AT515427B1

AT515427B1 - Process for nickel coating parts of a surface of a component

Info

Publication number: AT515427B1
Application number: ATA514/2014A
Authority: AT
Inventors: Stefan Vogtel
Original assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2015-09-15
Also published as: AT515427A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nickelbeschichten von Teilen einer Oberfläche eines Bauteils (12, 16, 18,112,113, 114, 130), mit den Schritten: Beschichten der gesamten Oberfläche des Bauteils (12, 16, 18, 112, 113, 114 130) mit einer Nickelbeschichtung einer definierten Schichtdicke, Abtragen von Bereichen (50, 16a, 18a, 112b 113a, 114c, 150) der Nickelbeschichtung mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens mit Hilfe einer Werkzeugelektrode (100), wobei die Werkzeugelektrode (100) elektrisch leitende Bereiche (102) und elektrisch nicht leitende Bereiche (104) aufweist, wobei die elektrisch leitenden Bereiche in ihrer Geometrie der Geometrie der abzutragenden Bereiche (50, 16a, 18a, 112b 113a, 114c, 150) der Nickelbeschichtung entsprechen.The invention relates to a method for nickel coating parts of a surface of a component (12, 16, 18, 112, 113, 114, 130), comprising the steps of: coating the entire surface of the component (12, 16, 18, 112, 113, 114, 130) a nickel coating of a defined layer thickness, removal of areas (50, 16a, 18a, 112b 113a, 114c, 150) of the nickel coating by means of an electrochemical removal process by means of a tool electrode (100), wherein the tool electrode (100) comprises electrically conductive areas (102) and have electrically non-conductive regions (104), wherein the electrically conductive regions in their geometry of the geometry of the ablated areas (50, 16a, 18a, 112b 113a, 114c, 150) of the nickel coating.

Description

Beschreibungdescription

VERFAHREN ZUM NICKELBESCHICHTEN VON TEILEN EINER OBERFLÄCHE EINES BAUTEILSMETHOD FOR NICKEL PLATING OF PARTS OF A SURFACE OF A COMPONENT

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nickelbeschichten von Teilen einer Oberfläche eines Bauteils, insbesondere ein Verfahren, bei dem eine Nickelbeschichtung auf dem Bauteil aufgebracht wird.The invention relates to a method for nickel coating parts of a surface of a component, in particular a method in which a nickel coating is applied to the component.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Im Maschinenbau ist es bekannt, metallische Bauteile und auch geeignete Kunststoffteile, wie beispielsweise ABS, mit einer Beschichtung aus Nickel zu versehen. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften ist Nickel für viele Anwendungen als Überzugsmetall besonders gut geeignet, denn es ist beständig gegen Luft, Wasser, verdünnte Säuren und viele Laugen. Hierbei ist es bekannt, die Nickelbeschichtung entweder auf elektrolytischem Wege oder aber chemischem Wege auf das zu beschichtende Substrat aufzubringen.In mechanical engineering, it is known to provide metallic components and also suitable plastic parts, such as ABS, with a coating of nickel. Due to its special properties, nickel is particularly suitable as a coating metal for many applications because it is resistant to air, water, dilute acids and many alkalis. It is known to apply the nickel coating either electrolytically or chemically to the substrate to be coated.

[0003] Beim stromlosen chemischen Vernickeln wird das zu vernickelnde Bauteil in einen speziellen Elektrolyt eingetaucht und ohne elektrische Spannung auf der Oberfläche des Bauteils als Nickelüberzug abgeschieden. Durch chemische Vernickelung kann eine sehr gleichmäßige Schichtdicke auch bei kompliziert geformten Teilen erreicht werden. Man erhält eine konturtreue Nickelbeschichtung mit einer Schichtdicke von beispielsweise zwischen sechs bis mehreren 10 Mikrometern und einer Toleranz von ± 2 bis ± 3 Mikrometern. Diese Nickeloberfläche zeichnet sich durch eine hohe Härte, gute Abriebfestigkeit sowie eine guten Korrosionbeständigkeit gegenüber vielen Medien aus.When electroless chemical nickel plating the component to be nickel-plated is immersed in a special electrolyte and deposited without electrical voltage on the surface of the component as a nickel coating. By chemical nickel plating a very uniform layer thickness can be achieved even with complicated shaped parts. This gives a contoured nickel coating with a layer thickness of, for example, between six to several 10 micrometers and a tolerance of ± 2 to ± 3 micrometers. This nickel surface is characterized by a high hardness, good abrasion resistance and good corrosion resistance against many media.

[0004] Insbesondere bei der Herstellung von fluiddynamischen Lagern wird eine chemische Nickelbeschichtung gerne im Bereich der Lagerflächen aufgebracht, um den Verschleiß an diesen Flächen zu verringern und die Teile gegen Korrosion durch das verwendete Lagerfluid zu schützen.In particular, in the manufacture of fluid dynamic bearings, a chemical nickel coating is often applied in the area of the bearing surfaces in order to reduce the wear on these surfaces and to protect the parts against corrosion by the bearing fluid used.

[0005] Üblicherweise sollen beispielsweise bei fluiddynamischen Lagern lediglich die aktiven Lagerflächen mit einer Nickelbeschichtung versehen werden, während die übrigen Flächen frei von Nickel gehalten werden sollen. Daher war es bisher notwendig, vor der Beschichtung die nicht zu beschichtenden Flächen zu maskieren, das heißt abzudecken, um einen Nickelüberzug an diesen Flächen zu vermeiden. Eine andere Möglichkeit war es, das gesamte Bauteil mit einem Nickelüberzug zu versehen und hinterher die Flächen, bei denen keine Beschichtung gewünscht ist, durch einen mechanischen Bearbeitungsprozess, beispielsweise Drehen, Schleifen, etc., wieder von der Beschichtung zu befreien.Usually, for example, in fluid dynamic bearings only the active bearing surfaces are provided with a nickel coating, while the remaining surfaces should be kept free of nickel. Therefore, it has hitherto been necessary to mask the surfaces not to be coated before coating, that is to cover them, in order to avoid a nickel coating on these surfaces. Another possibility was to provide the entire component with a nickel coating and afterwards the surfaces where no coating is desired, by a mechanical machining process, such as turning, grinding, etc., to get rid of the coating again.

[0006] Die Nickelbeschichtung enthält oftmals Phosphor, sodass diese nicht heliumdicht geschweißt werden kann. Daher sind Flächen am Bauteil, die geschweißt werden müssen, frei von der chemischen Nickelbeschichtung zu halten. Auch Stellen, an denen am Bauteil eine Klebeverbindung ansetzt oder die mit anderen Materialien beschichtet werden sollen, müssen frei von der Nickelbeschichtung sein.The nickel coating often contains phosphorus so that it can not be welded helium-tight. Therefore, surfaces on the component that need to be welded are to be kept free of the chemical nickel coating. Even places where an adhesive bond attaches to the component or which are to be coated with other materials must be free of the nickel coating.

[0007] Alle diese Maßnahmen zur Maskierung oder zum nachträglichen Entfernen der Nickelbeschichtung sind jedoch aufwändig und arbeitsintensiv.However, all these measures for masking or subsequent removal of the nickel coating are complex and labor-intensive.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

[0008] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Nickelbeschichten von Teilen eines Bauteils anzugeben, bei dem eine selektive Beschichtung der Oberfläche des Bauteils mit reduziertem Aufwand ermöglicht wird.It is the object of the invention to provide a method for nickel coating of parts of a component, in which a selective coating of the surface of the component is made possible with reduced effort.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by a method with the features of claim 1.

