DE102012016803A1

DE102012016803A1 - Spindelmotor mit elektrischer Verbindung

Info

Publication number: DE102012016803A1
Application number: DE201210016803
Authority: DE
Inventors: Tobias Kirchmeier; Ralf Dittes; Matthias Wildpreth
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor (10), umfassend eine Basisplatte (12, 112) mit einer Oberseite (12a, 112a) und einer Unterseite (12b, 112b), eine Statoranordnung (38) mit mehreren Statorwicklungen (42), die auf der Oberseite der Basisplatte befestigt ist, wobei die Statorwicklungen mindestens einen Wicklungsdraht (44) mit einem freien Ende aufweisen, einen Rotor (14), der relativ zur Basisplatte um eine Rotationsachse (16) drehbar gelagert ist, eine Leiterplatte (52, 152), die an der Basisplatte angeordnet ist und eine Oberseite (52a, 152a) und eine Unterseite (52b, 152b) aufweist, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes zur Leiterplatte geführt und dort mit einer Kontaktierungsfläche (54, 154) elektrisch verbunden ist. Erfindungsgemäß sind verschiedene alternative Möglichkeiten der Anordnung der Leiterplatte vorgesehen. Die Leiterplatte ist entweder auf der Unterseite der Basisplatte angeordnet, und die Kontaktierungsfläche ist auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet ist, oder die Leiterplatte ist auf der Oberseite der Basisplatte angeordnet, und die Kontaktierungsfläche ist auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet ist, oder die Leiterplatte ist auf der Oberseite der Basisplatte angeordnet, und die Kontaktierungsfläche ist auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einer elektrischen Verbindung, und insbesondere einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks.
Stand der Technik
Spindelmotoren zum Antrieb von Festplattenlaufwerken sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt.
Beispielsweise zeigt die US 2011/0249362 A1 einen Spindelmotor mit einem elektromagnetischen Antriebssystem, welches eine Statoranordnung aufweist, die mehrere Statorwicklungen umfasst. Die Statoranordnung ist auf einer Oberseite einer Basisplatte des Spindelmotors befestigt. Die Statorwicklungen müssen elektrisch kontaktiert werden, wobei hierfür freie Enden des Wicklungsdrahtes vorgesehen sind. Die freien Enden der Wicklungsdrähte werden durch entsprechende Durchgangsöffnungen in der Basisplatte hindurchgeführt und mit einer elektrischen Leiterplatte verbunden, die auf einer Unterseite der Basisplatte angeordnet ist. Über die elektrische Leiterplatte werden die Statorwicklungen mit Strom versorgt.
Bisher war eine relativ tiefe Aussparung in der Basisplatte zur Aufnahme der Leiterplatte notwendig. Die Wicklungsdrähte wurden mit der Leiterplatte verlötet, wobei die Lötstellen ebenfalls eine gewisse Bauhöhe aufwiesen, welche sich zur Bauhöhe der Leiterplatte addierten und eine entsprechend tiefe Aussparung in der Basisplatte notwendig machten.
Bei sehr flach gebauten Spindelmotoren, wie sie in Festplattenlaufwerken für die moderne Unterhaltungselektronik verwendet werden, ist die herkömmliche Kontaktierung der Wicklungsdrähte, wie sie oben beschrieben ist, auf Grund der eingeschränkten Platzverhältnisse nicht mehr möglich. Insbesondere ist die Basisplatte relativ dünn ausgebildet und es kann, wenn überhaupt, nur eine flache Aussparung zur Aufnahme der Leiterplatte vorgesehen werden.
Es besteht also das Problem, dass die Anordnung der Leiterplatte und/oder die Kontaktierung der Wicklungsdrähte an der Leiterplatte und die sich daraus ergebende Verbindungsstelle in geeigneter Weise an eine flache Bauweise des Spindelmotors angepasst werden müssen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spindelmotor flacher Bauart mit einer elektrischen Verbindung anzugeben, und insbesondere einen Spindelmotor mit einer Platz sparenden Anordnung der Leiterplatte und Kontaktierung der Wicklungsdrähte mit der Leiterplatte.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte mit einer Oberseite und einer Unterseite, eine Statoranordnung mit mehreren Statorwicklungen, die auf der Oberseite der Basisplatte befestigt ist, wobei die Statorwicklungen mindestens einen Wicklungsdraht mit einem freien Ende aufweisen, einen Rotor, der relativ zur Basisplatte um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist, eine Leiterplatte, die an der Basisplatte angeordnet ist und eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes zur Leiterplatte geführt und dort mit einer Kontaktierungsfläche elektrisch verbunden ist.
