DE102006002287B4 - Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem und magnetischer Dichtung - Google Patents
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Abstract
Spindelmotor (10), insbesondere zum Antrieb eines Speicherplattenlaufwerkes, welcher umfasst:
ein feststehendes Bauteil (16, 18),
ein drehbewegliches Bauteil (22, 24),
ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbeweglichen Bauteils in bezug auf das feststehende Bauteil um eine Drehachse (20),
einen Lagerspalt (32), der zwischen Teilen (22, 24) des drehbeweglichen und einem Teil (18) des feststehenden Bauteils ausgebildet und mit einem Lagerfluid (36) gefüllt ist, und
ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer am feststehenden Bauteil angeordneten Statoranordnung (14) und einem am drehbeweglichen Bauteil angeordneten Magneten (30), der an einem im wesentlichen zylindrischen Jochblech (28) angeordnet ist, das wiederum an einem Teil (24) des drehbeweglichen Bauteils angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnet (30) und das Jochblech (28) in Kombination mit einem Teil (18) des feststehenden Bauteils und einem magnetischen Fluid (36) eine magnetische Dichtung zur Abdichtung des Lagersystems bilden, wobei eine innere Umfangsfläche des Jochblechs (28) zusammen...
ein feststehendes Bauteil (16, 18),
ein drehbewegliches Bauteil (22, 24),
ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbeweglichen Bauteils in bezug auf das feststehende Bauteil um eine Drehachse (20),
einen Lagerspalt (32), der zwischen Teilen (22, 24) des drehbeweglichen und einem Teil (18) des feststehenden Bauteils ausgebildet und mit einem Lagerfluid (36) gefüllt ist, und
ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer am feststehenden Bauteil angeordneten Statoranordnung (14) und einem am drehbeweglichen Bauteil angeordneten Magneten (30), der an einem im wesentlichen zylindrischen Jochblech (28) angeordnet ist, das wiederum an einem Teil (24) des drehbeweglichen Bauteils angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnet (30) und das Jochblech (28) in Kombination mit einem Teil (18) des feststehenden Bauteils und einem magnetischen Fluid (36) eine magnetische Dichtung zur Abdichtung des Lagersystems bilden, wobei eine innere Umfangsfläche des Jochblechs (28) zusammen...
Description
- Technisches Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem und einer magnetischen Dichtung, und insbesondere einen Spindelmotor zum Antrieb eines Speicherplattenlaufwerks.
- Diskussion des Standes der Technik
- Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken sind bekannt. Beispielsweise offenbart die
US 6 055 126 einen solchen Spindelmotor bestehend aus einem feststehenden Bauteil und einem drehbewegliches Bauteil, die mittels eines fluiddynamischen Lagersystems relativ zueinander drehgelagert sind. Es ist ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer am feststehenden Bauteil angeordneten Statoranordnung und einem am drehbeweglichen Bauteil angeordneten Magneten vorgesehen. Am drehbeweglichen Bauteil ist ein Magnetschutzblech angeordnet, das den Magneten insbesondere vor mechanischen Beschädigungen schützt. Gleichzeitig bildet die Stirnseite des Magnetschutzbleches zusammen mit einer Fläche des feststehenden Bauteils eine Labyrinthdichtung zur Abdichtung des Lagersystems. Die Labyrinthdichtung verhindert ein Austreten von Lagerfluid aus dem Lagerspalt des hydrodynamischen Lagersystems. - Zur Abdichtung eines hydrodynamischen Lagersystems werden neben Labyrinthdichtungen auch unterschiedliche Arten von magnetischen Dichtungen verwendet. Die Veröffentlichungen
US 5 165 701 A ,US 5 161 902 A undUS 5 011 165 A offenbaren solche magnetischen Dichtungssysteme. Die bekannten magnetischen Dichtungen bestehen im wesentlichen aus mindestens einem Permanentmagneten und metallischen Bauteilen zur Leitung des magnetischen Flusses derart, dass ein magnetisches Fluid in einem vorgesehenen Dichtungsbereich gehalten wird. Die Dichtwirkung wird durch das magnetische Fluid erzeugt. - Die Herstellung und die Montage von Magneten und Bauteilen für magnetische Dichtungen ist kostenintensiv. Insbesondere die Magnete sind verhältnismäßig teuer und beanspruchen relativ viel Bauraum. Bei miniaturisierten Spindelmotoren, wie sie beispielsweise zum Antrieb von modernen Festplattenlaufwerken eingesetzt werden, steht ein zusätzlicher Bauraum zum Einbau einer Magnetdichtung oft nicht zur Verfügung. Aufgrund der hohen Stückzahlen, in denen diese Motoren produziert werden, wirken sich selbst kleine Kostenfaktoren sehr stark aus.
