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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor,
insbesondere für einen Spindelmotor, vorzugsweise für
einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem. Derartige Spindelmotoren werden
beispielsweise zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken verwendet.
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Stand der Technik
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Ein
Elektromotor bzw. Spindelmotor der eingangs beschriebenen Art umfasst
im Wesentlichen ein feststehendes Motorbauteil sowie ein drehbewegliches
Motorbauteil und mindestens ein zwischen diesen beiden Bauteilen
angeordnetes Lagersystem. Als Lagersystem werden vorzugsweise fluiddynamische Lagersysteme
eingesetzt. Das drehbewegliche Motorbauteil wird in bekannter Weise
mittels eines elektromagnetischen Antriebssystems drehend angetrieben.
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Eine
bekannte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem
Lagersystem ist in der
DE
10 2007 008 860 A1 offenbart. Der Spindelmotor umfasst
eine Grundplatte, in welcher eine Lagerbuchse eingesetzt ist. Die
Lagerbuchse weist eine axiale Bohrung zur Aufnahme einer Welle auf.
Die Welle ist relativ zur Lagerbuchse durch ein fluiddynamisches
Lagersystem gelagert. Die Welle trägt eine Nabe, auf der
z. B. eine oder mehrere Speicherplatten eines Speicherplattenlaufwerkes
angeordnet werden können. Eine Verschiebung der beschriebenen
Anordnung entlang der Rotationsachse wird durch ein fluiddynamisches
Axiallager verhindert, das durch die Oberfläche der Stirnseite
der Lagerbuchse sowie eine Fläche auf der Unterseite der Nabe
gebildet wird. Das elektromagnetische Antriebssystem umfasst einen
Rotormagnet der am Rotorbauteil des Spindelmotors angeordnet ist.
Der Rotormagnet weist zwei oder mehrere, über den Umfang
verteilte magnetische Pole auf. Der Stator weist zwei oder mehrere
Statorpole auf, die jeweils durch Nuten voneinander getrennt sind.
Die Statorpole und die Pole des Rotormagneten sind konzentrisch
zueinander angeordnet. Der Stator besteht in der Regel aus einem
genuteten Statorblechpaket, d. h. aus einer Reihe von übereinander
geschichteten ferromagnetischen Blechen.
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Da
die beschriebene Anordnung nur ein einziges fluiddynamisches Axiallager
umfasst, ist es notwendig, eine axiale Gegenkraft oder Vorspannung
zu erzeugen, die entgegen gesetzt der Kraft des Axiallagers wirkt.
Dies wird oftmals durch magnetische Kräfte erzielt. Beispielsweise
kann der feststehende Stator relativ zum Rotormagneten axial versetzt
angeordnet werden, so dass eine axiale Zugkraft auf die Nabe entsteht,
die der Lagerkraft des Axiallagers entgegen wirkt. Alternativ oder
zusätzlich kann unterhalb des Rotormagneten an der Basisplatte
ein ferromagnetischer Zugring angeordnet sein, der durch den Rotormagneten
angezogen wird, so dass eine axiale Kraft erzeugt wird, die der
axialen Kraft des Axiallagers entgegen wirkt. Dies ist beispielsweise
in der
US 5,623,382 dargestellt.
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Der
Zugring muss in einer bestimmten Lage relativ zum Rotormagneten
und zum Stator positioniert werden, damit er die geforderte Aufgabe
erfüllt. Bei der Fertigung muss daher der Zugring unter
Einhaltung der geforderten Toleranzen montiert werden. Die Montage
des Zugrings erfordert daher einen zusätzlichen Arbeitsschritt.
