DE102009019170A1 - Fluiddynamisches Lager - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem mit einem feststehenden Lagerbauteil und einem beweglichen Lagerbauteil, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind. Es sind zwei voneinander beabstandete und durch Radiallagerrillen gekennzeichnete Radiallagerbereiche vorhanden. Zwischen den Radiallagerbereichen ist ein Separatorbereich mit größerer Lagerspaltbreite angeordnet. Die Radiallagerrillen der beiden Radiallagerbereiche weisen einander zugewandte innere Enden und voneinander abgewandte äußere Enden auf. zumindest die äußeren Enden der Radiallagerrillen sind durch Verbindungsrillen miteinander verbunden. Erfindungsgemäß sind angrenzend an die Verbindungsrillen eigens dafür vorgesehene Abriebzonen angeordnet, die vorhanden sind, um einen Materialabrieb an anderen Bereichen des Lagers zu verhindern.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lager, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors. Derartige Spindelmotoren werden beispielsweise zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken oder Lüftern eingesetzt.
  • Stand der Technik
  • Fluiddynamische Lagersysteme bekannter Bauart umfassen ein feststehendes Lagerbauteil und ein bewegliches Lagerbauteil, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind. Es sind meist zwei voneinander beabstandete und durch Radiallagerrillen gekennzeichnete Radiallagerbereiche vorhanden. Die Radiallagerillen der beiden Radiallagerbereiche weisen einander zugewandte innere Enden und voneinander abgewandte äußere Enden auf. Die äußeren Enden der Radiallagerrillen können durch Verbindungsrillen miteinander verbunden sein.
  • Die US 5 407 281 A zeigt ein fluiddynamisches Lager mit Radiallagerrillen, deren Enden durch Verbindungsrillen miteinander verbunden sind. Die Verbindungsrillen dienen dem Druckausgleich zwischen den einzelnen Radiallagerrillen, wodurch Zonen von sehr hohem Druck im Lagerfluid verhindert werden. Ferner dienen die Verbindungsrillen als Reservoir für das durch die Radiallagerrillen gepumpte Lagerfluid.
  • Bei dieser bekannten Ausgestaltung eines fluiddynamischen Lagers besteht das Problem, dass insbesondere beim Start- und Stoppbetrieb, das bewegliche Lagerbauteil, meist die Welle, in der Lagerbohrung des feststehenden Lagerbauteils verkippt. Bei geringer Relativgeschwindigkeit zwischen den Lagerbauteilen bzw. beim Stillstand erzeugen die Lagerrillenstrukturen keinen ausreichenden fluiddynamischen Druck im Lager, so dass die Welle innerhalb der Lagerbohrung eine entsprechende Kipplage einnimmt. Dabei berührt die äußere Fläche der Welle die innere zylindrische Fläche der Lagerbohrung zumindest teilweise und es entsteht ein Materialabrieb. Insbesondere im Übergangsbereich zwischen den Lagerrillenstrukturen und den unstrukturierten Bereichen der Welle bzw. im Bereich der Verbindungsrille der Lagerrillenstrukturen entsteht ein entsprechender Materialabrieb an der Welle bzw. der Lagerbuchse. Der Abrieb ist umso größer, je höher das Lager belastet ist. Diese Abriebpartikel verunreinigen das Lagerfluid und verändern die Geometrie der Lagerrillenstrukturen. Die Folge ist eine Änderung der Viskosität des Lagerfluids bzw. der Druckverhältnisse im Lager durch die veränderte Geometrie der Lagerrillenstrukturen. Die Lagerrillenstrukturen sind teilweise asymmetrisch ausgebildet, und durch den Abrieb wird diese gewollte Asymmetrie zu Ungunsten der Lagereigenschaften verändert.
  • In der US 2005/025402 A1 wurde das Problem der kippenden Welle und des dadurch entstehende Abriebs der Lagerbauteile beim Starten und Stoppen des Lagers erkannt. In dieser US-Schrift wird vorgeschlagen, die entstehenden Partikel des Abriebes durch einen Partikelfilter zurückzuhalten, damit diese nicht das gesamte Lagerfluid verschmutzen.
