DE102009022997B4

DE102009022997B4 - Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem und feststehender Welle

Info

Publication number: DE102009022997B4
Application number: DE102009022997.3A
Authority: DE
Inventors: Olaf Winterhalter; Matthias Wildpreth; Dr. Fuss Thomas; Dr. Popov Vladimir V.; Jürgen Fleig; Guido Schmid; Dr. Bauer Martin; Martin Engesser; Stefan Schwamberger; Thilo Rehm; Martin Hafen
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: DE102009022997A1

Abstract

Spindelmotor nach Patent Nr. 10 2008 052 469, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge LWelleder Welle (12) und dem axialen Abstand LLagerder beiden Radiallager (22a, 22b) kleiner gleich 2,1 ist, Lwelle/ LLager<= 2,1.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor nach Patent Nr. 10 2008 052 469 mit einem fluiddynamischen Lagersystem und feststehender Welle.
Der erfindungsgemäße Spindelmotor umfasst eine feststehende Welle, die direkt oder indirekt in einer Grundplatte gehalten ist, ein relativ zur Welle um eine Drehachse drehbar gelagertes Rotorbauteil. Es ist ein beidseitig offener Lagerspalt vorhanden, der gefüllt ist mit einem Lagerfluid und der aneinander angrenzende Flächen der Welle, des Rotorbauteils und mindestens eines ersten Lagerbauteils voneinander trennt. Es sind ein erstes Radiallager und ein zweites Radiallager vorhanden, die zwischen einander gegenüber liegenden axial verlaufenden Lagerflächen der Welle und des Rotorbauteils ausgebildet sind, und ein Axiallager, das zwischen einander gegenüber liegenden radial verlaufenden Lagerflächen des Rotorbauteils und des ersten, mit der Grundplatte verbundenen Lagerbauteils ausgebildet ist. Das Lager umfasst einen mit Lagerfluid gefüllten Rezirkulationskanal, der voneinander entfernte Bereich des Lagerspalts miteinander verbindet, wobei der Rezirkulationskanal in einem Winkel relativ zur Drehachse geneigt ist, und bei Drehung des Rotorbauteils durch den geneigten Rezirkulationskanal eine Zentrifugalkraft auf das Lagerfluid ausgeübt wird, die in dieselbe Richtung wirkt, wie die Kraft, die durch die Gesamt-Pumpwirkung des Axiallagers und der Radiallager auf das Lagerfluid ausgeübt wird, und ein elektromagnetisches Antriebssystem zum Antrieb des Rotorbauteils.
Stand der Technik
Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem werden beispielsweise zum Antrieb von Festplattenlaufwerken eingesetzt und können generell in zwei unterschiedliche Gruppen, sprich Bauformen, eingeteilt werden: Motoren mit drehender Welle und üblicherweise nur einseitig geöffnetem Lagersystem (z. B. single plate design) und Motoren mit stehender Welle. Ein entscheidender Vorteil von Spindelmotoren mit stehender Welle ist bei dem sogenannten Top Cover Attached (TCA) Design die Möglichkeit, die Welle an beiden Enden mit der Grundplatte bzw. dem Motorgehäuse zu befestigen. Dadurch erhalten solche Motoren eine wesentlich größere strukturelle Steifigkeit, wodurch sie besonders geeignet sind z. B. für Festplattenlaufwerke mit erhöhten oder besonderen Anforderungen, wie sie heute unter anderem bei vielen mobilen Anwendungen mit stetig wachsender Datendichte und gleichzeitig während des normalen Betriebs bestehenden Vibrationen auftreten. Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich sind Festplattenlaufwerke mit besonders niedrig gefordertem Betriebsgeräusch sowie Festplattenlaufwerke für Server-Applikationen, wobei insbesondere die Übertragung und Abstrahlung von durch elektromagnetische Kräfte des Motors erzeugte Schwingungen durch eine höhere Struktursteifigkeit verringert werden können.
Der Aufbau und insbesondere die Abdichtung eines Spindelmotors mit stehender Welle und einem beidseitig geöffneten fluiddynamischen Lagersystem zur Vermeidung des Austritts von Lagerfluid aus dem Lager sind meist aufwändiger als bei einem Spindelmotor mit drehender Welle. Bei einem beidseitig offenen Lagerspalt ist ferner die Gefahr größer, dass Luft in den Lagerspalt eindringt und die Funktion des Lagersystems stört. Daher müssen Maßnahmen getroffen werden, um ein Eindringen von Luft in den Lagerspalt zu verhindern und/oder die Luft aus dem Lagerspalt bzw. aus dem Lagerfluid herauszubefördern.
Den nächstliegenden Stand der Technik bildet die nachveröffentlichte, ältere DE 10 2006 052 469 A1 , welche alle Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 offenbart.
