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Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor für Festplattenlaufwerke nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Spindelmotoren umfassen in der Regel eine Basisplatte mit Stator,
eine Welle und ein oder mehrere Wälzlager zur Drehlagerung eines
drehangetriebenen Rotors. Dabei kann die Welle einerseits fest mit der
Basisplatte verbunden sein, wobei der Rotor bezüglich der Welle und der
Basisplatte drehgelagert ist. Andererseits kann die Welle fest mit dem Rotor
verbunden werden, wobei nun Welle und Rotor bezüglich der Basisplatte
rotieren.
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Ein Nachteil bei derartigen Spindelmotoren, insbesondere wenn sie für den
Antrieb bei Festplattenlaufwerken verwendet werden, besteht darin, daß es
relativ schwierig ist, die Wälzlager genau auszurichten und zu befestigen.
Bisher ist es bekannt, zur Festlegung der Lagerringe, d. h. der Innenringe und
Außenringe des Lagers, Klebstoff zu verwenden. Dabei werden die Außenringe
an ihrem radialen Außenumfang mit Klebstoff versehen und in eine im Rotor
bzw. der Basisplatte vorgesehene Lageraufnahme eingeklebt. Die Innenringe
werden an ihrem Innenumfang mit Klebstoff versehen und mit der Welle
verklebt. Dabei kann es nach dem Aushärten des Klebstoffs zu einer
Deformation der Lagerringe kommen, da der Klebstoff mitunter ungleichmäßig
aufgetragen ist oder unterschiedlich schnell aushärtet und die Lagerringe
dadurch verformt werden. Die Lagerringe weichen dann von ihrer idealen
zylindrischen Form ab. Diese Verformung ist insbesondere bei den
Außenringen kritisch und kann zu einer erheblichen Verschlechterung der
Lagereigenschaften führen, was sich z. B. in einem ungleichmäßigen Lauf des
Motors und einer verstärkten Geräuschentwicklung äußert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen eingangs genannten
Spindelmotor derart weiterzubilden, dass eine Deformation der Lageringe der
Wälzlager in montiertem Zustand vermieden wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.
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Die Erfindung beruht darauf, dass das Lagersystem mit mindestens einem
seiner Außenringe ausschließlich axial im Bereich seiner Stirnseiten in der
Lageraufnahme festgelegt ist. Es wird demnach auf eine Fixierung des
Lagersystems durch flächiges Verkleben des Außenrings an den zugeordneten
Bauteilen des Spindelmotors verzichtet. Der Außenring ist mittels einer
Passung, vorzugsweise einer Übergangspassung, in der Lageraufnahme
aufgenommen und stirnseitig fixiert. In gleicher Weise lassen sich die
Innenringe der Lageranordnung lagerichtig und drehfest auf der Welle fixieren.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die Lageraufnahme im Rotor
ausgebildet, wobei die Stirnfläche mindestens eines Außenrings des
Lagersystems am Rotor befestigt ist. Die Stirnfläche des anderen Außenrings
kann dabei an einer axialen Anlagefläche des Rotors anliegen oder durch
entsprechende Maßnahmen ebenfalls am Rotor fixiert sein. Bei einem
Lagersystem mit nur einem gemeinsamen Außenring wird entsprechend
verfahren.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Lageraufnahme in der
Basisplatte ausgebildet, wobei die Stirnfläche mindestens eines Außenrings
des Lagersystems an der Basisplatte befestigt ist. Die Stirnfläche des anderen
Außenrings kann an einer axialen Anlagefläche der Basisplatte anliegen oder
durch entsprechende Maßnahmen an der Basisplatte fixiert sein. Bei einem
Lagersystem mit nur einem gemeinsamen Außenring wird entsprechend
verfahren.
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Erfindungsgemäß können auch die Innenringe des Lagersystems in axialer
Richtung, d. h. lediglich an ihren Stirnflächen, drehfest an der Welle befestigt
sein. Sie können aber auch in herkömmlicher Weise flächig im Bereich ihres
Innenumfangs mit der Welle verbunden sein.
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Durch die axiale Fixierung des Lagersystems wird in vorteilhafter Weise
erreicht, dass es nicht zu einer unerwünschten Verformung des Lagerringe
kommt, wie sie bei einem Verkleben des Außenumfangs des Außenrings mit
dem Rotor oder der Basisplatte beziehungsweise dem Verkleben des
Innenumfangs des Innenrings mit der Welle auftreten.
