间隙变化的流体动压 轴承装置 本发明涉及流体动压轴承装置，特别涉及这样一种流体动压轴承装置，它的旋转轴和具有支承旋转轴推力负荷的动压生成槽的止推轴承之间的间隙是变化的。
近来，随着信息和传媒技术，如计算机系统、声象系统的进步，这些系统趋于小型化。为此，需要这些系统的零件具有更精确性能。尤其是，这类零件的例子有计算机系统中的硬盘(HDD)主轴电机传动机构和激光打印机多角镜传动机构；音频系统中的激光盘传动机构和CD传动机构，以及视频系统中的盒式录像机头和摄录机(Camcorder)中传动机构。这些零件需要一根与传动机构组合的高速旋转轴和一与旋转轴组合的旋转体。
在存储、检索和重放数据时，旋转轴高速旋转。其结果，旋转轴可能移动和振动。这会使零件性能出大问题。因此，为了解决由于高速旋转造成的问题，设置了轴承。特别是，流体动压轴承装置被广泛地应用，它使得作用在旋转轴上的摩擦力最小。
现参照附图介绍常规流体动压轴承装置。
图1是常规流体动压轴承装置剖视图。
见图1，一衬套20固定在轴承座10上。在止推轴承50和旋转轴30面对面部位有一通气孔20a。在插入到衬套20的通孔25中的旋转轴30的外侧或通孔25地内侧形成人字形第二动压生成槽30a。该第二动压生成槽30a的角度约30°，深度几微米。
而且，第一动压生成槽50a形成在止推轴承50上。第一动压生成槽50a以预定面积和预定深度从止推轴承50周边伸向中心。第一动压生成槽50a通过腐蚀方法精确刻出数个微米深度。
图2示出由止推轴承在旋转轴上形成的压力分布曲线。
现参照图2介绍常规流体动压轴承装置的工作过程。
如果接通电源，旋转轴30开始旋转。旋转轴30的转速由“0”在预定时间内逐渐上升到一最大值，并维持不变。这时，在旋转轴30下端部和止推轴承50之间有了流体压力，以推起旋转轴30。
下列公式表示出流体压力、旋转轴重量和负荷以及间隙面积之间的关系：P=FS---(1)]]>式中P是推起轴的流体压力。F是轴的重量和负荷(kgf)，S是在止推轴承和轴之间的间隙面积。
将公式(1)应用于图2，由于旋转轴30的旋转，流体流入止推轴承50的第一动压生成槽50a的“A”部。然后，该流体流入第一动压生成槽50a的中心“B”部，从而形成推起旋转轴30的流体压力P。在这时，由于旋转轴30的重量及负荷和止推轴承50与旋转轴30下端部之间的间隙面积S保持不变，所以流体压力P与旋转轴30的转速成比例地上升。当旋转轴30达到预定的每分钟转数(rpm)时，流体压力P便大于旋转轴30的重量和负荷F。于是，旋转轴被推高到第一动压生成槽50a的上方部位。其结果，在旋转轴30和第一动压生成槽50a之间形成一预定间隙，达到平衡状态。
这时，旋转轴30的推高时间是由旋转轴30的转速和在第一动压生成槽50a与旋转轴30下端部之间的间隙面积决定的。
但是，常规流体动压轴承装置有几个问题。
在旋转轴开始转动以后，为了把旋转轴从第一动压生成槽推高，也就是说为了使旋转轴以一预定转速以上旋转，需要花一定时间。在这情况下，第一动压生成槽和旋转轴处于摩擦状态，直至旋转轴被推起为止。在旋转轴停止旋转时，从旋转轴开始减速到完全停止转动也需要一定时间，因此，第一动压生成槽和旋转轴在一预定时间内处于摩擦状态。
结果，当旋转轴开始旋转和停止旋转时，由于旋转轴和第一动压生成槽的摩擦，旋转轴和第一动压生成槽被严重摩损。它使间隙改变，并且当旋转轴开始和停止转动时会降低旋转轴的旋转稳定性，从而，使得产品工作不良，降低了它们的性能以及寿命。
因此，本发明致力于一种具有变化间隙的流体动压轴承装置，它可以基本避免由于现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种具有变化间隙的流体动压轴承装置，其中，当旋转轴开始传动时，旋转轴和第一动压生成槽的推起时间减小了，而当旋转轴停止旋转时，旋转轴和第一动压生成槽的接触时间减小，以防止旋转轴和第一动压生成槽发生的磨损，从而提高旋转轴的转动稳定性。
在下面的介绍中将阐明本发明的其他特点和优点，这些特点和优点通过介绍可部分明了，或通过本发明的实施可以认识到。通过书面说明、权利要求书以及附图所指出的结构，可以实现并达到本发明的目的和其他优点。
为了取得这些和其他优点并根据本发明的目的，作为实施的和广泛说明的例子，一根据本发明的间隙变化的流体动压轴承装置包括：一个装入轴承座中的衬套；一个装入衬套通孔一端的止推轴承；和一根插入到衬套通孔中的旋转轴，其下端部面向止推轴承，轴的外侧面上有第二动压生成槽，该外侧面与上述通孔内侧面相对，其中，止推轴承的表面形状做得使第一动压生成槽和旋转轴下端部之间的间隙向旋转轴中心逐渐变小。
