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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem zur Lagerung eines drehbaren Motorbauteils relativ zu einem feststehenden Motorbauteil. Derartige Spindelmotoren werden beispielsweise zum Antrieb von Speicherplatten in Festplattenlaufwerken verwendet.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind auf die Anmelderin zurückgehende Spindelmotoren bekannt, bei denen zur Lagerung eines Rotorbauteils ein fluiddynamisches Lagersystem verwendet wird, das als kombiniertes Radiallager und Axiallager ausgebildet ist. Bei diesen Lagersystemen wird oftmals lediglich ein Axiallager verwendet, das eine einseitig gerichtete axiale Lagerkraft auf das Rotorbauteil erzeugt. Zur axialen Stabilisierung des Rotorbauteils muss das Axiallager vorgespannt werden. Die Erzeugung einer Vorspannung für das Axiallager kann durch einen ferromagnetischen Ring erfolgen, der im Feldfluss des umlaufenden Rotormagneten eine magnetische Zugkraft auf das umlaufende Rotorbauteil (in der Regel die Nabe) ausübt. Hierbei ist es bekannt, den ferromagnetischen Ring unterhalb des Rotormagneten stirnseitig an einer Basisplatte des Spindelmotors zu befestigen. In der Regel wird der ferromagnetische Ring an die Basisplatte geklebt, d. h. stoffschlüssig mit der Basisplatte verbunden. Der ferromagnetische Ring ist jedoch relativ schmal und hat daher nur eine kleine Stirnfläche, die als Klebefläche verwendet werden kann. Aufgrund der relativ kleinen Klebefläche zwischen dem ferromagnetischen Ring und der Basisplatte sind die erreichbaren Haltekräfte begrenzt und für bestimmte Anforderungen nicht ausreichend. Bei hohen mechanischen Belastungen, z. B. einem mechanischen Schock, kann es im Extremfall vorkommen, dass sich der ferromagnetische Ring von der Basisplatte löst. Beispielsweise kann die Klebeverbindung durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der Basisplatte und des ferromagnetischen Rings bei Erwärmung im Betrieb abreißen. In diesen Fällen ist die einwandfreie Funktion des Spindelmotors, insbesondere des fluiddynamischen Lagers, nicht mehr gewährleistet. Aus mehreren Gründen, insbesondere magnetische Funktion, Kosten, Herstellung und Fertigung, kann der ferromagnetische Ring nicht beliebig in seiner geometrischen Gestalt und seinen Abmessungen geändert werden, um beispielsweise die Klebefläche zur Basisplatte zu vergrößern.
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Außerdem ist die flache Form des ferromagnetischen Rings je nach Bauform des Spindelmotors ungünstig für die Bildung eines geschlossenen magnetischen Kreises.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem anzugeben, bei dem die Befestigung des ferromagnetischen Rings zur Erzeugung einer Vorspannung auf das Axiallager verbessert und damit die Zuverlässigkeit des Spindelmotors insgesamt erhöht wird. Ferner soll der magnetische Rückschluss optimiert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Spindelmotor umfasst ein feststehendes Motorbauteil und ein mittels eines fluiddynamischen Lagersystems drehbar gelagertes Motorbauteil. Es ist eine Einrichtung zur magnetischen Vorspannung des Lagersystems vorgesehen, die einen am feststehenden Motorbauteil befestigten ferromagnetischen Ring aufweist, der von einem am drehbar gelagerten Motorbauteil befestigten Rotormagneten magnetisch angezogen wird.
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Erfindungsgemäß weist der ferromagnetische Ring im Querschnitt mindestens zwei in einem Winkel zueinander angeordnete Abschnitte auf, wobei einer dieser Abschnitte parallel oder in einem spitzen Winkel zur Rotationsachse angeordnet und mit dem feststehenden Motorbauteil verbunden ist.