Spindelmotoren mit einem ähnlichen Aufbau sind außerdem in US 2007/0133911 A1 oder US 7 234 868 B2 und US 6 991 376 B2 gezeigt.
US 5 623 382 A offenbart einen Spindelmotor mit mehrteiligem Rotorbauteil. Die US 6 900 567 B2 offenbart einen Spindelmotor mit einem kapillaren Dichtungsspalt. Aus US 2005/ 0 207 060 A1 ist ein Spindelmotor mit einem schräg zur Rotationsachse angeordneten Rezirkulationskanal bekannt. Die US 6 404 087 B1 offenbart einen Spindelmotor mit einer durch einen Labyrinthspalt abgedichteten Abdeckung eines Dichtungsspalts. Als weiterer Stand der Technik sei auf die DE 10 2005 005 414 B3 verwiesen.
DE 10 2007 005 516 A1 , US 6 397 470 B1 und US 2007 / 0 210 654 A1 offenbaren Spindelmotoren anderer Bauart, die entweder gar keinen oder einen parallel zur Rotationsachse des Spindelmotos verlaufenden Rezirkulationskanal aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Spindelmotor nach Patent Nr. 10 2008 052 469 anzugeben, der ein fluiddynamisches Lagersystem mit einer stehenden, an beiden Enden befestigten Welle enthält, wobei Maßnahmen getroffen sind, die ein Eindringen von Luft in den Lagerspalt verhindern und/oder ein Entweichen von im Lagerspalt eventuell vorhandenen Luftbläschen unterstützen.
Diese Aufgabe wird durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein großer Lagerabstand im Verhältnis zur Länge der Welle realisiert, wobei das Verhältnis zwischen der Länge der Welle und dem axialen Abstand der beiden Radiallager kleiner oder gleich 2,1 ist.
Es hat sich herausgestellt, dass der Abstand der Lager mindestens etwa halb so groß sein soll wie die Länge der Welle, wodurch sich die Gefahr der Ansammlung von Luftbläschen im Lager reduziert. Aufgrund dessen, dass der Lagerspalt zwei offene Enden aufweist, die beide mit der Umgebung verbunden sind und damit auf Umgebungsdruck liegen, ist die Größe des im Lager erreichbaren Druckes begrenzt und oftmals sehr nahe am Umgebungsdruck. Der relativ große Lagerabstand im Verhältnis zur Länge der Welle führt zu einer Vergleichmäßigung des Druckverlaufs im Lagerspalt, insbesondere im Separatorspalt zwischen den Lagern, und damit zu einer Verringerung der Gefahr des Ausgasens von Luftbläschen im Lagerfluid.
Im Rotorbauteil ist ein Rezirkulationskanal vorgesehen, der voneinander entfernte Abschnitte des Lagerspalts direkt miteinander verbindet. Der Rezirkulationskanal verläuft schräg zur Drehachse, wodurch die im Betrieb des Motors auf das im Rezirkulationskanal befindliche Lagerfluid wirkende Fliehkraft ausgenutzt wird. Insbesondere ist der Abstand von der Drehachse eines radial außerhalb des Axiallagers mündenden Endes des Rezirkulationskanals größer als der Abstand eines radial innerhalb der dynamischen Pumpdichtung mündenden Endes des Rezirkulationskanals. Auf diese Weise bildet sich im Rezirkulationskanal eine zum Axiallager gerichtete Strömung des Lagerfluids.
Dynamische Pumpdichtungen werden in verschiedenen Lagerdesigns verwendet. Diese Pumpdichtungen bewirken einen Druck, der einer im Lagerspalt entstehenden Strömung des Lagerfluids entgegenwirkt. Dieser Gegendruck verhindert, dass das Lagerfluid aus dem Lagerbereich austritt. Die Pumpdichtung besitzt Pumpstrukturen, die über eine gewisse axiale bzw. radiale Länge wirken. Beim Betrieb des Motors, d. h. wenn sich der Motor dreht, wird das Lagerfluid durch die Pumpdichtung in das Innere des Lagers, also in Richtung des Lagerspaltes befördert. Dadurch sinkt der Pegel des Lagerfluids im Bereich des Spaltes der Pumpdichtung entsprechend. Ist der Bereich der Pumpdichtung nur noch wenig mit Lagerfluid gefüllt, reduziert sich die Pumpwirkung entsprechend. Schließlich stellt sich ein Gleichgewicht ein zwischen dem im Lager selbst erzeugten Druck und dem Gegendruck, der von der Pumpdichtung erzeugt wird. Das bedeutet, dass eine vollständig mit Lagerfluid