烧结轴承的制作方法
烧结轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种烧结轴承，其通过在模具内对金属粉末进行压粉成型后进行烧结而形成，并且含浸有润滑剂。本发明尤其是涉及一种能够在降低轴承与旋转轴之间的摩擦阻力的同时降低噪音的烧结轴承。
【背景技术】
[0002]烧结轴承作为价格便宜且可靠性高的轴承广泛应用于家电用电动机、车载用电动机和OA设备(办公自动化设备)等中。作为风扇电动机(Fan Motor)的一例，可以列举出电子计算机和电视机等家用电器内部的冷却风扇、冰箱内部的循环及冷却用的风扇、蓄电池的冷却和车内传感器的吸引所使用的车载用风扇等，对风扇电动机的需求每年都在增加。
[0003]由于采用风扇电动机的设备的使用期限长，所以该等风扇电动机不仅需要具有使用寿命长的特性，而且还需要具有能够降低耗电量这一重要的特性。尤其是在移动设备等由蓄电池驱动的设备中，需要最大限度地抑制耗电量。
[0004]另一方面，近年来对所述风扇电动机的静音化要求大大提高。一般来说，为了实现电动机的静音化，在烧结轴承方面需要做到:第一，通过缩小旋转轴与轴承之间的间隙来抑制因轴的晃动而产生的噪音，第二，通过提高含浸在轴承中的润滑剂的粘度来提高在内径滑动面产生的油膜的强度，由此能够有效地实现风扇电动机的静音化。
[0005]可是，在风扇电动机等运行负载低且转矩小的电动机中，旋转轴与轴承之间的摩擦阻力主要取决于含浸在轴承中的润滑剂的流体阻力。因此，如果旋转轴与轴承之间的间隙太小，则轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，导致电动机的耗电量变大。另一方面，随着润滑剂的粘度提高，流体阻力增大，同样会导致电动机的耗电量变大。因此，可供选择的润滑剂的粘度方面存在制约。
[0006]在现有技术中，作为能够降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力的烧结轴承，例如在专利文献I中公开了一种烧结轴承。
[0007]在该烧结轴承中，将旋转轴支撑成能自由旋转的轴承孔的轴向中间部的内径被形成为比轴向两端部(以下称为“轴承部”)的内径都要大。由此，由于能够避免中间部的内周面与旋转轴发生接触，所以能够减少轴承孔内周面的与旋转轴相对应的部分的面积(以下称为“滑动面积”)。由于能够抑制轴承孔内周面与旋转轴的接触，并且能够抑制轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在旋转轴与轴承之间产生的摩擦阻力。在此，“与旋转轴相对应的部分”是指在旋转轴旋转时有可能与旋转轴发生接触，并且轴旋转时所受到的润滑剂的流体阻力的影响大的部分，而不是指在旋转轴旋转时始终与旋转轴接触的部分(以下相同)。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献I日本国专利特开平7-332363号公报
【发明内容】
[0011]可是，在现有的烧结轴承中，在降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力方面存在极限。
[0012]具体来说是，在现有的烧结轴承中，通过在烧结轴承的轴向扩大中间部的范围来缩小两个轴承部的范围，此时，越缩小两个轴承部的范围，越能够缩小滑动面积。但是，如果各个轴承部(各个轴承面)的轴向尺寸过小，则通过楔子效应而产生的液压会从各个轴承面的轴向两端逃逸，使得无法保持油膜的强度。并且，随着油膜强度下降，轴承面与旋转轴之间变得容易发生接触，其结果，不仅会导致在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大，而且会助长噪音发生。因此，在现有的烧结轴承中，在降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力方面存在极限。
[0013]本发明的课题在于提供一种能够降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力的烧结轴承。
[0014]技术方案
[0015]为了解决上述问题，第一发明所涉及的烧结轴承，通过在模具内对金属粉末进行压粉成型后进行烧结而形成，具有将旋转轴支撑成能自由旋转的轴承孔，并且含浸有润滑齐U，所述烧结轴承的特征在于，具有第一轴承部、第二轴承部以及中间部，所述第一轴承部具有支撑所述旋转轴的第一轴承面，所述第二轴承部具有支撑所述旋转轴的第二轴承面，所述中间部设置在所述第一轴承部与所述第二轴承部之间，所述中间部的内径形成为比所述第一轴承部的内径以及所述第二轴承部的内径都要大，所述第一轴承面和所述第二轴承面中的至少一方的轴承面上形成有多个凹坑。
[0016]在第一发明所涉及的烧结轴承中，在第一轴承部与第二轴承部之间设置有中间部，并且中间部的内径形成为比各个轴承部的内径都要大。
[0017]由此，能够避免中间部的内周面与旋转轴发生接触，使得能够减少轴承孔的内周面中的滑动面积。因此，与轴承孔的内径在轴向的全长上均相同的烧结轴承(以下称为“直线轴承”)相比，不仅轴承孔的内周面与旋转轴的接触得到抑制，而且还降低了轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0018]尤其是，在第一发明所涉及的烧结轴承中，在将旋转轴支撑成能自由旋转的第一轴承面和第二轴承面中的至少一方的轴承面上设置有多个凹坑。
[0019]由于轴承面的设置有各个凹坑的部分(范围)不会与旋转轴发生接触，所以能够减少轴承面中的滑动面积。因此，不仅轴承面与旋转轴的接触得到抑制，而且还降低了轴旋转时的润滑剂的流体阻力，从而能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0020]因此，能够在不减小轴承面的轴向尺寸的情况下减少轴承孔内周面中的滑动面积，能够在抑制油膜的强度下降的同时，降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0021]此外，在第一发明所涉及的烧结轴承中，由于在轴承面设置了多个凹坑，所以能够将含浸在烧结轴承中的润滑剂贮留在各个凹坑中。在旋转轴旋转时，贮留在各个凹坑中的润滑剂被吸引到轴承面与旋转轴之间。因此，在旋转轴旋转时，尤其是在运行初期，能够使油膜的形成变得容易，从而能够降低轴承面的摩擦系数。
[0022]另外，在第一发明所涉及的烧结轴承中，由于在轴承面设置了多个凹坑，所以能够增大轴承面与旋转轴的外周面之间的平均间隙。由此，在旋转轴旋转时，能够降低存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力。
[0023]如上所述，根据第一发明所涉及的烧结轴承，由于能够抑制轴承面与旋转轴之间发生接触以及降低润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0024]尤其是，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，能够提高驱动转矩小的电动机的特性。也就是说，在一般情况下，电动机的驱动转矩越小，在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力的大小对电动机特性的影响越大。
[0025]具体来说是，随着摩擦阻力增大，电动机的转速减小，不仅会使得无法实现目标转速，而且还会导致电动机的耗电量增加。另一方面，根据第一发明所涉及的烧结轴承，如上所述，能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。因此，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，即使在电动机的驱动转矩减小的情况下，也能够抑制电动机转速的减小，并且能够降低耗电量。
[0026]此外，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，能够构造成轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙小的电动机。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙缩小，轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，从而使得在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。另一方面，根据第一发明所涉及的烧结轴承，如上所述，能够降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力。因此，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，即使在轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙缩小的情况下，也能够抑制电动机转速的减小。此夕卜，还能够抑制电动机的耗电量的增加。并且，由于能够缩小轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙，所以能够抑制旋转轴在轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙内发生晃动，由此能够降低电动机的噪音。
[0027]另外，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，能够使用更高粘度的润滑剂。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着所使用的润滑剂的粘度增大，存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。另一方面，根据第一发明所涉及的烧结轴承，如上所述，能够降低存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，即使使用高粘度的润滑剂，也能够抑制电动机转速的减小。此外，还能够抑制电动机的耗电量的增加。并且，由于能够使用高粘度的润滑剂，所以能够在提高轴承的耐磨耗性的同时，抑制润滑剂在高温下发生蒸发，能够抑制老化，并且还能够抑制润滑剂泄漏，从而能够延长电动机的使用寿命。尤其是，通过使用高粘度的润滑剂，能够提高在内径滑动面生成的油膜的强度，并且还能够降低电动机的噪音。
