动压气体轴承装置
专利汇可以提供动压气体轴承装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种高可靠性动压 气体 轴承 装置，所述动压 气体轴承 装置可减少所述动压气体轴承装置中旋转体和固定体之间的 接触 。本发明的动压气体轴承装置具有：可旋转的圆筒状壳体；插入所述圆筒状壳体内，可支承上述壳体旋转的支承轴。所述壳体下部设有环状 推 力 轴承 板，上部设有环状永久磁 铁 。轴承板分别保持间隔D及E，插入支承轴下部端面和固定于支承轴的推力 法兰 之间。壳体上的永久 磁铁 分别保持间隔B及C，对向而置，以使在在固定于支承轴上的永久磁铁之间，产生向上及向下的反斥力。间隔B及C大于间隔D及E。壳体在旋转中，藉由外力而上移或下移。壳体的推力轴承板即使与推力法兰相接触，永久磁铁之间也不会互相接触，因此可防止脆性的永久磁铁受到损伤。，下面是动压气体轴承装置专利的具体信息内容。
1.一种动压气体轴承装置，其特征在于，所述动压气体轴承装置具有：
具有截面为内圆周面的、可旋转的筒状壳体(3)，
对于上述壳体内圆周面保持设定间隙，且插入上述壳体内，可支承上述 壳体旋转的支承轴(2)，
设在上述壳体内，与上述支承轴(2)的端面(2d)对向而置，当上述壳 体按设定方向旋转时，能在上述支承轴的轴向产生支承上述壳体的支承力的 环状推力轴板(5)，
贯穿上述环状推力轴承板孔，且从上述支承轴(2)的上述端面(2d)处 凸出的凸出轴部(2c)，
固定于上述凸出轴部(2c)上，带有与上述推力轴承板对向的法兰的推 力法兰(4a)，
安装有上述推力法兰(4a)的固定座架(1)，
设在上述固定座架上，能赋予设在上述壳体(3)上的驱动体(9)以旋 转力的旋转驱动部(8)，
设置于上述支承轴(2)上的至少1个的第一永久磁铁(6a、6b)，及
设置在上述壳体(3)上、与上述第一永久磁铁对向而置，且与上述第一 磁铁之间能产生反斥力的至少1个的第二永久磁铁(6b、6c)，
使上述第一永久磁铁和第二永久磁铁间的间隔大于上述推力轴承板(5) 和法兰(4)之间的间隔，
在上述壳体内壁及上述支承轴(2)外壁上的二者中之至少一方上，具有 能在径向支承所述壳体的动压发生槽(2b)，
在上述推力轴承板(5)和上述法兰(4)的分别相互对向的面的二者中 之至少一方上，具有能产生上述支承轴(2)的轴向支承力的动压发生槽(25b)。
2.如权利要求1所记载的动压气体轴承装置，其特征在于，在上述支承 轴(2)的一个端面(2d)及与上述支承轴(2)的另一端面对向的上述推力 轴承板(5)的面二者中之至少一方上，具有能产生上述支承轴(2)的轴向 支承力的动压发生槽(25a)。
3.如权利要求1所记载的动压气体轴承装置，其特征在于，
所述第一永久磁铁包括：在上述支承轴(2)的端部(2f)上保持设定间 隔设置、在上述支承轴的轴向设有磁极的第三永久磁铁(6a)及第四永久磁铁 (6d)，
所述第二永久磁铁包括：与上述第三永久磁铁对向而置、设置于所述壳 体(3)上、具有在与上述第三永久磁铁之间生成反斥力方向的磁极的第五永 久磁铁(6b)及与上述第四永久磁铁(6d)对向而置、设置于所述壳体(3) 上、具有在与上述第四永久磁铁之间生成反斥力方向的磁极的第六永久磁铁 (6c)，
上述第三永久磁铁和第五永久磁铁之间的间隔(B)大于上述支承轴(2) 的一个端面(2d)和推力轴承板(5)之间的间隔(D)，且上述第四永久磁 铁(6d)和第六永久磁铁(6c)之间的间隔(C)大于上述推力轴承板(5) 和推力法兰(4)之间的间隔(E)。
技术领域
背景技术
以下参照图3和图4对以往的动压气体轴承装置加以说明。
