專利名稱：改進(jìn)的主軸電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于磁記錄裝置的帶有改進(jìn)的潤(rùn)滑劑的主軸電機(jī)。數(shù)字磁記錄數(shù)據(jù)存貯工業(yè)的近期增長(zhǎng)速度顯示記錄密度和傳輸速度令人著目的年增長(zhǎng)率和查找時(shí)間的減少。為了繼續(xù)這一增長(zhǎng)率曲線，記錄工業(yè)界正被迫在磁記錄裝置的設(shè)計(jì)和操作方面做出一些重要的變化。用于數(shù)據(jù)存貯的數(shù)字磁記錄裝置一般包括一薄膜記錄磁盤(pán)，一用于驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)的主軸電機(jī)，和一在磁盤(pán)上讀／寫(xiě)信息的沿磁盤(pán)表面移動(dòng)或在磁盤(pán)表面上移動(dòng)的探頭或傳感器。薄膜記錄磁盤(pán)一般包括一基體、一磁性層如鈷-基金屬合金、一保護(hù)性的非晶形碳層和一設(shè)置在碳層外的全氟聚醚層。記錄磁盤(pán)裝在主軸電機(jī)上以高轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)。主軸電機(jī)一般包括(ⅰ)安裝在外殼上的主軸，(ⅱ)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在主軸上的主軸軸套，和(ⅲ)覆蓋位于主軸和／或軸套內(nèi)形成的座圈里的球軸承的潤(rùn)滑劑。
探頭或傳感器裝在帶有空氣支承面的支臂或滑臂上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)產(chǎn)生的氣墊在運(yùn)轉(zhuǎn)期間支承它們靠近磁盤(pán)數(shù)據(jù)面。
這種裝置還包括一個(gè)控制位置的驅(qū)動(dòng)器，后者連結(jié)到支臂上，用于在讀／寫(xiě)操作期間將探頭移動(dòng)到磁盤(pán)上要求的位置。
傳統(tǒng)的磁記錄裝置以約3600 RPM至7000 RPM以上的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在磁盤(pán)裝置以更高的轉(zhuǎn)速，例如大于7500 RPM，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在短期間內(nèi)主軸電機(jī)即開(kāi)始承受伴隨主軸軸承潤(rùn)滑劑的化學(xué)損壞產(chǎn)生的聲頻振動(dòng)。在這種聲頻振動(dòng)存在下記錄裝置的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致主軸軸承的機(jī)械損壞。
本發(fā)明的目的是提供帶有改進(jìn)的潤(rùn)滑劑的主軸電機(jī)，這種電機(jī)以更高的轉(zhuǎn)速長(zhǎng)期地運(yùn)轉(zhuǎn)而沒(méi)有不能接受的聲頻振動(dòng)。
其它目的和優(yōu)點(diǎn)會(huì)從以下的說(shuō)明中明顯地看出來(lái)。
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)字磁記錄數(shù)據(jù)存貯裝置的改進(jìn)的主軸電機(jī)，這種電機(jī)能夠以高轉(zhuǎn)速有效地運(yùn)行。磁記錄裝置一般包括(a)一記錄磁盤(pán)；(b)一與磁盤(pán)相連的主軸電機(jī)，能以選定的轉(zhuǎn)速，從3000至大于7000 RPM，例如10000～20000 RPM驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)；(c)一探頭，支承在空氣支承支臂(探頭和支臂是一個(gè)整體元件)上，用于從磁盤(pán)的磁性層以磁性方法讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)；和(d)一驅(qū)動(dòng)器，連結(jié)到用于移動(dòng)探頭橫過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁盤(pán)的支臂的頭部。無(wú)炭刷直流永磁主軸電機(jī)包括(ⅰ)一安裝于外殼上的主軸，(ⅱ)一可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在主軸上的主軸軸套，和(ⅲ)覆蓋位于主軸和／或軸套內(nèi)形成的座圈里的球軸承的潤(rùn)滑劑。這種改進(jìn)的潤(rùn)滑劑含有增稠劑、油、烷基二苯基胺和烷基二硫代氨基甲酸鹽。這種潤(rùn)滑劑改善了磁盤(pán)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行情況。
