流体轴承机构和设有该流体轴承机构的无电刷电动机 【技术领域】
本发明涉及流体轴承机构和设有该机构的电动机。更具体地说、涉及流体动压轴承部的动压产生用的油循环机构。
背景技术
近年来，盘式媒体等的记录再生装置正在向高速发展，为了使这种装置所用的主轴电动机的轴承结构也能适应这样的高速发展，大多采用了流体动压轴承。
这种流体动压轴承的结构是如下所述，即、在构成轴承的轴承套筒与旋转轴进行滑动连接的滑动连接部分的、轴承外周或轴承套筒的内周部、设有人字形槽等动压产生槽，在由旋转轴与轴承套筒的滑动连接部所构成的间隙里充填着作为润滑流体的油，由旋转轴的旋转使该间隙里的油产生压力，由该压力能旋转地支承着转子的轴承。
这个流体动压轴承所用的作为润滑流体的油、由于受到随着旋转而产生的摩擦热而膨胀，使其从旋转轴与轴承套筒的滑动连接地间隙中泄漏。当由于泄漏而使油枯竭时，轴承的性能就显著地恶化，因此经常在该滑动连接部的附近设置将油存积起来油储存器，在油膨胀过份时、将油临时储存在这个油储存器里，当温度下降、滑动连接部的油不足时，能从这里加以补充。
这个滑动连接部的间隙为5～20μm。在一根旋转轴上使用多个具有这样间隙的滑动连接部时，一般采用在每个滑动连接部的附近设置油储存器的结构。当油被充填在该间隙里时，各个滑动连接部大致形成接近密闭的状态。当由各个滑动连接隔断的滑动连接部之间的油储存器产生压力差时，由于该压力差的作用，使油不能行进到滑动连接部，就会出现动压产生不良的情况。为了消除这种不良情况，采用了各种方法，譬如将各个油储存器连接起来、使压力保持一定；设置一些循环孔、使作为润滑流体的油能进行循环。
具有上述结构的流体动压轴承能使轴承装置本体小型化，而且、由于在旋转轴和轴承之间有流体，因而使轴承装置具有低噪声、低振动、耐冲击等优良的特性，而且可以将负荷的许容值取成较大，具有能将旋转轴的振动抑制成极小的性能。
一个已知的在上述流体动压轴承上设有循环孔的例子是如下所述，即、它是在由筒状的轴承套筒和用于收容该轴承套筒的外壳所构成的轴承上形成循环孔。该循环孔是在轴承套筒的外周面或者是在固紧着轴承套筒的外壳的内周面上开设轴向的凹槽，而且在轴承套筒的端面上开设径向的凹槽；还设置导通孔，使其从径向的横孔或从配设在轴承内部的旋转轴的断面、通过内部而通往动压产生部附近的外周面。具有这样结构的流体动压轴承，无论那一个都会使零件个数增多，而且形成复杂的结构，在设置凹槽、设置导通孔的零件加工中还需要很多加工工时和高精度。
发明的内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种流体轴承机构，它是高精度的，而且能极大地削减加工工时、能减少零件个数等，是廉价的，无论在怎样高速旋转中、都能进行稳定的、不会发生油枯竭的油循环。
为了达到上述目的而作出本发明的流体轴承机构，在底侧被密闭成圆筒状的轴承外壳圆筒部的内周面，设有轴承部，该轴承部上形成有动压产生槽，由上述轴承部能自由旋转地支承旋转轴，且在该轴承部附近设置着油储存器，其中，在上述圆筒部的内周面上、沿着旋转轴的轴向设置有多个上述油储存器，在上述轴承外壳上设置有连接着上述多个油储存器的油循环部。
上述油循环部最好作成：连接着上述多个油储存器、并与上述旋转轴平行的纵孔，或者是，设置在上述轴承外壳的内周面的、与上述旋转轴平行的槽。
此外，为了达到上述目的而作出的本发明流体轴承机构，在将油储存器设置在上述外壳的开口侧、中间部和作为底侧的圆筒侧等3个部位的场合下，若将中间部或圆筒侧的油储存器与开口侧的油储存器连接，则由于连接是在2个部位进行，因而就容易加工。
并且，为了达到上述目的而作出的本发明无电刷电动机，它设有：紧固在定子底座上的圆筒状轴承外壳；配置成围绕该轴承外壳状态的定子铁心；以及如上所述的流体轴承机构，该流体轴承机构设于可将转子的旋转轴旋转自如地支撑的上述轴承外壳内，上述转子与上述定子铁心面对着地配置成能自由旋转的状态。
附图的简单说明
图1是表示本发明第1实施方式的流体动压轴承机构的主要部分剖面图。
图2是表示图1所示轴承外壳的侧剖面图。
图3是用于说明图1所示轴承外壳的加工工序的说明图。
