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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, insbesondere für Festplattenspeicherantriebe.
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Stand der Technik
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Spindelmotoren mit fluiddynamischen Lagersystemen können in zwei unterschiedliche Gruppen eingeteilt werden: Motoren mit drehender Welle und üblicherweise nur einseitig geöffnetem Lagersystem (z. B. single plate design) und Motoren mit stehender Welle. Entscheidender Vorteil der zweiten Gruppe ist die Möglichkeit, die stehende Welle des Spindelmotors nicht nur an einer Seite mit dem Gehäuse zu verbinden, sondern auch an dem anderen Ende an der Gehäuseabdeckung (top cover) zu befestigen. Dadurch erhalten solche Motortypen eine wesentlich größere strukturelle Steifigkeit, wodurch sie besonders geeignet sind für Festplattenlaufwerke mit besonderen Anforderungen, wie z. B. große Speicherplattenanzahl und hohe Umdrehungszahlen in Servern oder für Notebooks, die häufiger oder stärkeren Vibrationen während des normalen Betriebs ausgesetzt sind.
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Einziger bisher weit verbreiteter Spindelmotortyp mit stehender, beidseitig befestigter Welle ist das als „conical design” bezeichnete Design, welches durch zwei kegelförmige Teile (den cones), die auf eine stehende Welle gepresst sind, gekennzeichnet ist. Der Rotor besteht üblicherweise aus zwei durch ein Elastomer axial voneinander getrennten Lagerbuchsen, die am Innendurchmesser entsprechend umgekehrt konisch geformt sind und am Außendurchmesser in eine Nabe eingepresst sind. Zwischen den kegelförmigen Teilen und den konischen Bereichen der Lagerbuchsen wird unter einem Winkel von ungefähr 30° zur Rotationsachse ein Lagerspalt gebildet. Um die notwendigen Formtoleranzen im Submikrometerbereich für diesen Lagerspalt sicherstellen zu können, müssen die Außenflächen der kegeligen, stehenden Teile besonders abgerundet bzw. um wenige Mikrometer überhöht werden – um die vom Aufpressen auf die Welle unweigerlich verursachten Deformationen zu kompensieren. Aus den gleichen Gründen müssen die in die Nabe gepressten Buchsen an der konischen Lagerfunktionsfläche nach dem Assemblieren des Rotors noch einmal maschiniert werden. Außerdem kennen die kegelförmigen Teile üblicherweise nicht gehärtet werden, sondern müssen – um den Verschleißwiderstand zu erhöhen – besonders beschichtet werden (DLC diamond-like-carbon coating) und zusätzlich noch schräg durchbohrt werden, um mögliche Toleranzen mit einem Rezirkulationsfluss im Lager ausgleichen zu können. Ein letzter erwähnenswerter komplizierter Prozess ist das Einstellen des axialen Spiels, welches für jeden einzelnen Motor individuelles Messen der Abstände zwischen den kompliziert geformten Teilen und Nachpressen auf Maß erfordert.
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Mit dem Gegenstand der
JP 2000-354 349 A (nächstliegender Stand der Technik) ist ein Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem bekannt geworden, der Folgendes umfasst:
eine Basis,
eine mit der Basis verbundene, feststehende Welle,
eine relativ zur Welle drehgelagerte Nabe,
eine Lagerscheibe, die um die Welle angeordnet und mit der Nabe verbunden ist,
zwei Anschlagscheiben, die fest mit der Welle verbunden sind und jeweils an eine Seite der Lagerscheibe angrenzen und von dieser durch einen mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt getrennt sind,
zwei voneinander unabhängige fluiddynamische Lagersysteme, die um die Lagerscheibe angeordnet sind
und ein elektromagnetisches Antriebssystem.
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Nachteil der genannten Druckschrift ist jedoch, dass die Axiallager nahe zusammenliegen und daher eine hohe Kippsteifigkeit der Anordnung nicht erzielt werden kann. Es ist nur eine einzige Lagerscheibe vorhanden und eine die beiden fluiddynamischen Lagersysteme trennende Hülse fehlt.
