JP2003003188A - 流体軸受装置及び流体軸受装置用潤滑剤 - Google Patents

流体軸受装置及び流体軸受装置用潤滑剤

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JP2003003188A
JP2003003188A JP2001190008A JP2001190008A JP2003003188A JP 2003003188 A JP2003003188 A JP 2003003188A JP 2001190008 A JP2001190008 A JP 2001190008A JP 2001190008 A JP2001190008 A JP 2001190008A JP 2003003188 A JP2003003188 A JP 2003003188A
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JP
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fluid bearing
lubricant
bearing device
thrust
shaft
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English (en)
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Kazuhiro Kamimura
和宏 上村
Koutetsu Denpo
功哲 傳寳
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 搭載物への帯電を抑制するとともに、長期に
わたって高い信頼性を保持し、かつ、低トルク及び低消
費電力を可能とした流体軸受装置及び流体軸受装置用潤
滑剤を提供する。 【解決手段】 少なくともTCNQ錯体を0.01〜
5.00重量%、酸化防止剤を0.1〜5.0重量%添
加した潤滑油を、HDD用スピンドルモータ100にお
ける流体軸受すきまに充填する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器、音響・
映像機器、事務機等に利用される流体軸受装置に関し、
特に、磁気ディスク装置(以下、HDDと称す)や光デ
ィスク装置に最適な流体軸受装置及び流体軸受装置用潤
滑剤に関する。
【0002】
【従来の技術】流体軸受装置の一例として、例えばHD
Dに使用されるスピンドルモータがある。このスピンド
ルモータは、軸と、この軸を回転自在に挿通させた相手
部材とから構成されており、軸と相手部材との間には、
負荷の作用方向が軸線に対して半径方向であるラジアル
流体軸受と、負荷の作用方向が軸方向であるスラスト流
体軸受とを備えている。
【0003】ここで、軸の周囲を相手部材が回転する
と、スラスト流体軸受及びラジアル流体軸受に設けられ
た各動圧発生用溝がポンピング作用を行うことにより、
各流体軸受の流体軸受すきまに充填された潤滑剤に動圧
が発生し、軸は相手部材の内周面と非接触となり支持さ
れるようになる。このスピンドルモータに充填される潤
滑剤としては、含油軸受に用いられているαオレフィン
のような合成炭化水素油が使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなスピンドルモータを、回転する磁気ディスクに記
録再生用浮上磁気ヘッドでデータを読み書きするような
HDDに適用すると、スピンドルモータが定格回転中に
は軸と磁気ディスクとが非接触となるため、磁気ディス
クに帯電された静電気が、浮上した磁気ヘッドとの微小
すきまを介して放電してしまい、磁気ヘッドに損傷を与
える懸念があることが判明した。
【0005】また、ノート型パソコンのような携帯機器
に搭載されるHDDや、高速回転を要するHDDにおい
ては、低消費電力で長期にわたって信頼性に優れたスピ
ンドルモータが求められている。そこで、本発明は、上
記事情に鑑みてなされたものであり、流体軸受装置にお
ける搭載物への帯電を抑制するとともに、長期にわたっ
て高い信頼性を保持し、さらに、低トルク及び低消費電
力を可能とした流体軸受装置及び流体軸受装置用潤滑剤
を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、軸と、当該軸に流体軸受すきまを
介して対向する相手部材と、を備えた流体軸受装置にお
いて、少なくともTCNQ錯体を0.01〜5.00重