  • Die EP 1 098 096 A1 befasst sich ebenfalls mit dem Problem der kippenden Welle und des Abriebs beim Starten und Stoppen des Lagers. Bisher war es bekannt, die Welle durch äußere Kräfte in eine bestimmte Kipplage zu zwingen z. B. mit Hilfe des Magnetsystems des Motors. In der EP-Schrift wird vorgeschlagen, die Kante der Lagerbuchse bzw. die entsprechend gegenüberliegende Fläche der Welle abzuschrägen, so dass bei der erwarteten Kipplage der Welle die vom Abrieb gefährdeten Flächen im Wesentlichen parallel zueinander stehen und kein Abrieb erzeugt wird.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für das Abriebproblem befassen sich also damit, den Abrieb durch verändern der Lagerbohrung gänzlich zu verhindern bzw. die entstandenen Abriebpartikel aus dem Lagerfluid zu filtern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein fluiddynamisches Lager anzugeben, bei dem die Auswirkungen des oben genannten Abriebproblems jedoch nicht der Abrieb selbst verhindert werden. Die ursprünglichen Lagereigenschaften sollen trotz Abrieb aufrechterhalten werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein fluiddynamisches Lager gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das fluiddynamische Lagersystem umfasst ein feststehendes Lagerbauteil und ein bewegliches Lagerbauteil, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind. Es sind zwei voneinander beabstandete und durch Radiallagerrillen gekennzeichnete Radiallagerbereiche vorhanden, wobei die Radiallagerrillen der beiden Radiallagerbereiche einander zugewandte innere Enden, und voneinander abgewandte äußere Enden aufweisen, und zumindest die äußeren Enden der Radiallagerrillen durch Verbindungsrillen miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß wird ein Abrieb an entsprechenden Flächen der Welle bzw. der Lagerbuchse bewusst zugelassen und es werden angrenzend an die Verbindungsrillen der Lagerrillenstrukturen eigens dafür vorgesehene Abriebzonen angeordnet, an denen der Abrieb bevorzugt stattfindet.
  • Die Abriebzonen haben keine Lagerfunktionen, so dass ein Abrieb des Materials im Bereich der Abriebzonen keine Verschlechterung der Lagereigenschaften nach sich zieht.
  • Die Abriebzonen liegen erfindungsgemäß auf dem Niveau der Lagerflächen der Radiallagerbereiche.
  • Die Radiallagerrillen sind als Vertiefungen in der Lagefläche des feststehenden und/oder beweglichen Lagerbauteils ausgebildet. Die Tiefe der Verbindungsrillen entspricht etwa der Tiefe der Radiallagerrillen. Vorzugsweise beträgt die Tiefe der Radiallagerrillen und der Verbindungsrillen etwa 6 +/– 2 Mikrometer, bei einem Lagersystem, wie es für einen Spindelmotor zum Antrieb eines 3,5 Zoll Festplattenlaufwerks eingesetzt wird.
  • Die Breite der Verbindungsrillen umfasst für einen 3,5 Zoll Motor bevorzugt etwa 0,1 Millimeter.
  • Die Breite der Abriebzonen beträgt für einen 3,5 Zoll Motor bevorzugt etwa 0,22 Millimeter.
  • Das feststehende Lagerbauteil umfasst eine Lagerbuchse und eine die Lagerbuchse verschließende Abdeckplatte, während das bewegliche Lagerbauteil eine Welle und eine mit der Welle verbundene Druckplatte umfasst. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Druckplatte einteilig mit der Welle ausgebildet. Dadurch kann die Höhe der Druckplatte sehr klein gehalten werden und der Lagerabstand, d. h. der Abstand zwischen den beiden Radiallagerbereichen, maximiert werden.