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Mit dem Gegenstand der
US 2002/0 114 547 A1 ist eine weitere Lageranordnung bekannt geworden, die ein zwischen den Lagerscheiben angeordnetes Zwischenelement zeigt, das mit der Nabe verbunden ist. Allerdings zeigt diese Druckschrift lediglich ein nur schwer herstellbares, konisches Lager mit einer axialen und radialen Lagerstruktur. Auch bei diesem bekannten Lager besteht der Nachteil einer ungenügenden Kippsicherheit.
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Die
US 6 900 567 B2 zeigt einen Spindelmotor mit einer innerhalb des plattenförmigen Lagerteils angeordneten Rezirkulationsbohrung, jedoch besteht auch bei diesem bekanntere Lager der Nachteil einer ungenügenden Kippsicherheit.
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Die
JP H11-299 171 A zeigt einen Spindelmotor mit einer fest mit der Nabe verbundenen Hülse, die zwischen zwei Lagerscheiben einer Nabe angeordnet ist. Allerdings ist dort auch nur ein schwer herstellbares konisches Lager gezeigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen neuen Spindelmotortyp anzugeben, der die Vorteile eines beidseitig befestigten Motors hat und zudem die axiale Kippsteifigkeit desselben erhöht, ohne die Nachteile von aufwendigen, anfälligen und teuren Produktionsprozessen, wie sie entsprechende Motoren nach dem Stand der Technik heute haben.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Der erfindungsgemäße Motortyp, dessen Kernelemente zwei einfache Lagerscheiben sind, die von getrennten fluiddynamischen Lagersystemen umschlossen sind, bietet durch die einfachen Formen der verwendeten Komponenten und den wenig aufwändigen Zusammenbau eine kostengünstige und sichere Herstellung und erhält unter Anderem wegen der beidseitig befestigten Welle eine große strukturelle Steifigkeit.
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Erfindungsgemäß ist auf einer stehenden Welle aus beispielsweise gehärtetem Stahl eine Hülse aus z. B. Aluminium, Stahl, Bronze oder Kunststoff durch Pressen oder Kleben angebracht. Verglichen mit den anderen Teilen spielt die notwendige Fertigungsgenauigkeit dieser Hülse für die Funktionsfähigkeit des Motors eine relativ geringe Rolle. An diese Hülse schließen sich in Richtung der Enden der Welle jeweils die beiden Lagerscheiben an, die an ihrem Außendurchmesser mit der einteiligen Nabe des Motors z. B. durch Pressen, Kleben oder Schweifen verbunden sind. Der axiale Abstand der Lagerscheiben wird vorzugsweise durch entsprechende an der Nabe vorgesehene Absätze bestimmt. Auf die Lagerscheiben folgen schließlich zum Motoräußeren hin nach jeweils fest mit der stehenden Welle z. B. durch Pressen, Kleben oder Schweißen verbundene Anschlagsscheiben, welche zusammen die axial Beweglichkeit des Rotors in dem gewünschten Bereich einschränken.
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Um die Lagerscheiben herum befinden sich die beiden unabhängigen fluiddynamischen Lagersysteme, welche jeweils aus einem Radial- und Axiallager bestehen, und wie oben beschrieben vorzugsweise durch die Hülse räumlich getrennt und zum Motorinneren hin abgeschlossen werden. Dazu wird zwischen dem Innendurchmesser der jeweiligen Lagerscheibe und der stehenden Welle mit Hilfe einer geeigneten, vorzugsweise am Innendurchmesser der Lagerscheibe angebrachten Rillenstruktur ein radiales Lager und zwischen der jeweils nach außen zeigenden, flachen Seite der Lagerscheiben und der entsprechend zugewandten, flachen Seite der Anschlagsscheiben ein axiales Lager gebildet, wobei die Rillenstrukturen für die axialen Lager entweder in den Lager- oder den Anschlagsscheiben ausgebildet werden können.
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Um einen zuverlässigen Betrieb des Motors sicherzustellen und eventuelle Fertigungstoleranzen auszugleichen, sollen die beiden Lagersysteme während des Betriebs vorzugsweise kontinuierlich mit Lagerfluid durchspült werden. Das kann durch einen oder mehrere, z. B. durch einfaches senkrechtes Durchbohren der Lagerscheiben hergestellte Rezirkulationskanäle ermöglicht werden, da sich jeweils an beiden flachen Seiten der Lagerscheiben ein mit Fluid gefüllter Spalt befindet. Eventuell kann die Rillenstruktur vorzugsweise des axialen Lagers asymmetrisch ausgeführt werden, um die Geschwindigkeit und Richtung des Rezirkulationsflusses zu beeinflussen. Der zwischen der jeweils zum Motorinneren zeigenden flachen Seite der Lagerscheiben und der Hülse gebildete Spalt hat keine eigentliche Lagerfunktion, wobei dessen Spaltbreite und damit Maßtoleranz deshalb verglichen z. B. mit dem Bereich des radial Lagers ungefähr um einen Faktor 10–50 größer sein kann.
