CN114686291A - 流体轴承用润滑油、流体轴承、马达以及送风机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供流体轴承用润滑油、流体轴承、马达以及送风机。在流体轴承的流体轴承用润滑油中，在以酯类油为主要成分的基础油中添加了含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。
Description
技术领域
本发明涉及流体轴承用润滑油、流体轴承、马达以及送风机。
背景技术
在专利文献1中公开了现有的流体轴承用润滑油。该流体轴承用润滑油填充在流体轴承的轴与套筒之间。流体轴承作为马达的轴承来使用。随着马达的旋转，在流体轴承用润滑油中产生动压，防止轴与套筒的接触。由此，套筒相对于轴顺畅地旋转(例如，参照日本公开公报特开2006-96849号)。
然而，根据上述现有的流体轴承用润滑油，随着马达的小型化，流体轴承小型化、薄型化，导致流体轴承的刚性降低。因此，存在轴相对于套筒发生摆动的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够减少摆动的发生的流体轴承用润滑油和使用了该流体轴承用润滑油的流体轴承、马达以及送风机。
本发明的例示性的实施方式的流体轴承用润滑油的特征在于，在流体轴承的流体轴承用润滑油中，在以酯类油为主要成分的基础油中添加了含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。
本发明的例示性的实施方式的流体轴承的特征在于，该流体轴承封入有流体轴承用润滑油。
本发明的例示性的实施方式的马达的特征在于，该马达具有流体轴承。
本发明的例示性的实施方式的送风机的特征在于，该送风机具有马达。
根据本发明的例示性的实施方式，能够提供能够减少摆动的发生的流体轴承用润滑油和使用了该流体轴承用润滑油的流体轴承、马达以及送风机。
并且，流体轴承具有上述的流体轴承用润滑油，马达具有上述的流体轴承，送风机具有上述的马达，因此能够减少摆动的发生。
由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
图1是本发明的实施方式的送风机的纵剖视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的例示性的实施方式进行详细地说明。在本说明书中，将马达的中心轴线方向上的上侧设为“上侧”、将马达的中心轴线方向上的下侧设为“下侧”。另外，上下方向并不表示组装到实际的设备中时的位置关系和方向。另外，将与中心轴线平行的方向或大致平行的方向称为“轴向”，将以中心轴线为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线为中心的周向称为“周向”。
以下，对本发明的例示性的实施方式的送风机进行说明。图1示出了第1实施方式的送风机1的纵剖视图。送风机1具有壳体20、叶轮30以及马达10，叶轮30和马达10收纳于壳体20的内部空间。
马达10配置于叶轮30的径向内侧，使叶轮30绕中心轴线C旋转。马达10具有静止部11和旋转部12。静止部11固定于壳体20。旋转部12经由流体轴承用润滑油50(以下简称为润滑油)被支承为能够以中心轴线C为中心而相对于静止部11旋转。另外，由静止部11的一部分和旋转部12的一部分构成流体轴承4。
静止部11具有支承部件111、套筒部112、定子铁芯113、线圈114以及推力部件115。
支承部件111固定定子铁芯113。支承部件111沿轴向突出而形成为大致圆筒状，在中央部沿着中心轴线C形成有支承贯通孔111a。支承部件111由铝等金属材料形成，并固定于壳体20的底部。另外，支承部件111与壳体20可以是分体的，也可以由单一的部件一体地形成。
定子铁芯113具有铁芯背部113a和齿113b。铁芯背部113a呈圆环状，嵌合于支承部件111的外周面。铁芯背部113a例如由沿轴向层叠的多个电磁钢板构成。从铁芯背部113a向径向外侧突出多个齿113b。
线圈114由卷绕在各齿113b的周围的导线形成。线圈114经由电路板116与引线101连接。引线101在前端部连结有连接器100。连接器100与电源装置(未图示)连接。当从电源装置(未图示)向引线101施加电源电压时，在齿113b上产生径向的磁通。
套筒部112形成为沿轴向延伸的大致圆筒状，在中央部沿着中心轴线C形成有套筒贯通孔112a。套筒部112配置在支承贯通孔111a内，例如经由粘接剂而被固定。在套筒贯通孔112a中配置有后述的旋转部12的轴部121。
推力部件115配置在比轴部121靠轴向下侧的位置，是封闭套筒贯通孔112a的下端部的圆板状的部件。推力部件115例如经由粘接剂而粘接固定于套筒贯通孔112a的下端部。