Außerdem verursacht der Einsatz des Zugrings zusätzliche
Materialkosten.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen Stator für einen Elektromotor
anzugeben, der ein fluiddynamisches Axiallager mit magnetischer
Vorspannung aufweist, wobei die Mittel zur Erzeugung dieser magnetischen
Vorspannung kostengünstiger und mit geringerem Montageaufwand
bereitgestellt werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ein Elektromotor
mit einem erfindungsgemäßen Stator ist im nebengeordneten
Anspruch 12 offenbart.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der
erfindungsgemäße Stator umfasst einen Statorkern
mit mehreren Statorpolen, die um eine zentrale Achse angeordnet
sind. Der Statorkern besteht aus einem Blechpaket mit mehreren übereinander
liegenden Statorblechen. Erfindungsgemäß ist nun
mindestens ein Statorblech als Zugblech ausgebildet, dessen Formgebung
sich von der Formgebung der anderen Statorbleche unterscheidet und das über
die Abmessungen des Statorkerns in axialer und/oder in radialer
Richtung hinausragt. Der Stator kann dabei für einen Außenläufermotor
oder für einen Innenläufermotor ausgebildet sein.
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Der
Stator ist derart in dem Spindelmotor angeordnet, dass der Statorkern
einem Rotormagneten in Richtung senkrecht zur zentralen Achse gegenüberliegt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt ein Abschnitt
des Zugblechs dem Rotormagneten außerdem in Richtung der
zentralen Achse gegenüber. Dieser Abschnitt des Zugblechs
erfüllt zusammen mit dem Rotormagneten die Aufgabe der magnetischen
Vorspannung bzw. eines magnetischen Gegenlagers zum Axiallager des
Spindelmotors.
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Der
Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein Teil des Blechpaketes
des Stators eine Komponente zur Erzeugung einer magnetischen Vorspannung
bildet. Es ist erfindungsgemäß kein separater
Zugring mehr notwendig, der in einem zusätzlichen Montageschritt
an der Basisplatte des Spindelmotors montiert werden muss. Vielmehr
ist der Zugring nun Teil des Stators, indem ein oder mehrere Statorbleche
als Zugbleche ausgebildet sind und die Aufgabe des Zugringes übernehmen.
Diese Zugbleche sind vorzugsweise endseitig am Blechstapel angeordnet.
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Bei
der Montage eines separaten Zugringes musste dieser in einem eigenen
Montageschritt in Bezug auf die Position des Stators und auch des
Rotors bzw. des Rotormagneten ausgerichtet werden. Wird das Zugblech
nun als Teil des Stators gefertigt, so entfällt der eigene
Montageschritt für die Montage des Zugrings und auch eine
separate Positionierung, da der Stator lediglich in Bezug auf den
Rotormagneten ausgerichtet werden muss und das Zugblech automatisch
die richtige Position unterhalb des Rotormagneten oder seitlich
davon einnimmt. Es sind insbesondere die notwendigen Montagetoleranzen
bei Verwendung eines Zugbleches deutlich einfacher einzuhalten bzw.
im Allgemeinen deutlich geringer im Vergleich zur Verwendung eines
separaten Zugringes.
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Der
Stator bzw. der Statorkern ist in bekannter Weise ringförmig
ausgebildet und weist einen Außendurchmesser, einen Innendurchmesser
und zwei Stirnseiten auf.
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Das
Zugblech weist nun erfindungsgemäß einen Außendurchmesser
auf, der größer ist als der Außendurchmesser
der anderen Statorbleche. Dies ist insbesondere bei einem Außenläufermotor
vorgesehen. Bei einem Innenläufermotor weist das Zugblech
einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser
der anderen Statorbleche. Auf diese Weise kann das Zugblech axial
unterhalb bzw. oberhalb des Rotormagneten positioniert werden.
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Das
Zugblech ist ringförmig ausgebildet und kann im Randbereich
L-förmig oder Z-förmig gebogen sein oder radial über
den Statorblechstapel hinausragen, so dass es sowohl in axialer
Richtung als auch radialer Richtung über den Umriss des
Statorkerns hinaussteht.