[0028]根据第一发明所涉及的烧结轴承，第二发明所涉及的烧结轴承的特征在于，所述多个凹坑通过塑性加工而形成。
[0029]在第二发明所涉及的烧结轴承中，通过使轴承面发生塑性变形来形成多个凹坑。由此，能够提高各个凹坑的加工精度。
[0030]尤其是，由于烧结轴承通过对金属粉末进行烧结而形成，所以具有多孔质结构。因此，通过塑性加工来形成各个凹坑，能够通过微孔来吸收变形部分，从而能够防止轴承面鼓出。
[0031]除了塑性加工外，作为形成凹坑的方法，还可以列举出激光加工和蚀刻(局部腐蚀)加工等，但该等方法不仅需要使用大型设备，而且会导致加工工序增多。与此相对，塑性加工由于不需要使用大型设备，并且加工工序少，所以能够以比较低的成本来进行大批量的加工。
[0032]根据第一发明或者第二发明所涉及的烧结轴承，第三发明所涉及的烧结轴承的特征在于，所述凹坑与所述轴承面的轴向的端部隔开间隔设置。
[0033]根据第三发明所涉及的烧结轴承，由于凹坑与轴承面的轴向的端部隔开间隔设置，所以能够抑制液压从轴承面的轴向的端部逃逸，由 此能够抑制油膜的强度下降。
[0034]根据第一发明至第三发明中的任一项发明所涉及的烧结轴承，第四发明所涉及的烧结轴承的特征在于，将设置有所述多个凹坑的轴承面与所述旋转轴的外周面之间的间隙设定为6 μ m以下。
[0035]一般来说，在风扇电动机等以轻负载驱动的电动机中，如果轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙大于6 μ m，则可能会导致旋转轴在该间隙内发生晃动，从而使得噪音变大。另一方面，如果将轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下，则轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，从而会导致在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。
[0036]可是，在本发明所涉及的烧结轴承中，如上所述，由于即使将轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下，也能够降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力，能够抑制电动机的耗电量，同时还能够降低旋转轴旋转时的噪音。
[0037]根据第一发明至第四发明中的任一项发明所涉及的烧结轴承，第五发明所涉及的烧结轴承的特征在于，设置有所述多个凹坑的轴承面的平均显微硬度(MHv)在50?200的范围内。
[0038]具体来说是，在轴承面的平均显微硬度(MHv)小于50时，烧结轴承的耐磨耗性变差，使得耐久性降低。另一方面，如果轴承面的平均显微硬度(MHv)大于200，则在形成各凹坑时，会导致各凹坑的周围鼓出，从而无法获得规定的尺寸和精度。
[0039]因此，通过将设置有多个凹坑的轴承面的平均显微硬度(MHv)设定在50?200的范围内，能够在避免烧结轴承的耐久性下降，以及避免烧结轴承的尺寸和精度下降的情况下，在轴承面形成凹坑。
[0040]根据第一发明至第五发明中的任一项发明所涉及的烧结轴承，第六发明所涉及的烧结轴承的特征在于，所述烧结轴承应用于风扇电动机。
[0041]根据第六发明所涉及的烧结轴承，不仅能够提高驱动转矩小的风扇电动机的特性，而且还能够降低耗电量。此外，由于能够构造成轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙更小的风扇电动机，所以能够抑制旋转轴在轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙内发生晃动，能够降低风扇电动机的噪音。并且，由于能够使用更高粘度的润滑剂，所以能够在提高轴承的耐磨耗性的同时，抑制润滑剂在高温下发生蒸发，能够抑制老化，并且还能够抑制润滑剂泄漏，由此能够延长电动机的使用寿命。尤其是，通过使用高粘度的润滑剂，能够提高在内径滑动面生成的油膜的强度，并且能够进一步降低电动机的噪音。
[0042]有益效果
[0043]根据本发明所涉及的烧结轴承，能够降低轴承与旋转轴之间的摩擦阻力，并且能够降低噪音。
【附图说明】
[0044]图1是本发明的实施方式所涉及的风扇电动机的局部截面图。
[0045]图2是图1所示的风扇电动机所具有的烧结轴承的截面图。
[0046]图3是图2所示的烧结轴承的轴承面的局部放大图。
[0047]符号说明
[0048]I风扇电动机
[0049]2壳体支架
[0050]2a圆筒部
[0051]3积层铁心
[0052]3a 线圈
[0053]4转子轭铁
[0054]5 磁体
[0055]6 叶轮
[0056]7推力板
[0057]10旋转轴
[0058]20烧结轴承
[0059]21第一轴承部
[0060]22第二轴承部
[0061]23中间部
[0062]21a第一轴承面
[0063]22a第二轴承面
[0064]23a内周面
[0065]h轴承孔
[0066]d 凹坑
【具体实施方式】
[0067]以下参照附图对本发明的实施方式所涉及的烧结轴承20进行说明。
[0068]烧结轴承20可以广泛应用于各种家电设备、车载用等的各种电动机以及OA设备(办公自动化设备)等。在本实施方式中示出了将烧结轴承20应用于风扇电动机I的示例。
[0069](风扇电动机I的结构)
[0070]图1是本发明的实施方式所涉及的风扇电动机的局部截面图，图2是图1所示的风扇电动机所具有的烧结轴承的截面图，图3是图2所示的烧结轴承的轴承面的局部放大图。
[0071]图1所示的风扇电动机I具有壳体支架2、由壳体支架2保持的烧结轴承20以及由烧结轴承20支撑成可自由旋转的旋转轴10。
[0072]壳体支架2在其内部具有保持烧结轴承20的圆筒部2a。在圆筒部2a的外周面设置有通过卷绕线圈3a而形成的积层铁心(定子)3。
[0073]旋转轴10由金属(碳素钢和不锈钢等的合金钢)构成，并被形成为圆柱状。在旋转轴10上通过转子轭铁4安装有磁体(转子)5。磁体5与设置在壳体支架2的外周面的积层铁心3相对向地设置。在转子轭铁4的外周安装有叶轮(风扇)6。此外，在壳体支架2的圆筒部2a的内底部嵌入有推力板7，其在推力方向枢轴支撑旋转轴10的与输出侧相反的一侧的端部。
[0074]如图1和图2所示，烧结轴承20支撑旋转轴10中的转子轭铁4与推力板7之间的部分。烧结轴承20由烧结金属(包括烧结合金)构成，具有多孔质结构。烧结轴承20中含浸有润滑油和润滑脂等润滑剂。
[0075]烧结轴承20大致形成为圆筒状，具有将旋转轴10支撑成能自由旋转的轴承孔h。轴承孔h设置成在轴向(图1所示的上下方向)上贯穿烧结轴承20。
[0076]烧结轴承20具有第一轴承部21、第二轴承部22以及设置在第一轴承部21与第二轴承部22之间的中间部23。第一轴承部21的内周面成为支撑旋转轴10的外周面的第一轴承面21a，第二轴承部22的内周面成为支撑旋转轴10的外周面的第二轴承面22a。
[0077]第一轴承部21的内径和第二轴承部的内径分别被形成为大于旋转轴10的外径。此外，第一轴承部21的内径和第二轴承部的内径被形成为大致相同的尺寸。在本实施方式中，第一轴承部21的内径和第二轴承部22的内径分别被设定为使各个轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙成为6 μ m以下的尺寸。此外，中间部23的内径尺寸被形成为比第一轴承部21的内径以及第二轴承部22的内径都要大。
[0078]旋转轴10以插入烧结轴承20的轴承孔h内的状态设置。并且，在烧结轴承20中，第一轴承部21支撑旋转轴10的输出侧的端部，第二轴承部22支撑旋转轴10的与输出侧相反的一侧的端部。此外，在烧结轴承20中，通过第一轴承面21a和第二轴承面22a将旋转轴10支撑成能够自由旋转，中间部23的内周面23a不与旋转轴10的外周面接触(滑动接触)。
[0079]如图3所示，在第一轴承面21a和第二轴承面22a中的至少一方的轴承面上设置有多个凹坑d。在本实施方式中，在第一轴承面21a和第二轴承面22a上分别设置有多个凹坑d。此外，凹坑大致设置在各个轴承面21a，22a的整个区域，并且，多个凹坑有规则地设置。中间部23的内周面23a上没有设置凹坑d。
[0080]各个凹坑d通过喷丸加工、滚压加工和压纹加工等塑性加工形成。各个凹坑d被形成为大致呈半球体形状的凹部、大致呈半椭圆体形状的凹部或者大致呈半圆柱形的凹部。在本实施方式中，将各个凹坑d形成为短径在10?500 μ m范围内且长径在10?100ym范围内的大致呈半椭圆体形状的凹部。此外，将各个凹坑d的最大深度形成在I?50 μ m的范围内。又，各个凹坑d被设置成沿着周向(与轴向正交的方向)延伸。
[0081]在本实施方式中，各个凹坑d设置成与各个轴承面21a，22a的轴向的端部隔开一定的间隔。也就是说，各个凹坑d不在各个轴承部21，22的轴向的各个端面上露出(不与各个端面连通)。
[0082]在此，各个轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)如果低于50，则烧结轴承20的耐磨耗性会变差，使得耐久性下降。另一方面，各个轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)如果高于200，则在采用塑性加工方法形成各个凹坑d时，会导致各个凹坑d的周围鼓出，使得无法获得规定的尺寸和精度。因此，优选将各个轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)设定在50?200的范围内。
[0083]此外，如果凹坑的面积率小于10%，则无法充分获得摩擦系数的降低效果。另一方面,如果凹坑的面积率超过60%，则各个轴承面21a, 22a的滑动面积不足，导致耐负载性变得不充分。因此，优选将凹坑的面积率设定在10?60%的范围内。在此，凹坑的面积率是指形成在各个轴承面21a，22a上的凹坑d的总投影面积(针对形成在该等轴承面21a，22a上的所有的凹坑d，将形成在该等轴承面21a，22a上的各个凹坑d的投影面积进行合计而得到的值)相对于各个轴承面21a, 22a的总面积的比率。
[0084](烧结轴承20的制造方法)
[0085]以下对烧结轴承20的制造方法进行说明。