gefüllte Pumpdichtung und somit der Maximaldruck, den die Pumpdichtung aufbringen kann, mindestens und im Normalfall sogar etwas höher sein muss, wie der Maximaldruck, der im Lager generiert werden kann. Ansonsten würde das Lagerfluid aus dem Lager austreten. Im Idealfall ist die Pumpdichtung jedoch etwas überdimensioniert, d. h. erzeugt einen höheren Druck, als das Lagersystem, so dass ein gewisser Sicherheitsabstand besteht. Unter extremen Bedingungen kann der Strömungsdruck des Lagers sehr hoch werden, so dass die entgegenwirkende Pumpdichtung ebenfalls diesen starken Gegendruck ausüben muss. Andererseits pumpt eine zu stark ausgelegte Pumpdichtung möglicherweise nicht nur das Lagerfluid, sondern auch Luft in das Lagerinnere. Diese Luft kann sich an den Lagerflächen ansammeln und zu einer Beeinträchtigung der Lagereigenschaften oder einem Trockenlaufen des Lagers führen. Ein schräg angeordneter Rezirkulationskanal reduziert nun aufgrund der Zentrifugalkraft, die auf das darin befindliche Lagerfluid wirkt, den Fluiddruck am Übergang zwischen der Pumpdichtung und dem Rezirkulationskanal. Somit kann die Pumpwirkung der Pumpdichtung schwächer ausgelegt werden, als bei anderen Motordesigns, deren Rezirkulationskanal gradlinig verläuft oder in die andere Richtung geneigt ist. Dies bedeutet letztendlich, dass das Risiko Luft in den Lagerspalt zu pumpen reduziert oder sogar ganz vermieden wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Spindelmotors ist das zweite Lagerbauteil, das zusammen mit dem Rotorbauteil den oberen Dichtungsbereich und die Pumpdichtung bildet, als Stopperelement ausgebildet. Das Stopperelement dient zur Begrenzung der axialen Beweglichkeit des Rotorbauteils.
Bei manchen Lagern hat das Stopperelement nur die Aufgabe, das Rotorbauteil beim Einwirken von starken äußeren Kräften auf der Welle zu halten. Beim erfindungsgemäßen Spindelmotor mit beidseitig offenem Lager bildet das Stopperelement auch einen Teil des Dichtungsspalts und/oder der Pumpdichtung, und muss daher zusätzliche spezielle Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine gewisse Höhe und einen gewissen Durchmesser haben, damit die Dichtungen gegen Schock genügend Resistenz aufweisen.
Es hat sich herausgestellt, dass eine genügende Schockresistenz erreicht wird, wenn der größte Außendurchmesser des zweiten Lagerbauteils, also des Stopperelements, größer oder gleich ist wie der Außendurchmesser der Welle plus 2 Mal der Durchmesser des Rezirkulationskanals minus 2 Mal dem Spaltabstand des Dichtungsspalts. Dadurch wird erreicht, dass bei Schockeinwirkung das Lagerfluid, das im Rezirkulationskanal und Lagerspalt enthalten ist, nicht einfach vom Lagerspalt hindernislos über den Dichtungsspalt aus dem Lager entweichen kann.
Die Höhe des Stopperelementes, sprich des zweiten Lagerbauteils, muss nun unter Berücksichtigung seines Außendurchmessers so gewählt werden, dass zum Einen ein genügend großes Volumen des Dichtungsspaltes für die Aufnahme des Lagerfluids zur Verfügung steht und zusätzlich genügend Ausgleichsvolumen vorhanden ist, um bei Schockeinwirkung sich ansammelndes Lagerfluid im Dichtungsspalt aufzunehmen. Ferner muss das Stopperelement zusätzlich Oberflächen zur Realisierung einer Pumpdichtung aufweisen. Die Stärke der Pumpwirkung der Pumpdichtung ist stark abhängig vom Außendurchmesser des Stopperelements bzw. Lagerbauteils. Somit muss auch die Länge der Pumpdichtung entsprechend an den Außendurchmesser des Stopperelements angepasst werden. Die Höhe des Stopperelements muss so gewählt werden, dass falls benötigt, eine genügend große Pumpdichtung untergebracht werden kann, sowie ein genügend großer Dichtungsbereich, der eine gewisse Menge an Lagerfluid aufnehmen kann und ein ausreichendes Ausgleichsvolumen für Temperatur- oder Schockausgleich zur Verfügung stellt.
