流体动压轴承装置以及具备该流体动压轴承装置的电动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流体动压轴承装置以及具备该流体动压轴承装置的电动机。
【背景技术】
[0002]众所周知，流体动压轴承装置具有高速旋转、高旋转精度以及低噪声等特长。为了发挥这样的特长，流体动压轴承装置适合作为搭载于以信息设备为代表的各种电气设备的电动机用的轴承装置，具体而言，适合作为组装于HDD等碟盘驱动装置的主轴电动机用的轴承装置、组装于PC等的风扇电动机用的轴承装置等而使用。
[0003]流体动压轴承装置具备用于相对于静止体在径向方向上支承旋转体的径向轴承部、以及用于相对于静止体在推力方向上支承旋转体的推力轴承部。近年来，经常由以非接触的方式支承旋转体的动压轴承来构成上述径向轴承部以及推力轴承部双方。
[0004]作为具有由动压轴承构成的径向轴承部以及推力轴承部的流体动压轴承装置，提出了各种装置。例如在专利文献I的图1、图6中记载了如下的流体动压轴承装置，所述流体动压轴承装置在设置于静止体的烧结金属制的套筒部(在该文献内的名称为“动压型轴承”)的内周面形成有径向轴承部的径向轴承间隙，并且在套筒部的轴向一侧的端面形成有推力轴承部的推力轴承间隙。在由动压轴承构成推力轴承部的情况下，在形成推力轴承间隙的对置两面的任一方设置推力动压产生部。推力动压产生部通常包括排列为人字形状、螺旋形状的多个动压槽和划分形成动压槽的凸状的突起部。在该情况下，随着旋转体旋转，推力轴承间隙内的润滑油沿着推力动压产生部而流动，通过将该润滑油压入到推力轴承间隙中的间隙宽度小的宽度狭窄部，从而提高推力轴承间隙内的润滑油的压力(在推力轴承间隙内的润滑油中产生动压作用)，由此形成有动压轴承构成的推力轴承部。
[0005]然而，如专利文献I所记载的流体动压轴承装置那样，在套筒部的轴向两侧形成有空间的情况下，随着轴承装置的运转，有时会使充满两空间的润滑油的压力平衡失衡。若放任这样的压力平衡的失衡，则推力方向上的旋转体的支承精度(轴承性能)不稳定化。
[0006]为了尽可能地防止这种问题发生，如专利文献I中记载的那样，设置用于连通套筒部的两端面(在套筒部的一端面形成的空间和在套筒部的另一端面形成的空间)的连通路是有效的。即，若设置这样的连通路，则即使在上述两个空间之间发生润滑油的压力平衡失衡的情况，通过使润滑油经由连通路从高压侧向低压侧流动，从而在早期消除压力平衡的失衡。因此，能够稳定地维持所希望的轴承性能(特别是，推力方向的轴承性能)。在专利文献I的结构中，通过在套筒部的外周面或与之对置的壳体的内周面上设置轴向槽从而形成连通路。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2004-308921号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]如上所述，连通路能够稳定地维持流体动压轴承装置的轴承性能，在提高流体动压轴承装置的可靠性方面是有益的。然而，为了形成连通路，需要在套筒部的外周面或与之对置的内周面的至少一方追加设置轴向槽，在这方面上，多少会导致制造成本的增加。近年来，由于组装有流体动压轴承装置的电动机、以及搭载有该电动机的各种信息设备的低廉化迅速发展，因此要求使流体动压轴承装置进一步低成本化。
[0012]因此，本发明的目的在于提供一种可靠性高的流体动压轴承装置，该流体动压轴承装置能够省略连通路而实现进一步的成本降低，并且能够发挥?维持所希望的轴承性能。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明人进行认真研究发现，若烧结金属制的套筒部具有能够使规定量以上的润滑油流通这样的多孔质组织(无数的内部气孔连续而成的连续气孔)，则在省略连通路的情况下，即使发生压力平衡的失衡，也能够在早期消除压力平衡的失衡、即能够将套筒部的多孔质组织活用为代替连通路的构件。并且，发现若套筒部的油渗透率相对于在旋转体旋转时沿推力动压产生部流动的润滑油的质量流量的比例“=(油渗透率/质量流量)X 100”在恒定值以上(具体而言，4%以上)，则能够将套筒部的多孔质组织活用为代替连通路的构件，由此完成本发明。