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Das
Zugblech bildet, wie auch die anderen Bleche des Blechpaketes, mehrere
Statorpole aus und weist zwischen den Statorpolen liegende Nuten auf,
so dass die Statorwicklungen auf die Statorpole aufgebracht werden
können. Nachdem die Statorpole bewickelt sind, kann auf
den radial über den Stator hinaus stehenden Abschnitten
des Zugbleches ein durchgehender ferromagnetischer Ring angeordnet werden,
der dann zusammen mit den Abschnitten des Zugbleches einen durchgehenden
Zugring bildet. Dadurch wird die auf den Rotormagneten wirkende
magnetische Anziehungskraft erhöht und damit auch die durch
den Zugring erzielbare axiale Gegenkraft zum Axiallager des Spindelmotors.
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Um
die Variationen der Magnetkraft auszugleichen, die durch die einzelnen
Statorpole über den Umfang des Stators verursacht wird,
kann der ferromagnetische Ring sowohl in radialer Richtung als auch
in axialer Richtung gewellt ausgebildet sein. Dadurch variiert der
Außendurchmesser oder Innendurchmesser des ferromagnetischen
Ringes bzw. der Abstand des ferromagnetischen Ringes zum Rotormagneten.
Die Schwankungen der magnetischen Anziehungskraft auf den ferromagnetischen
Ring über den Umfang des Stators werden dadurch ausgeglichen,
so dass die vom ferromagnetischen Ring auf den Rotormagneten ausgeübte
Anziehungskraft über den Umfang des Rotors im Wesentlichen
konstant bleibt.
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Ein
Elektromotor, vorzugsweise Spindelmotor, mit einem solchen Stator
umfasst ein feststehendes Motorbauteil sowie ein drehbewegliches
Motorbauteil, das relativ zum feststehenden Motorbauteil um eine
zentrale Achse drehbar gelagert ist. Die Lagerung erfolgt vorzugsweise über
ein fluiddynamisches Lagersystem mit mindestens einem fluiddynamischen
Radiallager und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager. Die
elektromagnetische Antriebseinheit umfasst den erfindungsgemäßen
Stator, der am feststehenden Motorbauteil angeordnet ist und einen
Statorkern mit mehreren Statorpolen umfasst, die um die zentrale
Achse angeordnet sind. Der Statorkern ist aus einem Blechpaket gebildet,
dass aus mehreren übereinanderliegenden Statorblechen besteht.
Es ist ein ringförmiger Rotormagnet vorhanden, der am drehbeweglichen
Motorbauteil radial gegenüberliegend dem Stator angeordnet
ist. Der Stator umfasst mindestens ein Statorblech, das als Zugblech
ausgebildet ist und dessen Formgebung sich von der Formgebung der
anderen Statorbleche unterscheidet und das über die Abmessungen
des Statorkerns hinausragt.
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Um
eine zusätzliche magnetische Axialkraft zu erzeugen, die
der Lagerkraft des Axiallagers entgegengerichtet ist, kann es erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der Rotormagnet außerhalb der magnetischen Mitte
des Stators axial versetzt angeordnet ist. Dadurch wird zwischen
dem Stator und dem Rotormagneten nicht nur eine radial gerichtete Kraft
erzeugt, sondern auch eine axial gerichtete Kraftkomponente, die
entgegengesetzt der Kraftkomponente des Axiallagers gerichtet ist.
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Ein
Spindelmotor mit einem Stator der beschriebenen Art kann vorzugsweise
zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerkes verwendet
werden. Ein solches Festplattenlaufwerk umfasst mindestens eine
Speicherplatte, und Lese- und Schreibeinrichtungen zum Lesen und
Schreiben von Daten von und auf die Speicherplatte.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Aus den Zeichnungen und ihrer
Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Spindelmotors in einem Gehäuse
eines Festplattenlaufwerkes
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2 zeigt
einen Schnitt durch den Spindelmotor aus 1.
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3 zeigt
eine vergrößerte Darstellung durch den Bereich
des Stators und den Rotormagneten aus 2.
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4 zeigt
eine Ansicht einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Stators von oben.
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5 zeigt
eine Ansicht des Stators aus 4 von unten.