-
US 2005/0116564 A US 2004/0091187 A1 -
US 5,493,161 zeigt einen Polygonmotor mit magnetischem Fluid, der eine zusätzliche vom eigentlichen Lagerbereich getrennte Magnetdichtung aufweist. Die Dichtung umfasst einen mit dem Rotormagneten einstückig ausgebildeten Magneten sowie einen zusätzlichen Magnetring, der am Stator angeordnet ist. - Offenbarung der Erfindung
- Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischem Lagersystem anzugeben, der eine kostengünstige, leicht zu montierende und platzsparende magnetische Dichtung zur Abdichtung des Lagersystems aufweist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Der Spindelmotor umfasst ein feststehendes Bauteil, ein drehbewegliches Bauteil, ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbeweglichen Bauteils in bezug auf das feststehende Bauteil um eine Drehachse, einen Lagerspalt, der zwischen Teilen des drehbeweglichen und des feststehenden Bauteils ausgebildet und mit einem Lagerfluid gefüllt ist und ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer am feststehenden Bauteil angeordneten Statoranordnung und einem am drehbeweglichen Bauteil angeordneten Magneten, wobei der Magnet zugleich ein Teil der magnetischen Dichtung des Lagersystems ist. Erfindungsgemäß wirkt das magnetische Feld des Magneten vorzugsweise auf ein im wesentlichen zylindrisches Jochblech, das am drehbeweglichen Bauteil angeordnet ist und zusammen mit dem feststehenden Bauteil und einem magnetischen Fluid die magnetische Fluiddichtung zur Abdichtung des Lagersystems bildet. Als magnetisches Fluid kann vorteilhaft das Lagerfluid verwendet werden, dem weichmagnetische Partikel beigemischt sind.
- Der Permanentmagnet ist grundlegender Bestandteil des elektromagnetischen Antriebssystems eines Spindelmotors. Die Idee der Erfindung liegt darin, den Permanentmagneten zugleich als Bauteil für eine magnetische Dichtung zu benutzen (Funktionsintegration). Erfindungsgemäß wird also der Magnetkreis des elektromagnetischen Antriebssystems des Motors zugleich als magnetische Dichtung zur Abdichtung des Lagersystems genutzt. Zusätzliche Kosten zur Herstellung und Montage einer separaten magnetischen Dichtung entfallen somit.