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Ein offensichtlicher Vorteil der beiden getrennten, vollständig durchspülten Lagersysteme ist es, dass keine ungünstigen Kombinationen der Fertigungstoleranzen der beiden Radiallager auftreten können, da diese ja beide unabhängig funktionieren, und Luft, die sich nach dem Füllprozess im Lagerfluid befindet oder während des Betriebs in Unterdruckbereichen aus dem Lagerfluid abgeschieden wird, schneit zu einer Öffnung des jeweiligen Lagerbereichs gespült wird.
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Durch verschiedene Dichtkonzepte kann das Austreten von Lagerfluid aus dem Lagerspalt verhindert und ausreichend Lagerfluid für die Funktionsfähigkeit des Motors während dessen gesamter Lebensdauer bereitgestellt werden. Eine Möglichkeit ist es, ein sich zum Motorinneren hin konisch verjüngendes Reservoir zwischen den Anschlagsscheiben und der Nabe vorzusehen, eine sogenannte konische Kapillardichtung (taper seal), wobei nur der Außendurchmesser der Anschlagsscheiben oder der Innendurchmesser der Nabe oder aber beide Seiten entsprechend angeschrägt ausgeführt werden können. Ferner können die beiden Lagersysteme jeweils zum Meterinneren mit einem zwischen Hülse und Nabe gebildeten, mit geeigneten Pumpstrukturen versehenen, engen Spalt abgeschlossen werden. Entsprechend wird hier das bekannte Dichtungskonzept einer aktiven Pumpdichtung (pumping seal) angewandt.
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Eine andere Möglichkeit, die sich besonders für Ausführungsvarianten mit sehr dünnen Anschlagsscheiben oder erhöhten Erschütterungsanfordungen anbietet, ist es, die aktive Pumpdichtung zwischen dem Außendurchmesser der Anschlagsscheiben und dem entsprechenden Innendurchmesser der Nabe auszuführen und den konischen Reservoirbereich für jedes Lagersystem zwischen Hülse und Nabe zum Motorinneren hin anzubringen. Dabei können nur der Außendurchmesser der Hülse oder der Innendurchmesser der Nabe oder aber beide Seiten entsprechend angeschrägt ausgeführt werden.
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In beiden Fällen kann für das von dem Lagerfluid im Motorinneren eingeschlossene Luftvolumen eine Öffnung zum Druckausgleich vorgesehen werden, beispielsweise durch eine radiale Bohrung durch die Nabe oder einen Kanal durch die Welle.
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Die einfache Gestalt der Komponenten ermöglicht einen präzisen und sicheren Zusammenbau des Rotors, da die Nabe mit einem relativ geringen Aufwand so gefertigt werden kann, dass nach dem Anbringen der Lagerscheiben das axiale Lagerspiel des gesamten Rotors minimal ist und alle eventuell auf den Rotor wirkenden äußeren mechanische Kräfte formschlüssig auf die Anschlagsscheiben übertragen werden. Axiales Spiel und Position des Rotors wird durch das Anbringen der Anschlagsscheiben bestimmt, was wegen den großen planen Berührungsflächen im Assemblierprozess einfach gemessen und kontrolliert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischer Dichtung.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischer Dichtung.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischer Dichtung.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
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1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischer Dichtung.
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Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basis 10 an der in bekannter Weise eine Statoranordnung 12 angeordnet ist. In der Basis 10 ist eine Welle 14 fast aufgenommen, die von einer Nabe 16 umgeben ist, die relativ zur Welle 14 drehgelagert ist. Die Nabe 16 umfasst an ihrem Umfang eine Magnetanordnung 18 mit entsprechendem Magnetjoch 20, welche die Statoranordnung 12 umgibt und zusammen mit dieser ein elektromagnetisches Antriebssystem bildet.