在下面的詳細(xì)描述和附圖中更透徹的描述本發(fā)明。


圖1是記錄磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)斷面圖。
圖2是記錄磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)的俯視圖。
圖3帶有主軸電機(jī)的磁盤(pán)記錄裝置的橫截面圖。
圖4是另一個(gè)主軸電機(jī)的橫截面圖。
本發(fā)明涉及改進(jìn)的高性能主軸電機(jī)，用于以磁性方式讀／寫(xiě)數(shù)據(jù)的數(shù)字磁盤(pán)記錄裝置。
參看圖1和2，示出一個(gè)記錄磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)裝置。記錄磁盤(pán)2由有軸套6的主軸電機(jī)4驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。磁盤(pán)通常包括一基體、一金屬磁性層、一任選的碳層和一粘接的或非粘接的聚合物層，例如全氟聚醚層。
讀／寫(xiě)頭或傳感器8在一個(gè)支臂的追蹤端上，或觸頭10上。適用的觸頭是正向或反向空氣支承觸頭。適用的反向空氣支承觸頭在專利US 4894740和US 5438467中有描述，這些描述本文用作參考。讀／寫(xiě)頭8可以是一個(gè)感應(yīng)讀／寫(xiě)傳感器，或是一個(gè)帶有磁阻讀傳感器的感應(yīng)寫(xiě)傳感器。觸頭10通過(guò)一個(gè)剛性臂14和懸架16連結(jié)到致動(dòng)器12上。懸架16提供偏壓力，把觸頭10推向記錄盤(pán)2的表面上。
在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行期間，主軸電機(jī)4驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)2以恒速按箭頭22的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，致動(dòng)器12一通常是一直線式繞組電機(jī)或轉(zhuǎn)動(dòng)式繞組電機(jī)一推動(dòng)觸頭10大體上沿徑向橫過(guò)磁盤(pán)2的表面使讀／寫(xiě)頭可以訪問(wèn)磁盤(pán)2上不同的數(shù)據(jù)軌道。
參看圖3，讀／寫(xiě)頭20和22通過(guò)臂26和28以及懸臂30和32連結(jié)到致動(dòng)器24上。磁盤(pán)34支承在可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于軸40上的軸套或轉(zhuǎn)子38上。軸40支承在外殼42上。多個(gè)永磁鐵(例如，60和62)以環(huán)狀磁塊的形式貼附在軸套38上。定子64支承在外殼42上并且有多個(gè)軸向支柱66和68，線圈70和72繞在這些支柱上。磁鐵60和62優(yōu)選用高磁矩材料例如釹-鐵-硼或釤-鈷制造。環(huán)狀磁鐵包括多個(gè)單個(gè)的帶有磁場(chǎng)的磁塊，磁場(chǎng)的指向圍繞環(huán)圈交替地沿徑向朝外或朝內(nèi)。當(dāng)將電流加到定子的每一個(gè)線圈時(shí)，感應(yīng)出的磁場(chǎng)吸引或排斥永磁塊使軸套轉(zhuǎn)動(dòng)。