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Vorzugsweise ist der mit dem feststehenden Motorbauteil verbundene Abschnitt des ferromagnetischen Rings über eine stoffschlüssige oder formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung oder eine Kombination dieser Verbindungsarten mit dem feststehenden Motorbauteil verbunden.
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Auf Grund geringer Platzverhältnisse im Spindelmotor ergibt sich oft eine kleine Kontakt- und Klebefläche zwischen dem ferromagnetischen Ring und der Basisplatte, welche zu geringen Klebekräften und der Gefahr des Ablösens des ferromagnetischen Rings führen kann. Weiterhin ist der Klebespalt zur Auflagefläche, der beispielsweise 20 Mikrometer groß ist, schwer zu reproduzieren.
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Eine meist realisierte Spielpassung führt zu großen Toleranzen in der Konzentrizität des ferromagnetischen Rings. Für eine gleichmäßige axiale Vorspannung des Lagers muss der ferromagnetische Ring möglichst zentrisch zur Rotationsachse auf dem feststehenden Lagermotorbauteil befestigt sein.
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Durch eine abgewinkelte oder stufenförmige Ausbildung des ferromagnetischen Ringes in Form eines „L” oder „Z” entsteht eine größere Kontaktfläche durch die größere radiale Anbindung an die Basisplatte. Somit wird auch die mögliche Klebekraft vergrößert und ein Lösen des ferromagnetischen Rings vermieden. Außerdem wird ein verbesserter magnetischer Rückschluss über einen der abgewinkelten Abschnitte erreicht. Darüber hinaus wird der ferromagnetische Ring durch diese nicht-planare Ausbildung deutlich stabiler.
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Weiterhin kann zusätzlich zu einer Klebeverbindung vorzugsweise eine radiale Presspassung zwischen einem Rand der Basisplatte und dem ferromagnetischen Ring verwendet werden.
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Diese Presspassung verhindert ein „Aufschwimmen” des ferromagnetischen Rings auf dem Klebstofffilm beim Aushärten, da die Bauteile durch die Presspassung fixiert werden. Diese Presspassung in Verbindung mit den vergrößerten Klebeflächen können die Haltekräfte zwischen dem ferromagnetischen Ring und der Basisplatte zusätzlich erhöhen.
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Ein L-förmiger oder Z-förmiger ferromagnetischer Ring bietet eine viel größere Kontaktfläche auf Grund der weitaus größeren radialen und/oder axialen Anbindung des ferromagnetischen Rings an die Basisplatte. Dadurch erhöht sich die mögliche Klebekraft und ein Lösen des ferromagnetischen Ringes von der Basisplatte wird vermieden. Ein Zentrieranschlag kann sowohl innen als auch außen am Bauteil vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen dem ferromagnetischen Ring und dem feststehenden Motorbauteil eine Klebeverbindung oder eine Pressverbindung oder eine Kombination dieser beiden Verbindungsarten.
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Insbesondere ist der ferromagnetische Ring derart ausgebildet, dass ein dem Rotormagneten zugewandter Abschnitt in einem Abstand zum feststehenden Motorbauteil angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein in Bezug auf die Basisplatte des feststehenden Motorbauteils horizontal verlaufender Abschnitt vorgesehen, der nicht auf der Basisplatte aufliegt, sondern in einem geringen Abstand zur Basisplatte frei horizontal verläuft.
