JP6888500B2 - Lubricating oil for fluid dynamic bearings, fluid dynamic bearings and spindle motors - Google Patents
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本発明は、流体動圧軸受用潤滑油、流体動圧軸受及びスピンドルモータに関する。 The present invention relates to a lubricating oil for a fluid dynamic bearing, a fluid dynamic bearing, and a spindle motor.
従来の流体動圧軸受用潤滑油は特許文献1に開示されている。この流体動圧軸受用潤滑油は流体動圧軸受のシャフト部とスリーブ部との間に充填される。流体動圧軸受はスピンドルモータの軸受として用いられる。
A conventional lubricating oil for hydrodynamic bearings is disclosed in
スピンドルモータの回転に伴って流体動圧軸受用潤滑油に動圧が発生し、シャフト部とスリーブ部との接触が防止される。これにより、スリーブ部がシャフト部に対して円滑に回転する。 Dynamic pressure is generated in the lubricating oil for fluid dynamic bearings as the spindle motor rotates, and contact between the shaft portion and the sleeve portion is prevented. As a result, the sleeve portion rotates smoothly with respect to the shaft portion.
流体動圧軸受潤滑油は脂肪族カルボン酸エステルを含む。脂肪族カルボン酸エステルの分子量を小さくすることにより、流体動圧軸受潤滑油は低粘度化して流動性が向上する。これにより、粘性摩擦によるエネルギー損失を低減してスピンドルモータの消費電力を低減することができる。 Fluid dynamic bearing lubricating oil contains an aliphatic carboxylic acid ester. By reducing the molecular weight of the aliphatic carboxylic acid ester, the fluid dynamic pressure bearing lubricating oil has a low viscosity and an improved fluidity. As a result, the energy loss due to viscous friction can be reduced and the power consumption of the spindle motor can be reduced.
しかしながら、上記従来の流体動圧軸受用潤滑油によると、脂肪族カルボン酸エステルの分子量を小さくすると、高温環境下において、流体動圧軸受用潤滑油が容易に蒸発する問題があった。 However, according to the above-mentioned conventional lubricating oil for fluid dynamic bearings, there is a problem that the lubricating oil for fluid dynamic bearings easily evaporates in a high temperature environment when the molecular weight of the aliphatic carboxylic acid ester is reduced.
本発明は、流動性の低下を低減しながら、高温環境下において蒸発し難い流体動圧軸受用潤滑油及びそれを用いた流体動圧軸受、スピンドルモータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lubricating oil for a fluid dynamic bearing that is difficult to evaporate in a high temperature environment, a fluid dynamic bearing using the same, and a spindle motor while reducing a decrease in fluidity.
本発明の例示的な流体動圧軸受の流体動圧軸受用潤滑油は、
下記式(1)〜(3)のいずれかで表される脂肪族カルボン酸モノエステルを含有する。
It contains an aliphatic carboxylic acid monoester represented by any of the following formulas (1) to (3).
本発明の例示的な流体動圧軸受は、上記構成の流体動圧軸受用潤滑油を封入した。 The exemplary fluid dynamic bearing of the present invention is filled with a lubricating oil for a fluid dynamic bearing having the above configuration.
本発明の例示的なスピンドルモータは、上記構成の流体動圧軸受を備える。 An exemplary spindle motor of the present invention comprises a fluid dynamic bearing having the above configuration.
例示的な本発明によれば、流動性の低下を低減しながら、高温環境下において蒸発し難い流体動圧軸受用潤滑油、流体動圧軸受及びスピンドルモータを提供することができる。 According to an exemplary invention, it is possible to provide a lubricating oil for a fluid dynamic bearing, a fluid dynamic bearing and a spindle motor which are difficult to evaporate in a high temperature environment while reducing a decrease in fluidity.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、モータの中心軸方向における上側を「上側」とし、下側を「下側」とする。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向または略平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」とし、中心軸を中心とする周方向を「周方向」とする。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the upper side in the central axis direction of the motor is referred to as "upper side", and the lower side is referred to as "lower side". The vertical direction does not indicate the positional relationship or direction when the device is incorporated into an actual device. In addition, the direction parallel to or substantially parallel to the central axis is called "axial direction", the radial direction centered on the central axis is simply "diametrical direction", and the circumferential direction centered on the central axis is "circumferential direction". And.
