EP1456842A1 - Spindle motor for hard disk drives with axial fixing of the bearing system - Google Patents

Spindle motor for hard disk drives with axial fixing of the bearing system

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Publication number
EP1456842A1
EP1456842A1 EP02805287A EP02805287A EP1456842A1 EP 1456842 A1 EP1456842 A1 EP 1456842A1 EP 02805287 A EP02805287 A EP 02805287A EP 02805287 A EP02805287 A EP 02805287A EP 1456842 A1 EP1456842 A1 EP 1456842A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
outer ring
spindle motor
shaft
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02805287A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Hoffmann
Ljubomir Francuski
Thilo Rehm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minebea Co Ltd
Original Assignee
Minebea Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minebea Co Ltd filed Critical Minebea Co Ltd
Publication of EP1456842A1 publication Critical patent/EP1456842A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/061—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing mounting a plurality of bearings side by side
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/067—Fixing them in a housing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12—Hard disk drives or the like

Definitions

  • the invention relates to a spindle motor for hard disk drives according to the preamble of patent claim 1.
  • Such spindle motors usually comprise a base plate with a stator, a shaft and one or more rolling bearings for the rotational mounting of a rotationally driven rotor.
  • the shaft may on the one hand be firmly connected to the base plate, wherein the rotor is rotatably mounted with respect to the shaft and the base plate.
  • the shaft can be firmly connected to the rotor, now rotate shaft and rotor relative to the base plate.
  • the outer rings are provided on their radial outer periphery with adhesive and glued into a provided in the rotor or the base plate bearing mount.
  • the inner rings are provided on their inner circumference with adhesive and glued to the shaft. This can lead to a deformation of the bearing rings after curing of the adhesive, since the adhesive is sometimes applied unevenly or cures at different rates and the bearing rings are deformed thereby.
  • the bearing rings then deviate from their ideal cylindrical shape.
  • This deformation is particularly critical in the outer rings and can lead to a significant deterioration of the bearing properties, which manifests itself for example in a non-uniform running of the engine and an increased noise. It is an object of the present invention, a spindle motor mentioned above in such a way that a deformation of the bearing rings of the rolling bearing is avoided in the assembled state.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • the invention is based on the fact that the bearing system is fixed with at least one of its outer rings only axially in the region of its end faces in the bearing receptacle. It is therefore dispensed with a fixation of the storage system by surface bonding of the outer ring to the associated components of the spindle motor.
  • the outer ring is received by means of a fit, preferably a transitional fit, in the bearing receptacle and fixed on the front side.
  • the inner rings of the bearing assembly can be fixed in the correct position and rotationally fixed on the shaft.
  • the bearing receptacle is formed in the rotor, wherein the end face of at least one outer ring of the bearing system is fixed to the rotor.
  • the end face of the other outer ring can rest against an axial contact surface of the rotor or be fixed by appropriate measures also on the rotor. In a storage system with only one common outer ring is moved accordingly.
  • the bearing receptacle is formed in the base plate, wherein the end face of at least one outer ring of the bearing system is fixed to the base plate.
  • the end face of the other outer ring may rest against an axial abutment surface of the base plate or be fixed by appropriate measures on the base plate.
  • the inner rings of the bearing system in the axial direction ie only on their end faces, rotatably secured to the shaft. But they can also be connected in a conventional manner surface in the region of its inner circumference with the shaft.
  • the fixation of the outer ring can be achieved by welding or gluing, by means of a securing or mounting ring or by caulking in the bearing receptacle. It is important that the outer ring of the bearing system is fixed only in the axial direction and no radial adhesive forces act on the bearing system.
  • Figure 1 a section through a first embodiment of a
  • Figure 2 a section through a second embodiment of a
  • FIG. 3 a section through a third embodiment of a spindle motor with fixed shaft and axial fixation of the
  • Figure 7 a section through a first embodiment of a
  • FIG. 8 shows a section through a second embodiment of a spindle motor with a rotating shaft and axial fixation of the spindle motor
  • the axial fixing of the bearing system according to the invention is preferably in the region of the outer rings of the bearings described since the positive effects of the invention on the running characteristics of the engine are the clearest.
  • the inner rings can be fastened in a conventional manner on the circumference of the shaft, but they can also according to the invention have an attachment in the axial direction. This is indicated in FIG.
  • the spindle motor of Figure 1 comprises a fixed base plate 1 with a shaft 3 is fixedly connected.
  • a rotor 6 is rotatably mounted on the shaft 3 via an upper rolling bearing 4 and a lower rolling bearing 5 and has on its inner circumference corresponding permanent magnets 7, which are acted upon by an arranged on the base plate 1 stator 2 with an alternating electric field.
  • the rolling bearings 4, 5 are arranged in a bearing receptacle, which is formed in the center of the rotor 6.
  • the upper roller bearing 4 comprises a fixedly connected to the shaft 3 inner ring 8, a fixedly connected to the rotor outer ring 10 and disposed between the inner ring 8 and outer ring 10 rolling elements 9.