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Dieser Abstand ist vorzugsweise ein Luftspalt, kann aber auch mit einer Klebemasse gefüllt werden.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist der ferromagnetische Ring im Querschnitt im Wesentlichen L-förmig ausgebildet. Es handelt sich um einen profilierten Ring mit zwei L-förmig verbundenen Abschnitten. Die beiden Abschnitte können in einem Winkel von etwa 90 Grad miteinander verbunden sein, können aber auch untereinander einen stumpfen Winkel von beispielsweise 90–180 Grad einschließen.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel dieser ersten Ausgestaltung der Erfindung weist der ferromagnetische Ring einen parallel zur Rotationsachse und einen senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Abschnitt auf, wobei der parallel zur Rotationsachse verlaufende Abschnitt des ferromagnetischen Rings mit einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden Fläche des feststehenden Motorbauteils verbunden ist und der senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Abschnitt des ferromagnetischen Rings in einem Abstand zum feststehenden Motorbauteil angeordnet ist.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt der ferromagnetische Ring einen schräg zur Rotationsachse sowie einen senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Abschnitt, wobei der schräg zur Rotationsachse verlaufende Abschnitt mit einer schräg zur Rotationsachse verlaufenden Fläche des feststehenden Motorbauteils verbunden ist und der senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Abschnitt des ferromagnetischen Rings in einem Abstand zum feststehenden Motorbauteil angeordnet ist.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht der ferromagnetische Ring aus mindestens drei Abschnitten und ist im Querschnitt im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet.
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Gemäß dieser Ausgestaltung kann der ferromagnetische Ring einen parallel zur Rotationsachse sowie zwei senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Abschnitte aufweisen, wobei der parallel zur Rotationsachse verlaufende Abschnitt des ferromagnetischen Rings mit einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden Fläche des feststehenden Motorbauteils verbunden ist und mindestens einer der senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Abschnitte des ferromagnetischen Rings in einem Abstand zum feststehenden Motorbauteil angeordnet ist.
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Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels weist der ferromagnetische Ring einen schräg zur Rotationsachse sowie zwei senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Abschnitte auf, wobei der schräg zur Rotationsachse verlaufende Abschnitt des ferromagnetischen Rings mit einer schräg zur Rotationsachse verlaufenden Fläche des feststehenden Motorbauteils verbunden ist und mindestens ein senkrecht zur Rotationsachse verlaufender Abschnitt des ferromagnetischen Rings in einem Abstand zum feststehenden Motorbauteil angeordnet ist.
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Der zweite senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Abschnitt des ferromagnetischen Ringes kann in den beiden letztgenannten Ausführungsbeispielen ebenfalls in einem Abstand zum feststehenden Motorbauteil angeordnet sein oder aber dieser entfernt vom Rotormagneten angeordnete Abschnitt des ferromagnetischen Rings kann einen Anschlag zur Anlage am feststehenden Motorbauteil ausbilden. Durch die unten liegende Anschlagsfläche kann ein definierter Klebespalt zwischen dem Rand der Basisplatte und dem oberen Bereich des ferromagnetischen Ringes realisiert werden. Dies reduziert die Montagetoleranzen und erhöht die Klebekraft. Ferner kann am ferromagnetischen Ring ein Zentrieranschlag sowohl radial innen als auch radial außen angeordnet sein.
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Ein solcher Spindelmotor kann vorzugsweise in einem Festplattenlaufwerk eingesetzt werden und mindestens eine Speicherplatte drehend antreiben, wobei das Festplattenlaufwerk eine Schreib-Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte aufweist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand der nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Hierbei ergeben sich aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1: zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit einer ersten Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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2: zeigt einen Schnitt durch den Spindelmotor von 1 mit einer zweiten Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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3: zeigt einen Schnitt durch den Spindelmotor von 1 mit einer dritten Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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4: zeigt einen Schnitt durch den Spindelmotor von 1 mit einer vierten Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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5 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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6 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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7 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines ferromagnetischen Rings.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
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Die 1 zeigt einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager gemäß der Erfindung. Ein solcher Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden.