(1.スピンドルモータの構成)
図1はスピンドルモータ1の縦断面図を示す。スピンドルモータ1はアウターロータ型のモータである。スピンドルモータ1は静止部2と回転部3とを有する。回転部3は流体動圧軸受用潤滑油50(以下、潤滑油と略す)を介して中心軸Lを中心に静止部2に対して回転可能に支持される。また、静止部2の一部と回転部3の一部とによりコニカル型の流体動圧軸受4が構成されている。
(1. Spindle motor configuration)
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of the
(2−1.静止部の構成)
静止部2はベース部17、シャフト部11、環状部材12a、12b、ステータコア18、及びコイル15を備える。
(2-1. Configuration of stationary part)
The stationary portion 2 includes a
ベース部17の中央部には中心軸Lに沿って貫通孔17aが形成されている。また、貫通孔17aよりも外周側には、軸方向に突出する略円筒形状のホルダ部17bが形成されている。
A through
シャフト部11は中心軸Lに沿って延びる略円柱形状の部材である。シャフト部11は貫通孔17aに下端部を圧入してベース部17に固定される。
The
環状部材12a、12bはシャフト部11の外周面から径方向外側に突出する。環状部材12a、12bはシャフト部11の外周面に軸方向に間隔をおいて上下に固定されている。なお、環状部材12a、12bはシャフト部11と一体成形してもよい。
The
環状部材12a、12bはコニカル型の流体動圧軸受4の場合、略円錐形状であり、環状部材12a、12bの上下面は漸次小径に形成される。
In the case of the conical type hydrodynamic bearing 4, the
ステータコア18はコアバック18aとティース18bとを有する。コアバック18aは円環状であり、ホルダ部17bの外周面に嵌着される。ティース18bはコアバック18aから径方向外側に複数突出する。
The
コイル15は各ティース18bの周囲に巻回された導線により形成されている。コイル15は電源装置(不図示)と接続されている。電源装置からコイル15に駆動電流を与えると、磁束が発生する。
The
(2−2.回転部の構成)
回転部3はスリーブ部14、保持部材13、マグネット16及びシール部19を備える。スリーブ部14は略円筒状に形成され、第1、第2、第3内周面14a、14b、14cを上方から順に有している。第1内周面14aは上方に向かってシャフト部11から離れる方向に傾斜し、環状部材12aに対向する。
(2-2. Configuration of rotating part)
The rotating portion 3 includes a
第2内周面14bは中心軸Lに沿って形成され、シャフト部11の外周面に対向する。第3内周面14cは下方に向かってシャフト部11から離れる方向に傾斜し、環状部材12bの上面に対向する。また、スリーブ部14は環状部材12a、シャフト部11及び環状部材12bとの間に微小間隙Sを有する。
The second inner
保持部材13は筒状に形成され、スリーブ部14が圧入される。保持部材13の下部には内面側に環状の凹部13aが形成され、下端には径方向外側へ向けて突出するフランジ部13bが形成される。
The
マグネット16は周方向に複数並設してヨーク16aに取り付けられる。ヨーク16aを凹部13aに圧入してマグネット16が保持部材13により保持される。マグネット16の内周面は磁極面となっており、ステータコア18の複数のティース18bの外周面と径方向に対向する。
A plurality of
シール部19はスリーブ部14の上面及び下面に取付けられ、環状部材12a、12bとスリーブ部14との微小間隙S内に潤滑油50を封入する。
The
(3.流体動圧軸受の構成)
流体動圧軸受4はシャフト部11、環状部材12a、12b、スリーブ部14、潤滑油50により形成される。既述のように、シャフト部11及び環状部材12a、12bは静止部2の一部であり、スリーブ部14は回転部3の一部である。
(3. Configuration of fluid dynamic bearing)
The fluid dynamic bearing 4 is formed of a
流体動圧軸受4はコニカル型であり、スリーブ部14に対向するシャフト部11、環状部材12a及び環状部材12bによって径方向及び軸方向の荷重を支持する。
The fluid dynamic bearing 4 is a conical type, and supports radial and axial loads by a
対向する第1内周面14a及び環状部材12aの下面には動圧溝(不図示)が形成される。また、対向する第3内周面14c及び環状部材12bの上面には動圧溝(不図示)が形成される。動圧溝は回転部3の回転時に潤滑油50に流体動圧を誘起する。なお、第1内周面14a及び環状部材12aの下面の一方に動圧溝を形成してもよく、第3内周面14c及び環状部材12bの上面の一方に動圧溝を形成してもよい。
Dynamic pressure grooves (not shown) are formed on the lower surfaces of the first inner
スピンドルモータ1のコイル15に駆動電流を与えると、コイル15には磁束が発生する。コイル15とマグネット16との間の磁束の作用によりトルクが発生し、静止部2に対して回転部3が中心軸Lを中心として回転する。
When a drive current is applied to the
環状部材12a、12bに対してスリーブ部14が回転駆動すると、動圧溝はポンピング作用により微小間隙S中に充填された潤滑油50に流体動圧を誘起する。これにより、スリーブ部14は環状部材12a、12bと非接触で径方向及び軸方向に支持され、環状部材12a、12b及びシャフト部11に対して円滑に高速回転することができる。
When the
(4.潤滑油の構成)
潤滑油50は式(1)〜(3)で表される脂肪族カルボン酸モノエステル(以下、エステル化合物と呼ぶ)を基油とする。エステル化合物は潤滑油50の全質量に対して、90質量%以上であることが好ましく、93質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましい。
(4. Composition of lubricating oil)
The lubricating oil 50 uses an aliphatic carboxylic acid monoester represented by the formulas (1) to (3) (hereinafter referred to as an ester compound) as a base oil. The ester compound is preferably 90% by mass or more, more preferably 93% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more, based on the total mass of the lubricating oil 50.
