DE102015014074A1

DE102015014074A1 - spindle motor

Info

Publication number: DE102015014074A1
Application number: DE102015014074.4A
Authority: DE
Inventors: Ronald Gönner; Thomas Fuss; Olaf Winterhalter
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor, welcher umfasst: ein feststehendes Motorbauteil (10, 12, 16, 18), ein drehbares Motorbauteil (14), das um eine Drehachse (46) relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12, 16, 18) drehbar ist, ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbaren Motorbauteils (14) relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12, 16, 18), einen Lagerspalt (20), der zwischen einander angrenzenden Lagerflächen der feststehenden und drehbaren Motorbauteile (10, 12, 14, 16, 18) angeordnet und mit einem Lagerfluid gefüllt ist, mindestens ein fluiddynamisches Radiallager (22, 24), das entlang eines axial verlaufenden Abschnitts (20b) des Lagerspalts (20) angeordnet ist, ein erstes fluiddynamisches Axiallager (28) und ein zweites fluiddynamisches Axiallager (52), die jeweils entlang von radial verlaufenden Abschnitten (20c, 20a) des Lagerspaltes (20) angeordnet sind, wobei die Lagerkraft FA2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers (52) entgegen der Lagerkraft FA1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers (28) gerichtet ist, und ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer Statoranordnung (42) und einem Rotormagneten (44). Erfindungsgemäß ist die Lagerkraft FA2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers (52) geringer als die Lagerkraft FA1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers (28), wobei gilt 0,5 < (FA2/FA1) < 1.The invention relates to a spindle motor, comprising: a fixed motor component (10, 12, 16, 18), a rotatable motor component (14) which is rotatable about an axis of rotation (46) relative to the stationary motor component (10, 12, 16, 18) is a fluid dynamic bearing system for pivotally supporting the rotatable engine component (14) relative to the fixed engine component (10, 12, 16, 18), a bearing gap (20) formed between adjacent bearing surfaces of the stationary and rotatable engine components (10, 12, 14, 16, 18) and filled with a bearing fluid, at least one fluid dynamic radial bearing (22, 24) arranged along an axially extending portion (20b) of the bearing gap (20), a first fluid dynamic thrust bearing (28) and a second fluid dynamic Thrust bearing (52), each along along radially extending portions (20c, 20a) of the bearing gap (20) are arranged, wherein the bearing force FA2 of the second fluid dynamic thrust bearing (52) against the position force FA1 of the first fluid dynamic thrust bearing (28), and an electromagnetic drive system having a stator assembly (42) and a rotor magnet (44). According to the invention, the bearing force FA2 of the second fluid-dynamic thrust bearing (52) is less than the bearing force FA1 of the first fluid-dynamic thrust bearing (28), where 0.5 <(FA2 / FA1) <1.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1, insbesondere einen Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks oder Lüfters.The invention relates to a spindle motor with fluid dynamic bearing system according to the features of the preamble of claim 1, in particular a spindle motor for driving a hard disk drive or fan.

Stand der TechnikState of the art

Spindelmotoren zum Antrieb von Festplattenlaufwerken sind Miniaturmotoren, die ein feststehendes Motorbauteil sowie ein drehbares Motorbauteil aufweisen, welche mittels des fluiddynamischen Lagersystems relativ zueinander um eine Drehachse drehbar gelagert sind. Das drehbare Motorbauteil wird in bekannter Weise durch ein elektromagnetisches Antriebssystem, bestehend aus einem Stator mit Spulenwicklungen sowie aus einem permanentmagnetischen Rotormagneten, drehend angetrieben.Spindle motors for driving hard disk drives are miniature motors which have a stationary motor component and a rotatable motor component which are rotatably supported relative to one another about an axis of rotation by means of the fluid dynamic bearing system. The rotatable motor component is driven in a known manner by an electromagnetic drive system consisting of a stator with coil windings and a permanent magnet rotor magnet, rotating.

Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem gibt es in unterschiedlichen Ausführungsformen. Ein gattungsgemäßes sogenanntes STTCA (Single Thrust Top Cover Attached) bzw. ein TCA (Top Cover Attached) Design ist in der DE 10 2008 052 469 A1 offenbart. In der Regel sind entsprechende Bauelemente des feststehenden und des drehbaren Motorbauteils gleichzeitig als Lagerbauteile des fluiddynamischen Lagersystems ausgebildet, welche einander zugeordnete Lagerflächen aufweisen, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind. Es sind vorzugsweise zwei in einem axialen Abstand angeordnete fluiddynamische Radiallager sowie zumindest ein Axiallager, vorzugsweise ein fluiddynamisches Axiallager vorgesehen, die in bekannter Weise den Lagerflächen zugeordnete Lagerrillenstrukturen aufweisen, welche bei einer Relativbewegung der Lagerbauteile eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt angeordnete Lagerfluid ausüben. Durch die Pumpwirkung der Lagerrillenstrukturen wird innerhalb des Lagerspaltes ein hydrodynamischer Druck erzeugt, der die Lagerflächen während des Betriebs nahezu reibungsfrei voneinander trennt und die Lager tragfähig macht.Spindle motors with fluid dynamic bearing system are available in different embodiments. A generic so-called STTCA (Single Thrust Top Cover Attached) or a TCA (Top Cover Attached) design is in the DE 10 2008 052 469 A1 disclosed. In general, corresponding components of the fixed and the rotatable motor component are simultaneously formed as bearing components of the fluid dynamic bearing system, which have mutually associated bearing surfaces which are separated by a filled with a bearing fluid bearing gap. There are preferably two arranged in an axial distance fluid dynamic radial bearing and at least one thrust bearing, preferably a fluid dynamic thrust bearing provided in a known manner the bearing surfaces associated Lagerrillenstrukturen which exert a pumping action on the arranged in the bearing gap bearing fluid in a relative movement of the bearing components. By the pumping action of the bearing groove structures, a hydrodynamic pressure is generated within the bearing gap, which separates the bearing surfaces during operation almost frictionless from each other and makes the bearing sustainable.

Spindelmotoren mit STTCA oder TCA Lagern weisen in der Regel nur ein fluiddynamisches Axiallager auf. Lagersysteme benötigen neben zumindest einem Radiallager mindestens zwei gegeneinander wirkende axiale Lagerkräfte, damit das Lager sowohl in normaler Orientierung als auch Überkopf betrieben werden kann. In der Regel wird dies bei Spindelmotoren mit TCA und STTCA Lagersystemen durch ein fluiddynamisches Axiallager realisiert, das magnetisch vorgespannt ist. Die Kraft der magnetischen Vorspannung wirkt entgegen der Kraft des fluiddynamischen Axiallagers.Spindle motors with STTCA or TCA bearings usually have only one fluid-dynamic thrust bearing. Storage systems require in addition to at least one radial bearing at least two mutually acting axial bearing forces, so that the camp can be operated both in normal orientation and overhead. As a rule, this is realized in spindle motors with TCA and STTCA bearing systems by a fluid dynamic thrust bearing, which is magnetically biased. The force of the magnetic bias acts against the force of the fluid dynamic thrust bearing.

Ein großer Nachteil der Lager mit magnetischer Vorspannung ist, dass das Axiallagerspiel eine bestimmte Mindestgröße aufweisen muss, damit sich die Axiallagerflächen von Rotor und Stator auch im Überkopfbetrieb des Motors nicht berühren.A major disadvantage of magnetic preload bearings is that the thrust bearing clearance must be of a certain minimum size so that the axial bearing surfaces of the rotor and stator will not touch even in overhead operation of the engine.

In normaler Orientierung und bei hohen Temperaturen muss das fluiddynamische Axiallager eine ausreichende Lagerkraft bereitstellen, um zum einen gegen die magnetische Vorspannung und zum anderen gegen die Gewichtskraft des Rotors genügend Druck aufzubauen. Allerdings wirken im Überkopfbetrieb das Axiallager und die Gewichtskraft des Rotors beide zusammen gegen die magnetische Vorspannung. Daher müssen magnetische Kraft, Axiallagerkraft und Gewichtskraft des Rotors fein aufeinander abgestimmt werden. Im abgestimmten Zustand erhält man zwischen den Axiallagerflächen Flughöhen bei 100°C und in normaler Orientierung von beispielsweise 5 μm und im Überkopfbetrieb bei 0°C Flughöhen von beispielsweise bis zu 30 μm. Dies bedeutet dass das Axiallagerspiel größer gleich 30 μm sein muss, damit sich die Lagerflächen von Rotor und Stator nicht berühren.In normal orientation and at high temperatures, the fluid dynamic thrust bearing must provide sufficient bearing force to build up against the magnetic bias and on the other hand against the weight of the rotor enough pressure. However, in the overhead mode, the thrust bearing and the weight of the rotor both act together against the magnetic bias. Therefore, magnetic force, axial bearing force and weight of the rotor must be fine-tuned. In the tuned state one obtains between the thrust bearing surfaces flight heights at 100 ° C and in normal orientation of, for example, 5 microns and in overhead operation at 0 ° C altitudes of, for example, up to 30 microns. This means that the thrust bearing play must be greater than or equal to 30 microns, so that the bearing surfaces of the rotor and stator do not touch.