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Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, die eine im Wesentlichen zentrale zylindrische Öffnung aufweist, in welcher ein feststehendes Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das feststehende Lagerbauteil 16 ist etwa topfförmig ausgebildet und umfasst eine zentrale Öffnung, in welcher die Welle 12 befestigt ist. An dem freien Ende der feststehenden Welle 12 ist ein ringförmiges Lagerbauteil 18 angeordnet, das vorzugsweise einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden das feststehende Lagerbauteil des Spindelmotors. Die Welle 12 weist an ihrem oberen Ende eine Gewindebohrung (nicht dargestellt) zur Befestigung an einem Gehäusedeckel des Spindelmotors bzw. des Festplattenlaufwerks auf. Das fluiddynamische Lagersystem umfasst ein Rotorbauteil 14 mit einer integrierten Lagerbuchse 14a, die in einem durch die Welle 12 und die beiden Lagerbauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen drehbar angeordnet ist. Das obere Lagerbauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung des Rotorbauteils 14 angeordnet. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12, der Lagerbuchse 14a und der beiden Lagerbauteile 16, 18 sind durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 voneinander getrennt, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist. Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird in bekannter Weise gebildet durch eine an der Basisplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung in einem Abstand konzentrisch umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 angeordnet ist.
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Die am Rotorbauteil 14 angeordnete Lagerbuchse 14a hat eine zylindrische Bohrung, an deren Innenumfang zwei zylindrische Radial-Lagerflächen ausbildet sind, welche durch einen dazwischen liegenden Separatorspalt 24 getrennt sind. Die Lagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20 und bilden mit jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22a, 22b, die mit sinus- oder parabelförmigen Lagerrillenstrukturen versehen sind.
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An das untere Radiallager 22b schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an, der durch radial verlaufende Lagerflächen des Rotorbauteils 14 und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des feststehenden Lagerbauteiles 16 gebildet wird. Diese Lagerflächen sind als zur Rotationsachse 38 senkrechte Kreisringe ausgebildet und bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26. Das fluiddynamische Axiallager 26 ist in bekannter Weise durch beispielsweise spiralförmige Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die entweder auf der Stirnseite des Rotorbauteils 14, dem feststehenden Lagerbauteil 16 oder beiden Teilen angebracht werden können. In vorteilhafter Weise sind alle für die Radiallager 22a, 22b und das Axiallager 26 notwendigen Lagerrillenstrukturen an Lagerflächen des Rotorbauteils 14 angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des feststehenden Lagerbauteils 16 vereinfacht.
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An den radialen Abschnitt des Lagerspalts 20 im Bereich des Axiallagers 26 schließt sich ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen des Rotorbauteils 14 und des Lagerbauteils 16 gebildet wird und das Ende des Fluidlagersystems an dieser Seite abdichtet. Der Dichtungsspalt 34 umfasst einen gegenüber dem Lagerspalt 20 verbreiterten radial verlaufenden Abschnitt, der radial außerhalb des Axiallagers 26 angeordnet ist. Der radial verlaufende Abschnitt des Dichtungsspalts 34 geht in einen sich konisch öffnenden nahezu axial verlaufenden Abschnitt über, der von einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 und einer äußeren Umfangsfläche des Lagerbauteils 16 begrenzt wird. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Fluidreservoir und stellt die für die Lebensdauer des Lagersystems benötigte Fluidmenge bereit. Ferner können Fülltoleranzen und eine eventuelle thermische Ausdehnung des Lagerfluids ausgeglichen werden. Die beiden den konischen Abschnitt des Dichtungsspalts 34 bildenden Flächen an dem Rotorbauteil 14 und dem Lagerbauteil 16 können jeweils relativ zur Rotationsachse 38 nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt.
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An der anderen Seite des Fluidlagersystems ist das Rotorbauteil 14 im Anschluss an das obere Radiallager 22a so gestaltet, dass es eine radial verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des zweiten Lagerbauteils 18 einen radialen Spalt bildet. An den radialen Spalt schließt sich ein axial verlaufender Dichtungsspalt 32 an, der das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Der Dichtungsspalt 32 umfasst vorzugsweise eine Pumpdichtung 36 und weitet sich am äußeren Ende mit vorzugsweise konischem Querschnitt auf. Der Dichtungsspalt 32 wird durch einander gegenüberliegende Oberflächen des Rotorbauteils 14 und des Lagerbauteils 18 begrenzt und kann von einer ringförmigen Abdeckkappe 30 abgedeckt sein. Die Abdeckkappe 30 ist an einer Stufe des Rotorbauteils 14 gehalten und dort beispielsweise angeklebt. Der innere Rand der Abdeckkappe 30 kann zusammen mit dem Außenumfang der Welle 12 eine Spaltdichtung ausbilden. Dies erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 32.
