CH670323A5

CH670323A5 -

Info

Publication number: CH670323A5
Application number: CH1374/85A
Authority: CH
Inventors: Dieter Elsaesser; Johann Von Der Heide
Original assignee: Papst Motoren Gmbh & Co Kg
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1985-03-30
Publication date: 1989-05-31
Also published as: GB8910359D0; HK29395A; GB8513759D0; GB2217522A; GB2173049A; SG13893G; GB2217522B; HK29295A; GB2173049B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Plattenspeicherantrieb mit einem kollektorlosen Antriebsmotor, der einen mit einer Wicklung versehenen Stator und einen den Stator unter Bildung eines im wesentlichen zylindrischen Luftspalts koaxial umgreifenden Aussenrotor mit einem permanentmagnetischen Motormagneten und einem weichmagnetischen Rückschluss aufweist, sowie mit einer zu dem Rückschluss konzentrischen und mit dem Rückschluss drehfest verbundenen Nabe, die mit einem Plattenträgerabschnitt versehen ist, der zwecks Aufnahme mindestens einer in einem Reinraum angeordneten Speicherplatte durch die Mittelöffnung der Speicherplatte hindurchsteckbar ist.

Bei einem bekannten Plattenspeicherantrieb dieser Art (Fig. 3 und 4 der DE-OS 31 35 385) ist als Nabe zur Aufnahme der Speicherplatte oder Speicherplatten ein relativ massiver Körper vorgesehen, der im Bereich des Plattenträgerabschnitts in axialer Richtung verlaufende Lagerstege aufweist, mit einer Welle über eine in die Nabe eingepresste oder eingegossene Lagerbuchse drehfest verbunden ist und mit dem Plattenträgerabschnitt einen kleineren Teil der Axialabmessung der magnetisch aktiven Stator- und Rotorteile, d.h. der Statorwicklung und des damit zusammenwirkenden Motormagneten, übergreift.

Bei Plattenspeichern besteht ein zunehmendes Bedürfnis an einer Verringerung des Raumbedarfs des Speichers. Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Plattenspeicherantrieb zu schaffen, der besonders wenig Raum einnimmt und damit eine Minimierung der Plattenspeicherabmes-sungen insbesondere in axialer Richtung zulässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelösst, dass die Statorwicklung und der damit zusammenwirkende Motormagnet mindestens zur Hälfte ihrer axialen Abmessung innerhalb des von dem Plattenträgerabschnitt der Nabe umschlossenen Raumes untergebracht sind. Die magnetisch aktiven Teile des Antriebsmotors kommen bei dieser Konstruktion zum grösseren Teil innerhalb des Raumes zu liegen, der für die Halterung der Speicherplatten, insbesondere magnetische Hartspeicherplatten, aber auch Speicherplatten anderer Art, z.B. optische Speicherplatten, ohnehin benötigt wird.

Bevorzugt sind die Statorwicklung und der damit zusammenwirkende Motormagnet mindestens zu Zweidrittel ihrer axialen Abmessung innerhalb des von dem Plattenträgerabschnitt umschlossenen Raumes untergebracht. Eine besonders raumsparende Gesamtanordnung wird erhalten, wenn die ma5

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gnetisch aktiven Stator- und Rotorteile im wesentlichen vollständig innerhalb dieses Raumes sitzen.

Der Durchmesser der Mittelöffnung von Speicherplatten, beispielsweise magnetischen Hartspeicherplatten, ist genormt und damit in seiner Grösse auf einen festen Wert begrenzt. Andererseits erfordert die Aufbringung der Antriebsenergie eine gewisse Motorgrösse. Die Verhältnisse sind besonders kritisch bei bekannten kleinen Speicherplatten mit einem Mittelöffnungsdurchmesser von z.B. nur 25 mm. Um für die magnetisch aktiven Motorteile in dem im Durchmesser beschränkten Raum der Speicherplattenmittelöffnung möglichst viel Platz bereitzustellen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Wandstärke des Plattenträgerabschnitts der Nabe so weit minimiert, wie dies mit Rücksicht auf die mechanische Festigkeit möglich ist. Dabei ist die Wandstärke des Plattenträgerabschnitts zweckmässig höchstens gleich der und vorzugsweise kleiner als die Wandstärke des dazu konzentrischen Teils des magnetischen Rückschlusses.

Bevorzugt hat ferner der Plattenträgerabschnitt eine zylindrische Aussenumfangsfläche, d.h. eine von den bekannten Lagerstegen oder -rippen freie Umfangsfläche, weil dies gleichfalls dazu beiträgt, unter Berücksichtigung des fest vorgegebenen Durchmessers der Mittelöffnung der Speicherplatten sowie der notwendigen mechanischen Festigkeit der Nabe für die magnetisch aktiven Motorteile einen maximalen Querschnitt bereitzustellen.