また、式(1)〜(3)で表されエステル化合物の総炭素数は26以上32以下であることが好ましく、総炭素数29又は30がより好ましい。また、エステル化合物の分子量は454以上468以下が好ましい。 Further, the total carbon number of the ester compounds represented by the formulas (1) to (3) is preferably 26 or more and 32 or less, and more preferably 29 or 30. The molecular weight of the ester compound is preferably 454 or more and 468 or less.
潤滑油50が式(1)〜(3)で表されるエステル化合物を基油とすることにより、潤滑油50は流動性の低下を低減しながら、高温環境下において蒸発し難い。また、高湿環境下において分解等により低分子化した劣化物質が生成され難く、耐湿性に優れる。従って、式(1)〜(3)で表されるエステル化合物は流体動圧軸受4の潤滑油50として好適に用いられる。 By using the ester compounds represented by the formulas (1) to (3) as the base oil in the lubricating oil 50, the lubricating oil 50 is less likely to evaporate in a high temperature environment while reducing a decrease in fluidity. Further, in a high humidity environment, it is difficult to generate a deteriorated substance having a low molecular weight due to decomposition or the like, and it is excellent in moisture resistance. Therefore, the ester compounds represented by the formulas (1) to (3) are preferably used as the lubricating oil 50 for the fluid dynamic bearing 4.
具体的には、潤滑油50の流動性は、40℃における絶対粘度が10mPa・s以上12mPa・s以下の範囲にある。絶対粘度が10mPa・sより小さい場合、スリーブ部14と環状部材12a、12bが接触してスピンドルモータ1が破損するおそれがある。また、絶対粘度が12mPa・sより大きい場合、粘性摩擦によるエネルギー損失を増加してスピンドルモータ1の消費電力が増加する。
Specifically, the fluidity of the lubricating oil 50 is in the range where the absolute viscosity at 40 ° C. is 10 mPa · s or more and 12 mPa · s or less. If the absolute viscosity is less than 10 mPa · s, the
また、潤滑油50の流動点はJIS K 2269:1987に規定される方法で測定して−30℃以下であり、より好ましくは−35℃以下である。流動点が−30℃以下であれば、低温環境下においてもスピンドルモータ1を始動可能であり、所定のトルクが得られる。
The pour point of the lubricating oil 50 is −30 ° C. or lower, more preferably −35 ° C. or lower, as measured by the method specified in JIS K 2269: 1987. When the pour point is −30 ° C. or lower, the
また、潤滑油50は120℃の高温環境下において、1000時間が経過する前後で質量の変化率が0.9%以下であり、蒸発し難い特性(以下、「低蒸発性」)に優れる。 Further, the lubricating oil 50 has a mass change rate of 0.9% or less before and after 1000 hours have passed in a high temperature environment of 120 ° C., and is excellent in characteristics that it is difficult to evaporate (hereinafter, "low evaporation property").
また、潤滑油50は、湿度90%以上の高湿環境下においてエステル化合物の分解等による低分子化した劣化物質が2000時間以上生成されず、耐湿性に優れる。 Further, the lubricating oil 50 is excellent in moisture resistance because a deteriorated substance having a low molecular weight due to decomposition of an ester compound or the like is not generated for 2000 hours or more in a high humidity environment of 90% or more in humidity.
式(1)のエステル化合物はnが0のとき、エステル化合物のカルボン酸成分はα位で分岐するメチル基を2つ有する。nが1のとき、エステル化合物のカルボン酸成分はβ位で分岐するメチル基を2つ有する。 When n is 0, the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (1) has two methyl groups branched at the α-position. When n is 1, the carboxylic acid component of the ester compound has two methyl groups branched at the β-position.
α位又はβ位でメチル基を2つ分岐することにより、エステル化合物のカルボン酸成分のα炭素又はβ炭素はプロトンと結合していない四級炭素である。このため、酸化劣化により低分子化が発生し難い。これにより、エステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性が向上する。 By branching two methyl groups at the α- or β-position, the α-carbon or β-carbon of the carboxylic acid component of the ester compound is a quaternary carbon that is not bonded to a proton. Therefore, low molecular weight is unlikely to occur due to oxidative deterioration. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound is suppressed, and the low evaporation property of the lubricating oil 50 is improved.
また、式(1)のエステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するメチル基を2つ有する。β位でメチル基を2つ分岐することにより、アルコール成分のβ炭素はプロトンと結合していない四級炭素である。これにより、エステル化合物がカルボン酸とアルケンとに熱分解されて低分子化することが抑制される。これにより、エステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性が向上する。 Further, the alcohol component of the ester compound of the formula (1) has two methyl groups branched at the β-position. By branching two methyl groups at the β-position, the β-carbon of the alcohol component is a quaternary carbon that is not bonded to a proton. This prevents the ester compound from being thermally decomposed into a carboxylic acid and an alkene to reduce the molecular weight. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound is suppressed, and the low evaporation property of the lubricating oil 50 is improved.