图4是表示图1所示轴承外壳的立体图。
图5是用于说明图1所示流体轴承机构的油循环的说明图。
图6是设有本发明第1实施方式的流体轴承机构的无电刷电动机的主要部分剖面图。
图7是表示在旋转轴侧设有本发明第1实施方式的动压产生槽的无电刷电动机的主要部分剖面图。
图8是表示本发明第2实施方式的流体动压轴承机构的主要部分剖面图。
图9是表示本发明第3实施方式的流体动压轴承机构的主要部分剖面图。
具体的实施方式
下面，参照着附图来说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明第1实施方式的流体动压轴承机构的主要部分剖面图。在图1中，固紧在定子底座1的安装孔里的轴承外壳2具有上部轴承部2a、下部轴承部2b和沿轴向支承旋转轴3的推力承受部2c，上述轴承外壳2是形成底侧被密闭的圆筒状、并将旋转轴3能自由旋转地支承在其内部的。
在上述轴承外壳的开口侧设有开口侧油储存器2d、在底侧设有圆筒侧油储存器2e、在上部轴承部2a和下部轴承部2b之间设有中间部油储存器2f。
而且，与旋转轴3平行地设置着油循环孔2g，它将开口侧油储存器2d、中间部油储存器2f和圆筒侧油储存器2e连接起来。
在具有这样结构的轴承外壳2的内部、充填着作为润滑流体的油。
在开口侧还形成空间2h，并紧固着用于防止油泄漏的盖子5。
图2是表示图1所示轴承外壳的轴向侧剖面图，用于说明流体动压轴承的结构。图2中，在上部轴承部2a和下部轴承部2b的内周面上分别刻着人字形的动压产生槽2i和2j。动压产生槽2i和2j也可设置在与上部轴承部2a和下部轴承部2b面对着的旋转轴3的外周面上。还可以在与旋转轴3的端部相接触的推力承受部2c上、并列地设置推力结构的流体动压轴承。
图3是用剖面图说明图1所示轴承外壳的加工工序一个实施例的说明图。图4是表示用这些工序加工完成的轴承外壳的立体图。
下面，根据图3来说明轴承外壳2的加工方法。首先，如图3(a)所示、将构成轴承外壳2原料的金属制圆棒的端部A夹紧在NC车床(图中没有特别表示)的夹具上，从端面B方向、在规定的位置上开设小孔状的循环孔2g。
接着，如图3(b)所示地，从这个圆棒的端面B、在该端面B的中央、直到规定深度地开设孔C，这个孔C是用于形成如图1所示的支承旋转轴3的轴承部2a、2b和推力承受部2c的。
接着，如图3(c)所示地，在轴承部孔的开口侧、中间部和圆筒部，用切削工艺、加工油储存器2d、2f、2e，使循环孔2g透过油储存器2d、2f、2e，同时形成上部轴承部2a和下部轴承部2b。
接着，如图3(d)所示地，在上部轴承部2a和下部轴承部2b的内周面上刻出人字形的动压产生槽2i和2j。
接着，如图3(e)所示地，切削加工轴承外壳2的外形部D，最后从C部切断，如E所示地完成底侧的背面。
当采用上述加工方法时，由于在轴承外壳2上，将轴承部2a、2b与循环孔2g形成一体，而且开孔的方向又可以是轴线方向的纵孔，因而用1个切削工序就能完成，能大幅度地降低材料费用和加工费用。由于没有工件的调整、替换，因而能提高加工精度和作业效率。而且，当切削加工的顺序是先形成孔径较小的循环孔2g时，加工性较好，特别是可以不受上述方法的限制、先加工孔C。
本实施方式所说明的循环孔2g是与轴承部2a、2b分离的，即、与图3中的孔C分离地形成，但也可以形成在轴承部2a、2b的滑动连接面上，即、可以形成在孔C的周面上。
在这种场合下，当先加工图3中的循环孔2g，此后若与循环孔2g重叠地形成孔C时就能容易地进行加工。
由该孔或槽构成循环部分。
图5是用于说明图1所示流体轴承机构的油循环的说明图。
图5中，油4被充填在轴承外壳2内部并留有空间2h，旋转轴3与轴承部2a、2b之间、借助油的添加而滑动连接着。但是，随着高速旋转、由于该滑动连接部的摩擦而使温度上升，由此使油膨胀。将该膨胀了的油4如箭号所示地、通过循环孔2g而被引到空间2h侧的开口侧油储存器2d中。
当旋转变成低速、温度下降，使油收缩而润滑机能降低时，从开口侧油储存器2d供给油。这样，循环孔2g能使充填着的油良好地进行循环。