Mindestens die im Reinraum liegenden Oberflächenteile der Nabe dürfen auch im Langzeiteinsatz des Plattenspeicheran-triebs keine oder praktisch keine Schmutzteilchen, z.B. aufgrund von Oxidationsvorgängen, in den Reinraum abgeben. Vorzugsweise besteht die Nabe aus einem auch nach einer abspanenden Bearbeitung reinraumtauglichen Werkstoff, d.h. einem Werkstoff, der selbst im Anschluss an eine abspanende Bearbeitung und ohne auf eine solche Bearbeitung folgende korrosionshemmende Nachbehandlung den bei Plattenspeichern notwendigen strengen Reinheitsbedingungen in dem die Speicherplatten aufnehmenden Reinraum gerecht wird. Eine solche Ausbildung der Nabe erlaubt es, die Aussenumfangsfläche des Plattenträgerabschnitts nach Zusammenbau der Nabe mit dem Antriebsmotor auf Zentrizität mit der Drehachse feinzubearbei-ten, z.B. zu schleifen oder zu überdrehen. Eine solche Feinbearbeitung der fertig montierten Nabe ist häufig notwendig, um die bei Plattenspeichern extremen Anforderungen an den Rundlauf bzw. die Minimierung des Schlages der Nabe zu erfüllen. Als besonders zweckmässig erwies sich eine Nabe aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Leichtmetallnaben bleiben auch nach abspanender Bearbeitung ohne weitere Nachbehandlung reinraumtauglich. Sie lassen sich, beispielsweise mittels eines Diamantwerkzeugs, unter Einhaltung der erforderlichen Genauigkeit überdrehen, was kostengünstiger als Schleifen, insbesondere bei einem Plattenträgerabschnitt mit zylindrischer Aussenumfangsfläche, ist. Die Nabe ist vorzugsweise fliessgepresst oder gegossen und auf den magnetischen Rückschluss warmaufgepresst. Grundsätzlich kommen aber auch andere Möglichkeiten der Verbindung von Nabe und Rückschluss in Betracht, z.B. ein gegenseitiges Verkleben dieser Teile.

Der magnetische Rückschluss kann in an sich bekannter Weise topfförmig ausgebildet sein. Vorteilhafter ist es, einen ringförmigen magnetischen Rückschluss vorzusehen, wobei zweckmässig in die Nabe zusätzlich ein magnetischer Abschirmring eingesetzt ist, der sich im wesentlichen von dem reinraum-seitigen axialen Ende des ringförmigen magnetischen Rückschlusses ausgehend radial nach innen erstreckt. Auf diese Weise werden sowohl die notwendige Führung des magnetischen Flusses als auch eine wirkungsvolle magnetische Abschirmung der Speicherplatten gegenüber dem Antriebsmotor erzielt. Die Kombination aus Rückschlussring und Abschirmring lässt sich kostengünstiger als ein Topf fertigen. Der Abschirmring kann relativ dünn gehalten werden, wodurch die Axialgesamtabmessung des Antriebs weiter vermindert werden kann oder bei gleichbleibender Axialabmessung mehr Raum für eine Stirnwand der Nabe am geschlossenen Ende der aus Nabe, magnetischem Rückschluss und Motormagnet bestehenden Baugruppe zur Verfügung steht. Der magnetische Rückschluss kann zweckmässig als gerollter Ring, insbesondere Stahlring, oder als Rohrabschnitt ausgebildet sein.

Der Rotor und die Nabe können mit einer Welle fest verbunden sein, die in einer mindestens teilweise innerhalb des Stators des Antriebsmotors untergebrachten Lageranordnung abgestützt ist. Dabei kann zweckmässig eine die Welle aufnehmende Lagerbuchse- an dem Rückschluss, falls dieser topfartig ausgebildet ist, oder vorzugsweise an der Nabe angeformt sein. Es entfällt damit ein gesondertes Bauteil für die Buchse. Der Rotor und die Nabe können aber auch entsprechend einer abgewandelten Weiterbildung über eine Lageranordnung auf einer feststehenden Welle drehbar gelagert sein, wobei zweckmässig die Zuleitung der Statorwicklung durch die feststehende Welle hindurch zur Aussenseite des Antriebs geführt sind.