量%、酸化防止剤を0.1〜5.0重量%添加した潤滑
剤を、前記流体軸受すきまに充填した流体軸受装置とし
ている。
【0007】本発明における流体軸受装置において、T
CNQ錯体を0.01〜5.00重量%添加した潤滑剤
を充填したことによって、導電性を確保しつつ、粘度が
高くなるのを抑制することが可能となる。よって、流体
軸受装置において発生する静電気を放電することができ
るため、搭載物への帯電を抑制することが可能となる。
ここで、TCNQ錯体及び酸化防止剤の添加量を制限
し、潤滑剤の粘度が高くなるのを抑制しているため、低
トルク及び低消費電力を維持することができる。
【0008】また、潤滑剤に、0.1〜5.0重量%の
酸化防止剤を添加したことによって、運転に伴う潤滑剤
の酸化を防止し、潤滑剤の蒸発を抑制することができる
ため、潤滑剤の枯渇による軸受への損傷を抑制するとと
もに、長期にわたって、高い信頼性を保持することが可
能となる。請求項2に係る発明は、少なくともTCNQ
錯体が0.01〜5.00重量%、酸化防止剤が0. 1
〜5.0重量%添加されている流体軸受装置用潤滑剤と
している。
【0009】請求項2に記載の発明において、少なくと
もTCNQ錯体が0.01〜5.00重量%、酸化防止
剤が0. 1〜5.0重量%添加された流体軸受装置用潤
滑剤としたことによって、請求項1に記載の流体軸受装
置を提供することができる。よって、流体軸受装置にお
ける搭載物への帯電を抑制するとともに、低トルク・低
消費電力を維持し、長期にわたって高い信頼性を保持す
る流体軸受装置を提供することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明における一実施の形
態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に
係る流体軸受装置の一例としてHDD用スピンドルモー
タを示す断面図である。このHDD用スピンドルモータ
100は、ベース1に立設された軸2と、この軸2が回
転自在に挿通された相手部材としての回転体20と、か
ら構成されている。
【0011】ベース1は、円板状の平板部1aの上面
に、当該平板部1aと同軸を有する円筒部1bを一体的
に備えており、その平板部1a及び円筒部1bの中心に
軸2の一端を固着している。この軸2の他端近傍には、
円板状のスラストプレート5が軸2に挿通した状態で固
着されている。回転体20は、軸2の外周面と流体軸受
すきまを介して挿通されているスリーブ3と、このスリ
ーブ3の外周面に隣接して一体的に取り付けられている
ハブ4と、から構成されている。このスリーブ3の上面
には、リング状のカバープレート6が設置され、回転体
20の非回転時には、このカバープレート6の下面と軸
2に固着されたスラストプレート5の上面とは接触して
いる。
【0012】ここで、スラストプレート5の下面は、ス
ラスト流体軸受Sのスラスト受面51Sとされている。
そして、スラスト受面51Sにはスリーブ3の上面がス
ラスト流体軸受Sの流体軸受すきまを介して対向し、こ
のスリーブ3の上面がスラスト流体軸受Sのスラスト軸
受面3Sとされている。また、スラストプレート5の上
面は、スラスト流体軸受Sのスラスト受面52Sとされ
ている。このスラスト受面52Sは、回転体20が回転
すると潤滑剤に発生する動圧により、スラストプレート
5の上面とカバープレート6の下面との間に流体軸受す
きまが存在するようになる。そして、このスラスト受面
52Sには、カバープレート6の下面がスラスト流体軸
受Sの流体軸受すきまを介して対向し、このカバープレ
ート6の下面がスラスト流体軸受Sのスラスト軸受面6
Sとされている。
【0013】このスラスト受面51S、52Sとスラス
ト軸受面3S、6Sとの少なくとも一方に、ヘリングボ
ーン状の動圧発生用溝(図示しない)を備えて、スラス
ト流体軸受Sが構成されている。一方、軸2の外周面
は、ラジアル流体軸受Rのラジアル受面2Rとされてい
る。そして、ラジアル受面2Rにはスリーブ3の内周面
がラジアル流体軸受Rの流体軸受すきまを介して対向
し、このスリーブ3の内周面がラジアル流体軸受Rのラ
ジアル軸受面3Rとされている。
【0014】このラジアル受面2Rとラジアル軸受面3
Rとの少なくとも一方に、ヘリングボーン状の動圧発生
用溝2aを備えて、ラジアル流体軸受Rが構成されてい
る。そして、ベース1における円筒部1aの外周面には
ステータ7が固定され、ハブ4の内周面下側に固定され
ているロータ磁石8とすきまを介して周面対向し、駆動