また、式(1)のエステル化合物のカルボン酸成分はα位又はβ位で短いメチル基が分岐して分子量が大きくなる。また、エステル化合物のアルコール成分はβ位で短いメチル基が分岐して分子量が大きくなる。メチル基のような短い分岐によりエステル化合物の分子量を大きくすることにより、分子量増加による粘度及び流動点の上昇が抑制しながら潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (1) has a large molecular weight due to the branching of a short methyl group at the α-position or the β-position. In addition, the alcohol component of the ester compound has a large molecular weight due to the branching of a short methyl group at the β-position. By increasing the molecular weight of the ester compound by short branching such as a methyl group, the low evaporability of the lubricating oil 50 is further improved while suppressing the increase in viscosity and pour point due to the increase in molecular weight.
また、式(1)のエステル化合物のカルボン酸成分のR1は炭素数が7〜10の直鎖状のアルキル基であり、アルコール成分のR2は炭素数が10〜13の直鎖状のアルキル基であることがより好ましい。カルボン酸成分のR1の位置に長い直鎖状のアルキル基を配することにより、カルボニル基の炭素と酸素原子の分極が小さくなり、加水分解によるエステル化合物の低分子が発生し難くなる。これにより、潤滑油50の低蒸発性及び耐湿性がより向上する。 Further, R1 of the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (1) is a linear alkyl group having 7 to 10 carbon atoms, and R2 of the alcohol component is a linear alkyl group having 10 to 13 carbon atoms. Is more preferable. By arranging a long linear alkyl group at the position of R1 of the carboxylic acid component, the polarization of the carbon and oxygen atoms of the carbonyl group becomes small, and small molecules of the ester compound due to hydrolysis are less likely to be generated. As a result, the low evaporation property and moisture resistance of the lubricating oil 50 are further improved.
式(2)のエステル化合物のカルボン酸成分はアルコキシ基を有し、アルコキシ基のα位で分岐するメチル基を2つ有する。このとき、アルコキシ基のα炭素はプロトンと結合していない四級炭素である。このため、酸化劣化による低分子化が発生し難い。これにより、エステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性が向上する。 The carboxylic acid component of the ester compound of the formula (2) has an alkoxy group and has two methyl groups branched at the α-position of the alkoxy group. At this time, the α carbon of the alkoxy group is a quaternary carbon that is not bonded to a proton. Therefore, low molecular weight due to oxidative deterioration is unlikely to occur. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound is suppressed, and the low evaporation property of the lubricating oil 50 is improved.
また、式(2)はエステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するエチル基を1つ有する。β位にエチル基が結合することにより、立体障害によって分子間で六員環が生成され難い。これにより、熱分解によるエステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, in the formula (2), the alcohol component of the ester compound has one ethyl group branched at the β-position. Due to the binding of the ethyl group to the β-position, it is difficult to form a six-membered ring between molecules due to steric hindrance. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound due to thermal decomposition is suppressed, and the low evaporation property of the lubricating oil 50 is further improved.
また、式(2)のエステル化合物のカルボン酸成分はアルコキシ基のα位で短いメチル基が分岐して分子量が大きくなる。メチル基のような短い分岐によりエステル化合物の分子量を大きくすることにより、分子量増加による粘度及び流動点の上昇が抑制しながら潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (2) has a large molecular weight due to the branching of a short methyl group at the α-position of the alkoxy group. By increasing the molecular weight of the ester compound by short branching such as a methyl group, the low evaporability of the lubricating oil 50 is further improved while suppressing the increase in viscosity and pour point due to the increase in molecular weight.
また、式(2)のエステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するエチル基を1つ有する。エチル基の分岐によりエステル化合物の分子量を大きくすることにより、分子量増加による粘度及び流動点の上昇が抑制しながら潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, the alcohol component of the ester compound of the formula (2) has one ethyl group branched at the β-position. By increasing the molecular weight of the ester compound by branching the ethyl group, the low evaporability of the lubricating oil 50 is further improved while suppressing the increase in viscosity and pour point due to the increase in molecular weight.
また、式(2)のエステル化合物のカルボン酸成分はpが10又は11であり、カルボニル基とエーテル基の間に炭素数が10又は11の直鎖状の炭素鎖が配される。これにより、カルボニル基の炭素原子と酸素原子との分極を小さくして加水分解によるエステル化合物の低分子化が発生し難い。これにより、エステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性及び耐湿性がより向上する。 Further, the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (2) has p of 10 or 11, and a linear carbon chain having 10 or 11 carbon atoms is arranged between the carbonyl group and the ether group. As a result, the polarization between the carbon atom and the oxygen atom of the carbonyl group is reduced, and it is difficult for the ester compound to have a low molecular weight due to hydrolysis. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound is suppressed, and the low evaporation property and moisture resistance of the lubricating oil 50 are further improved.
また、式(2)のエステル化合物のカルボン酸成分のR3は炭素数が2〜4の直鎖状のアルキル基であることがより好ましい。これにより、潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, it is more preferable that R3 of the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (2) is a linear alkyl group having 2 to 4 carbon atoms. As a result, the low evaporation property of the lubricating oil 50 is further improved.