[0010] 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.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: [0012] Beschichten der gesamten Oberfläche des Bauteils mit einer Nickelbeschichtung mit einer definierten Schichtdicke [0013] Abtragen von Bereichen der Nickelbeschichtung mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens mithilfe einer Werkzeugelektrode, wobei die Werkzeugelektrode elektrisch leitende Bereiche und elektrisch nichtleitende Bereiche aufweist, wobei die elektrisch leitenden Bereiche in ihrer Geometrie der Geometrie der abzutragenden Bereiche der Nickelbeschichtung entsprechen.The method according to the invention comprises the following steps: coating of the entire surface of the component with a nickel coating having a defined layer thickness removal of areas of the nickel coating by means of an electrochemical removal method using a tool electrode, wherein the tool electrode electrically conductive areas and electrically has non-conductive regions, wherein the electrically conductive regions correspond in geometry to the geometry of the ablated regions of the nickel coating.

[0014] Als Verfahren zur Nickelbeschichtung kann chemisches Vernickeln angewendet werden. Dafür eignet sich ein Tauchverfahren, bei dem das zu beschichtende Bauteil komplett eingetaucht und mit einer Nickelschicht von einigen bis einigen zehn Mikrometern Dicke überzogen wird. Alternativ kann auch galvanisches Vernickeln verwendet werden.As a nickel plating process, chemical nickel plating can be used. For this purpose, a dipping method is suitable in which the component to be coated is completely immersed and coated with a nickel layer of a few to a few tens of microns thick. Alternatively, galvanic nickel plating can also be used.

[0015] Erfindungsgemäß wird nach der Erzeugung der Nickelschicht das Bauteil in eine entsprechende Vorrichtung zur elektrochemischen Abtragung positioniert, und dort werden die Bereiche, in denen keine Nickelbeschichtung gewünscht wird, durch das elektrochemische Abtragungsverfahren von der Nickelschicht befreit.According to the invention, after the production of the nickel layer, the component is positioned in a corresponding device for electrochemical removal, and there are the areas in which no nickel coating is desired, freed by the electrochemical removal of the nickel layer.

[0016] Das mit dem Verfahren zu beschichtende Bauteil kann entweder ein metallisches Bauteil oder ein Kunststoffbauteil sein, dessen Kunststoff, z.B. ABS, zur Nickelbeschichtung geeignet ist.The component to be coated by the method can be either a metallic component or a plastic component whose plastic, e.g. ABS, suitable for nickel coating.

[0017] Vorzugsweise ist das zu beschichtende Bauteil ein Lagerbauteil eines fluiddynamischen Lagers, wobei durch die Abtragung der Bereiche der Nickelbeschichtung Lagerrillenstrukturen des fluiddynamischen Lagers am Bauteil erzeugt werden. Hierbei wird Nickel in einer Schichtdicke von beispielsweise zwischen 0,5 und 2,5 Mikrometern aufgebracht.Preferably, the component to be coated is a bearing component of a fluid dynamic bearing, wherein bearing groove structures of the fluid dynamic bearing are produced on the component by the removal of the regions of the nickel coating. In this case, nickel is applied in a layer thickness of, for example, between 0.5 and 2.5 micrometers.

[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtragung der Nickelbeschichtung in den vorgesehenen Bereichen kann vorzugsweise dasselbe Verfahren sein, mit welchem Lagerrillenstrukturen in die Oberfläche des Bauteils eingebracht werden.The inventive method for removing the nickel coating in the intended areas may preferably be the same method with which bearing groove structures are introduced into the surface of the component.

[0019] Vorzugsweise werden durch das elektrochemische Abtragungsverfahren Bereiche des Bauteils von der Nickelbeschichtung befreit, die mit einem Barrierefilm versehen werden, oder die geschweißt oder geklebt werden müssen bzw. die aus bestimmten anderen Gründen keine Nickelbeschichtung aufweisen dürfen.Preferably, by the electrochemical removal process areas of the component of the nickel coating freed, which are provided with a barrier film, or must be welded or glued or may not have nickel coating for certain other reasons.

[0020] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.A preferred embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. This results in further features and advantages of the invention.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0021] Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lager, bei dem Lagerbauteil(e) mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wurden.Figure 1 shows a section through a spindle motor with fluid dynamic bearing, were coated in the bearing component (s) by the method according to the invention.

[0022] Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die Welle und ein mit der Welle verbundenes Lager bauteil des fluiddynamischen Lagers, sowie eine schematisch dargestellte Werkzeugelektrode.Figure 2 shows a section through the shaft and a bearing connected to the shaft bearing component of the fluid dynamic bearing, and a schematically illustrated tool electrode.

[0023] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lager, bei dem Lagerbauteil(e) mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wurden.Figure 3 shows a section through another embodiment of a spindle motor with fluid dynamic bearing, were coated in the bearing component (s) by means of the method according to the invention.

BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

[0024] In Figur 1 ist ein Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager dargestellt. Ein solcherFIG. 1 shows a spindle motor with a fluid-dynamic bearing. Such a

Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden.Spindle motor can be used to drive storage disks of a hard disk drive.

[0025] Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, die einen Rand 10a mit einer im Wesentlichen zentralen zylindrischen Öffnung aufweist, in welcher ein erstes hülsenförmiges Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das erste Lagerbauteil 16 umfasst eine Öffnung, in welcher eine Welle 12 befestigt ist. Die Welle ist im Querschnitt T- förmig ausgebildet und umfasst am unteren Ende einen senkrecht zu Drehachse 46 angeordneten flachen Flansch 12a, welcher mit seinem Außenumfang an dem hülsenförmigen Lagerbauteil 16 befestigt ist, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung 50. An dem freien Ende der feststehenden Welle 12 ist ein Stopperbauteil 18 angeordnet, das vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden die feststehende Komponente des Spindelmotors.The spindle motor comprises a base plate 10 having an edge 10a with a substantially central cylindrical opening in which a first sleeve-shaped bearing member 16 is received. The first bearing member 16 includes an opening in which a shaft 12 is mounted. The shaft is T-shaped in cross-section and comprises at the lower end a perpendicular to the axis of rotation 46 arranged flat flange 12a, which is fixed with its outer periphery to the sleeve-shaped bearing member 16, preferably by means of a welded joint 50. At the free end of the fixed shaft 12th a stopper member 18 is arranged, which is preferably annular. Said components 10, 12, 16 and 18 form the fixed component of the spindle motor.

[0026] Der Spindelmotor umfasst ein drehbares Rotorbauteil 14 als Teil des fluiddynamischen Lagers, das eine zylindrische Lagerbohrung aufweist durch welche die Welle 12 hindurch gesteckt ist. Das Rotorbauteil 14 ist in einem durch die Welle 12 und die beiden Bauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen um die Drehachse 46 drehbar angeordnet. Das Stopperbauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung des Rotorbauteils 14 angeordnet. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12 und der Bauteile 16, 18 sind durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 von angrenzenden Flächen des Rotorbauteils 14 getrennt, wobei der Lagerspalt 20 mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist.The spindle motor comprises a rotatable rotor member 14 as part of the fluid dynamic bearing having a cylindrical bearing bore through which the shaft 12 is inserted therethrough. The rotor component 14 is rotatably arranged about the axis of rotation 46 in a space formed by the shaft 12 and the two components 16, 18 relative to these components. The stopper component 18 is arranged in an annular recess of the rotor component 14. Adjacent surfaces of the shaft 12 and the components 16, 18 are separated by a bearing gap 20 open on both sides of adjacent surfaces of the rotor component 14, wherein the bearing gap 20 is filled with a bearing fluid, such as a bearing oil.