Mit steigender Last des Spindelmotors, d. h. Beladung mit mehreren Speicherplatten, muss die magnetische Vorspannung (und eventuell das Axiallagerspiel) entsprechend vergrößert werden, damit insbesondere im Überkopfbetrieb ein sicherer Betrieb des Spindelmotors gewährleistet ist. Falls das Axiallagerspiel des Spindelmotors zu klein gewählt ist kann es hierbei zu einer unerwünschten Berührung der Axiallagerflächen kommen. Vergrößert man das Axiallagerspiel so verringert sich die Schockfestigkeit des Spindelmotors. Ferner verursacht die magnetische Vorspannung störende akustische Geräusche, die umso lauter werden, je größer die magnetische Vorspannung ist und das Axiallagerspiel sind.With increasing load of the spindle motor, d. H. Loading with several storage disks, the magnetic preload (and possibly the thrust bearing play) must be increased accordingly, so that safe operation of the spindle motor is ensured, especially in overhead operation. If the thrust bearing clearance of the spindle motor is too small, this can lead to an undesirable contact of the thrust bearing surfaces. Increasing the thrust bearing play so reduces the shock resistance of the spindle motor. Furthermore, the magnetic preload causes annoying acoustic noises, which become louder the greater the magnetic preload and the thrust bearing play.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem anzugeben, der eine verbesserte Schockfestigkeit und eine geringere Geräuschemission aufweist.It is the object of the invention to provide a spindle motor with fluid dynamic bearing system, which has an improved shock resistance and a lower noise emission.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a spindle motor with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention and further advantageous features are indicated in the dependent claims.

Der beschriebene Spindelmotor umfasst ein feststehendes Motorbauteil und ein drehbares Motorbauteil, das um eine Drehachse relativ zum feststehenden Motorbauteil drehbar ist. Ein fluiddynamisches Lagersystems dient zur Drehlagerung des drehbaren Motorbauteils relativ zum feststehenden Motorbauteil, wobei ein Lagerspalt vorhanden ist, der zwischen einander angrenzenden Lagerflächen der feststehenden und drehbaren Motorbauteile angeordnet und mit einem Lagerfluid gefüllt ist. Das fluiddynamische Lager umfasst mindestens ein fluiddynamisches Radiallager, das entlang eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts angeordnet ist, sowie ein erstes fluiddynamisches Axiallager und ein zweites fluiddynamisches Axiallager, die jeweils entlang von radial verlaufenden Abschnitten des Lagerspaltes angeordnet sind. Die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers ist entgegen der Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers gerichtet.The disclosed spindle motor comprises a fixed motor component and a rotatable one Motor component, which is rotatable about an axis of rotation relative to the stationary engine component. A fluid dynamic bearing system is used to pivotally support the rotatable engine component relative to the stationary engine component, with a bearing gap disposed between adjacent bearing surfaces of the fixed and rotatable engine components and filled with a bearing fluid. The fluid-dynamic bearing comprises at least one fluid-dynamic radial bearing, which is arranged along an axially extending portion of the bearing gap, and a first fluid-dynamic thrust bearing and a second fluid-dynamic thrust bearing, which are each arranged along radially extending portions of the bearing gap. The bearing force F _{A2 of} the second fluid dynamic thrust bearing is directed against the bearing force F _{A1 of} the first fluid dynamic thrust bearing.

Erfindungsgemäß ist die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers geringer als die Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers, wobei gilt 0,5 < (F_A2/F_A1) < 1.According to the invention, the bearing force F _{A2 of} the second fluid-dynamic thrust bearing is lower than the bearing force F _{A1 of} the first fluid-dynamic thrust bearing, wherein 0.5 <(F _A2 / F _A1 ) <1.

Das feststehende Motorbauteil umfasst unter anderem eine feststehende Welle, die mit ihrem einen Ende in einer Basisplatte befestigt ist und an deren anderem Ende ein Stopperbauteil befestigt ist. Das drehende Motorbauteil besteht unter anderem aus einer um die Welle drehbar angeordneten Lagerbuchse, die einteilig mit einem Rotorbauteil ausgebildet ist. Die untere Stirnfläche des Stopperbauteils und die Gegenfläche in der Lagerbuchse des Rotorbauteils bilden das zweite fluiddynamische Axiallager, wobei die Axiallagerrillen vorzugsweise in die Lagerbuchse des Rotorbauteils eingearbeitet werden.Among other things, the fixed motor component comprises a fixed shaft, which is fastened with its one end in a base plate and at the other end of which a stopper component is fastened. The rotating engine component consists inter alia of a rotatably mounted about the shaft bearing bush, which is integrally formed with a rotor component. The lower end face of the stopper component and the mating face in the bearing bush of the rotor component form the second fluid-dynamic thrust bearing, wherein the thrust bearing grooves are preferably incorporated into the bearing bush of the rotor component.

Das zweite fluiddynamische Axiallager weist vorzugsweise kürzere Axiallagerrillen auf als das erste fluiddynamische Axiallager.The second fluid-dynamic axial bearing preferably has shorter axial bearing grooves than the first fluid-dynamic axial bearing.

Das zweite fluiddynamische Axiallager weist vorzugsweise eine kleinere Lagerfläche und damit eine kleinere Lagerkraft auf, als das erste Axiallager.The second fluid-dynamic thrust bearing preferably has a smaller bearing surface and thus a smaller bearing force, as the first thrust bearing.

Durch die Verwendung eines zweiten fluiddynamischen Axiallagers kann insbesondere das nominale Axiallagerspiel des Lagersystems wesentlich kleiner gewählt werden, vorzugsweise auf kleiner oder gleich 20 Mikrometer.By using a second fluid-dynamic axial bearing, in particular the nominal thrust bearing clearance of the bearing system can be chosen to be substantially smaller, preferably to less than or equal to 20 micrometers.

Ein großes Axiallagerspiel von bisher beispielsweise 30 Mikrometern verschlechtert die Resistenz gegen Schock und Vibrationen. Vorzugsweise wird nun das Axiallagerspiel auf höchstens 20 Mikrometer, besonders bevorzugt jedoch 15 Mikrometer oder weniger reduziert und das zweite fluiddynamische Axiallager dazu verwendet, um einer übermäßig großen sogenannten Flughöhe, was dem Abstand der Lagerflächen des ersten fluiddynamischen Axiallagers entspricht, entgegen zu wirken.A large thrust bearing clearance of 30 micrometers, for example, worsens the resistance to shock and vibration. Preferably, the thrust bearing clearance is now reduced to at most 20 microns, more preferably 15 microns or less and the second fluid dynamic thrust bearing used to counteract an excessively large so-called altitude, which corresponds to the distance of the bearing surfaces of the first fluid dynamic thrust bearing counter.

Eine magnetische Vorspannung ist vorzugsweise vorhanden, deren axiale Kraft F_M in dieselbe Richtung wie die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers wirkt. Bei geringer Flughöhe des Rotors wirkt das zweite fluiddynamische Axiallager kaum merklich, da der Lagerspalt im Bereich des zweiten Axiallagers noch relativ groß ist. Die Lagerkraft F_A2 des zweiten Axiallagers wird aber mit steigender Flughöhe immer stärker, je mehr sich die Lagerflächen des zweiten Axiallagers einander annähern. Durch das zweite Axiallager wird ein Berühren des Stopperbauteils durch das Rotorbauteil verhindert. Das zweite Axiallager wirkt im Wesentlichen als Notlager bei großen Flughöhen, das eine Berührung der Lagerflächen im Bereich des Stopperbauteils verhindert.A magnetic bias is preferably present whose axial force F _M acts in the same direction as the bearing force F _{A2 of} the second fluid dynamic thrust bearing. At low flying height of the rotor, the second fluid-dynamic thrust bearing hardly noticeably, since the bearing gap in the region of the second thrust bearing is still relatively large. The bearing force F _{A2 of} the second thrust bearing but with increasing altitude becomes stronger, the more the bearing surfaces of the second thrust bearing approach each other. By the second thrust bearing contact of the stopper member is prevented by the rotor member. The second thrust bearing acts essentially as an emergency bearing at high altitudes, which prevents contact of the bearing surfaces in the region of the stopper component.

Durch das zweite Axiallager wird weiterhin die axiale Steifigkeit des fluiddynamischen Lagers merklich erhöht.By the second thrust bearing, the axial stiffness of the fluid dynamic bearing is further increased significantly.

Aufgrund der Verwendung des zweiten fluiddynamischen Axiallagers kann die magnetische Vorspannung verringert oder ganz entfernt werden. Es genügt eine relativ kleine magnetische Kraft F_M im Bereich von 0 N–0,5 N.Due to the use of the second fluid dynamic thrust bearing, the magnetic bias can be reduced or completely removed. It suffices a relatively small magnetic force F _M in the range of 0 N-0.5 N.

In Normallage des Spindelmotors wirkt die magnetische Kraft F_M in dieselbe Richtung und ist größer als die Gewichtskraft F_G des Rotors, wobei vorzugsweise gilt 1,5 <= F_M/F_G <= 3In the normal position of the spindle motor, the magnetic force F _M acts in the same direction and is greater than the weight force F _{G of} the rotor, preferably 1.5 <= F _M / F _G <= 3

Ein an der Basisplatte befestigter, ferromagnetischer Ring, der zusammen mit dem Rotormagneten die axiale magnetische Vorspannung erzeugt, besteht vorzugsweise aus Elektroblech.A fixed to the base plate, ferromagnetic ring, which generates the axial magnetic bias together with the rotor magnet, is preferably made of electrical steel.