また、式(3)のエステル化合物はmが0のとき、エステル化合物のカルボン酸成分はα位で分岐するメチル基を2つ有する。mが1のとき、エステル化合物のカルボン酸成分はβ位で分岐するメチル基を2つ有する。 When the m of the ester compound of the formula (3) is 0, the carboxylic acid component of the ester compound has two methyl groups branched at the α-position. When m is 1, the carboxylic acid component of the ester compound has two methyl groups branched at the β-position.
α位又はβ位でメチル基を2つ分岐することにより、エステル化合物のカルボン酸成分のα炭素又はβ炭素はプロトンと結合していない四級炭素である。このため、酸化劣化による低分子化が発生し難い。これによりエステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 By branching two methyl groups at the α- or β-position, the α-carbon or β-carbon of the carboxylic acid component of the ester compound is a quaternary carbon that is not bonded to a proton. Therefore, low molecular weight due to oxidative deterioration is unlikely to occur. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound is suppressed, and the low evaporation property of the lubricating oil 50 is further improved.
また、式(3)のエステル化合物は、エステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するエチル基を1つ有する。β位にエチル基が結合することにより、立体障害によって分子間で六員環が生成され難い。これにより、熱分解によるエステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, in the ester compound of the formula (3), the alcohol component of the ester compound has one ethyl group branched at the β-position. Due to the binding of the ethyl group to the β-position, it is difficult to form a six-membered ring between molecules due to steric hindrance. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound due to thermal decomposition is suppressed, and the low evaporation property of the lubricating oil 50 is further improved.
また、式(3)のエステル化合物のカルボン酸成分はα位又はβ位で短いメチル基が分岐して分子量が大きくなる。また、エステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するエチル基を一つ有する。カルボン酸成分のα位又はβ位で短いメチル基を分岐したり、アルコール成分のβ位でエチル基を分岐してエステル化合物の分子量を大きくすることにより、分子量増加による粘度及び流動点の上昇が抑制しながら潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (3) has a large molecular weight due to the branching of a short methyl group at the α-position or the β-position. Further, the alcohol component of the ester compound has one ethyl group branched at the β-position. By branching a short methyl group at the α- or β-position of the carboxylic acid component or branching an ethyl group at the β-position of the alcohol component to increase the molecular weight of the ester compound, the viscosity and flow point increase due to the increase in molecular weight. The low evaporability of the lubricating oil 50 is further improved while suppressing it.
また、式(3)のエステル化合物のカルボン酸成分はqが7〜10であり、カルボニル基とエーテル基の間に炭素数が7〜10の直鎖状の炭素鎖が配される。これにより、カルボニル基の炭素原子と酸素原子の分極を小さくして加水分解によるエステル化合物の低分子化が発生し難い。これにより、エステル化合物の低分子化が抑制され、潤滑油50の低蒸発性及び耐湿性がより向上する。 Further, the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (3) has q of 7 to 10, and a linear carbon chain having 7 to 10 carbon atoms is arranged between the carbonyl group and the ether group. As a result, the polarization of the carbon atom and the oxygen atom of the carbonyl group is reduced, and it is difficult for the ester compound to have a low molecular weight due to hydrolysis. As a result, the molecular weight reduction of the ester compound is suppressed, and the low evaporation property and moisture resistance of the lubricating oil 50 are further improved.
また、式(3)のエステル化合物のカルボン酸成分のR5は炭素数が3〜6の直鎖状のアルキル基であることがより好ましい。これにより、潤滑油50の低蒸発性がより向上する。 Further, it is more preferable that R5 of the carboxylic acid component of the ester compound of the formula (3) is a linear alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. As a result, the low evaporation property of the lubricating oil 50 is further improved.
また、式(1)〜(3)のエステル化合物はエステル結合及びエーテル結合に由来する酸素原子を含む。このため、酸素原子同士が反発して結晶化され難い。このため、潤滑油50は低温環境下でも凝固し難く、良好な流動性を有すると考えられる。 Further, the ester compounds of the formulas (1) to (3) contain an oxygen atom derived from an ester bond and an ether bond. Therefore, the oxygen atoms repel each other and are difficult to crystallize. Therefore, it is considered that the lubricating oil 50 is hard to solidify even in a low temperature environment and has good fluidity.
また、潤滑油50は酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤を添加することによりエステル化合物が酸化劣化して分解されることが防がれる。 Further, the lubricating oil 50 may contain an antioxidant. By adding an antioxidant, it is possible to prevent the ester compound from being oxidatively deteriorated and decomposed.
酸化防止剤としては、ジフェニルアミン化合物、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、ヒンダードフェノール化合物、又はフォスファイトが挙げられる。 Antioxidants include diphenylamine compounds, alkylated phenyl-α-naphthylamines, hindered phenolic compounds, and phosphite.
また、潤滑油50は一般的な潤滑油添加剤である金属不活性化剤、さび止め剤、摩耗防止剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、加水分解防止剤等を含有してもよい。 Further, the lubricating oil 50 may contain a metal inactivating agent, a rust preventive agent, an abrasion inhibitor, a pour point lowering agent, a viscosity index improver, a hydrolysis inhibitor and the like, which are general lubricating oil additives. ..