旋转部12具有轴部121、转子轮毂部122以及磁铁123。
轴部121配置在套筒贯通孔112a的内部。轴部121例如由与转子轮毂部122不同的部件形成。另外，轴部121和转子轮毂部122也可以是一个部件。
轴部121具有轴主体部121a和轴凸缘部121b，在纵剖视图中形成为T字状。轴主体部121a沿着中心轴线C呈柱状延伸。轴凸缘部121b从轴主体部121a的下端部向径向外侧突出而形成为环状。
转子轮毂部122在轴部121的周围呈圆环状扩展。转子轮毂部122具有轮毂环状部122a和轮毂周壁部122b。轮毂环状部122a和轮毂周壁部122b形成为一体。
轮毂环状部122a在中心轴线C上具有轮毂贯通孔122c，轴部121的上端部压入至轮毂贯通孔122c中而被固定。轮毂环状部122a从轮毂贯通孔122c向径向外侧延伸而形成为圆板状。轮毂环状部122a的径向外端部位于比定子铁芯113靠径向外侧的位置。轮毂周壁部122b形成为圆筒状，从轮毂环状部122a的径向外端部向轴向下侧延伸。轮毂周壁部122b经由连结部31而固定叶轮30。
磁铁123呈圆环状，固定于轮毂周壁部122b的内周面。磁铁123的内周面与齿113b的径向外侧的端面隔着间隙而在径向上对置。在磁铁123的内周面沿周向交替地磁化出N极和S极。也可以代替圆环状的磁铁123而沿周向排列多个磁铁。
轮毂环状部122a与套筒部112隔着微小间隙S1而在轴向上对置。轴主体部121a与套筒部112隔着微小间隙S2而在径向上对置。轴凸缘部121b的上表面与套筒部112的下表面隔着微小间隙S3而在轴向上对置。轴凸缘部121b与推力部件115隔着微小间隙S4而在轴向上对置。微小间隙S1、S2、S3、S4是连通的，在微小间隙S1、S2、S3、S4内填充有润滑油50。
当马达10向线圈114提供驱动电流时，在线圈114上产生磁通。然后，通过线圈114与磁铁123之间的磁通的作用，在静止部11与旋转部12之间产生周向的扭矩。由此，旋转部12相对于静止部11以中心轴线C为中心而进行旋转。由此，叶轮30与旋转部12一同以中心轴线C为中心进行旋转。
流体轴承4具有轴部121、轮毂环状部122a、套筒部112、推力部件115以及润滑油50。如上所述，轴部121和轮毂环状部122a是旋转部12的一部分，套筒部112和推力部件115是静止部11的一部分。
在隔着微小间隙S1、S2、S3、S4而对置的面中的至少一方形成有动压槽(未图示)。在旋转部12相对于静止部11旋转时，动压槽通过泵送作用而在填充于微小间隙S1、S2、S3、S4中的润滑油50中引起流体动压。由此，轴部121和轮毂环状部122a以与套筒部112和推力部件115非接触的方式在径向和轴向上被支承，能够顺畅地高速旋转。
润滑油50是在以酯类油为主要成分的基础油中添加了含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂而得的。作为基础油的主要成分的酯类油，例如优选使用单酯、二酯、三酯、多元醇酯、复合酯。以酯类油为主要成分的基础油的耐磨损性、热稳定性以及流动性优异，因此适合作为流体轴承4的润滑油50。
作为二酯，例如优选使用辛醇与二聚酸的酯。辛醇与二聚酸的酯在高温时的运动粘度高。
多元醇酯是多元醇与饱和脂肪酸的酯或者多元醇与不饱和脂肪酸的酯。作为多元醇酯，具体地举出六亚甲基二醇、新戊二醇、十亚甲基二醇、季戊四醇、二季戊四醇、三羟甲基乙烷以及三羟甲基丙烷等。
形成多元醇酯的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的碳原子数优选为5以上且20以下。作为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，具体地举出戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、二十烷酸等。
作为复合酯，例如举出以多元醇酯为原料加入多元脂肪酸，使多元醇交联而成的低聚物酯。
多元醇酯和复合酯可以在高温用途中适当地使用。另外，多元醇酯的成本比复合酯的成本低。多元醇酯的粘度随着酯基的数量增加而变高，从而不易蒸发。因此，单酯、二酯、三酯的粘度依次变高，使用了以三酯为主要成分的基础油的润滑油50与使用了以单酯或二酯为主要成分的基础油的润滑油50相比，能够减少摆动的发生。
润滑油50可以将1种酯类油作为主要成分来使用，也可以将混合了不同种类的酯类油而得到的物质作为主要成分来使用。也可以将在作为主要成分的酯类油中混合1种或2种以上其他的合成油(例如聚-α-烯烃等)而得到的物质作为基础油来使用。