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6 zeigt
einen Querschnitt durch den Stator der 4 und 5.
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7 zeigt
eine Explosionsdarstellung der einzelnen Statorbleche des Stators
aus 6.
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8 zeigt
eine Ansicht einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Stators von oben.
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9 zeigt
die Ansicht des Stators aus 8 von unten
mit einem aufgebrachten ferromagnetischen Ring.
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10 zeigt
einen vergrößerten Schnitt des Stators aus 8 und 9.
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11 zeigt
einen ersten Montageschritt des Stators gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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12 zeigt
einen zweiten Montageschritt des Stators gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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13 zeigt
einen dritten Montageschritt des Stators gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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14 zeigt
einen vierten Montageschritt des Stators gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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15 zeigt einen fünften Montageschritt des
Stators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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16 zeigt
eine Ansicht einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Stators mit gewelltem ferromagnetischem Ring.
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17 zeigt
eine Seitenansicht des Stators aus 16.
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18 zeigt
eine Ansicht einer vierten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Stators von oben.
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19 zeigt
eine Ansicht des Stators aus 18 von
unten.
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20 zeigt
einen Querschnitt durch den Stator der 18 und 19.
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21 zeigt
eine Ansicht einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Stators von oben.
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22 zeigt
den Stator aus 21 von unten.
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23 zeigt
einen Schnitt durch den Stator der 21 und 22.
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Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen der Erfindung
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 12 eines
Festplattenlaufwerkes 10. In dem Gehäuse 12 ist
ein Spindelmotor 14 angeordnet, auf welchem mindestens
eine Speicherplatte (nicht dargestellt) des Festplattenlaufwerkes
montiert ist. Der Spindelmotor 14 treibt die Speicherplatte
drehend an. Durch entsprechende Lese- und Schreibeinrichtungen (nicht
dargestellt) können Daten von der Speicherplatte gelesen
und auf die Speicherplatte geschrieben werden. Die Funktion eines
Festplattenlaufwerkes ist hinlänglich bekannt und soll
hier nicht weiter ausgeführt werden.
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2 zeigt
einen Schnitt durch den Spindelmotor 14, wie er erfindungsgemäß ausgestaltet
werden kann. Der Spindelmotor 14 umfasst eine Basisplatte 16,
welche eine zentrale Öffnung zur Aufnahme einer Lagerbuchse 18 aufweist.
Eine Welle 20 ist in einer Bohrung der Lagerbuchse 18 drehbar
aufgenommen, und durch einen Lagerspalt 26 von der Lagerbuchse 18 getrennt.
Der Lagerspalt 26 ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise
einem Lageröl, gefüllt. Die Welle 20 trägt
an einem aus der Lagerbuchse 18 herausstehenden Ende eine
Nabe 28. Die Nabe 28 weist einen im Wesentlichen
topfförmigen Querschnitt auf und eine flache Unterseite,
die der Stirnseite der Lagerbuchse 18 gegenüber
liegt. Die Stirnseite der Lagerbuchse 18 und die flache
Unterseite der Nabe 28 sind ebenfalls durch den Lagerspalt 26 voneinander
getrennt. Die flache Unterseite der Nabe 28 bildet mit
der Stirnseite der Lagerbuchse 18 ein fluiddynamisches
Axiallager 34 aus, während die Welle 20 und
die Lagerbuchse 18 getrennt jeweils zwei Radiallager 30, 32 ausbilden.
Der Lagerspalt 26 erstreckt sich entlang der Lagerbuchse 18 und
der Welle 20 und weiter entlang der Stirnseite der Lagerbuchse 18 und
der Unterseite der Nabe 28. Am Außendurchmesser
des Axiallagers 34 geht der Lagerspalt 26 in einen
Spalt mit größerem Spaltabstand über,
und bildet einen kapillaren konischen Dichtungsspalt 36,
der sich axial entlang des Außenumfangs der Lagerbuchse 18 fortsetzt
und durch einen axialen Abschnitt der Nabe 28 begrenzt
wird.