次に本発明の効果について、実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。以下の実験では、潤滑油50の流動性、低蒸発性、耐湿性について評価を行った。 Next, the effects of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In the following experiments, the fluidity, low evaporation property, and moisture resistance of the lubricating oil 50 were evaluated.
以下の実施例1〜実施例8及び比較例1〜4に係る潤滑油は全て基油として分子量が426以上468以下の脂肪族カルボン酸エステルを用いた。また、基油は潤滑油50の全組成物の98.0質量%を占める。また、潤滑油50は酸化防止剤(株式会社BASFジャパン製、型番:INGANOX L57)が1.00質量%、加水分解抑制剤(カルボジイミド化合物)が0.5質量%、その他の添加剤が0.5質量%添加されている。 As the lubricating oils according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 below, aliphatic carboxylic acid esters having a molecular weight of 426 or more and 468 or less were used as base oils. The base oil accounts for 98.0% by mass of the total composition of the lubricating oil 50. The lubricating oil 50 contains 1.00% by mass of an antioxidant (manufactured by BASF Japan Ltd., model number: INGANOX L57), 0.5% by mass of a hydrolysis inhibitor (carbodiimide compound), and 0. 5% by mass is added.
実施例1の潤滑油50は上記式(1)で表されるエステル化合物を基油とする。また、nは0であり、R1は炭素数が8の直鎖状のアルキル基であり、R2は炭素数が12の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合部の分子量は454であり、総炭素数は29である。 The lubricating oil 50 of Example 1 uses the ester compound represented by the above formula (1) as a base oil. Further, n is 0, R1 is a linear alkyl group having 8 carbon atoms, and R2 is a linear alkyl group having 12 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 454, and the total carbon number is 29.
実施例2の潤滑油50は実施例1のエステル化合物とR2が異なる以外は実施例1と同一構成である。R2は炭素数が13の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合物の分子量は468であり、総炭素数は30である。 The lubricating oil 50 of Example 2 has the same configuration as that of Example 1 except that R2 is different from that of the ester compound of Example 1. R2 is a linear alkyl group having 13 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the ester compound is 468, and the total carbon number is 30.
実施例3の潤滑油50は上記式(1)で表されるエステル化合物を基油とする。また、nは1であり、R1は炭素数が7の直鎖状のアルキル基であり、R2は炭素数が12の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合部の分子量は454であり、総炭素数は29である。 The lubricating oil 50 of Example 3 uses the ester compound represented by the above formula (1) as a base oil. Further, n is 1, R1 is a linear alkyl group having 7 carbon atoms, and R2 is a linear alkyl group having 12 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 454, and the total carbon number is 29.
実施例4の潤滑油50は実施例3で用いられたエステル化合物とR2が異なる以外は実施例3と同一構成である。R2は炭素数が13の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合物の分子量は468であり、総炭素数は30である。 The lubricating oil 50 of Example 4 has the same configuration as that of Example 3 except that R2 is different from the ester compound used in Example 3. R2 is a linear alkyl group having 13 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the ester compound is 468, and the total carbon number is 30.
実施例5の潤滑油50は上記式(2)で表されるエステル化合物を基油とする。また、pは10であり、R3は炭素数が3の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合部の分子量は454であり、総炭素数は29である。 The lubricating oil 50 of Example 5 uses the ester compound represented by the above formula (2) as a base oil. Further, p is 10, and R3 is a linear alkyl group having 3 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 454, and the total carbon number is 29.
実施例6の潤滑油50は実施例5で用いられたエステル化合物とR3が異なる以外は実施例5と同一構成である。R3は炭素数が4の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合物の分子量は468であり、総炭素数は30である。 The lubricating oil 50 of Example 6 has the same configuration as that of Example 5 except that R3 is different from the ester compound used in Example 5. R3 is a linear alkyl group having 4 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the ester compound is 468, and the total carbon number is 30.
実施例7の潤滑油50は上記式(3)で表されるエステル化合物を基油とする。また、mは0であり、qは8である。R5は炭素数が5の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合部の分子量は454であり、総炭素数は29である。 The lubricating oil 50 of Example 7 uses the ester compound represented by the above formula (3) as a base oil. Further, m is 0 and q is 8. R5 is a linear alkyl group having 5 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 454, and the total carbon number is 29.
実施例8の潤滑油50は実施例7で用いられたエステル化合物とR5が異なる以外は実施例7と同一構成である。R5は炭素数が6の直鎖状のアルキル基である。このとき、エステル化合物の分子量は468であり、総炭素数は30である。 The lubricating oil 50 of Example 8 has the same configuration as that of Example 7 except that R5 is different from the ester compound used in Example 7. R5 is a linear alkyl group having 6 carbon atoms. At this time, the molecular weight of the ester compound is 468, and the total carbon number is 30.
[比較例1]
比較例1の潤滑油は式(4)で表されるエステル化合であるセバシン酸ジ2−エチルヘキシルを基油とする。このとき、エステル化合部の分子量は426であり、総炭素数は26である。
[Comparative Example 1]
The lubricating oil of Comparative Example 1 is based on di2-ethylhexyl sebacate, which is an esterification compound represented by the formula (4). At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 426, and the total carbon number is 26.