[0086]在以下的制造方法中，作为内径中间凹入的轴承的制造方法，采用由日本专利特开平2-8302号公报和日本专利特开平7-332363号公报公开的制造方法。
[0087]也就是说，在制造烧结轴承20时，首先将金属润滑剂添加到作为原料的金属粉末中，并进行搅拌和混合。在此，作为金属粉末，可以使用铜粉、青铜粉、黄铜粉、镍银粉、铁粉、铜镍合金粉、被覆有铜的铁粉、不锈钢粉或者该等粉末的混合粉末。
[0088]此外，作为模具润滑剂，可以使用以硬脂酸锌和硬脂酸锂等为代表的金属皂的粉末、乙烯基双硬脂酰胺等脂肪酰胺的粉末或者聚乙烯等石蜡类润滑剂的粉末。根据轴承的用途，除了金属粉末外，还可以添加以石墨、二硫化钥和氮化硼等为代表的固体润滑成分的粉末。
[0089]作为原料 的金属粉末、固体润滑成分以及模具润滑剂并不仅限于上述物质。
[0090]接着，将搅拌和混合好的原料粉末在100?500MPa左右的压力下，在模具内进行压制成型，形成压粉体。
[0091]此后，在规定的环境中按照规定的温度条件对压粉体进行烧结，形成烧结体。通过对压粉体进行烧结，使相邻的金属粒子扩散接合，并使金属粒子结合而形成多孔质的烧结体。
[0092]所述环境是真空环境、还原性气体环境(氨分解气体、氢气、吸热性气体等)、惰性气体环境(氮气、氩气等)以及该等还原性气体和惰性气体的混合气体等，可以根据原料组分适当选择。作为所述烧结温度，600?1200°C左右为实用的烧结温度，例如在使用青铜(Cu-Sn)时，可以采用600?800°C左右的烧结温度，在采用以铁为主体的材料时，可以采用700?1200°C左右的烧结温度，烧结温度也可以根据原料组分适当选择。
[0093]此外，可以在模具内对烧结体进行精压(Sizing)(再压缩)而形成再压缩体。通过对烧结体进行精压，能够在提高尺寸精度的同时，改进表面粗度。
[0094]此后，在压缩成形体的轴承面21a，22a形成多个凹坑d。在轴承面21a，22a形成凹坑d时，可以通过喷丸加工、滚压加工和压纹加工等塑性加工来形成凹坑d。例如，在轴承面21a，22a形成凹坑d时，可以使用塑性加工的工具来形成凹坑d。该工具具有心轴、保持架和滚动体，心轴具有凸部，保持架套装在心轴外，滚动体由保持架保持，并在心轴的外周面上滚动。通过将保持架插入轴承孔h的内周面，并使心轴旋转，由此使滚动体在心轴的凸部的作用下从保持架的外表面突出或者退缩，通过突出的滚动体使轴承面21a，22a产生塑性变形，由此能够形成凹坑。
[0095]此外，还可以对形成凹坑d后的轴承面21a，22a进行旋转精压加工(抛光加工)。通过对轴承面21a，22a进行旋转精压加工，再次对轴承孔h的内径进行精加工，不仅能够提高尺寸精度，而且还能够提高表面粗糙度和运行初期的磨合性等的特性。
[0096]接着，对凹坑形成加工后的压缩成形体或者在凹坑形成加工后实施了旋转精压加工的压缩成形体实施清洗处理，将在加工中产生的金属碎屑和精压用润滑油等除去。
[0097]此后，在清洗后的压缩成形体中含浸润滑剂，由此完成烧结轴承20的制造。
[0098](风扇电动机I的作用和效果)
[0099]以下对风扇电动机I (烧结轴承20)的作用和效果进行说明。
[0100]通过使风扇电动机I的积层铁心3的线圈3a通电，使旋转轴10旋转，由此使设置在旋转轴10的输出侧的叶轮6旋转。
[0101]此时，在烧结轴承20中，由于设置在两个轴承部21，22之间的中间部23的内径与各个轴承部21，22的内径相比被形成为较大的尺寸，所以中间部23的内周面23a不会与旋转轴10发生接触(滑动接触)。因此，与直线轴承相比，不仅能够抑制轴承孔h的内周面与旋转轴10的接触，而且还能够降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力，由此能够降低在轴承面与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。
[0102]在现有的电动机中，作为降低在轴承与旋转轴之间产生的摩擦阻力的方法，已知有通过独立设置的二个轴承来支撑旋转轴的方法。可是，在该方法中，难以抑制二个独立的轴承产生同轴度偏差，如果同轴度的偏差大，则会使得旋转轴无法穿过两个轴承，或者虽然能够穿过两个轴承，但由于旋转轴与内径滑动面之间的间隙过小而导致流体阻力增大，使得电动机的耗电量变大。此时，必然需要在设计上扩大间隙的尺寸，而如果在设计上扩大间隙的尺寸，则对同轴度在偏差范围内的同轴度较好的轴承来说，其旋转轴与内径滑动面之间的间隙会变得过大，会导致旋转轴发生晃动，使电动机发生噪音。在此，同轴度是指相对于应该与基准轴线位于同一直线上的轴线的基准轴线的偏差的大小。
[0103]与此相对，由于烧结轴承20的第一轴承部21和第二轴承部22通过中间部23形成为一体，所以能够缩小两个轴承部21，22的同轴度的值。通过缩小两个轴承部21，22的同轴度的值，能够进一步抑制两个轴承面21a，22a与旋转轴10的接触。尤其是，由于在烧结轴承20中将第一轴承部21和第二轴承部22形成为一体，所以能够将两个轴承部21，22的同轴度控制在3μπι以下。因此，在风扇电动机I中，优选将两个轴承部21，22的同轴度形成在3 μ m以下。如上所述，通过将两个轴承部21，22的间隙(轴承面21a，22a与旋转轴10之间的间隙)形成为相同的大小，在进行电动机I的批量生产时，能够抑制噪音特性和耗电量的偏差，能够获得同等质量的电动机。
[0104]此外，在烧结轴承20中，在将旋转轴10支撑成能自由旋转的第一轴承面21a和第二轴承面22a中的至少一个轴承面上设置有多个凹坑d。由于轴承面21a, 22a中的设置有各个凹坑d的部分(范围)不会与旋转轴10发生接触，从而能够减少轴承面21a，22a中的滑动面积。由此，不仅轴承面21a，22a与旋转轴10的接触得到抑制，而且还降低了轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。因此，能够在不减小轴承面21a，22a的轴向尺寸的情况下减少轴承孔h的内周面中的滑动面积，能够在抑制油膜强度下降的同时，降低在轴承面与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。
[0105]此外，在烧结轴承20中，由于在轴承面21a，22a设置了多个凹坑d，所以能够将含浸在烧结轴承20中的润滑剂贮留在各个凹坑d中。在旋转轴10旋转时，贮留在各个凹坑d中的润滑剂被吸引到轴承面21a，22a与旋转轴10之间。由此，在旋转轴10旋转时，尤其是在运行初期，能够使油膜的形成变得容易，能够降低轴承面21a，22a的摩擦系数。
[0106]在烧结轴承20中，由于在轴承面21a, 22a设置了多个凹坑d，所以能够增大轴承面21a, 22a与旋转轴10的外周面之间的平均间隙。因此，在旋转轴10旋转时，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。
[0107]在烧结轴承20中，通过使轴承面21a, 22a发生塑性变形来形成多个凹坑d。由此，能够提高各个凹坑d的加工精度。尤其是，由于烧结轴承通过对金属粉末进行烧结而形成，所以具有多孔质结构。因此，通过塑性加工来形成各个凹坑d，能够通过微孔来吸收变形部分，从而能够防止轴承面21a，22a鼓出。
[0108]此外，除了塑性加工外，作为形成凹坑的方法，可以列举出激光加工和蚀刻(局部腐蚀)加工等，但该等方法不仅需要使用大型设备，而且会导致加工工序增多。与此相对，塑性加工由于不需要使用大型设备，并且加工工序少，所以能够以比较低的成本进行大批量的加工。
[0109]尤其是，在烧结轴承20中，通过将轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)设定在50?200的范围内，能够在避免烧结轴承的耐久性下降，以及避免烧结轴承的尺寸和精度降低的情况下，在轴承面形成凹坑。
[0110]另外，在烧结轴承20中，由于各个凹坑d与轴承面21a，22a的轴向的端部隔开间隔设置，所以能够抑制液压从轴承面21a，22a的轴向的端部逃逸，能够抑制油膜的强度下降。
[0111]如上所述，根据烧结轴承20，由于能够抑制轴承面与旋转轴之间发生接触以及降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。因此，能够在风扇电动机I中获得以下的效果。
[0112]能够提高风扇电动机I等驱动转矩小的电动机的特性。也就是说，在一般情况下，电动机的驱动转矩越小，在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力的大小对电动机特性的影响越大。随着摩擦阻力增大，电动机的转速减小，不仅会使得无法实现目标转速，而且还会导致电动机的耗电量增加。
[0113]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低在轴承面21a，22a与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使在风扇电动机I的驱动转矩降低的情况下，也能够抑制风扇电动机I转速的减小，并且能够降低耗电量。
[0114]此外，在风扇电动机I中，能够进一步缩小轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙缩小，轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。
[0115]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使在轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙缩小的情况下，也能够抑制风扇电动机I的转速的减小。此外，还能够抑制风扇电动机I的耗电量的增加。并且，由于能够缩小轴承面21a, 22a与旋转轴10的外周面之间的间隙，所以能够抑制旋转轴10在轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙内发生晃动，能够在缩小上述两个轴承部21，22的同轴度的值的同时，降低电动机的噪音。