Die axiale Höhe des zweiten Lagerbauteils, sprich des Stopperelements, muss dabei größer oder mindestens gleich sein wie die axiale Höhe der Pumpdichtung, sofern diese axial verläuft, plus die Höhe der Fluidsäule im Dichtungsbereich, bei Stillstand des Motors, plus die Höhe des geforderte Ausgleichsvolumens.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind jenseits der Dichtungsspalte, also an der Schnittstelle zur Umgebungsatmosphäre, Labyrinthdichtungen angeordnet. Zweiseitig offene Lagersysteme mit einer durchgehenden, feststehenden Welle benötigen zwei Dichtungsbereiche, die mit der Umgebungsatmosphäre in Kontakt sind. Dadurch ist die Möglichkeit einer Evaporation des Lagerfluids wesentlich größer, als bei nur einseitig offenen Lagersystemen. Da eine Bevorratung von Lagerfluid als Ausgleich der Evaporation und ein dazu nötiges Vorratsreservoir nicht wesentlich größer ausgeführt werden kann, als bei herkömmlichen Lagern, muss die Evaporation reduziert werden, um dieselbe Lebensdauer wie herkömmliche Lager zu erreichen. Da die Evaporationsrate von Lagerfluid auch wesentlich von der Ausführung des zur Umgebungsluft führenden Lagerspaltes abhängt, insbesondere von der Kontaktoberfläche des Lagerfluids mit der Luft, sind erfindungsgemäß Labyrinthdichtungen einerseits zwischen dem Rotorbauteil und der Grundplatte im Bereich des Stators und andererseits zwischen einer Abdeckkappe und dem oberen Lagerbauteil bzw. dem Außendurchmesser der Welle vorgesehen. Diese Labyrinthspalte sind dabei möglichst schmal und lang, um ein Verdampfen des Lagerfluids aus dem Spalt zu erschweren.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumen jedes einzelnen Dichtungsspaltes gleich oder bevorzugt größer als das Gesamtvolumen des in den beiden Dichtungsspalten befindlichen Lagerfluids.
Im Betrieb eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lager stellt sich der Fluidpegel in den beiden Dichtungsspalten entsprechend den Betriebsbedingungen ein. Der Fluidpegel ist abhängig von Bauteiletoleranzen und den Geometrien der Lagerstrukturen sowie auch von der Umgebungstemperatur und der räumlichen Lage des Lagersystems. Damit kein Lagerfluid aus dem Lagerspalt bzw. den Dichtungsspalten entweichen kann, muss jeder Dichtungsspalt so ausgelegt sein, dass er die entsprechende Fluidmenge, die vom anderen Dichtungsspalt abgezogen wird, aufnehmen kann. Dabei muss die geforderte Schockresistenz auch bei maximalem Fluidpegel und Fluidvolumen erfüllt werden.
Ein Beispiel stellt der Fall dar, bei welchem auf einer Seite des Lagerspaltes eine Pumpdichtung ausgebildet ist und auf der anderen Seite lediglich ein kapillarer Dichtungsspalt. Beim Betrieb des Lagers wird nun ein Teil oder je nach Auslegung auch das gesamte Fluid aus dem Bereich der Pumpdichtung in den kapillaren Dichtungsspalt gepumpt. Der Dichtungsspalt muss somit nicht nur das gesamte Fluidvolumen aufnehmen können, das für die Lebensdauer des Lagers benötigt wird, sondern ebenso das gesamte Fluidvolumen aus dem Bereich der Pumpdichtung. Darüber hinaus muss der Dichtungsspalt den Schockanforderungen mit der zusätzlichen Menge an Fluid genügen. Ein anderes Beispiel stellt der Fall dar, bei welchem eine Dichtung als Kombination aus kapillarem Spalt und Pumpdichtung ausgebildet ist, und die andere Dichtung lediglich eine Kapillardichtung darstellt. Beim Betrieb des Lagers wird nun ein Teil oder je nach Auslegung auch die gesamte Fluidmenge aus dem Dichtungsspalt in die Pumpdichtung gefördert. Ein weiteres Beispiel stellen zwei gegeneinander arbeitende Pumpdichtungen dar. Auch hier wird sich je nach Bauteiltoleranzen und Lagerauslegung ein bestimmter Gleichgewichtszustand der Fluidpegel in den Pumpdichtungen einstellen. Dieser Zustand ist auch von äußeren Gegebenheiten abhängig, wie z. B. Orientierung des Lagers und Temperatur. Die Pumpdichtungen müssen daher entsprechend dimensioniert werden, um sowohl das Fluidvolumen der dagegen arbeitenden Pumpdichtung aufnehmen zu können als auch mit erhöhtem Fluidpegel genügend Schockresistenz aufzuweisen. Selbst ein Design, bei welchem keine Pumpdichtung zum Einsatz kommt, sondern z. B. nur zwei kapillare Dichtungsspalte, benötigt Dichtungsspalte, die das Lagerfluid, welches von dem anderen Dichtungsspalt hinüberfließt, aufnehmen und die Schockanforderungen erfüllen können.