  • the lower roller bearing 5 comprises a fixedly connected to the shaft 3 inner ring 11, a fixedly connected to the rotor outer ring 13 and disposed between the inner ring 11 and outer ring 13 rolling elements 12th
  • the end face of the upper outer ring 10 abuts against a contact surface 15 of the rotor.
  • a spacer 16 which is arranged between the upper and the lower rolling bearing 4 and 5 respectively.
  • the lower outer ring 13 is located at the other end of the spacer 16 and is fixed by means of frontally mounted welding or adhesive points 14 on the rotor 6.
  • the inner rings 8, 11 may also be fixed axially by means of welding or adhesive points on the shaft.
  • Figure 3 shows an embodiment in which the bearing system is fixed to the lower outer ring 13 by a fastening ring 18.
  • Fixing ring 18 itself is e.g. glued into the bearing seat and connected to the rotor 6 at the splice 19.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which a securing ring 20 is used for the axial fixing of the bearing system.
  • the locking ring 20 is inserted into a groove 21 of the rotor 6 and presses on the end face of the lower outer ring 13, whereby the entire bearing system is held in position.
  • Figure 5 shows an embodiment in which a
  • the two roller bearings 4, 5 have a common outer ring 26, which is fixed to the rotor via a plurality of welding or adhesive points 28 provided on one end side.
  • the upper roller bearing 4 has an inner ring 8 fixed to the shaft 3, while the inner raceway for the rolling elements 12 of the lower bearing 5 is formed by a groove 27 provided on the circumference of the shaft 3.
  • Figures 7 and 8 show spindle motors with rotating shaft 30, ie the shaft is connected to the rotor 29 and rotates together with it.
  • the bearing receiver is formed by the base plate 1.
  • the shaft 30 is integrally formed on the rotor and is supported by the two rolling bearings 4 and 5.
  • the outer rings 10 and 13 of the two rolling bearings 4, 5 are located on the front side of a formed on the base plate 1 annular projection 31 and are fixed in the axial direction by adhesive or weld points 32 and 33 respectively.
  • FIG. 8 shows a separate shaft 30 fixedly connected to the rotor 29.
  • the two rolling bearings 4, 5 have a common outer ring 34 which is fixed by means of gluing or welding points 36, 37 axially in the bearing seat.
  • the inner running surface of the upper rolling bearing 4 is formed by an opening provided in the shaft 30 annular groove 35.
  • the lower roller bearing 5 has a composite with the shaft 30 inner ring 11th
  • a bell-shaped rotor 106 is rotatably supported on the shaft 103 via an upper roller bearing 104 and a lower roller bearing 105 and has at its
  • Inner circumference corresponding permanent magnets 107 which are acted upon by an on the shaft 103, between the rolling bearings 104, 105 arranged stator 102 with an alternating electric field.
  • the rolling bearings 104, 105 are arranged in a bearing receptacle, which is formed in the center of the rotor 106.
  • the upper roller bearing 104 includes an integral with the shaft 103 inner ring 108, a fixed to the
  • the lower roller bearing 105 comprises a fixedly connected to the shaft 103 inner ring 11 1, a fixedly connected to the rotor outer ring 113 and arranged between the inner ring 111 and outer ring 113 rolling elements 112th ,
  • the outer rings 110, 113 of both rolling bearings 104, 105 are located on the front side in each case at an associated radial projection.
  • the projection 114 associated with the upper outer ring 110 is formed by the rotor 106, while the projection 115 associated with the lower outer ring 113 is formed by a closing ring 116.
  • the outer rings 110, 113 are again fixed by adhesive or welding points 117, 118 in its axial position.
  • the means for fixing the storage system plays a minor role. It can be used all known fastening means, as long as they attack in accordance with the invention in the axial direction of the bearing system.

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Abstract

The invention relates to a spindle motor for hard disk drives comprising a base plate with a stator, a shaft, and a bearing system provided with one or several rolling bearings, which is received in a bearing housing for rotatably disposing a rotor driven by a rotary operating mechanism. The bearing system encompasses at least one rolling bearing whose outer ring is positioned and rests in the bearing housing. In prior art, the bearing rings were two-dimensionally glued to a fixed or rotating part of the spindle motor; however, the bearing rings, especially the outer ring, could be deformed once the adhesive hardened because occasionally the adhesive had been applied unevenly or hardened faster in some areas than in others. In order to prevent the bearing rings from deforming in such a manner, the at least one outer ring is fixed positionally correct and in a torsion-proof fashion exclusively with fixing means that are arranged between at least one of the faces of the outer ring and the surface area of the bearing housing, without using any adhesive in the partition line between the inner circumference of the bearing housing and the outer circumference of the outer ring.

Description

Spindelmotor für Festplattenlaufwerke mit axialer Fixierung des Spindle motor for hard disk drives with axial fixation of the
Lagersystemsstorage system
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor für Festplattenlaufwerke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a spindle motor for hard disk drives according to the preamble of patent claim 1.