[0027] Am Innenumfang der zylindrischen Lagerbohrung sind zwei zylindrische Lagerflächen ausgebildet, welche durch einen dazwischen liegenden Separatorspalt 24 mit einer gegenüber dem Lagerspalt 20 vergrößerten Spaltbreite getrennt sind. Die Lagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20 und sind mit geeigneten Lagerrillenstrukturen versehen, so dass sie mit den jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22a und 22b ausbilden.On the inner circumference of the cylindrical bearing bore two cylindrical bearing surfaces are formed, which are separated by an intermediate separator gap 24 with a relation to the bearing gap 20 enlarged gap width. The bearing surfaces surround the standing shaft 12 at a distance of a few microns to form an axially extending portion of the bearing gap 20 and are provided with suitable bearing groove structures so that they form with the respective opposite bearing surfaces of the shaft 12 two fluid dynamic radial bearings 22a and 22b.

[0028] An das untere Radiallager 22b schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an, der durch radial verlaufende Lagerflächen des Rotorbauteils 14 und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des Flansches 12a der Welle 12 gebildet wird. Diese Lagerflächen bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26 mit Lagerflächen in Form von zur Drehachse 48 senkrechten Kreisringen. Das fluiddynamische Axiallager 26 ist in bekannter Weise durch spiralförmige Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die entweder auf der Stirnseite des Rotorbauteils 14, der Fläche des Flansches 12a oder beiden Teilen angebracht werden können. Die Rillenstrukturen des Axiallagers 26 erstrecken sich beispielsweise über die gesamte untere Stirnfläche des Rotorbauteils 14, also vom Rand der Lagerbohrung bis zur äußeren Begrenzung der Stirnfläche. Dadurch ergibt sich im Betrieb eine definierte Druckverteilung im gesamten Axiallagerspalt und Unterdruckzonen werden vermieden, da der Fluiddruck von einer radial äußeren zu einer radial inneren Position des Axiallagers kontinuierlich zunimmt. In vorteilhafter Weise sind alle für die Radiallager 22a, 22b und das Axiallager 26 notwendigen Lagerrillenstrukturen am Rotorbauteil 14 angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des Lagerbauteils 16 vereinfacht.At the lower radial bearing 22b is followed by a radially extending portion of the bearing gap 20, which is formed by radially extending bearing surfaces of the rotor member 14 and corresponding opposite bearing surfaces of the flange 12a of the shaft 12. These bearing surfaces form a fluid dynamic thrust bearing 26 with bearing surfaces in the form of vertical to the rotation axis 48 circular rings. The fluid-dynamic thrust bearing 26 is characterized in a known manner by spiral bearing groove structures, which can be mounted either on the end face of the rotor component 14, the surface of the flange 12a or both parts. The groove structures of the axial bearing 26 extend for example over the entire lower end face of the rotor component 14, ie from the edge of the bearing bore to the outer boundary of the end face. This results in operation in a defined pressure distribution in the entire thrust bearing gap and vacuum zones are avoided because the fluid pressure increases continuously from a radially outer to a radially inner position of the thrust bearing. Advantageously, all bearing groove structures necessary for the radial bearings 22a, 22b and the axial bearing 26 are arranged on the rotor component 14, which simplifies the manufacture of the bearing, in particular of the shaft 12 and of the bearing component 16.

[0029] An den radialen Abschnitt des Lagerspalts 20 im Bereich des Axiallagers 26 schließt sich ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter erster Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen des Rotorbauteils 14 und des zylindrischen Abschnitt des feststehenden Lagerbauteils 16 begrenzt ist und diese Seite des Lagerspalts 20 abdichtet. Der erste Dichtungsspalt 34 umfasst einen sich konisch öffnenden nahezu axial verlaufenden Querschnitt, der von einer äußeren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 und einer inneren Umfangsfläche des feststehenden Lagerbauteils 16 begrenzt wird. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Fluidreservoir und stellt die für die Lebensdauer des Lagersystems benötigte Fluidmenge bereit. Ferner können Fülltoleranzen und eine eventuelle thermische Ausdehnung des Lagerfluids ausgeglichen werden. Die beiden den konischen Abschnitt des Dichtungsspalts 34 bildenden Flächen am Rotorbauteil 14 und dem feststehenden Lagerbauteil 16 können jeweils relativ zur Drehachse 46 nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt.At the radial portion of the bearing gap 20 in the region of the thrust bearing 26 is a proportionally filled with bearing fluid first sealing gap 34 connects, which is bounded by opposing surfaces of the rotor member 14 and the cylindrical portion of the fixed bearing member 16 and this side of the bearing gap 20 seals. The first seal gap 34 includes a conically opening nearly axially extending cross-section bounded by an outer peripheral surface of the rotor member 14 and an inner peripheral surface of the fixed bearing member 16. In addition to functioning as a capillary seal, the sealing gap 34 serves as a fluid reservoir and provides the fluid quantity needed for the life of the bearing system. Furthermore, filling tolerances and a possible thermal expansion of the bearing fluid can be compensated. The two surfaces forming the conical section of the sealing gap 34 on the rotor component 14 and the stationary bearing component 16 can each be inclined inwards relative to the axis of rotation 46. As a result, the bearing fluid is pressed inward in the direction of the bearing gap 20 during a rotation of the bearing due to the centrifugal force.

[0030] An der anderen Seite des Fluidlagersystems ist das Rotorbauteil 14 im Anschluss an das obere Radiallager 22a so gestaltet, dass es eine radiale verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des Stopperbauteils 18 einen radialen Spalt bildet. An den radialen Spalt schließt sich ein axial verlaufender zweiter Dichtungsspalt 32 an, der durch einander gegenüberliegende Oberflächen des Rotorbauteils 14 und des Stopperbauteils 18 begrenzt ist und das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Entlang des zweiten Dichtungsspalts 32 ist vorzugsweise eine durch entsprechende Rillenstrukturen gekennzeichnete Pumpdichtung 36 angeordnet, wobei sich der zweite Dichtungsspalt 32 sich am äußeren Ende mit vorzugsweise konischem Querschnitt aufweitet. Der zweite Dichtungsspalt 32 ist vorzugsweise von einer ringförmigen Abdeckkappe 30 abgedeckt, die auf dem Rotorbauteil 14 befestigt ist. Der innere Rand der Abdeckkappe 30 bildet zusammen mit dem Außenumfang der Welle 12 eine Spaltdichtung aus. Dies erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 32.On the other side of the fluid bearing system, the rotor component 14 is designed following the upper radial bearing 22a so that it forms a radial extending surface which forms a radial gap with a corresponding opposite surface of the stopper member 18. The radial gap is adjoined by an axially extending second sealing gap 32, which is delimited by opposing surfaces of the rotor component 14 and the stopper component 18 and terminates the fluid bearing system at this end. Along the second sealing gap 32, a pumping seal 36, which is characterized by corresponding groove structures, is preferably arranged, wherein the second sealing gap 32 widens at the outer end, preferably with a conical cross section. The second sealing gap 32 is preferably covered by an annular cap 30, which is fastened on the rotor component 14. The inner edge of the cap 30 forms together with the outer periphery of the shaft 12 a gap seal. This increases the safety against leakage of bearing fluid from the sealing gap 32.

[0031] Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird in bekannter Weise gebildet durch eine an der Basisplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung in einem Abstand umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche eines äußeren Randes des Rotorbauteils 14 angeordnet ist. Die Statorwicklungen sind über Drähte mit einer elektrischen Leiterplatte 38 kontaktiert, über die die Statorwicklungen mit Strom versorgt werden.The electromagnetic drive system of the spindle motor is formed in a known manner by a arranged on the base plate 10 stator assembly 42 and a stator surrounding the stator at a distance, annular permanent magnet 44 which is disposed on an inner peripheral surface of an outer edge of the rotor member 14. The stator windings are contacted via wires with an electrical circuit board 38, via which the stator windings are supplied with power.