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Rotorbauteil aus zwei Teilen, nämlich einer inneren, hülsenförmigen Lagerbuchse und einer äußeren, topfförmigen Nabe. Die Lagerbuchse und die Nabe bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Materialien und sind mittels einer Pressverbindung miteinander verbunden. Hierbei ist es wichtig, dass die beiden Rotorbauteile, insbesondere die Lagerbohrung der Lagerbuchse und eine Auflagefläche auf der Nabe in demselben Arbeitsschritt bearbeitet sind. Normalerweise wirken sich bei einem zweiteiligen Rotorbauteil montagebedingte Rundlaufabweichungen aufgrund der Teiletoleranzen negativ auf den Gesamtrundlauf aus. Um die heutigen Spezifikationen zu erfüllen, werden aufwendige, hochgenaue Montagewerkzeuge benötigt, die kostenintensiv sind. Zum Großteil wird die Nabe von Spindelmotoren aus Aluminium gefertigt, wobei die Lagerbuchse in der Regel aus Stahl besteht. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist eine Klebeverbindung problematisch. Vorteilhaft ist eine starke Pressverbindung, allerdings würde sich dadurch die Lagerbuchse bzw. deren Innendurchmesser so stark verformen, dass die Lagerflächen nicht mehr funktionstüchtig wären. Daher muss die Lagerbohrung der Lagerbuchse nach dem Verpressen mit der Nabe auf das richtige Maß gedreht werden. Durch einen einzigen Bearbeitungsprozess für die Bearbeitung des Durchmessers der Lagerbohrung und einer Auflagefläche für die Speicherplatten auf der Nabe ohne Umspannen kann eine hohe Fertigungsgenauigkeit erreicht werden. Die so gefertigten Naben/Lagerbuchsenteile haben geringe Rundlaufabweichungen, die auch durch den nachfolgenden Montageprozess nicht beeinträchtigt werden.
Die Erfindung wird nun anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Aus den nachfolgenden Erläuterungen ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.
Figurenliste

1: zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spindelmotors.
2: zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors.
3: zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors.
4: zeigt schematisch einen Schnitt durch den oberen Lagerbereich mit Rezirkulationskanal gemäß einer ersten Ausgestaltung.
5: zeigt schematisch einen Schnitt durch den oberen Lagerbereich mit Rezirkulationskanal gemäß einer zweiten Ausgestaltung.
6: zeigt einen Schnitt durch ein zweiteiliges Rotorbauteil.
7: zeigt einen schematischen Schnitt durch den oberen Dichtungsbereich des Lagers gemäß einer dritten Ausgestaltung.
8: zeigt einen schematischen Schnitt durch den oberen Dichtungsbereich des Lagers gemäß einer vierten Ausgestaltung.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spindelmotors, Der Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks vorgesehen sein.
Die 2 und 3 zeigen abgewandelte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Spindelmotoren mit im Wesentlichen demselben Grundaufbau wie der Spindelmotor in 1. In den 1 bis 3 sind gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleichen Funktionen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die allgemeine Beschreibung des Spindelmotors von 1 gilt daher auch für die Spindelmotoren der 2 und 3.
Der Spindelmotor umfasst eine Grundplatte 10, die eine im Wesentlichen zentrale zylindrische Öffnung aufweist, in welcher ein erstes Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das erste Lagerbauteil 16 ist etwa topfförmig ausgebildet und umfasst eine zentrale Öffnung, in welcher die Welle 12 befestigt ist. An einem oberen Ende der feststehenden Welle 12 ist ein zweites Lagerbauteil 18 angeordnet, das vorzugsweise ringförmig und einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden die feststehende Komponente des Spindelmotors. Die Welle 12 weist an ihrem oberen Ende eine Gewindebohrung 52 zur Befestigung an einem Gehäusedeckel 50 des Spindelmotors bzw. des Festplattenlaufwerks auf. Der Spindelmotor umfasst ein einteiliges Rotorbauteil 14, das in einem durch die Welle 12 und die beiden Lagerbauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen drehbar angeordnet ist. Das Rotorbauteil 14 ist im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet. Das zweite Lagerbauteil 18 liegt in einer ringförmigen Aussparung des Rotorbauteils 14. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12, des Rotorbauteils 14 und der Lagerbauteile 16, 18 sind durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 voneinander getrennt, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist. Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird in bekannter Weise gebildet durch eine an der Grundplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung in einem Abstand umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 angeordnet ist.
Das Rotorbauteil 14 des Spindelmotors hat einen hohlzylindrischen Abschnitt, der so gestaltet ist, dass dessen Innenumfang zwei zylindrische Lagerflächen ausbildet, welche durch einen dazwischen liegenden Separatorspalt 24 getrennt sind. Diese Lagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung des Lagerspalts 20 und sind mit geeigneten Rillenstrukturen versehen, so dass sie mit den jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22a und 22b ausbilden.