Erfindungsgemäß sind verschiedene alternative Möglichkeiten der Anordnung der Leiterplatte vorgesehen. Die Leiterplatte ist entweder auf der Unterseite der Basisplatte angeordnet, und die Kontaktierungsfläche ist auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet ist, oder die Leiterplatte ist auf der Oberseite der Basisplatte angeordnet, und die Kontaktierungsfläche ist auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet ist, oder die Leiterplatte ist auf der Oberseite der Basisplatte angeordnet, und die Kontaktierungsfläche ist auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Leiterplatte auf der Oberseite oder Unterseite der Basisplatte sowie die Anordnung der Kontaktierungsfläche entweder auf der Oberseite oder auf der Unterseite der Leiterplatte lässt sich insbesondere bei sehr flachen Spindelmotoren mit einer Bauhöhe von etwa 5 mm verwenden.
Da die Verbindungsstelle, die insbesondere als Lötstelle oder Lötpad ausgebildet ist, eine bestimmte Höhe aufweist, wird die Leiterplatte entweder auf der Oberseite der Basisplatte angeordnet oder aber die Kontaktierungsfläche wird auf die Oberseite der Leiterplatte gelegt. Dadurch trägt die Höhe der Verbindungsstelle nicht auf, insbesondere steht weder die Leiterplatte noch die Verbindungsstelle über die Basisplatte hervor.
Dies war bei den Motoren gemäß dem Stand der Technik zwar auch nicht der Fall, jedoch hatten die Basisplatten dieser Motoren eine sehr viel größere Bauhöhe und daher mehr Bauraum zur Befestigung der Leiterplatte zur Verfügung.
Die freien Enden der Wicklungsdrähte der Statorwicklungen werden mit der Kontaktierungsfläche verbunden. Die Kontaktierungsfläche kann dabei als Lötpad, also Lötfläche auf der Oberseite der Leiterplatte, oder als Lötauge, d. h. Lötfläche auf der Unterseite der Leiterplatte ausgebildet sein.
Bei einer Ausbildung der Kontaktierungsfläche als Lötauge wird der Wicklungsdraht durch eine Bohrung der Leiterplatte hindurch geführt und auf der Unterseite der Leiterplatte verlötet.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiterplatte in einer Aussparung auf der Unterseite der Basisplatte angeordnet.
Die Kontaktierungsfläche für das freie Ende des Wicklungsdrahtes ist hierbei auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet und beispielsweise als Lötfläche (Lötpad) ausgebildet. In dieser Ausführungsform der Erfindung liegt die Kontaktierungsfläche zur Kontaktierung des Wicklungsdrahtes auf der Oberfläche der Leiterplatte, so dass die Basisplatte eine Durchgangsöffnung aufweist, die oberhalb der Leiterplatte im Bereich der Kontaktierungsfläche angeordnet ist. Die Verbindungsstelle bzw. die Lötstelle reicht in die Durchgangsöffnung hinein und kommt in dieser zu liegen. Somit ist keine zusätzliche axiale Bauhöhe für die Anordnung bzw. Aufnahme der Verbindungsstelle notwendig.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiterplatte auf oder über der Oberseite der Basisplatte direkt an der Statoranordnung angeordnet, vorzugsweise direkt an den Statorwicklungen der Statoranordnung geklebt oder geklemmt.