在軸套38和軸40之間形成一個(gè)環(huán)形座圈。適用的環(huán)形座圈包括固定在軸40上并且是軸40的一部分的內(nèi)座圈44和46，和固定在軸套38上并且是軸套38的一部分的外座圈48和50。球軸承52、54、56和58設(shè)置在由座圈44、46、48和50形成的環(huán)形座圈軌道。參看圖4，示出一個(gè)在軸套內(nèi)的無(wú)電刷直流主軸電機(jī)，包括軸80、和帶有用于支承磁盤(pán)的凸緣84的軸套82。這個(gè)軸有內(nèi)座圈86和88而軸套有外座圈90和92。永磁塊94和96固定在軸套82上。定子的線圈98和100固定到軸80上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它適用的主軸電機(jī)是，例如在專利US 5 502 605；4 841 393；5 484 119；4 841 393和5 296 981所述，其公開(kāi)內(nèi)容在本文中作為參考用于各種目的。
環(huán)形座圈填充有一種特殊的涂覆在球軸承上的潤(rùn)滑脂。這種潤(rùn)滑脂一般含有增稠劑、油、C1-10烷基二苯基胺和C1-10烷基二硫代氨基甲酸鹽。
這種潤(rùn)滑劑的第一種組分是一種油。適用的油包括酯油(例如合成酯油)和礦物油(例如聚α-烯油)。優(yōu)選的油是一種酯油。這種酯油可以帶有支鏈并可以帶有某些未反應(yīng)的羥基。適用的酯油是二-C1-10烷基(例如二辛基、二丁基、二乙己基)的癸二酸酯；C1-10羧酸的季戊四醇四酯；三-C1-6烷基和三羥甲基丙烷三庚酸酯。適用的酯油具有下列的分子式C(CH2OOC(CH2)xCH3)4，式中x是1~10。優(yōu)選的酯油是季戊四醇戊酯。這種潤(rùn)滑劑的第二種組分是C1-10烷基二芳胺。適用的胺是C2-10烷基化的二苯基胺和C2-10烷基化的苯基萘胺。優(yōu)選的胺是C2-10烷基二苯基胺，例如二辛基二苯基胺。這種潤(rùn)滑劑的第三種組分是過(guò)渡金屬的二C1-10烷基二硫代氨基甲酸鹽。一種適用的氨基甲酸鹽是二戊基二硫代氨基甲酸鋅。其它適用于氨基甲酸鹽的過(guò)渡金屬是銅、鋅、銻和鎘。這種潤(rùn)滑劑的最后一種組分是增稠劑。適用的增稠劑如脂肪酸鹽和聚脲是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。適用的脂肪酸表面活性劑包括堿或堿土金屬(例如鋰、鈉、鈣、鋇)的可任意地帶有一個(gè)或多個(gè)羥基取代基的C10-26(優(yōu)選C16-20)脂肪酸鹽。優(yōu)選的表面活性劑是羥基硬脂酸鋰。其它表面活性劑包括堿金屬的棕櫚酸鹽和堿金屬的二十烷基酸鋰(C20)。
潤(rùn)滑劑優(yōu)選含有大約等摩爾量的胺和氨基甲酸鹽組分，例如
是約0．40～0．60，優(yōu)選約0．45～0．55，更優(yōu)選約0．48～0．52，最優(yōu)選約0．5?？偟陌泛桶被姿猁}的摩爾數(shù)／油的升數(shù)比優(yōu)選大于約0．015，更優(yōu)選大于約0．02而小于約0．15，優(yōu)選小約0．10，更優(yōu)選小于約0．05。
令人驚異的是，這種潤(rùn)滑劑的協(xié)合作用能夠不降低性能地使主軸電機(jī)長(zhǎng)期地高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它次要組分(例如小于5％重量)也可以加入該潤(rùn)滑劑里，例如抗氧化劑、金屬減活化劑、抗摩擦劑、腐蝕抑制劑和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它添加劑。
以下的實(shí)施是本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。這些詳細(xì)的說(shuō)明屬于上面較為一般描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且用于舉例說(shuō)明上面較為一般描述的本發(fā)明。這些實(shí)施例僅僅用于描述的目的，并不打算作為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。實(shí)施例做了幾種潤(rùn)滑劑組合物的穩(wěn)定性試驗(yàn)。每種組合物包括以下的組分二戊基二硫代氨基甲酸鋅、二辛基二苯基胺和酯油(季戊四醇四戊酸酯、己酸酯和庚酸酯的摻合物)。將5g含添加劑的這種油組合物放置在50ml的Pyrex燒杯里并且用鋅箔蓋住。在鋅箔的中央一個(gè)5mm的孔可以進(jìn)行定期取樣用于油的分析。在一些試驗(yàn)中將清潔的球軸承浸沒(méi)在這種油里。組合物用UV光譜測(cè)定法監(jiān)測(cè)，在200～300nm之間沒(méi)有測(cè)量出突現(xiàn)的吸收譜線。這些結(jié)果示于表1中。從這些結(jié)果中可以看出含有大約等摩爾量氨基甲酸鹽和胺組分的組合物的穩(wěn)定性表現(xiàn)出協(xié)合改進(jìn)。