Bei Spindelmotoren, wie sie von der Anmelderin gefertigt werden, war der ferromagnetische Ring bisher aus Edelstahl, z. B. SUS 430, gefertigt. Dieser Werkstoff ist gut zu bearbeiten und korrosionsbeständig, weist jedoch nur geringe ferromagnetische Eigenschaften auf. Insbesondere bei sehr flachen Spindelmotoren mit einer Bauhöhe von 7 mm oder weniger, ist nur wenig Bauraum für die Unterbringung des ferromagnetischen Rings vorhanden. Der ferromagnetische Ring muss daher sehr dünn sein. Bei Spindelmotoren, die für hohe Lasten ausgelegt werden, kann ein dünner Edelstahlring die benötigte magnetische Vorspannung nicht erzeugen, denn er ist nicht ausreichend stark magnetisierbar. Auch der Abstand des ferromagnetischen Rings zum Rotormagneten muss möglichst klein sein, um eine möglichst große axiale magnetische Kraft zu erreichen. Aufgrund der Toleranzvorgaben kann der Abstand jedoch nicht beliebig verkleinert werden.In spindle motors, as they are manufactured by the applicant, the ferromagnetic ring was previously made of stainless steel, z. B. SUS 430 manufactured. This material is easy to process and corrosion resistant but has low ferromagnetic properties. Especially with very flat spindle motors with a height of 7 mm or less, there is little space for the accommodation of the ferromagnetic ring available. The ferromagnetic ring must therefore be very thin. For spindle motors that are designed for high loads, a thin stainless steel ring can not produce the required magnetic preload because it can not be sufficiently magnetized. The distance of the ferromagnetic ring to the rotor magnet must be as small as possible in order to achieve the largest possible axial magnetic force. Due to the tolerance specifications, however, the distance can not be reduced arbitrarily.

Um die magnetische Kraft zu vergrößern ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den ferromagnetischen Ring aus hoch magnetisierbarem Elektroblech zu fertigen. Als Elektroblech können beispielsweise 20HTH1500, 35A250, 25HX1500, 30HX1800, SPCC oder Werkstoffe mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden. Durch Verwendung von hoch magnetisierbarem Elektroblech kann die erreichbare axiale magnetische Kraft erhöht werden. Der ferromagnetische Ring aus Elektroblech weist vorzugsweise eine korrosionsbeständige Beschichtung auf. Die Beschichtung kann beispielsweise aus Nickel oder Chrom bestehen. In order to increase the magnetic force, it is inventively provided to manufacture the ferromagnetic ring of highly magnetizable electric sheet. As the electric sheet, for example, 20HTH1500, 35A250, 25HX1500, 30HX1800, SPCC or materials having similar properties can be used. By using highly magnetizable electrical steel, the achievable axial magnetic force can be increased. The ferromagnetic ring of electrical steel preferably has a corrosion resistant coating. The coating may for example consist of nickel or chromium.

In der Lagerbuchse ist vorzugsweise ein Rezirkulationskanal angeordnet, der in den Bereich der Lagerflächen des ersten und des zweiten fluiddynamischen Axiallager mündet und deren Lagerrillenstrukturen zumindest teilweise überlappt.In the bearing bush, a recirculation channel is preferably arranged, which opens into the region of the bearing surfaces of the first and the second fluid-dynamic thrust bearing and at least partially overlaps their bearing groove structures.

Besonders bevorzugt mündet der Rezirkulationskanal mit seinen beiden Enden jeweils in einen radial außen liegenden, verbreiterten Abschnitt der radial verlaufenden Abschnitte des Lagerspalts.Particularly preferably, the recirculation channel opens with its two ends in each case in a radially outer, widened portion of the radially extending portions of the bearing gap.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung üben die Lagerrillen der fluiddynamischen Radiallager und der fluiddynamischen Axiallager eine Nettopumpwirkung auf das Lagerfluid aus, so dass sich eine Zirkulation des Lagerfluids einstellt, ausgehend von der unteren Mündung des Rezirkulationskanals radial nach innen entlang des ersten Axiallagers, weiter entlang des axialen Abschnitts des Lagerspalts in Richtung des zweiten Axiallagers, im Bereich des zweiten Axiallagers radial nach außen und durch den Rezirkulationskanal nach unten in Richtung des ersten Axiallagers.In a preferred embodiment of the invention, the bearing grooves of the fluid dynamic radial bearings and the fluid dynamic thrust bearings exert a net pumping action on the bearing fluid such that circulation of the bearing fluid is established, starting from the lower mouth of the recirculation passage, radially inward along the first thrust bearing, further along the axial portion of the bearing gap in the direction of the second thrust bearing, in the region of the second thrust bearing radially outward and through the recirculation passage down in the direction of the first thrust bearing.

Der Rezirkulationskanal verläuft vorzugsweise schräg zur Drehachse des Spindelmotors. Die Neigung ist dabei derart ausgebildet, dass die bei Rotation des Lagersystems entstehende Fliehkräfte in Richtung der Zirkulationsrichtung des Lagerfluids wirken und somit die Zirkulation des Lagerfluids unterstützen.The recirculation passage preferably runs obliquely to the axis of rotation of the spindle motor. The inclination is designed such that the centrifugal forces arising during rotation of the bearing system act in the direction of the circulation direction of the bearing fluid and thus support the circulation of the bearing fluid.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Rezirkulationskanal keinen gleichbleibenden Durchmesser auf, sondern entlang der Zirkulationsrichtung zunächst einen größeren und dann einen kleineren Durchmesser.In a preferred embodiment of the invention, the recirculation channel does not have a constant diameter, but along the circulation direction, first a larger and then a smaller diameter.

Dies kann beispielsweise realisiert werden durch eine Stufe im Durchmesser des Rezirkulationskanals oder einen konischen Querschnitt des Durchmessers des Rezirkulationskanals, wobei der Durchmesser in Zirkulationsrichtung abnimmt.This can be realized, for example, by a step in the diameter of the recirculation channel or a conical cross section of the diameter of the recirculation channel, the diameter decreasing in the direction of circulation.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Aus den Zeichnungen und deren Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. From the drawings and their description further features and advantages of the invention will become apparent.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischem Lager und magnetischer Vorspannung. 1 shows a first embodiment of a spindle motor according to the invention with fluid dynamic bearing and magnetic bias.

2 zeigt eine Aufsicht auf eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Axiallagers aus Richtung X von 1. 2 shows a plan view of a bearing surface of the first fluid dynamic thrust bearing from X direction of 1 ,

3 zeigt eine Aufsicht auf eine Lagerfläche des zweiten fluiddynamischen Axiallagers aus Richtung Y von 1. 3 shows a plan view of a bearing surface of the second fluid dynamic thrust bearing from the direction of Y of 1 ,

4 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischem Lager ohne magnetische Vorspannung. 4 shows a second embodiment of a spindle motor according to the invention with fluid dynamic bearing without magnetic bias.

5 zeigt eine Aufsicht auf eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Axiallagers aus Richtung X von 4. 5 shows a plan view of a bearing surface of the first fluid dynamic thrust bearing from X direction of 4 ,

6 zeigt eine Aufsicht auf eine Lagerfläche des zweiten fluiddynamischen Axiallagers aus Richtung Y von 4. 6 shows a plan view of a bearing surface of the second fluid dynamic thrust bearing from the direction of Y of 4 ,

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention

Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spindelmotor in dem sogenannten STTCA Design mit einem fluiddynamischen Lager und magnetischer Vorspannung. Ein solcher Spindelmotor kann vorzugsweise als Antrieb eines Festplattenlaufwerks eingesetzt werden.The 1 shows a spindle motor according to the invention in the so-called STTCA design with a fluid dynamic bearing and magnetic bias. Such a spindle motor may preferably be used as a drive of a hard disk drive.

Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, die eine durch einen Rand 10a gebildete im Wesentlichen zentrale zylindrische Öffnung aufweist, in welcher ein erstes Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das feststehende Lagerbauteil 16 ist beispielsweise mit Übergangspassung in der Öffnung der Basisplatte 10 angeordnet und vorzugsweise zusätzlich mit Klebstoff befestigt. Das erste Lagerbauteil 16 ist etwa becherförmig ausgebildet und umfasst eine mittige Öffnung, in welcher eine Welle 12 befestigt ist. An dem freien Ende der feststehenden Welle 12 ist ein Stopperbauteil 18 angeordnet, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Welle 12 und das vorzugsweise ringförmig und einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden die feststehende Komponente des Spindelmotors. Der Spindelmotor umfasst ein drehbares Rotorbauteil 14, auf dem eine oder mehrere Speicherplatten des Festplattenlaufwerkes montiert werden (nicht zeichnerisch dargestellt). Sind mehrere Speicherplatten vorgesehen, sind diese durch Abstandshalter voneinander getrennt (nicht zeichnerisch dargestellt). Das Rotorbauteil 14 ist im zentralen Teil als Lagerbuchse 14a ausgebildet und weist eine Lagerbohrung zur Aufnahme der Welle 12 auf. Die Lagerbuchse 14a ist in einem durch die Welle 12 und die beiden Bauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen 12, 16, 18 drehbar angeordnet. Das Stopperbauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung der Lagerbuchse 14a angeordnet. Am radial außen gelegenen Rand der ringförmigen Aussparung der Lagerbuchse 14a ist in der Lagerbuchse 14a eine umlaufende Rille 19 angeordnet, die das Verhalten des fluiddynamischen Lagers unter Vibrationen verbessert. Flächen der Welle 12 und der Bauteile 16, 18 sind von daran angrenzenden Flächen der Lagerbuchse 14a – die sich bei Stillstand, geringen Drehzahlen oder im Schockfall berühren können – durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 voneinander getrennt, der in verschiedene radial oder axial verlaufende Abschnitte 20a, 20b und 20c unterteilt und mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist.The spindle motor comprises a base plate 10 one by one edge 10a formed substantially central cylindrical opening, in which a first bearing component 16 is included. The fixed bearing component 16 is for example with transition fit in the opening of the base plate 10 arranged and preferably additionally attached with adhesive. The first bearing component 16 is approximately cup-shaped and comprises a central opening, in which a shaft 12 is attached. At the free end of the fixed shaft 12 is a stopper component 18 arranged, whose diameter is greater than the diameter of the shaft 12 and preferably annular and integral with the shaft 12 is trained. The named components 10 . 12 . 16 and 18 form the fixed component of the spindle motor. The spindle motor comprises a rotatable rotor component 14 on which one or more disks of the hard disk drive are mounted (not shown in the drawing). If several disks are provided, they are through Spacers separated (not shown in the drawing). The rotor component 14 is in the central part as a bearing bush 14a formed and has a bearing bore for receiving the shaft 12 on. The bearing bush 14a is in one by the wave 12 and the two components 16 . 18 formed gap relative to these components 12 . 16 . 18 rotatably arranged. The stopper component 18 is in an annular recess of the bearing bush 14a arranged. At the radially outer edge of the annular recess of the bearing bush 14a is in the bushing 14a a circumferential groove 19 arranged, which improves the behavior of the fluid dynamic bearing under vibration. Areas of the wave 12 and the components 16 . 18 are of adjacent surfaces of the bearing bush 14a - which can touch at standstill, low speeds or in shock - by a bearing gap open on both sides 20 separated from each other, in different radial or axial sections 20a . 20b and 20c divided and filled with a bearing fluid, such as a bearing oil.

Die Lagerbuchse 14a des Rotorbauteils 14 hat eine zylindrische Lagerbohrung, an deren Innenumfang zwei in einem Abstand voneinander angeordnete zylindrische Radiallagerflächen ausgebildet sind. Die Lagerflächen sind durch einen dazwischen umlaufenden Separatorspalt 26 getrennt, der gegenüber dem axial verlaufenden Abschnitt 20b des Lagerspalts 20 eine vergrößerte Spaltbreite aufweist. Diese Lagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung des axial verlaufenden Abschnitts 20b des Lagerspalts und sind mit geeigneten Lagerrillenstrukturen versehen, so dass sie mit den jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22 und 24 ausbilden. Die Lagerflächen der beiden Radiallager 22, 24 sind beispielsweise mit sinus-, chevron- oder parabelförmigen Lagerrillenstrukturen 22a, 24a versehen. Das obere Radiallager 22 ist dabei weitgehend symmetrisch ausgebildet, was bedeutet, dass die Lagerrillenstrukturen 22a oberhalb und unterhalb eines Apex gleich lang ausgebildet sind. Die Pumpwirkung der Strukturen weist daher zum Apex d. h. zur Mitte des Radiallagers 22, so dass es tragfähig wird. Aufgrund der symmetrischen Ausbildung der Radiallagerrillen gibt es keine generierte Netto-Pumpwirkung, die auf das Lagerfluid wirkt. Demgegenüber ist das untere Radiallager 24 asymmetrisch ausgebildet, insofern, als dass der Teil der Lagerrillenstrukturen 24a, der unterhalb eines Apex angeordnet ist, länger ausgebildet ist als der Teil, der oberhalb angeordnet ist. Hierdurch entsteht einerseits eine Drucksteigerung innerhalb des Lagerfluids in Richtung zum Apex, wodurch das untere Radiallager 24 tragfähig wird, andererseits wird eine Netto-Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausgeübt, welche das Lagerfluid axial nach oben in Richtung des oberen Radiallagers 22 befördert.The bearing bush 14a of the rotor component 14 has a cylindrical bearing bore, on whose inner circumference two spaced-apart cylindrical radial bearing surfaces are formed. The bearing surfaces are separated by a separator gap between them 26 separated, the opposite to the axially extending portion 20b of the storage gap 20 has an enlarged gap width. These storage areas enclose the standing wave 12 at a distance of a few microns to form the axially extending portion 20b the bearing gap and are provided with suitable Lagerrillenstrukturen so that they with the respective opposite bearing surfaces of the shaft 12 two fluid dynamic radial bearings 22 and 24 form. The bearing surfaces of the two radial bearings 22 . 24 are for example with sinus, chevron or parabolic bearing groove structures 22a . 24a Mistake. The upper radial bearing 22 is largely symmetrical, which means that the bearing groove structures 22a are formed the same length above and below an apex. The pumping action of the structures therefore points to the apex ie to the center of the radial bearing 22 so that it becomes sustainable. Due to the symmetrical design of the radial bearing grooves, there is no generated net pumping action which acts on the bearing fluid. In contrast, the lower radial bearing 24 asymmetrically formed, in that as the part of the Lagerrillenstrukturen 24a , which is arranged below an apex, is formed longer than the part which is arranged above. This creates on the one hand an increase in pressure within the bearing fluid in the direction of the apex, whereby the lower radial bearing 24 On the other hand, a net pumping action is exerted on the bearing fluid, which axially displaces the bearing fluid axially in the direction of the upper radial bearing 22 promoted.

An das untere Radiallager 24 schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt 20c des Lagerspalts 20 an, der durch eine stirnseitige Lagerfläche der Lagerbuchse 14a und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des feststehenden Lagerbauteiles 16 gebildet wird. Diese Lagerflächen bilden ein erstes fluiddynamisches Axiallager 28 mit Lagerflächen in Form von zu einer Drehachse 46 senkrechten Kreisringen. Das fluiddynamische Axiallager 28 weist vorzugsweise spiralförmige Lagerrillenstrukturen 28a auf, die entweder auf der Stirnseite der Lagerbuchse 14a, dem ersten Lagerbauteil 16 oder beiden Teilen angebracht werden können. Die Lagerrillenstrukturen 28a können auch fischgrätenförmig ausgebildet sein. Die Rillenstrukturen 28a des Axiallagers 28 erstrecken sich vorzugsweise über die ganze untere Stirnfläche der Lagerbuchse 14a, also von inneren Rand bis zum äußeren Rand und münden radial außen in einem Ringspalt 29, der eine größere Spaltbreite aufweist, als der radial verlaufende Abschnitt 20c des Lagerspalts 20 im Bereich des Axiallagers 28. Das Axiallager 28 erzeugt bei Betrieb des Lagers eine gerichtete Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des unteren Radiallagers 24. In vorteilhafter Weise sind alle Lagerrillenstrukturen 22a, 24a der beiden Radiallager 22, 24 und die Lagerrillenstrukturen 28a des Axiallagers 28 an der Lagerbuchse 14a angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des Lagerbauteils 16 vereinfacht.To the lower radial bearing 24 closes a radially extending section 20c of the storage gap 20 on, by a frontal bearing surface of the bearing bush 14a and corresponding opposite bearing surfaces of the fixed bearing component 16 is formed. These bearing surfaces form a first fluid-dynamic thrust bearing 28 with bearing surfaces in the form of to a rotation axis 46 vertical circle rings. The fluid dynamic thrust bearing 28 preferably has spiral bearing groove structures 28a on, either on the front side of the bearing bush 14a , the first bearing component 16 or both parts can be attached. The bearing groove structures 28a can also be formed herringbone. The groove structures 28a of the thrust bearing 28 preferably extend over the entire lower end face of the bearing bush 14a , So from the inner edge to the outer edge and open radially outward in an annular gap 29 having a larger gap width than the radially extending portion 20c of the storage gap 20 in the area of the thrust bearing 28 , The thrust bearing 28 generates a directed pumping action on the bearing fluid in the direction of the lower radial bearing during operation of the bearing 24 , Advantageously, all bearing groove structures 22a . 24a the two radial bearings 22 . 24 and the bearing groove structures 28a of the thrust bearing 28 at the bearing bush 14a arranged what the production of the bearing, in particular the shaft 12 and the bearing component 16 simplified.

