DE102005007297A1 - Fluiddynamisches Luftlagersystem zur Drehlagerung eines Motors - Google Patents

Fluiddynamisches Luftlagersystem zur Drehlagerung eines Motors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Luftlagersystem zur Drehlagerung eines Motors. Das Lagersystem umfasst eine feststehende Welle, eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerbuchse, eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerplatte, wobei die Welle, die Lagerbuchse und die Lagerplatte zwischen sich einen in Bezug auf eine Rotationsachse rotationssymmetrischen Hohlraum ausbilden. In dem Hohlraum ist drehbar ein die Welle teilweise umgebendes Bauteil mit einem hülsenförmigen Abschnitt und einem scheibenförmigen Abschnitt aufgenommen, wobei ein mit Luft oder einem Gas gefüllter Lagerspalt die Oberfläche des drehbaren Bauteils und die dem drehbaren Bauteil zugewandten Oberflächen der Welle, der Lagerbuchse und der Lagerplatte voneinander trennt. Das Lagersystem umfasst ferner mindestens ein Radiallager, gebildet zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Welle und des hülsenförmigen Abschnitts, mindestens ein Radiallager, gebildet zwischen den einander zugewandten Oberflächen des hülsenförmigen Abschnitts und der Lagerbuchse, und mindestens ein Axiallager, gebildet zwischen den stirnseitigen Oberflächen des scheibenförmigen Abschnitts des drehbaren Bauteils und den diesen Oberflächen jeweils zugeordneten Oberflächen der Lagerbuchse und der Lagerplatte.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Luftlagersystem zur Drehlagerung eines Motors, insbesondere eines Spindelmotors, wie er zum Antrieb der Speicherplatte(n) eines Festplattenlaufwerks eingesetzt wird. Im Rahmen der Erfindung wird unter einem fluiddynamischen Luftlagersystem jedes mit einem gasförmigen Lagerfluid betriebene fluiddynamische Lagersystem verstanden.
  • Spindelmotoren besitzen im wesentlichen einen Stator, einen Rotor und mindestens ein zwischen diesen beiden Teilen angeordnetes Lagersystem.
  • Der elektromotorisch angetriebene Rotor ist mit Hilfe des Lagersystems gegenüber dem Stator drehgelagert. Als Lagersystem werden unter anderem fluiddynamische Lagersysteme eingesetzt.
  • Eine bekannte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem ist in der DE 102 39 650 B3 offenbart. Das Lagersystem umfasst eine Welle und eine Lagerhülse, die eine axiale Bohrung zur Aufnahme der Welle aufweist. Die Welle rotiert frei in der feststehenden Hülse und bildet zusammen mit dieser ein Radiallager. Die in gegenseitiger Wirkverbindung stehenden Lageroberflächen von Welle und Hülse sind durch einen dünnen, konzentrischen und mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander beabstandet. In wenigstens einer Lageroberfläche ist eine Oberflächenstruktur eingearbeitet, welche infolge der rotatorischen Relativbewegung zwischen Hülse und Welle lokale Beschleunigungskräfte auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid ausübt. Auf diese Weise entsteht eine Art Pumpwirkung, die zur Ausbildung eines homogenen und gleichmäßig dicken Schmiermittelfilms innerhalb des Lagerspalts führt, der durch Zonen fluiddynamischen Druckes stabilisiert wird. Die Welle trägt eine Rotorglocke, auf der z. B. Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks angeordnet sind. Eine Verschiebung der beschriebenen Anordnung entlang der Rotationsachse wird durch entsprechend ausgestaltete fluiddynamische Axiallager verhindert. Die fluiddynamischen Drucklager werden vorzugsweise durch die beiden Stirnflächen einer am Ende der Welle angeordneten Druckplatte gebildet, wobei der einen Stirnfläche der Druckplatte eine entsprechende Stirnfläche der Hülse und der anderen Stirnfläche die innenliegende Stirnfläche einer Abdeckung zugeordnet ist. Die Abdeckung bildet also ein Gegenlager zur Druckplatte und verschließt die offene Seite des Lagersystems und verhindert, dass Luft in den mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt eindringt. Bei dem gezeigten Lagersystem wird ein flüssiges Lagerfluid, beispielsweise ein Lageröl verwendet.