[0032] Da der Spindelmotor nur ein fluiddynamisches Axiallager 26 aufweist, das eine Kraft in Richtung des Stopperbauteils 18 erzeugt, muss eine entsprechende Gegenkraft oder Vorspannkraft am beweglichen Lagerteil vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür kann die Basisplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 aufweisen, der dem Rotormagneten 44 axial gegenüberliegt und von diesem magnetisch angezogen wird. Diese magnetische Anziehungskraft wirkt entgegen der Kraft des Axiallagers 26 und hält das Lager axial stabil. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Lösung können die Statoranordnung 42 und der Rotormagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass der Rotormagnet 44 axial weiter entfernt von der Basisplatte 10 angeordnet wird als die Statoranordnung 42. Dadurch wird durch das Magnetsystem des Motors eine axiale Kraft aufgebaut, die ebenfalls entgegengesetzt zum Axiallager 26 wirkt. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Stopperbauteil 18 und dem Rotorbauteil 14 entlang eines radial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20 ein zweites Axiallager 38 mit spiralförmigen Lagerrillen vorgesehen werden, das dem Axiallager 26 entgegenwirkt.Since the spindle motor has only one fluid dynamic thrust bearing 26, which generates a force in the direction of the stopper member 18, a corresponding counterforce or biasing force must be provided on the movable bearing part, which holds the bearing system axially in balance. For this purpose, the base plate 10 may have a ferromagnetic ring 40 which is axially opposite the rotor magnet 44 and is magnetically attracted thereto. This magnetic attraction acts against the force of the thrust bearing 26 and keeps the bearing axially stable. Alternatively, or in addition to this solution, the stator assembly 42 and the rotor magnet 44 can be arranged axially offset from each other, in such a way that the rotor magnet 44 axially further away from the base plate 10 is arranged as the stator assembly 42. Thus, by the magnet system of the motor constructed axial force, which also acts opposite to the thrust bearing 26. Alternatively or additionally, between the stopper component 18 and the rotor component 14 along a radially extending portion of the bearing gap 20, a second thrust bearing 38 with spiral bearing grooves can be provided which counteracts the thrust bearing 26.

[0033] Um eine kontinuierliche Durchspülung des Lagersystems mit Lagerfluid sicherzustellen, ist in bekannter Weise ein Rezirkulationskanal 28 vorgesehen. Der Rezirkulationskanal 28 ist ebenfalls mit Lagerfluid gefüllt und verbindet entfernt voneinander liegende Abschnitt des Lagerspalts 20 direkt miteinander.To ensure a continuous flushing of the storage system with bearing fluid, a recirculation channel 28 is provided in a known manner. The recirculation channel 28 is also filled with bearing fluid and connects remote portions of the bearing gap 20 directly to each other.

[0034] An den ersten Dichtungsspalt 34 schließ sich unmittelbar ein Luftspalt 48 an, der durch eine axial verlaufende äußere Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 und eine innere Umfangsfläche des Randes 10a der Basisplatte gebildet wird. Durch diesem Luftspalt 48 wird ein entweichen von dampfförmigem Lagerfluid aus dem Bereich des Dichtungsspalts 34 in den Bauraum des Spindelmotors stark reduziert.To the first sealing gap 34 is immediately followed by an air gap 48, which is formed by an axially extending outer peripheral surface of the rotor member 14 and an inner peripheral surface of the edge 10 a of the base plate. Through this air gap 48, an escape of vaporous bearing fluid from the region of the sealing gap 34 in the space of the spindle motor is greatly reduced.

[0035] Während des Herstellungsprozesses des fluiddynamischen Lagersystems des Spindelmotors werden vorzugsweise die Welle 12 und der Flansch 12a sowie ggf. das feststehende Lagerbauteil 16 mit einer Nickelbeschichtung versehen. Im Falle der Welle 12 und des Flansches 12a verbessert die Nickelbeschichtung insbesondere die Verschleißfestigkeit der Lagerflächen der fluiddynamischen Radiallager 22a und 22b sowie der Lagerfläche des fluiddynamischen Axiallagers 26. Sowohl durch die Beschichtung der Welle 12 als auch des feststehenden Lagerbauteils 16 wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem im Lagerspalt 20 und denDuring the manufacturing process of the fluid dynamic bearing system of the spindle motor, the shaft 12 and the flange 12a and possibly the stationary bearing component 16 are preferably provided with a nickel coating. In the case of the shaft 12 and the flange 12a, the nickel coating improves in particular the wear resistance of the bearing surfaces of the fluid dynamic radial bearings 22a and 22b and the bearing surface of the fluid dynamic thrust bearing 26. Both by the coating of the shaft 12 and the fixed bearing member 16, the corrosion resistance over the Bearing gap 20 and the

Dichtungsbereichen 32, 24 befindlichen Lagerfluid verbessert. Das mit der Welle 12 verbundene ringförmige Stopperbauteil 18 kann ebenfalls zumindest teilweise mit einer Nickelbeschichtung versehen werden.Gasket areas 32, 24 located bearing fluid improved. The annular stopper member 18 connected to the shaft 12 may also be at least partially provided with a nickel coating.

[0036] Die mit Nickel zu beschichtenden Bauteile, beispielsweise die Welle 12 mit Flansch 12a, sowie die Lagerbauteile 16 und 18, werden erfindungsgemäß zunächst vollständig mit der Nickelbeschichtung überzogen.The components to be coated with nickel, for example, the shaft 12 with flange 12a, and the bearing components 16 and 18 are, according to the invention initially completely coated with the nickel coating.

[0037] Allerdings ist die Nickelbeschichtung an bestimmten Teilen der Oberflächen dieser Bauteile 12, 12a, 16 bzw. 18 nicht gewünscht und störend, sodass die Nickelschicht in diesen Bereichen erfindungsgemäß mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens wieder entfernt wird.However, the nickel coating on certain parts of the surfaces of these components 12, 12a, 16 and 18 is undesirable and disturbing, so that the nickel layer is removed according to the invention in these areas by means of an electrochemical removal process again.

[0038] Die Nickelschicht muss an der Verbindung zwischen dem Außenumfang des Flansches 12a der Welle 12 und dem feststehenden Lagerbauteil 16 entfernt werden. Die Teile 12a und 16 werden insbesondere mittels Fügeverbindung und zusätzlicher Schweißverbindung 50 (oder Klebeverbindung) miteinander verbunden und eine Nickelbeschichtung wäre im Verbindungsbereich störend. Insbesondere im Bereich der Schweißverbindung 50 müssen die Oberflächen des Flansches 12a und des Lagerbauteils 16 frei von der Nickelbeschichtung sein, da sonst ein fluiddichtes Schweißen nicht möglich ist. Ferner müssen auch Teile des Außenumfangs 16a des Bauteils 16 von der Nickelbeschichtung befreit werden, insbesondere, falls das Bauteil 16 in die Öffnung der Basisplatte 10 eingeklebt wird. Die Klebestellen sollen möglichst frei von Nickel sein.The nickel layer must be removed at the connection between the outer periphery of the flange 12 a of the shaft 12 and the fixed bearing member 16. The parts 12a and 16 are connected to each other in particular by means of joint connection and additional weld 50 (or adhesive bond) and a nickel coating would be disturbing in the connection area. Particularly in the area of the welded connection 50, the surfaces of the flange 12a and of the bearing component 16 must be free of the nickel coating, since otherwise fluid-tight welding is not possible. Furthermore, parts of the outer circumference 16 a of the component 16 must also be freed from the nickel coating, in particular if the component 16 is glued into the opening of the base plate 10. The splices should be as free of nickel as possible.