An den radialen Abschnitt des Lagerspalts 20c im Bereich des Axiallagers 28 bzw. an den Ringspalt 29 schließt sich ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen der Lagerbuchse 14a und eines Randes des feststehenden Lagerbauteils 16 begrenzt ist und diese Seite des Lagerspalts 20 abdichtet. Der Dichtungsspalt 34 umfasst den im Vergleich zum Lagerspalt 20 verbreiterten radial verlaufenden Abschnitt des Ringspalts 29, der in einen sich konisch öffnenden nahezu axial verlaufenden Abschnitt übergeht, der von einer äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 14a und einer inneren Umfangsfläche des Randes des feststehenden Lagerbauteils 16 begrenzt wird. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Vorratsvolumen für das Lagerfluid 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 der Lagerbuchse 14a und des feststehenden Lagerbauteils 16 können jeweils relativ zur Drehachse 46 nach innen geneigt sein. Der Neigungswinkel beträgt vorzugsweise zwischen 0 Grad und 5 Grad. Dabei ist der Neigungswinkel der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 14a größer ist als der Neigungswinkel der inneren Umfangsfläche des Randes des feststehenden Lagerbauteils 16, wodurch sich eine konische Erweiterung der Dichtungsspaltes 34 ergibt. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Abschnitts 20c des Lagerspalts 20 gedrückt.At the radial portion of the bearing gap 20c in the area of the thrust bearing 28 or to the annular gap 29 closes a proportionately filled with bearing fluid sealing gap 34 on, by opposing surfaces of the bearing bush 14a and an edge of the fixed bearing component 16 is limited and this side of the storage gap 20 seals. The sealing gap 34 includes the compared to the bearing gap 20 widened radially extending portion of the annular gap 29 which merges into a conically opening nearly axially extending portion of an outer peripheral surface of the bearing bush 14a and an inner peripheral surface of the edge of the fixed bearing member 16 is limited. In addition to the function as a capillary seal, the sealing gap is used 34 as storage volume for the bearing fluid and provides the required amount of fluid for the life of the storage system. Furthermore, filling tolerances and a possible thermal expansion of the bearing fluid can be compensated. The two of the conical section of the sealing gap 34 forming surfaces of the bearing bush 14a and the fixed bearing component 16 can each relative to the axis of rotation 46 to be inclined inwards. The inclination angle is preferably between 0 degrees and 5 degrees. In this case, the inclination angle of the outer peripheral surface of the bearing bush 14a is greater than the inclination angle of the inner peripheral surface of the edge of the fixed bearing component 16 , resulting in a conical widening of the sealing gap 34 results. As a result, the bearing fluid becomes inward in the direction of the section upon rotation of the bearing due to the centrifugal force 20c of the storage gap 20 pressed.

Oberhalb des kapillaren Dichtungsspalts 34 schließt sich ein schmaler axial verlaufender Luftspalt 48 an, der durch eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 14a und eine innere Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte 10 bzw. des Randes des Lagerbauteils 16 begrenzt ist. Die Breite des Luftspalts 48 ist im oberen axial verlaufenden Bereich deutlich kleiner als die Breite des Dichtungsspaltes 34. Der Luftspalt 48 verhindert ein übermäßiges Entweichen von Lagerfluiddampf aus dem Bereich des Dichtungsspalts 34.Above the capillary sealing gap 34 closes a narrow axial air gap 48 on, passing through an outer peripheral surface of the bearing bush 14a and an inner peripheral surface of the rim 10a the base plate 10 or the edge of the bearing component 16 is limited. The width of the air gap 48 is significantly smaller than the width of the sealing gap in the upper axially extending region 34 , The air gap 48 prevents excessive escape of bearing fluid vapor from the area of the sealing gap 34 ,

Im Bereich des oberen Radiallagers 22 ist die Lagerbuchse 14a so gestaltet, dass sie eine radial verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des Stopperbauteils 18 einen mit Lagerfluid gefüllten radialen Abschnitt 20a des Lagerspalts 20 bildet. Entlang dieses radialen Abschnitts des Lagerspalts 20 ist ein zweites fluiddynamisches Axiallager 52 angeordnet. Das zweite fluiddynamische Axiallager 52 weist vorzugsweise spiralförmige Lagerrillenstrukturen 52a auf, die entweder auf der Stirnseite der Lagerbuchse 14a, dem Stopperbauteil 18 oder beiden Teilen angebracht werden können. Die Lagerrillenstrukturen 52a können auch fischgrätenförmig ausgebildet sein. Die Rillenstrukturen 52a des Axiallagers 52 erstrecken sich vorzugsweise über die ganze untere Stirnfläche der radial verlaufenden Fläche der Lagerbuchse 14a, also vom inneren Rand bis zum äußeren Rand und münden radial außen in die umlaufende Rille 19. Das Axiallager 52 erzeugt bei Betrieb des Lagers eine gerichtete Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des oberen Radiallagers 22. In vorteilhafter Weise sind auch die Lagerrillenstrukturen 52a des Axiallagers 52 an der Lagerbuchse 14a angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des Stopperbauteils 18 vereinfacht.In the area of the upper radial bearing 22 is the bearing bush 14a designed so that it forms a radially extending surface, which with a corresponding opposite surface of the stopper member 18 a filled with bearing fluid radial portion 20a of the storage gap 20 forms. Along this radial section of the bearing gap 20 is a second fluid dynamic thrust bearing 52 arranged. The second fluid dynamic thrust bearing 52 preferably has spiral bearing groove structures 52a on, either on the front side of the bearing bush 14a , the stopper component 18 or both parts can be attached. The bearing groove structures 52a can also be formed herringbone. The groove structures 52a of the thrust bearing 52 preferably extend over the entire lower end face of the radially extending surface of the bearing bush 14a , So from the inner edge to the outer edge and open radially outward into the circumferential groove 19 , The thrust bearing 52 generates a directed pumping action on the bearing fluid in the direction of the upper radial bearing during operation of the bearing 22 , Advantageously, the bearing groove structures 52a of the thrust bearing 52 at the bearing bush 14a arranged what the production of the bearing, in particular the shaft 12 and the stopper member 18 simplified.

An den radialen Lagerspalt 20a schließt sich ein axial verlaufender Dichtungsspalt 36 an, der durch einander gegenüberliegende Oberflächen der Lagerbuchse 14a und des Stopperbauteils 18 begrenzt ist und das fluiddynamische Lagersystem an diesem Ende abschließt. Dabei verläuft die äußere Umfangsfläche des Stopperbauteils 18 im Verlauf zum Lageräußeren zunächst parallel zur Drehachse 46, ist anschließend im Bereich der konischen Kapillardichtung kegelförmig ausgebildet. Schließlich bildet die Umfangsfläche des Stopperbauteils 18 einen Kegelstumpf mit einem Winkel von mehr als 45 Grad relativ zur Drehachse 46 und verläuft anschließend an den kegelförmigen Abschnitt wieder parallel zur Drehachse 46. Die gegenüberliegende innere Umfangsfläche der Lagerbuchse 14a verläuft im Wesentlichen parallel zur Drehachse 46, so dass der Dichtungsspalt 36 zunächst einen axial verlaufenden Spalt mit einer sich daran anschließenden konischen Kapillardichtung ausbildet, die dann in einen Freiraum 35 übergeht. Der ringförmige Freiraum 35 ist vorzugsweise so groß, dass er das gesamte im Lager befindliche Öl-Volumen aufnehmen kann. Dieser Freiraum 35 dient insbesondere zum Befüllen des Lagers mit Lagerfluid.At the radial bearing gap 20a closes an axially extending sealing gap 36 on, by opposing surfaces of the bearing bush 14a and the stopper member 18 is limited and the fluid dynamic bearing system terminates at this end. In this case, the outer peripheral surface of the stopper member extends 18 in the course of the bearing outer initially parallel to the axis of rotation 46 , is then cone-shaped in the region of the conical capillary seal. Finally, the peripheral surface of the stopper member forms 18 a truncated cone at an angle of more than 45 degrees relative to the axis of rotation 46 and then runs parallel to the axis of rotation again at the conical section 46 , The opposite inner peripheral surface of the bearing bush 14a runs essentially parallel to the axis of rotation 46 so that the sealing gap 36 initially forms an axially extending gap with an adjoining conical capillary seal, which then into a free space 35 passes. The annular space 35 is preferably so large that it can accommodate the entire volume of oil in the warehouse. This free space 35 is used in particular for filling the bearing with bearing fluid.

Entlang des Dichtungsspalts 36 unterhalb der konischen Kapillardichtung ist vorzugsweise eine durch entsprechende Rillenstrukturen gekennzeichnete dynamische Pumpdichtung 38 angeordnet. Die Pumprillenstrukturen können dabei auf der Oberfläche des Stopperbauteils 18 und/oder der Lagerbuchse 14a angeordnet sein. Die Pumpdichtung 38 reicht im axialen Verlauf nicht bis in den radial verlaufenden Abschnitt 20a des Lagerspalts 20, da zwischen der Pumpdichtung 38 und dem radial verlaufenden Abschnitt 20a des Lagerspalts 20 eine sogenannte Ruhezone benötigt wird, um zu vermeiden, dass Luft in das Lager gelangt. Die Pumpdichtung 38 übt bei Betrieb des Lagers eine Pumpwirkung in Richtung des radial verlaufenden Abschnitts 20a des Lagerspalts 20 auf das Lagerfluid aus und minimiert dadurch das Risiko, dass Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 36 austritt.Along the sealing gap 36 below the conical capillary seal is preferably characterized by corresponding groove structures dynamic pumping seal 38 arranged. The pump groove structures can be on the surface of the stopper component 18 and / or the bearing bush 14a be arranged. The pump seal 38 does not extend in the axial course into the radially extending portion 20a of the storage gap 20 , as between the pump seal 38 and the radially extending portion 20a of the storage gap 20 a so-called quiet zone is needed to prevent air from entering the warehouse. The pump seal 38 during operation of the bearing exerts a pumping action in the direction of the radially extending portion 20a of the storage gap 20 on the bearing fluid and thereby minimizes the risk that bearing fluid from the sealing gap 36 exit.