  • Sollen statt fluiddynamischer Öllagersysteme Luftlagersysteme bzw. allgemein Gaslagersysteme eingesetzt werden, erfordert die im Vergleich zu Öl wesentlich geringere Viskosität von Gasen größere Lagerflächen, um die benötigten Lagersteifigkeiten in einem Gas- oder Luftlager bei vergleichbaren Drehzahlen zu erreichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein fluiddynamisches Luftlagersystem anzugeben, das in bezug auf ein Öllagersystem bei vergleichbarer Baugröße, insbesondere Bauhöhe, eine vergleichbare Lagersteifigkeit und Tragkraft aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lagersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße fluiddynamische Luftlagersystem zur Drehlagerung eines Motors umfasst eine feststehende Welle, eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerbuchse, eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerplatte, wobei die Welle, die Lagerbuchse und die Lagerplatte zwischen sich einen in Bezug auf eine Rotationsachse rotationssymmetrischen Hohlraum ausbilden. In dem Hohlraum ist drehbar ein die Welle teilweise umgebendes Bauteil mit einem hülsenförmigen Abschnitt und einem scheibenförmigen Abschnitt aufgenommen, wobei ein mit Luft oder mit Gas gefüllter Lagerspalt die Oberfläche des drehbaren Bauteils und die dem drehbaren Bauteil zugewandten Oberflächen der Welle, der Lagerbuchse und der Lagerplatte voneinander trennt. Das Lagersystem umfasst ferner mindestens ein Radiallager, gebildet zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Welle und des hülsenförmigen Abschnitts, mindestens ein Radiallager, gebildet zwischen den einander zugewandten Oberflächen des hülsenförmigen Abschnitts und der Lagerbuchse, und mindestens ein Axiallager, gebildet zwischen den stirnseitigen Oberflächen des scheibenförmigen Abschnitts des drehbaren Bauteils und den diesen Oberflächen jeweils zugewandten Oberflächen der Lagerbuchse und der Lagerplatte.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung bilden durch den Lagerspalt getrennte Oberflächen des hülsenförmigen Abschnitts des drehbaren Bauteils und der Lagerplatte ein zusätzliches Radiallager aus.
  • Andererseits können – sofern das drehbare Bauteil mit einen Rotor verbunden ist – durch einen Lagerspalt getrennte und einander zugewandte Oberflächen des Rotors und der Lagerplatte ein zusätzliches Axiallager ausbilden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass am freien Ende der Hülse eine Druckplatte angeordnet ist, die in einer von der Lagerbuchse und einer Abdeckplatte gebildeten Ausnehmung aufgenommen und vom Lagerspalt umgeben ist, wobei die stirnseitigen Oberflächen der Druckplatte und die diesen Oberflächen jeweils zugewandten Oberflächen der Lagerbuchse und der Abdeckplatte jeweils ein Axiallager ausbilden.
  • Die beschriebenen Radiallager und Axiallager sind in bekannter Weise jeweils durch Oberflächenstrukturen gekennzeichnet, die auf mindestens einer der gepaarten Lageroberflächen aufgebracht sind und eine Pumpwirkung auf die im Lagerspalt befindliche Luft oder das Gas ausüben.
  • Im Gegensatz zu anderen bekannten Lageranordnungen ist der Lagerspalt erfindungsgemäß durchgehend ausgebildet und weist zwei offene Enden auf, die mit der Umgebungsatmosphäre verbunden sind.
  • Jedes der beiden auf das drehende Bauteil wirkende Axiallager grenzt an ein offenes Ende des Lagerspaltes an. Je nach Ausgestaltung des Lagersystems können entweder die Oberflächenstrukturen jedes Axiallagers eine Pumpwirkung auf die im Lagerspalt befindliche Luft ausüben, die überwiegend in Richtung des anderen Endes des Lagerspalts gerichtet ist, oder die Oberflächenstrukturen der Axiallager und/oder der Radiallager üben gemeinsam eine Pumpwirkung auf die im Lagerspalt befindliche Luft aus, die in eine definierte Richtung von einem Ende des Lagerspaltes zum anderen Ende des Lagerspaltes gerichtet ist.