[0039] Ein weiterer Bereich, in welchem keine Nickelbeschichtung notwendig oder gewünscht ist sind Teile des Außenumfangs 18a des Stopperbauteils 18, die ebenfalls durch das elektrochemische Abtragungsverfahren von der Nickelbeschichtung befreit werden müssen. In diesem Bereich 18a wird beispielsweise ein Barrierefilm aufgebracht, der ein Benetzen der Bereiche mit Lagerfluid verhindert. Dieser Barrierefilm haftet nicht auf einer Nickelbeschichtung, sodass der mit Barrierefilm zu beschichtende Bereich von der Nickelbeschichtung befreit werden muss.Another area in which no nickel coating is necessary or desired are parts of the outer periphery 18a of the stopper member 18, which must also be removed from the nickel coating by the electrochemical removal process. In this area 18a, for example, a barrier film is applied, which prevents wetting of the areas with bearing fluid. This barrier film does not adhere to a nickel coating, so the area to be coated with barrier film must be removed from the nickel coating.

[0040] Figur 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Welle 12 und das mit der Welle zu verbindende, feststehende Bauteil 16, wobei die Schweißverbindung 50 noch nicht vorgenommen wurde. Die Bauteile 12 und 16 wurden in einem Tauchbad mit einer Nickelbeschichtung versehen und werden zunächst mittels einer leichten Presspassung zusammengefügt. Im Bereich der zukünftigen Schweißverbindung 50 (Figur 1) sollen nun die Oberflächen des Flansches 12a der Welle 12 und des Bauteils 16 von der Nickelbeschichtung befreit werden. Hierzu wird eine Werkzeugelektrode 100 verwendet, die einen Metallkern aufweist, der mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist. An der den zu bearbeitenden Bauteilen 12a, 16 zugewandten Oberfläche der Werkzeugelektrode 100 weist die Werkzeugelektrode 100 elektrisch leitende Bereiche 102 und mit dem isolierenden Material beschichtete, elektrisch nicht leitende Bereiche 104 auf.Figure 2 shows an enlarged section through the shaft 12 and to be connected to the shaft, fixed member 16, wherein the weld joint 50 has not yet been made. The components 12 and 16 were provided with a nickel coating in a dip bath and are first joined together by means of a slight press fit. In the area of the future welded joint 50 (FIG. 1), the surfaces of the flange 12a of the shaft 12 and the component 16 are now to be freed from the nickel coating. For this purpose, a tool electrode 100 is used, which has a metal core, which is coated with an electrically insulating material. At the surface of the tool electrode 100 facing the components 12a, 16 to be machined, the tool electrode 100 has electrically conductive regions 102 and electrically non-conductive regions 104 coated with the insulating material.

[0041] Die Werkzeugelektrode 100 wird relativ zu den zu bearbeitenden Bauteilen 12a, 16 derart positioniert, dass die elektrisch leitenden Bereiche sich gegenüberliegend den Oberflächen befinden, die von der Nickelschicht befreit werden sollen. Die Werkzeugelektrode 100 wird in einem bestimmten Abstand von einigen 10 bis einigen 100 Mikrometern von den zu bearbeitenden Bauteilen 12a, 16 entfernt positioniert, sodass zwischen den Bauteilen 100 und 12a, 16 ein Elektrolytspalt 108 verbleibt, in welchem ein Elektrolyt, beispielsweise eine Salzlösung, eingebracht wird.The tool electrode 100 is positioned relative to the components 12a, 16 to be processed such that the electrically conductive regions are located opposite to the surfaces to be freed from the nickel layer. The tool electrode 100 is positioned at a certain distance of a few tens to a few 100 micrometers from the components 12a, 16 to be machined so that an electrolyte gap 108 remains between the components 100 and 12a, 16, in which an electrolyte, for example a saline solution, is introduced becomes.

[0042] Zwischen der Werkzeugelektrode 100 und den zu bearbeitenden Bauteilen 12, 16 wird eine elektrische Spannung mit Hilfe einer Spannungsquelle 106 angelegt. Dabei bildet die Werkzeugelektrode 100 die Kathode, während die zu bearbeitenden Bauteile 12, 16 die Anode bilden. Beim Anlegen der elektrischen Spannung wird über den Elektrolyt im Elektrolytspalt 108 der Stromkreis zwischen der Werkzeugelektrode und den zu bearbeitenden Bauteilen 12a, 16 geschlossen. Dadurch lösen sich im Bereich der Anode (Bauteile 12a, 16) die den elektrisch leitenden Bereichen 102 der Kathode (Werkzeugelektrode 100) gegenüberliegenden Bereiche der Nickelbeschichtung anodisch auf, sodass dort die Nickelbeschichtung abgetragen wird. Die Zeitdauer bis zur vollständigen Abtragung der Nickelbeschichtung auf den Bauteilen 12a, 16 in den vorgesehenen Bereichen wird beispielsweise durch die verwendete Stromstärke, den Abstand zwischen den beiden Elektroden sowie die Zeit bestimmt.Between the tool electrode 100 and the components 12, 16 to be machined, an electrical voltage is applied by means of a voltage source 106. In this case, the tool electrode 100 forms the cathode, while the components to be machined 12, 16 form the anode. When the electrical voltage is applied, the electric circuit in the electrolyte gap 108 closes the circuit between the tool electrode and the components 12a, 16 to be machined. As a result, in the region of the anode (components 12a, 16), the regions of the nickel coating opposite the electrically conductive regions 102 of the cathode (tool electrode 100) dissolve anodically, so that the nickel coating is removed there. The time until complete removal of the nickel coating on the components 12a, 16 in the areas provided is determined, for example, by the current used, the distance between the two electrodes and the time.

[0043] Nachdem die Nickelbeschichtung an den vorgesehenen Bereichen im Verbindungsbereich zwischen den Bauteilen 12a und 16 entfernt wurde, können die beiden Bauteile mittels der Schweißverbindung 50 (Figur 1) miteinander verbunden werden.After the nickel coating has been removed at the intended areas in the connection region between the components 12a and 16, the two components can be connected to one another by means of the welded connection 50 (FIG. 1).

[0044] Die Formgebung der Werkzeugelektrode 100 kann an die Formgebung der Bauteile angepasst werden, an denen die Nickelbeschichtung abgetragen werden soll. Auf diese Weise können beispielsweise auch die Oberflächen 16a und 18a, wie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, ganz oder teilweise von der Nickelbeschichtung befreit werden. Hierzu können die verwendeten Werkzeugelektroden beispielsweise zylindrische Formen oder an die Konturen des zu bearbeitenden Bauteils angepasste Formen aufweisen.The shape of the tool electrode 100 can be adapted to the shape of the components on which the nickel coating is to be removed. In this way, for example, the surfaces 16a and 18a, as described in connection with Figure 1, be completely or partially freed from the nickel coating. For this purpose, the tool electrodes used may have, for example, cylindrical shapes or shapes adapted to the contours of the component to be machined.

[0045] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lager, bei dem Lagerbauteil(e) mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wurden.FIG. 3 shows a section through another embodiment of a spindle motor with a fluid-dynamic bearing in which bearing component (e) has been coated by means of the method according to the invention.