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Eine Rezirkulationsbohrung 28 verläuft ausgehend vom Spalt zwischen einer Stirnfläche des Rotorbauteils 14 und einer gegenüberliegenden Stirnfläche des Lagerbauteils 18 axial nach unten und schräg radial nach außen längs durch das Rotorbauteil 14 und mündet radial außerhalb des Axiallagers 26 in einen Bereich zwischen dem Lagerspalt 20 und dem Dichtungsspalt 34.
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Da der Spindelmotor nur ein einziges fluiddynamisches Axiallager 26 aufweist, das auf das Rotorbauteil 14 eine Kraft in Richtung des zweiten Lagerbauteils 18 erzeugt, muss eine entsprechende Gegenkraft oder Vorspannkraft am beweglichen Lagerteil vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür weist die Basisplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 auf, der dem Rotormagneten 44 axial gegenüberliegt und von diesem magnetisch angezogen wird. Diese magnetische Anziehungskraft wirkt entgegen der Kraft des Axiallagers 26 und hält das Lager axial stabil. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Lösung können die Statoranordnung 42 und der Rotormagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass die magnetische Mitte des Rotormagneten 44 axial weiter entfernt von der Basisplatte 10 angeordnet wird als die Mitte der Statoranordnung 42. Auch dadurch wird durch das Magnetsystem des Motors eine axiale Kraft aufgebaut, die entgegengesetzt zum Axiallager 26 wirkt.
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Der ferromagnetische Ring 40 ist in der gezeigten Ausführungsform im Querschnitt etwa L-förmig ausgebildet und auf einem umlaufenden Rand 10a der Basisplatte 10 befestigt.
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Ein vertikal verlaufender Abschnitt 40a des ferromagnetischen Rings 40 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Randes 10a befestigt, während ein horizontal verlaufender Abschnitt 40b des ferromagnetischen Rings 40 entweder auf dem Rand 10a aufliegt und dort ebenfalls befestigt sein kann oder in einem Abstand zum Rand 10a angeordnet wird. In dieser Ausführungsform können also beide Abschnitte 40a, 40b des ferromagnetischen Rings 40 an entsprechenden Flächen des Randes 10a der Basisplatte 10 befestigt sein, vorzugsweise angeklebt sein. Zusätzlich kann der innere Durchmesser des Abschnitts 40a etwas kleiner sein als der äußere Durchmesser des Randes 10a, so dass der ferromagnetische Ring 40 mittels Presspassung auf den Rand 10a der Basisplatte gesteckt wird und zusätzlich verklebt wird.
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Das vom Rotormagneten 44 erzeugte magnetische Feld dringt über den radial verlaufenden Abschnitt 40b in den ferromagnetischen Ring 40 ein. Der magnetische Rückschluss wird über den Abschnitt 40a erreicht, der einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 gegenüber liegt. Die magnetischen Feldlinien treten etwa horizontal aus dem Abschnitt 40a aus und dringen in das Rotorbauteil 14 ein und gelangen über das Rotorbauteil 14 wieder zurück zum Rotormagneten 44.
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2 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der größtenteils identisch ist zu dem Spindelmotor von 1. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es gilt die allgemeine Beschreibung des Spindelmotors von 1.