式(4)のエステル化合物のカルボン酸成分はα位及びβ位で分岐するメチル基を有していない。 The carboxylic acid component of the ester compound of the formula (4) does not have a methyl group branched at the α-position and the β-position.
[比較例2]
比較例2の潤滑油は式(5)で表されるエステル化合物を基油とする。このとき、エステル化合部の分子量は454であり、総炭素数は28である。
[Comparative Example 2]
The lubricating oil of Comparative Example 2 uses the ester compound represented by the formula (5) as a base oil. At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 454, and the total carbon number is 28.
式(5)のエステル化合物のカルボン酸成分はα位及びβ位で分岐するメチル基を有していない。また、式(5)のエステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するメチル基及びエチル基を有していない。 The carboxylic acid component of the ester compound of the formula (5) does not have a methyl group branched at the α-position and the β-position. Further, the alcohol component of the ester compound of the formula (5) does not have a methyl group and an ethyl group branched at the β-position.
[比較例3]
比較例3の潤滑油は式(6)で表されるエステル化合物を基油とする。このとき、エステル化合部の分子量は440であり、総炭素数は27である。
[Comparative Example 3]
The lubricating oil of Comparative Example 3 uses the ester compound represented by the formula (6) as a base oil. At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 440, and the total carbon number is 27.
式(6)のエステル化合物のカルボン酸成分はα位及びβ位で分岐するメチル基を有していない。また、式(6)のエステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するメチル基及びエチル基を有していない。 The carboxylic acid component of the ester compound of the formula (6) does not have a methyl group branched at the α-position and the β-position. Further, the alcohol component of the ester compound of the formula (6) does not have a methyl group and an ethyl group branched at the β-position.
[比較例4]
比較例4の潤滑油は式(7)で表されるエステル化合物を基油とする。このとき、エステル化合部の分子量は440であり、総炭素数は28である。
[Comparative Example 4]
The lubricating oil of Comparative Example 4 is based on the ester compound represented by the formula (7). At this time, the molecular weight of the esterified compound portion is 440, and the total carbon number is 28.
式(7)のエステル化合物のカルボン酸成分はα位及びβ位で分岐するメチル基を有していない。また、式(7)のエステル化合物のアルコール成分はβ位で分岐するメチル基及びエチル基を有していない。 The carboxylic acid component of the ester compound of the formula (7) does not have a methyl group branched at the α-position and the β-position. Further, the alcohol component of the ester compound of the formula (7) does not have a methyl group and an ethyl group branched at the β-position.
[絶対粘度の測定]
実施例1〜8及び比較例1〜4に係る潤滑油をJIS Z 8803:2011に規定される方法で、40℃における絶対粘度(mPa・s)を測定した。測定結果を表1に示す。
[Measurement of absolute viscosity]
The lubricating oils of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were measured for absolute viscosity (mPa · s) at 40 ° C. by the method specified in JIS Z 8803: 2011. The measurement results are shown in Table 1.
[絶対流動点の測定]
実施例1〜8及び比較例1〜4に係る潤滑油をJIS K 2269:1987に規定される方法で、流動点(℃)を測定した。測定結果を表1に示す。
[Measurement of absolute pour point]
The pour point (° C.) of the lubricating oils according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 was measured by the method specified in JIS K 2269: 1987. The measurement results are shown in Table 1.
[質量変化率の測定]
実施例1〜8及び比較例1〜4に係る潤滑油を120℃の恒温槽で1000時間保管し、保管前後の潤滑油の質量変化率を求めて、低蒸発性を評価した。評価結果を表1に示す。なお、質量変化率は以下の式により求められる。
[Measurement of mass change rate]
The lubricating oils of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were stored in a constant temperature bath at 120 ° C. for 1000 hours, and the mass change rate of the lubricating oil before and after storage was determined to evaluate low evaporability. The evaluation results are shown in Table 1. The mass change rate is calculated by the following formula.
変化率(質量%)=(保管前の潤滑油の質量−保管後の潤滑油の質量)/保管前の潤滑油の質量×100 Rate of change (mass%) = (mass of lubricating oil before storage-mass of lubricating oil after storage) / mass of lubricating oil before storage x 100
[耐湿時間の測定]
実施例1〜8及び比較例1〜4に係る潤滑油を110℃、湿度95%の恒温槽に保存し、液体クロマトグラフィーにより劣化物質が観察されるまでの時間(耐湿性時間)を測定し、測定結果を表1に示す。
[Measurement of moisture resistance time]
The lubricating oils of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were stored in a constant temperature bath at 110 ° C. and a humidity of 95%, and the time until a deteriorated substance was observed by liquid chromatography (moisture resistance time) was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[流動性の評価]
表1に示すように、実施例1〜実施例8の潤滑油50は40℃の絶対粘度が10.6(mP・s)以上11.8(mP・s)以下の範囲にある。これにより、実施例1〜実施例8の潤滑油50は流動性に優れることが確認された。
[Evaluation of liquidity]
As shown in Table 1, the lubricating oils 50 of Examples 1 to 8 have an absolute viscosity at 40 ° C. of 10.6 (mP · s) or more and 11.8 (mP · s) or less. From this, it was confirmed that the lubricating oil 50 of Examples 1 to 8 has excellent fluidity.