  • Dabei wird durch die Pumpwirkung der Oberflächenstrukturen Luft aus der Umgebung, vorzugsweise durch einen feinen Filter, in den Lagerspalt gesaugt.
  • Das beschriebene Lagersystem eignet sich zur Drehlagerung von Motoren, insbesondere von Spindelmotoren. Zu diesem Zweck ist der Außendurchmesser des scheibenförmigen Abschnitts des drehbaren Bauteils vorzugsweise größer als der Außendurchmesser von Lagerbuchse und Lagerplatte, so dass der scheibenförmige Abschnitt des drehbaren Bauteils leicht mit dem Rotor des Motors verbunden werden kann, z. B. mittels einer Pressverbindung.
  • Das erfindungsgemäße Luftlagersystem ermöglicht es, trotz der im Vergleich zu Öllagern benötigten größeren Lagerflächen, Motoren und insbesondere Spindelmotoren mit geringer Baugröße und insbesondere geringer Bauhöhe herzustellen, wie sie in modernen Speicherplattenlaufwerken benötigt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungsfiguren näher beschrieben. Aus den Zeichnungen und deren Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsgebiete der Erfindung. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftlagersystems;
  • 2: eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftlagersystems;
  • 3: eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftlagersystems;
  • 4: eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftlagersystems;
  • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • Die Figuren zeigen Innenläuferausführungen von erfindungsgemäßen Luftlagern für Festplattenmotoren. Für Außenläufermotoren oder Scheibenläufermotoren lässt sich das Prinzip leicht anpassen.
  • Das Luftlager in 1 umfasst eine feststehende Welle 1 und eine die Welle 1 teilweise umgebende und mit der Welle 1 verbundene Lagerbuchse 5. Ferner ist eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerplatte 6 vorgesehen. Lagerbuchse 5 und Lagerplatte 6 sind an entgegengesetzten Enden der Welle 1 angeordnet, so dass sich zwischen der Welle 1, der Lagerbuchse 5 und der Lagerplatte 6 ein in Bezug auf eine Rotationsachse 9 rotationssymmetrischer Hohlraum ausbildet. In diesem Hohlraum ist ein Bauteil 2 drehbar aufgenommen, wobei die Außenabmessungen des Bauteils 2 geringfügig kleiner sind als die Abmessungen des Hohlraums, so dass sich zwischen der Oberfläche des drehbaren Bauteils 2 und den dem drehbaren Bauteil zugewandten Oberflächen der Welle 1, der Lagerbuchse 5 und der Lagerplatte 6 ein Lagerspalt 16 ausbildet, der mit Luft oder einem Gas gefüllt ist. Das drehbare Bauteil 2 umfasst einen die Welle 1 größtenteils umgebenden hülsenförmigen Abschnitt 3, sowie einen vorzugsweise an einem Ende des hülsenförmigen Abschnitts 3 angeordneten scheibenförmigen Abschnitt 4, der einen ausgeprägten radial nach außen sich erstreckenden Bund bildet. Der Außendurchmesser des scheibenförmigen Abschnitts 4 ist größer als der Außendurchmesser der Lagerbuchse 5 bzw. der Lagerplatte 6 und ist mit einem Rotor 7 eines Motors verbunden. Am Rotor 7 sind Permanentmagnete 8 angeordnet, die einen Teil des elektromagnetischen Antriebssystems des Motors darstellen. Die übrigen Komponenten des Antriebssystems, wie z. B. Statorwicklungen, sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Luftlager eine große Radiallagerfläche, die vornehmlich durch die Formgebung des rotierenden Bauteils 2 erreicht wird. Sowohl der Innendurchmesser als auch der Außendurchmesser des hülsenförmigen Abschnitts 3 des Bauteils 2 umfasst vorzugsweise mehrere Radiallager. Die inneren Radiallager 10, 11 werden von der Innenoberfläche des hülsenförmigen Teils 3 sowie der Außenoberfläche der Welle 1 gebildet. Die äußeren Radiallager 12, 13 werden durch die Außenoberfläche des hülsenförmigen Teils 3 sowie die Innenoberfläche der Lagerbuchse 5 gebildet. Durch die Addition der Tragfähigkeiten der hier sich jeweils gegenüberliegenden Radiallager 10, 11 und 12, 13 ergibt sich eine hohe radiale Steifigkeit des Lagersystems.