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Im Unterschied zu 1 ist bei 2 der ferromagnetische Ring 140 in anderer Lage eingebaut. Der vertikal verlaufende Abschnitt 140a des ferromagnetischen Rings 140 liegt an einer inneren Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte 10 an, während der horizontale Abschnitt 140b auf der Stirnfläche des Randes 10a der Basisplatte aufliegt oder in einem Abstand von der Stirnfläche des Randes 10a angeordnet werden kann. Zwischen dem vertikal verlaufende Abschnitt 140a des ferromagnetischen Rings 140 und der inneren Umfangsfläche des Randes 10a kann zusätzlich zu der Klebeverbindung eine Presspassung vorgesehen sein. In 2 wird der magnetische Rückschluss zum Rotormagneten 44 lediglich über die Stirnfläche 140b des ferromagnetischen Rings 140 erreicht.
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3 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der größtenteils identisch ausgebildet ist wie der Spindelmotor von 1. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es gilt die Beschreibung von 1.
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Im Unterschied zu 1 zeigt 3 einen zweifach abgewinkelten ferromagnetischen Ring 240, der im Querschnitt daher etwa Z-förmig ausgebildet ist. Ein vertikaler Abschnitt 240a des ferromagnetischen Rings 240 liegt an einer äußeren Umfangsfläche eines Randes 10a der Basisplatte 10 an und ist dort beispielsweise angeklebt. Ein erster horizontaler Abschnitt 240b ist über dem Rand 10a angeordnet und kann mit der Stirnfläche des Randes 10a verklebt sein. Der horizontale Abschnitt 240b liegt dem Rotormagneten 44 axial gegenüber. Der horizontale Abschnitt 240b kann aber auch in einem geringen Abstand zur Stirnfläche des Randes 10a angeordnet werden. Ein dritter Abschnitt 240c erstreckt sich andeutungsweise in horizontaler Richtung vom vertikalen Abschnitt 240a radial nach außen und kann als vertikaler Anschlag für den ferromagnetischen Ring 240 dienen. Der Abschnitt 240c liegt dabei an einer gegenüberliegenden Fläche der Basisplatte 10 auf. Auch in dieser Ausführungsform ist vorzugsweise eine Klebeverbindung zwischen dem ferromagnetischen Ring 240 und der Basisplatte 10 vorgesehen, die durch eine radiale Presspassung zwischen dem Abschnitt 240a und der äußeren Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte 10 ergänzt werden kann.
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4 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Spindelmotors aus 3, wobei gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Es gilt die Beschreibung von 1 bzw. von 3.
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Der ferromagnetische Ring 340 ist wiederum zweifach abgewinkelt und im Querschnitt etwa Z-förmig ausgebildet. Ein vertikaler Abschnitt 340a liegt an einer äußeren Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte 10 an und ist dort beispielsweise angeklebt. Gleichzeitig kann eine Pressverbindung zwischen dem Abschnitt 340a und dem Rand 10a vorgesehen sein. Ein zweiter, horizontaler Abschnitt 340b kann auf einer Stirnfläche des Randes 10a aufliegen und verklebt sein oder aber in einem geringen Abstand zur Stirnfläche des Randes 10a angeordnet sein.
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Ein dritter, wiederum horizontaler Abschnitt setzt sich am unteren Ende des Abschnittes 340a radial nach außen fort und ist im Vergleich zu 3 länger ausgebildet. Der horizontale Abschnitt 340c kann als axialer Anschlag für den ferromagnetischen Ring 340 dienen, der auf der Oberseite der Basisplatte 10 aufliegt. Durch diese Anschlagsfläche des Abschnitts 340c sowie die radiale Passung des Abschnitts 340a wird der ferromagnetische Ring 340 präzise positioniert und an der Basisplatte 10 gehalten.