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Die Fixierung des Außenrings kann durch Schweißen oder Kleben, mittels
eines Sicherungs- oder Befestigungsrings oder durch Verstemmen in der
Lageraufnahme erreicht werden. Wichtig ist, dass der Außenring des
Lagersystems lediglich in axialer Richtung fixiert ist und keine radialen
Klebekräfte auf das Lagersystem einwirken.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus
dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der
Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den
Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und
Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche
Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln
oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den
Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale
und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 4 einen Schnitt durch eine vierte Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 5 einen Schnitt durch eine fünfte Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 6 einen Schnitt durch eine sechste Ausgestaltung eines
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung des
Lagersystems;
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Fig. 7 einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit rotierender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 8 einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Spindelmotors
mit rotierender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;
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Fig. 9 einen Schnitt durch eine alternative Ausgestaltung eines
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung des
Lagersystems;
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In den Ausführungsbeispielen wird die erfindungsgemäße axiale Festlegung
des Lagersystems vorzugsweise im Bereich der Außenringe der Lager
beschrieben, da hier die positiven Auswirkungen der Erfindung auf die
Laufeigenschaften des Motors am deutlichsten sind. Die Innenringe können in
herkömmlicher Weise am Umfang der Welle befestigt sein, sie können aber
auch erfindungsgemäß eine Befestigung in axialer Richtung aufweisen. Dies ist
in Fig. 1 angedeutet.
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Der Spindelmotor nach Fig. 1 umfasst eine feststehende Basisplatte 1 mit der
eine Welle 3 fest verbunden ist. Ein Rotor 6 ist über ein oberes Wälzlager 4 und
ein unteres Wälzlager 5 drehbar auf der Welle 3 gelagert und weist an seinem
Innenumfang entsprechende Permanentmagnete 7 auf, welche von einem auf
der Basisplatte 1 angeordneten Stator 2 mit einem elektrischen Wechselfeld
beaufschlagt werden.
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Die Wälzlager 4, 5 sind in einer Lageraufnahme angeordnet, die im Zentrum
des Rotors 6 ausgebildet ist. Das obere Wälzlager 4 umfasst einen fest mit der
Welle 3 verbundenen Innenring 8, einen fest mit dem Rotor verbundenen
Außenring 10 und zwischen Innenring 8 und Außenring 10 angeordnete
Wälzkörper 9. Entsprechend umfasst das untere Wälzlager 5 einen fest mit der
Welle 3 verbundenen Innenring 11, einen fest mit dem Rotor verbundenen
Außenring 13 und zwischen Innenring 11 und Außenring 13 angeordnete
Wälzkörper 12.
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Die bisher genannten Merkmale sind im wesentlichen allen in den Fig. 1 bis
5 gezeigten Ausgestaltungen gemeinsam, so dass diese Merkmale im
Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 nicht nochmals erwähnt werden.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 liegt die Stirnseite des oberen
Außenrings 10 an einer Anlagefläche 15 des Rotors an. Es folgt ein
Abstandshalter 16, der zwischen dem oberen und dem unteren Wälzlager 4
bzw. 5 angeordnet ist. Der untere Außenring 13 liegt am anderen Ende des
Abstandhalters 16 an und ist mittels stirnseitig angebrachten Schweiß- oder
Klebepunkten 14 am Rotor 6 fixiert.
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Wie in Fig. 1 angedeutet ist, können die Innenringe 8, 11 ebenfalls axial
mittels Schweiß- oder Klebepunkten an der Welle fixiert sein.
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In der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung erfolgt die Festlegung des
Lagersystems am unteren Außenring 13 durch einen Vorsprung 17, der durch
nachträgliches Verformen des Rotors 6 durch einen Stempel oder dergleichen
gebildet wird.
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Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei der das Lagersystem am unteren
Außenring 13 durch einen Befestigungsring 18 fixiert wird. Der Befestigungsring
18 selbst ist z. B. in die Lageraufnahme eingeklebt und mit dem Rotor 6 an der
Klebestelle 19 verbunden.
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In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Sicherungsring 20
zur axialen Fixierung des Lagersystems verwendet wird. Der Sicherungsring 20
wird in eine Nut 21 des Rotors 6 eingesetzt und drückt auf die Stirnseite des
unteren Außenrings 13, wodurch das gesamte Lagersystem in Position
gehalten wird.
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Schließlich zeigt Fig. 5 eine Ausgestaltung, bei der auf einen Abstandshalter
zwischen den Wälzlagern 4, 5 verzichtet wird. Statt dessen sitzen die
Außenringe 8, 13 der Wälzlager stirnseitig jeweils auf einem durch den Rotor 6
gebildeten Vorsprung 22 bzw. 24 und werden durch an der
gegenüberliegenden Stirnseite angebrachte Schweiß- oder Klebepunkte 23
bzw. 25 in dieser Lage am Rotor 6 fixiert.
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In der Darstellung gemäß Fig. 6 weisen die beiden Wälzlager 4, 5 einen
gemeinsamen Außenring 26 auf, der über mehrere an einer Stirnseite
angebachte Schweiß- oder Klebepunkte 28 am Rotor fixiert ist.
Das obere Wälzlager 4 besitzt einen an der Welle 3 fixierten Innenring 8,
während die innere Lauffläche für die Wälzkörper 12 des unteren Lagers 5
durch eine am Umfang der Welle 3 vorgesehene Nut 27 gebildet wird.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen Spindelmotoren mit rotierender Welle 30, d. h. die
Welle ist mit dem Rotor 29 verbunden und dreht sich zusammen mit diesem.