在本发明的优选实施例中，止推轴承的表面是一圆弧形截面，在旋转轴停止转动时，止推轴承的中心和旋转轴相互接触。
应当明白，上面的概括介绍和以下详细说明都是示例性和说明性的，旨在为所申请的本发明提供进一步的解释。
提供以下附图是为了进一步理解本发明，这些附图包括在本说明中，并构成本发明说明书的一部分，它们与说明书一起用来解释本发明的原理，其中：
图1是常规流体动压轴承装置剖视图；
图2是图1中的流体动压轴承在旋转轴上产生的压力分布曲线；
图3是根据本发明流体动压轴承装置的剖视图；以及
图4是根据本发明的流体动压轴承在旋转轴上产生的压力分布曲线。
现对本发明优选实施例进行详细介绍，实施例的例子表示在附图中。
图3是根据本发明流体动压轴承装置的剖视图，该装置应用于激光打印机的多角镜传动机构。
参看图3，衬套20装到轴承座10上、并用紧固螺钉等与轴承座10紧固。旋转轴30可旋转地插入到衬套20的通孔25中。在衬套20上有一通气孔20a，与止推轴承50和旋转轴30彼此面对的部分相通。
而且，在插入衬套20的通孔25中的旋转轴30外侧面上或衬套20的通孔25的内侧面中形成人字形第二动压生成槽30a，旋转轴30的下端部面向支承着旋转轴30竖直方向的推力负荷的止推轴承50。
止推轴承50上有第一动压生成槽50a，该轴承由一止推架40支承。止推架40由螺钉等紧固到衬套20上。在旋转轴30的中间推入配合一轮毂70。轮毂70上固定一带转子(未示出)的盘60，与旋转轴30一同旋转。在轮毂70上还固定一多角镜80。
在本发明中，止推轴承50的一个表面形状做成使止推轴承50和旋转轴30下端部之间间隙向旋转轴30中心逐渐变小。
现在详细介绍止推轴承50的这一形状。
当旋转轴30不转动时，在旋转轴30下端部和止推轴承50的边缘部分A′与C′之间的间隙定义为CL1和CL2。旋转轴30下端部和止推轴承50中心部分B′之间的间隙定义为CL3。参见图4，在中心部分B，因为止推轴承50和旋转轴30的下端部由于旋转轴30的重量和负荷而彼此接触，所以CL3＝0。CL1和CL2可表示为0＜CL1，CL2≤几μm之间。这时，CL1、CL2和CL3的关系可表示为CL3＜CL1，CL2≤几μm。最好沿三部分A′、B′和C′剖开止推轴承50的表面是圆弧形截面。该圆弧的曲率以CL1和CL2为基础由CL3决定。
现参照图3和4介绍上述本发明流体动压轴承装置的工作。
如果将电源通到定子(未示出)，则转子(未示出)由于与定子发生电磁作用而开始旋转。装有转子的盘60也旋转。而且，与盘60组合的旋转轴30也旋转。此时，在旋转轴30的下端部，形成一与旋转轴30的转速相应的涡流。该涡流使流体经面向旋转轴30的下端部的止推轴承50的边部A′和C′，沿第一动压生成槽50a流入到止推轴承50的中央B′。因此，在中央B′，通过第一动压生成槽的流体便产生一预定流体压力P。
此时，流体压力P由力F(kgf)，即旋转轴30的转速，和间隙面积S求得。这里，由于旋转轴30在重力方向被其重量和负荷下压而产生力F。在旋转轴30下端部和止推轴承50第一动压生成槽50a之间形成间隙面积S。因为旋转轴30的重量和负荷已确定，所以流体压力P便由间隙面积S和旋转轴30的转速决定。
同时，如果旋转轴30开始驱动，在止推轴承50的边缘部分A′和C′和旋转轴30的下端部处，间隙面积S比任何其他部分都大。因此，产生的流体压力最低。但是，间隙面积S在流体由A′进入B′和由C′进入B′时陡然降低。因此，与间隙面积S的下降相应，在中心部流体压力P陡然增加。结果，能够大为减小旋转轴30开始驱动后达到托起旋转轴30所需的最小流体压力Pmin的时间。当旋转轴30旋转时，与第一动压生成槽50a的接触时间可减小。同样，当旋转轴30停止旋转时，能够减小从具有最小流体压力Pmin到旋转轴30停止旋转的时间。这使得旋转轴30与第一动压生成槽50a接触的旋转时间减小。
如上所述，根据本发明所述的间隙变化的流体动压轴承装置具有以下优点：
当旋转轴开始转动和停止转动时，可以减小旋转轴和第一动压生成槽之间的接触时间，从而避免第一动压生成槽的磨损，并提高旋转轴的转动稳定性。另外，因为旋转轴和止推轴承之间的间隙是变化的，所以当旋转轴必须在短时间内稳定旋转和平稳停止旋转时，可达到理想的效果。
本领域技术人员会明了，在不偏离本发明的权利要求范围和精神情况下，在根据本发明所述间隙变化的流体动压轴承装置中，可进行种种修改和改变。因此，本发明包括所有在所附权利要求书范围内的本发明的修改和变更。