[发明专利]多阶动压沟槽及具有该多阶动压沟槽的动压轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种多阶动压沟槽及动压轴承组件，尤其涉及一种于动压轴承的套筒与心轴相对转动面设置有多阶动压沟槽，可提升动压轴承的建压效果，克服动压轴承微型化所导致建压不足与泄流量过大等问题的多阶动压沟槽及动压轴承结构。

背景技术

为了降低长时间使用所产生的高温问题，消费型电子产品如：笔记型计算机、彩色显示器、投影机等，几乎都装设一散热用的微型主轴马达风扇，为了让主轴马达有更优越的转动特性：例如低噪音、高转速、高精度、长寿命等，一般最常采用的对策，是以提升主轴马达内的轴承性能为目标。传统轴承技术应用于主轴马达设计，有含油轴承(Sleeve bearing)与滚珠轴承(Ballbearing)；含油轴承虽有低单价优势，但寿命短、精度差；滚珠轴承虽然精度高，但其成本高且耐撞击能力差、噪音大，上述两者由于轴与轴承内壁有接触，而造成马达的震动、噪音与寿命问题。而动压轴承具备低噪音、高精度、寿命长、耐冲击的优势，目前渐渐成为主流。

现有技术中的动压轴承是以上下两组动压沟槽支撑一心轴，以取代传统上下两组滚珠轴承支撑一心轴的结构；动压轴承的原理在于利用微细沟槽的流力特性，促使轴与轴承间隙中充满流体而达到充份润滑与建压的效果；为了将间隙内的流体保存住，现有技术中的动压轴承表面上设置有鱼骨形(herringbone)的动压沟槽，其目的除了让动压流体集中，进而产生建压力量外，更可使动压轴承内部达到防漏功能。然而，在动压轴承微型化之后(直径ψ＜1.5mm)，现有技术的径向动压沟槽设计在实际运作时，其建压效果并不足于克服本身与外加负载的不平衡量，导致动压轴承内部零件接触，而无法发挥动压轴承的优越特性。

针对现有技术的专利而言，美国发明专利5911512号“Fluid bearing apparatus having a uniform dynamic pressure distribution”，该案提供的动压轴承，于轴承心轴轴向设有径向放射状的W形动压沟槽，以提供心轴轴向止推力量使用；由于轴承转速与心轴的轴径有关，相同转速下，心轴轴径越大，转速越高，其W形动压沟槽的槽宽或槽深，必须随不同心轴轴径而改变，增加设计与加工的困难度。

美国发明专利6364532号“Hydrodynamic bearing and motor having thesame”，该案所提的动压轴承，乃是于轴承套筒内面或心轴轴径上，设置有一组鱼骨形沟槽，当动压轴承微型化之后，由于液体建压受限于鱼骨形沟槽尖端区，因此建压效果的提升也受限；此外，其沟槽末端开口与转轴方向平行，当流体内部压力因高速运转，大于外界大气压力时，润滑流体泄流量增加，导致建压效果下降。

美国发明专利6948852号“Hydrodynamic bearing，spindle motor andhard disk drive”，该案所提的动压轴承，乃是以间格断开排列方式，将原有轴承内面或者是主轴轴径上的动压沟槽分开，为提升建压效果，其排列角度随转速增加而加大，导致泄流量增加，影响整体建压效果；此外，当动压装置微型化之后，等间格断开的沟槽，将近似于含油轴承的功用，导致建压效果提升有限。

美国发明专利7125170号“Fluid dynamic bearing motor”，该案所提的动压轴承，乃是于轴承套筒内面或主轴轴径上，设有一连续的两段沟槽，由于液体建压受限于沟槽区，当动压轴承机构微型化之后，连续两段的沟槽分布受限，因此建压效果的提升也受限；此外，为提升建压效果，两段沟槽间的夹角随转速提升而增加，但两段沟槽的夹角有一定关系，为避免润滑流体泄流量增加，两段沟槽夹角的增加角度受限，因此建压效果的提升也受限。