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An
ihrem unteren Ende weist die Welle 20 einen Stopperring 22 auf,
der beispielsweise einteilig mit der Welle 20 ausgebildet
sein kann, aber auch als separates Bauteil mit der Welle 20 verbunden
werden kann. Der Stopperring 22 ist in einer Aussparung der
Lagerbuchse 18 angeordnet, die durch eine Abdeckplatte 24 verschlossen
ist. Die Aussparung in der Lagerbuchse 18 grenzt an den
Lagerspalt an und ist mit Lagerfluid gefüllt. Der Stopperring 22 verhindert
durch Anschlagen an einer Stufe der Lagerbuchse 18 eine übermäßige
axiale Bewegung der Welle 20 in der Lagerbuchse 18.
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Die
beiden Radiallager 30, 32 sind in bekannter Weise
durch Lagerrillenstrukturen (nicht dargestellt) gekennzeichnet,
die auf einer oder beiden sich gegenüber liegenden Lageroberflächen
angeordnet sind. Das Axiallager 34 ist ebenfalls durch
Lagerrillenstrukturen (nicht dargestellt) gekennzeichnet, die auf
der Stirnseite der Lagerbuchse 18 und/oder der Unterseite
der Nabe 28 angeordnet sind. Um eine Zirkulation des Lagerfluids
im Lagerspalt sicher zu stellen, kann in der Lagerbuchse 18 ein
Rezirkulationskanal 38 vorgesehen sein, der entfernte Abschnitte
des Lagerspaltes 26 miteinander verbindet.
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Der
Spindelmotor 14 umfasst ein elektromagnetisches Antriebssystem,
das im Wesentlichen aus einem an der Basisplatte 16 angeordneten
Stator 42 und einem an der Nabe 28 angeordneten
Rotormagneten 40 besteht. Der Stator 42 weist
beispielsweise neun, durch Nuten getrennte Pole auf, wobei drei Pole
jeweils eine gemeinsame Phasenwicklung tragen. Durch entsprechende
Bestromung der unterschiedlichen Phasenwicklungen des Stators 42 wird ein
elektromagnetisches Drehfeld erzeugt, welches auf den Rotormagneten 40 einwirkt
und die Nabe 28 in Drehung versetzt. Der Rotormagnet 40 weist
beispielsweise zwölf Magnetpole, d. h. sechs Polpaare auf,
die in abwechselnder Reihenfolge über den Umfang des Rotormagneten 40 verteilt
angeordnet sind.
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3 zeigt
eine vergrößerte Ansicht des Stators 42 und
des radial gegenüberliegend angeordneten Rotormagneten 40.
Es ist eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Stators 42 dargestellt. Der Stator 42 umfasst
einen Statorkern 42a, der im Wesentlichen ringförmig
ausgebildet ist (vgl. 4). Der Statorkern 42a besteht
aus mehreren übereinander gestapelten Statorblechen 42b,
die ein sogenanntes Blechpaket bilden. In bekannter Weise kann der
Statorkern 42a zu Isolierzwecken mit einer elektrisch isolierenden
Beschichtung 42c versehen sein. Der Stator 42 bildet
eine Reihe von Statorpolen aus, welche mit Phasenwicklungen 42d bewickelt sind.
Die Statorbleche 42b haben alle im Wesentlichen dieselbe
Form, wobei mindestens ein Deckblech vorgesehen ist, dessen Form
sich von den übrigen Statorblechen 42b unterscheidet
und das vorzugsweise endseitig auf dem Statorblechpaket angeordnet
ist. Das Deckblech ist als Zugblech 42e ausgebildet, das
im Gegensatz zu den übrigen Statorblechen 42b einen
Fortsatz 42f aufweist, der sich über den Außendurchmesser
des Statorkerns 42a hinaus erstreckt. Dieser Fortsatz 42f erstreckt
sich in axialer und in radialer Richtung über die Oberfläche
des Statorkerns 42a hinaus. Der Fortsatz 42f ist
etwa L-förmig ausgebildet, wobei ein Abschnitt des Fortsatzes 42f in
axialer Richtung gegenüber der Stirnseite des Rotormagneten 40 zu
liegen kommt, wenn der Stator an seiner vorgesehenen Position montiert
wird. Der Rotormagnet 40 übt eine Anziehungskraft
in axialer Richtung auf den Fortsatz 42f des Zugbleches 42e aus,
die entgegengesetzt zur Lagerkraft des Axiallagers 34 gerichtet
ist. Das Zugblech 42e und der Rotormagnet 40 bilden
daher ein magnetisches Gegenlager zum Axiallager 34.