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Die Drehlagerung der Nabe 16 gegenüber der Welle 14 erfolgt durch zwei unabhängige fluiddynamische Lagersysteme, die zwischen der Nabe 16 und der Welle 14 angeordnet sind. Auf der Welle 14 ist eine Hülse 22 angeordnet, welche die beiden fluiddynamischen Lagersysteme von einander trennt.
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Ein erstes fluiddynamisches Lagersystem wird durch eine erste Lagerscheibe 24 gebildet, die am Innenumfang der Nabe 16 angeordnet ist und durch einen Spalt 30 von der Hülse 22 beabstandet ist. Dieser Spalt 30 setzt sich als Lagerspalt 28 zwischen Welle 14 und Lagerscheibe 24 und weiter zwischen Lagerscheibe 24 und Anschlagscheibe 26 fort. Die Anschlagscheibe 26 ist fest mit dem Ende der Welle 14 verbunden. Zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen der Lagerscheibe 24 und der Anschlagscheibe 26 ist ein erstes Axiallager 34 vorgesehen, das durch entsprechende auf der Oberfläche der Lagerscheibe 24 und/oder der Oberfläche der Anschlagscheibe gebildete Lagerstrukturen definiert ist. Zwischen dem Innendurchmesser der Lagerscheibe 24 und dem Außendurchmesser der Welle 14 wird durch entsprechende Lagerstrukturen ein erstes Radiallager 36 gebildet. Der Lagerspalt 28 sowie auch der Spalt 30 sind mit Lagerfluid gefüllt, wobei ein Ende des Spaltes 30 in ein Reservoir 32 mündet, das zwischen einer Umfangsfläche der Hülse 22 und einer entsprechend gegenüberliegenden Oberfläche der Nabe 16 gebildet ist. Dieses Reservoir 32 dient als Fluidvorrat für das Lagerfluid sowie als Abdichtung der Spalte 28, 30.
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Die Lagerscheibe 24 kann eine Rezirkulationsbohrung 38 aufweisen, welche einen Fluidaustausch zwischen dem Spalt 30 und dem Lagerspalt 28 erleichtert. Hierzu können die axialen oder radialen Lagerstrukturen so gestaltet sein, dass sie eine entsprechende Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausüben, so dass eine Zirkulation im Lagerspalt 28 und Spalt 30 entsteht.
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Das untere Lagersystem ist spiegelbildlich zum oberen Lagersystem ausgebildet und umfasst eine zweite Lagerscheibe 44, die getrennt durch einen Lagerspalt 48 einer zweiten Anschlagscheibe 46 gegenüberliegt. Die Lagerscheibe 44 sowie die Anschlagscheibe 46 bilden ein zweites Axiallager 54 aus, wobei die Lagerscheibe fest mit der Nabe 16 und die Anschlagscheibe 46 fest mit der Welle 14 verbunden sind. Zwischen der Hülse 22 und der zweiten Lagerscheibe 44 verbleibt wiederum ein Spalt 50 der ebenfalls mit Lagerfluid gefüllt ist und in ein Reservoir 52 mündet, welches als Fluidreservoir und Abdichtung des Lagerspaltes 48 bzw. des Spaltes 50 dient. Zwischen dem Innendurchmesser der zweiten Lagerscheibe 44 und dem Außendurchmesser der Welle 14 wird ein zweites Radiallager 56 gebildet. Die zweite Lagerscheibe kann ebenfalls mindestens eine Rezirkulationsbohrung 58 umfassen, die für eine Zirkulation des Lagerfluids zwischen dem Lagerspalt 48 und dem Spalt 50 sorgt. Der innere Bereich zwischen den Lagersystemen kann über eine Öffnung 40 nach Außen entlüftet werden.
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Die offenen Enden der Lagerspalte 28, 48 im Bereich der Anschlagscheiben 26, 46 können jeweils durch eine zwischen den Anschlagscheiben und der Nabe definierte Spaltdichtung 42, 62 abgedichtet sein. Hierbei können auch in bekannter Weise aktive Pumpdichtungen vorgesehen sein, wobei die Pumpstrukturen auf einem Innendurchmesser der Nabe 16 und/oder auf dem Außendurchmesser der Anschlagscheibe 26, 46 angebracht werden können.
