴向上与第一径向轴承32形成隔开关系布置以便在周向上支承转动轴31的第二径向轴承33。轴承单元60还包括用于在推力方向上支承转动轴31一端的推力轴承34、其中容纳第一径向轴承32、第二径向轴承33以及推力轴承34的壳体37，以及作为填充在壳体37内的粘性流体的润滑油68。
润滑油68填充在壳体37的间隙内，使其与通过锥形部分48和轴安装孔45的内周面形成间隙47相对，与所述润滑油38类似。
那么，在油密封区段的润滑油38或68的容积表示为油密封区段容积Vb，并且填充在该油密封区段之外的壳体37内的润滑油38或68的容积表示为密封下部容积Va，填充在轴承单元30或60内的润滑油38或润滑油68的总体容积是油密封区段Vb和密封下部容积Va的总和，如下面表达式(1)表示那样V＝Va+Vb...(1)这里，在温度变化了ΔT℃时，润滑油38或68的容积改变由下面表达式(2)表示的容积变化量ΔVΔV＝(1+αΔT).V-V＝αΔT.V...(2)其中α是润滑油的容积膨胀系数。注意到图12表示容积变化量ΔV和润滑油38或68的液位之间的关系。在图12中，参考符号SN表示室温下润滑油的液位，并且SH表示温度升高ΔT℃时润滑油的液位。同时，图13表示在温度降低ΔT℃时容积变化量ΔV和润滑油38或68的液位之间的关系。在图13中，参考符号SN表示室温下润滑油的液位，并且SL表示温度降低ΔT℃时润滑油的液位。
那么，在油密封区段的最大空间容积通过Vc表示的情况下，需要设置最大空间容积Vc以便满足如下的表达式(3)Vc-Vb＞ΔV...(3)原因在于如果不满足表达式(3)，那么在温度高时，即在温度升高ΔT℃时，润滑油38或68从密封区段(即轴承单元30或60)泄漏。
另一方面，需要设置油密封区段容积Vb，以便满足如下的表达式(4)Vb＞ΔV...(4)原因在于如果不满足表达式(4)，那么在温度低时，即在温度降低ΔT℃时，润滑油38或68从润滑油38或68排出，并且空气从外侧混入轴承单元内侧。
为了满足所述的表达式(3)和(4)以便在温度变化时获得润滑油38或68的适当液位，需要使得油密封区段的最大空间容积Vc大和/或使得容积变化量ΔV小。
为了使得最大空间容积Vc大，需要扩张轴安装孔45以及转动轴31的距离，和/或使得轴安装孔45的高度t高。但是，如果扩张该距离，那么在施加冲击时，出现润滑油容易分散的问题，并且如果轴安装孔45的高度t制成很高时，那么出现整个轴承单元的高度方向的长度变大的问题。
通过采用本发明的轴承单元30，室温下润滑油的总容积V减小等于间隔件35的容积的量，而不是所述比较实例的轴承单元60的容积。因此，可以减小容积变化量ΔV，并且可以消除所述的这种问题。
特别是，采用本发明的轴承单元30包括形成有一定尺寸的间隔件35，该尺寸可以吸收由于温度变化造成的润滑油38的膨胀和收缩。因此，在润滑油38的温度变化时，润滑油38的液位变化可限制在轴安装孔45所形成的范围内。因此，可以防止空气混合到润滑油38内以及润滑油38泄漏到壳体外侧。
换言之，由于采用本发明的轴承单元30包括布置在第一和第二径向轴承32和33之间的间隔件35，可以减小由于温度变化造成的润滑油38的容积变化量ΔV。因此，可以防止温度升高时润滑油38泄漏到轴承单元30的外侧，并且可以防止温度降低时由于来自于油密封区段的润滑油38的液位降低造成空气混合到润滑油38内。因此，可以防止由于润滑油泄漏和空气混合到润滑油内造成的转动性能、润滑性能和类似性能的降低。换言之，采用本发明的轴承单元30使得润滑油38可以可靠地保持在该单元内。
另外，通过采用本发明的轴承单元30，由于可以降低温度变化造成的润滑油38的容积变化量ΔV，可以将油密封区段在轴向上的尺寸(即轴安装孔45的高度)抑止在最小数值。因此，可以将轴承单元在轴向上的尺寸抑止在小尺寸，并且可以实现该设备的小型化。
因此，通过采用本发明的轴承单元30，由于转动轴31形成增加的刚性，可以减小转动轴31的偏转并且可靠地保持润滑油38，由此获得很好的润滑性能和很好的转动性能。