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Zusätzlich
kann eine dem Axiallager 34 entgegenwirkende Kraft durch
einen axialen Versatz zwischen dem Rotormagneten 40 und
dem Stator 42 erzeugt werden. Dieser axiale Versatz ist
ebenfalls aus 3 zu entnehmen, wo deutlich
wird, dass der Statorkern 42a nicht mittig in Bezug auf
den Rotormagneten 40 angeordnet ist sondern in axialer
Richtung verschoben.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Stators 42 bzw. des Statorkerns 42a aus 3.
Man erkennt die an den jeweiligen Statorpolen angeordnete Fortsätze 42f des
Zugbleches 42e. Die Fortsätze 42f erstrecken
sich radial nach außen in einem entsprechend axialen Abstand
zum übrigen Statorkern 42a. 5 zeigt
die Ansicht des Stators 42 von unten.
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6 zeigt
noch einmal einen Schnitt durch den Stator 42 im Bereich
eines Statorpols, ähnlich wie in 3.
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In 7 ist
eine Explosionsdarstellung des Stators 42 dargestellt.
Der Stator 42 besteht aus einzelnen Statorblechen 42b und
einem stirnseitigen Zugblech 42e.
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8 zeigt
eine zweite Ausgestaltung der Erfindung, die eine Abwandlung der
ersten Ausgestaltung ist. Der Stator 42 ist identisch ausgebildet wie
der Stator gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 3 bis 7. Der Stator 42 besteht
aus einem Stapel von Statorblechen und dem stirnseitig angeordneten
Zugblech 42e mit abgebogenen Fortsätzen 42f.
Auf den Fortsätzen 42f des Zugbleches 42e ist ein
ferromagnetischer Ring 44 angeordnet, der mit den Fortsätzen 42f verbunden
wird. Der ferromagnetische Ring vereint die Fortsätze 42f und
bildet einen geschlossenen Magnetkreis über den Umfang
des Stators 42. Der ferromagnetische Ring kann eine höhere
magnetische Kraft auf den Rotormagneten ausüben als die
Fortsätze 42f.
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9 zeigt
eine Ansicht von unten auf den ferromagnetischen Ring 44,
der mit den Ansätzen 42f des Zugbleches 42e verbunden
ist.
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In 10 ist
die Anordnung der 8 und 9 im Schnitt
dargestellt. Der ferromagnetische Ring 44 hat wie die Fortsätze 42f einen
größeren Außendurchmesser als der übrige
Statorkern 42a und kommt axial versetzt zum Statorkern 42a zu
liegen, genau unterhalb des Rotormagneten 40, wie es in 3 dargestellt
ist. Dabei wird der ferromagnetische Ring 44 erst nach
dem Bewickeln der Statorpole mit Wickeldraht montiert.
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Die 11 bis 15 zeigen beispielhaft eine Ansicht des
erfindungsgemäßen Stators 42 während einzelner
Montageschritte.
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Wie
in 11 dargestellt, werden die einzelnen Statorbleche 42b des
Statorkerns 42a ausgestanzt, übereinander gestapelt
und etwa mittels Stanzpaketierens miteinander verbunden. Das Zugblech 42e wird
ebenfalls ausgestanzt und die Fortsätze 42f entsprechend
den Vorgaben gebogen. Das Zugblech 42e wird mit dem übrigen
Statorkern 42a verbunden, so dass dessen Fortsätze 42f axial
nach unten und radial nach außen vom Statorkern 42a abstehen.