An das untere Radiallager 22b schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an, der durch radial verlaufende Lagerflächen des Rotorbauteils 14 und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des ersten Lagerbauteils 16 gebildet wird. Diese Lagerflächen bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26 mit Lagerflächen in Form von zur Drehachse 46 senkrechten Kreisringen. Das fluiddynamische Axiallager 26 ist in bekannter Weise durch spiralförmige Rillenstrukturen gekennzeichnet, die entweder auf dem Rotorbauteil 14, dem ersten Lagerbauteil 16 oder beiden Teilen angebracht werden können. Die Rillenstrukturen des Axiallagers 26 erstrecken sich vorzugsweise über die ganze Stirnfläche des Rotorbauteils 14, also vom inneren Rand bis zum äußeren Rand. Dadurch ergibt sich eine definierte Druckverteilung im gesamten Axiallagerspalt und Unterdruckzonen werden vermieden, da der Fluiddruck von einer radial äußeren zu einer radial inneren Position des Axiallagers 26 kontinuierlich zunimmt. Aufgrund dieses radial nach außen abfallenden Druckgradienten werden evtl. im Lagerfluid enthaltene Gase radial nach außen transportiert. In vorteilhafter Weise sind alle für die Radiallager 22a, 22b und das Axiallager 26 notwendigen Lagerrillenstrukturen am Rotorbauteil 14 angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des ersten Lagerbauteils 16 vereinfacht.
Die Radiallager 22a, 22b umfassen vorzugsweise eine Anzahl von halbsinusbogenförmigen Lagerrillen, die das Lagerfluid jeweils axial nach oben bzw. nach unten pumpen. Aufgrund von unterschiedlich langen Lagerrillen erhält man asymmetrisch ausgebildete Radiallager 22a, 22b, die eine Gesamt-Pumprichtung aufweisen, welche auch im Falle einer durch Fertigungs-Toleranzen bedingten, leicht konusförmigen und von einer zylindrischen Form abweichenden Lagerbohrung im Bereich des Radiallagerspaltes stets axial nach oben in Richtung des zweiten Lagerbauteils 18 gerichtet ist. Alternativ ist das obere Radiallager 22a symmetrisch ausgebildet, d.h. es weist gleichlange Lagerrillen und somit keine Gesamtpumprichtung auf. Das Axiallager 26 weist bevorzugt spiralförmige Lagerrillen auf, die das Lagerfluid radial nach innen pumpen. Auf das Lagerfluid, das sich innerhalb eines Rezirkulationskanals 28 befindet, wirken beim Betrieb des Lagers Zentrifugalkräfte, so dass dieses axial nach unten in Richtung des ersten Lagerbauteils 16 gedrückt wird, und man eine Rezirkulation des Lagerfluids innerhalb des Fluidlagers erhält.
An den radialen Abschnitt des Lagerspalts 20 im Bereich des Axiallagers 26 schließt sich radial anschließend ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen des Rotorbauteils 14 und des ersten Lagerbauteils 16 gebildet wird und das Ende des Fluidlagersystems an dieser Seite abdichtet. Der Dichtungsspalt 34 umfasst einen gegenüber dem Lagerspalt 20 verbreiterten radial verlaufenden Abschnitt, der in einen sich konisch öffnenden nahezu axial verlaufenden Abschnitt übergeht, der von einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 und einer äußeren Umfangsfläche des ersten Lagerbauteils 16 begrenzt wird. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Fluidreservoir und stellt die für die Lebensdauer (Evaporation) des Lagersystems benötigte Fluidmenge bereit. Ferner können Fülltoleranzen und eine eventuelle thermische Ausdehnung des Lagerfluids ausgeglichen werden. Die beiden den konischen Abschnitt des Dichtungsspalts 34 bildenden Flächen an dem Rotorbauteil 14 und dem ersten Lagerbauteil 16 können jeweils relativ zur Drehachse 46 um etwa 1 ° bis 10° leicht nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt.
An der anderen Seite des Fluidlagersystems ist das Rotorbauteil 14 im Anschluss an das obere Radiallager 22a so gestaltet, dass es eine radiale verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des zweiten Lagerbauteils 18 einen engen Spalt bildet, dessen Breite größer ist als die Breite des Lagerspalts 20 im Bereich der Radiallager. Im Bereich dieses Spaltes ist eine dynamische Pumpdichtung 36 angeordnet, die durch geeignete spiralrillenförmige Pumpstrukturen auf den Flächen des Rotorbauteils 14, des zweiten Lagerbauteils 18 oder beiden gekennzeichnet ist und das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Die Pumpdichtung 36 weitet sich am äußeren Ende auf und mündet in einen Dichtungsspalt 32 mit vorzugsweise konischem Querschnitt. Alternativ kann die Pumpdichtung 36 entfallen. Der Dichtungsspalt 32 verläuft im Wesentlichen axial und wird durch einander gegenüberliegende Oberflächen des Rotorbauteils 14 und des zweiten Lagerbauteils 18 begrenzt, die relativ zur Drehachse 46 vorzugsweise nach innen geneigt sind. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt. Der Dichtungsspalt 32 kann von einer ringförmigen Abdeckkappe 30 abgedeckt sein. Die Abdeckkappe 30 ist in einer Ringnut 38 des Rotorbauteils 14 gehalten und dort beispielsweise eingeklebt oder (Laser-) geschweißt. Die Abdeckkappe 30 bildet zusammen mit der Oberfläche des zweiten Lagerbauteils 18 und dem Außendurchmesser der Welle 12 eine Labyrinthdichtung 48. Dies erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 32. Die ringförmige Abdeckkappe 30 kann natürlich auch an der Welle 12 angeordnet sein und mit dem zweiten Lagerbauteil 18 und dem Innenumfang des Rotorbauteils 14 eine Labyrinthdichtung bilden.