Derartige Spindelmotoren umfassen in der Regel eine Basisplatte mit Stator, eine Welle und ein oder mehrere Wälzlager zur Drehlagerung eines drehangetriebenen Rotors. Dabei kann die Welle einerseits fest mit der Basisplatte verbunden sein, wobei der Rotor bezüglich der Welle und der Basisplatte drehgelagert ist. Andererseits kann die Welle fest mit dem Rotor verbunden werden, wobei nun Welle und Rotor bezüglich der Basisplatte rotieren.Such spindle motors usually comprise a base plate with a stator, a shaft and one or more rolling bearings for the rotational mounting of a rotationally driven rotor. In this case, the shaft may on the one hand be firmly connected to the base plate, wherein the rotor is rotatably mounted with respect to the shaft and the base plate. On the other hand, the shaft can be firmly connected to the rotor, now rotate shaft and rotor relative to the base plate.
Ein Nachteil bei derartigen Spindelmotoren, insbesondere wenn sie für den Antrieb bei Festplattenlaufwerken verwendet werden, besteht darin, daß es relativ schwierig ist, die Wälzlager genau auszurichten und zu befestigen. Bisher ist es bekannt, zur Festlegung der Lagerringe, d.h. der Innenringe und Außenringe des Lagers, Klebstoff zu verwenden. Dabei werden die Außenringe an ihrem radialen Außenumfang mit Klebstoff versehen und in eine im Rotor bzw. der Basisplatte vorgesehene Lageraufnahme eingeklebt. Die Innenringe werden an ihrem Innenumfang mit Klebstoff versehen und mit der Welle verklebt. Dabei kann es nach dem Aushärten des Klebstoffs zu einer Deformation der Lagerringe kommen, da der Klebstoff mitunter ungleichmäßig aufgetragen ist oder unterschiedlich schnell aushärtet und die Lagerringe dadurch verformt werden. Die Lagerringe weichen dann von ihrer idealen zylindrischen Form ab. Diese Verformung ist insbesondere bei den Außenringen kritisch und kann zu einer erheblichen Verschlechterung der Lagereigenschaften führen, was sich z.B. in einem ungleichmäßigen Lauf des Motors und einer verstärkten Geräuschentwicklung äußert. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen eingangs genannten Spindelmotor derart weiterzubilden, dass eine Deformation der Lageringe der Wälzlager in montiertem Zustand vermieden wird.A disadvantage of such spindle motors, especially when used for driving hard disk drives, is that it is relatively difficult to accurately align and secure the rolling bearings. So far, it is known to use the fixing of the bearing rings, ie the inner rings and outer rings of the bearing, adhesive. The outer rings are provided on their radial outer periphery with adhesive and glued into a provided in the rotor or the base plate bearing mount. The inner rings are provided on their inner circumference with adhesive and glued to the shaft. This can lead to a deformation of the bearing rings after curing of the adhesive, since the adhesive is sometimes applied unevenly or cures at different rates and the bearing rings are deformed thereby. The bearing rings then deviate from their ideal cylindrical shape. This deformation is particularly critical in the outer rings and can lead to a significant deterioration of the bearing properties, which manifests itself for example in a non-uniform running of the engine and an increased noise. It is an object of the present invention, a spindle motor mentioned above in such a way that a deformation of the bearing rings of the rolling bearing is avoided in the assembled state.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.To solve the problem, the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
Die Erfindung beruht darauf, dass das Lagersystem mit mindestens einem seiner Außenringe ausschließlich axial im Bereich seiner Stirnseiten in der Lageraufnahme festgelegt ist. Es wird demnach auf eine Fixierung des Lagersystems durch flächiges Verkleben des Außenrings an den zugeordneten Bauteilen des Spindelmotors verzichtet. Der Außenring ist mittels einer Passung, vorzugsweise einer Übergangspassung, in der Lageraufnahme aufgenommen und stirnseitig fixiert. In gleicher weise lassen sich die Innenringe der Lageranordnung lagerichtig und drehfest auf der Welle fixieren.The invention is based on the fact that the bearing system is fixed with at least one of its outer rings only axially in the region of its end faces in the bearing receptacle. It is therefore dispensed with a fixation of the storage system by surface bonding of the outer ring to the associated components of the spindle motor. The outer ring is received by means of a fit, preferably a transitional fit, in the bearing receptacle and fixed on the front side. In the same way, the inner rings of the bearing assembly can be fixed in the correct position and rotationally fixed on the shaft.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die Lageraufnahme im Rotor ausgebildet, wobei die Stirnfläche mindestens eines Außenrings des Lagersystems am Rotor befestigt ist. Die Stirnfläche des anderen Außenrings kann dabei an einer axialen Anlagefläche des Rotors anliegen oder durch entsprechende Maßnahmen ebenfalls am Rotor fixiert sein. Bei einem Lagersystem mit nur einem gemeinsamen Außenring wird entsprechend verfahren.In a first embodiment of the invention, the bearing receptacle is formed in the rotor, wherein the end face of at least one outer ring of the bearing system is fixed to the rotor. The end face of the other outer ring can rest against an axial contact surface of the rotor or be fixed by appropriate measures also on the rotor. In a storage system with only one common outer ring is moved accordingly.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Lageraufnahme in der Basisplatte ausgebildet, wobei die Stirnfläche mindestens eines Außenrings des Lagersystems an der Basisplatte befestigt ist. Die Stirnfläche des anderen Außenrings kann an einer axialen Anlagefläche der Basisplatte anliegen oder durch entsprechende Maßnahmen an der Basisplatte fixiert sein. Bei einem Lagersystem mit nur einem gemeinsamen Außenring wird entsprechend verfahren. Erfindungsgemäß können auch die Innenringe des Lagersystems in axialer Richtung, d.h. lediglich an ihren Stirnflächen, drehfest an der Welle befestigt sein. Sie können aber auch in herkömmlicher Weise flächig im Bereich ihres Innenumfangs mit der Welle verbunden sein.In another embodiment of the invention, the bearing receptacle is formed in the base plate, wherein the end face of at least one outer ring of the bearing system is fixed to the base plate. The end face of the other outer ring may rest against an axial abutment surface of the base plate or be fixed by appropriate measures on the base plate. In a storage system with only one common outer ring is moved accordingly. According to the invention, the inner rings of the bearing system in the axial direction, ie only on their end faces, rotatably secured to the shaft. But they can also be connected in a conventional manner surface in the region of its inner circumference with the shaft.