[0015]需要说明的是，对于上述的“质量流量”，例如在由多个动压槽和用于划分形成该多个动压槽的凸状的突起部构成推力动压产生部的情况下，能够根据动压槽的槽深度、槽宽度以及个数等进行计算，其单位为“g/10min”。另外，上述的“油渗透率”是指，用于定量地表示烧结金属制的套筒部能够使多少润滑油经由其多孔质组织而流通的参数。通过在使负载了规定压力的润滑油向套筒部的轴孔(轴向的贯通孔)流动10分种的期间内，测定从向套筒部的外径面开口的表面开口渗出的润滑油的总重量，从而求出油渗透率，其单位与上述质量流量相同为“ g/1Omin ”。油渗透率的测定方法的详细内容在后文叙述。
[0016]基于上述见解，在本发明中，提供一种流体动压轴承装置，其具备:静止体?’旋转体，其相对于静止体进行相对旋转；烧结金属制的套筒部，其设置于静止体或旋转体，且在轴向两侧具有端面；径向轴承间隙，其由套筒部的外周面形成；推力轴承间隙，其由套筒部的轴向一侧的端面形成；润滑油，其充满套筒部的内部气孔、径向轴承间隙以及推力轴承间隙；以及推力动压产生部，伴随旋转体旋转，推力轴承间隙内的润滑油沿着推力动压产生部流动，从而使推力轴承间隙内的润滑油产生动压作用，在推力方向上的一方对旋转体进行非接触支承，所述流体动压轴承装置的特征在于，相对于在旋转体旋转时沿着推力动压产生部流动的润滑油的质量流量，套筒部具有4%以上的油渗透率。
[0017]如上所述，若相对于在旋转体旋转时沿着推力动压产生部而流动的润滑油的质量流量，烧结金属制的套筒部具有4%以上的油渗透率，则即使随着旋转体的旋转，在由套筒部的一端面形成的空间(推力轴承间隙)中润滑油的压力升高，在推力轴承间隙和由套筒部的另一端面形成的空间之间发生压力平衡的失衡，在这种情况下，也能够通过经由套筒部的多孔质组织使轴承装置内的润滑油积极地流动循环(润滑油在推力轴承间隙与由套筒部的另一端面形成的空间之间往返)来消除上述压力平衡的失衡，因此能够避免推力方向上的轴承性能不稳定化这样的情况。因此，能够提供一种可靠性高的流体动压轴承装置，该流体动压轴承装置能够省略连通路从而实现成本降低，并且能够发挥.维持所希望的轴承性能。但是，由于油渗透率的大小与套筒部的密度(气孔率)、内部气孔的大小成比例，因此若油渗透率过高，则会对轴承面的耐磨损性、轴承间隙的油膜形成能力带来负面影响。因此，优选油渗透率为15%以下。
[0018]然而，对于烧结轴承，具有以铁为主要成分的铁系、以铜为主要成分的铜系、包含铁和铜并以铁为主要成分的铁铜系、包含铁和铜并以铜为主要成分的铜铁系等。对于铁系的烧结轴承，由于作为主要成分的铁比铜硬，因此轴承面(形成轴承间隙的面)的耐磨损性优异。另外，由于作为主要成分的铁为硬质，因此压缩成形性比铜系、铜铁系的烧结轴承差，因此，能够容易提高与气孔率、内部气孔的大小成比例(取决于气孔率、内部气孔的大小)的油渗透率。但是，由于油渗透率越高，则在旋转体旋转时轴承间隙内的润滑油越容易进入烧结轴承的内部气孔，产生所谓的压力散逸，因此形成于轴承间隙的油膜的刚性降低导致支承能力降低。另一方面，对于铜系以及铜铁系的烧结轴承，由于以与铁相比为软质的铜为主要成分，因此在轴承面的耐磨损性这一点上比铁系的烧结轴承差，但与能够高密度地压缩成形相应地，能够在轴承间隙形成高刚性的油膜，能够抑制因轴承面与对象构件的滑动接触而引起的轴承面的磨损。然而，若高密度地压缩成形，则难以获得具有所希望的油渗透率的烧结轴承。根据以上的研究，对于本发明的结构，优选为，套筒部通过对包含铁系粉末以及铜系粉末的原料粉末的压坯进行烧结而获得，并且铁的含量比铜的含量多(即，铁铜系的烧结轴承)。由此，能够可靠地获得具有所需的油渗透率、轴承面的耐磨损性高、并且油膜形成能力优异的套筒部。
[0019]在上述结构中，能够采用如下方式，S卩，套筒部通过对原料粉末的压坯进行烧结而形成，该原料粉末包含平均粒径相对较大的铁系粉末和平均粒径相对较小的铜系粉末。这样一来，由于容易形成直径大的内部气孔(粗大气孔)，因此容易使套筒部确保所需的油渗透率。
[0020]在获得上述结构的套筒部时，若使包含铁系粉末以及铜系粉末的原料粉末的压坯的加热温度(烧结温度)接近铜的熔点(1083°C)，则铜溶出促进铁与铜的合金化，因此能够获得轴承面的耐磨损性优异的套筒部。另一方面，若促进了铁与铜的合金化，则在存在有铜(铜系粉末)的部位形成气孔，因此，虽然套筒部的油渗透率提高，但轴承面的耐磨损性、轴承间隙的油膜的形成性(油膜刚性)降低。考虑到这种情况，套筒部优选通过以900°C以上1083°C以下的温度对上述压坯进行加热而形成，更优选为通过以900°C以上1000°C以下的温度对上述压坯进行加热而形