[0116]一般来说，在风扇电动机等以轻负载驱动的电动机中，如果轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙大于6 μ m,则可能会使得旋转轴在该间隙内发生晃动，从而使得噪音变大。另一方面，如果将轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下，则轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，会导致在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。与此相对于，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，则能够降低在轴承面21a，22a与旋转轴10之间发生的摩擦阻力，所以能够将轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下。因此，在风扇电动机I中，为了降低噪音，优选将轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙设置在6μπι 以下。
[0117]并且，在风扇电动机I中，能够使用更高粘度的润滑剂。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着所使用的润滑剂的粘度增大，存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力会增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。
[0118]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使使用高粘度的润滑剂，也能够抑制电动机转速的减小。此外，还能够抑制电动机的耗电量的增加。并且，由于能够使用高粘度的润滑剂，所以能够在提高轴承的耐磨耗性的同时，抑制润滑剂在高温下发生蒸发，能够抑制老化，并且还能够抑制润滑剂泄漏，从而能够延长电动机的使用寿命。尤其是，通过使用高粘度的润滑剂，能够提高在内径滑动面生成的油膜的强度，并且还能够降低电动机的噪音。
[0119]—般来说，在驱动转矩小的电动机中，为了降低润滑剂的流体阻力，使用32_2/s以下的润滑剂。与此相对，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，能够降低润滑剂的流体阻力，所以能够在电动机的规定的电流值范围内，将所用的润滑剂的粘度最大提高到70mm2/s。另一方面，如果将润滑剂的粘度降低到低于10mm2/s，则会导致润滑剂的蒸发特性下降。因此，在风扇电动机I中，优选将润滑剂的粘度设定在10?70mm2/s的范围内。在此，粘度(mm2/s)是指40°C时的粘度。
[0120]此外，在风扇电动机I中，能够扩大从低温到高温的使用温度范围。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着使用温度下降，润滑剂的粘度会大幅度增加，从而会导致存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。尤其是在低转矩的电动机中，在最坏的场合，可能会发生启动不良(处于无法启动的状态)的情况。相反，随着电动机的使用温度升高，润滑剂的粘度会大幅度降低，从而导致在轴承的内径滑动面产生的油膜的强度下降。此时，会导致轴承的耐磨耗性下降，使得电动机容易产生噪音。此外，由于润滑剂容易发生蒸发、老化和泄漏，所以会导致电动机的使用寿命下降。
[0121]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使润滑剂的粘度因低温而提高，也能够抑制电动机转速的减小。此外，还能够抑制电动机的耗电量的增加。在此，在采用粘度与现有的轴承相同的润滑剂的情况下，能够在维持电动机的高温特性的同时，提高电动机的低温特性。另一方面，在采用粘度比现有的轴承高的润滑剂的情况下，能够在维持电动机的低温特性的同时，提高电动机的高温特性。
[0122]烧结轴承20例如适合在冰箱的风扇电动机中使用。也就是说，近年来，在冰箱中为了进行除霜，定期进行提高温度的除霜控制。因此，在将风扇电动机用于冰箱时，如果润滑剂的粘度过高，可能会导致电动机发生启动不良的情况。另一方面，如果润滑剂的粘度太低，则在进行除霜控制时，润滑剂容易发生蒸发、老化和泄漏，会导致电动机的使用寿命下降。与此相对，通过在冰箱中使用可在更大的温度范围中使用的风扇电动机1，能够在防止电动机发生启动不良的同时，抑制电动机的使用寿命下降。
[0123](变形例)
[0124]以上对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式能够进行各种变更。
[0125]例如，在上述实施方式中，分别在第一轴承面21a和第二轴承面22a上设置了多个凹坑d。但是，也可以只在两个轴承面21a，22a中的第一轴承面21a上设置多个凹坑d，并且也可以只在两个轴承面21a，22a中的第二轴承面22a上设置多个凹坑d。尤其是，通过只在两个轴承面21a，22a中的第二轴承面22a上设置多个凹坑d，能够在防止负载较重的输出侧的第一轴承面21a的油膜强度下降的同时，降低负载较轻的与输出侧相反的一侧的第二轴承面22a的摩擦系数。
[0126]此外，在上述实施方式中，形成在第一轴承面21a上的凹坑d的形状、尺寸和最大深度与形成在第二轴承面22a上的凹坑d的形状、尺寸和最大深度相同。但是，也可以将形成在第一轴承面21a上的凹坑d的形状、尺寸和最大深度中的至少一种设置成与形成在第二轴承面22a上的凹坑d不同。例如，在负载较重的输出侧的第一轴承面21a中缩小凹坑d的尺寸和最大深度中的至少一种，在负载较轻的与输出侧相反的一侧的第二轴承面22a中增大凹坑d的尺寸和最大深度中的至少一种。
[0127]另外，也可以使两个轴承面21a，22a中的凹坑d的设置范围和密度等彼此不同。例如，在负载较重的输出侧的第一轴承面21a中缩小凹坑d的设置范围和密度，而在负载较轻的与输出侧相反的一侧的第二轴承面22a中增大凹坑d的设置范围和密度。在此，密度是指每一单位面积的凹坑的数量(以下相同)。
[0128]又，在上述实施方式中，多个凹坑d设置在各个轴承面21a，22a的大致整个区域。但是，也可以在各个轴承面21a，22a的局部设置不形成凹坑d的区域。例如，通过在各个轴承面21a，22a的轴向的两个端部中的至少一个端部设置不形成凹坑d的区域，能够抑制各个轴承面21a，22a的油膜强度下降。
[0129]并且，在上述实施方式中，各个凹坑d的形状大致形成为半椭圆体形状(投影面的形状为椭圆形状)。但是，各个凹坑d的投影面的形状也可以形成为圆形、扇形、三角形、四边形或者菱形。
[0130]此外，在上述实施方式中，设置在各个轴承面21a，22a的多个凹坑d的形状、尺寸和最大深度相同。但是，在设置在各个轴承面21a，22a的多个凹坑d中，也可以混合设置形状、尺寸和最大深度中的至少一种不同的凹坑d。
[0131]在上述实施方式中，多个凹坑d规则地设置在各个轴承面21a，22a上。但是，多个凹坑d也可以不规则地设置在各个轴承面21a，22a上。
[0132]在上述实施方式中，各个凹坑d以沿着周向延伸的方式设置。但是，各个凹坑d也可以按照沿着轴向延伸的方式设置，并且也可以按照沿着相对于轴向和周向倾斜规定角度的方向延伸的方式设置。
[0133]另外，在上述实施方式中，在对烧结体实施精压(再压缩)后，在压缩成形体的轴承面21a，22a形成多个凹坑d。但是，也可以在烧结体的轴承面21a，22a上形成多个凹坑d后，再实施精压(再压缩)。
[0134]在上述实施方式中，示出了将烧结轴承20应用于风扇电动机I的示例，但如下所述，烧结轴承20的用途广泛，其中尤其适合在高速旋转的电动机中使用。
[0135](家电用)
[0136]电子计算机、电视机、数码摄像机、投影机、LED照明等的冷却风扇、DLP用色轮电动机、数码照相机和数码摄像机等的小直径步进电动机、冰箱用风扇、微波炉用风扇、电风扇、排风扇、空调机、吹风机、吸尘器、果汁搅拌机、食品加工机、震动电动机、ODD用心轴电动机、HDD用心轴电动机。
[0137](车载用)
[0138]蓄电池冷却用风扇、温度调节片用风扇、车内传感器用风扇、音响和导航设备用冷却风扇、鼓风机、空调用致动器、清洗泵、后视镜、闭门器、座椅靠背倾斜度调整器、座椅滑动器、电动窗、雨刷、启动器、ETC和EGR等的吸气排气机构的电动机、EPS(电动转向盘)、EPB (电子控制驻车制动器)等。
[0139](0A 设备用)
[0140]多角镜扫描器电动机、步进电动机等。
【主权项】
1.一种烧结轴承，通过在模具内对金属粉末进行压粉成型后进行烧结而形成，具有将旋转轴支撑成能自由旋转的轴承孔，并且含浸有润滑剂，所述烧结轴承的特征在于， 具有第一轴承部、第二轴承部以及中间部， 所述第一轴承部具有支撑所述旋转轴的第一轴承面， 所述第二轴承部具有支撑所述旋转轴的第二轴承面， 所述中间部设置在所述第一轴承部与所述第二轴承部之间， 所述中间部的内径形成为比所述第一轴承部的内径以及所述第二轴承部的内径都要大， 所述第一轴承面和所述第二轴承面中的至少一方的轴承面上形成有多个凹坑。2.如权利要求1所述的烧结轴承，其特征在于，所述多个凹坑通过塑性加工而形成。3.如权利要求1或者2所述的烧结轴承，其特征在于，所述凹坑与所述轴承面的轴向的端部隔开间隔设置。4.如权利要求1至3中的任一项所述的烧结轴承，其特征在于，将设置有所述多个凹坑的轴承面与所述旋转轴的外周面之间的间隙设定为6 μ m以下。5.如权利要求1至4中的任一项所述的烧结轴承，其特征在于，设置有所述多个凹坑的轴承面的平均显微硬度(MHv)在50?200的范围内。6.如权利要求1至5中的任一项所述的烧结轴承，其特征在于，所述烧结轴承应用于风扇电动机。
【专利摘要】本发明提供一种能够降低旋转轴阻力的烧结轴承。解决方案：本发明所涉及的烧结轴承（20）具有第一轴承部（21）、第二轴承部（22）以及中间部（23），第一轴承部（21）具有支撑旋转轴（10）的外周面的第一轴承面（21a），第二轴承部（22）具有支撑旋转轴（10）的外周面的第二轴承面（22a），中间部（23）设置在第一轴承部（21）与第二轴承部（22）之间。中间部（23）的内径形成为比第一轴承部（21）的内径以及第二轴承部（22）的内径都要大。此外，第一轴承面（21a）和第二轴承面（22a）中的至少一方的轴承面（21a,22a）上形成有多个凹坑（d）。
【IPC分类】F16C33/10
【公开号】CN104895926
【申请号】CN201410074753
【发明人】田边重之, 古川智庸, 麻生忍