Durch die axiale Fixierung des Lagersystems wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass es nicht zu einer unerwünschten Verformung des Lagerringe kommt, wie sie bei einem Verkleben des Außenumfangs des Außenrings mit dem Rotor oder der Basisplatte beziehungsweise dem Verkleben des Innenumfangs des Innenrings mit der Welle auftreten.Due to the axial fixation of the bearing system is achieved in an advantageous manner that there is no undesirable deformation of the bearing rings, as they occur in a bonding of the outer periphery of the outer ring with the rotor or the base plate or the bonding of the inner circumference of the inner ring with the shaft.
Die Fixierung des Außenrings kann durch Schweißen oder Kleben, mittels eines Sicherungs- oder Befestigungsrings oder durch Verstemmen in der Lageraufnahme erreicht werden. Wichtig ist, dass der Außenring des Lagersystems lediglich in axialer Richtung fixiert ist und keine radialen Klebekräfte auf das Lagersystem einwirken.The fixation of the outer ring can be achieved by welding or gluing, by means of a securing or mounting ring or by caulking in the bearing receptacle. It is important that the outer ring of the bearing system is fixed only in the axial direction and no radial adhesive forces act on the bearing system.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in denThe subject of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with each other. All in the
Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.Documents, including the summary, disclosed details and features, in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed as essential to the invention, as far as they are new individually or in combination with respect to the prior art.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to several execution paths representing drawings. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention. Show it:
Figur 1 : einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einesFigure 1: a section through a first embodiment of a
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;Spindle motor with fixed shaft and axial fixation of the bearing system;
Figur 2: einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung einesFigure 2: a section through a second embodiment of a
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung desSpindle motor with fixed shaft and axial fixation of the
Lagersystems; Figur 3: einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung desStorage system; Figure 3: a section through a third embodiment of a spindle motor with fixed shaft and axial fixation of the
Lagersystems; Figur 4: einen Schnitt durch eine vierte Ausgestaltung einesStorage system; Figure 4: a section through a fourth embodiment of a
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung desSpindle motor with fixed shaft and axial fixation of the
Lagersystems; Figur 5: einen Schnitt durch eine fünfte Ausgestaltung einesStorage system; Figure 5: a section through a fifth embodiment of a
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung desSpindle motor with fixed shaft and axial fixation of the
Lagersystems; Figur 6: einen Schnitt durch eine sechste Ausgestaltung einesStorage system; 6 shows a section through a sixth embodiment of a
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung des Lagersystems;Spindle motor with fixed shaft and axial fixation of the bearing system;
Figur 7: einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einesFigure 7: a section through a first embodiment of a
Spindelmotors mit rotierender Welle und axialer Fixierung desSpindle motor with rotating shaft and axial fixation of the
Lagersystems; Figur 8: einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Spindelmotors mit rotierender Welle und axialer Fixierung desStorage system; FIG. 8 shows a section through a second embodiment of a spindle motor with a rotating shaft and axial fixation of the spindle motor
Lagersystems; Figur 9: einen Schnitt durch eine alternative Ausgestaltung einesStorage system; 9 shows a section through an alternative embodiment of a
Spindelmotors mit feststehender Welle und axialer Fixierung desSpindle motor with fixed shaft and axial fixation of the
Lagersystems;Storage system;
In den Ausführungsbeispielen wird die erfindungsgemäße axiale Festlegung des Lagersystems vorzugsweise im Bereich der Außenringe der Lager beschrieben, da hier die positiven Auswirkungen der Erfindung auf die Laufeigenschaften des Motors am deutlichsten sind. Die Innenringe können in herkömmlicher Weise am Umfang der Welle befestigt sein, sie können aber auch erfindungsgemäß eine Befestigung in axialer Richtung aufweisen. Dies ist in Figur 1 angedeutet.In the exemplary embodiments, the axial fixing of the bearing system according to the invention is preferably in the region of the outer rings of the bearings described since the positive effects of the invention on the running characteristics of the engine are the clearest. The inner rings can be fastened in a conventional manner on the circumference of the shaft, but they can also according to the invention have an attachment in the axial direction. This is indicated in FIG.