- Bevorzugte Ausgestaltungen und andere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüche angegeben.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung übernimmt das Jochblech die Funktion eines Stopperrings. Stopperringe werden normalerweise als separate Bauteile in Lagersysteme eingebaut, um beispielsweise bei Schockereignissen die maximale Relativbewegung der Lagerteile zu begrenzen. In dieser Ausführungsform ist das Jochblech als überwiegend zylindrisches Bauteil ausgebildet, das an seinen beiden Öffnungen ringförmige Abschnitte aufweist, so dass dessen Querschnitt etwa Z-förmig erscheint. Mit der Stirnseite eines ersten radial nach außen gerichteten Abschnitts ist das Jochblech zusammen mit dem Magneten am drehbeweglichen Bauteil befestigt. Ein zweiter radial nach innen in Richtung zur Rotationsachse gerichteter ringförmiger Abschnitt, liegt einer am feststehenden Bauteil angeordneten Stufe axial gegenüber und übernimmt die Funktion eines Stopperrings, der das drehbeweglich Bauteil gegen eine übermäßige axiale Bewegung sichert. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Jochblechs entfallen zusätzliche Bauteile und Kosten für den Einbau eines separaten Stopperrings.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Spindelmotor gemäß der Erfindung. -
2a zeigt schematisch die Verteilung des magnetischen Feldes im Dichtungsspalt bei Verwendung einer magnetisch leitenden Lagerbuchse. -
2b zeigt schematisch die Verteilung des magnetischen Feldes im Dichtungsspalt bei Verwendung einer magnetisch nicht-leitenden Lagerbuchse. -
3a zeigt einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des Fluid enthaltenden Dichtungsspalts ohne Schockeinwirkung auf das Lagersystem. -
3b zeigt einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des das Fluid enthaltenden Dichtungsspalts bei mäßiger Schockeinwirkung auf das Lagersystem; -
3c zeigt einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des das Fluid enthaltenden Dichtungsspalts bei übermäßiger Schockeinwirkung auf das Lagersystem; - Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
- In
1 ist ein Schnitt eines Spindelmotors10 zum Antrieb eines Speicherplattenlaufwerks dargestellt. Der Spindelmotor10 umfasst eine Basisplatte12 , an der eine vorzugsweise ringförmige Statoranordnung14 , bestehend aus einem Statorkern und Wicklungen, angeordnet ist. In einer Ausnehmung der Basisplatte12 ist ein feststehendes Bauteil des Motors aufgenommen. Das feststehende Bauteil umfasst einen Lagertopf16 und eine fest im Lagertopf gehaltene Lagerbuchse18 . Die Lagerbuchse18 ist mit einem ersten zylindrischen Abschnitt kleineren Durchmessers in den Lagertopf16 eingepresst, der diesen Abschnitt der Lagerbuchse18 nach unten hermetisch abschließt. Der erste Abschnitt der Lagerhülse18 geht über eine Stufe44 in einen zweiten Abschnitt mit größerem Durchmesser über. Der zweite Abschnitt steht in axialer Verlängerung über den Lagertopf16 hinaus und besitzt einen größeren Durchmesser als dieser. Der Lagertopf16 und die Lagerbuchse18 sind konzentrisch zu einer Drehachse20 angeordnet. - Die Lagerbuchse
18 weist eine axiale zylindrische Bohrung auf, in welcher eine Welle22 konzentrisch zur Drehachse20 drehbar aufgenommen ist. Die Welle22 bildet zusammen mit einer Nabe24 das drehbewegliche Bauteil des Motors10 . Die Nabe24 ist an einem freien Ende der Welle22 angeordnet und trägt mindestens eine Speicherplatte26 des Speicherplattenlaufwerks. - Am äußeren Umfang der Nabe