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In
einem nächsten Schritt gemäß 12 wird
der Statorkern 42a mitsamt den Fortsätzen 42f mit
einer elektrisch isolierenden Beschichtung 42c versehen.
Die Beschichtung 42c kann aus Kunststoff oder Harz bestehen,
und dient dazu, den Statorkern 42a elektrisch zu isolieren
und vor Umwelteinflüssen zu schützen.
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In
einem weiteren Schritt gemäß 13 werden
die Statorpole mit entsprechenden Phasenwicklungen 42d bewickelt.
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Im
nächsten Schritt gemäß 14 kann
nun der ferromagnetische Ring 44 auf die Fortsätze 42f der
Zugbleche 42e aufgebracht und befestigt werden. Der ferromagnetische
Ring 44 kann erst nach dem Bewickeln der Statorpole aufgebracht
werden, da sonst ein Aufbringen der Phasenwicklungen 42d nicht
möglich ist.
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Gemäß 15 wird in einem letzten Schritt der ferromagnetische
Ring 44 mit den Fortsätzen 42f des Zugbleches
verbunden, beispielsweise durch Punkschweißung, durch Laserschweißen
oder Klebung.
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16 zeigt
eine weitere, abgewandelte Ausgestaltung eines Stators 42.
Gegenüber dem Stator der 8 bis 15 unterscheidet sich der Stator 42 aus 16 dadurch,
dass ein anderer ferromagnetischer Ring 144 verwendet wird.
Dieser ferromagnetische Ring 144 ist gewellt ausgebildet.
Der ferromagnetische Ring 144 kann sowohl in radialer Richtung,
also quer zur zentralen Achse 50 des Stators 42,
als auch in axialer Richtung, also in Richtung der zentralen Achse 50 des
Stators 42, gewellt sein. Die radiale Wellung, die sowohl
am Außendurchmesser als auch am Innendurchmesser des ferromagnetischen
Ringes 144 vorgesehen sein kann, wird durch entsprechende
Einbuchtungen oder Ausbuchtungen erzielt. Dadurch variiert der Außendurchmesser
bzw. Innendurchmesser des ferromagnetischen Ringes 144 über
dessen Umfang. Vorzugsweise ist der Durchmesser des ferromagnetischen
Rings im Bereich der Statorpole geringer als der Durchmesser im Bereich
zwischen den Statorpolen (Nutenbereichen).
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Die
axial gerichtete Wellung wird durch entsprechendes dreidimensionales
Stanzen oder Biegen des ferromagnetischen Ringes 144 erreicht.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem Statorkern 42a und
dem ferromagnetischen Ring 44 im Bereich der Statorpole
geringer, als der Abstand im Bereich zwischen den Statorpolen (Nutenbereichen).
Diese Variation des Abstandes oder des Durchmessers des ferromagnetischen
Ringes 144 in Bezug auf den Statorkern 42a und
somit auch in Bezug auf den Rotormagneten 40 dient dazu,
die Schwankungen des bei Rotation des Rotormagneten um den Stator
auftretenden Magnetfeldes auszugleichen. Es soll erreicht werden,
dass die Magnetkraft zwischen dem ferromagnetischen Ring 144 und
dem Rotormagneten 40 unabhängig von der Stellung
des Rotormagneten 40 in Bezug auf den Stator 42 weitgehend
gleich bleibt.
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In
den 18 bis 20 ist
eine weitere Ausgestaltung eines Stators 142 dargestellt.