Um die beschriebenen Funktionen erfüllen zu können und einen einfachen Zusammenbau des Motors sicherzustellen, sind die beiden Lagerbauteile 16, 18, welche fest mit der Welle 12, z. B. durch eine einteilige Ausgestaltung oder durch Pressen, Kleben oder Schweißen verbunden werden, natürlich geeignet gestaltet. Insbesondere kann es günstig sein, eines der beiden Lagerbauteile, z. B. das erste Lagerbauteil 16, topfförmig mit einem hochgezogenen Rand auszuführen, so dass es an seiner inneren Umfangsfläche mit einer gegenüberliegenden Fläche des Rotorbauteils 14 einen Dichtungsspalt 34 einer kapillaren Spaltdichtung ausbildet und am Außenumfang eine Verbindung mit der Grundplatte 10 herstellt. Andererseits kann auch eine möglichst einfache Gestaltung der Lagerbauteile 16, 18 vorteilhaft sein, z. B. als eine abgeschrägte oder auch gerade Kreisscheibe, wie z. B. das zweite Lagerbauteil 18.
Um eine kontinuierliche Durchspülung des Lagersystems mit Lagerfluid sicherzustellen, ist das Rotorbauteil 14 mit einem Rezirkulationskanal 28 versehen. Der Rezirkulationskanal 28 verbindet den radialen Abschnitt des Dichtungsspalts 34 radial außerhalb des Axiallagers 26 mit einem radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts radial innerhalb der dynamischen Pumpdichtung 36, also den Abschnitt des Lagerspalts zwischen der Pumpdichtung 36 und dem ersten Radiallager 22a. Der Rezirkulationskanal 28 kann z. B. einfach durch Durchbohren des Rotorbauteils 14 schräg zur Drehachse 46 des Motors ausgeführt werden. Das obere Ende des Rezirkulationskanals 28 liegt radial innerhalb der Pumpdichtung 36. Dadurch herrscht im Bereich der Öffnung des Rezirkulationskanals 28 ein höherer Druck als beispielsweise im Dichtungsspalt 32, so dass beispielsweise Luftblasen, die sich im Bereich der Öffnung des Rezirkulationskanals 28 im Lagerspalt befinden aufgrund des fallenden Druckgradienten radial nach außen transportiert werden, während das Lagerfluid durch die Wirkung der Pumpdichtung 36 radial nach innen transportiert wird. Aufgrund der schrägen Anordnung des Rezirkulationskanals 28 erzeugen die auf das im Rezirkulationskanal 28 befindliche Lagerfluid wirkenden Zentrifugalkräfte einen Fluss des Lagerfluids durch den Rezirkulationskanal 28 in Richtung des ersten Lagerbauteils 16. Aufgrund dieser Fliehkräfte und die unterschiedlichen Druckverhältnisse an den gegenüberliegenden Enden des Rezirkulationskanals 28 wird ein Austreten von Luftblasen aus dem Lagerfluid begünstigt.
Da der gesamte Rotor des Spindelmotors (abgesehen vom Magneten 44 und ggf. einer Abdeckkappe 30) vorzugsweise nur aus dem Rotorbauteil 14 besteht, ist die Lagetoleranz der Rotorflächen, die beispielsweise als Auflagefläche für Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks dienen, relativ zum Fluidlager besser als bei einem aus mehren Teilen bestehenden Rotor und die mechanische Stabilität ist wesentlich höher. Weiterhin können die Funktionsflächen (Lagerflächen) des Fluidlagersystems, welche sich alle an einem Teil, vorzugsweise dem Rotorbauteil 14 befinden, relativ einfach mit der geforderten Genauigkeit hergestellt werden. Insbesondere kann das Rotorbauteil 14, verglichen z. B. mit einer wesentlich kleineren Lagerbuchse herkömmlicher Bauart, relativ einfach in ein Spannwerkzeug eingespannt werden und die Endbearbeitung fast aller Lagerflächen kann durchgeführt werden ohne umzuspannen. Außerdem entfällt der gerade für kleine Formfaktoren schwierige und unweigerlich mit Ausfällen verbundene Zusammenbau des Rotors aus mehreren Einzelteilen, welche ja zusammen auch alle für ein Fluidlagersystem notwendige Funktionsflächen mit der entsprechenden Genauigkeit und zusätzlich besonders gestaltete, eng tolerierte Verbindungsbereiche enthalten müssen.