Der Freiraum 35 oberhalb des Dichtungsspalts 36 ist vorzugsweise von einer ringförmigen Abdeckkappe 32 abgedeckt, die auf der Lagerbuchse 14a befestigt ist. Der innere Rand der Abdeckkappe 32 bildet zusammen mit dem Außenumfang des Stopperbauteils 18 eine Spaltdichtung 33 aus. Diese Spaltdichtung 33 erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 36.The open space 35 above the sealing gap 36 is preferably of an annular cap 32 covered on the bearing bush 14a is attached. The inner edge of the cap 32 forms together with the outer periphery of the stopper member 18 a gap seal 33 out. This gap seal 33 increases the safety against leakage of bearing fluid from the sealing gap 36 ,

Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors umfasst eine an der Basisplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung 42 in einem Abstand umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche eines äußeren Randes des Rotorbauteils 14 angeordnet ist. Die elektrische Kontaktierung der Wicklungen der Statoranordnung erfolgt über eine Durchführung 50 in der Basisplatte 10.The electromagnetic drive system of the spindle motor includes one on the base plate 10 arranged stator arrangement 42 and a stator assembly 42 at a distance surrounding, annular permanent magnet 44 at an inner circumferential surface of an outer edge of the rotor component 14 is arranged. The electrical contacting of the windings of the stator assembly via a bushing 50 in the base plate 10 ,

Betrachtet man die in axialer Richtung auf das drehbare Motorbauteil wirkende Kräfte, wirken die Gewichtskraft F_G und die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers 52 in dieselbe Richtung und entgegen der Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers 28. Erfindungsgemäß ist die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers 52 geringer als die Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers 28. Auch sind die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers 52 und die Gewichtskraft F_G zusammen geringer als die Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers 28, weshalb eine entsprechende Gegenkraft oder Vorspannkraft am beweglichen Motorbauteil (Rotor) vorgesehen werden muss, 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. Der ferromagnetische Ring 40 kann dabei vorzugsweise aus einem hochmagnetisierbaren Elektroblech gefertigt sein. Die durch diese Anordnung erzeugte magnetische Kraft F_M wirkt entgegen der Kraft des ersten Axiallagers 28 und in dieselbe Richtung wie die Kraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers 52 und die Gewichtskraft F_G.If one considers the forces acting in the axial direction on the rotatable engine component, the weight force F _G and the bearing force F _{A2 of} the second fluid-dynamic axial bearing act 52 in the same direction and against the bearing force F _{A1 of} the first fluid-dynamic thrust bearing 28 , According to the invention, the bearing force F _{A2 of} the second fluid-dynamic thrust bearing 52 less as the bearing force F _{A1 of} the first fluid dynamic thrust bearing 28 , Also, the bearing force F _{A2 of} the second fluid dynamic thrust bearing 52 and the weight force F _G together less than the bearing force F _{A1 of} the first fluid dynamic thrust bearing 28 why a corresponding counterforce or biasing force on the movable motor component (rotor) must be provided, which holds the bearing system axially in balance. For this purpose, the base plate 10 a ferromagnetic ring 40 on, the rotor magnet 44 axially opposite and is magnetically attracted by this. The ferromagnetic ring 40 may preferably be made of a highly magnetizable electric sheet. The magnetic force F _M generated by this arrangement acts counter to the force of the first thrust bearing 28 and in the same direction as the force F _{A2 of} the second fluid dynamic thrust bearing 52 and the weight F _G.

Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung eines ferromagnetischen Rings 40 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 magnetische Mitte der Statoranordnung 42. Dadurch wird die magnetische Kraft F_M verstärkt, die entgegengesetzt zur Kraft F_A1 des ersten Axiallagers 28 und in dieselbe Richtung wie die Gewichtskraft F_G und die Kraft F_A2 das zweite Axiallager 52 wirkt.Alternatively or in addition to using a ferromagnetic ring 40 can the stator assembly 42 and the rotor magnet 44 axially offset from each other, in such a way that the magnetic center of the rotor magnet 44 axially further away from the base plate 10 is arranged as the magnetic center of the stator assembly 42 , As a result, the magnetic force F _{M is} amplified, which is opposite to the force F _{A1 of} the first thrust bearing 28 and in the same direction as the weight force F _G and the force F _A2, the second thrust bearing 52 acts.

Um eine kontinuierliche Durchspülung des Lagersystems mit Lagerfluid sicherzustellen, ist im Rotorbauteil 14 ein Rezirkulationskanal 30 angeordnet, der schräg nach unten durch das Rotorbauteil 14 verläuft und an seinem unteren Ende in den Ringspalt 29 mündet. An seinem oberen Ende bricht der Rezirkulationskanal 30 in die umlaufende Rille 19 durch. Dabei überlappen die Mündungen des Rezirkulationskanals 30 zumindest teilweise mit den Lagerrillenstrukturen 28a, 52a der fluiddynamischen Axiallager 28, 52. Der Rezirkulationskanal 30 ist mit Lagerfluid gefüllt und verbindet die radial verlaufenden Abschnitte 20a und 20c des Lagerspalts 20 direkt miteinander.To ensure a continuous flushing of the bearing system with bearing fluid is in the rotor component 14 a recirculation channel 30 arranged obliquely down through the rotor component 14 runs and at its lower end in the annular gap 29 empties. At its upper end breaks the recirculation channel 30 in the circumferential groove 19 by. The openings of the recirculation channel overlap 30 at least partially with the Lagerrillenstrukturen 28a . 52a the fluid dynamic thrust bearing 28 . 52 , The recirculation channel 30 is filled with bearing fluid and connects the radially extending sections 20a and 20c of the storage gap 20 directly with each other.

Die Lagerrillenstrukturen 22a, 24a, 28a, 52a der fluiddynamischen Radiallager 22, 24 und der fluiddynamischen Axiallager 28, 52 üben eine Gesamtnettopumpwirkung auf das Lagerfluid aus, so dass sich eine Zirkulation des Lagerfluids einstellt, ausgehend von der unteren Mündung des Rezirkulationskanals 30 radial nach innen entlang des ersten Axiallagers 28, weiter entlang der Radiallager 22, 24 in Richtung des zweiten Axiallagers 52, im Bereich des zweiten Axiallagers 52 radial nach außen und durch den Rezirkulationskanal 30 nach unten in Richtung des ersten Axiallagers 28. Durch die Schräge des Rezirkulationskanals 30 entstehen bei Rotation des Lagers Fliehkräfte im Rezirkulationskanal 30, die zum Teil in Richtung der Zirkulationsrichtung des Lagerfluids wirken und somit die Zirkulation des Lagerfluids zusätzlich unterstützen.The bearing groove structures 22a . 24a . 28a . 52a the fluid dynamic radial bearing 22 . 24 and the fluid dynamic thrust bearing 28 . 52 exert an overall net pumping action on the bearing fluid such that circulation of the bearing fluid occurs, starting from the lower mouth of the recirculation passage 30 radially inward along the first thrust bearing 28 , continue along the radial camp 22 . 24 in the direction of the second thrust bearing 52 , in the area of the second thrust bearing 52 radially outward and through the recirculation channel 30 down in the direction of the first thrust bearing 28 , Due to the slope of the recirculation channel 30 arise during rotation of the bearing centrifugal forces in the recirculation channel 30 which act in part in the direction of the circulation of the bearing fluid and thus additionally support the circulation of the bearing fluid.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Rezirkulationskanal keinen gleichbleibenden Durchmesser auf, sondern entlang der Zirkulationsrichtung zunächst einen größeren und dann einen kleineren Durchmesser (nicht zeichnerisch dargestellt). Dies kann beispielsweise durch eine Stufe im Durchmesser des Rezirkulationskanals realisiert werden oder durch einen konischen Querschnitt des Durchmessers des Rezirkulationskanals, wobei der Durchmesser in Zirkulationsrichtung abnimmt.In a preferred embodiment of the invention, the recirculation channel does not have a constant diameter, but along the circulation direction initially a larger and then a smaller diameter (not shown in the drawing). This can be realized, for example, by a step in the diameter of the recirculation channel or by a conical cross section of the diameter of the recirculation channel, the diameter decreasing in the direction of circulation.

2 zeigt eine Ansicht der Lagerbuchse 14a von unten aus Richtung X in 1. Man erkennt eine Lagerfläche des ersten Axiallagers 28 mit Lagerrillenstrukturen 28a. Sämtliche Lagerrillenstrukturen 28a verlaufen dabei bis zu der inneren Umfangsfläche der Bohrung innerhalb der Lagerbuchse 14a zur Aufnahme der Welle 12. Die Lagerrillenstrukturen 28a verlaufen spiralförmig radial nach außen, wobei zumindest einige der Lagerrillenstrukturen 28a bis ganz zum Außenumfang der Lagerbuchse 14a verlaufen. Der Rezirkulationskanal 30 mündet innerhalb der Axiallagerstrukturen 28a. 2 shows a view of the bearing bush 14a from below X in direction 1 , One recognizes a bearing surface of the first thrust bearing 28 with bearing groove structures 28a , All bearing groove structures 28a extend up to the inner peripheral surface of the bore within the bearing bush 14a for receiving the shaft 12 , The bearing groove structures 28a extend spirally radially outwards, wherein at least some of the Lagerrillenstrukturen 28a to the very outer periphery of the bearing bush 14a run. The recirculation channel 30 flows inside the thrust bearing structures 28a ,

3 zeigt eine Ansicht der Lagerbuchse 14a von oben aus Richtung Y in 1. Man erkennt eine Lagerfläche des zweiten Axiallagers 52 mit Lagerrillenstrukturen 52a. Die Lagerrillenstrukturen 52a verlaufen bis zu einer Fase an der inneren Umfangsfläche der Lagerbohrung innerhalb der Lagerbuchse 14a zur Aufnahme der Welle 12. Die Lagerrillenstrukturen 52a verlaufen spiralförmig radial nach außen und enden an der umlaufenden Rille 19 der Lagerbuchse 14a. Der Rezirkulationskanal 30 mündet innerhalb der umlaufenden Rille 19 und überdeckt die Axiallagerrillen 52a teilweise. 3 shows a view of the bearing bush 14a from the top from Y in 1 , One recognizes a bearing surface of the second thrust bearing 52 with bearing groove structures 52a , The bearing groove structures 52a extend to a chamfer on the inner peripheral surface of the bearing bore within the bearing bush 14a for receiving the shaft 12 , The bearing groove structures 52a extend spirally radially outward and terminate at the circumferential groove 19 the bearing bush 14a , The recirculation channel 30 flows within the circumferential groove 19 and covers the thrust bearing grooves 52a partially.

Verglichen mit den Lagerrillenstrukturen 28a des ersten Axiallagers 28 sind die Lagerrillenstrukturen 52a des zweiten Axiallagers 52 kürzer ausgebildet.Compared with the bearing groove structures 28a of the first thrust bearing 28 are the bearing groove structures 52a of the second thrust bearing 52 shorter.

Die Tiefe der Lagerrillenstrukturen kann bis zu 15 Mikrometer betragen, jedoch vorzugsweise 10 Mikrometer. Das Verhältnis zwischen der strukturierten Lagerfläche und der nicht strukturierten Lagerfläche, das sogenannte Groove-to-Pitch Ratio (GPR), beträgt vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6, und besonders bevorzugt 0,5.The depth of the bearing groove structures may be up to 15 microns, but preferably 10 microns. The ratio between the structured bearing surface and the non-structured bearing surface, the so-called groove-to-pitch ratio (GPR), is preferably between 0.4 and 0.6, and particularly preferably 0.5.

Der Außendurchmesser der Welle 12 kann zwischen 2,0 mm und 4,0 mm betragen. Die Lagerfläche des zweiten Axiallagers 52 hat somit beispielsweise einen Innendurchmesser zwischen 2,1 mm und 4,4 mm, und einen Außendurchmesser zwischen 3,0 mm und 6,5 mm. Die radiale Breite der umlaufenden Rille 19 beträgt beispielsweise 0,2 mm bis 0,4 mm. Damit ergibt sich beispielsweise ein Außendurchmesser des Stopperbauteils zwischen 3,8 mm und 7,5 mm.The outer diameter of the shaft 12 can be between 2.0 mm and 4.0 mm. The bearing surface of the second thrust bearing 52 Thus, for example, has an inner diameter between 2.1 mm and 4.4 mm, and an outer diameter between 3.0 mm and 6.5 mm. The radial width of the circumferential groove 19 is for example 0.2 mm to 0.4 mm. This results, for example, an outer diameter of the stopper component between 3.8 mm and 7.5 mm.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gelten folgende Maße: Außendurchmesser der Welle = 2,8 mm, Fase an der Lagerbohrung = 0,25 mm, Axiallager Innendurchmesser = 3,3 mm, Axiallager Außendurchmesser = 4,8 mm und Breite der umlaufenden Rille 19 = 0,35 mm. Damit ergibt sich der Außendurchmesser des Stopperbauteils 18 zu 5,5 mm.In a particularly preferred embodiment of the invention, the following dimensions apply: outer diameter of the shaft = 2.8 mm, chamfer on the bearing bore = 0.25 mm, thrust bearing inner diameter = 3.3 mm, thrust bearing outer diameter = 4.8 mm and width of the circumferential groove 19 = 0.35 mm. This results in the outer diameter of the stopper component 18 to 5.5 mm.

Der Rezirkulationskanal 30 überlappt zum Teil mit den Axiallagerrillen 52a des zweiten fluiddynamischen Axiallagers 52. Es ergibt sich beispielsweise eine Überlappung im zweiten Axiallager 52 beginnend am Durchmesser = 4,1 mm bis zum Ende des Axiallagers beim Durchmesser = 4,4 mm.The recirculation channel 30 partially overlaps with the thrust bearing grooves 52a of the second fluid dynamic thrust bearing 52 , For example, there is an overlap in the second thrust bearing 52 starting at the diameter = 4.1 mm to the end of the axial bearing with a diameter = 4.4 mm.

4 zeigt eine gegenüber 1 abgewandelte Ausgestaltung eines Spindelmotors. Im Unterschied zu 1 ist kein ferromagnetischer Ring und auch kein axialer Versatz der magnetischen Mitte des Rotormagneten 44 zur magnetischen Mitte der Statoranordnung 42 vorhanden. Eine magnetische Kraft F_M ist in dieser Ausgestaltung der Erfindung nicht notwendig, da die Breite der umlaufenden Rille 119 verringert ist und somit die Fläche des zweiten fluiddynamischen Axiallagers 52 größer ausgebildet ist. Die Lagerkraft F_A2 des zweiten Axiallagers 52 ist nun groß genug um zusammen mit der Gewichtskraft F_G der Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers 28 ausreichend entgegen zu wirken und somit das Lagersystem im axialen Gleichgewicht zu halten. 4 shows one opposite 1 modified embodiment of a spindle motor. In contrast to 1 is not a ferromagnetic ring and also no axial offset of the magnetic center of the rotor magnet 44 to the magnetic center of the stator assembly 42 available. A magnetic force F _M is not necessary in this embodiment of the invention, since the width of the circumferential groove 119 is reduced and thus the surface of the second fluid dynamic thrust bearing 52 is formed larger. The bearing force F _{A2 of} the second thrust bearing 52 is now large enough, together with the weight F _{G of} the bearing force F _{A1 of} the first fluid dynamic thrust bearing 28 sufficiently counteract and thus keep the storage system in axial balance.

Je nach Ausführungsform kann auch nur eine geringe magnetische Kraft F_M vorhanden sein in Form eines ferromagnetischen Rings oder eines axialen Versatzes der magnetischen Mitte des Rotormagneten zur magnetischen Mitte der Statoranordnung.Depending on the embodiment, only a small magnetic force F _M may be present in the form of a ferromagnetic ring or an axial offset of the magnetic center of the rotor magnet to the magnetic center of the stator assembly.

5 zeigt eine Ansicht der Lagerbuchse 14a von unten aus Richtung X in 4. Man erkennt eine Lagerfläche des ersten Axiallagers 28 mit Axiallagerstrukturen 28a, die identisch ausgebildet sind, wie die Axiallagerstrukturen in 2. Es gilt hier die Beschreibung von 2. 5 shows a view of the bearing bush 14a from below X in direction 4 , One recognizes a bearing surface of the first thrust bearing 28 with thrust bearing structures 28a , which are formed identically, as the thrust bearing structures in 2 , Here is the description of 2 ,

6 zeigt eine Ansicht der Lagerbuchse 14a von oben aus Richtung Y in 4. Man erkennt eine Lagerfläche des zweiten Axiallagers 52 mit Lagerrillenstrukturen 52a. Im Vergleich zu 3 ist die mit Lagerrillenstrukturen 52a versehene Lagerfläche deutlich größer. Identisch zu 3 verlaufen die Lagerrillenstrukturen 52a ausgehend von einer Fase an der inneren Umfangsfläche der Lagerbohrung spiralförmig radial nach außen und enden an der umlaufenden Rille 119 der Lagerbuchse 14a. Die umlaufende Rille 119 ist jedoch im Vergleich zu den 1 und 3 schmaler ausgebildet und beginnt erst radial weiter außen als die Rille 19 in den 1 und 3. Dadurch können die Axiallagerstrukturen 52a radial weiter nach außen geführt werden, und sogar die Öffnung des Rezirkulationskanals 30 deutlich überlappen. 6 shows a view of the bearing bush 14a from the top from Y in 4 , One recognizes a bearing surface of the second thrust bearing 52 with bearing groove structures 52a , Compared to 3 is the one with bearing groove structures 52a provided storage area significantly larger. Identical to 3 the bearing groove structures run 52a starting from a chamfer on the inner peripheral surface of the bearing bore spiral radially outward and terminate at the circumferential groove 119 the bearing bush 14a , The circumferential groove 119 However, in comparison to the 1 and 3 narrower and only begins radially outward than the groove 19 in the 1 and 3 , This allows the thrust bearing structures 52a be led radially outward, and even the opening of the recirculation channel 30 clearly overlap.