Mit der aus Rotor und Nabe bestehenden Einheit ist vorzugsweise ein Steuermagnet, z.B. in Form eines Steuermagnetringes, verbunden, der mit einer stationären magnetfeldempfindlichen Drehstellungssensoranordnung zusammenwirkt, deren Aufgabe es ist, Kommutierungssteuersignale und gegebenenfalls zusätzliche Steuersignale, z.B. einen Impuls für eine vorgegebene Bezugsstellung des Rotors, zu erzeugen. Dabei sitzt der Steuermagnet zweckmässig an der in Axialrichtung offenen Seite der aus Rotor und Nabe bestehenden Einheit. Er kann mit dem Motormagneten axial ausgerichtet sein. Gegebenenfalls kann auch der Motormagnet selbst als Steuermagnet genutzt werden. Die Drehstellungssensoranordnung ist vorteilhaft an einer gedruckten Leiterplatte montiert, die der in Axialrichtung offenen Seite der aus Rotor und Nabe bestehenden Einheit axial gegenübersteht.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Plattenspeicherantrieb nach der Erfindung entlang der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 für eine abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen Plattenspeicherantrieb gemäss einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen axialen Teilschnitt für eine weiter abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 6 einen axialen Teilschnitt für eine Ausführungsform mit magnetischem Rückschlussring und gesondertem axialen Abschirmring,

Fig. 7 einen axialen Teilschnitt durch eine weiter abgewan-. delte Ausführungsform des Plattenspeicherantriebs mit feststehender Welle, und

Fig. 8 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 7 für eine Ausführungsform mit gleichfalls feststehender Welle.

In den Fig. 1 und 2 weist der insgesamt mit 18 bezeichnete Antriebsmotor einen Stator 19 mit einem Statorblechpaket 10 auf. Das Statorblechpaket 10 ist radial symmetrisch mit Bezug auf eine mittlere Drehachse 10A, und es ist mit einem ringförmigen Mittelabschnitt 10B versehen. Das Statorblechpaket 10 bildet sechs Statorpole IIA bis 11F, die in der Draufsicht gemäss Fig. 1 im wesentlichen T-förmig gestaltet und in einem gegenseitigen Winkelabstand von 60° angeordnet sind. An Stelle eines Blechpakets kann beispielsweise auch ein Sintereisenkern vorgesehen sein. Polschuhe 12A bis 12F der Statorpole bestim5

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men zusammen mit einem permanentmagnetischen Motormagneten 13 einen im wesentlichen zylindrischen Luftspalt 14. Der Motormagnet 13 ist in der in Fig. 1 angedeuteten Weise in Um-fangsrichtung vierpolig radialmagnetisiert, d.h. er weist vier Abschnitte 13A bis 13D auf, und an der dem Luftspalt 14 zugewendeten Innenseite des ringförmigen Motormagneten 13 befinden sich in wechselnder Folge zwei magnetische Nord- und zwei magnetische Südpole 15 bzw. 16. Die Pole 15, 16 haben im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Breite von im wesentlichen 180°ei (entsprechend 90° physikalisch). Es wird auf diese Weise in Umfangsrichtung des Luftspalts 14 eine annähernd rechteckige oder trapezförmige Magnetisierung erhalten.

Der Motormagnet 13 ist in einem als magnetischer Rückschluss und als magnetische Abschirmung dienenden Aussen-läufertopf 17 aus weichmagnetischem Werkstoff angebracht, z.B. in den Topf eingeklebt. Der Topf 17 und der Magnet 13 bilden zusammen einen Aussenrotor 30. Der Aussenläufertopf 17 weist eine Stirnwand 17A und eine zylindrische Umfangs-wand 17B auf. Bei dem Motormagneten 13 kann es sich insbesondere um einen Gummimagneten oder einen kunststoffgebundenen Magneten handeln. An Stelle eines einteiligen Magnetringes können in den Topf 17 auch schalenförmige Magnetsegmente eingeklebt oder dort auf andere Weise festgelegt sein. Besonders geeignete Werkstoffe für den Magnetring bzw. die Magnetsegmente sind magnetischer Werkstoff in einem synthetischen Bindemittel, ein Gemisch aus Hartferrit und elastome-rem Material, keramischer Magnetwerkstoff oder Samariumkobalt. Während sich im dargestellten Ausführungsbeispiel jeder der Pole über praktisch 180°ei erstreckt, kann auch mit schmaleren Polen gearbeitet werden. Im Interesse hoher Motorleistung soll die Rotorpolbreite aber mindestens 120°ei betragen.