  • Zwei großflächige Axiallager 14, 15, gebildet zwischen den stirnseitigen Oberflächen des scheibenförmigen Abschnitts 4 des drehbaren Bauteils 2 und den diesen Oberflächen jeweils zugewandten Oberflächen der Lagerbuchse 5 und der Lagerplatte 6, stellen die benötigte axiale Steifigkeit des Lagersystems sicher. Die Radiallager 10 bis 13 sowie die Axiallager 14, 15 sind in bekannter Weise durch Oberflächenstrukturen gekennzeichnet, die auf mindestens eine der gepaarten Lageroberflächen aufgebracht sind, um eine Pumpwirkung auf die im Lagerspalt befindliche Luft oder das Gas ausüben. Die Ausgestaltungen solcher Oberflächenstrukturen, z.B. als fischgrätartige Rillenmuster (Radiallager) oder spiralförmige Rillenmuster (Axiallager), sind einem Fachmann bekannt und daher in den Zeichnungen nicht näher dargestellt.
  • In 1 sind alle Lager, sowohl die Radiallager 10-13 als auch die Axiallager 14, 15 als symmetrische Lager, d.h. Lager mit symmetrischen Oberflächenstrukturen dargestellt, welche eine gleichmäßige Pumpwirkung im Lagerspalt erzeugen, also keine überwiegend in eine Richtung gerichtete Pumpwirkung.
  • Im Gegensatz zu einem Lagersystem mit einer rotierenden Welle ermöglicht die dargestellte Verwendung einer stehenden Welle 1 eine beidseitige Befestigung der Lageranordnung. Durch diese Art der Einspannung kann die Verbindung von Welle 1 und Lagerhülse 5 entsprechend schwach ausgelegt werden.
  • 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagersystems, dessen Aufbau sich nur wenig vom Lagersystem gemäß 1 unterscheidet. Die Welle 20 ist in der Lagerhülse 24 einseitig eingespannt und umfasst am anderen Ende eine Lagerplatte 25. Das rotierende Bauteil 21 mit dem hülsenförmigen Abschnitt 22 und dem scheibenförmigen Abschnitt 23 befindet sich in dem durch die Welle 20, die Lagerhülse 24 sowie die Lagerplatte 25 gebildeten Hohlraum. Aufgrund der einseitigen Einspannung der Welle 20 lediglich in der Lagerbuchse 24 ist der Rotor 26 oben geschlossen ausgeführt. Das ermöglicht bei einer definierten Pumprichtung des Lagersystems eine Filterung der angesaugten Luft durch einen im Rotor 26 angeordneten Filter 28. Am Außenumfang umfasst der Rotor 26 wiederum Magnete 27 des elektromagnetischen Antriebs.
  • Im Gegensatz zur Lageranordnung gemäß 1 ist bei der Ausgestaltung von 2 die Pumpwirkung der beiden Axiallager 33, 35 jeweils nach innen in Richtung des Lagerspaltes 36 gerichtet, um die Luft im Lagerspalt zu komprimieren. Die Radiallager 29 bis 31 sind auf dem Innen- wie auf dem Außendurchmesser des hülsenförmigen Abschnitts 22 des drehbaren Bauteils 21 angeordnet, wie es in Verbindung mit 1 bereits beschrieben wurde. Zwei Axiallager 33, 34 werden durch die stirnseitigen Oberflächen des scheibenförmigen Abschnitts 23 des drehbaren Bauteils 21 und den diesen Oberflächen jeweils zugewandten Oberflächen der Lagerbuchse 24 und der Lagerplatte 25 gebildet. Bei dieser Anordnung ist es vorteilhaft, ein weiteres Axiallager 35 zwischen der Unterseite des Rotors 26 und der Oberseite der Lagerplatte 25 vorzusehen. Das Axiallager 25 bewirkt eine im oberen Lagerspalt 37 radial nach außen gerichtete Pumpwirkung auf die darin befindliche Luft bzw. das darin befindliche Gas. Wie man im rechten Teil von 2 erkennt, wird die Luft durch die Pumpwirkung des oberen Axiallagers 35 durch den Filter 28 angesaugt, im Lagerspalt 37 radial nach außen befördert und gelangt in den Lagerspalt 36, wo sie durch die Pumpwirkung des Axiallagers 33 weiter nach innen durch den Lagerspalt 36 transportiert wird. Die Pumpwirkung des Axiallagers 34 saugt die Luft aus dem Lagerspalt 36 heraus, so dass diese nach außen zwischen der Lagerbuchse 24 und dem Rotor 26 ins Freie austreten kann.