【申请人】保来得株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种烧结轴承，其通过在模具内对金属粉末进行压粉成型后进行烧结而形成，并且含浸有润滑剂。本发明尤其是涉及一种能够在降低轴承与旋转轴之间的摩擦阻力的同时降低噪音的烧结轴承。
【背景技术】
[0002]烧结轴承作为价格便宜且可靠性高的轴承广泛应用于家电用电动机、车载用电动机和OA设备(办公自动化设备)等中。作为风扇电动机(Fan Motor)的一例，可以列举出电子计算机和电视机等家用电器内部的冷却风扇、冰箱内部的循环及冷却用的风扇、蓄电池的冷却和车内传感器的吸引所使用的车载用风扇等，对风扇电动机的需求每年都在增加。
[0003]由于采用风扇电动机的设备的使用期限长，所以该等风扇电动机不仅需要具有使用寿命长的特性，而且还需要具有能够降低耗电量这一重要的特性。尤其是在移动设备等由蓄电池驱动的设备中，需要最大限度地抑制耗电量。
[0004]另一方面，近年来对所述风扇电动机的静音化要求大大提高。一般来说，为了实现电动机的静音化，在烧结轴承方面需要做到:第一，通过缩小旋转轴与轴承之间的间隙来抑制因轴的晃动而产生的噪音，第二，通过提高含浸在轴承中的润滑剂的粘度来提高在内径滑动面产生的油膜的强度，由此能够有效地实现风扇电动机的静音化。
[0005]可是，在风扇电动机等运行负载低且转矩小的电动机中，旋转轴与轴承之间的摩擦阻力主要取决于含浸在轴承中的润滑剂的流体阻力。因此，如果旋转轴与轴承之间的间隙太小，则轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，导致电动机的耗电量变大。另一方面，随着润滑剂的粘度提高，流体阻力增大，同样会导致电动机的耗电量变大。因此，可供选择的润滑剂的粘度方面存在制约。
[0006]在现有技术中，作为能够降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力的烧结轴承，例如在专利文献I中公开了一种烧结轴承。
[0007]在该烧结轴承中，将旋转轴支撑成能自由旋转的轴承孔的轴向中间部的内径被形成为比轴向两端部(以下称为“轴承部”)的内径都要大。由此，由于能够避免中间部的内周面与旋转轴发生接触，所以能够减少轴承孔内周面的与旋转轴相对应的部分的面积(以下称为“滑动面积”)。由于能够抑制轴承孔内周面与旋转轴的接触，并且能够抑制轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在旋转轴与轴承之间产生的摩擦阻力。在此，“与旋转轴相对应的部分”是指在旋转轴旋转时有可能与旋转轴发生接触，并且轴旋转时所受到的润滑剂的流体阻力的影响大的部分，而不是指在旋转轴旋转时始终与旋转轴接触的部分(以下相同)。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献I日本国专利特开平7-332363号公报
【发明内容】
[0011]可是，在现有的烧结轴承中，在降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力方面存在极限。
[0012]具体来说是，在现有的烧结轴承中，通过在烧结轴承的轴向扩大中间部的范围来缩小两个轴承部的范围，此时，越缩小两个轴承部的范围，越能够缩小滑动面积。但是，如果各个轴承部(各个轴承面)的轴向尺寸过小，则通过楔子效应而产生的液压会从各个轴承面的轴向两端逃逸，使得无法保持油膜的强度。并且，随着油膜强度下降，轴承面与旋转轴之间变得容易发生接触，其结果，不仅会导致在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大，而且会助长噪音发生。因此，在现有的烧结轴承中，在降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力方面存在极限。
[0013]本发明的课题在于提供一种能够降低旋转轴与轴承之间的摩擦阻力的烧结轴承。
[0014]技术方案
[0015]为了解决上述问题，第一发明所涉及的烧结轴承，通过在模具内对金属粉末进行压粉成型后进行烧结而形成，具有将旋转轴支撑成能自由旋转的轴承孔，并且含浸有润滑齐U，所述烧结轴承的特征在于，具有第一轴承部、第二轴承部以及中间部，所述第一轴承部具有支撑所述旋转轴的第一轴承面，所述第二轴承部具有支撑所述旋转轴的第二轴承面，所述中间部设置在所述第一轴承部与所述第二轴承部之间，所述中间部的内径形成为比所述第一轴承部的内径以及所述第二轴承部的内径都要大，所述第一轴承面和所述第二轴承面中的至少一方的轴承面上形成有多个凹坑。
[0016]在第一发明所涉及的烧结轴承中，在第一轴承部与第二轴承部之间设置有中间部，并且中间部的内径形成为比各个轴承部的内径都要大。
[0017]由此，能够避免中间部的内周面与旋转轴发生接触，使得能够减少轴承孔的内周面中的滑动面积。因此，与轴承孔的内径在轴向的全长上均相同的烧结轴承(以下称为“直线轴承”)相比，不仅轴承孔的内周面与旋转轴的接触得到抑制，而且还降低了轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0018]尤其是，在第一发明所涉及的烧结轴承中，在将旋转轴支撑成能自由旋转的第一轴承面和第二轴承面中的至少一方的轴承面上设置有多个凹坑。
[0019]由于轴承面的设置有各个凹坑的部分(范围)不会与旋转轴发生接触，所以能够减少轴承面中的滑动面积。因此，不仅轴承面与旋转轴的接触得到抑制，而且还降低了轴旋转时的润滑剂的流体阻力，从而能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0020]因此，能够在不减小轴承面的轴向尺寸的情况下减少轴承孔内周面中的滑动面积，能够在抑制油膜的强度下降的同时，降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0021]此外，在第一发明所涉及的烧结轴承中，由于在轴承面设置了多个凹坑，所以能够将含浸在烧结轴承中的润滑剂贮留在各个凹坑中。在旋转轴旋转时，贮留在各个凹坑中的润滑剂被吸引到轴承面与旋转轴之间。因此，在旋转轴旋转时，尤其是在运行初期，能够使油膜的形成变得容易，从而能够降低轴承面的摩擦系数。
[0022]另外，在第一发明所涉及的烧结轴承中，由于在轴承面设置了多个凹坑，所以能够增大轴承面与旋转轴的外周面之间的平均间隙。由此，在旋转轴旋转时，能够降低存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力。
[0023]如上所述，根据第一发明所涉及的烧结轴承，由于能够抑制轴承面与旋转轴之间发生接触以及降低润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。
[0024]尤其是，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，能够提高驱动转矩小的电动机的特性。也就是说，在一般情况下，电动机的驱动转矩越小，在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力的大小对电动机特性的影响越大。
[0025]具体来说是，随着摩擦阻力增大，电动机的转速减小，不仅会使得无法实现目标转速，而且还会导致电动机的耗电量增加。另一方面，根据第一发明所涉及的烧结轴承，如上所述，能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。因此，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，即使在电动机的驱动转矩减小的情况下，也能够抑制电动机转速的减小，并且能够降低耗电量。
[0026]此外，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，能够构造成轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙小的电动机。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙缩小，轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，从而使得在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。另一方面，根据第一发明所涉及的烧结轴承，如上所述，能够降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力。因此，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，即使在轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙缩小的情况下，也能够抑制电动机转速的减小。此夕卜，还能够抑制电动机的耗电量的增加。并且，由于能够缩小轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙，所以能够抑制旋转轴在轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙内发生晃动，由此能够降低电动机的噪音。
[0027]另外，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，能够使用更高粘度的润滑剂。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着所使用的润滑剂的粘度增大，存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。另一方面，根据第一发明所涉及的烧结轴承，如上所述，能够降低存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过应用第一发明所涉及的烧结轴承，即使使用高粘度的润滑剂，也能够抑制电动机转速的减小。此外，还能够抑制电动机的耗电量的增加。并且，由于能够使用高粘度的润滑剂，所以能够在提高轴承的耐磨耗性的同时，抑制润滑剂在高温下发生蒸发，能够抑制老化，并且还能够抑制润滑剂泄漏，从而能够延长电动机的使用寿命。尤其是，通过使用高粘度的润滑剂，能够提高在内径滑动面生成的油膜的强度，并且还能够降低电动机的噪音。