Die Statorpole IIA bis 11F begrenzen insgesamt sechs Statornuten 20A bis 20F. In diese Nuten ist eine dreisträngige Statorwicklung eingelegt. Jeder der drei Stränge umfasst dabei zwei 120°ci-gesehnte Spulen 21, 22; 23, 24 und 25, 26, von denen jede jeweils um einen der Statorpole 11A bis 11F herumgewickelt ist. Die beiden in Reihe geschalteten Spulen jedes Stranges liegen, wie in Fig. 1 dargestellt, einander jeweils diametral gegenüber. Die Spulen sind in nicht veranschaulichter Weise vorzugsweise bifilar gewickelt. Wie die schematische Darstellung der Fig. 1 erkennen lässt, wird jede Überlappung zwischen den Spulen 21 bis 26 vermieden. Es werden auf diese Weise besonders kurze Wickelköpfe 27 (Fig. 2) erhalten. Die Nutöffnungen 28A bis 28F können zwischen 3°ei und 30°ei breit sein. Bei der vorgesehenen Ausgestaltung der Statorwicklungen lassen sich die Nuten 20A bis 20F hervorragend füllen. Verschlüsse für die Nutöffnungen 28A bis 28F sind in aller Regel nicht notwendig.

Der vorliegende Motoraufbau gestattet die Erzielung eines relativ grossen Statorinnenlochs 29, weil die Tiefe der Statornuten 20A bis 20F vergleichsweise gering gehalten werden kann. Es lassen sich ohne weiteres Verhältnisse zwischen dem Durchmesser I des Innenlochs 29 und dem Statoraussendurchmesser E im Bereich der Polschuhe 12 von mindestens 0,35 erzielen. Vorzugsweise liegt der Wert von I/E im Bereich von 0,4 bis 0,7. Das Verhältnis L/E zwischen der axialen Länge L des Statoreisens und dem Statoraussendurchmesser E ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 1. Diesen Abmessungsverhältnissen kommt besondere Bedeutung im Hinblick auf eine stabile Lagerung des Rotors zu. Eine solche Lagerung ist im Falle von Antrieben für Plattenspeichersysteme von hervorragender Wichtigkeit. Ausserdem wird der Gesamtwiderstand der Statorwicklung besonders klein gehalten.

Zur Lagerung des Rotors 30 ist gemäss Fig. 2 in der Mitte des Aussenläufertopfes 17 über eine am Topf 17 angeformte Lagerbuchse 31 eine Stummelwelle 32 befestigt, die über axial . in Abstand voneinander liegende Kugellager 33 in einer zylindrischen Hülse 34 abgestützt ist, welche das Statorblechpaket

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Auf den Aussenläufertopf 17 ist eine, in Fig. 1 nicht dargestellte, mit einem zylindrischen Plattenträgerabschnitt 36 versehene, vorzugsweise aus Leichtmetall bestehende Nabe 37 eines Festplattenspeichers aufgesetzt, beispielsweise aufgeschrumpft. Auf den Plattenträgerabschnitt 36 werden eine oder mehrere Festspeicherplatten 39, vorzugsweise magnetische Festspeicherplatten, aufgesetzt, wobei der Plattenträgerabschnitt 36 durch eine Mittelöffnung 40 der Speicherplatten 39 hindurchgreift, die über zweckentsprechende Abstandshalter 41 in gegenseitigem Axialabstand gehalten und mittels einer nicht dargestellten, an sich bekannten Spannvorrichtung mit Bezug auf die Nabe 37 festgelegt sind. Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform tauchen die magnetisch aktiven Stator- und Rotorteile des Antriebsmotors 18, d.h. der Motormagnet 13 und die Statorwicklung 21 bis 26, zu etwas mehr als Zweidrittel ihrer axialen Abmessung in den Raum 46 ein, der von dem Plattenträgerabschnitt 36 umschlossen ist. Die Wandstärke des Plattenträgerabschnitts 36 der Nabe 37 ist kleiner als die Wandstärke der den magnetischen Rückschluss bildenden zylindrischen Umfangswand 17B des Topfs 17, wodurch für die Motorteile 13, 17, 19 in der fest vorgegebenen Mittelöffnung 40 ein maximaler Querschnitt bereitgestellt wird. Insbesondere ist die Wandstärke des Plattenträgerabschnitts 36 so gering bemessen, wie dies im Hinblick auf die mechanische Festigkeit noch möglich ist. Zur Erhöhung der Formstabilität der Nabe 37 trägt diese im Bereich des offenen Endes der aus Nabe 37, Aussenläufertopf 17 und Motormagnet 13 bestehenden Einheit einen verdickten, nach aussen radial vorspringenden Flansch 47, der gleichzeitig der axialen Abstützung der dem Flansch nächstliegenden Festspeicherplatte 39 dient.