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Die 5 bis 7 zeigen andere mögliche Formgebungen von ferromagnetischen Ringen, die jeweils im Querschnitt dargestellt sind. Die ferromagnetischen Ringe der 5 bis 7 können beispielsweise in den in 1 bis 4 beschriebenen Spindelmotoren verwendet werden
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5 zeigt einen ferromagnetischen Ring 440 mit einem schräg zur Rotationsachse 38 verlaufenden Abschnitt 440a, der an einer schräg verlaufenden Fläche des Randes 10a der Basisplatte 10 anliegt. Der schräge Abschnitt 440a ist vorzugsweise an der äußeren Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte angeklebt. Das untere Ende des schrägen Abschnitts 440a kann zusätzlich mittels einer Klebstoffnaht 46 umlaufend mit der Basisplatte 10 verklebt sein. Am oberen Ende des schrägen Abschnitts 440a ist ein horizontaler Abschnitt 440b angeordnet, der sich oberhalb des Randes 10a in einem entsprechenden Abstand zum Rand 10a erstreckt. Der axiale Raum, der zwischen dem horizontalen Abschnitt 440b des ferromagnetischen Ringes 440 und der gegenüber liegenden horizontalen Stirnfläche des Randes 10a der Basisplatte gebildet ist, kann ebenfalls – zumindest partiell – mit Klebstoff 46 gefüllt sein.
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6 zeigt einen mehrfach abgewinkelten ferromagnetischen Ring 540 mit einem vertikalen Abschnitt 540a und einem sich daran anschließenden schrägen Abschnitt 540c, wobei vorzugsweise beide Abschnitte 540a, 540c an der äußeren Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte 10 angeklebt und/oder angepresst sind. Ein Ende des schrägen Abschnitts 540c geht in einen etwa horizontal verlaufenden Abschnitt 540b über, der in einem Abstand zur Stirnfläche des Randes 10a angeordnet ist. Ein unteres Ende des vertikalen Abschnitts 540a geht über in einen kurzen horizontalen Abschnitt 540d, der in einem Abstand zur Basisplatte 10 angeordnet ist. Auch hier kann der ferromagnetische Ring 540 mit der Basisplatte 10 mittels Klebstoff 46 verklebt sein.
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7 zeigt einen L-förmig abgewinkelten ferromagnetischen Ring 640 mit einem vertikalen Abschnitt 640a, der an einer äußeren Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte 10 angeklebt ist. Das stirnseitige Ende des Abschnitts 640a kann mittels einer Klebstoffnaht 46 ebenfalls mit der Basisplatte 10 verbunden sein. Der vertikale Abschnitt 640a steht über die Stirnseite des Randes 10a der Basisplatte hinaus und geht über in einen horizontalen, radial nach innen verlaufenden Abschnitt 640b, der in einem Abstand zur Stirnseite 10a der Basisplatte 10 angeordnet ist und frei über die Basisplatte 10 hinausragt. Bei sämtlichen dargestellten Varianten der ferromagnetischen Ringe kann der horizontale Abschnitt radial nach innen oder außen umgeformt sein. Ferner kann der ferromagnetische Ring zusätzlich oder alternativ zum Verkleben mit der oder Aufpressen auf die Basisplatte 10 nach seiner Montage mittels einer Beschichtung (eCoating) überzogen werden, mit welcher die gesamte Oberfläche zumindest der dem Lager zugewandten Seite der Basisplatte versehen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Basisplatte
- 10a
- umlaufender Rand
- 12
- Welle
- 14
- Rotorbauteil
- 14a
- Lagerbuchse
- 16
- feststehendes Lagerbauteil
- 18
- ringförmiges Lagerbauteil
- 20
- Lagerspalt
- 22a, b
- Radiallager
- 24
- Separatorspalt
- 26
- Axiallager
- 28
- Rezirkulationsbohrung
- 30
- Abdeckkappe
- 32
- Dichtungsspalt
- 34
- Dichtungsspalt
- 36
- Pumpdichtung
- 38
- Rotationsachse
- 40, 140, 240, 340, 440, 540, 650
- ferromagnetischer Ring
- 40a, 140a, 240a, 340a, 540a, 640a
- vertikal verlaufender Abschnitt
- 40b, 140b, 240b, 240c, 340b, 340c, 440b, 540b, 540d, 640b
- horizontal verlaufender Abschnitt
- 440a, 540c
- schräger Abschnitt
- 42
- Statoranordnung
- 44
- Rotormagnet
- 46
- Klebstoff