Die Kontaktierungsfläche für das freie Ende des Wicklungsdrahtes ist auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet und vorzugsweise als Lötauge ausgebildet. Der Wicklungsdraht wird durch eine Bohrung der Leiterplatte hindurchgeführt und auf der Unterseite am Lötauge verlötet. Vorzugsweise weist die Basisplatte auch in dieser Ausgestaltung eine Durchgangsöffnung auf, in welche der Lötpunkt zu liegen kommt, d. h. die Durchgangsöffnung ist genau unterhalb der Lötstelle angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiterplatte auf der Oberseite der Basisplatte direkt an der Basisplatte angeordnet, beispielsweise mit der Basisplatte verklebt oder verschraubt. Die Kontaktierungsfläche für den Wicklungsdraht ist auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet, wobei der Wicklungsdraht durch eine Bohrung der Leiterplatte hindurchgeführt und mit einem Lötauge verlötet wird.
Auch in dieser Ausgestaltung liegt der Lötpunkt vorzugsweise in einer Durchgangsöffnung der Basisplatte und wird zumindest teilweise darin aufgenommen. Der Lötpunkt steht also nicht über die Basisplatte hervor, sondern liegt komplett in der Durchgangsöffnung der Basisplatte.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Leiterplatte auf der Oberseite direkt an der Basisplatte angeordnet ist, wobei die Kontaktierungsfläche für das freie Ende des Wicklungsdrahtes auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet ist.
Hierbei ist die Leiterplatte unmittelbar an der Basisplatte befestigt. Der Wicklungsdraht wird von der Statoranordnung direkt auf die Oberseite der Leiterplatte zu einer Lötfläche (Lötpad) geführt und dort verlötet.
Die Kontaktierungsfläche ist versetzt zu den einzelnen Statorwicklungen angeordnet, so dass diese im vorgesehenen Bauraum für die Statoranordnung Platz findet. Eine Durchgangsöffnung in der Basisplatte zur Aufnahme der Lötpunkte bzw. zur leichteren Kontaktierung ist hier nicht notwendig.
In der Regel weist die Statoranordnung natürlich mehrere Wicklungsdrähte auf, die mit mehreren an der Leiterplatte angeordneten Kontaktierungsflächen verbunden sind.
Bei einem beispielsweise dreiphasigen, permanent erregten Gleichstrommotor sind die Wicklungen beispielsweise in Sternschaltung verdrahtet, so dass vier freie Wicklungsdrähte vorhanden sind, die entsprechend der Erfindung mit Hilfe von vier Kontaktierungsflächen mit der Leiterplatte kontaktiert werden.
Der Bereich der Kontaktierung, d. h. der Bereich um die Kontaktierungsfläche, sowie die Durchgangsöffnung in der Leiterplatte können nach der Verschaltung vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse vergossen werden. Dadurch werden die Bauteile und Wicklungsdrähte zueinander fixiert und elektrisch isoliert.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Festplattenlaufwerk mit mindestens einer Speicherplatte, die von einem Spindelmotor der oben beschriebenen Art drehend angetrieben ist. Das Festplattenlaufwerk weist in bekannter Weise eine Schreib- und Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf die bzw. von der Speicherplatte auf sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors, der Speicherplatte und der Schreib- und Leseeinrichtung, wobei die Basisplatte des Spindelmotors vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor und eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Anschlusses der Wicklungsdrähte.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung von 1 im Bereich der Leiterplatte.
3 zeigte eine vergrößerte Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung.
4 zeigte eine vergrößerte Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung.
5 zeigte eine vergrößerte Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung.
5A zeigt in einer Aufsicht die Position der Verbindungsstellen in Bezug zum Stator.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor 10 zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks.