润滑油50是在以酯类油为主要成分的基础油中添加了含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂而得的。通过添加含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂，溶解于基础油的聚甲基丙烯酸酯在微小间隙S1、S2、S3、S4内作为缓冲材料而发挥功能。由此，能够减少在轴部121与套筒部112之间发生的摆动。即，能够提供能够减少摆动的发生的润滑油50。
添加了粘度指数改进剂的润滑油50在40℃的运动粘度为10mm2/S以上且45mm2/S以下。通过使40℃的运动粘度为10mm2/S以上，能够使旋转部12相对于静止部11顺畅地旋转。进一步优选润滑油50在40℃的运动粘度为20mm2/S以上。通过使40℃的运动粘度为20mm2/S以上，能够使旋转部12相对于静止部11更顺畅地旋转。通过使40℃的运动粘度为45mm2/S以下，润滑油50的流动性提高，能够降低由粘性摩擦引起的能量损失而降低马达10的消耗电力。
粘度指数改进剂相对于以酯类油为主要成分的基础油添加2重量％以上且10重量％以下。在相对于基础油添加了少于2重量％的粘度指数改进剂的情况下，聚甲基丙烯酸酯的溶解量少，作为缓冲材料的功能降低。在相对于基础油添加了多于10重量％的粘度指数改进剂的情况下，添加的聚甲基丙烯酸酯饱和，难以溶解于基础油。
粘度指数改进剂更优选相对于以酯类油为主要成分的基础油添加2重量％以上且5重量％以下。通过相对于基础油添加5重量％以下的粘度指数改进剂，润滑油50的流动性降低，能够降低由粘性摩擦引起的能量损失。
粘度指数改进剂优选含有分子量为350000以上且500000以下的聚甲基丙烯酸酯。分子量为350000以上的聚甲基丙烯酸酯作为缓冲材料的功能高，能够进一步减少摆动的发生。另外，分子量大于500000的聚甲基丙烯酸酯容易被剪切，对于长时间的使用来说，作为缓冲材料的功能容易降低。另外，粘度指数改进剂更优选含有分子量为420000以下的聚甲基丙烯酸酯。分子量为420000以下的聚甲基丙烯酸酯更不易被剪切，对于长时间的使用来说，作为缓冲材料的功能更不易降低。
聚甲基丙烯酸酯由下述式(1)来表示。在式(1)中，R是直链状或支链状的烷基。n为2以上的整数。
R优选是碳原子数为1～24的直链状或支链状的烷基。进而，根据聚甲基丙烯酸酯的结晶化温度与对基础油的溶解性和粘度的关系，R更优选是碳原子数为1或碳原子数为4的直链烷基或碳原子数为12～24的支链烷基。
聚甲基丙烯酸酯可以是由1种构成单体构成的共聚物，也可以是由2种以上的构成单体构成的共聚物。聚甲基丙烯酸酯聚合物可以含有其他自由基聚合性单体作为结构单元。
作为自由基聚合性单体，例如举出含羟基的乙烯基单体、含酰胺基的单体、含硝基的单体、含氨基的单体、含腈基的单体、含磷原子的单体、脂肪族烃类单体、脂环式烃类单体、芳香族烃类单体、乙烯基酯单体、乙烯基酮单体、含环氧基的单体、含卤元素的单体、不饱和聚羧酸的酯单体等。
关于含氨基的单体，在式(1)中，R是含有氨基的烷基。氨基作为金属吸附基而发挥功能。即，聚甲基丙烯酸酯具有氨基等金属吸附基。通过具有金属吸附基，溶解于基础油的聚甲基丙烯酸酯在微小间隙S1、S2、S3、S4内容易吸附于由金属构成的轴部121或套筒部112。由此，聚甲基丙烯酸酯的作为缓冲材料的功能提高。另外，在式(1)中，即使R是含有羧基、羟基作为氨基以外的金属吸附基的烷基，也可得到同样的效果。
润滑油50是在以上述的酯类油为主要成分的基础油中还添加有抗氧化剂和抗水解剂而得的。
通过在基础油中还添加有抗氧化剂，能够减少润滑油50因氧化而劣化的情况。作为抗氧化剂，具体地举出酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂、硫类抗氧化剂。其中，更优选酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂。另外，也可以添加多种不同种类的抗氧化剂。
通过在基础油中还添加有抗水解剂，能够减少润滑油50因水解而劣化的情况。作为抗水解剂，具体地举出碳二亚胺化合物。
在润滑油50中，除了上述的添加剂以外，还可以适当混配金属清洁剂、无灰分散剂、油性剂、抗磨剂、极压剂、金属钝化剂、防锈剂、粘度指数改进剂、流点降低剂等添加剂中的至少1种。
接着，使用实施例和比较例对本发明的效果具体地进行说明。在以下的实验中，对润滑油50的耐摆动性进行了评价。
实施例1、实施例2以及比较例1、比较例2的润滑油全部使用三羟甲基丙烷作为基础油。
实施例1的润滑油50添加有2质量％的含有分子量为350000以上的聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。此时，润滑油50在40℃的运动粘度为27.8mm2/S，添加有抗氧化剂、抗水解剂。粘度指数改进剂中含有的聚甲基丙烯酸酯具有氨基作为金属吸附基。