24 ist ein Jochblech28 vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material angeordnet, das einen ringförmigen Permanentmagneten30 mit einer Mehrzahl von Polpaaren trägt. Das Jochblech28 besteht aus einem zentralen zylindrischen Abschnitt, an den sich beidseitig vorzugsweise rechtwinklig abgewinkelte ringförmige Abschnitte41 ,42 anschließen. Der Permanentmagnet30 liegt der Statoranordnung14 unmittelbar gegenüber und ist von dieser nur durch einen Arbeitsluftspalt getrennt. Zum Betreiben des Motors wird die Statoranordnung14 elektrisch erregt, so dass die Polpaare des Permanentmagneten30 mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt werden, wodurch das drehbewegliche Bauteil, bestehend aus Welle22 und Nabe24 , und dem daran angeordneten Jochblech und Magneten30 , in Drehung versetzt wird. - Zur Drehlagerung des drehbeweglichen Bauteils in bezug auf das feststehende Bauteil um die Drehachse
20 wird ein fluiddynamisches Lagersystem verwendet. Der Innendurchmesser der Bohrung in der Lagerbuchse18 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser der Welle22 , so dass dazwischen ein Lagerspalt32 verbleibt, der mit einem Lagerfluid36 , vorzugsweise einem Öl, gefüllt ist. Das fluiddynamische Lagersystem umfasst mindestens ein Radiallager und ein Axiallager. Das Radiallager ist in bekannter Weise durch eine Oberflächenstruktur in Form eines Rillenmusters gekennzeichnet, das auf der Oberfläche der Welle22 und/oder auf der Innenfläche der Lagerbuchse18 vorgesehen ist. Sobald sich die Welle22 in der Lagerbuchse18 dreht, baut sich aufgrund des Rillenmusters ein fluiddynamischer Druck im Lagerspalt32 bzw. im darin befindlichen Lagerfluid36 auf, so dass das Lager tragfähig wird. Das Axiallager wird gebildet durch eine Oberflächenstruktur, die auf der Stirnseite der Lagerbuchse18 oder einer dieser gegenüberliegenden (unteren) Stirnseite der Nabe24 angeordnet ist, wobei die Lageroberflächen ebenfalls durch den sich vom Bereich des Radiallagers fortsetzenden und mit Lagerfluid36 gefüllten Lagerspalt32 voneinander getrennt sind. Das Axiallager nimmt die axialen Kräfte des Lagersystems auf. - Die radial innenliegende zylindrische Oberfläche des Jochblechs
28 liegt der Lagerbuchse18 , genauer gesagt deren Abschnitt mit größerem Durchmesser unmittelbar gegenüber und bildet mit diesem einen ringförmigen Spalt, der im folgenden als Dichtungsspalt34 bezeichnet ist. Das der Nabe24 zugewandte Ende des Dichtungsspalts34 ist mit dem Lagerspalt32 verbunden. Der Dichtungsspalt34 ist im Querschnitt konisch ausgebildet, derart, dass sich dessen Querschnitt in Richtung des Lagerspaltes32 verjüngt, und dient sowohl als Kapillardichtung zur Abdichtung des Lagerspaltes32 als auch als Ausgleichs- und Vorratsvolumen für das Lagerfluid36 . Der konische Querschnitt des Dichtungsspalts34 entsteht durch eine leichte Ansenkung der Außengeometrie der Lagerbuchse18 schräg zur Rotationsachse20 , während das Jochblech28 vorzugsweise zylindrisch und konzentrisch zur Rotationsachse20 ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die „Abschrägung” auch durch ein entsprechend konisch ausgebildetes Jochblech28 erreicht werden. Je nach Belastung des Lagers ist der Dichtungsspalt34 zumindest teilweise mit Lagerfluid36 gefüllt. Das Lagerfluid benetzt die Oberflächen von Jochblech28 und Lagerbuchse18 , wodurch sich an der Grenzfläche zur Umgebungsluft ein sogenannter Meniskus38 mit konkaver Oberfläche ausbildet. Die im Lagerfluid wirksamen Kohäsionskräfte, unterstützt durch die Kapillarkräfte im Dichtungsspalt, erschweren ein Austreten von Lagerfluid36 aus dem Lager. - Erfindungsgemäß wird die Dichtwirkung der Kapillardichtung durch eine zusätzliche magnetische Dichtung verstärkt. Den Permanentmagneten