[0028]根据第一发明所涉及的烧结轴承，第二发明所涉及的烧结轴承的特征在于，所述多个凹坑通过塑性加工而形成。
[0029]在第二发明所涉及的烧结轴承中，通过使轴承面发生塑性变形来形成多个凹坑。由此，能够提高各个凹坑的加工精度。
[0030]尤其是，由于烧结轴承通过对金属粉末进行烧结而形成，所以具有多孔质结构。因此，通过塑性加工来形成各个凹坑，能够通过微孔来吸收变形部分，从而能够防止轴承面鼓出。
[0031]除了塑性加工外，作为形成凹坑的方法，还可以列举出激光加工和蚀刻(局部腐蚀)加工等，但该等方法不仅需要使用大型设备，而且会导致加工工序增多。与此相对，塑性加工由于不需要使用大型设备，并且加工工序少，所以能够以比较低的成本来进行大批量的加工。
[0032]根据第一发明或者第二发明所涉及的烧结轴承，第三发明所涉及的烧结轴承的特征在于，所述凹坑与所述轴承面的轴向的端部隔开间隔设置。
[0033]根据第三发明所涉及的烧结轴承，由于凹坑与轴承面的轴向的端部隔开间隔设置，所以能够抑制液压从轴承面的轴向的端部逃逸，由 此能够抑制油膜的强度下降。
[0034]根据第一发明至第三发明中的任一项发明所涉及的烧结轴承，第四发明所涉及的烧结轴承的特征在于，将设置有所述多个凹坑的轴承面与所述旋转轴的外周面之间的间隙设定为6 μ m以下。
[0035]一般来说，在风扇电动机等以轻负载驱动的电动机中，如果轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙大于6 μ m，则可能会导致旋转轴在该间隙内发生晃动，从而使得噪音变大。另一方面，如果将轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下，则轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，从而会导致在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。
[0036]可是，在本发明所涉及的烧结轴承中，如上所述，由于即使将轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下，也能够降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力，能够抑制电动机的耗电量，同时还能够降低旋转轴旋转时的噪音。
[0037]根据第一发明至第四发明中的任一项发明所涉及的烧结轴承，第五发明所涉及的烧结轴承的特征在于，设置有所述多个凹坑的轴承面的平均显微硬度(MHv)在50?200的范围内。
[0038]具体来说是，在轴承面的平均显微硬度(MHv)小于50时，烧结轴承的耐磨耗性变差，使得耐久性降低。另一方面，如果轴承面的平均显微硬度(MHv)大于200，则在形成各凹坑时，会导致各凹坑的周围鼓出，从而无法获得规定的尺寸和精度。
[0039]因此，通过将设置有多个凹坑的轴承面的平均显微硬度(MHv)设定在50?200的范围内，能够在避免烧结轴承的耐久性下降，以及避免烧结轴承的尺寸和精度下降的情况下，在轴承面形成凹坑。
[0040]根据第一发明至第五发明中的任一项发明所涉及的烧结轴承，第六发明所涉及的烧结轴承的特征在于，所述烧结轴承应用于风扇电动机。
[0041]根据第六发明所涉及的烧结轴承，不仅能够提高驱动转矩小的风扇电动机的特性，而且还能够降低耗电量。此外，由于能够构造成轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙更小的风扇电动机，所以能够抑制旋转轴在轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙内发生晃动，能够降低风扇电动机的噪音。并且，由于能够使用更高粘度的润滑剂，所以能够在提高轴承的耐磨耗性的同时，抑制润滑剂在高温下发生蒸发，能够抑制老化，并且还能够抑制润滑剂泄漏，由此能够延长电动机的使用寿命。尤其是，通过使用高粘度的润滑剂，能够提高在内径滑动面生成的油膜的强度，并且能够进一步降低电动机的噪音。
[0042]有益效果
[0043]根据本发明所涉及的烧结轴承，能够降低轴承与旋转轴之间的摩擦阻力，并且能够降低噪音。
【附图说明】
[0044]图1是本发明的实施方式所涉及的风扇电动机的局部截面图。
[0045]图2是图1所示的风扇电动机所具有的烧结轴承的截面图。
[0046]图3是图2所示的烧结轴承的轴承面的局部放大图。
[0047]符号说明
[0048]I风扇电动机
[0049]2壳体支架
[0050]2a圆筒部
[0051]3积层铁心
[0052]3a 线圈
[0053]4转子轭铁
[0054]5 磁体
[0055]6 叶轮
[0056]7推力板
[0057]10旋转轴
[0058]20烧结轴承
[0059]21第一轴承部
[0060]22第二轴承部
[0061]23中间部
[0062]21a第一轴承面
[0063]22a第二轴承面
[0064]23a内周面
[0065]h轴承孔
[0066]d 凹坑
【具体实施方式】
[0067]以下参照附图对本发明的实施方式所涉及的烧结轴承20进行说明。
[0068]烧结轴承20可以广泛应用于各种家电设备、车载用等的各种电动机以及OA设备(办公自动化设备)等。在本实施方式中示出了将烧结轴承20应用于风扇电动机I的示例。
[0069](风扇电动机I的结构)
[0070]图1是本发明的实施方式所涉及的风扇电动机的局部截面图，图2是图1所示的风扇电动机所具有的烧结轴承的截面图，图3是图2所示的烧结轴承的轴承面的局部放大图。
[0071]图1所示的风扇电动机I具有壳体支架2、由壳体支架2保持的烧结轴承20以及由烧结轴承20支撑成可自由旋转的旋转轴10。
[0072]壳体支架2在其内部具有保持烧结轴承20的圆筒部2a。在圆筒部2a的外周面设置有通过卷绕线圈3a而形成的积层铁心(定子)3。
[0073]旋转轴10由金属(碳素钢和不锈钢等的合金钢)构成，并被形成为圆柱状。在旋转轴10上通过转子轭铁4安装有磁体(转子)5。磁体5与设置在壳体支架2的外周面的积层铁心3相对向地设置。在转子轭铁4的外周安装有叶轮(风扇)6。此外，在壳体支架2的圆筒部2a的内底部嵌入有推力板7，其在推力方向枢轴支撑旋转轴10的与输出侧相反的一侧的端部。
[0074]如图1和图2所示，烧结轴承20支撑旋转轴10中的转子轭铁4与推力板7之间的部分。烧结轴承20由烧结金属(包括烧结合金)构成，具有多孔质结构。烧结轴承20中含浸有润滑油和润滑脂等润滑剂。
[0075]烧结轴承20大致形成为圆筒状，具有将旋转轴10支撑成能自由旋转的轴承孔h。轴承孔h设置成在轴向(图1所示的上下方向)上贯穿烧结轴承20。
[0076]烧结轴承20具有第一轴承部21、第二轴承部22以及设置在第一轴承部21与第二轴承部22之间的中间部23。第一轴承部21的内周面成为支撑旋转轴10的外周面的第一轴承面21a，第二轴承部22的内周面成为支撑旋转轴10的外周面的第二轴承面22a。
[0077]第一轴承部21的内径和第二轴承部的内径分别被形成为大于旋转轴10的外径。此外，第一轴承部21的内径和第二轴承部的内径被形成为大致相同的尺寸。在本实施方式中，第一轴承部21的内径和第二轴承部22的内径分别被设定为使各个轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙成为6 μ m以下的尺寸。此外，中间部23的内径尺寸被形成为比第一轴承部21的内径以及第二轴承部22的内径都要大。
[0078]旋转轴10以插入烧结轴承20的轴承孔h内的状态设置。并且，在烧结轴承20中，第一轴承部21支撑旋转轴10的输出侧的端部，第二轴承部22支撑旋转轴10的与输出侧相反的一侧的端部。此外，在烧结轴承20中，通过第一轴承面21a和第二轴承面22a将旋转轴10支撑成能够自由旋转，中间部23的内周面23a不与旋转轴10的外周面接触(滑动接触)。
[0079]如图3所示，在第一轴承面21a和第二轴承面22a中的至少一方的轴承面上设置有多个凹坑d。在本实施方式中，在第一轴承面21a和第二轴承面22a上分别设置有多个凹坑d。此外，凹坑大致设置在各个轴承面21a，22a的整个区域，并且，多个凹坑有规则地设置。中间部23的内周面23a上没有设置凹坑d。
[0080]各个凹坑d通过喷丸加工、滚压加工和压纹加工等塑性加工形成。各个凹坑d被形成为大致呈半球体形状的凹部、大致呈半椭圆体形状的凹部或者大致呈半圆柱形的凹部。在本实施方式中，将各个凹坑d形成为短径在10?500 μ m范围内且长径在10?100ym范围内的大致呈半椭圆体形状的凹部。此外，将各个凹坑d的最大深度形成在I?50 μ m的范围内。又，各个凹坑d被设置成沿着周向(与轴向正交的方向)延伸。
[0081]在本实施方式中，各个凹坑d设置成与各个轴承面21a，22a的轴向的端部隔开一定的间隔。也就是说，各个凹坑d不在各个轴承部21，22的轴向的各个端面上露出(不与各个端面连通)。
[0082]在此，各个轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)如果低于50，则烧结轴承20的耐磨耗性会变差，使得耐久性下降。另一方面，各个轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)如果高于200，则在采用塑性加工方法形成各个凹坑d时，会导致各个凹坑d的周围鼓出，使得无法获得规定的尺寸和精度。因此，优选将各个轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)设定在50?200的范围内。
[0083]此外，如果凹坑的面积率小于10%，则无法充分获得摩擦系数的降低效果。另一方面,如果凹坑的面积率超过60%，则各个轴承面21a, 22a的滑动面积不足，导致耐负载性变得不充分。因此，优选将凹坑的面积率设定在10?60%的范围内。在此，凹坑的面积率是指形成在各个轴承面21a，22a上的凹坑d的总投影面积(针对形成在该等轴承面21a，22a上的所有的凹坑d，将形成在该等轴承面21a，22a上的各个凹坑d的投影面积进行合计而得到的值)相对于各个轴承面21a, 22a的总面积的比率。
[0084](烧结轴承20的制造方法)
[0085]以下对烧结轴承20的制造方法进行说明。
[0086]在以下的制造方法中，作为内径中间凹入的轴承的制造方法，采用由日本专利特开平2-8302号公报和日本专利特开平7-332363号公报公开的制造方法。