  • 3 zeigt eine gegenüber den 1 und 2 stark abgewandelte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagersystems. Die Welle 40 ist zwischen einer unteren Lagerbuchse 43 und einer oberen Lagerplatte 44 eingespannt, so dass sich ein entsprechender Hohlraum ergibt, in dem ein drehbares Bauteil in Form einer Hülse 41 und einem damit fest verbundener scheibenförmigen Platte 42 drehbar aufgenommen ist, wobei zwischen den feststehenden Teilen 40, 43, 44 und den rotierenden Teilen 41, 42 ein Lagerspalt 53 verbleibt. Ein Rotor 45 ist mit dem Bund 42 verbunden und rotiert zusammen mit Bund 42 und Hülse 41 um die Rotationsachse 9 der Welle 40. Am Außenumfang des Rotors 45 sind Magnete 46 des elektromagnetischen Antriebsystems angeordnet.
  • Mit der hier gezeigten Lageranordnung wird gegenüber den Ausgestaltungen in den 1 und 2 eine noch größere radiale Steifigkeit erreicht, indem das scheibenförmige Bauteil 42 mehr in Richtung der Mitte der Hülse 41 verschoben wird. Die Anordnung der beiden Axiallager 51 und 52 bleibt gegenüber den 1 und 2 unverändert. Durch die definierte Pumprichtung der Axiallager 51 und 52 in Richtung des Inneren des Lagerspaltes 53 wird die Luft in den Lagerspalt gedrückt. Die beiden äußeren Radiallager 49, 50 und die beiden inneren Radiallager 47, 48 liegen sich nun direkt gegenüber, so dass sich eine gleichmäßige Verteilung der Lagerkräfte ergibt. Die Hülse 41 sowie das scheibenförmige Bauteil 42 sind vorzugsweise als getrennte Teile ausgeführt, können aber auch aus einem Teil bestehen. Die getrennte Konstruktionsweise kann natürlich auch bei den Lagersystemen gemäß den 1 und 2 angewandt werden.
  • 4 zeigt eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagersystems. Die Welle 60 ist fest in einer Lagerplatte 65 eingespannt, die wiederum in einer Ausnehmung der Lagerbuchse 64 aufgenommen ist. Das rotierende Bauteil 61 umfasst einen hülsenförmigen Abschnitt 62, einen ersten scheibenförmigen Abschnitt 63 sowie einen zweiten scheibenförmigen Abschnitt 69 in Form einer Druckplatte. Die scheibenförmigen Abschnitte 63 und 69 sind an gegenüberliegenden Enden der Hülse 62 angeordnet. Der hülsenförmige Abschnitt 62 sowie die Druckplatte 69 sind in einem Hohlraum angeordnet, der durch die Welle 60, die Lagerplatte 65 sowie die Lagerbuchse 64 gebildet wird und ist von einem Lagerspalt 76 umgeben. Der obere scheibenförmige Abschnitt 63 des rotierenden Bauteils 61 trägt den nach oben geschlossenen Rotor 66 mit den Magneten 67. Es sind wiederum vier Radiallager 70-73 vorgesehen, wobei sich die beiden inneren Radiallager 70, 71 zwischen der Welle 60 und dem Innendurchmesser der Hülse 62 befinden. Die beiden äußeren Radiallager 72, 73 wirken zwischen dem Innendurchmesser der Lagerbuchse 64 und dem Außendurchmesser des hülsenförmigen Bauteils 62. Die axialen Kräfte werden durch zwei Axiallager 74, 75 aufgenommen, die von den Oberflächen der Druckplatte 69 und den entsprechenden Oberflächen der Lagerbuchse 64 und der Lagerplatte 65 gebildet werden. Der Rotor kann wiederum einen Filter 68 enthalten, um die in den Lagerspalt 76 gelangende Luft von Schmutzpartikeln zu reinigen. Durch eine definierte Pumprichtung der Axiallager 74, 75 bzw. der Radiallager 70-73 wird die Luft von außen durch den Filter 68 in den Lagerspalt 76 eingesaugt.