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2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischer Dichtung.
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Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basis 110 an der in bekannter Weise eine Statoranordnung 112 angeordnet ist. In der Basis 110 ist eine Welle 114 fest aufgenommen, die von einer Nabe 116 umgeben ist, die relativ zur Welle 114 drehgelagert ist. Die Nabe 116 umfasst eine Magnetanordnung 118 mit entsprechendem Magnetjoch 120, welche die Statoranordnung 112 umgibt und zusammen mit dieser ein elektromagnetisches Antriebssystem bildet.
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Die Drehlagerung der Nabe 116 gegenüber der Welle 114 erfolgt durch zwei unabhängige fluiddynamische Lagersysteme, die zwischen der Nabe 116 und der Welle 114 angeordnet sind. An einer inneren Umfangsfläche der Nabe ist ein Bund 122 in Form einer Hülse ausgebildet, welcher die Welle unter geringem Abstand umgibt und die beiden fluiddynamischen Lagersysteme von einander trennt. Der Bund 122 kann beispielsweise einteilig an der Nabe gebildet sein.
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Ein erstes fluiddynamisches Lagersystem wird durch eine erste Lagerscheibe 124 gebildet, die am Innenumfang der Nabe 116 angeordnet und durch einen Spalt 130 von der Hülse 122 beabstandet ist. Dieser Spalt 130 setzt sich entlang der Welle um die Lagerscheibe 124 fort und mündet in einen Lagerspalt 128, der die Lagerscheibe 124 von der Welle 114 und einer die Lagerscheibe abdeckenden Anschlagscheibe 126 trennt. Die Anschlagscheibe 126 ist fest mit dem Ende der Welle 114 verbunden. Zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen der Lagerscheibe 124 und der Anschlagscheibe 126 ist ein erstes Axiallager 134 vorgesehen, das durch entsprechende auf der Oberfläche der Lagerscheibe 124 und/oder der Oberfläche der Anschlagscheibe 126 gebildete Lagerstrukturen definiert ist. Der Innendurchmesser der Lagerscheibe 124 ist durch den Lagerspalt 128 ebenfalls vom Außendurchmesser der Welle 114 getrennt, wobei zwischen diesen beiden Oberflächen ein erstes Radiallager 136 vorgesehen ist, dass durch entsprechende Lagerstrukturen gekennzeichnet ist. Der Lagerspalt 128 sowie auch der Spalt 130 sind mit Lagerfluid gefüllt, wobei der Spalt 130 in ein Reservoir 132 mündet, das zwischen einer Umfangsfläche der Welle 114 und einer entsprechend gegenüberliegenden Oberfläche der Hülse 122 gebildet ist. Dieses Reservoir 132 dient als Fluidvorrat für das Lagerfluid sowie als Abdichtung der Lagerspalte 128 und 130.
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Die Lagerscheibe 124 kann eine Rezirkulationsbohrung 138 aufweisen, welche einen Fluidaustausch zwischen dem Spalt 130 und dem Lagerspalt 128 erleichtert. Hierzu kennen die Lagerstrukturen des axialen und radialen Lagers derart ausgestaltet sein, dass sie eine entsprechende Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausüben, so dass eine Zirkulation im Lagerspalt 128 bzw. Spalt 130 entsteht. Das Lagerinnere kann über eine Öffnung 140 nach Außen entlüftet werden.
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Das untere Lagersystem ist spiegelbildlich zum oberen Lagersystem ausgebildet und umfasst eine zweite Lagerscheibe 144, die getrennt durch einen Lagerspalt 148 einer zweiten Anschlagscheibe 146 gegenüberliegt. Die Lagerscheibe 144 sowie die Anschlagscheibe 146 bilden ein zweites Axiallager 154 aus, wobei die Lagerscheibe 144 fest mit der Nabe 116 und die Anschlagscheibe 146 fest mit der Welle 114 verbunden sind. Zwischen der Hülse 122 und der zweiten Lagerscheibe 144 verbleibt wiederum ein Spalt 150 der ebenfalls mit Lagerfluid gefüllt ist und in ein Reservoir 152 mündet, welches als Fluidreservoir und Abdichtung des Lagerspaltes 148 bzw. des Spaltes 150 dient. Zwischen dem Innendurchmesser der zweiten Lagerscheibe 144 und dem Außendurchmesser der Welle 114 wird ein zweites Radiallager 156 gebildet. Die zweite Lagerscheibe 144 kann mindestens eine Rezirkulationsbohrung 158 umfassen, die für eine Zirkulation des Lagerfluids zwischen dem Lagerspalt 148 und dem Spalt 150 sorgt.