Der Spindelmotor nach Figur 1 umfasst eine feststehende Basisplatte 1 mit der eine Welle 3 fest verbunden ist. Ein Rotor 6 ist über ein oberes Wälzlager 4 und ein unteres Wälzlager 5 drehbar auf der Welle 3 gelagert und weist an seinem Innenumfang entsprechende Permanentmagnete 7 auf, welche von einem auf der Basisplatte 1 angeordneten Stator 2 mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden.The spindle motor of Figure 1 comprises a fixed base plate 1 with a shaft 3 is fixedly connected. A rotor 6 is rotatably mounted on the shaft 3 via an upper rolling bearing 4 and a lower rolling bearing 5 and has on its inner circumference corresponding permanent magnets 7, which are acted upon by an arranged on the base plate 1 stator 2 with an alternating electric field.
Die Wälzlager 4, 5 sind in einer Lageraufnahme angeordnet, die im Zentrum des Rotors 6 ausgebildet ist. Das obere Wälzlager 4 umfasst einen fest mit der Welle 3 verbundenen Innenring 8, einen fest mit dem Rotor verbundenen Außenring 10 und zwischen Innenring 8 und Außenring 10 angeordnete Wälzkörper 9. Entsprechend umfasst das untere Wälzlager 5 einen fest mit der Welle 3 verbundenen Innenring 11 , einen fest mit dem Rotor verbundenen Außenring 13 und zwischen Innenring 11 und Außenring 13 angeordnete Wälzkörper 12.The rolling bearings 4, 5 are arranged in a bearing receptacle, which is formed in the center of the rotor 6. The upper roller bearing 4 comprises a fixedly connected to the shaft 3 inner ring 8, a fixedly connected to the rotor outer ring 10 and disposed between the inner ring 8 and outer ring 10 rolling elements 9. Accordingly, the lower roller bearing 5 comprises a fixedly connected to the shaft 3 inner ring 11, a fixedly connected to the rotor outer ring 13 and disposed between the inner ring 11 and outer ring 13 rolling elements 12th
Die bisher genannten Merkmale sind im wesentlichen allen in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausgestaltungen gemeinsam, so dass diese Merkmale im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 5 nicht nochmals erwähnt werden.The features mentioned above are essentially identical to all embodiments shown in FIGS. 1 to 5, so that these features will not be mentioned again in connection with FIGS. 2 to 5.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 liegt die Stirnseite des oberen Außenrings 10 an einer Anlagefläche 15 des Rotors an. Es folgt ein Abstandshalter 16, der zwischen dem oberen und dem unteren Wälzlager 4 bzw. 5 angeordnet ist. Der untere Außenring 13 liegt am anderen Ende des Abstandhalters 16 an und ist mittels stirnseitig angebrachten Schweiß- oder Klebepunkten 14 am Rotor 6 fixiert. Wie in Figur 1 angedeutet ist, können die Innenringe 8, 11 ebenfalls axial mittels Schweiß- oder Klebepunkten an der Welle fixiert sein.In the embodiment of Figure 1, the end face of the upper outer ring 10 abuts against a contact surface 15 of the rotor. This is followed by a spacer 16, which is arranged between the upper and the lower rolling bearing 4 and 5 respectively. The lower outer ring 13 is located at the other end of the spacer 16 and is fixed by means of frontally mounted welding or adhesive points 14 on the rotor 6. As indicated in Figure 1, the inner rings 8, 11 may also be fixed axially by means of welding or adhesive points on the shaft.
In der in Figur 2 dargestellten Ausgestaltung erfolgt die Festlegung des Lagersystems am unteren Außenring 13 durch einen Vorsprung 17, der durch nachträgliches Verformen des Rotors 6 durch einen Stempel oder dergleichen gebildet wird.In the embodiment shown in Figure 2, the determination of the bearing system on the lower outer ring 13 by a projection 17 which is formed by subsequent deformation of the rotor 6 by a punch or the like.
Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei der das Lagersystem am unteren Außenring 13 durch einen Befestigungsring 18 fixiert wird. DerFigure 3 shows an embodiment in which the bearing system is fixed to the lower outer ring 13 by a fastening ring 18. The
Befestigungsring 18 selbst ist z.B. in die Lageraufnahme eingeklebt und mit dem Rotor 6 an der Klebestelle 19 verbunden.Fixing ring 18 itself is e.g. glued into the bearing seat and connected to the rotor 6 at the splice 19.