  • Ein weiteres Axiallager 77 kann zwischen der Lagerbuchse 64 und dem scheibenförmigen Abschnitt 63 des drehbaren Bauteils 61 gebildet sein.
  • 1
    Welle
    2
    Drehbares Bauteil
    3
    Abschnitt (hülsenförmig)
    4
    Abschnitt (scheibenförmig)
    5
    Lagerbuchse
    6
    Lagerplatte
    7
    Rotor
    8
    Magnet
    9
    Rotationsachse
    10
    Radiallager
    11
    Radiallager
    12
    Radiallager
    13
    Radiallager
    14
    Axiallager
    15
    Axiallager
    16
    Lagerspalt
    20
    Welle
    21
    Drehbares Bauteil
    22
    Abschnitt (hülsenförmig)
    23
    Abschnitt (scheibenförmig)
    24
    Lagerbuchse
    25
    Lagerplatte
    26
    Rotor
    27
    Magnet
    28
    Filter
    29
    Radiallager
    30
    Radiallager
    31
    Radiallager
    32
    Radiallager
    33
    Axiallager
    34
    Axiallager
    35
    Axiallager
    36
    Lagerspalt
    37
    Lagerspalt
    40
    Welle
    41
    Hülse
    42
    Platte (scheibenförmig)
    43
    Lagerbuchse
    44
    Lagerplatte
    45
    Rotor
    46
    Magnet
    47
    Radiallager
    48
    Radiallager
    49
    Radiallager
    50
    Radiallager
    51
    Axiallager
    52
    Axiallager
    53
    Lagerspalt
    60
    Welle
    61
    Drehbares Bauteil
    62
    Abschnitt (hülsenförmig)
    63
    Abschnitt (scheibenförmig)
    64
    Lagerbuchse
    65
    Lagerplatte
    66
    Rotor
    67
    Magnet
    68
    Filter
    69
    Druckplatte
    70
    Radiallager
    71
    Radiallager
    72
    Radiallager
    73
    Radiallager
    74
    Axiallager
    75
    Axiallager
    76
    Lagerspalt
    77
    Axiallager

Claims (11)

  1. Fluiddynamisches Luftlagersystem zur Drehlagerung eines Motors, welches umfasst: eine feststehende Welle (1; 20; 40; 60), eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerbuchse (5; 24; 43; 64), eine die Welle teilweise umgebende und mit der Welle verbundene Lagerplatte (6; 25; 44; 65), wobei die Welle, die Lagerbuchse und die Lagerplatte zwischen sich einen in Bezug auf eine Rotationsachse (9) rotationssymmetrischen Hohlraum ausbilden, ein die Welle teilweise umgebendes und in dem Hohlraum drehbar aufgenommenes Bauteil (2; 21; 41, 42; 61) mit einem hülsenförmigen Abschnitt (3; 22; 41; 62) und mindestens einem scheibenförmigen Abschnitt (4; 23; 42; 63, 69), einen mit Luft oder einem Gas gefüllten Lagerspalt (16; 36; 37; 53; 76), der die Oberfläche des drehbaren Bauteils und die dem drehbaren Bauteil zugewandten Oberflächen der Welle, der Lagerbuchse und der Lagerplatte voneinander trennt, mindestens ein Radiallager (10, 11; 29, 30; 47, 48; 70, 71), gebildet zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Welle und des hülsenförmigen Abschnitts, mindestens ein Radiallager (12, 13; 31, 32; 50; 72, 73), gebildet zwischen den einander zugewandten Oberflächen des hülsenförmigen Abschnitts und der Lagerbuchse, und mindestens ein Axiallager (14, 15; 33, 34; 51, 52, 74, 75), gebildet zwischen den stirnseitigen Oberflächen des scheibenförmigen Abschnitts des drehbaren Bauteils und den diesen Oberflächen jeweils zugewandten Oberflächen der Lagerbuchse und der Lagerplatte.