实施例2的润滑油50添加有5质量％的含有分子量为350000以上的聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。此时，润滑油50在40℃的运动粘度为40.8mm2/S，添加有抗氧化剂、抗水解剂。粘度指数改进剂中含有的聚甲基丙烯酸酯具有氨基作为金属吸附基。
比较例1的润滑油50未添加含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。润滑油50在40℃的运动粘度为20.4mm2/S，添加有抗氧化剂、抗水解剂。除粘度指数改进剂以外的基础油、添加剂配方与实施例1、实施例2相同。
比较例2的润滑油50添加有2质量％的含有分子量为200000以上且小于350000的聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。此时，润滑油50在40℃的运动粘度为25.4mm2/S，添加有抗氧化剂、抗水解剂。粘度指数改进剂中含有的聚甲基丙烯酸酯不具有氨基作为金属吸附基。
将实施例1、实施例2、比较例1、比较例2的润滑油50分别填充于流体轴承4，使叶轮30以2000rpm的转速进行旋转。在使叶轮30旋转的状态下，使环境温度上升，使送风装置1以与中心轴线C垂直的2轴为中心分别旋转，确认有无异常声音的产生。
在实施例1中，在80℃的温度环境下初次确认到异常声音的产生。在实施例2中，在60℃的温度环境下初次确认到异常声音的产生。在比较例1中，在55℃的温度环境下初次确认到异常声音的产生。在比较例2中，在55℃的温度环境下初次确认到异常声音的产生。由此，确认了实施例1、实施例2的润滑油50的耐摆动性优异。
对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于本实施方式。例如，流体轴承4的种类没有限定，也可以应用锥形型、推力型的流体轴承4。
在本实施方式中，对轴旋转型的外转子型马达进行了说明，但本发明也能够应用于轴固定型的马达、内转子型马达。
Claims (16)
1.一种流体轴承用润滑油，其特征在于，
在以酯类油为主要成分的基础油中添加了含有聚甲基丙烯酸酯的粘度指数改进剂。
2.根据权利要求1所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述基础油以单酯为主要成分。
3.根据权利要求1所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述基础油以二酯为主要成分。
4.根据权利要求1所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述基础油以三酯为主要成分。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述粘度指数改进剂含有分子量为350000以上的聚甲基丙烯酸酯。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述粘度指数改进剂含有分子量为500000以下的聚甲基丙烯酸酯。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述粘度指数改进剂含有具备金属吸附基的聚甲基丙烯酸酯。
8.根据权利要求7所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述金属吸附基是氨基。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述粘度指数改进剂相对于所述基础油添加2重量％以上且10重量％以下。
10.根据权利要求1至8中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
所述粘度指数改进剂相对于所述基础油添加2重量％以上且5重量％以下。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
该流体轴承用润滑油在40℃的运动粘度为10mm2/S以上且45mm2/S以下。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
在所述基础油中还添加有抗氧化剂。
13.根据权利要求1至12中的任意一项所述的流体轴承用润滑油，其特征在于，
在所述基础油中还添加有抗水解剂。
14.一种流体轴承，其特征在于，
该流体轴承封入有权利要求1至13中的任意一项所述的流体轴承用润滑油。
15.一种马达，其特征在于，
该马达具有权利要求14所述的流体轴承。
16.一种送风机，其特征在于，
该送风机具有权利要求15所述的马达。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |