DE102015014074A1 - spindle motor - Google Patents
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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
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
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
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 FA2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers ist entgegen der Lagerkraft FA1 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 FA2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers geringer als die Lagerkraft FA1 des ersten fluiddynamischen Axiallagers, wobei gilt 0,5 < (FA2/FA1) < 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 FM in dieselbe Richtung wie die Lagerkraft FA2 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 FA2 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 FM 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 FM in dieselbe Richtung und ist größer als die Gewichtskraft FG des Rotors, wobei vorzugsweise gilt 1,5 <= FM/FG <= 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
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention
Die
Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte
Die Lagerbuchse
An das untere Radiallager
An den radialen Abschnitt des Lagerspalts
Oberhalb des kapillaren Dichtungsspalts
Im Bereich des oberen Radiallagers
An den radialen Lagerspalt
Entlang des Dichtungsspalts
Der Freiraum
Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors umfasst eine an der Basisplatte
Betrachtet man die in axialer Richtung auf das drehbare Motorbauteil wirkende Kräfte, wirken die Gewichtskraft FG und die Lagerkraft FA2 des zweiten fluiddynamischen Axiallagers
Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung eines ferromagnetischen Rings
Um eine kontinuierliche Durchspülung des Lagersystems mit Lagerfluid sicherzustellen, ist im Rotorbauteil
Die Lagerrillenstrukturen
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.
Verglichen mit den Lagerrillenstrukturen
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
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
Der Rezirkulationskanal
Je nach Ausführungsform kann auch nur eine geringe magnetische Kraft FM 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.
Es gelten auch hier die beispielhaften Maße und Abmessungen der Bauteile, wie sie in Verbindung mit
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]
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