  • Vorzugsweise sind die Radiallagerrillen, die Verbindungsrillen und die Abriebzonen an der Oberfläche der Lagerbuchse bzw. Lagerbohrung angeordnet. In diesem Fall ist die Welle bzw. die Oberfläche der Welle glattzylindrisch ausgebildet Die Radiallagerrillen, Verbindungsrillen und Abriebzonen können jedoch auch an der Welle angeordnet werden, wobei die Lagerbohrung dann glattzylindrisch ausgebildet ist.
  • Das erfindungsgemäße fluiddynamische Lagersystem kann vorzugsweise zur Drehlagerung eines Rotors eines Spindelmotors eingesetzt werden. Ein entsprechender Spindelmotor wird ebenfalls beansprucht.
  • Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1: zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen Lagersystem.
  • 2: zeigt einen Schnitt durch eine Lagerbuchse des erfindungsgemäßen Lagersystems.
  • 3: zeigt eine Ansicht der Lagerbuchse von unten.
  • 4: zeigt eine vergrößerte Darstellung des Details A in 2.
  • 5: zeigt einen Schnitt durch die Welle des erfindungsgemäßen Lagersystems mit Druckplatte.
  • 6: zeigt eine vergrößerte Ansicht des Details Y aus 5.
  • 7: zeigt eine Ansicht der Druckplatte von unten.
  • 8: zeigt eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Lagersystems mit schräg durch die Welle verlaufendem Rezirkulationskanal.
  • Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der mittels eines erfindungsgemäßen Lagers drehgelagert ist. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basisplatte 10, in welcher eine Lagerbuchse 12 befestigt ist. Die Lagerbuchse 12 weist eine axiale, zylindrische Lagerbohrung 13 auf, in welcher eine Welle 14 drehbar aufgenommen ist. Die Lagerbuchse 12 und die Welle 14 bilden zusammen einen Teil des fluiddynamischen Lagersystems. Zwischen dem Innendurchmesser der Lagerbohrung 13 und dem etwas kleineren Außendurchmesser der Welle 14 ist ein Lagerspalt 18 vorgesehen, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Schmieröl, gefüllt ist. Das fluiddynamische Lagersystem umfasst zwei Radiallagerbereiche 24, 26, die durch entsprechende Radiallagerrillen 25, 27 gekennzeichnet sind. Die Radiallagerrillen 25, 27 sind auf der Oberfläche der Lagerbohrung 13 und/oder der Oberfläche der Welle 14 vorgesehen. Die beiden Radiallagerbereichen 24, 26 sind durch einen Bereich mit vergrößerter Lagerspaltbreite, der so genannte Separatorbereich 29 axial getrennt. An einem Ende der Welle ist eine Druckplatte 20 angeordnet, die vorzugsweise einteilig mit der Welle 14 ausgebildet ist. Gegenüberliegend der Druckplatte 20 ist die Lagerbuchse 12 durch eine Abdeckplatte 22 verschlossen. Sowohl die Druckplatte 20 als auch die Abdeckplatte 22 sind in entsprechenden Aussparungen der Lagerbuchse konzentrisch zur Lagerbohrung 13 aufgenommen. Die beiden Stirnseiten der Druckplatte 20 bilden zusammen mit gegenüberliegenden Flächen der Lagerbuchse 12 bzw. der Abdeckplatte 22 zwei Axiallagerbereiche 28, 30 aus. Sobald die Welle 14 in der Lagerbuchse 12 in Rotation versetzt wird, baut sich aufgrund der Rillenstrukturen der Radial- bzw. Axiallagerbereiche ein fluiddynamischer Druck im Lagerspalt 20 auf, so dass das Lager tragfähig wird.