30 des Antriebssystems eines Elektromotors umgibt nach außen, wie nach innen ein Magnetfeld. Die Feldlinien des Magnetfelds laufen dabei vom Nord- zum Südpol und umgekehrt. Wird der Magnet30 „durchmagnetisiert” vergrößert sich die Feldstärke auf einer der Statoranordnung14 abgewandten Seite und im Jochblech28 . Diese Magnetvariante ist wegen der größeren Feldstärken vorzuziehen. Das Magnetfeld wird erfindungsgemäß nicht nur zur Erzeugung des Antriebsmomentes sondern zusammen mit dem an den Dichtungsspalt34 angrenzenden Jochblech28 und einem magnetisierbaren Fluid zur magnetischen Abdichtung eines Lagerspaltes34 genutzt. Vorzugsweise wird als magnetisches Fluid ein Lagerfluid36 verwendet, dem weichmagnetische Partikel beigemischt sind. - Bei entsprechenden Größenverhältnissen des Permanentmagneten
30 kann auf einen magnetischen Rückschluss verzichtet werden. Wird der Rückschluss benötigt, so kann er, entsprechend dünn ausgeführt, eine ausreichende Feldstärke durchdringen lassen (wenn der Rückschluss gesättigt ist). - In den
2a und2b ist schematisch das durch einen Rotormagneten30 erzeugte Magnetfeld im Dichtungsspalt34 bzw. im magnetischen Lagerfluid36 dargestellt. Die2a ,2b zeigen einen Querschnitt durch den Dichtungsspalt34 . Die Geometrie der Bauteile und deren Größenverhältnisse sind nicht naturgetreu wiedergegeben. Der ringförmige Rotormagnet30 mit wechselnder Polarität umgibt das Jochblech28 . Daran schließt sich der Dichtungsspalt34 an, der nach innen durch die nur schematisch angedeutete Lagerbuchse18 begrenzt wird. In2a wird eine Lagerbuchse18 aus magnetisch leitendem Material verwendet, während in2b eine Lagerbuchse aus magnetisch nicht leitendem Material verwendet wird. Besteht die Lagerbuchse18 aus einem magnetisch leitenden Material, kann sich die magnetische Feldstärke im Dichtungsspalt34 relativ gleichmäßig verteilen (vgl.2a ). Besteht die Lagerbuchse18 aus magnetisch nicht leitendem Material, ist die magnetische Feldstärke inhomogener und es bilden sich größere Bereiche mit sehr kleiner Feldstärke aus (2b ). - In beiden Fällen wird das magnetische Lagerfluid
36 in Richtung größerer magnetischer Feldstärke gezogen. Um eine optimale Dichtwirkung zu erreichen, sollte das magnetische Feld in Richtung des Lagerinneren, das heißt in Richtung des Lagerspalts32 , zunehmen. Eine solche Feldstärkeverteilung kann beispielsweise entweder durch entsprechend magnetisierte Magnete, oder durch einen sich in Richtung des Lagerspaltes32 verringernden magnetischen Rückschluss, oder, wie im vorliegenden Beispiel, durch einen sich in Richtung des Lagerspalts32 verjüngenden Dichtungsspalt34 mit magnetisch leitenden Oberflächen erzeugt werden. - Durch die unterschiedliche Feldstärke bilden sich im Dichtungsspalt
34 in axialer Richtung Bereiche mit großer Anziehungskraft auf das magnetische Fluid und Bereiche mit kleiner Anziehungskraft. Auch ist durch das sich am Umfang ändernde Magnetfeld im Dichtungsspalt34 die Anziehungskraft auf die weichmagnetischen Partikel im magnetischen Lagerfluid unterschiedlich. Das heißt, über den Umfang werden Anteile des Fluids stärker in das Innere des Lagers gezogen als andere Anteile. Die nach innen gerichtete Kraft ist in kleinen Abschnitten sogar Null. Es stellt sich daher eine wellige oder kammförmige Fluidoberfläche ein, die im Querschnitt aber nach wie vor einen Meniskus38 ausbildet, wie es in3a dargestellt ist. Die Oberflächenspannung des Lagerfluids36 wirkt einer welligen Fluidoberfläche entgegen. Durch sie werden die Fluidanteile in Bereichen mit kleinem Magnetfeld ebenfalls in das Innere des Lagers gezogen. Die Schockwirkung ist auf den Kammspitzen bzw. den Wellenbergen des Fluids am größten. - Die