In Figur 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Sicherungsring 20 zur axialen Fixierung des Lagersystems verwendet wird. Der Sicherungsring 20 wird in eine Nut 21 des Rotors 6 eingesetzt und drückt auf die Stirnseite des unteren Außenrings 13, wodurch das gesamte Lagersystem in Position gehalten wird.FIG. 4 shows an embodiment in which a securing ring 20 is used for the axial fixing of the bearing system. The locking ring 20 is inserted into a groove 21 of the rotor 6 and presses on the end face of the lower outer ring 13, whereby the entire bearing system is held in position.
Schließlich zeigt Figur 5 eine Ausgestaltung, bei der auf einenFinally, Figure 5 shows an embodiment in which a
Abstandshalter zwischen den Wälzlagern 4, 5 verzichtet wird. Statt dessen sitzen die Außenringe 8, 13 der Wälzlager stirnseitig jeweils auf einem durch den Rotor 6 gebildeten Vorsprung 22 bzw. 24 und werden durch an der gegenüberliegenden Stirnseite angebrachte Schweiß- oder Klebepunkte 23 bzw. 25 in dieser Lage am Rotor 6 fixiert.Spacer between the rolling bearings 4, 5 is omitted. Instead, the outer rings 8, 13 of the roller bearings each sit on a projection 22 or 24 formed by the rotor 6 and are fixed by means of welding or adhesive points 23 and 25, respectively, attached to the rotor 6 in this position.
In der Darstellung gemäß Figur 6 weisen die beiden Wälzlager 4, 5 einen gemeinsamen Außenring 26 auf, der über mehrere an einer Stirnseite angebachte Schweiß- oder Klebepunkte 28 am Rotor fixiert ist. Das obere Wälzlager 4 besitzt einen an der Weile 3 fixierten Innenring 8, während die innere Lauffläche für die Wälzkörper 12 des unteren Lagers 5 durch eine am Umfang der Welle 3 vorgesehene Nut 27 gebildet wird. Die Figuren 7 und 8 zeigen Spindelmotoren mit rotierender Welle 30, d.h. die Welle ist mit dem Rotor 29 verbunden und dreht sich zusammen mit diesem. Die Lageraufnahme wird durch die Basisplatte 1 ausgebildet.In the representation according to FIG. 6, the two roller bearings 4, 5 have a common outer ring 26, which is fixed to the rotor via a plurality of welding or adhesive points 28 provided on one end side. The upper roller bearing 4 has an inner ring 8 fixed to the shaft 3, while the inner raceway for the rolling elements 12 of the lower bearing 5 is formed by a groove 27 provided on the circumference of the shaft 3. Figures 7 and 8 show spindle motors with rotating shaft 30, ie the shaft is connected to the rotor 29 and rotates together with it. The bearing receiver is formed by the base plate 1.
Gemäß Figur 7 ist die Welle 30 einstückig am Rotor angeformt und wird von den beiden Wälzlagern 4 und 5 getragen. Die Außenringe 10 bzw. 13 der beiden Wälzlager 4, 5 liegen stirnseitig an einem an der Basisplatte 1 ausgebildeten ringförmigen Vorsprung 31 an und sind in axialer Richtung durch Klebe- bzw. Schweißpunkte 32 bzw. 33 festgelegt.According to Figure 7, the shaft 30 is integrally formed on the rotor and is supported by the two rolling bearings 4 and 5. The outer rings 10 and 13 of the two rolling bearings 4, 5 are located on the front side of a formed on the base plate 1 annular projection 31 and are fixed in the axial direction by adhesive or weld points 32 and 33 respectively.
In Figur 8 ist eine separate, fest mit dem Rotor 29 verbundene Welle 30 dargestellt. Die beiden Wälzlager 4, 5 weisen einen gemeinsamen Außenring 34 auf, der mittels Klebe- oder Schweißpunkten 36, 37 axial in der Lageraufnahme festgelegt ist.FIG. 8 shows a separate shaft 30 fixedly connected to the rotor 29. The two rolling bearings 4, 5 have a common outer ring 34 which is fixed by means of gluing or welding points 36, 37 axially in the bearing seat.
Die innere Lauffläche des oberen Wälzlagers 4 wird durch eine in der Welle 30 vorgesehene Ringnut 35 gebildet. Das untere Wälzlager 5 besitzt einen mit der Welle 30 verbundnen Innenring 11.The inner running surface of the upper rolling bearing 4 is formed by an opening provided in the shaft 30 annular groove 35. The lower roller bearing 5 has a composite with the shaft 30 inner ring 11th
Schließlich ist in Figur 9 eine weitere Variante eines Spindelmotors mit feststehender Welle 103 dargestellt.Finally, in Figure 9, another variant of a spindle motor with fixed shaft 103 is shown.