Die Nabe 37 liegt zusammen mit den auf ihr abgestützten Speicherplatten 39 in einem Reinraum 49, der in nicht näher veranschaulichter, an sich bekannter Weise von Gehäuseteilen des Plattenspeichers abgegrenzt ist. Dabei bildet der Montageflansch 35 einen Teil der Reinraumbegrenzung zu der in Fig. 2 unteren Seite hin. Das in Fig. 2 obere Lager 33 sitzt zwischen einer Schulter 51 der Hülse 34 und einem Abstandsring 52, dessen vom Lager 33 abgewendete Seite an der Unterseite der Lagerbuchse 31 anliegt. Die Stummelwelle 32 ist an ihrem unteren Ende 53 ballig ausgebildet und zweckmässig in einem nicht dargestellten Axiallager gelagert. Nahe dem unteren Ende 53 ist in einer Ringnut 54 der Welle 32 ein Haltering 55 angeordnet, gegen dessen Oberseite sich zwei Tellerfedern 56 abstützen. Die Tellerfedern 56 liegen an einem Zwischenring 57 an. Das untere Kugellager 33 sitzt zwischen dem Zwischenring 57 und einer weiteren Schulter 58 der Hülse 34.

Der Montageflansch 35 trägt eine Leiterplatte 38, auf der gegebenenfalls die Kommutierungselektronik und/oder andere Schaltungskomponenten, beispielsweise für eine Drehzahlregelung, untergebracht sein können. Auf der Leiterplatte 38 sitzen insbesondere drei Drehstellungssensoren 42, 43, 44, bei denen es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um Magnetfeldsensoren, beispielsweise Hallgeneratoren, Feldplatten, Magnetdioden und dergleichen handelt. Besonders vorteilhaft sind bistabil schaltende Hall-ICs. Die Anwendung von 180°ei breiten Rotorpolen 15, 16 gestattet es, als Steuermagneten für die Positionssensoren 42, 43, 44 unmittelbar den Motormagneten 13 zu nutzen. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 stehen die Drehstellungssensoren 42, 43, 44 dem sie steuernden Magneten 13 axial gegenüber. Es ist aber beispielsweise auch möglich, die Drehstellungssensoren in der in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise so anzuordnen, dass sie dem steuernden Magneten 13 radial gegenüberstehen. Die Drehstellungssensoren 42, 43, 44 sind in Umfangsrichtung mit Bezug auf die Spulen 21 bis 26 zweckmässig so positioniert, dass die Änderungen der Sensorschaltzustände mit den Nulldurchgängen der zugeordneten Spulenspannungen im wesentlichen zusammenfallen. Dies

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wird bei der veranschaulichten Ausführungsform gemäss Fig. 1 dadurch erreicht, dass die Drehstellungssensoren mit Bezug auf die Mitte der Nutöffnungen 28A, 28B und 28C um 15°mech versetzt sind.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, dass ein vom Motormagneten 13 gesonderter Steuermagnet 45 zum Ansteuern der Drehstellungssensoren 42, 43, 44 vorgesehen ist. Der Steuermagnet 45 sitzt radial ausserhalb des Motormagneten 13 an der Unterseite eines Flanschs 17C, der von der Umfangs-wand 17B des Aussenläufertopfs 17 an dessen offenem Ende radial nach aussen absteht. Der Aussenläufertopf 17 und die Nabe 37' schliessen bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 am offenen Ende bündig zueinander ab. Bei 59 ist ein Anschluss einer der Spulen 21, 26 an einen Kontakt der gedruckten Leiterplatte 38 angedeutet. Von der Leiterplatte 38 reicht ein Anschlusskabel 60 über einen Durchbruch 61 des Montageflanschs 35 nach aussen.