Der Spindelmotor 10 umfasst eine Basisplatte 12, die ein feststehendes Bauteil des Spindelmotors ausbildet. Auf der Basisplatte 12 ist ein Rotor 14 montiert, der relativ zur Basisplatte 12 um eine Rotationsachse 16 drehbar gelagert ist. Die Drehlagerung des Rotors 14 erfolgt durch ein fluiddynamisches Lagersystem. In einer Öffnung 13 der Basisplatte 12 ist eine Lagerbuchse 18 des Lagersystems drehfest angeordnet. Diese Lagerbuchse 18 weist eine zentrale Lagerbohrung auf und bildet zusammen mit der Basisplatte 12 das feststehende Bauteil des Spindelmotors 10. In die Lagerbohrung der Lagerbuchse 18 ist eine Welle 20 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig, d. h. nur um einige Mikrometer, kleiner ist, als der Durchmesser der Lagerbohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 18 und der Welle 20 verbleibt daher ein Lagerspalt 22 von wenigen Mikrometern Breite. Der Lagerspalt ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 20 und der Lagebuchse 18 bilden entlang eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspaltes 22 vorzugsweise zwei fluiddynamische Radiallager 24, 26 aus. Die beiden fluiddynamischen Radiallager 24, 26 haben einen geringen axialen Abstand voneinander. Die fluiddynamischen Radiallager 24, 26 sind durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Welle 20 und/oder der Lagerbuchse 18 aufgebracht sind. Die Lagerrillenstrukturen üben während der Rotation der Welle 20 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 22 zwischen der Welle 20 und der Lagerbuchse 18 befindliche Lagerfluid aus, so dass im Lagerspalt 22 ein hydrodynamischer Druck entsteht, der die Radiallager 24, 26 tragfähig macht. Das obere Radiallager 24 hat vorzugsweise leicht asymmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die das Lagerfluid überwiegend in Richtung des unteren Radiallagers 26 pumpen. Das untere Radiallager 26 umfasst vorzugsweise symmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 22 erzeugen.
Ein freies Ende der Welle 20 ist mit dem Rotor 14 verbunden, der zusammen mit der Welle 20 rotiert und einen inneren Rand aufweist, der die Lagerbuchse 18 teilweise umgibt. Eine untere, ebene Fläche des Rotors 14 bildet zusammen mit einer angrenzenden Stirnfläche der Lagerbuchse 18 ein fluiddynamisches Axiallager 28 aus. Hierbei ist die entsprechende Stirnfläche der Lagerbuchse 18 und/oder die gegenüberliegende ebene Fläche des Rotors 14 mit vorzugsweise spiralförmigen Lagerrillenstrukturen versehen. Die Lagerrillenstrukturen des Axiallagers 28 üben bei einer Rotation des Rotorbauteils 14 eine radial nach innen in Richtung des oberen Radiallagers 24 gerichtete Pumpwirkung auf das in einem radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch entsteht im radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22, zwischen dem Rotor 14 und der oberen Stirnseite der Lagerbuchse 18, ein hydrodynamischer Druck, der das Axiallager 28 tragfähig macht.
In der Lagerbuchse 18 kann ein Rezirkulationskanal 30 vorgesehen sein, der einen am radial äußeren Rand des Axiallagers 28 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 22 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 26 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 22 miteinander verbindet und eine Zirkulation des Lagerfluids im Lager unterstützt.
An der in der Basisplatte 12 befestigten Stirnseite weist die Lagerbuchse 18 eine zur Lagerbohrung konzentrische Aussparung auf, deren Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Die Lagerbuchse 18 ist an dieser Seite durch eine Abdeckplatte 32 verschlossen. Innerhalb der Aussparung der Lagerbuchse 18 ist ein an einem Ende der Welle 20 befestigter Stopperring 34 angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 20 aufweist. Die Aussparung, in welcher der Stopperring 34 angeordnet ist, ist mit dem Lagerspalt 22 sowie dem Rezirkulationskanal 30 verbunden und vollständig mit Lagerfluid gefüllt. Bei einer übermäßigen axialen Bewegung der Welle 20 stößt der Stopperring 34 an einer Stufe der Lagerbuchse 18 an, die durch den Übergang zwischen der Lagerbohrung und der Aussparung gebildet wird. Der Stopperring 34 verhindert dadurch ein Herausfallen der Welle 20 aus der Lagerbuchse 18.