  • Das offene Ende des Lagerspaltes ist durch eine Dichtung, beispielsweise eine konische Kapillardichtung 32, abgedichtet. Das freie Ende der Welle 14 ist mit einer Nabe 16 verbunden. Die Nabe 16 ist entsprechend dem Zweck des Spindelmotors ausgebildet. Ist der Spindelmotor als Antrieb eines Festplattenlaufwerkes gedacht, werden auf der Nabe 16 eine oder mehrere Speicherplatten (nicht dargestellt) des Festplattenlaufwerkes angeordnet und befestigt. An einem inneren, unteren Rand der Nabe ist ein ringförmiger Permanentmagnet 46 mit einer Mehrzahl von Polpaaren angeordnet. Gegenüberliegend dem Permanentmagnet ist an der Basisplatte 10 eine Statoranordnung 44 befestigt, die durch einen radialen Luftspalt von dem Permanentmagnet 46 getrennt ist. Die Statoranordnung 44 weist entsprechende Statorwicklungen auf, die entsprechend bestromt ein elektrisches Wechselfeld erzeugen, so dass der Rotor, bestehend aus der Nabe 16 und Welle 14, in Drehung versetzt wird.
  • Insbesondere die Radiallagerrillen 25, 27 der Radiallagerbereiche 24, 26 erzeugen bei Drehung der Welle eine Pumpwirkung, die das Lagerfluid antreibt und im Lagerspalt 18 einen fluiddynamischen Druck erzeugt. Zum Ausgleich des Druckes und zur Vermeidung von Unterdruckzonen an den Enden der Radiallagerrillen 25, 27 sind Verbindungsrillen 34, 36 vorgesehen. Die Verbindungsrillen 34, 36 verbinden die Enden der Radiallagerrillen 25, 27 miteinander und können nicht nur an den voneinander abgewandten Enden der Radiallagerrillen 25, 27 angeordnet sein, sondern auch an den einander zugewandten Enden der Radiallagerrillen 25, 27.
  • Solange sich die Welle 14 in der Lagerbohrung 13 dreht, wird diese durch den durch die Radiallagerrillen 25, 27 erzeugten fluiddynamischen Druck stabilisiert und läuft berührungslos in der Lagerbohrung 13, getrennt durch den Lagerspalt 18. Während des Startens oder Stoppens des Lagers besteht im Lagerspalt 18 jedoch kein oder nur ein geringer fluiddynamischer Druck, so dass die Welle 14 in der Bohrung 13 verkippt und die Oberfläche der Bohrung im Bereich der äußeren Ränder der Radiallagerbereiche, und insbesondere im Bereich der Verbindungsrillen 34, 36, berührt. Diese Berührung erzeugt einen Abrieb der betroffenen Bereiche der Lagerbohrung 13 und der Welle 14, insbesondere an den Kanten der Verbindungsrillen 34, 36.
  • Erfindungsgemäß sind nur dort, wo ein besonders großer Abrieb festgestellt worden ist, entsprechende Abriebzonen 38, 40 vorgesehen. Diese Abriebzonen 38, 40 sind direkt angrenzend an die äußeren Verbindungsrillen 34, 36 angeordnet. Die Abriebzonen 38, 40 befinden sich noch im Bereich des axial und parallel zur Drehachse 48 verlaufenden Abschnittes des Lagerspaltes 18. Die Abriebzone 38 befindet sich zwischen der Verbindungsrille 34 und dem Beginn der Dichtung 32. Die Abriebzone 40 befindet sich zwischen der Verbindungsrille 36 und dem Übergang zur Druckplatte 20.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Lagerbuchse 12 des fluiddynamischen Lagers. Die Lagerrillenstrukturen 25, 27 der Radiallagerbereiche 24, 26 sind vorzugsweise im Bereich der Wandung der Lagerbohrung 13 angeordnet. Gleichermaßen sind auch die Verbindungsrillen 34, 36 in die Wandung der Lagerbohrung 13 eingearbeitet. Die Abriebzonen 38, 40 befinden sich auf demselben Niveau wie die Lagerflächen der Radiallagerbereiche, also die nicht mit Rillen versehenen Bereiche.