Der Stator 142 umfasst einen Statorkern 142a,
der in der Formgebung dem Statorkern des vorhergehend beschriebenen
Stators 42 entspricht. Der Statorkern 142a besteht
aus einer Anzahl von Statorblechen 142b, die übereinander
geschichtet sind. Die Stirnseite trägt ein abschließendes
Blech in Form eines Zugbleches 142e, das radial nach außen
weisende Fortsätze 142f aufweist. Im Gegensatz
zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist das Zugblech 142e nicht
gebogen oder abgewinkelt sondern gerade und eben ausgebildet. Die
Fortsätze 142f steht nur in radialer Richtung über
den Statorkern 142a hinaus. Ein axialer Versatz der Fortsätze 142f ist
nicht vorgesehen. Diese Art von Stator 142 ist besonders
für Motoren mit Rotormagneten 40 geeignet, die
eine geringe axiale Ausdehnung haben. Die Ausführung eignet
sich auch für Motoren, die einen großen axialen
Versatz zwischen Rotormagnet 40 und Stator 142 aufweisen,
so dass die Fortsätze 142f des Zugbleches 142e getrennt
durch einen Luftspalt axial unterhalb des Rotormagneten 40 angeordnet
werden können.
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Ein
letztes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 21 bis 23 dargestellt.
Der Stator 242 umfasst einen Statorkern 242a,
der in seiner Formgebung dem Statorkern der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
entspricht. Der Statorkern 242a besteht aus einer Reihe
von Statorblechen 242b. Auf einer Stirnseite des Statorkerns 242a ist ein
L-förmig abgewinkeltes Zugblech 242e vorgesehen,
das axial ausgerichtete Fortsätze 242f aufweist. Die
Fortsätze 242f vergrößern die
axiale Ausdehnung des Statorkerns 242a, so dass eine dem
Rotormagneten zugewandte, vergrößerte magnetisch wirksame
Fläche entsteht. Durch die vergrößerte
axiale Ausdehnung des Stators 242 kann ein größerer axialer
Versatz zwischen dem Stator 242 und dem Rotormagneten 40 vorgesehen
werden, woraus sich eine größere axiale Kraftkomponente
ergibt, die der Kraft des fluiddynamischen Axiallagers 34 entgegenwirkt.
Das Zugblech 242e wirkt in diesem Ausführungsbeispiel
nicht axial auf den Rotormagneten 40 ein, sondern in radialer
Richtung, wobei durch einen axialen Versatz zwischen Stator 242 und
dem Rotormagneten 40 eine axiale Kraftkomponente erzeugt wird.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurden Spindelmotoren
bzw. Statoren beschrieben, die als Außenläufermotoren
ausgebildet sind. In gleicher Weise können jedoch auch
Innenläufermotoren, bei denen der Rotormagnet radial innen
liegend des Stators angeordnet ist, von der Erfindung umfasst sein.
Das bedeutet, dass die Statorpole radial nach innen gerichtet sind,
und auch die Fortsätze des Zugbleches radial innen am Stator
liegen.
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Weiterhin
ist es erfindungsgemäß vorgesehen, nicht nur ein
Blech des Blechstapels des Stators als Zugblech auszubilden, sondern
zwei oder mehrere vorzugsweise übereinander liegende Bleche.
Der Stator umfasst dann mehrere regulär geformte Statorbleche
sowie zwei oder mehrere als Zugbleche ausgeformte Bleche.
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- 10
- Festplattenlaufwerk
- 12
- Gehäuse
- 14
- Spindelmotor
- 16
- Basisplatte
- 18
- Lagerbuchse
- 20
- Welle
- 22
- Stopperring
- 24
- Abdeckplatte
- 26
- Lagerspalt
- 28
- Nabe
- 30
- Radiallager
- 32
- Radiallager
- 34
- Axiallager
- 36
- Dichtungsspalt
- 38
- Rezirkulationskanal
- 40
- Rotormagnet
- 42,
142, 242
- Stator
- 42a,
142a, 242a
- Statorkern
- 42b,
142b, 242b
- Statorblech
- 42c
- Beschichtung
- 42d
- Statorwicklung
- 42e,
142e, 242e
- Zugblech
- 42f,
142f, 242f
- Fortsatz
- 44
- ferromagnetischer
Ring
- 50
- zentrale
Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007008860
A1 [0003]
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