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Die offenen Enden der Lagerspalte 128, 148 im Bereich der Anschlagscheiben 126, 146 können jeweils durch eine zwischen den Anschlagscheiben und der Nabe definierte Spaltdichtung 142, 162 abgedichtet sein. Hierbei kann auch in bekannter Weise eine aktive Pumpdichtung vorgesehen sein.
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3 zeigt einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischer Dichtung.
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Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basis 210 an der in bekannter Weise eine Statoranordnung 212 angeordnet ist. In der Basis 210 ist eine Welle 214 fest aufgenommen, die von einer Nabe 216 umgeben ist, die relativ zur Welle 214 drehgelagert ist. Die Nabe 216 umfasst eine Magnetanordnung 218 mit entsprechendem Magnetjoch 220, welche die Statoranordnung 212 umgibt und zusammen mit dieser ein elektromagnetisches Antriebssystem bildet.
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Die Drehlagerung der Nabe 216 gegenüber der Welle 214 erfolgt durch zwei unabhängige fluiddynamische Lagersysteme, die zwischen der Nabe 216 und der Welle 214 angeordnet sind. Auf der Welle 214 ist eine Hülse 222 angeordnet, welche die beiden fluiddynamischen Lagersysteme von einander trennt.
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Ein erstes fluiddynamisches Lagersystem wird durch eine erste Lagerscheibe 224 gebildet, die am Innenumfang der Nabe 216 angeordnet ist und durch einen Spalt 230 von der Hülse 222 beabstandet ist. Dieser Spalt 230 setzt sich entlang der Welle 214 um die Lagerscheibe 224 herum fort bis zu einem Lagerspalt 228, der die Lagerscheibe 224 von der Welle 214 und einer die Lagerscheibe abdeckenden Anschlagscheibe 226 trennt. Die Anschlagscheibe 226 ist fest mit dem Ende der Welle 214 verbunden. Zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen der Lagerscheibe 224 und der Anschlagscheibe 226 ist ein erstes Axiallager 234 vorgesehen, das durch entsprechende auf der Oberfläche der Lagerscheibe 224 und/oder der Oberfläche der Anschlagscheibe 226 gebildete Lagerstrukturen definiert ist. Der Innendurchmesser der Lagerscheibe 224 ist durch den Lagerspalt 228 ebenfalls vom Außendurchmesser der Welle 214 getrennt, wobei zwischen diesen beiden Oberflächen ein erstes Radiallager 236 vorgesehen ist, das durch entsprechende Lagerstrukturen gekennzeichnet ist. Der Lagerspalt 228 sowie auch der Spalt 230 sind mit Lagerfluid gefüllt, wobei der Spalt 230 in ein Reservoir 232 mündet, das am Außenumfang der Anschlagscheibe 226 zwischen Anschlagscheibe 226 und einer entsprechenden gegenüberliegenden Fläche der Nabe 216 gebildet ist. Dieses Reservoir 232 dient als Fluidvorrat für das Lagerfluid sowie als Abdichtung des Lagerspaltes 228. Eine verbesserte Abdichtung kann durch eine Abdeckung 242 erreicht werden, die an der Nabe 216 angeordnet ist und das Reservoir 232 überdeckt.
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Die Lagerscheibe 224 kann eine Rezirkulationsbohrung 238 aufweisen, welche einen Fluidaustausch zwischen dem Spalt 230 und dem Lagerspalt 228 erleichtert. Hierzu können die Lagerstrukturen des axialen und radialen Lagers derart ausgestaltet sein, dass die eine entsprechende Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausüben, so dass eine Zirkulation im Lagerspalt 228 bzw. Spalt 230 entsteht. Das Lagerinnere kann über eine Öffnung 240 nach Außen entlüftet werden.