3a ,3b und3c zeigen schematisch die Auswirkungen eines Schocks auf das Lagerfluid in einer Kapillardichtung.3a zeigt den Normalzustand, das heißt ohne Schockeinfluss,3b zeigt die Wirkung eines mäßigen, noch zulässigen Schocks und3c das Versagen der Dichtung aufgrund eines übermäßigen Schocks, wobei beispielsweise ein Fluidtropfen40 aus dem Dichtungsspalt34 austritt. - Die Auswirkungen eines Schocks auf das im Dichtungsspalt
34 befindliche Lagerfluid sind in der Mitte der Grenzfläche zwischen Fluid und Umgebungsluft am größten (vgl.3c ). - Durch diese kleinere Geschwindigkeit des Fluids (relativ) zum Rotor werden Fluidpartikel in schnellem zeitlichen Abstand in das Innere des Lagers gezogen. Die Grenzfläche glättet sich. Bewegen sich durch eine mäßige Schockeinwirkung Fluidpartikel nach außen, das heißt, die Grenzfläche wölbt sich an einer Stelle (
3b ), so werden sie durch die schnelle Folge von Kraftimpulsen und die Oberflächenspannung im Inneren des Lagers gehalten. In einer konventionellen Kapillardichtung wirkt einem Schock nur die Oberflächenspannung des Fluids entgegen. - Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Jochblech
28 entweder zusätzlich oder alternativ zur seiner Aufgabe bei der magnetischen Dichtung des Lagersystems die Funktion eines Stopperrings erfüllen. Stopperringe werden normalerweise als separate Bauteile in Lagersysteme eingebaut, um beispielsweise bei Schockereignissen die maximale Relativbewegung der Lagerteile zu begrenzen. Wie bereits oben beschrieben wurde, umfasst das Jochblech28 einen zylindrischen, hülsenförmigen Abschnitt, der den Dichtungsspalt34 radial nach außen begrenzt. Im Bereich des offenen Endes des Dichtungsspaltes34 , also an seinem freien Ende, weist das Jochblech28 einen radial nach innen zur Rotationsachse20 gerichteten ringförmigen Abschnitt42 auf, der erfindungsgemäß als Stopperring dient. Der ringförmige Abschnitt42 verläuft vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotationsachse20 und liegt einer durch die Lagerbuchse18 gebildeten Stufe44 axial gegenüber. Im „Normalbetrieb” des Lagers verbleibt zwischen der Stufe44 und einer der Stufe zugewandten Stirnseite des Abschnitts42 ein gewisser Abstand, das heißt die beiden Teile42 und44 berühren sich nicht. Eine aufgrund eines mechanischen Schocks ausgelöste Axialbewegung des drehbeweglichen Bauteils in Pfeilrichtung46 kann im Extremfall dazu führen, dass der Abschnitt42 des Jochblechs28 an der Stufe44 der Lagerbuchse18 anstößt, wodurch eine weitergehende axiale Bewegung des drehbeweglich Bauteils verhindert wird. Eine Axialbewegung des drehbeweglichen Bauteils entgegen der Pfeilrichtung46 wird durch die Lageroberflächen des Axiallagers abgefangen. -
- 10
- Spindelmotor
- 12
- Basisplatte
- 14
- Statoranordnung
- 16
- Lagertopf
- 18
- Lagerbuchse
- 20
- Drehachse
- 22
- Welle
- 24
- Nabe
- 26
- Speicherplatte
- 28
- Jochblech
- 30
- Permanentmagnet
- 32
- Lagerspalt
- 34
- Dichtungsspalt
- 36
- Lagerfluid
- 38
- Meniskus
- 40
- Fluidtropfen
- 42
- Abschnitt des Jochblechs
- 44
- Stufe
- 46
- Pfeilrichtung
Claims (12)
- Spindelmotor (