  • Die Zeichnungsfiguren zeigen einen Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes mit einem Formfaktor von 3,5 Zoll, also einem Festplattenlaufwerk mit 3,5 Zoll Speicherplatten. Hierbei beträgt der Durchmesser der Lagerbuchse etwa 9,5 Millimeter und der Durchmesser der Welle etwa 4 Millimeter. Die Tiefe der Radiallagerrillen sowie auch der Verbindungsrillen beträgt 6 +/– 2 Mikrometer. Die Abriebzonen liegen etwa auf der Höhe der nicht strukturierten Lagerflächen. Die Breite der Verbindungsrillen 34, 36 beträgt beispielsweise 0,1 Millimeter. Die Abriebzonen sind beispielsweise 0,25 Millimeter breit. Die Dicke der Druckplatte, die einteilig mit der Welle ausgebildet ist, beträgt ca. 1 Millimeter. In 2 erkennt man, dass die Radiallagerrillen 25 des Radiallagerbereiches 24 unsymmetrisch ausgebildet sind. Die Äste der sinusförmig verlaufenden Rillen 25 sind auf Seiten der Abriebzone 38 länger als auf der Innenseite, gesehen in Bezug auf den Apex der Strukturen. Die Radiallagerrillen 27 des Radiallagerbereiches 26 sind im Bezug auf ihren Apex im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet. Die oben beschrieben Abmessungen sind nur als beispielhaft anzusehen und können je nach Größe und Einsatzzweck des Lagers variierten.
  • 3 zeigt eine Ansicht der Lagerbuchse 12 auf die durch die Abdeckplatte verschlossene Öffnung. Man erkennt die etwa V-förmigen fischgrätenartigen Lagerrillen des Axiallagerbereiches 28, die auf einer Stirnseite der Lagerbuchse 12 angeordnet sind. Die Abdeckplatte 22 besitzt ähnliche Lagerstrukturen (nicht dargestellt) und bildet zusammen mit der anderen Stirnseite der Druckplatte den zweiten Axiallagerbereich 30.
  • 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Details A aus 2. Man erkennt im rechten Bildteil einen Schnitt durch die Lagerbuchse 12 und im linken Bildteil die Lagerbohrung 13 in der Lagerbuchse 12. Auf der Oberfläche der Lagerbohrung 13 sind die Radiallagerrillenstrukturen 27 des Radiallagerbereiches 26 eingearbeitet. Die Radiallagerrillen 27 sind an beiden Enden durch eine Verbindungsrille 34 miteinander verbunden. Die Verbindungsrille 36, die der Druckplatte 20 zugewandt ist, ist angrenzend mit einer Abriebzone 40 versehen. Die Abriebzone 40 liegt noch im Bereich des Lagerspaltes 18, also noch nicht im Bereich einer Fase 52, die den Übergang zur Aussparung für die Druckplatte 20 bildet.
  • Neben den erfindungsgemäßen Abriebzonen 38, 40 besitzt das Lagersystem bzw. der Spindelmotor noch weitere vorteilhafte Merkmale.
  • Ein wesentliches Merkmal ist die Druckplatte 20, die als integraler Bestandteil der Welle 14 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Druckplatte 20 sehr dünn ausgebildet werden, so dass sich die nutzbare Lagerspanne, d. h. der maximal mögliche Abstand der beiden Radiallagerbereiche 24, 26 vergrößert. Zudem wird durch die schmalere Druckplatte der Platzbedarf für die Abriebzonen ausgeglichen.
  • Das dargestellte fluiddynamische Lager eignet sich insbesondere für Spindelmotoren mit hoher Last, z. B. zum Antrieb von Festplatten mit vier oder fünf Speicherplatten, bei denen ein relativ hoher Abrieb zu erwarten ist.
  • Die Abriebzonen sind für die Funktion des Lagers nicht wesentlich, so dass sich ein Abrieb in diesem Bereich nicht auf die Eigenschaften des Lagers auswirkt. Aufgrund der Abriebzonen verringert sich die verfügbare Lagerspanne, was aber durch die dünne Druckplatte ausgeglichen werden kann.
  • Aufgrund der hohen Last des Lagers ist auch der Verbindungsbereich zwischen dem freien Ende der Welle 14 und der Nabe 16 relativ lang ausgeführt, so dass eine feste und sichere Verbindung gewährleistet ist.