由于借助循环孔2g的设置，能使轴承外壳2的内部与周围的气压保持相同，因而在电动机的组装工序中，就能容易地进行旋转轴3相对于轴承外壳2的插入或脱离的作业。
图6是设有本发明第1实施方式的流体轴承机构的无电刷电动机的主要部分剖面图。
图6中，在定子底座1上紧固着作为上述本发明流体轴承机构的轴承外壳2。在其内部、能自由旋转地支承着被压入到转子轭铁7中央的旋转轴3。转子轭铁7做成杯状，设有多个磁极的圆环状磁铁6紧固在它的内周面上。在轴承外壳的开口部紧固着帽5，在轴承外壳2的外周部紧固着定子铁心9，其上卷绕着线圈8。
图7是表示在旋转轴侧设有本发明第1实施方式的动压产生槽的无电刷电动机的主要部分剖面图。图7基本上是与图6相同的，而不同的是旋转轴13上刻着动压产生槽13i和13j。
图8是表示本发明第2实施方式的流体动压轴承机构的主要部分剖面图。图8中，在定子底座1的安装孔上紧固着轴承外壳22，在该轴承外壳22的被密闭的筒状底侧内部，形成用于支承旋转轴3的上部轴承部22a、下部轴承部22b和推力承受部22c。而且、在开口侧设置着开口侧油储存器22d、在底侧设置着圆筒侧油储存器22e，还在上部轴承部22a和下部轴承部22b之间设置着中间部油储存器22f，作为润滑流体的油充填在内部。
还与旋转轴3平行地设置着油循环孔22g，该油循环孔22g连接着开口侧油储存器22d和圆筒侧油储存器22e；在开口侧形成空间22h，并紧固着用于防止油泄漏的帽5。
这个实施方式中的油4的循环是从开口侧油储存器22d开始、经过循环孔22g，行进到旋转轴3和上部轴承部22a之间的滑动连接部、以及旋转轴3和下部轴承部22b之间的滑动连接部。
图9是表示本发明第3实施方式的流体动压轴承机构的主要部分剖面图。图9中，在定子底座1的安装孔上紧固着轴承外壳32，在该轴承外壳32的被密闭的筒状底侧内部形成用于支承旋转轴3的上部轴承部32a、下部轴承部32b和推力承受部32c。而且、在轴承外壳32的开口侧设置着开口侧油储存器32d、在其底侧设置着圆筒侧油储存器32e，还在上部轴承部32a和下部轴承部32b之间设置着中间部油储存器32f，作为润滑流体的油充填在内部。
还与旋转轴3平行地设置着油循环孔32g，该油循环孔32g连接着开口侧油储存器32d和中间部油储存器32f；在开口侧形成空间32h，并紧固着用于防止油泄漏的帽5。这个实施方式中的油4的循环是从开口侧油储存器32d开始、经过循环孔32g，行进到旋转轴3和上部轴承部32a之间的滑动连接部、以及旋转轴3和下部轴承部32b之间的滑动连接部。
在上述实施方式中，轴承外壳2、22、32的结构都是底侧是密闭状态、呈一体地形成，在开口部上、紧固着防止油泄漏的帽5。但是，也可以取代帽5而将其形成与轴承外壳的底侧同样的、与轴承外壳成一体的盖部，在该盖部上设置用于使轴通过的孔。
发明的效果
如上所述，根据以上所述本发明的流体轴承机构，在底侧被密闭成圆筒状的轴承外壳圆筒部内周面，设有轴承部，该轴承部上形成有动压产生槽，由上述轴承部能自由旋转地支承旋转轴，且在该轴承部附近设置着油储存器，在上述流体轴承机构中，在上述圆筒部的内周侧、沿着轴向设置多个油储存器；在上述轴承外壳上设有油循环部，用于连接上述油储存器；由此就能提供一个高精度的、而且具有良好作业效率的油循环孔的流体轴承机构。
根据以上所述的本发明，上述油循环孔可以作成将上述多个油储存器连接起来的、并与上述旋转轴平行的纵孔；或者作成设置在轴承外壳内周面上的槽。此外，在将设于圆筒部的开口侧、中间部和作为底侧的圆筒侧上的油存储器中的任意2个连接起来的场合下，只要将开口侧和其他油储存器中的1个连接起来，就能提供一个高精度的油循环孔的流体轴承机构，无论在怎样高速旋转时都不会发生油枯竭的、且能稳定地进行油循环。
根据以上所述的发明，能提供一个无电刷的电动机，它设有：固紧在定子底座上的圆筒状轴承外壳；被配置成围绕着这个轴承外壳的定子铁心；以及如上所述的流体轴承机构，该流体轴承机构设于可将转子的旋转轴旋转自如地支撑的上述轴承外壳内，上述转子与上述定子铁心面对着地配置成能自由旋转的状态。这种电动机是廉价的、并且无论在怎样高速旋转时都不会发生油枯竭、能稳定地运转。