モータMを形成している。この駆動モータMによって、
軸2とハブ4とが一体的に回転駆動できるようになって
いる。
【0015】ここで、ベース1に固定された軸2の外周
を、回転体20が回転することで、スラスト流体軸受S
及びラジアル流体軸受Rの各動圧発生用溝2aがポンピ
ング作用を行い、各流体軸受S,Rの流体軸受すきまに
充填された潤滑剤( 図示しない)に動圧が発生して、軸
2の外周面とスリーブ3の内周面、及びスラストプレー
ト5の上面とカバープレート6の下面とがそれぞれ非接
触となり支持されるようになる。
【0016】このHDD用スピンドルモータ100の流
体軸受すきまに充填する潤滑剤として、例えば、DOA
(dioctyl adipate)、DODN(di
2−ethylhexyl dodecanedioa
te)、DOS(dioctyl sebacat
e)、DOZ(di2−ethylhexyl aze
late)、DIDA(diisodecyl adi
pate)等のジエステル、TMR(トリメチロール・
プロパンエステル)、PET(ペンタユリスリトールエ
ステル)、芳香族エステルやコンプレックスエステル等
を単体又は混合した潤滑油を用いている。
【0017】これらの潤滑油の動粘度としては、低温時
の軸受トルクを小さく、高温時の剛性を確保するため
に、40℃で動粘度20×10-62 /s(20cS
t)以下とするのが望ましい。ここで、これより動粘度
を高くすると、回転数を大きくした場合に流体軸受の軸
径をφ2mm未満に細くしなければならず、流体軸受に
必要な強度・剛性を確保することが困難になってしま
う。
【0018】上記潤滑油中には、TCNQ(Tetra
cyano quino dimethane)錯体
が0.01〜5.00重量%、酸化防止剤が0.1〜
5.0重量%添加されている。TCNQ錯体とは、電子
受容体としてのTCNQと、電子供与体としての金属イ
オンや有機カチオン等で錯体を形成したものを指す。こ
こで、電子供与体としては、p−phenylened
iamine、Li+ 、Na+ 、Fe+ 、Cu + 、Cu
2+、(CH3 4 + 、(C2 4 4 + 、ピリジニ
ウム、イノキノリン系、ビニルピリジン系 ビニルベン
ジルアミン系、ビニルイミダゾール系、ジアリルアミン
系、グリシジルアミン系等が望ましい。
【0019】また、酸化防止剤としては、アミン系酸化
防止剤、フェノール系酸化防止剤等が望ましい。ここ
で、上記TCNQ錯体及び酸化防止剤における粘度は高
いため、潤滑剤自体の粘度を低く抑えるためには、これ
らの添加量を制限する必要がある。ここで、その添加量
として上記範囲内で添加するが、TCNQ錯体として
は、全潤滑油の重量に対して0.5%以下とするのがさ
らに望ましい。また、酸化防止剤としては、同様に3.
0重量%以下とするのがさらに望ましい。
【0020】次に、上記潤滑剤をHDD用スピンドルモ
ータ100に適用した結果及び従来の潤滑剤を適用した
結果を図2及び図3に示す。図2は、ジエステル油への
TCNQ錯体の添加量と、体積固有抵抗との関係を示し
た図である。図3は、高温下でジエステル油を保持した
時間と、ジエステル油の蒸発減量との関係を示す図であ
る。
【0021】図2に示すように、ジエステル油に電子供
与体の異なる2種類のTCNQ錯体(TCNQ錯体A、
B)を添加したところ、いずれのTCNQ錯体 (TCN
Q錯体A、B)であっても、体積固有抵抗が3000M
Ω・cm以下の導電性を確保できていることがわかる。
また、図3に示すように、120℃の高温下でジエステ
ル油を放置したところ、酸化防止剤を添加していないも
のは、80時間経過以前に蒸発が始まり、200時間経
過後にはジエステル油全体に対して10%が蒸発減量し
てしまっている。ところが、ジエステル油に対して2%
の酸化防止剤を添加したものは、200時間経過後であ
っても蒸発減量が1%前後のわずかな量であることが分
かる。
【0022】よって、上記結果より、潤滑剤にTCNQ
錯体を添加したことによって、粘度が高くなるのを抑制
しつつ、体積固有抵抗3000MΩ・cm以下の導電性
を確保し、磁気ディスクに発生する静電気が放電され、
搭載物である磁気ヘッドへの帯電を抑制することができ
るようになる。よって、搭載物の帯電による損傷を抑制
することが可能となった。
【0023】また、TCNQ錯体及び酸化防止剤の添加
量を制限し、潤滑剤の粘度が高くなるのを抑制している
ことによって、低トルク及び低消費電力を維持すること