图3为以往第1种动压气体轴承装置的剖视图。图中，筒状旋转体13的 轴承孔13b中插入作为固定物的支承轴12。支承轴12的整个外周面上形成有 若干个等间隔交叉状的动压发生槽12b。图3中，由于显示支承轴的不是剖视 图而是侧视图。因此，从侧面观察支承轴12时，无法如图3所示，看到等间 隔的动压发生槽12b。从技术上讲，支承轴12的侧视图为在本领域中用于显示 在支承轴12的外周面上等间隔形成若干个动压发生槽12b的图，并不真的是 侧视图。在显示支承轴12的图上，其下部设置有凸出轴12c，凸出轴12c固定 于带有法兰14的推力法兰14a上。推力法兰14a则固定于座架11上。座架11 上安装有马达定子18。
在壳体13的图中，下部形成为筒状马达转子的安装部13a。在马达转子安 装部13a的内壁上，安装有与上述马达定子18对应的马达转子19。在马达转 子安装部13a上，安装着环状推力轴承板5，以使1其位于上述支承轴12a的 下端面12d和法兰14之间。推力轴承板5的上表面5a和下表面5b分别形成 有如图5和图6所示的动压发生槽25a、25b。在壳体13不旋转，处于静止状 态时，推力轴承板5的下表面5b与法兰14相接触。
一旦马达定子18通电，马达转子19就产生旋转力，壳体13开始按箭头 A所示方向(从图的上方看壳体13时的顺时方向)旋转。当壳体13的转速达 到设定值(如：1000转/分)时，由于支承轴12的动压槽12b中的空气压缩作 用，在支承轴12的中央部位2G处，支承轴12和壳体13间的间隙气压上升。 由于该气压上升，使壳体13的内壁和支承轴12的外壁之间保持一个间隙，壳 体13得以在不接触状态下进行转动。
在推力轴承板5中，由于推力轴承板5的动压发生槽25a、25b的空气压 缩作用，在凸出轴12c的周边，推力轴承板5的上表面5a和支承轴12的下表 面12d之间的气压上升。同样，在凸出轴12c的周边，推力轴承板5的下表面 5b和法兰14的上表面14b之间的气压也上升。藉由推力轴承板5的上表面5a 和支承轴12的下表面12d之间的气压上升，产生一个把壳体13往下压的力。 而藉由推力轴承板5的下表面5b和法兰14的上表面14b之间的气压上升，产 生一个把壳体13往上抬的力。壳体13的转速达到规定值时，将壳体13往上 推的力(以下称为推力)可以支承壳体13的重量，以将其抬得相当高，则壳 体13处于上浮状态。其结果，推力轴承板5与法兰14分离，非接触地支承于 支承轴12的下表面12d和法兰14的上表面14b之间。处于这种非接触支承状 态时，将壳体往上抬的力，和壳体重力与将壳体向下压的力之和保持平衡。
在上述第一种以往的例子中，因为用的是比油粘度小的气体，因此，壳体 13的转速可以达到相当高。由于推力轴承板5的下表面5b和法兰14上表面14b 之间的气压并不十分高，因此推力轴承板5的下表面5b和法兰14的上表面14b 会因摩擦而磨损。由于推力轴承板5下表面5b和法兰14的上表面14b之间每 当马达起动就会产生摩擦，因此，由摩擦产生的磨损便会引起动压气体轴承装 置寿命短的问题，并进一步产生磨损产生的磨屑飞散，附着于磁盘上，从而降 低磁盘可靠性的问题。
为解决该问题，第二种以往的动压气体轴承装置可参照图4的剖视图加以 说明。在图4中，支承轴12插入筒状壳体13的轴承孔13b中。整个支承轴12 的外周上都形成有交错状的动压发生槽12b。在显示支承轴12的图中，下部有 凸出轴12f，凸出轴12f固定于座架11上。座架11安装在马达定子18上。壳 体13下部的马达转子安装部13a的内壁安装有与上述马达定子对应的马达转 子19。支承轴12的上部设有另一个凸出轴12e。环状永久磁铁16a通过安装件 17固定于凸出轴12e的前端。而环状永久磁铁16a与永久磁铁16a之间保持设 定的间隔，安装于凸出轴根部的支承轴12的上端面上。
二个环状永久磁铁16b、16c按永久磁铁16a和永久磁铁16d之间相处的 位置，同轴安装于壳体13图示的上部法兰13c上。永久磁铁16a和16b的磁力 相互排斥。