  • Da das Lager eine hohe Last aufnehmen muss, wird auch mehr Antriebsenergie benötigt, was zu einer erhöhten Wärmeentwicklung führt. Durch die erhöhte Wärmeentwicklung entsteht mehr Verlust von Lagerfluid durch Verdunstung, so dass die Dichtung 32, die gleichzeitig ein Reservoir für das Lagerfluid darstellt, länger ausgebildet ist, also ein größeres Volumen aufweist als ein herkömmliches Lager.
  • Ferner ist die Fläche der Radiallagerbereiche 24, 26, d. h. insbesondere die axiale Länge im Vergleich zur Länge der Welle 14, relativ groß. Dadurch ergibt sich ein großer fluiddynamischer Effekt und das Lager trägt bereits bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten. Dadurch werden die reibungsbehaftenen Betriebszeiten im Start oder Stoppbetrieb verkürzt.
  • 5 zeigt einen Schnitt durch die Welle 14 des Lagersystems mit einteilig angeordneter Druckplatte 20. Die Druckplatte 20 weist eine Reihe von axialen Bohrungen 42 auf, welche als Rezirkulationskanäle zwischen den Abschnitten des Lagerspaltes im Bereich der Axiallager 28, 30 dienen. Diese Bohrungen 42 sind insbesondere in 7 zu erkennen. Die Bohrungen 42 werden von der der Welle abgewandten Seite der Druckplatte 20 eingebracht und verursachen eine entsprechende Gratbildung am Austritt des Bohrers auf der anderen Stirnseite. Damit durch diese Gratbildung nicht Oberflächen der Lagerbuchse, die zum Axiallagerbereich 28 gehören, verletzt werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Aussparung 50 im Bereich des Austrittes der Bohrung 42 angeordnet ist. Eine sich ergebende Gratbildung am Bohrungsrand befindet sich nun innerhalb der Aussparung 50 und tritt nicht über die Oberfläche der Druckplatte 20 hinaus. Eine Beschädigung von Lagerflächen ist damit ausgeschlossen.
  • 6 zeigt das Detail Y aus 5, wo der entsprechende Bereich der Druckplatte 20 und die Bohrung 42 bzw. die Aussparung 50 dargestellt sind.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Lagers, bei dem keine Rezirkulationsbohrungen durch die Druckplatte 20 vorhanden sind. Stattdessen verläuft ein Rezirkulationskanal 43 schräg durch die Welle 14 und Druckplatte 20, der etwa im Zentrum der unteren Stirnfläche der Druckplatte 20 beginnt, die Welle 14 schräg durchläuft und im Separatorbereich 29 zwischen den beiden Radiallagerbereichen 24, 26 endet. Diese Ausführung des Lagers bietet den Vorteil, dass keine Rezirkulationsbohrungen in die Druckplatte 20 eingebracht werden müssen, die die effektive Axiallagerfläche beeinträchtigen, sprich reduzieren. Da Anfang und Ende des Rezirkulationskanals 43 unterschiedliche radiale Abstände zur Drehachse 48 haben, wirken außerdem während des Betriebs des Lagers zusätzliche Zentrifugalkräfte auf das Lagerfluid, das sich in dem Rezirkulationskanal 43 befindet. Dadurch wird das Lagerfluid zusätzlich in Richtung des Separatorbereichs 29 beschleunigt und es kann eine verbesserte Rezirkulation erreicht werden. Alternativ kann der Rezirkulationskanal 43 in der Welle 14 auch aus verschiedenen axial und radial verlaufenden Abschnitten bestehen.