ができる。さらに、潤滑剤に酸化防止剤を添加したこと
によって、高温時、つまり軸を高速回転させても、潤滑
剤の蒸発減量を小さく保持することができるため、潤滑
剤枯渇による軸受への損傷を抑制するととともに、長期
にわたって高い信頼性を保持することが可能となる。
【0024】ここで、本実施の形態において、流体軸受
装置としてHDD用スピンドルモータ100に適用した
が、これに限らず、いずれの流体軸受装置に適用するこ
とが可能である。また、軸受構造は、本実施の形態に限
らない。また、境界潤滑性を向上させるために、極圧添
加剤を0.1〜3.0重量%以下添加すると、流体軸受
装置の起動停止耐久性が向上するようになるので好まし
い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
流体軸受装置によれば、少なくともTCNQ錯体を0.
01〜5.00重量%、酸化防止剤を0.1〜5.0重
量%添加した潤滑剤を流体軸受すきまに充填するように
したことによって、導電性を確保しながら、粘度を低く
保持することが可能となるため、流体軸受装置において
発生する静電気を放電できるため、帯電による搭載物へ
の損傷を抑制することが可能となる。
【0026】また、潤滑剤の粘度が高くなるのを抑制す
ることによって、低トルク及び低消費電力を維持するこ
とができる。さらに、潤滑剤に酸化防止剤を添加したこ
とによって、軸の回転による高温状態において潤滑剤の
蒸発を抑制することができるため、潤滑剤枯渇による軸
受への損傷を抑制するとともに、長期にわたって高い信
頼性を保持することが可能となる。
【0027】請求項2に記載の流体軸受装置用潤滑剤に
よれば、請求項1に記載の流体軸受装置を提供すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】HDD用スピンドルモータの構造の一例を説明
する断面図である。
【図2】潤滑油へのTCNQ錯体添加量と、体積固有抵
抗との関係を示す図である。
【図3】潤滑油を高温下で保持した時間と、潤滑油の蒸
発減量との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 ベース 2 軸 2R ラジアル受面 3 スリーブ 3S スラスト軸受面 3R ラジアル軸受面 4 ハブ 5 スラストプレート 6 カバープレート 6S スラスト軸受面 7 ステータ 8 ロータ 20 回転体 51S、52S スラスト受面 100 スピンドルモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10M 133/40 C10M 133/40 133/44 133/44 159/18 159/18 F16C 33/10 F16C 33/10 Z // G11B 19/20 G11B 19/20 E C10N 10:02 C10N 10:02 10:16 10:16 30:00 30:00 Z 30:02 30:02 30:10 30:10 40:02 40:02 Fターム(参考) 3J011 AA06 BA02 BA08 CA02 JA02 KA02 KA03 LA05 MA22 4H104 BB05C BE07C BE16C BE26C BE27C BE29C DB04C FA01 FA08 LA01 LA05 LA20 PA01 5D109 BB08 BB18 BB21 BB22 BB35

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸と、当該軸と流体軸受すきまを介して
    対向する相手部材と、を備えた流体軸受装置において、 少なくともTCNQ錯体を0.01〜5.00重量%、
    酸化防止剤を0.1〜5.0重量%添加した潤滑剤を、
    前記流体軸受すきまに充填したことを特徴とする流体軸
    受装置。
  2. 【請求項2】 少なくともTCNQ錯体が0.01〜
    5.00重量%、酸化防止剤が0. 1〜5.0重量%添
    加されていることを特徴とする流体軸受装置用潤滑剤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004090082A1 (ja) * 2003-04-02 2004-10-21 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 導電性潤滑油組成物

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