[0046] Das Lagersystem umfasst eine feststehende Lagerbüchse 113, die eine zentrale Lagerbohrung aufweist und in einer Basisplatte 110 angeordnet ist, mit der zusammen sie das feststehende Bauteil des Lagersystems ausbilden. In die Bohrung der Lagerbüchse 113 ist eine Welle 112 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig, d.h. nur um einige Mikrometer kleiner ist, als der Durchmesser der Lagerbohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbüchse 113 und der Welle 112 verbleibt ein Lagerspalt 120 dessen Breite, abhängig von der Stelle im Lager, variiert. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 112 und der Lagerbüchse 113 bilden zwei fluiddynamische Radiallager 122a, 122b aus, mittels denen die Welle 112 um eine Rotationsachse 146 drehbar in der Lagerbüchse 113 gelagert ist. Die Radiallager 122a, 122b sind jeweils durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die auf der Oberfläche der Welle 112 und/oder der Lagerbüchse 113 angeordnet sind. Zwischen den Radiallagern 122a, 122b befindet sich ein Separatorspalt 124, in dessen Bereich die Spaltbreite des Lagerspalts 120 deutlich größer ist, als die Spaltbreite des Lagerspalts 120 im Bereich der Radiallager 122a, 122b. Der Lagerspalt 120 ist mit einem geeigneten Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die Lagerrillenstrukturen üben bei Rotation der Welle 112 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 120 zwischen Welle 112 und Lagerbüchse 113 befindliche Lagerfluid aus, so dass im Lagerspalt 120 ein hydrodynamischer Druck entsteht, der die Radiallager 122a, 122b tragfähig macht. Das obere Radiallager 122a hat vorzugsweise asymmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die eine gerichtete Pumpwirkung erzeugen und das Lagerfluid überwiegend in das Lagerinnere, d.h. Richtung des unteren Radiallagers 122b fördern. Das untere Radiallager 122b umfasst vorzugsweise symmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 120 erzeugen. Es kann vorgesehen sein, dass das untere Radiallager 122b ebenfalls asymmetrische Lagerrillenstrukturen aufweist. In diesem Fall sind die Lagerrillenstrukturen so ausgebildet, das sie eine Pumpwirkung nach unten in Richtung des unteren Endes der Welle 112 erzeugen.The storage system comprises a fixed bearing bush 113, which has a central bearing bore and is arranged in a base plate 110, with which together they form the stationary component of the bearing system. Into the bore of the bearing bush 113, a shaft 112 is inserted, the diameter of which is slightly, i. only a few microns smaller than the diameter of the bearing bore. Between the surfaces of the bearing bush 113 and the shaft 112 remains a bearing gap 120 whose width, depending on the location in the camp, varies. The opposing surfaces of the shaft 112 and the bearing sleeve 113 form two fluid dynamic radial bearings 122a, 122b, by means of which the shaft 112 is rotatably mounted about an axis of rotation 146 in the bearing bushing 113. The radial bearings 122a, 122b are each characterized by bearing groove structures disposed on the surface of the shaft 112 and / or the bearing bush 113. Between the radial bearings 122a, 122b there is a separator gap 124, in the region of which the gap width of the bearing gap 120 is significantly greater than the gap width of the bearing gap 120 in the region of the radial bearings 122a, 122b. The bearing gap 120 is filled with a suitable bearing fluid, for example a bearing oil. Upon rotation of the shaft 112, the bearing groove structures exert a pumping action on the bearing fluid in the bearing gap 120 between the shaft 112 and the bearing bush 113, so that a hydrodynamic pressure arises in the bearing gap 120, which makes the radial bearings 122a, 122b load-bearing. The upper radial bearing 122a preferably has asymmetrically formed bearing groove structures that produce a directional pumping action and that predominantly feed the bearing fluid into the bearing interior, i. Promote direction of the lower radial bearing 122b. The lower radial bearing 122 b preferably includes symmetrically formed bearing groove structures that produce a uniform pumping action in both directions of the bearing gap 120. It may be provided that the lower radial bearing 122b also has asymmetrical bearing groove structures. In this case, the bearing groove structures are formed to generate a pumping action downward toward the lower end of the shaft 112.

[0047] Ein freies oberes Ende der Welle 112 ist mit einem Rotorbauteil 114, welches etwa topfförmig ausgebildet ist und einen inneren zylindrischen Ansatz 114a aufweist, der die Lagerbüchse 113 teilweise umgibt, beispielsweise über einen Presssitz oder eine Klebeverbindung verbunden. Eine untere, ebene Fläche des Rotorbauteils 114 bildet zusammen mit einer angrenzenden Stirnfläche der Lagerbüchse 113 ein fluiddynamisches Axiallager 126 aus. Die Stirnfläche der Lagerbüchse 113 ist durch einen radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 120 von der unteren Fläche des Rotorbauteils 114 getrennt. Die Stirnfläche der Lagerbüchse 113 oder die gegenüberliegende Fläche des Rotorbauteils 114 mit vorzugsweise spiralförmigen Lagerrillenstrukturen versehen, die bei Rotation der Welle 112 eine radial nach innen in Richtung des Radiallagers 122a gerichtete Pumpwirkung auf das im radialen Abschnitt des Lagerspalts 120 zwischen dem Rotorbauteil 114 und der oberen Stirnseite der Lagerbüchse 113 befindliche Lagerfluid ausübt, so dass das Axiallager 126 tragfähig wird.A free upper end of the shaft 112 is connected to a rotor component 114, which is approximately pot-shaped and has an inner cylindrical projection 114a, which surrounds the bearing bush 113 partially, for example via a press fit or an adhesive connection. A lower, planar surface of the rotor component 114, together with an adjacent end face of the bearing bush 113, forms a fluid-dynamic axial bearing 126. The end face of the bearing bush 113 is separated from the lower surface of the rotor member 114 by a radially extending portion of the bearing gap 120. The end surface of the bearing bushing 113 or the opposite surface of the rotor component 114 is provided with preferably spiral bearing groove structures which upon rotation of the shaft 112 a pumping action directed radially inward towards the radial bearing 122 a in the radial portion of the bearing gap 120 between the rotor member 114 and the upper End of the bearing bush 113 located bearing fluid exerts, so that the thrust bearing 126 is sustainable.

[0048] Die Lagerbüchse 113 ist in einer Basisplatte 110 des Spindelmotors angeordnet. Radial außerhalb der Lagerbüchse 113 weist die Basisplatte 110 einen Rand auf, an welchem eine Statoranordnung 142 angeordnet ist, die aus einem ferromagnetischen Statorblechpaket sowie aus entsprechenden Statorwicklungen besteht. Diese Statoranordnung 142 liegt gegenüber von einem umlaufenden Rand 114b des Rotorbauteils 114, an welchem ein ringförmiger Rotormagnet 144 angeordnet ist. Der Rotormagnet 144 umgibt die Statoranordnung 142 in radialer Richtung unter Bildung eines Luftspalts. Dargestellt ist ein Außenläufermotor. Alternativ kann selbstverständlich ein Innenläufermotor Verwendung finden. Die Mitte der Statoranordnung 142 ist in axialer Richtung relativ zu der magnetischen Mitte des Rotormagneten 142 in Richtung nach unten zu der Basisplatte 110 hin verschoben. Dadurch entsteht eine magnetische Kraft, die der hydrodynamischen Lagerkraft des Axiallagers 126 entgegen wirkt und als axiale Vorspannung für das Lagersystem dient. Zusätzlich dazu kann unterhalb des Rotormagneten 144 eine ferromagnetische Platte 140 angeordnet sein, die vom Rotormagneten 144 magnetisch angezogen wird, wodurch sich eine nach unten zur Basisplatte 110 hin gerichtete magnetische Kraft ergibt, die ebenfalls der hydrodynamischen Lagerkraft des Axiallagers 126 entgegen wirkt und ebenfalls der axialen Vorspannung des Lagersystems dient.The bearing bush 113 is arranged in a base plate 110 of the spindle motor. Radially outside the bearing bush 113, the base plate 110 has an edge on which a stator assembly 142 is arranged, which consists of a ferromagnetic laminated stator core and of corresponding stator windings. This stator arrangement 142 lies opposite a circumferential edge 114b of the rotor component 114, on which an annular rotor magnet 144 is arranged. The rotor magnet 144 radially surrounds the stator assembly 142 to form an air gap. Shown is an external rotor motor. Alternatively, of course, an internal rotor motor can be used. The center of the stator assembly 142 is slid toward the base plate 110 in the axial direction relative to the magnetic center of the rotor magnet 142. This creates a magnetic force which counteracts the hydrodynamic bearing force of the thrust bearing 126 and serves as an axial preload for the bearing system. In addition, below the rotor magnet 144, a ferromagnetic plate 140 may be arranged, which is magnetically attracted by the rotor magnet 144, resulting in a downwardly directed toward the base plate 110 magnetic force, which also counteracts the hydrodynamic bearing force of the thrust bearing 126 and also the axial Preload of the storage system is used.

