[发明专利]复合轴承构件、复合轴承构件的制造方法、轴承装置和旋转电机

说明书

相关申请交叉参考

本申请基于2008年11月19日提交的在先日本专利申请No. 2008-295184并要求其优先权；该申请的全部内容在此合并作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于旋转电机等的复合轴承构件、复合轴承构件 的制造方法、具有该复合轴承构件的轴承装置以及具有该轴承装置的旋转 电机。

背景技术

近年来，随着工业技术的发展，为了应对高速旋转轴和具有高表 面压力等需要多种类型的轴承。通常白色金属(例如，类型I：锡锑铜合金： 88-92重量百分比的Sn，5-7重量百分比的Sb，3-5重量百分比的Cu)用 作轴承材料。然而，因为这样的软金属材料具有较低的熔点，在高温时强 度明显减弱以及易燃等问题，因此其应用范围受到限制。

聚四氟乙烯(PTPE)树脂材料具有低摩擦系数和超强的耐热性， 适合作为轴承材料。此外，聚醚酮醚(PEEK)树脂材料和聚酰亚胺(PI) 树脂材料相对于聚四氟乙烯树脂材料都具有稍高的摩擦系数，但是在高温 下机械性能就强很多。通过对上述的树脂材料添加各种陶瓷纤维或颗粒填 料，能够生产一种兼备机械性能、摩擦特性和耐磨特征的滑动材料。

为了获得具有由上述树脂材料制成的轴承滑动表面和金属材料 制成的轴承基座材料的轴承装置，有必要结合不同种类的上述树脂材料和 金属材料使其具有足够结合强度。

然而，上述的树脂材料和金属材料结合后，如果采用应用到金属 材料结合的结合方法，很难获得足够的结合强度。换句话说，在不同的金 属构件通过熔融金属固化的方法结合的情况下，因为两种材料都是金属会 产生扩散反应等，这样除了机械结合外还会发生物理结合或化学结合。相 反，在结合树脂材料和金属材料的情况下，结合是简单的机械结合，这样 就很难获得足够的结合强度。此外，在树脂材料和金属材料在高温高压的 条件下结合的情况下，树脂材料会发生变质或由于长期地保持高温高压的 状态会产生制造费用增加的问题。

此外，当树脂材料和金属材料结合时，可考虑通过粘合剂等结合， 但是很难选择一种对树脂材料和金属材料都具有好的粘合性的粘合剂。另 外，如果使用基于树脂的粘合剂，因为树脂和金属之间的结合界面必需存 在，金属材料和树脂材料之间的结合强度基本上不能提高。

此外，当两种构件结合时，作为提高界面强度的方法，已知一种 方法可借助于例如珩磨、化学刻蚀等增大表面面积来增加结合面积。但是， 通过珩磨、化学刻蚀等增大的结合面积是有限的，并且防止界面剪切剥落 的抗力也小，因此，不同种类的材料之间的结合强度不能充分地增加。

另一方面，考虑到传统轴承材料的多种问题，例如，在JP-B2 3194866(专利登记)中，就有用于结合树脂材料和金属材料的技术建议， 一个多孔的中间层设在金属材料的表面上，树脂材料叠加在金属材料上的 同时填充到多孔中间层中。根据该发明，该多孔中间层预先在真空状态下 结合至轴承基座材料。

当用于水力发电机的轴承例如通过使用上述结合树脂材料和金 属材料的传统方法生产时，在真空下结合的工艺是极其昂贵的，因为轴承 基座材料的总重量从几百公斤至几吨不等，并且生产成本也会增加。另外， 真空设备的功率也是受限制的，在真空下生产有时可能是困难的。

在这种情况下，在通过结合例如树脂材料和金属材料的不同种类 材料而制成的轴承材料中，要考虑的问题是，在不牺牲轴承的性能或可靠 性和不依赖设备生产量的情况下如何降低生产成本。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种复合轴承构件、复合轴承构 件的制造方法、包括该复合轴承构件的轴承装置和包括该复合轴承构件的 旋转电机，该复合轴承构件能通过简单的方法制造并不损失轴承构件的性 能和可靠性，并在不同种类材料的结合部分具有超强的结合强度。

根据本发明的一个方面，提供一种复合轴承构件，包括：具有滑 动层的轴承滑动材料，旋转部分在轴承滑动材料的一个表面上滑动；用与 构成轴承滑动材料不同的材料制作的轴承基座材料；和结合轴承滑动材料 的另一表面和轴承基座材料的一个表面的结合层，其中，轴承滑动材料还 具有在滑动层和结合层之间的层，该层是组份递变层，该组份递变层分散 地包含金属材料并且其中金属材料的含量向着结合层增加。