Es gelten auch hier die beispielhaften Maße und Abmessungen der Bauteile, wie sie in Verbindung mit 3 angegeben sind, bis auf die Überlappung des Rezirkulationskanals 30 mit den Axiallagerrillen 52a des zweiten Axiallagers 52. Diese beginnt beispielsweise am Durchmesser = 4,1 mm und endet beim Durchmesser = 4,8 mm.Here too, the exemplary dimensions and dimensions of the components, as used in connection with 3 are indicated, except for the overlap of the recirculation channel 30 with the thrust bearing grooves 52a of the second thrust bearing 52 , For example, this starts at the diameter = 4.1 mm and ends at the diameter = 4.8 mm.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Basisplattebaseplate
10a10a: Randedge
1212: Wellewave
1414: Rotorbauteilrotor component
14a14a: Lagerbuchsebearing bush
1616: Lagerbauteilbearing component
1818: Stopperbauteilstop member
1919: umlaufende Rillecircumferential groove
2020: Lagerspaltbearing gap
20a20a: Abschnitt des LagerspaltsSection of the storage gap
20b20b: Abschnitt des LagerspaltsSection of the storage gap
20c20c: Abschnitt des LagerspaltsSection of the storage gap
2222: Radiallagerradial bearings
22a22a: RadiallagerstrukturenRadial bearing structures
2424: Radiallagerradial bearings
24a24a: RadiallagerstrukturenRadial bearing structures
2626: Separatorspaltseparator gap
2828: erstes Axiallagerfirst thrust bearing
28a28a: LagerrillenstrukturenBearing groove structures
2929: Ringspaltannular gap
3030: Rezirkulationskanalrecirculation
3232: Abdeckkappecap
3333: Spaltdichtunggap seals
3434: Dichtungsspaltseal gap
3535: Freiraumfree space
3636: Dichtungsspaltseal gap
3838: Pumpdichtungpump seal
4040: ferromagnetischer Ringferromagnetic ring
4242: Statoranordnungstator
4444: Permanentmagnetpermanent magnet
4646: Drehachseaxis of rotation
4848: Luftspaltair gap
5050: Durchführungexecution
5252: zweites Axiallagersecond thrust bearing
52a52a: LagerrillenstrukturenBearing groove structures

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008052469 A1 [0003] DE 102008052469 A1 [0003]

Claims

Spindelmotor, welcher umfasst: ein feststehendes Motorbauteil (10, 12, 16, 18), ein drehbares Motorbauteil (14), das um eine Drehachse (46) relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12, 16, 18) drehbar ist, ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbaren Motorbauteils (14) relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12, 16, 18), einen Lagerspalt (20), der zwischen einander angrenzenden Lagerflächen der feststehenden und drehbaren Motorbauteile (10, 12, 14, 16, 18) angeordnet und mit einem Lagerfluid gefüllt ist, mindestens ein fluiddynamisches Radiallager (22, 24), das entlang eines axial verlaufenden Abschnitts (20b) des Lagerspalts (20) angeordnet ist, ein erstes fluiddynamisches Axiallager (28) und ein zweites fluiddynamisches Axiallager (52), die jeweils entlang von radial verlaufenden Abschnitten (20c, 20a) des Lagerspaltes (20) angeordnet sind, wobei die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers (52) entgegen der Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers (28) gerichtet ist, und ein elektromagnetisches Antriebssystem mit einer Statoranordnung (42) und einem Rotormagneten (44), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers (52) geringer ist als die Lagerkraft F_A1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers (28), wobei gilt 0,5 < (F_A2/F_A1) < 1.Spindle motor, comprising: a stationary engine component ( 10 . 12 . 16 . 18 ), a rotatable engine component ( 14 ), which is about a rotation axis ( 46 ) relative to the stationary engine component ( 10 . 12 . 16 . 18 ) is rotatable, a fluid dynamic bearing system for pivotal mounting of the rotatable engine component ( 14 ) relative to the stationary engine component ( 10 . 12 . 16 . 18 ), a bearing gap ( 20 ), which between adjacent bearing surfaces of the fixed and rotatable engine components ( 10 . 12 . 14 . 16 . 18 ) is arranged and filled with a bearing fluid, at least one fluid dynamic radial bearing ( 22 . 24 ), which along an axially extending portion ( 20b ) of the storage gap ( 20 ) is arranged, a first fluid dynamic thrust bearing ( 28 ) and a second fluid dynamic thrust bearing ( 52 ), each along along radially extending sections ( 20c . 20a ) of the bearing gap ( 20 ), wherein the bearing force F _{A2 of} the second fluid dynamic thrust bearing ( 52 ) against the bearing force F _{A1 of} the first fluid dynamic thrust bearing ( 28 ), and an electromagnetic drive system with a stator arrangement ( 42 ) and a rotor magnet ( 44 ), characterized in that the bearing force F _{A2 of} the second fluid dynamic thrust bearing ( 52 ) is less than the bearing force F _{A1 of} the first fluid dynamic thrust bearing ( 28 ), where 0.5 <(F _A2 / F _A1 ) <1.

Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nominale Axiallagerspiel des Lagersystems kleiner oder gleich 20 Mikrometer ist.Spindle motor according to claim 1, characterized in that the nominal thrust bearing clearance of the bearing system is less than or equal to 20 microns.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite fluiddynamische Axiallager (52) eine kleinere Lagerfläche aufweist als das erste fluiddynamische Axiallager (28).Spindle motor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second fluid dynamic thrust bearing ( 52 ) has a smaller bearing surface than the first fluid dynamic thrust bearing ( 28 ).

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite fluiddynamische Axiallager (52) kürzere Axiallagerrillen (52a) aufweist als das erste fluiddynamische Axiallager (28).Spindle motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second fluid dynamic thrust bearing ( 52 ) shorter axial bearing grooves ( 52a ) than the first fluid dynamic thrust bearing ( 28 ).

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale magnetische Vorspannung vorhanden ist, deren axiale magnetische Kraft F_M in dieselbe Richtung wirkt wie die Lagerkraft F_A2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers (52).Spindle motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that an axial magnetic bias is present whose axial magnetic force F _M acts in the same direction as the bearing force F _{A2 of} the second fluid-dynamic thrust bearing ( 52 ).

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Normallage des Spindelmotors die magnetische Kraft F_M in dieselbe Richtung wirkt wie die Gewichtskraft F_G des Rotors (14), wobei gilt 1,5 <= F_M/F_G <= 3.Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the normal position of the spindle motor, the magnetic force F _M acts in the same direction as the weight F _{G of} the rotor ( 14 ), where 1.5 <= F _M / F _G <= 3.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Vorspannung durch den Rotormagneten (44) in Verbindung mit einem an dem feststehenden Motorbauteil (10) befestigtem ferromagnetischen Ring (40) erzeugt wird, wobei der ferromagnetische Ring (40) aus Elektroblech besteht.Spindle motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic bias by the rotor magnet ( 44 ) in conjunction with one on the stationary engine component ( 10 ) attached ferromagnetic ring ( 40 ), wherein the ferromagnetic ring ( 40 ) consists of electrical sheet.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische Ring (40) eine korrosionsbeständige Beschichtung aufweist.Spindle motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ferromagnetic ring ( 40 ) has a corrosion resistant coating.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerbuchse (14a) ein Rezirkulationskanal (30) angeordnet ist, der in den Bereich der Lagerflächen des ersten und des zweiten fluiddynamischen Axiallagers (28, 52) mündet und deren Lagerrillenstrukturen (28a, 52a) zumindest teilweise überlappt.Spindle motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the bearing bush ( 14a ) a recirculation channel ( 30 ) which is arranged in the area of the bearing surfaces of the first and the second fluid-dynamic thrust bearing ( 28 . 52 ) and their bearing groove structures ( 28a . 52a ) at least partially overlapped.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrillenstrukturen (22a, 24a, 28a, 52a) der Radiallager (22, 24) und der Axiallager (28, 52) eine Nettopumpwirkung auf das Lagerfluid ausüben, so dass sich eine Zirkulation des Lagerfluids einstellt, ausgehend von der unteren Mündung des Rezirkulationskanals (30) radial nach innen entlang des ersten Axiallagers (28), weiter entlang des axialen Abschnitts (20b) des Lagerspalts (20) in Richtung des zweiten Axiallagers (52), im Bereich des zweiten Axiallagers (52) radial nach außen und durch den Rezirkulationskanal (30) nach unten in Richtung des ersten Axiallagers (28).Spindle motor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bearing groove structures ( 22a . 24a . 28a . 52a ) of radial bearings ( 22 . 24 ) and the thrust bearing ( 28 . 52 ) exert a net pumping action on the bearing fluid so that a circulation of the bearing fluid is established, starting from the lower mouth of the recirculation channel ( 30 ) radially inwardly along the first thrust bearing ( 28 ), further along the axial section ( 20b ) of the storage gap ( 20 ) in the direction of the second thrust bearing ( 52 ), in the region of the second thrust bearing ( 52 ) radially outward and through the recirculation channel ( 30 ) down in the direction of the first thrust bearing ( 28 ).

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (30) keinen gleichbleibenden Durchmesser aufweist.Spindle motor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the recirculation channel ( 30 ) does not have a constant diameter.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (30) entlang der Zirkulationsrichtung zunächst einen größeren und dann einen kleineren Durchmesser aufweist.Spindle motor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the recirculation channel ( 30 ) along the direction of circulation initially has a larger and then a smaller diameter.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (30) einen konischen Querschnitt aufweist, wobei der Durchmesser des Rezirkulationskanals (30) in Zirkulationsrichtung abnimmt.Spindle motor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the recirculation channel ( 30 ) has a conical cross-section, wherein the diameter of the recirculation channel ( 30 ) decreases in the direction of circulation.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (30) schräg zur Drehachse (46) verläuft. Spindle motor according to one of claims 1 to 13, characterized in that the recirculation channel ( 30 ) obliquely to the axis of rotation ( 46 ) runs.

Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (30) mit seinen beiden Enden jeweils in einen radial außen liegenden, verbreiterten Abschnitt der radial verlaufenden Abschnitte (20c, 20a) des Lagerspaltes (20) mündet.Spindle motor according to one of claims 1 to 14, characterized in that the recirculation channel ( 30 ) with its two ends in each case in a radially outer, widened portion of the radially extending portions ( 20c . 20a ) of the bearing gap ( 20 ) opens.

Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15.Hard disk drive with a spindle motor according to one or more of claims 1 to 15.

Lüfter mit einem Spindelmotor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15.Fan with a spindle motor according to one or more of claims 1 to 15.