[0049] Die Lagerbüchse 113 weist an ihrer in der Basisplatte 110 befestigten Seite eine Aussparung 152 auf, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Der Durchmesser der Aussparung 152 beträgt beispielsweise 3,45 mm und maximal 5 mm. Die Lagerbüchse 113 ist an dieser Seite durch eine Abdeckplatte 130, die beispielsweise über eine Schweißverbindung 150 mit der Lagerbüchse 113 verbunden ist, verschlossen. Innerhalb der Aussparung 152 der Lagerbüchse 113 ist ein Stopperbauteil 118 in Form eines Stopperrings angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 112 aufweist. Die Aussparung 152, in welcher der Stopperring 118 angeordnet ist, ist mit dem Lagerspalt 120 verbunden und vollständig mit Lagerfluid gefüllt. Bei einer übermäßigen axialen Bewegung der Welle 112 stößt der Stopperring 118 an einer Stufe 154 an, die durch den Übergang zwischen der Lagerbohrung und der Aussparung 152 gebildet wird. Der Stopperring 118 verhindert dadurch eine übermäßige axiale Bewegung und ein Herausfallen der Welle 112 aus der Lagerbüchse 113.The bearing bush 113 has on its side fixed in the base plate 110 side a recess 152, whose diameter is substantially larger than the diameter of the bearing bore. The diameter of the recess 152 is for example 3.45 mm and a maximum of 5 mm. The bearing bush 113 is closed on this side by a cover plate 130, which is connected for example via a welded joint 150 with the bearing bush 113. Within the recess 152 of the bearing bush 113, a stopper member 118 is arranged in the form of a stop locking, which has an enlarged outer diameter compared to the diameter of the shaft 112. The recess 152, in which the stopper ring 118 is arranged, is connected to the bearing gap 120 and completely filled with bearing fluid. Upon excessive axial movement of the shaft 112, the stopper ring 118 abuts a step 154 formed by the transition between the bearing bore and the recess 152. The stopper ring 118 thereby prevents excessive axial movement and falling out of the shaft 112 from the bearing bush 113.

[0050] Der Lagerspalt 120 verläuft in axialer Richtung entlang der beiden zwischen der Lagerbüchse 113 und der Welle 112 angeordneten Radiallagern 122a, 122b sowie zwischen dem Stopperbauteil 118 und der Lagerbüchse 113 im Bereich der Aussparung 152 und in radialer Richtung entlang des Axiallagers 126, das angeordnet ist zwischen der Oberseite der Lagerbüchse 113 und der Unterseite des Rotorbauteils 114. Ferner verläuft der Lagerspalt 120 im Bereich zwischen der Lagerbüchse 113 und dem Stopperbauteil 118 sowie zwischen der Abdeckplatte 130 und dem Stopperbauteil 118. Radial außerhalb des Axiallagers 126 geht der Lagerspalt 120 in einen Spalt mit größerer Spaltbreite über, welcher mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Spalt erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 120 radial nach außen und geht in einen axial verlaufenden Abschnitt über, der sich entlang des Außenumfangs der Lagerbüchse 113 zwischen der Lagerbüchse 113 und dem zylindrischen Ansatz 114a des topfförmigen Rotorbauteils 114 erstreckt und einen kapillaren Dichtungsspalt 134 bildet. Die äußere Mantelfläche der Lagerbüchse 113 sowie die innere Mantelfläche des Ansatzes 114a des Rotorbauteils 114 können in axialer Richtung parallel zur Rotationsachse 146 verlaufen, sind jedoch vorzugsweise in radialer Richtung im axialen Verlauf von der Ebene des Axiallagers 126 zur Basisplatte 110 leicht nach innen zur Rotationsachse 146 geneigt und bilden die Begrenzung des kapillaren Dichtungsspaltes 134.The bearing gap 120 extends in the axial direction along the two disposed between the bearing bush 113 and the shaft 112 radial bearings 122a, 122b and between the stopper member 118 and the bearing bush 113 in the region of the recess 152 and in the radial direction along the thrust bearing 126, the Furthermore, the bearing gap 120 extends in the area between the bearing bush 113 and the stopper component 118 and between the cover plate 130 and the stopper component 118. The bearing gap 120 extends radially outside the axial bearing 126 a gap with greater gap width, which is filled with bearing fluid. The gap initially extends radially outwardly from the bearing gap 120 and transitions into an axially extending portion extending along the outer circumference of the bearing sleeve 113 between the bearing sleeve 113 and the cylindrical projection 114a of the cup-shaped rotor component 114 and forming a capillary sealing gap 134. The outer surface of the bearing sleeve 113 and the inner surface of the projection 114a of the rotor member 114 may extend in the axial direction parallel to the rotation axis 146, but are preferably in the radial direction in the axial course from the plane of the thrust bearing 126 to the base plate 110 slightly inwardly to the rotation axis 146th inclined and form the boundary of the capillary sealing gap 134.

[0051] Das geschlossene Ende des Lagerspaltes 120 im Bereich der Aussparung 152, in welcher das Stopperbauteil 118 angeordnet ist, ist mittels eines Rezirkulationskanals 128 mit dem offenen Ende des Lagerspaltes 120 verbunden. Der Rezirkulationskanal 128 ist in der Lagerbüchse 113 angeordnet und verläuft in axialer Richtung parallel oder wie dargestellt leicht schräg in einem spitzen Winkel relativ zur Rotationsachse 146. Die obere Mündung des Rezirkulationskanals 128 befindet sich zwischen dem Axiallager 126 und dem Dichtungsspalt 134 und der Rezirkulationskanal 128 endet in einer ringförmigen Rille 156, die zwischen der Lagerbüchse 113 und der Abdeckplatte 130 angeordnet ist und in der Stirnfläche der Lagerbüchse 113 und/oder in der gegenüberliegenden Stirnfläche der Abdeckplatte 130 eingearbeitet sein kann. Der Rezirkulationskanal 128 mündet nicht innerhalb der Aussparung 152, in welcher der Stopperring 118 angeordnet ist, also nicht im Bereich des Lagerspalts 120. Zur Verbindung des in die Rille 156 mündenden Rezirkulationskanals 128 mit dem Lagerspalt 120 sind in der Lagerbüchse 120 und/oder der Abdeckplatte 130 ein oder mehrere radial verlaufende Verbindungskanäle 158 angeordnet, die die ringförmige Rille 156 direkt mit dem radial verlaufenden Bereich des Lagerspalts 120, der zwischen der unteren Stirnseite des Stopperelements 118 und der Abdeckplatte 130 verläuft, verbinden. Alternativ kann der Rezirkulationskanal auch in die Aussparung münden (nicht zeichnerisch dargestellt), in diesem Fall sind keine radial verlaufenden Verbindungskanäle vorgesehen.The closed end of the bearing gap 120 in the region of the recess 152, in which the stopper member 118 is arranged, is connected by means of a Rezirkulationskanals 128 with the open end of the bearing gap 120. The recirculation passage 128 is disposed in the bearing sleeve 113 and extends in the axial direction parallel or as shown slightly obliquely at an acute angle relative to the rotation axis 146. The upper mouth of the recirculation passage 128 is located between the thrust bearing 126 and the seal gap 134 and the recirculation passage 128 terminates in an annular groove 156 which is arranged between the bearing bush 113 and the cover plate 130 and in the end face of the bearing bush 113 and / or in the opposite end face of the cover plate 130 may be incorporated. The recirculation channel 128 does not open within the recess 152, in which the stopper ring 118 is arranged, ie not in the region of the bearing gap 120. To connect the opening into the groove 156 recirculation channel 128 with the bearing gap 120 are in the bearing bushing 120 and / or the cover plate 130 one or more radially extending connecting channels 158 are arranged, which connect the annular groove 156 directly with the radially extending portion of the bearing gap 120, which extends between the lower end face of the stopper member 118 and the cover plate 130. Alternatively, the recirculation channel also open into the recess (not shown in the drawing), in this case, no radially extending connection channels are provided.