[0087]也就是说，在制造烧结轴承20时，首先将金属润滑剂添加到作为原料的金属粉末中，并进行搅拌和混合。在此，作为金属粉末，可以使用铜粉、青铜粉、黄铜粉、镍银粉、铁粉、铜镍合金粉、被覆有铜的铁粉、不锈钢粉或者该等粉末的混合粉末。
[0088]此外，作为模具润滑剂，可以使用以硬脂酸锌和硬脂酸锂等为代表的金属皂的粉末、乙烯基双硬脂酰胺等脂肪酰胺的粉末或者聚乙烯等石蜡类润滑剂的粉末。根据轴承的用途，除了金属粉末外，还可以添加以石墨、二硫化钥和氮化硼等为代表的固体润滑成分的粉末。
[0089]作为原料 的金属粉末、固体润滑成分以及模具润滑剂并不仅限于上述物质。
[0090]接着，将搅拌和混合好的原料粉末在100?500MPa左右的压力下，在模具内进行压制成型，形成压粉体。
[0091]此后，在规定的环境中按照规定的温度条件对压粉体进行烧结，形成烧结体。通过对压粉体进行烧结，使相邻的金属粒子扩散接合，并使金属粒子结合而形成多孔质的烧结体。
[0092]所述环境是真空环境、还原性气体环境(氨分解气体、氢气、吸热性气体等)、惰性气体环境(氮气、氩气等)以及该等还原性气体和惰性气体的混合气体等，可以根据原料组分适当选择。作为所述烧结温度，600?1200°C左右为实用的烧结温度，例如在使用青铜(Cu-Sn)时，可以采用600?800°C左右的烧结温度，在采用以铁为主体的材料时，可以采用700?1200°C左右的烧结温度，烧结温度也可以根据原料组分适当选择。
[0093]此外，可以在模具内对烧结体进行精压(Sizing)(再压缩)而形成再压缩体。通过对烧结体进行精压，能够在提高尺寸精度的同时，改进表面粗度。
[0094]此后，在压缩成形体的轴承面21a，22a形成多个凹坑d。在轴承面21a，22a形成凹坑d时，可以通过喷丸加工、滚压加工和压纹加工等塑性加工来形成凹坑d。例如，在轴承面21a，22a形成凹坑d时，可以使用塑性加工的工具来形成凹坑d。该工具具有心轴、保持架和滚动体，心轴具有凸部，保持架套装在心轴外，滚动体由保持架保持，并在心轴的外周面上滚动。通过将保持架插入轴承孔h的内周面，并使心轴旋转，由此使滚动体在心轴的凸部的作用下从保持架的外表面突出或者退缩，通过突出的滚动体使轴承面21a，22a产生塑性变形，由此能够形成凹坑。
[0095]此外，还可以对形成凹坑d后的轴承面21a，22a进行旋转精压加工(抛光加工)。通过对轴承面21a，22a进行旋转精压加工，再次对轴承孔h的内径进行精加工，不仅能够提高尺寸精度，而且还能够提高表面粗糙度和运行初期的磨合性等的特性。
[0096]接着，对凹坑形成加工后的压缩成形体或者在凹坑形成加工后实施了旋转精压加工的压缩成形体实施清洗处理，将在加工中产生的金属碎屑和精压用润滑油等除去。
[0097]此后，在清洗后的压缩成形体中含浸润滑剂，由此完成烧结轴承20的制造。
[0098](风扇电动机I的作用和效果)
[0099]以下对风扇电动机I (烧结轴承20)的作用和效果进行说明。
[0100]通过使风扇电动机I的积层铁心3的线圈3a通电，使旋转轴10旋转，由此使设置在旋转轴10的输出侧的叶轮6旋转。
[0101]此时，在烧结轴承20中，由于设置在两个轴承部21，22之间的中间部23的内径与各个轴承部21，22的内径相比被形成为较大的尺寸，所以中间部23的内周面23a不会与旋转轴10发生接触(滑动接触)。因此，与直线轴承相比，不仅能够抑制轴承孔h的内周面与旋转轴10的接触，而且还能够降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力，由此能够降低在轴承面与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。
[0102]在现有的电动机中，作为降低在轴承与旋转轴之间产生的摩擦阻力的方法，已知有通过独立设置的二个轴承来支撑旋转轴的方法。可是，在该方法中，难以抑制二个独立的轴承产生同轴度偏差，如果同轴度的偏差大，则会使得旋转轴无法穿过两个轴承，或者虽然能够穿过两个轴承，但由于旋转轴与内径滑动面之间的间隙过小而导致流体阻力增大，使得电动机的耗电量变大。此时，必然需要在设计上扩大间隙的尺寸，而如果在设计上扩大间隙的尺寸，则对同轴度在偏差范围内的同轴度较好的轴承来说，其旋转轴与内径滑动面之间的间隙会变得过大，会导致旋转轴发生晃动，使电动机发生噪音。在此，同轴度是指相对于应该与基准轴线位于同一直线上的轴线的基准轴线的偏差的大小。
[0103]与此相对，由于烧结轴承20的第一轴承部21和第二轴承部22通过中间部23形成为一体，所以能够缩小两个轴承部21，22的同轴度的值。通过缩小两个轴承部21，22的同轴度的值，能够进一步抑制两个轴承面21a，22a与旋转轴10的接触。尤其是，由于在烧结轴承20中将第一轴承部21和第二轴承部22形成为一体，所以能够将两个轴承部21，22的同轴度控制在3μπι以下。因此，在风扇电动机I中，优选将两个轴承部21，22的同轴度形成在3 μ m以下。如上所述，通过将两个轴承部21，22的间隙(轴承面21a，22a与旋转轴10之间的间隙)形成为相同的大小，在进行电动机I的批量生产时，能够抑制噪音特性和耗电量的偏差，能够获得同等质量的电动机。
[0104]此外，在烧结轴承20中，在将旋转轴10支撑成能自由旋转的第一轴承面21a和第二轴承面22a中的至少一个轴承面上设置有多个凹坑d。由于轴承面21a, 22a中的设置有各个凹坑d的部分(范围)不会与旋转轴10发生接触，从而能够减少轴承面21a，22a中的滑动面积。由此，不仅轴承面21a，22a与旋转轴10的接触得到抑制，而且还降低了轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。因此，能够在不减小轴承面21a，22a的轴向尺寸的情况下减少轴承孔h的内周面中的滑动面积，能够在抑制油膜强度下降的同时，降低在轴承面与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。
[0105]此外，在烧结轴承20中，由于在轴承面21a，22a设置了多个凹坑d，所以能够将含浸在烧结轴承20中的润滑剂贮留在各个凹坑d中。在旋转轴10旋转时，贮留在各个凹坑d中的润滑剂被吸引到轴承面21a，22a与旋转轴10之间。由此，在旋转轴10旋转时，尤其是在运行初期，能够使油膜的形成变得容易，能够降低轴承面21a，22a的摩擦系数。
[0106]在烧结轴承20中，由于在轴承面21a, 22a设置了多个凹坑d，所以能够增大轴承面21a, 22a与旋转轴10的外周面之间的平均间隙。因此，在旋转轴10旋转时，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。
[0107]在烧结轴承20中，通过使轴承面21a, 22a发生塑性变形来形成多个凹坑d。由此，能够提高各个凹坑d的加工精度。尤其是，由于烧结轴承通过对金属粉末进行烧结而形成，所以具有多孔质结构。因此，通过塑性加工来形成各个凹坑d，能够通过微孔来吸收变形部分，从而能够防止轴承面21a，22a鼓出。
[0108]此外，除了塑性加工外，作为形成凹坑的方法，可以列举出激光加工和蚀刻(局部腐蚀)加工等，但该等方法不仅需要使用大型设备，而且会导致加工工序增多。与此相对，塑性加工由于不需要使用大型设备，并且加工工序少，所以能够以比较低的成本进行大批量的加工。
[0109]尤其是，在烧结轴承20中，通过将轴承面21a，22a的平均显微硬度(MHv)设定在50?200的范围内，能够在避免烧结轴承的耐久性下降，以及避免烧结轴承的尺寸和精度降低的情况下，在轴承面形成凹坑。
[0110]另外，在烧结轴承20中，由于各个凹坑d与轴承面21a，22a的轴向的端部隔开间隔设置，所以能够抑制液压从轴承面21a，22a的轴向的端部逃逸，能够抑制油膜的强度下降。
[0111]如上所述，根据烧结轴承20，由于能够抑制轴承面与旋转轴之间发生接触以及降低轴旋转时的润滑剂的流体阻力，所以能够降低在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力。因此，能够在风扇电动机I中获得以下的效果。
[0112]能够提高风扇电动机I等驱动转矩小的电动机的特性。也就是说，在一般情况下，电动机的驱动转矩越小，在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力的大小对电动机特性的影响越大。随着摩擦阻力增大，电动机的转速减小，不仅会使得无法实现目标转速，而且还会导致电动机的耗电量增加。
[0113]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低在轴承面21a，22a与旋转轴10之间产生的摩擦阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使在风扇电动机I的驱动转矩降低的情况下，也能够抑制风扇电动机I转速的减小，并且能够降低耗电量。
[0114]此外，在风扇电动机I中，能够进一步缩小轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙缩小，轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。
[0115]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使在轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙缩小的情况下，也能够抑制风扇电动机I的转速的减小。此外，还能够抑制风扇电动机I的耗电量的增加。并且，由于能够缩小轴承面21a, 22a与旋转轴10的外周面之间的间隙，所以能够抑制旋转轴10在轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙内发生晃动，能够在缩小上述两个轴承部21，22的同轴度的值的同时，降低电动机的噪音。