另外，通过采用本发明的轴承单元30，由于用于润滑油38的流动路径49形成在布置在第一和第二径向轴承32和33之间的间隔件35内，油容易在动态压力流体轴承内侧循环。因此，在第一和第二进行轴承32和22的第一和第二动态压力产生凹槽39和40以及转动轴31之间形成润滑油38在适当方向上的流动，并且因此可以抑止转动轴31的浮动。因此，采用本发明的轴承单元30可防止如下情况出现，即由于转动轴31浮动，润滑油38的液位降低，并且空气混合到润滑油38内。
以此方式，采用本发明的轴承单元30可实现很好的润滑性能和很好的转动性能，这增加了轴承单元的通用性和选择性，并且提高使用轴承单元的产品结构的自由度。
另外，由于采用本发明的马达和电子设备包括所述的轴承单元30，它们可长时间实现很好的转动性能，并且减小转动轴31的偏转等情况，以及很好的润滑性能。
采用本发明的轴承单元不局限于用于热辐射设备的轴承以及盘驱动器的主轴马达，也可以适用于多种马达的轴承。
另外，采用本发明的轴承单元可广泛使用，而不局限于马达，并且还可用于包括转动轴的多种机构以及支承相对于轴转动的部件的其它机构。
本领域普通技术人员应该理解到根据结构要求以及其它因素可以进行多种变型、改型、组合和变化，只要它们在所附权利要求或其等同概念的范围内即可。
权利要求
1.一种轴承单元，包括轴；构造成在周向上支承所述轴的第一径向轴承；在所述轴的轴向上与所述第一径向轴承以隔开关系布置并构造成在周向上支承所述轴的第二径向轴承；构造成在推力方向上支承所述轴的一端的推力轴承；布置在所述第一和第二径向轴承之间的间隔件；其中布置有所述第一和第二径向轴承和所述推力支承的壳体，壳体具有除了其中安装有所述轴的轴插入孔之外的封闭结构；以及填充在所述壳体内的粘性流体。
2.如权利要求1所述的轴承单元；其特征在于，所述间隔件形成为，使得在填充在所述壳体中的所述粘性流体由于温度变化而膨胀或收缩时，所述粘性流体的液位变化保持在所述壳体的所述轴插入孔所形成的范围内。
3.如权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，所述间隔件具有形成其中的用于所述粘性流动的流动路径。
4.一种马达，包括定子；转子；以及构造成支承所述转子以便相对于所述定子转动的轴承单元；所述轴承单元包括轴；构造成在周向上支承所述轴的第一径向轴承；在所述轴的轴向上与所述第一径向轴承以隔开关系布置并构造成在周向上支承所述轴的第二径向轴承；构造成在推力方向上支承所述轴的一端的推力轴承；布置在所述第一和第二径向轴承之间的间隔件；其中布置有所述第一和第二径向轴承和所述推力支承的壳体，壳体具有除了其中安装有所述轴的轴插入孔之外的封闭结构；以及填充在所述壳体内的粘性流体。
5.一种电子设备，包括马达，马达包括定子；转子；以及构造成支承所述转子以便相对于所述定子转动的轴承单元；所述轴承单元包括轴；构造成在周向上支承所述轴的第一径向轴承；在所述轴的轴向上与所述第一径向轴承以隔开关系布置并构造成在周向上支承所述轴的第二径向轴承；构造成在推力方向上支承所述轴的一端的推力轴承；布置在所述第一和第二径向轴承之间的间隔件；其中布置有所述第一和第二径向轴承和所述推力支承的壳体，壳体具有除了其中安装有所述轴的轴插入孔之外的封闭结构；以及填充在所述壳体内的粘性流体。
全文摘要
一种轴承单元，包括轴；构造成在周向上支承所述轴的第一径向轴承；在所述轴的轴向上与所述第一径向轴承以隔开关系布置并构造成在周向上支承所述轴的第二径向轴承；构造成在推力方向上支承所述轴的一端的推力轴承；布置在所述第一和第二径向轴承之间的间隔件；其中布置有所述第一和第二径向轴承和所述推力支承的壳体，壳体具有除了其中安装有所述轴的轴插入孔之外的封闭结构；以及填充在所述壳体内的粘性流体。
文档编号F16C17/10GK1884863SQ200610090819
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月26日 优先权日2005年6月24日
发明者矢泽健一郎, 金子猛, 佐藤弘史, 柿沼义昭 申请人:索尼株式会社