Die Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Plattenspeicherantriebs, bei welcher abweichend von der Ausbildung gemäss den Fig. 2 und 3 die funktionsmässig der zuvor erläuterten Nabe 37 entsprechende Nabe 64 eine an der Stirnwand 17A des Aussenläufertopfes 17 anliegende Stirnwand 64A aufweist, an welcher eine Lagerbuchse 65 für die Welle 32 angeformt ist. An dem von der Stirnwand 64A abliegenden Ende des Plattenträgerabschnitts 66 der Nabe 64 befindet sich ein radial nach aussen abgewinkelter Flansch 67, der in eine zum Plattenträgerabschnitt 66 konzentrische Umfangswand 68 von gegenüber dem Plattenträgerabschnitt 66 grösserem Durchmesser übergeht. Die Umfangswand 68 umgreift radial aussen den Flansch 17C des Topfs 17. Die Treffstelle von Flansch 17C und Umfangswand 68 ist mittels Lack, Klebstoff oder dergleichen in der bei 69 angedeuteten Weise abgedichtet. Dadurch wird ähnlich wie im Falle der Fig. 3 verhindert, dass Schmutzteilchen von dem Flansch 17C radial nach aussen weggeschleudert werden und in den Reinraum 49 eindringen. Der mit den Drehstellungssensoren (von denen in Fig. 4 nur der Sensor 42 veranschaulicht ist) zusammenwirkende Steuermagnet 45 ist mit dem Motormagneten 13 axial ausgerichtet und an der von der Stirnwand 17A abliegenden Seite des Magneten 13 angebracht. Der Aussenläufertopf 17 ist in Fig. 4 so weit heruntergezogen, dass er auch den Steuermagneten 45 umgreift. Der zwischen der Stirnwand 17A und dem dieser Stirnwand zugewendeten Ende des Magneten 13 freibleibende Raum ist mit einem Kleber oder einem anderen Füllmaterial 70 ausgefüllt. Die von den beiden Kugellagern 33 gebildete Lageranordnung der Welle 32 ist gegenüber dem Motorinnenraum und damit auch gegenüber dem Reinraum 49 mittels einer Magnetflüssigkeitsdichtung 72 abgedichtet. Die Magnetflüssigkeitsdichtung 72 besteht aus zwei ringförmigen Polstücken 73, 74, einem zwischen diesen beiden Polstücken sitzenden Dauermagnetring 75 und einer magnetischen Flüssigkeit (nicht dargestellt), die in einen Ringspalt 76 zwischen dem Magnetring 75 und einem Abschnitt 77 der Welle 32 eingebracht ist. Dichtungen dieser Art sind unter der Bezeichnung «Ferrofluidic Seal» bekannt. Die Dichtung 72 verhindert besonders wirkungsvoll den Übertritt von Schmutzteilchen aus der Lageranordnung in den Reinraum 49. Die Dichtung 72 sitzt benachbart, aber axial in Abstand von der Lagerbuchse 65. Dadurch wird verhindert, dass magnetische Flüssigkeit durch Kapillarwirkung aus der Dichtung 72 herausgezogen wird.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind dort die magnetisch aktiven Stator- und Rotorteile im wesentlichen vollständig innerhalb des von dem Plattenträgerabschnitt 66 umschlossenen Raumes 46 untergebracht. In Fig. 4 ist ferner ein Axiallager 79 für die Welle 32 veranschaulicht. Das Lager 79 sitzt auf einem Federbügel 80, der seinerseits an einem Deckel 81 angebracht ist, der in das vom Reinraum 49 abliegende Ende einer Hülse 82 eingesetzt ist. Die Hülse 82 nimmt ähnlich wie die Hülse 34 der Ausführungsform gemäss den Fig. 2 und 3 die Lager 33 auf, ist jedoch mit dem dem Montageflansch 35 entsprechenden Montageflansch 83 einstückig verbunden.

Das Axiallager 79 ist vorzugsweise ebenso wie der Federbügel 80 elektrisch leitend. Dies erlaubt es, elektrostatische Aufladungen der Welle 32 über das Lager 79 und den Bügel 80 abzuleiten.

Die Leiterplatte 38 ist mit dem Montageflansch 83 über eine Klebstoffschicht 84 verbunden, die in einer Nut 85 des Montageflanschs 83 liegt. Um die axiale Bauhöhe des Plattenspeicherantriebs weiter zu verringern, ist die Leiterplatte 38 im Bereich der Drehstellungssensoren mit Durchbrechungen 86 versehen, und die Drehstellungssensoren tauchen in die Nut 85 und diese Durchbrechungen 86 ein. Im Bereich der Anlagestelle zwischen dem oberen Polstück 73 und der Innenumfangswand 87 der Hülse 82 ist eine bei 88 angedeutete zusätzliche Abdichtung mittels Überzugslack oder dergleichen vorgesehen.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist weitgehend ähnlich demjenigen nach Fig. 4. Abweichend von dort ist in diesem Fall die Lagerbuchse 31 an der als magnetische Abschirmung wirkenden Stirnwand 17A des Aussenläufertopfs 17 angeformt. In der Stirnwand 17A sind drei in Umfangsrichtung um 120° gegeneinander versetzte Gewindelöcher 90 vorgesehen. Die Gewindelöcher 90 dienen der Anbringung der nicht veranschaulichten Aufspannvorrichtung für die Festspeicherplatten 39 (Fig. 2). Unter der Stirnwand 17A sitzt ein Abdeckring 91, der im Bereich der Gewindelöcher 90 den Motorinnenraum gegenüber dem Reinraum 49 abdichtet. Wiederum befinden sich die magnetisch aktiven Stator- und Rotorteile des Antriebsmotors zu einem weit überwiegenden Teil ihrer axialen Länge in dem Raum 46, der von dem Plattenträgerabschnitt 36' der Nabe 37' umschlossen ist, die in diesem Fall derjenigen gemäss Fig. 3 entspricht.