[0116]一般来说，在风扇电动机等以轻负载驱动的电动机中，如果轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙大于6 μ m,则可能会使得旋转轴在该间隙内发生晃动，从而使得噪音变大。另一方面，如果将轴承面与旋转轴的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下，则轴旋转时的润滑剂的流体阻力增大，会导致在轴承面与旋转轴之间产生的摩擦阻力增大。与此相对于，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，则能够降低在轴承面21a，22a与旋转轴10之间发生的摩擦阻力，所以能够将轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙设置在6 μ m以下。因此，在风扇电动机I中，为了降低噪音，优选将轴承面21a，22a与旋转轴10的外周面之间的间隙设置在6μπι 以下。
[0117]并且，在风扇电动机I中，能够使用更高粘度的润滑剂。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着所使用的润滑剂的粘度增大，存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力会增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。
[0118]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使使用高粘度的润滑剂，也能够抑制电动机转速的减小。此外，还能够抑制电动机的耗电量的增加。并且，由于能够使用高粘度的润滑剂，所以能够在提高轴承的耐磨耗性的同时，抑制润滑剂在高温下发生蒸发，能够抑制老化，并且还能够抑制润滑剂泄漏，从而能够延长电动机的使用寿命。尤其是，通过使用高粘度的润滑剂，能够提高在内径滑动面生成的油膜的强度，并且还能够降低电动机的噪音。
[0119]—般来说，在驱动转矩小的电动机中，为了降低润滑剂的流体阻力，使用32_2/s以下的润滑剂。与此相对，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，能够降低润滑剂的流体阻力，所以能够在电动机的规定的电流值范围内，将所用的润滑剂的粘度最大提高到70mm2/s。另一方面，如果将润滑剂的粘度降低到低于10mm2/s，则会导致润滑剂的蒸发特性下降。因此，在风扇电动机I中，优选将润滑剂的粘度设定在10?70mm2/s的范围内。在此，粘度(mm2/s)是指40°C时的粘度。
[0120]此外，在风扇电动机I中，能够扩大从低温到高温的使用温度范围。也就是说，在一般情况下，在电动机中，随着使用温度下降，润滑剂的粘度会大幅度增加，从而会导致存在于轴承面与旋转轴之间的润滑剂的流体阻力增大。此时，不仅会导致电动机的转速减小而使得无法实现目标转速，而且会导致电动机的耗电量增加。尤其是在低转矩的电动机中，在最坏的场合，可能会发生启动不良(处于无法启动的状态)的情况。相反，随着电动机的使用温度升高，润滑剂的粘度会大幅度降低，从而导致在轴承的内径滑动面产生的油膜的强度下降。此时，会导致轴承的耐磨耗性下降，使得电动机容易产生噪音。此外，由于润滑剂容易发生蒸发、老化和泄漏，所以会导致电动机的使用寿命下降。
[0121]另一方面，在烧结轴承20中，如上所述，能够降低存在于轴承面21a，22a与旋转轴10之间的润滑剂的流体阻力。因此，通过在风扇电动机I中采用烧结轴承20，即使润滑剂的粘度因低温而提高，也能够抑制电动机转速的减小。此外，还能够抑制电动机的耗电量的增加。在此，在采用粘度与现有的轴承相同的润滑剂的情况下，能够在维持电动机的高温特性的同时，提高电动机的低温特性。另一方面，在采用粘度比现有的轴承高的润滑剂的情况下，能够在维持电动机的低温特性的同时，提高电动机的高温特性。
[0122]烧结轴承20例如适合在冰箱的风扇电动机中使用。也就是说，近年来，在冰箱中为了进行除霜，定期进行提高温度的除霜控制。因此，在将风扇电动机用于冰箱时，如果润滑剂的粘度过高，可能会导致电动机发生启动不良的情况。另一方面，如果润滑剂的粘度太低，则在进行除霜控制时，润滑剂容易发生蒸发、老化和泄漏，会导致电动机的使用寿命下降。与此相对，通过在冰箱中使用可在更大的温度范围中使用的风扇电动机1，能够在防止电动机发生启动不良的同时，抑制电动机的使用寿命下降。
[0123](变形例)
[0124]以上对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式能够进行各种变更。
[0125]例如，在上述实施方式中，分别在第一轴承面21a和第二轴承面22a上设置了多个凹坑d。但是，也可以只在两个轴承面21a，22a中的第一轴承面21a上设置多个凹坑d，并且也可以只在两个轴承面21a，22a中的第二轴承面22a上设置多个凹坑d。尤其是，通过只在两个轴承面21a，22a中的第二轴承面22a上设置多个凹坑d，能够在防止负载较重的输出侧的第一轴承面21a的油膜强度下降的同时，降低负载较轻的与输出侧相反的一侧的第二轴承面22a的摩擦系数。
[0126]此外，在上述实施方式中，形成在第一轴承面21a上的凹坑d的形状、尺寸和最大深度与形成在第二轴承面22a上的凹坑d的形状、尺寸和最大深度相同。但是，也可以将形成在第一轴承面21a上的凹坑d的形状、尺寸和最大深度中的至少一种设置成与形成在第二轴承面22a上的凹坑d不同。例如，在负载较重的输出侧的第一轴承面21a中缩小凹坑d的尺寸和最大深度中的至少一种，在负载较轻的与输出侧相反的一侧的第二轴承面22a中增大凹坑d的尺寸和最大深度中的至少一种。
[0127]另外，也可以使两个轴承面21a，22a中的凹坑d的设置范围和密度等彼此不同。例如，在负载较重的输出侧的第一轴承面21a中缩小凹坑d的设置范围和密度，而在负载较轻的与输出侧相反的一侧的第二轴承面22a中增大凹坑d的设置范围和密度。在此，密度是指每一单位面积的凹坑的数量(以下相同)。
[0128]又，在上述实施方式中，多个凹坑d设置在各个轴承面21a，22a的大致整个区域。但是，也可以在各个轴承面21a，22a的局部设置不形成凹坑d的区域。例如，通过在各个轴承面21a，22a的轴向的两个端部中的至少一个端部设置不形成凹坑d的区域，能够抑制各个轴承面21a，22a的油膜强度下降。
[0129]并且，在上述实施方式中，各个凹坑d的形状大致形成为半椭圆体形状(投影面的形状为椭圆形状)。但是，各个凹坑d的投影面的形状也可以形成为圆形、扇形、三角形、四边形或者菱形。
[0130]此外，在上述实施方式中，设置在各个轴承面21a，22a的多个凹坑d的形状、尺寸和最大深度相同。但是，在设置在各个轴承面21a，22a的多个凹坑d中，也可以混合设置形状、尺寸和最大深度中的至少一种不同的凹坑d。
[0131]在上述实施方式中，多个凹坑d规则地设置在各个轴承面21a，22a上。但是，多个凹坑d也可以不规则地设置在各个轴承面21a，22a上。
[0132]在上述实施方式中，各个凹坑d以沿着周向延伸的方式设置。但是，各个凹坑d也可以按照沿着轴向延伸的方式设置，并且也可以按照沿着相对于轴向和周向倾斜规定角度的方向延伸的方式设置。
[0133]另外，在上述实施方式中，在对烧结体实施精压(再压缩)后，在压缩成形体的轴承面21a，22a形成多个凹坑d。但是，也可以在烧结体的轴承面21a，22a上形成多个凹坑d后，再实施精压(再压缩)。
[0134]在上述实施方式中，示出了将烧结轴承20应用于风扇电动机I的示例，但如下所述，烧结轴承20的用途广泛，其中尤其适合在高速旋转的电动机中使用。
[0135](家电用)
[0136]电子计算机、电视机、数码摄像机、投影机、LED照明等的冷却风扇、DLP用色轮电动机、数码照相机和数码摄像机等的小直径步进电动机、冰箱用风扇、微波炉用风扇、电风扇、排风扇、空调机、吹风机、吸尘器、果汁搅拌机、食品加工机、震动电动机、ODD用心轴电动机、HDD用心轴电动机。
[0137](车载用)
[0138]蓄电池冷却用风扇、温度调节片用风扇、车内传感器用风扇、音响和导航设备用冷却风扇、鼓风机、空调用致动器、清洗泵、后视镜、闭门器、座椅靠背倾斜度调整器、座椅滑动器、电动窗、雨刷、启动器、ETC和EGR等的吸气排气机构的电动机、EPS(电动转向盘)、EPB (电子控制驻车制动器)等。
[0139](0A 设备用)
[0140]多角镜扫描器电动机、步进电动机等。
【主权项】
1.一种烧结轴承，通过在模具内对金属粉末进行压粉成型后进行烧结而形成，具有将旋转轴支撑成能自由旋转的轴承孔，并且含浸有润滑剂，所述烧结轴承的特征在于， 具有第一轴承部、第二轴承部以及中间部， 所述第一轴承部具有支撑所述旋转轴的第一轴承面， 所述第二轴承部具有支撑所述旋转轴的第二轴承面， 所述中间部设置在所述第一轴承部与所述第二轴承部之间， 所述中间部的内径形成为比所述第一轴承部的内径以及所述第二轴承部的内径都要大， 所述第一轴承面和所述第二轴承面中的至少一方的轴承面上形成有多个凹坑。2.如权利要求1所述的烧结轴承，其特征在于，所述多个凹坑通过塑性加工而形成。3.如权利要求1或者2所述的烧结轴承，其特征在于，所述凹坑与所述轴承面的轴向的端部隔开间隔设置。4.如权利要求1至3中的任一项所述的烧结轴承，其特征在于，将设置有所述多个凹坑的轴承面与所述旋转轴的外周面之间的间隙设定为6 μ m以下。5.如权利要求1至4中的任一项所述的烧结轴承，其特征在于，设置有所述多个凹坑的轴承面的平均显微硬度(MHv)在50?200的范围内。6.如权利要求1至5中的任一项所述的烧结轴承，其特征在于，所述烧结轴承应用于风扇电动机。
【专利摘要】本发明提供一种能够降低旋转轴阻力的烧结轴承。解决方案：本发明所涉及的烧结轴承（20）具有第一轴承部（21）、第二轴承部（22）以及中间部（23），第一轴承部（21）具有支撑旋转轴（10）的外周面的第一轴承面（21a），第二轴承部（22）具有支撑旋转轴（10）的外周面的第二轴承面（22a），中间部（23）设置在第一轴承部（21）与第二轴承部（22）之间。中间部（23）的内径形成为比第一轴承部（21）的内径以及第二轴承部（22）的内径都要大。此外，第一轴承面（21a）和第二轴承面（22a）中的至少一方的轴承面（21a,22a）上形成有多个凹坑（d）。
【IPC分类】F16C33/10
【公开号】CN104895926
【申请号】CN201410074753
【发明人】田边重之, 古川智庸, 麻生忍
【申请人】保来得株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日
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