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Das untere Lagersystem ist spiegelbildlich zum oberen Lagersystem ausgebildet und umfasst eine zweite Lagerscheibe 244, die getrennt durch einen Lagerspalt 248 einer zweiten Anschlagscheibe 246 gegenüberliegt. Die Lagerscheibe sowie die Anschlagscheibe 246 bilden ein zweites Axiallager 254 aus, wobei die Lagerscheibe 244 fest mit der Nabe 216 und die Anschlagscheibe 246 fest mit der Welle 214 verbunden sind. Zwischen der Hülse 222 und der zweiten Lagerscheibe 244 verbleibt wiederum ein Spalt 250 der mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Lagerspalt 248 mündet in ein Reservoir 252, welches als Fluidreservoir und Abdichtung des Lagerspaltes 248 bzw. des Spaltes 250 dient. Das Reservoir 252 verläuft zwischen dem Außenumfang der Anschlagscheibe 246 und einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche der Nabe 216. Zwischen dem Innendurchmesser der zweiten Lagerscheibe 244 und dem Außendurchmesser der Welle 214 wird ein zweites Radiallager 256 gebildet. Die zweite Lagerscheibe 246 kann mindestens eine Rezirkulationsbohrung 258 umfassen, die für eine Zirkulation des Lagerfluids zwischen dem Lagerspalt 248 und dem Spalt 250 sorgt.
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Die offenen Enden der Lagerspalte 228, 248 im Bereich der Hülse 222 können jeweils durch eine zwischen der Hülse 222 und der Nabe 216 definierte Spaltdichtung 262, 264 abgedichtet sein. Hierbei kann auch in bekannter Weise eine aktive Pumpdichtung vorgesehen sein, deren Pumpstrukturen auf der Oberfläche eines Innendurchmessers der Nabe 216 und/oder eines Außendurchmessers der Hülse 222.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Basis
- 12
- Statoranordnung
- 14
- Welle
- 16
- Nabe
- 18
- Magnetanordnung
- 20
- Joch
- 22
- Hülse
- 24
- Lagerscheibe (erste)
- 26
- Anschlagscheibe (erste)
- 28
- Lagerspalt (erster)
- 30
- Spalt
- 32
- Reservoir
- 34
- Axiallager
- 36
- Radiallager
- 38
- Rezirkulationsbohrung
- 40
- Öffnung
- 42
- Dichtung
- 44
- Lagerscheibe (zweite)
- 46
- Anschlagscheibe (zweite)
- 48
- Lagerspalt (zweiter)
- 50
- Spalt
- 52
- Reservoir
- 54
- Axiallager
- 56
- Radiallager
- 58
- Rezirkulationsbohrung
- 62
- Dichtung
- 110
- Basis
- 112
- Statoranordnung
- 114
- Welle
- 116
- Nabe
- 118
- Magnetanordnung
- 120
- Joch
- 122
- Hülse
- 124
- Lagerscheibe (erste)
- 126
- Anschlagscheibe (erste)
- 128
- Lagerspalt (erster)
- 130
- Spalt
- 132
- Reservoir
- 134
- Axiallager
- 136
- Radiallager
- 138
- Rezirkulationsbohrung
- 140
- Öffnung
- 142
- Dichtung
- 144
- Lagerscheibe (zweite)
- 146
- Anschlagscheibe (zweite)
- 148
- Lagerspalt (zweiter)
- 150
- Spalt
- 152
- Reservoir
- 154
- Axiallager
- 156
- Radiallager
- 158
- Rezirkulationsbohrung
- 162
- Dichtung
- 210
- Basis
- 212
- Statoranordnung
- 214
- Welle
- 216
- Nabe
- 218
- Magnetanordnung
- 220
- Joch
- 222
- Hülse
- 224
- Lagerscheibe (erste)
- 226
- Anschlagscheibe (erste)
- 228
- Lagerspalt (erster)
- 230
- Spalt
- 232
- Reservoir
- 234
- Axiallager
- 236
- Radiallager
- 238
- Rezirkulationsbohrung
- 240
- Öffnung
- 242
- Abdeckung
- 244
- Lagerscheibe (zweite)
- 245
- Anschlagscheibe (zweite)
- 248
- Lagerspalt (zweiter)
- 250
- Spalt
- 252
- Reservoir
- 254
- Axiallager
- 256
- Radiallager
- 258
- Rezirkulationsbohrung
- 260
- Abdeckung
- 262
- Dichtung
- 264
- Dichtung