Am radial äußeren Ende seines radialen Abschnitts geht der Lagerspalt 22 in einen Spalt mit größerem Spaltabstand über, welcher als Dichtungsspalt 36 wirkt und anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Dichtungsspalt 36 erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 22 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang der äußeren Mantelfläche der Lagerbuchse 18 zwischen der Lagerbuchse 18 und dem inneren Rand des Rotors 14 erstreckt. Die äußere Mantelflache der Lagerbuchse 18 sowie die innere Mantelfläche des inneren Randes des Rotors 14 sind weitgehend zylindrisch, jedoch vorzugsweise leicht konisch geneigt, und bilden die Begrenzung des Dichtungsspaltes 36. Dadurch, dass die obere Öffnung des Rezirkulationskanals 30 sehr nahe an der Übergangszone zwischen Lagerfluid und Atmosphäre angeordnet ist, können im Lagerfluid gelöste Luftblasen relativ leicht in die Atmosphäre entweichen.
An der Basisplatte 12 ist radial außerhalb der Position der Lagerbuchse 18 eine Statoranordnung 38 angeordnet. Die Statoranordnung umfasst ein ferromagnetisches Statorblechpaket 40, welches mehrere Statorwicklungen 42 trägt. Die Statoranordnung 38 ist umgeben von einem äußeren Rand des Rotors 14, an dessen Innenseite ein ringförmiger Rotormagnet 46 angeordnet ist. Der Rotormagnet 46 umgibt die Statoranordnung 38 in radialer Richtung unter Bildung eines Luftspalts. In 1 ist ein Außenläufermotor dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf einen Außenläufermotor beschränkt, sondern es kann erfindungsgemäß auch ein Innenläufermotor Verwendung finden. Durch entsprechende Versorgung der Statoranordnung mit Strom wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das auf den Rotormagneten 46 wirkt und den Rotor 14 drehend antreibt.
Unterhalb des Rotormagneten 46 ist vorzugsweise ein ferromagnetischer Metallring 48 angeordnet, der den Rotormagneten 46 in axialer Richtung anzieht, wodurch sich eine nach unten zur Basisplatte 12 hin gerichtete magnetische Kraft ergibt. Diese magnetische Kraft wirkt der axialen Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 28 entgegen und dient der axialen Vorspannung des Lagersystems.
Der Spindelmotor ist vorzugsweise Teil eines Festplattenlaufwerks, wobei mindestens eine auf dem Rotor 14 angeordnete Speicherplatte 58 durch den Spindelmotor drehend angetrieben ist. Das Festplattenlaufwerk weist in bekannter Weise eine Schreib- und Leseeinrichtung 60 (nur sehr schematisch dargestellt) zum Schreiben und Lesen von Daten auf die bzw. und von der Speicherplatte 58 auf, sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors 10, der Speicherplatte 58 und der Schreib- und Leseeinrichtung 60, wobei die Basisplatte 12 des Spindelmotors vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes ist.
Wie man in 1 und insbesondere auch in der vergrößerten Darstellung 2 erkennt, wird von der Statoranordnung 38 ein Wicklungsdraht 44, jedoch vorzugsweise mehrere Wicklungsdrähte 44, nach unten herausgeführt, über welche die Statorwicklungen 42 mit Strom versorgt werden.
Zur Kontaktierung der Wicklungsdrähte 44 ist eine elektrische Leiterplatte 52 vorgesehen, die in einer Aussparung 56 auf der Unterseite 12b der Basisplatte angeordnet ist. Die Leiterplatte 52 ist beispielsweise auf die Unterseite 12b der Basisplatte aufgeklebt oder mit dieser verschraubt oder lediglich mittels eines Rastmechanismus befestigt.
In bekannter Weise besteht die Leiterplatte 52 aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial, auf welchem elektrisch leitende Leiterbahnen aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht sind.
Eine Kontaktierung der Wicklungsdrähte 44 mit den Leiterbahnen der Leiterplatte 52 erfolgt mittels Kontaktierungsflächen 54, die als Lötflächen oder Lötaugen ausgebildet sein können. Wenn die Leiterbahnen auf der Oberseite 52a der Leiterplatte 52 angeordnet sind, werden zur Kontaktierung vorzugsweise Lötflächen auf der Oberseite der Leiterplatte 52 verwendet, während, wenn die Leiterbahnen auf der Unterseite 52b der Leiterplatte 52 angeordnet sind, vorzugsweise Lötaugen zur Kontaktierung verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 sind die Leiterbahnen vorzugsweise auf der Oberseite der Leiterplatte 52 angeordnet, wobei ebenfalls auf der Oberseite Kontaktierungsflächen 54 vorgesehen sind, an welchen die Wicklungsdrähte 44 fest gelötet werden.
Da diese Verbindungsstellen 55 eine gewisse Höhe aufweisen, ist in der Basisplatte 12 im Bereich jeder Kontaktierungsfläche 54 eine Durchgangsöffnung 50 angeordnet, in welcher sich die Verbindungsstelle 55 hinein erstreckt und darin zu liegen kommt. Dabei können die Positionen der Statorwicklungen 42 und der Verbindungsstelle 55 in der Aufsicht seitlich zueinander versetzt sein.
Die Leiterplatte 52 und die Verbindungsstelle 55 benötigen demnach keine zusätzliche axiale Bauhöhe, so dass die Basisplatte 12 und auch der gesamte Spindelmotor sehr flach ausgebildet werden können.
3 zeigt einen Schnitt durch eine gegenüber den 1 und 2 abgewandelte Ausgestaltung der Erfindung in vergrößerter Darstellung. Man erkennt eine gegenüber den 1 und 2 abgewandelte Ausgestaltung einer Leiterplatte 152, die in diesem Ausführungsbeispiel auf bzw. über der Oberseite 12a der Basisplatte 12 direkt an der Statoranordnung 38 befestigt ist.
Hierbei ist die Oberseite 152a der Leiterplatte 152 unmittelbar an einer Unterseite der Statorwicklung 42 befestigt, beispielsweise angeklebt.
Die Leiterbahnen der Leiterplatte 152 sind auf der Unterseite 152b der Leiterplatte angeordnet und weisen entsprechende Lötaugen auf, die als Kontaktierungsflächen 154 für die Wicklungsdrähte 44 verwendet werden. Die von der Statoranordnung 38 austretenden Wicklungsdrähte 44 werden durch Bohrungen in der Leiterplatte 152 bis zu den Lötaugen an der Unterseite 152b der Leiterplatte 152 geführt und dort angelötet.
Die Verbindungsstellen 155 der Kontaktierungsflächen 154 stehen von der Unterseite 152b der Leiterplatte 152 nach unten ab und werden zumindest teilweise in Durchgangsöffnungen 50 aufgenommen, die axial unterhalb der Kontaktierungsflächen 154 in der Basisplatte 12 angeordnet sind.
4 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Anordnung der Leiterplatte bzw. der Kontaktierungsfläche. In dieser Ausgestaltung ist die Leiterplatte 152 auf der Oberseite 12a der Basisplatte 12 und zwar direkt an der Basisplatte 12 selbst befestigt.
Die Leiterplatte 152 ist zwischen der Oberseite 12a der Basisplatte 12 und der Unterseite der Statoranordnung 38 angeordnet. Die Leiterplatte 152 kann in einer Aussparung 156 angeordnet sein, die auf der Oberseite 12a der Basisplatte 12 angeordnet ist.
Diese Aussparung 156 ist sehr flach, vorzugsweise nur etwa so hoch wie die Leiterplatte 152 selbst. Die Kontaktierungsfläche 154 ist vorzugsweise unmittelbar unterhalb des Punktes angeordnet, an dem der Wicklungsdraht 44 die Statoranordnung 38 nach unten verlässt.
In dieser Ausgestaltung ist die Kontaktierungsfläche 154 als Lötauge ausgebildet, d. h. der Wicklungsdraht 44 wird zunächst durch eine Bohrung in der Leiterplatte 152 geführt und auf der Unterseite 152b der Leiterplatte 152 angelötet.
Da die Verbindungsstelle 155 der Kontaktierungsfläche 154 eine gewisse axiale Höhe aufweist, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Basisplatte 12 eine Durchgangsöffnung 50 aufweist, die unmittelbar unterhalb der Kontaktierungsfläche 154 angeordnet ist und einen Raum zur Aufnahme der Verbindungsstelle 155 bildet.