10 ), insbesondere zum Antrieb eines Speicherplattenlaufwerkes, welcher umfasst: ein feststehendes Bauteil (16 ,18 ), ein drehbewegliches Bauteil (22 ,24 ), ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbeweglichen Bauteils in bezug auf das feststehende Bauteil um eine Drehachse (20 ), einen Lagerspalt (32 ), der zwischen Teilen (22 ,24 ) des drehbeweglichen und einem Teil (18 ) des feststehenden Bauteils ausgebildet und mit einem Lagerfluid (36 ) gefüllt ist, und ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer am feststehenden Bauteil angeordneten Statoranordnung (14 ) und einem am drehbeweglichen Bauteil angeordneten Magneten (30 ), der an einem im wesentlichen zylindrischen Jochblech (28 ) angeordnet ist, das wiederum an einem Teil (24 ) des drehbeweglichen Bauteils angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (30 ) und das Jochblech (28 ) in Kombination mit einem Teil (18 ) des feststehenden Bauteils und einem magnetischen Fluid (36 ) eine magnetische Dichtung zur Abdichtung des Lagersystems bilden, wobei eine innere Umfangsfläche des Jochblechs (28 ) zusammen mit einer äußeren Umfangsfläche des feststehenden Bauteils (18 ) einen Dichtungsspalt (34 ) ausbildet, der mit dem Lagerspalt (32 ) verbunden und zumindest teilweise mit dem Lagerfluid (36 ) gefüllt ist, wobei das Jochblech (28 ) entsprechend dünn ausgeführt und zumindest partiell magnetisch gesättigt ist, um eine ausreichende Feldstärke durchdringen zu lassen. - Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Fluid ein mit weichmagnetischen Partikeln versetztes Lagerfluid (
36 ) ist. - Spindelmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (
34 ) konzentrisch zur Rotationsachse (20 ) angeordnet ist. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (
34 ) eine sich in Richtung parallel zur Rotationsachse (20 ) verändernde Breite aufweist. - Spindelmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite des Dichtungsspaltes (
34 ) mit zunehmender Entfernung zum Lagerspalt (32 ) vergrößert. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (
30 ) an einer äußeren Umfangsfläche des Jochblechs (28 ) angeordnet ist. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient des durch den Magneten (
30 ) im Dichtungsspalt (34 ) hervorgerufenen Magnetfeldes in Richtung des Lagerspaltes (32 ) zunimmt. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Jochblech (
28 ) einen quer zur Rotationsachse (20 ) gerichteten ringförmigen Abschnitt (42 ) aufweist, der einer am feststehenden Bauteil (18 ) angeordneten Stufe (44 ) axial gegenüberliegt und einen Stopperring zur axialen Sicherung des drehbeweglichen Bauteils ausbildet. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbewegliche Bauteil eine Welle (
22 ) und eine an der Welle angeordnete Nabe (24 ) umfasst. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Bauteil einen Lagertopf (
16 ) und eine im Lagertopf angeordnete Lagerbuchse (18 ) umfasst. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die an den Dichtungsspalt (
34 ) angrenzenden Teile (18 ) des feststehenden Bauteils aus einem magnetisch leitenden Material besteht. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Jochblech (
28 ) einen radial nach außen gerichteten ringförmigen Abschnitt (41 ) aufweist, mit dem es an einem Teil (24 ) des drehbeweglichen Bauteils befestigt ist, wobei der Magnet (30 ) an einer äußeren Umfangsfläche des Jochblechs (28 ) angeordnet ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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DE200610002287 DE102006002287B4 (de) | 2006-01-18 | 2006-01-18 | Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem und magnetischer Dichtung |
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---|---|
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DE102006002287B4 true DE102006002287B4 (de) | 2009-11-19 |
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Citations (7)
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2006
- 2006-01-18 DE DE200610002287 patent/DE102006002287B4/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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