Die Lageraufnahme wird durch die Basisplatte 1 ausgebildet.
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Gemäß Fig. 7 ist die Welle 30 einstückig am Rotor angeformt und wird von
den beiden Wälzlagern 4 und 5 getragen. Die Außenringe 10 bzw. 13 der
beiden Wälzlager 4, 5 liegen stirnseitig an einem an der Basisplatte 1
ausgebildeten ringförmigen Vorsprung 31 an und sind in axialer Richtung durch
Klebe- bzw. Schweißpunkte 32 bzw. 33 festgelegt.
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In Fig. 8 ist eine separate, fest mit dem Rotor 29 verbundene Welle 30
dargestellt. Die beiden Wälzlager 4, 5 weisen einen gemeinsamen Außenring
34 auf, der mittels Klebe- oder Schweißpunkten 36, 37 axial in der
Lageraufnahme festgelegt ist.
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Die innere Lauffläche des oberen Wälzlagers 4 wird durch eine in der Welle 30
vorgesehene Ringnut 35 gebildet. Das untere Wälzlager 5 besitzt einen mit der
Welle 30 verbundnen Innenring 11.
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Schließlich ist in Fig. 9 eine weitere Variante eines Spindelmotors mit
feststehender Welle 103 dargestellt.
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An einer feststehenden Basis 101 ist die Welle 103 angeformt Ein
glockenförmiger Rotor 106 ist über ein oberes Wälzlager 104 und ein unteres
Wälzlager 105 drehbar auf der Welle 103 gelagert und weist an seinem
Innenumfang entsprechende Permanentmagnete 107 auf, welche von einem an
der Welle 103, zwischen den Wälzlagern 104, 105 angeordneten Stator 102 mit
einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden.
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Die Wälzlager 104, 105 sind in einer Lageraufnahme angeordnet, die im
Zentrum des Rotors 106 ausgebildet ist. Das obere Wälzlager 104 umfasst
einen fest mit der Welle 103 verbundenen Innenring 108, einen fest mit dem
Rotor verbundenen Außenring 110 und zwischen Innenring 108 und Außenring
110 angeordnete Wälzkörper 109. Entsprechend umfasst das untere Wälzlager
105 einen fest mit der Welle 103 verbundenen Innenring 111, einen fest mit
dem Rotor verbundenen Außenring 113 und zwischen Innenring 111 und
Außenring 113 angeordnete Wälzkörper 112.
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Die Außenringe 110, 113 beider Wälzlager 104, 105 liegen stirnseitig jeweils an
einem zugeordneten radialen Vorsprung an. Der dem oberen Außenring 110
zugeordnete Vorsprung 114 wird durch den Rotor 106 ausgebildet, während
der dem unteren Außenring 113 zugeordnete Vorsprung 115 durch einen
Abschlussring 116 ausgebildet wird. Die Außenringe 110, 113 werden wieder
durch Klebe- oder Schweißpunkte 117, 118 in ihrer axialen Position fixiert.
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Die in den Figuren gezeigten und genannten Befestigungsarten und
Ausgestaltungen der Lagersystem lassen sich in beliebiger Weise austauschen
oder kombinieren. Im Zusammenhang mit der Erfindung spielt das Mittel zur
Befestigung des Lagersystems eine untergeordnete Rolle. Es können alle
bekannten Befestigungsmittel verwendet werden, solange sie in
erfindungsgemäßer Weise in axialer Richtung am Lagersystem angreifen.
Zeichnungslegende
1 Basisplatte
2 Stator
3 Welle
4 Wälzlager (oben)
5 Wälzlager (oben)
6 Rotor
7 Magnet
8 Innenring
9 Wälzkörper
10 Außenring
11 Innenring
12 Wälzköper
13 Außenring
14 Schweißpunkt
15 Anlagefläche
16 Abstandshalter
17 Vorsprung
18 Befestigungsring
19 Klebepunkt
20 Sicherungsring
21 Nut
22 Vorsprung
23 Klebepunkt
24 Vorsprung
25 Klebepunkt
26 Außenring
27 Nut
28 Schweißpunkt
29 Rotor
30 Welle
31 Vorsprung
32 Klebepunkt
33 Klebepunkt
34 Außenring
35 Nut
36 Klebepunkt
37 Klebepunkt
38 Basis
39 Stator
40 Welle
41 Wälzlager (oben)
42 Wälzlager (oben)
43 Rotor
44 Magnet
45 Innenring
46 Wälzkörper
47 Außenring
48 Innenring
49 Wälzköper
50 Außenring
51 Vorsprung
52 Vorsprung
53 Abschlussring
54 Schweißpunkt
55 Anlagefläche
56 Abstandshalter
57 Vorsprung
58 Befestigungsring
59 Klebepunkt