Fig. 6 zeigt eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, die sich von den zuvor erläuterten Ausbildungen im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass an Stelle des Aussenläufertopfs 17 ein weichmagnetischer Rückschlussring 94 und ein davon gesonderter, gleichfalls weichmagnetischer Abschirmring 95 vorgesehen sind. Der Abschirmring 95 erstreckt sich von dem reinraumseitigen axialen Ende 96 des Rückschlussringes 94 ausgehend radial nach innen. Die Wandstärke des Abschirmringes 95 kann wesentlich kleiner als diejenige des Rück-schlussrings 94 gehalten sein. Den Gewindelöchern 90 der Fig. 5 funktionsmässig entsprechende Gewindelöcher 97 sind in der Stirnwand 98 einer Nabe 99 ausgebildet, an welcher die Lagerbuchse 100 für die Welle 32 angeformt ist. Der Abschirmring

95 ist im Bereich der Gewindelöcher 97 mit Vertiefungen 101 versehen, die die Nutzung der vollen Gewindelänge der Gewindelöcher 97 gestatten. Füllmaterial 70 ist im Bereich zwischen dem in Fig. 6 oberen Ende des Motormagneten 13, dem Ende

96 des Rückschlusses 94 und dem radial aussenliegenden Teil des Abschirmrings 95 vorgesehen. Die magnetisch aktiven Rotor- und Statorteile liegen zu mehr als Zweidrittel in dem Raum, den der zylindrische Plattenträgerabschnitt 102 der Nabe 99 umschliesst.

Bei dem Rückschlussring 94 kann es sich um einen gerollten Ring, insbesondere Stahlring, oder um einen Rohrabschnitt handeln. Die Fertigung ist gegenüber der Verwendung des Aussenläufertopfs 17 vereinfacht. Ausserdem wird zusätzlich axiale Länge eingespart, weil zum einen die Wandstärke des Abschirmrings 95 klein gehalten werden kann und weil zum anderen kein Raum verlorengeht, wie er bei der Verwendung des Topfs 17 für dessen unvermeidlichen Radius r (Fig. 5) an der Übergangsstelle zwischen der Umfangswand 17B und der Stirnwand 17A benötigt wird. Der verfügbar gewordene axiale Bauraum kann auch genutzt werden, um der Stirnwand 98 eine

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grössere Wandstärke zu geben und damit die Länge der Gewindelöcher 97 zu vergrössern.

Während bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 die Welle 32 im Betrieb rotiert, zeigen die Fig. 7 und 8 Ausführungsbeispiele mit stehender Welle. Die stehende Welle 105 gemäss Fig. 7 wird in nicht näher dargestellter Weise im Plattenspeicher montiert. Auf der Welle 105 ist über ein erstes Kugellager 106 eine Nabe 107 drehbar gelagert. Die Nabe 107 weist eine Stirnwand 108 mit angeformter Lagerbuchse 109, einen Plattenträgerabschnitt 110 und auf der von der Stirnwand 108 abliegenden Seite einen radial nach aussen vorspringenden Verstärkungsflansch 111 auf. Die Nabe 107 ist mit dem weichmagnetischen Rückschlussring 94 verbunden. An der Innenseite der Stirnwand 108 liegt der weichmagnetische Abschirmring 95 an. Die Leiterplatte 38 mit den Drehstellungssensoren, von denen in Fig. 7 nur der Sensor 42 veranschaulicht ist, ist in diesem Falle über Stützen 112 (Fig. 8) am Statorblechpaket 10 aufgehängt. Auf der Welle 105 ist über ein zweites Kugellager 113 ein Motordeckel 114 gelagert, der den Motor an dem von der Stirnwand 108 abliegenden axialen Ende dicht verschliesst. An den

Aussenseiten der Lager 106, 113 befindet sich jeweils eine Magnetflüssigkeitsdichtung 72 bzw. 72' der anhand der Fig. 4 im einzelnen erläuterten Art. Die Magnetflüssigkeitsdichtungen 72, 72' sorgen für eine Abdichtung der Lageranordnung gegenüber 5 dem Reinraum 49, wobei der Antriebsmotor als Ganzes im Reinraum sitzen kann. Die Anschlüsse der Statorwicklung und/oder der auf der Leiterplatte 38 montierten elektronischen Komponenten über ein bei 115 angedeutetes Kabel herausgeführt sein, das in eine Axialnut 116 der Welle 105 eingelegt ist.

10 Die Ausführungsform gemäss Fig. 8 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 7 im wesentlichen dadurch, dass an Stelle von Rückschlussring 94 und Abschirmring 95 ein dem Topf 17 entsprechender einstückiger Topf 117 aus weichmagnetichem Werkstoff mit Stirnwand 117A und Umfangswand 117B vorgesehen ist.