  • 10
    Basisplatte
    12
    Lagerbuchse
    13
    Lagerbohrung
    14
    Welle
    16
    Nabe
    18
    Lagerspalt
    20
    Druckplatte
    22
    Abdeckplatte
    24
    Radiallagerbereich
    25
    Radiallagerrillen
    26
    Radiallagerbereich
    27
    Radiallagerrillen
    28
    Axiallagerbereich
    29
    Separatorbereich
    30
    Axiallagerbereich
    32
    Dichtung
    34
    Verbindungsrille
    36
    Verbindungsrille
    38
    Abriebzone
    40
    Abriebzone
    42
    Bohrung (Druckplatte)
    43
    Rezirkulationskanal
    44
    Statoranordnung
    46
    Permanentmagnet
    48
    Drehachse
    50
    Aussparung
    52
    Fase
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5407281 A [0003]
    • - US 2005/025402 A1 [0005]
    • - EP 1098096 A1 [0006]

Claims (18)

  1. Fluiddynamisches Lagersystem mit einem feststehenden Lagerbauteil (12; 22) und einem beweglichen Lagerbauteil (14; 20), die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (18) voneinander getrennt sind, wobei zwei axial voneinander beabstandete und durch Radiallagerrillen (25; 27) gekennzeichnete Radiallagerbereiche (24; 26) vorhanden sind, wobei sich zwischen den Radiallagerbereichen (24; 26) ein Separatorbereich (29) mit größerer Lagerspaltbreite befindet und wobei die Radiallagerrillen (25; 27) der beiden Radiallagerbereiche (24; 26) einander zugewandte innere Enden, und voneinander abgewandte äußere Enden aufweisen, und zumindest die äußeren Enden der Radiallagerrillen (25; 27) durch Verbindungsrillen (34; 36) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an die Verbindungsrillen (34; 36) Abriebzonen (38; 40) vorgesehen sind.
  2. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abriebzonen (38; 40) auf dem Niveau der Lagerflächen der Radiallagerbereiche (24; 26) liegen.
  3. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Verbindungsrillen (34; 36) etwa der Tiefe der Radiallagerrillen (25; 27) entspricht.
  4. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Radiallagerrillen (25; 27) und der Verbindungsrillen (34; 36) etwa 6 +/– 2 Mikrometer beträgt.
  5. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abriebzonen (38; 40) breiter sind, als die jeweils angrenzenden Verbindungsrillen (34; 36).
  6. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Verbindungsrillen (34; 36) etwa 0,1 mm beträgt.
  7. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Abriebzonen (38; 40) etwa 0,25 mm beträgt.
  8. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Lagerbauteil eine Lagerbuchse (12) und eine Abdeckplatte (22) umfasst.
  9. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Lagerbauteil eine Welle (14) und eine Druckplatte (20) umfasst.
  10. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einen zwischen der Druckplatte (20) und der Lagerbuchse (12) ausgebildeten Axiallagerbereich (28) und einen zwischen der Druckplatte (20) und der Abdeckplatte (22) ausgebildeten Axiallagerbereich (30) aufweist.
  11. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Welle (14) zwischen 3 und 4 mm beträgt.
  12. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (20) einteilig mit der Welle (14) ausgebildet ist.
  13. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass die Druckplatte (20) mindestens eine senkrechte Bohrung (42) aufweist und dass die Druckplatte (20) eine Aussparung (50) im Bereich des Austritts der Bohrung (42) aufweist.
  14. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass mindestens ein Rezirkulationskanal (43) in dem beweglichen Lagerbauteil (14; 20) angeordnet ist, der den Bereich der unteren Stirnfläche des beweglichen Lagerbauteils mit dem Separatorbereich (29) verbindet.
  15. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet dass der Rezirkulationskanal (43) in dem beweglichen Lagerbauteil (14; 20) zur Drehachse (48) geneigt verläuft.
  16. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallagerrillen (25; 27), die Verbindungsrillen (34; 36) und die Abriebzonen (38; 40) an der Lagerbuchse (12) angeordnet sind.
  17. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallagerrillen (25; 27), die Verbindungsrillen (34; 36) und die Abriebzonen (38; 40) an der Welle (14) angeordnet sind.
  18. Spindelmotor mit einem Stator und einem fluiddynamischen Lager gemäß den Ansprüchen 1 bis 17 zur Drehlagerung eines Rotors (16), sowie einem elektromagnetischen Antriebssystem (44; 46).
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