Dabei weist eine Strecke S_D über der Durchgangsöffnung 50 in der Basisplatte 12 eine größere Länge auf als die größte Strecke S_K über der Kontaktierungsfläche 154 im Bereich dieser Durchgangsöffnung der Basisplatte und die größte Strecke S_K über der Kontaktierungsfläche 154 an dieser Durchgangsöffnung der Basisplatte weist eine größere Länge auf als die größte Strecke S_Lp innerhalb einer Durchgangsöffnung der Leiterplatte.
5 und 5A zeigen eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einer Basisplatte 112, die eine Oberseite 112a und eine Unterseite 112b aufweist, bei der die Leiterplatte 52 unmittelbar auf der Oberseite 112a der Basisplatte 112 befestigt ist, beispielsweise auf die Basisplatte 112 aufgeklebt ist.
Eine Kontaktierung der Statoranordnung 38 bzw. der Wicklungsdrähte 44 erfolgt ebenfalls durch Kontaktierungsflächen 54, die auf der Oberseite 52a der Leiterplatte 52 angeordnet sind und seitlich versetzt zu den Statorwicklungen 42 der Statoranordnung 38 angeordnet sind.
Die Kontaktierung der Wicklungsdrähte 44 erfolgt an Kontaktierungsflächen, die als Lötflächen auf der Oberseite 52a der Leiterplatte 52 ausgebildet sind. Die Verbindungsstellen 55 erstrecken sich nach oben in Richtung der Statoranordnung 38 und überlappen axial mit der Statoranordnung 38. Um hier axiale Bauhöhe zu sparen, sind die Statorwicklungen 42 und die Verbindungsstelle 55 seitlich zueinander versetzt.
In dieser Ausgestaltung ist keine Durchgangsöffnung 50 in der Basisplatte 12 notwendig, da der durch die Statoranordnung 38 benötigte Bauraum für die Aufnahme der Leiterplatte bzw. insbesondere der Verbindungsstelle 55 verwendet wird.
Die Lötfläche der Kontaktierungsfläche 54 ist hierbei zwischen den Statorwicklungen 42, also in den Statornuten, angeordnet.
Der Bereich der Kontaktierung, d. h. der Bereich um die Kontaktierungsflächen, sowie eine evtl. vorhandene Durchgangsöffnung in der Leiterplatte kann nach der Verschaltung vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse vergossen werden. Dadurch werden die Bauteile und Wicklungsdrähte zueinander fixiert und elektrisch isoliert. Ferner wird die Anordnung vor äußeren Einflüssen geschützt.
Bezugszeichenliste

10: Spindelmotor
12, 112: Basisplatte
12a, 112a: Oberseite (Basisplatte)
12b, 112b: Unterseite (Basisplatte)
13: Öffnung
14: Rotor
16: Rotationsachse
18: Lagerbuchse
20: Welle
22: Lagerspalt
24: fluiddynamisches Radiallager
26: fluiddynamisches Radiallager
28: fluiddynamisches Axiallager
30: Rezirkulationskanal
32: Abdeckplatte
34: Stopperring
36: Dichtungsspalt
38: Statoranordnung
40: Statorblechpaket
42: Statorwicklung
44: Wicklungsdraht
46: Rotormagnet
48: Metallring
50: Durchgangsöffnung
52, 152: Leiterplatte
52a, 152a: Oberseite (Leiterplatte)
52b, 152b: Unterseite (Leiterplatte)
54, 154: Kontaktierungsfläche
55, 155: Verbindungsstelle
56, 156: Aussparung (Basisplatte)
58: Speicherplatte
60: Schreib- und Leseeinrichtung
S_Lp: Strecke innerhalb einer Durchgangsöffnung der Leiterplatte
S_K: Strecke über der Kontaktierungsfläche
S_D: Strecke über der Durchgangsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0249362 A1 [0003]

Claims

Spindelmotor (10) mit einer elektrischen Verbindung, welcher aufweist: eine Basisplatte (12, 112) mit einer Oberseite (12a, 112a) und einer Unterseite (12b, 112b), eine Statoranordnung (38) mit mehreren Statorwicklungen (42), die auf der Oberseite (12a, 112a) der Basisplatte (12, 112) befestigt ist, wobei die Statorwicklungen (42) mindestens einen Wicklungsdraht (44) mit einem freien Ende aufweisen, einen Rotor (14), der relativ zur Basisplatte (12, 112) um eine Rotationsachse (16) drehbar gelagert ist, eine Leiterplatte (52, 152), die an der Basisplatte (12, 112) angeordnet ist und eine Oberseite (52a, 152a) und eine Unterseite (52b, 152b) aufweist, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes zur Leitplatte (52, 152) geführt und dort mit einer Kontaktierungsfläche (54, 154) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) auf der Unterseite (12b) der Basisplatte (12) angeordnet ist, und die Kontaktierungsfläche (54) auf der Oberseite der Leiterplatte (52a) angeordnet ist, oder dass die Leiterplatte (152) auf oder über der Oberseite (12a) der Basisplatte (12) angeordnet ist, und die Kontaktierungsfläche (154) auf der Unterseite (152b) der Leiterplatte (152) angeordnet ist, oder dass die Leiterplatte (52) auf oder über der Oberseite (112a) der Basisplatte (112) angeordnet ist, und die Kontaktierungsfläche (54) auf der Oberseite (52a) der Leiterplatte (52) angeordnet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte in einer Aussparung (56) auf der Unterseite (12b) der Basisplatte (12) angeordnet ist, wobei die Kontaktierungsfläche (54) für den Wicklungsdraht (44) auf der Oberseite (52a) der Leiterplatte (52) angeordnet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (152) auf oder über der Oberseite (12a) der Basisplatte (12) direkt an der Statoranordnung (38) angeordnet ist, wobei die Kontaktierungsfläche (154) für den Wicklungsdraht (44) auf der Unterseite (152b) der Leiterplatte (152) angeordnet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (152) direkt auf der Oberseite (12a) der Basisplatte (12) angeordnet ist, wobei die Kontaktierungsfläche (154) für den Wicklungsdraht (44) auf der Unterseite (154b) der Leiterplatte (152) angeordnet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (12) eine Durchgangsöffnung (50) aufweist, die im Bereich der Kontaktierungsfläche (54, 154) angeordnet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strecke (S_D) über der Durchgangsöffnung (50) in der Basisplatte (12) eine größere Länge aufweist als die größte Strecke (S_K) über der Kontaktierungsfläche (54, 154) im Bereich dieser Durchgangsöffnung der Basisplatte und die größte Strecke (Sk) über der Kontaktierungsfläche (54, 154) an dieser Durchgangsöffnung der Basisplatte eine größere Länge aufweist als die größte Strecke (S_Lp) innerhalb einer Durchgangsöffnung der Leiterplatte.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) auf der Oberseite (112a) der Basisplatte (112) angeordnet ist, wobei die Kontaktierungsfläche (54) für den Wicklungsdraht (44) auf der Oberseite (52a) der Leiterplatte (52) angeordnet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsfläche (54) für den Wicklungsdraht (44) in Bezug zur Statoranordnung (38) räumlich so angeordnet ist, dass eine Verbindungsstelle (55) zwischen Kontaktierungsfläche (54) und Wicklungsdraht (44) und die Statorwicklungen (42) in der Aufsicht zueinander versetzt angeordnet sind.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsfläche (54, 154) eine Lötfläche ist, die als Lötpunkt oder Lötauge der Leiterplatte (52, 152) ausgebildet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (38) mehrere Wicklungsdrähte (44) umfasst, die mit mehreren an der Leiterplatte (52, 152) angeordneten Kontaktierungsflächen (54, 154) verbunden sind.
Festplattenlaufwerk, welches umfasst: mindestens eine Speicherplatte (58), die von einem Spindelmotor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 drehend angetrieben ist eine Schreib- und Leseeinrichtung (60) zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte (58), und ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors (10), der Speicherplatte (58) und der Schreib- und Leseeinrichtung (60), wobei die Basisplatte (12, 112) des Spindelmotors ein Teil des Gehäuses ist.