  2. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Lagerspalt (53) getrennte und einander zugewandte Oberflächen des hülsenförmigen Abschnitts (41) des drehbaren Bauteils und der Lagerplatte (44) ein zusätzliches Radiallager (49) ausbilden.
  3. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Lagerspalt (37) getrennte und einander zugewandte Oberflächen eines mit dem drehbaren Bauteil (21) verbundenen Rotors (26) und der Lagerplatte (25) ein zusätzliches Axiallager (35) ausbilden.
  4. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende der Hülse (62) des drehbaren Bauteils (61) eine Druckplatte (69) angeordnet ist, die in einer von der Lagerbuchse (64) und einer Lagerplatte (65) gebildeten Ausnehmung aufgenommen und vom Lagerspalt (76) umgeben ist, wobei die stirnseitigen Oberflächen der Druckplatte und die diesen Oberflächen jeweils zugewandten Oberflächen der Lagerbuchse und der Abdeckplatte jeweils ein Axiallager (74; 75) ausbilden.
  5. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Radiallager (10-13; 29-32; 47-50; 70-73) und jedes Axiallager (14, 15; 33-35; 51, 52; 74, 75, 77) durch Oberflächenstrukturen gekennzeichnet ist, die auf mindestens eine der gepaarten Lageroberflächen aufgebracht sind und eine Pumpwirkung auf die im Lagerspalt befindliche Luft oder das Gas ausüben.
  6. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerspalt durchgehend ausgebildet ist und zwei offene Enden aufweist.
  7. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der dem scheibenförmigen Abschnitt zugeordnete Axiallager (14, 15; 33, 34; 51, 52, 77) an ein offenes Ende des Lagerspaltes angrenzt.
  8. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Oberflächenstrukturen der an das offene Ende des Lagerspaltes angrenzenden Axiallager (51; 52) eine Pumpwirkung erzeugen, die überwiegend in Richtung des anderen Endes des Lagerspalts (53) gerichtet ist.
  9. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen der Axiallager (33-35) und/oder der Radiallager (29-32) eine Pumpwirkung erzeugen, die in eine definierte Richtung von einem Ende des Lagerspaltes (36,37) zum anderen Ende des Lagerspaltes gerichtet ist.
  10. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Pumpwirkung der Oberflächenstrukturen Luft aus der Umgebung durch einen Filter (28; 68) in den Lagerspalt (36; 37; 76) gesaugt wird.
  11. Fluiddynamisches Luftlagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des scheibenförmigen Abschnitts des drehbaren Bauteils größer ist als der Außendurchmesser von Lagerbuchse und Lagerplatte, wobei der scheibenförmige Abschnitt des drehbaren Bauteils mit einem Rotor (7; 26; 45; 66) des Motors verbunden ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007005516A1 (de) * 2007-02-03 2008-08-07 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem
DE102009024927A1 (de) * 2009-06-10 2010-12-16 Minebea Co., Ltd. Fluidlagersystem
CN102628541A (zh) * 2012-04-10 2012-08-08 张瑞杰 一种气浮转台结构
DE102013010059A1 (de) * 2013-06-17 2014-12-18 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005021123A1 (de) * 2005-05-06 2006-11-09 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
US8794839B2 (en) 2009-06-12 2014-08-05 Nidec Corporation Bearing apparatus, spindle motor, and disk drive apparatus
JP5233854B2 (ja) 2009-06-12 2013-07-10 日本電産株式会社 軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置
JP2012193837A (ja) 2010-08-09 2012-10-11 Nippon Densan Corp スピンドルモータおよびディスク駆動装置
JP2012196115A (ja) 2010-08-09 2012-10-11 Nippon Densan Corp スピンドルモータおよびディスク駆動装置
JP2012193839A (ja) 2010-08-09 2012-10-11 Nippon Densan Corp スピンドルモータおよびディスク駆動装置