在第二种以往的动压气体轴承装置中，永久磁铁16a和16b之间以及永久 磁铁16c和16d之间相互排斥的磁力作用，能在壳体13的推力方向上(图中 的上下方向)支承壳体重量。因此即使壳体13停止转动，永久磁铁16a和16b 以及永久磁铁16c和16d之间也不会相互接触。所以，当壳体13旋转时，动 压气体轴承装置受外部振动而产生推力方向的力时，壳体13在推力方向作较 大移动，永久磁铁16a和16b或永久磁铁16c和16d会相互接触。当壳体13转 动而发生这种接触时，较脆的永久磁铁在接触部分会损坏，有时甚至会发生断 裂的情况。
发明内容
本发明的动压气体轴承装置具有：截面为圆形内周面、可旋转的圆筒状壳 体；和与上述壳体圆周面之间保持设定间隔，且插入所述圆筒状壳体内，可支 承上述壳体旋转的支承轴。与上述支承轴端面对向而置，当上述壳体按设定方 向旋转时，能在上述支承轴的轴向产生支承上述壳体的支承力的推力轴承板设 置在上述壳体上。贯穿上述环状推力轴承板孔，从上述支承轴的上述一方端面 突出的凸出轴上固定着具有与上述推力板对向而置的对向面的推力法兰。上述 凸出轴的端部安装在固定架上。在上述固定座架上设有能使上述壳体旋转的旋 转驱动部分。在上述支承轴上设置了至少一个第一(种)永久磁铁。在上述壳 体上则设置了至少一个与上述第一永久磁铁对向应的能与上述第一磁铁产生排 斥力的第二(种)永久磁铁。上述第一磁铁和第二磁铁间的间隔要比上述推力 轴承板和推力法兰间的间隔大。在上述壳体内壁及上述支承轴外壁上的二者中 之至少一方上，具有能在径向支承所述壳体的动压发生槽，在上述推力轴承板 和上述法兰的分别相互对向的面的二者中之至少一方上，具有能产生上述支承 轴的轴向支承力的动压发生槽。
根据本发明，将第一永久磁铁和第二种永久磁铁间的间隔作得比推力轴承 板和推力法兰间的间隔大，因此，当壳体开始旋转或停止转动时，以及壳体旋 转时由于外部原因而发生振动等情况时，壳体的推力轴承板即使与推力法兰相 接触，第一永久磁铁也不会与第二永久磁铁相接触，因此可防止脆性的永久磁 铁受到损伤。
附图的说明。
图1为本发明动压气体轴承装置实施例的剖视图。
图2为图1主要部分的放大图。
图3为第一种以往例子的动压气体轴承装置剖视图。
图4为第二种以往例子的动压气体轴承装置剖视图。
图5为图3的推力轴承板5的上表面5a的表面图。
图6为图3的推力轴承板5的下表面5b的表面图。
具体实施方式
图1为动压气体轴承装置实施例的剖视图。图2为图1动压气体轴承装置 主要部分的放大图。
在图1中，在作为具有内圆周面旋转体的圆筒状壳体3的轴承孔3a中插 入支承轴2。图中仅示出部分的磁盘30等由本实施例动压气动装置支承的旋转 部件装在壳体3上。在作为固定件支承轴2的整个外圆周面2a上，等间隔地 形成多个交叉状的动压发生槽2b。在图1中，支承轴2不是剖视图而是侧视图， 因此从侧面看支承轴2，则如图1所示，不能看到等间隔的动压发生槽2b。对 本领域来说，图1的支承轴2的侧视图是用于表示多个动压发生槽2b在支承 轴2外周面上等间隔形成的图，而不是真的侧视图。因此，从侧面看支承轴2 时，动压发生槽2b的形状与图1所示的有所不同。在图1中，虽然动压发生 槽2b是在支承轴2的外周面2a上形成，但也可形成于壳体3的内壁面上。在 支承轴2的图中，下部设有凸出轴2c。凸出轴2c固定于带法兰4的推力法兰 4a上。推力法兰4a固定于座架1上。旋转驱动部分的马达定子8安装在座架1 上。
在壳体3的图中，下部形成为筒状马达转子安装部分3b。马达转子安装部 分3b的内壁上安装有与上述马达定子8对向而置的驱动体马达转子9。马达转 子安装部分3b的上部安装有环状推力轴承板5，以使其位于上述支承轴2的下 端面2d和法兰4的上表面4b间的位置。推力轴承板5的上表面5a和下表面 5b分别形成如同图5及图6所示的以往的动压发生槽形状相同的动压发生槽 25a、25b。支承轴2的上部设有另一个凸出轴2e。凸出轴2e前端部通过安装 件7安装环状永久磁铁6a。在凸出轴2e基部的位于支承轴2的上端面，安装 与永久磁铁6a保持设定间隔的环状永久磁铁6d。