[0052] Die Verbindungskanäle 158 in der Oberfläche der Lagerbüchse 113 bzw. der Abdeckplatte 130 sind mindestens so tief wie die Breite des radial verlaufenden Bereichs des Lagerspalts 120 zwischen dem Stopperbauteil 118 und der Abdeckplatte 130.The connecting channels 158 in the surface of the bearing bushing 113 and the cover plate 130 are at least as deep as the width of the radially extending portion of the bearing gap 120 between the stopper member 118 and the cover plate 130th

[0053] Der Rezirkulationskanal 128 ist vorzugsweise nicht unmittelbar mit dem Lagerspalt 120 verbunden, sondern indirekt über zwei Engstellen, zum einen über den axialen verlaufenden Spalt zwischen Lagerbüchse 113 und Stopper 118 und zum anderen über die Verbindungskanäle 158. Diese Engstellen stellen einen Strömungswiderstand für das im Lager zirkulierende Lagerfluid dar und erhöhen die Dämpfungswirkung des Lagers, insbesondere im Schockfall, indem diese Engstellen ein zu schnelles Durchströmen des Lagerfluids von dem Lagerspalt 120 durch den Rezirkulationskanal 128 in Richtung des Dichtungsspaltes 134 verhindern und drosseln.The recirculation channel 128 is preferably not directly connected to the bearing gap 120, but indirectly via two bottlenecks, on the one hand over the axial gap between bearing bushing 113 and stopper 118 and the other via the connecting channels 158th These bottlenecks provide a flow resistance for the Bearing fluid circulating in the bearing and increase the damping effect of the bearing, in particular in the event of shock by these bottlenecks prevent and restrict too fast flow of the bearing fluid from the bearing gap 120 through the recirculation channel 128 in the direction of the sealing gap 134.

[0054] Während des Herstellungsprozesses des fluiddynamischen Lagersystems des Spindelmotors werden beispielsweise die Welle 112 und/oder die Lagerbüchse 113 und ggf. die Abdeckkappe 130 sowie zumindest teilweise das Rotorbauteil 114 mit einer Nickelbeschichtung versehen, was die Verschleißfestigkeit der Lagerflächen der fluiddynamischen Radiallager 122a, 122b sowie des fluiddynamischen Axiallagers 126 wie auch die Korrosionsbeständigkeit der Bauteile 112, 113, 114, 130 gegenüber dem Lagerfluid verbessert.During the manufacturing process of the fluid dynamic bearing system of the spindle motor, for example, the shaft 112 and / or the bearing bushing 113 and possibly the cap 130 and at least partially the rotor member 114 is provided with a nickel coating, which is the wear resistance of the bearing surfaces of the fluid dynamic radial bearings 122a, 122b and the fluid dynamic thrust bearing 126 as well as the corrosion resistance of the components 112, 113, 114, 130 compared to the bearing fluid improved.

[0055] Die mit Nickel zu beschichtenden Bauteile 112, 113, 114, 130 werden erfindungsgemäß zunächst vollständig mit der Nickelbeschichtung überzogen. Allerdings ist die Nickelbeschichtung in den Bereichen der Oberflächen 112a, 113a, 114c, 150 dieser Bauteile 112, 113, 114, 130 nicht gewünscht, in denen die Bauteile miteinander verschweißt oder verklebt werden sollen oder in denen ein Barrierefilm aufgebracht werden soll, sodass die Nickelschicht in diesen Bereichen erfindungsgemäß mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens wieder entfernt wird.According to the invention, the components 112, 113, 114, 130 to be coated with nickel are first completely coated with the nickel coating. However, the nickel coating is not desired in the areas of the surfaces 112a, 113a, 114c, 150 of these components 112, 113, 114, 130, in which the components are to be welded or glued or in which a barrier film is to be applied, so that the nickel layer is removed according to the invention again in these areas by means of an electrochemical removal process.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN 10,110 Basisplatte 10a Rand 12,112 Welle 12a Flansch 112b Oberfläche 113 Lagerbüchse 113a Oberfläche 14,114 Rotorbauteil 114a zylindrischer Ansatz 114b Rand 114c Oberfläche 16 Lagerbauteil 16a Oberfläche 18,118 Stopperbauteil 18a Oberfläche 20, 120 Lagerspalt 22a, 22b, 122a, 122b Radiallager 24, 124 Separatorspalt 26, 126 Axiallager 28, 128 Rezirkulationskanal 30, 130 Abdeckkappe 32 Dichtungsspalt 34, 134 Dichtungsspalt 36 Pumpdichtung 38 Leiterplatte 40, 140 ferromagnetische Platte 42, 142 Statoranordnung 44, 144 Rotormagnet 46, 146 Drehachse 48 Luftspalt 50 Verbindungsflächen (Schweißverbindung) 152 Aussparung 154 Stufe 156 ringförmige Rille 158 Verbindungskanal 100 Werkzeugelektrode 102 elektrisch leitender Bereich 104 elektrisch nicht leitender Bereich 106 Spannungsquelle 108 ElektrolytspaltLIST OF REFERENCE SIGNS 10,110 Base plate 10a Edge 12,112 Shaft 12a Flange 112b Surface 113 Bearing bush 113a Surface 14,114 Rotor component 114a Cylindrical projection 114b Border 114c Surface 16 Bearing component 16a Surface 18,118 Stopper component 18a Surface 20, 120 Bearing gap 22a, 22b, 122a, 122b Radial bearing 24, 124 Separator gap 26, 126 thrust bearing 28, 128 recirculation channel 30, 130 sealing cap 32 sealing gap 34, 134 sealing gap 36 pumping seal 38 printed circuit board 40, 140 ferromagnetic plate 42, 142 stator assembly 44, 144 rotor magnet 46, 146 axis of rotation 48 air gap 50 connecting surfaces (welded joint) 152 recess 154 step 156 annular groove 158 connection channel 100 tool electrode 102 electrically conductive region 104 electrically non-conductive region 106 voltage source 108 electrolyte gap

Claims

Claims 1. A method of nickel coating portions of a surface of a component (12, 16, 18, 112, 113, 114, 130), comprising the steps of: coating the entire surface of the component (12, 16, 18, 112, 113, 114 , 130) with a nickel coating of a defined layer thickness, removing areas (50, 16a, 18a, 112b, 113a, 114c, 150) of the nickel coating by means of an electrochemical removal method by means of a tool electrode (100), wherein the tool electrode (100) is electrically conductive Areas (102) and electrically non-conductive regions (104), wherein the electrically conductive regions in geometry correspond to the geometry of the ablated regions (50, 16a, 18a, 112b, 113a, 114c, 150) of the nickel coating.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a component (12, 16, 18, 112, 113, 114, 130), a metallic component or a plastic component is used, whose plastic is suitable for nickel coating.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that as a component (12, 16, 18, 112, 113, 114, 130), a bearing component of a fluid dynamic bearing is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a layer thickness of the nickel coating of 0.5 to 2.5 microns is applied.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that areas (18a, 113a, 114c) of the nickel coating of the component (18, 113, 114) are removed electrochemically, to which a barrier film is applied.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that areas (50, 150) of the nickel coating of the component (12, 16, 113, 130) are removed electrochemically, which are connected by means of a welded joint with another component.

7. The method according to claim 6, characterized in that the welded joint is a laser welding connection.

8. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that areas (16a, 112b) of the nickel coating of the component (16, 112) are removed electrochemically, which are connected by means of an adhesive bond with another component. For this 3 sheets of drawings