JP2012193840A (ja) 2010-08-09 2012-10-11 Nippon Densan Corp スピンドルモータおよびディスク駆動装置
JP2012193842A (ja) 2010-08-09 2012-10-11 Nippon Densan Corp モータおよびディスク駆動装置
JP2012193838A (ja) 2010-08-09 2012-10-11 Nippon Densan Corp スピンドルモータおよびディスク駆動装置
JP2012205375A (ja) 2011-03-25 2012-10-22 Nippon Densan Corp スピンドルモータおよびディスク駆動装置
JP5812330B2 (ja) 2011-03-31 2015-11-11 日本電産株式会社 モータおよびディスク駆動装置
JP2013007469A (ja) 2011-06-27 2013-01-10 Nippon Densan Corp 流体動圧軸受機構の製造方法およびモータ、並びに、ディスク駆動装置
JP5851780B2 (ja) * 2011-09-26 2016-02-03 オイレス工業株式会社 エアベアリングユニット
US8807836B2 (en) * 2012-06-05 2014-08-19 Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co., Ltd. Rotating device
JP2014035054A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Oiles Ind Co Ltd 静圧気体軸受ユニット
US8687317B1 (en) 2012-09-25 2014-04-01 Nidec Corporation Spindle motor and disk drive apparatus
US8941946B2 (en) 2013-03-14 2015-01-27 Nidec Corporation Motor including dynamic bearing with seal portion and disk drive apparatus including the same
US8797678B1 (en) 2013-03-14 2014-08-05 Nidec Corporation Spindle motor and disk drive apparatus
US9001460B2 (en) 2013-08-21 2015-04-07 Nidec Corporation Spindle motor, and disk drive apparatus
TWI705190B (zh) * 2019-08-27 2020-09-21 建準電機工業股份有限公司 軸承系統

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3926852C2 (de) * 1988-08-18 1994-07-21 Nippon Seiko Kk Staudruckfluid-Lagereinrichtung
US6371650B1 (en) * 1998-10-08 2002-04-16 Seiko Instruments Inc. Hydraulic dynamic bearing and spindle motor and rotary assembly provided
US6371649B1 (en) * 1998-12-24 2002-04-16 Seiko Instruments Inc. Method for lubricating a fluid dynamic pressure bearing
DE10239650B3 (de) * 2002-08-29 2004-03-11 Minebea Co., Ltd. Hydrodynamisches Lagersystem
US20040091187A1 (en) * 2002-11-05 2004-05-13 Aiello Anthony Joseph Single thrust-journal bearing cup fluid dynamic bearing motor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19510953A1 (de) * 1995-03-25 1996-11-28 Zimmer Uwe Berend Farbharmonium
US5969448A (en) * 1997-07-03 1999-10-19 Data Storage Institute Electric spindle motor
US6250808B1 (en) * 1998-11-20 2001-06-26 Nidec Corporation Motor having a plurality of dynamic pressure bearings
US6592262B2 (en) * 2001-06-15 2003-07-15 Seagate Technology Llc Bearing performance enhancement utilizing sleeve/hub radial surfaces
WO2005046029A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-19 G & W Technologies, Inc. Motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3926852C2 (de) * 1988-08-18 1994-07-21 Nippon Seiko Kk Staudruckfluid-Lagereinrichtung
US6371650B1 (en) * 1998-10-08 2002-04-16 Seiko Instruments Inc. Hydraulic dynamic bearing and spindle motor and rotary assembly provided
US6371649B1 (en) * 1998-12-24 2002-04-16 Seiko Instruments Inc. Method for lubricating a fluid dynamic pressure bearing
DE10239650B3 (de) * 2002-08-29 2004-03-11 Minebea Co., Ltd. Hydrodynamisches Lagersystem
US20040091187A1 (en) * 2002-11-05 2004-05-13 Aiello Anthony Joseph Single thrust-journal bearing cup fluid dynamic bearing motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 10103342 A (abstract). In: Patent Abstracts of Japan [CD-ROM] *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007005516A1 (de) * 2007-02-03 2008-08-07 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem
DE102009024927A1 (de) * 2009-06-10 2010-12-16 Minebea Co., Ltd. Fluidlagersystem
CN102628541A (zh) * 2012-04-10 2012-08-08 张瑞杰 一种气浮转台结构
CN102628541B (zh) * 2012-04-10 2014-09-17 张瑞杰 一种气浮转台结构
DE102013010059A1 (de) * 2013-06-17 2014-12-18 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem

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