An einer feststehenden Basis 101 ist die Welle 103 angeformt Ein glockenförmiger Rotor 106 ist über ein oberes Wälzlager 104 und ein unteres Wälzlager 105 drehbar auf der Welle 103 gelagert und weist an seinemOn a fixed base 101, the shaft 103 is formed A bell-shaped rotor 106 is rotatably supported on the shaft 103 via an upper roller bearing 104 and a lower roller bearing 105 and has at its
Innenumfang entsprechende Permanentmagnete 107 auf, welche von einem an der Welle 103, zwischen den Wälzlagern 104, 105 angeordneten Stator 102 mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden.Inner circumference corresponding permanent magnets 107 which are acted upon by an on the shaft 103, between the rolling bearings 104, 105 arranged stator 102 with an alternating electric field.
Die Wälzlager 104, 105 sind in einer Lageraufnahme angeordnet, die im Zentrum des Rotors 106 ausgebildet ist. Das obere Wälzlager 104 umfasst einen fest mit der Welle 103 verbundenen Innenring 108, einen fest mit dem Rotor verbundenen Außenring 110 und zwischen Innenring 108 und Außenring 110 angeordnete Wälzkörper 109. Entsprechend umfasst das untere Wälzlager 105 einen fest mit der Welle 103 verbundenen Innenring 11 1 , einen fest mit dem Rotor verbundenen Außenring 113 und zwischen Innenring 111 und Außenring 113 angeordnete Wälzkörper 112.The rolling bearings 104, 105 are arranged in a bearing receptacle, which is formed in the center of the rotor 106. The upper roller bearing 104 includes an integral with the shaft 103 inner ring 108, a fixed to the Correspondingly, the lower roller bearing 105 comprises a fixedly connected to the shaft 103 inner ring 11 1, a fixedly connected to the rotor outer ring 113 and arranged between the inner ring 111 and outer ring 113 rolling elements 112th ,
Die Außenringe 110, 113 beider Wälzlager 104, 105 liegen stirnseitig jeweils an einem zugeordneten radialen Vorsprung an. Der dem oberen Außenring 110 zugeordnete Vorsprung 114 wird durch den Rotor 106 ausgebildet, während der dem unteren Außenring 113 zugeordnete Vorsprung 115 durch einen Abschlussring 116 ausgebildet wird. Die Außenringe 110, 113 werden wieder durch Klebe- oder Schweißpunkte 117, 118 in ihrer axialen Position fixiert.The outer rings 110, 113 of both rolling bearings 104, 105 are located on the front side in each case at an associated radial projection. The projection 114 associated with the upper outer ring 110 is formed by the rotor 106, while the projection 115 associated with the lower outer ring 113 is formed by a closing ring 116. The outer rings 110, 113 are again fixed by adhesive or welding points 117, 118 in its axial position.
Die in den Figuren gezeigten und genannten Befestigungsarten und Ausgestaltungen der Lagersystem lassen sich in beliebiger Weise austauschen oder kombinieren. Im Zusammenhang mit der Erfindung spielt das Mittel zur Befestigung des Lagersystems eine untergeordnete Rolle. Es können alle bekannten Befestigungsmittel verwendet werden, solange sie in erfindungsgemäßer Weise in axialer Richtung am Lagersystem angreifen. The attachment types and configurations of the storage system shown in the figures and can be exchanged or combined in any way. In connection with the invention, the means for fixing the storage system plays a minor role. It can be used all known fastening means, as long as they attack in accordance with the invention in the axial direction of the bearing system.