表1
摩爾／升摩爾／升 摩爾餾份試驗(yàn)序號(hào) 球軸承 氨基甲酸胺 胺+氨基甲 DDA生命期鹽酸鹽 (小時(shí)
雖然本發(fā)明已經(jīng)用特定的實(shí)施例予以描述，其描述細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對(duì)它的限定，因?yàn)楹苊黠@各個(gè)實(shí)施例、改變和改進(jìn)都可以不脫離本發(fā)明的精神和范圍，因而可以理解這些等價(jià)的實(shí)施例被確定為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于磁記錄裝置里的主軸電機(jī)，包括一主軸，一轉(zhuǎn)子和插入在主軸和轉(zhuǎn)子之間的多個(gè)軸承，軸承涂覆了潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑包含有增稠劑、油、烷基二芳胺和過(guò)渡金屬的C1-10烷基二硫代氨基甲酸鹽，其中胺的摩爾數(shù)／油的升數(shù)／胺和氨基甲酸鹽的摩爾數(shù)／油的升數(shù)是約0．40～0．60和胺和氨基甲酸鹽的摩爾數(shù)／油的升數(shù)大于0．015。
2.權(quán)利要求1的電機(jī)，其特征在于增稠劑是堿金屬的羥基硬脂酸鹽。
3.權(quán)利要求2的電機(jī)，其特征在于油是酯油。
4.權(quán)利要求3的電機(jī)，其特征在于C1-10烷基二芳胺是C1-10二烷基二苯基胺或C1-10二烷基苯基萘基胺。
5.權(quán)利要求3的電機(jī)，其特征在于烷基二芳胺是二辛基二苯基胺。
6.權(quán)利要求3的電機(jī)，其特征在于過(guò)渡金屬選自于鋅、銅、銻或鎘。
7.權(quán)利要求6的電機(jī)，其特征在于二硫代氨基甲酸鹽是二戊基二硫代氨基甲酸鋅。
8.權(quán)利要求3的電機(jī)，其特征在于酯油是二-C1-10烷基癸二酸酯、季戊四醇四C2-10鏈烷酸酯、偏苯三酸三酯或三羥甲基丙烷三庚酸酯。
9.權(quán)利要求8的電機(jī)，其特征在于酯油是季戊四醇四C2-8烷基鏈烷酸酯。
10.用于磁記錄裝置里的主軸電機(jī)，包括一主軸，一轉(zhuǎn)子和位于主軸和轉(zhuǎn)子之間形成的環(huán)形座圈中的多個(gè)軸承，軸承涂覆了潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑包含羥基硬脂酸鋰、酯油、二辛基二苯基胺和二戊基二硫代氨基甲酸鋅，其中胺的摩爾數(shù)／油的升數(shù)／胺和氨基甲酸鹽的摩爾數(shù)／油的升數(shù)是約0．40～0．60，和胺和氨基甲酸鹽的摩爾數(shù)／油的升數(shù)大于0．015。
11.權(quán)利要求10的電機(jī)，其特征在酯油是季戊四醇四C4-8烷基鏈烷酸酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁記錄數(shù)據(jù)存貯裝置里的改進(jìn)的主軸電機(jī),這種電機(jī)能夠以高轉(zhuǎn)速有效地運(yùn)行。這種主軸電機(jī)帶有涂覆了改進(jìn)的潤(rùn)滑劑的球軸承。這種改進(jìn)的潤(rùn)滑劑含有羥基硬脂酸的堿金屬鹽、酯油、二烷基二苯基胺和二烷基二硫代氨基甲酸鹽。這種潤(rùn)滑劑提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行情況。
文檔編號(hào)G11B19/20GK1206738SQ9810772
公開(kāi)日1999年2月3日 申請(qǐng)日期1998年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月26日
發(fā)明者T·E·卡爾基斯, H·S·納加拉杰 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司