Bei beiden Ausführungsformen der Fig. 7 und 8 befinden sich die magnetisch aktiven Stator- und Rotorteile des Antriebsmotors innerhalb des vom Plattenträgerabschnitt 110 umschlos-20 senen Raums.

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6 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Plattenspeicherantrieb mit einem kollektorlosen Antriebsmotor, der einen mit einer Wicklung versehener Stator und einen den Stator unter Bildung eines im wesentlichen zylindrischen Luftspalts koaxial umgreifenden Aussenrotor mit einem permanentmagnetischen Motormagneten und einem weichmagnetischen Rückschluss aufweist, sowie mit einer zu dem Rückschluss konzentrischen und mit dem Rückschluss drehfest verbundenen Nabe, die mit einem Plattenträgerab-schnitt versehen ist, der zwecks Aufnahme mindestens einer in einem Reinraum angeordneten Speicherplatte durch eine Mittelöffnung der Speicherplatte hindurchsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (21 bis 26) und der damit zusammenwirkende Motormagnet (13) mindestens zur Hälfte ihrer axialen Längsabmessung innerhalb des von dem Platten-trägerabschnitt (36, 36', 66, 102, 110) der Nabe (37, 37', 64, 99, 107) umschlossenen Raumes (46) untergebracht sind.

2. Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (21 bis 26) und der damit zusammenwirkende Motormagnet (13) im wesentlichen vollständig innerhalb des von dem Plattenträgerabschnitt (36', 66,

110) umschlossenen Raumes (46) untergebracht sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Plattenträgerabschnitts (36, 36', 66, 102, 110) höchstens gleich der und vorzugsweise kleiner als die Wandstärke des dazu konzentrischen Teils (17B, 94, 117B) des magnetischen Rückschlusses ist.

4. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenträgerabschnitt (36, 36', 66, 102, 110) eine zylindrische Aussenumfangs-fläche hat.

5. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (37, 37', 64, 99, 107) aus einem auch nach abspanender Bearbeitung reinraumtauglichen Werkstoff, vorzugsweise Leichtmetall, besteht.

6. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenumfangs-fläche des Plattenträgerabschnitts (36, 36', 66, 102, 110) nach Zusammenbau der Nabe (37, 37', 64, 99, 107) mit dem Antriebsmotor (18) auf Zentrizität mit der Drehachse (10A) feinbearbeitet, vorzugsweise geschliffen oder überdreht, ist.

7. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (37, 37', 64, 99, 107) fliessgepresst oder gegossen und vorzugsweise auf den magnetischen Rückschluss (17, 94, 117) warmaufgepresst ist.

8. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Rückschluss (94) ringförmig ausgebildet und vorzugsweise in die Nabe (99, 107) ein magnetischer Abschirmring (95) eingesetzt ist, der sich im wesentlichen von dem reinraumseitigen axialen Ende des ringförmigen Rückschlusses (94) ausgehend radial nach innen erstreckt.

9. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (30) und die Nabe (37, 37', 64, 99) mit einer Welle (32) fest verbunden sind, die in einer mindestens teilweise innerhalb des Stators (19) des Antriebsmotors (18) untergebrachten Lageranordnung (33) drehbar abgestützt und vorzugsweise eine die Welle (32) aufnehmende Lagerbuchse (31, 65, 100) an der Nabe (64, 99) oder dem magnetischen Rückschluss (17) angeformt ist.

10. Plattenspeicherantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (94, 107) und die Nabe (110) über eine Lageranordnung (106, 113) auf einer feststehenden Welle (105) drehbar gelagert und vorzugsweise die Zuleitungen (115) der Stator Wicklung (21 bis 26) durch die feststehende Welle (105) hindurch zur Aussenseite des Antriebs geführt sind.

11. Plattenspeicherantrieb nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (33, 106, 113) gegenüber dem Reinraum (49) mittels mindestens einer Magnetflüssigkeitsdichtung (72, 72' ) abgedichtet ist.

12. Plat'tenspielerantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der aus Rotor und Nabe bestehenden Einheit ein Steuermagnet (45) verbunden ist, der mit einer stationären, magnetfeldempfindlichen Dreh-stellungssensoranordnung (42, 43, 44) zusammenwirkt, die an einer gedruckten Leiterplatte (38) montiert ist, die der in Axialrichtung offenen Seite der aus Rotor und Nabe bestehenden Einheit axial gegenübersteht.

13. Plattenspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (21 bis 26) und der damit zusammenwirkende Motormagnet (13) mindestens zu zwei Drittel ihrer axialen Längenabmessung innerhalb des von dem Plattenträgerabschnitt (36, 36', 66, 102, 110) der Nabe (37, 37', 64, 99, 107) umschlossenen Raumes (46) untergebracht ist.