ZeichnunαsleqendeZeichnunαsleqende
1 Basisplatte 31 Vorsprung1 base plate 31 projection
2 Stator 32 Klebepunkt2 Stator 32 glue dot
5 3 Welle 35 33 Klebepunkt5 3 shaft 35 33 glue dot
4 Wälzlager (oben) 34 Außenring4 rolling bearings (top) 34 outer ring
5 Wälzlager (oben) 35 Nut5 Rolling bearings (top) 35 Groove
6 Rotor 36 Klebepunkt6 rotor 36 glue dot
7 Magnet 37 Klebepunkt ιo 8 Innenring 40 38 Basis7 Magnet 37 Glue point ιo 8 Inner ring 40 38 Base
9 Wälzkörper 39 Stator9 rolling elements 39 stator
10 Außenring 40 Welle10 outer ring 40 shaft
11 Innenring 41 Wälzlager (oben)11 Inner ring 41 Rolling bearing (top)
12 Wälzköper 42 Wälzlager (oben)12 Wälzköper 42 Rolling Bearings (top)
15 13 Außenring 45 43 Rotor15 13 Outer ring 45 43 Rotor
14 Schweißpunkt 44 Magnet14 welding point 44 magnet
15 Anlagefläche 45 Innenring15 contact surface 45 inner ring
16 Abstandshalter 46 Wälzkörper16 spacers 46 rolling elements
17 Vorsprung 47 Außenring17 projection 47 outer ring
20 18 Befestigungsring 50 48 Innenring20 18 Mounting ring 50 48 Inner ring
19 Klebepunkt 49 Wälzköper19 Glue point 49 rolling elements
20 Sicherungsring 50 Außenring20 retaining ring 50 outer ring
21 Nut 51 Vorsprung21 groove 51 projection
22 Vorsprung 52 Vorsprung22 projection 52 projection
25 23 Klebepunkt 55 53 Abschlussring25 23 Glue point 55 53 End ring
24 Vorsprung 54 Schweißpunkt24 projection 54 welding point
25 Klebepunkt 55 Anlagefläche25 adhesive point 55 contact surface
26 Außenring 56 Abstandshalter26 outer ring 56 spacers
27 Nut 57 Vorsprung27 groove 57 projection
30 28 Schweißpunkt 60 58 Befestigungsring30 28 Welding point 60 58 Mounting ring
29 Rotor 59 Klebepunkt29 Rotor 59 Glue dot
30 Welle 30 wave

Claims

Patentansprüche Claims
1. Spindelmotor für Festplattenlaufwerke mit einer Basisplatte (1) mit Stator (2), einer Welle (3) und einem aus einem oder mehreren Wälzlagern (4,1. spindle motor for hard disk drives with a base plate (1) with stator (2), a shaft (3) and one of one or more roller bearings (4,
5) bestehenden, in einer Lageraufnahme aufgenommenen Lagersystem zur Drehlagerung eines drehangetriebenen Rotors (6), wobei das Lagersystem wenigstens ein Wälzlager aufweist, dessen Außenring in der Lageraufnahme positioniert und gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Außenring (10; 13; 26; 34; 110; 113) ausschließlich durch Befestigungsmittel, die zwischen wenigstens einer der Stirnflächen des Außenrings und der Mantelfläche der Lageraufnahme angeordnet sind, ohne Zuhilfenahme von in der Trennfuge zwischen Innenumfang der Lageraufnahme und Außenumfang des Außenrings eingebrachten Klebstoff lagerichtig und drehfest befestigt ist.5) existing bearing system accommodated in a bearing receptacle for the rotational bearing of a rotary drive rotor (6), the bearing system having at least one rolling bearing, the outer ring of which is positioned and held in the bearing receptacle, characterized in that the at least one outer ring (10; 13; 26 ; 34; 110; 113) exclusively by means of fasteners, which are arranged between at least one of the end faces of the outer ring and the outer surface of the bearing receptacle, without the aid of adhesive introduced into the joint between the inner periphery of the bearing receptacle and the outer periphery of the outer ring in the correct position and in a rotationally fixed manner.
2. Spindelmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite mindestens eines Außenrings (10; 13; 26; 34; 1 10; 1 13) des2. Spindle motor according to claim 1, characterized in that the end face of at least one outer ring (10; 13; 26; 34; 1 10; 1 13) of
Lagersystems am Innenumfang der Lageraufnahme befestigt ist.Storage system is attached to the inner circumference of the bearing holder.
3. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des jeweils anderen Außenrings (10; 13; 26; 34; 1 10; 1 13) an einer am Innenumfang der Lageraufnahme ausgebildeten Anlagefläche (15) oder einem Vorsprung (22; 31 ; 114; 1 15) anliegt.3. Spindle motor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the end face of the other outer ring (10; 13; 26; 34; 1 10; 1 13) on a bearing surface (15) formed on the inner circumference of the bearing receptacle or a projection (22; 31; 114; 1 15).
4. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme im Rotor (6; 106) ausgebildet ist 4. Spindle motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing holder is formed in the rotor (6; 106)
5. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme in der Basisplatte (1) ausgebildet ist.5. Spindle motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing holder is formed in the base plate (1).
6. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10; 13; 26; 34; 110; 113) durch Schweiß- oder Klebepunkte (14; 19; 25; 28; 32; 33; 122) fixiert ist.6. Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer ring (10; 13; 26; 34; 110; 113) by welding or adhesive spots (14; 19; 25; 28; 32; 33; 122) is fixed.
7. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10; 13; 26; 34; 110; 113) mittels eines Befestigungsrings (18) oder Sicherungsrings (20) fixiert ist.7. Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer ring (10; 13; 26; 34; 110; 113) is fixed by means of a fastening ring (18) or locking ring (20).
8. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10; 13; 26; 34; 110; 113) mittels eines durch Verstemmen erzeugten Vorsprung (17) in der8. Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer ring (10; 13; 26; 34; 110; 113) by means of a projection (17) produced by caulking in the
Lageraufnahme fixiert ist.Warehouse inventory is fixed.
9. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite mindestens eines Innenrings (8; 1 1 ; 108; 1 1 1 ) des Lagersystems am Außenumfang der Welle (3; 103) befestigt ist. 9. Spindle motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the end face of at least one inner ring (8; 1 1; 108; 1 1 1) of the bearing system on the outer circumference of the shaft (3; 103) is attached.
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