表1に示すように、実施例1〜実施例8の潤滑油50は流動点が−30℃以下である。これにより、実施例1〜実施例8の潤滑油50は低温環境下において流動性に優れることが確認された。 As shown in Table 1, the lubricating oil 50 of Examples 1 to 8 has a pour point of −30 ° C. or lower. As a result, it was confirmed that the lubricating oils 50 of Examples 1 to 8 have excellent fluidity in a low temperature environment.
[低蒸発性の評価] [Evaluation of low evaporation]
表1に示すように、実施例1〜実施例8の潤滑油は質量変化率が0.9質量%以下であり、低蒸発性に優れることが確認された。 As shown in Table 1, it was confirmed that the lubricating oils of Examples 1 to 8 had a mass change rate of 0.9% by mass or less and were excellent in low evaporation property.
[耐湿性の評価] [Evaluation of moisture resistance]
表1に示すように、実施例1〜実施例8の潤滑油は耐湿性時間が2000時間を超えており、耐湿性に優れることが確認された。 As shown in Table 1, it was confirmed that the lubricating oils of Examples 1 to 8 had a moisture resistance time of more than 2000 hours and were excellent in moisture resistance.
また、表1に示すように、比較例1、比較例4の潤滑油は実施例1〜実施例8の潤滑油と40℃の絶対粘度が同程度であるが、低蒸発性及び耐湿性に劣る。また、比較例2及び比較例3の潤滑油は蒸発率が低いが、流動点が高く、耐湿性が低い。このため、低温環境下における流動性に劣る。従って、実施例1〜実施例8の潤滑油は流動性の低下を低減しながら、高温環境下において蒸発し難く、高湿環境下において分解等により低分子化し難いことがわかった。 Further, as shown in Table 1, the lubricating oils of Comparative Examples 1 and 4 have the same absolute viscosity at 40 ° C. as the lubricating oils of Examples 1 to 8, but have low evaporation property and moisture resistance. Inferior. Further, the lubricating oils of Comparative Examples 2 and 3 have a low evaporation rate, but have a high pour point and low moisture resistance. Therefore, it is inferior in fluidity in a low temperature environment. Therefore, it was found that the lubricating oils of Examples 1 to 8 are difficult to evaporate in a high temperature environment and difficult to be reduced in molecular weight by decomposition or the like in a high humidity environment while reducing the decrease in fluidity.
(5.その他)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではコニカル型の流体動圧軸受4を適用したが、コニカル型に限定することなく、例えば、スラスト型の流体動圧軸受4を適用してもよい。
(5. Others)
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the present embodiment. For example, in the present embodiment, the conical type hydrodynamic bearing 4 is applied, but the conical type is not limited to the conical type, and for example, the thrust type fluid dynamic bearing 4 may be applied.
また、本実施形態では、アウターロータ型スピンドルモータについて説明したが、本発明は、インナーロータ型スピンドルモータにも適用することができる。 Further, in the present embodiment, the outer rotor type spindle motor has been described, but the present invention can also be applied to the inner rotor type spindle motor.
1・・・スピンドルモータ、2・・・静止部、3・・・回転部、4・・・流体動圧軸受、11・・・シャフト部、12a、12b・・・環状部材、13・・・保持部材、13a・・・凹部、13b・・・フランジ部、14・・・スリーブ部、14a・・・第1内周面、14b・・・第2内周面、14c・・・第3内周面、15・・・コイル、16・・・マグネット、17・・・ベース部、17a・・・貫通孔、17b・・・ホルダ部、18・・・ステータコア、18a・・・コアバッック、18b・・・ティース、19・・・シール部、20・・・ディスク、22・・・スペーサ、30・・・アクセス部、50・・・潤滑油、L・・・中心軸、S・・・微小間隙 1 ... Spindle motor, 2 ... Stationary part, 3 ... Rotating part, 4 ... Fluid dynamic bearing, 11 ... Shaft part, 12a, 12b ... Annular member, 13 ... Holding member, 13a ... recess, 13b ... flange portion, 14 ... sleeve portion, 14a ... first inner peripheral surface, 14b ... second inner peripheral surface, 14c ... third inner Peripheral surface, 15 ... coil, 16 ... magnet, 17 ... base part, 17a ... through hole, 17b ... holder part, 18 ... stator core, 18a ... core back, 18b ... ... Teeth, 19 ... Seal part, 20 ... Disc, 22 ... Spacer, 30 ... Access part, 50 ... Lubricating oil, L ... Central axis, S ... Micro gap
Claims (9)
下記式(1)〜(3)のいずれかで表される脂肪族カルボン酸モノエステルを含有する流体動圧軸受用潤滑油。
Lubricating oil for fluid dynamic bearings containing an aliphatic carboxylic acid monoester represented by any of the following formulas (1) to (3).
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