在壳体3的图中，图示上部有法兰3c。法兰3c上同轴安装2个环状磁铁 6b、6c，其位置位于永久磁铁6a和永久磁铁6d间。图中，永久磁铁6a和6d 的上面为S极，下面为N极。永久磁铁6b和6c其上面为N极，下面为S极。 这样，永久磁铁6a和6b间作用着反斥力。永久磁铁6c和6d间也有反斥力作 用。永久磁铁6a和6b间产生的反斥作用力将壳体3往下压，而永久磁铁6c 和6d间产生的反斥作用力将壳体往上抬。由于永久磁铁6a、6b间反斥作用力 和永久磁铁6c、6d间反斥作用力的合力作用，壳体3受到向上的力。永久磁 铁6a、6b、6c、6d的力是设定的，但向上的力较壳体3的重力小，因此壳体3 不旋转处于静止状态，在此状态下，推力轴承板5的下表面5b与法兰4的上 表面接触。虽然壳体3的重力中有例如50％以上，或由于轴承装置的结构，而 有约80％为磁铁6a、6b及磁铁6c、6d的反斥作用力所抵消，但仍希望对磁铁 6a、6b、6c、6d的磁力和壳体的重量加以设定。
图2为图1的动压气体轴承装置主要部分的放大图。在图2中，永久磁铁 6a和6b的间隙为B，永久磁铁6c和6d的间隙为C。此外，支承轴2的下表 面2d和推力轴承板5的上表面5a的间隙取D，推力轴承板5的下表面5b和 法兰4的上表面4b间的间隙取E。在本发明的动压气体轴承装置实施例中，间 隙D小于间隙B，间隙E小于间隙C。
在图1的动压气体轴承装置中，当马达定子8通电时，马达转子9旋转， 壳体3按箭头A所示方向开始转动。箭头A所示转向是从上看图1动压气体 轴承装置时的顺时针方向。在本实施例的动压气体轴承装置中，图中壳体3的 向下的大部分重力为永久磁铁6a和6b间的反斥力及永久磁铁6c和6d间反斥 力所产生的向上合力所抵消，因此壳体3的重力看上去很小。为此壳体3达到 较低转速，例如额定速度的5％左右时，由于推力轴承板5的下表面5b和法兰 4的上表面4b间的气体提高而有一个旋加大推力轴承板5上的向上(以下称推 力方向)的力，该力大小超过壳体3的表观力。因此壳体3在推力方向上浮， 推力轴承板5的下表面5b和法兰4的上表面处于非接触状态。由于从开始转 动到处于非接触状态的时间很短，即，推力轴承板5的下表面5b和法兰4的 上表面4b之间发生摩擦的时间很短，起动时磨损大幅度减小，因此动气体轴 承装置的寿命得以延长。由于磨损减少，磨屑减少，因此使用本实施例的动压 气体轴承装置的磁盘等的可靠性提高。又由于壳体3旋转，推力轴承板5的上 表面5a和支承轴2的下表面2d间的气压也提高，由此，推力轴承板5受到一 个向下的力。从而，推力轴承板5和支承轴2的下表面2d不相接触，下表面 2d和法兰4的上表面4b间为非接触性旋转。当壳体3的转速超过设定值时， 由于支承轴2的动压发生槽2b中的空气压缩作用，在支承轴2的中央部位2G 处，支承轴2的外壁和壳体3内壁之间气压上升。由于该气压上升，因而能支 承壳体3在壳体3内壁和支承轴2的外壁保持间隙的情况下作非接触旋转。
在壳体3旋转时，动压气体轴承装置会爱到因外部作用而产生的振动，当 壳体3受到推力方向的力作用时，壳体会产生推力方向的移动。壳体作推力方 向移动时，推力轴承板5会与支承轴2的下表面2d或法兰4的上表面4b发生 接触。在本实施例中，如图2所示，由于间隙D及E分别小于间隙B及C， 因此推力轴承板5即使与支承轴下表面2d或法兰4的上表面4b接触，永久磁 铁6b和6c也不会分别与永久磁铁6a或6d接触，因此即使使用较脆的永久磁 铁也不会发生损坏的情况。
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