Aufgrund der Montage des Lagers in dem ersten Lagerbauteil 16, das als Flansch zur Verbindung mit der Grundplatte 10 dient, ist es möglich, das Fluidlager als Baueinheit zu montieren, mit Lagerfluid zu befüllen und zu testen, bevor das Fluidlager als Baueinheit mit der Grundplatte 10 verbunden wird.
Da der Spindelmotor nur ein fluiddynamisches Axiallager 26 aufweist, das eine Kraft in Richtung des zweiten Lagerbauteils 18 erzeugt, muss eine entsprechende Gegenkraft oder Vorspannkraft vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür kann die Grundplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 aufweisen, der dem Rotormagneten 44 axial gegenüberliegt und von diesem magnetisch angezogen wird. Diese magnetische Anziehungskraft wirkt entgegen der Kraft des Axiallagers 26 und hält das Lager axial stabil.
Alternativ oder zusätzlich zu dieser Lösung können die Statoranordnung 42 und der Rotormagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass der Rotormagnet 44 axial weiter entfernt von der Grundplatte 10 angeordnet wird als die Statoranordnung 42. Dadurch wird durch das Magnetsystem des Motors eine axiale Kraft aufgebaut, die entgegengesetzt zum Axiallager 26 wirkt.
Das äußere topfförmige Teil des Rotorbauteils 14 ist zur Befestigung der Speicherplatten 58 des Festplattenlaufwerks vorgesehen. Die ringscheibenförmigen Speicherplatten 58 liegen auf einer Auflagefläche 62 an einem unteren, radial nach außen gerichteten Bund des Rotorbauteils 14 auf und sind durch Abstandhalter 60 voneinander getrennt. Gehalten werden die Speicherplatten 58 durch eine Halterung 54, die mittels Schrauben in Gewindebohrungen 56 des Rotorbauteils 14 befestigt werden.
Hervorzuheben ist der relativ große Lagerabstand L_Lager, d. h. der axiale Abstand der beiden Radiallager 22a und 22b voneinander. Dieser Abstand L_Lager wird jeweils von der Mitte der Lagerflächen gemessen. Erfindungsgemäß ist das Verhältnis zwischen der Länge der Welle L_Welle und dem Lagerabstand L_Lager gleich oder kleiner als 2,1. Dadurch erhält das Lager eine große strukturelle Steifigkeit und der relativ lange Separatorspalt 24, der im Vergleich zum Lagerspalt einen sehr viel größeren Spaltabstand hat, wirkt sich positiv auf die Druckverhältnisse im Lagerspalt aus, insbesondere reduziert sich die Gefahr der Bildung von Luftbläschen im Lagerspalt.
Wie man in den 1 bis 3 außerdem erkennt, sind die beiden Dichtungsspalte 32 und 34 von ihrem Gesamtvolumen her sehr groß ausgebildet. Jeder Dichtungsspalt, sowohl der Spalt 32 als auch 34, hat ein Volumen, das mindestens dem Gesamtvolumen des in den beiden Dichtungsspalten 32, 34 befindlichen Lagerfluids entspricht. So ist es möglich, dass jeder Dichtungsspalt 32, 34 für sich allein das normalerweise in den beiden Dichtungsspalten anteilig befindliche Lagerfluid aufnehmen kann und zwar so, dass die geforderten Schockspezifikationen eingehalten werden. Vorzugsweise ist also das Volumen jedes Dichtungsspalts 32, 34 größer als das in beiden Dichtungsspalten 32, 34 befindliche Lagerfluidvolumen.
2 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, in gegenüber 1 etwas abgewandelter Ausführung. Ein erster Unterschied zum Spindelmotor aus 1 ist das zweiteilige Rotorbauteil, das nun aus einer inneren Lagerbuchse 114a und einer damit verbundenen äußeren Nabe 114b besteht. Die beiden Rotorbauteile 114a und 114b sind durch eine Pressverbindung miteinander verbunden. Durch die relativ starke Pressverbindung können sich jedoch die Bauteile 114a, 114b verformen. Die Lagerbuchse 114a besteht insbesondere aus Stahl, wogegen die Nabe 114 b aus Aluminium gefertigt ist. Diese Verformungen rufen Rundlaufabweichungen des Rotorbauteils hervor, die durch Nachmaschinieren beseitigt werden können. Vorzugsweise werden durch einen einzigen Bearbeitungsprozess ohne Umspannen der Innendurchmesser der Lagerbuchse 114a und eine Auflagefläche 62 an der Nabe 114b mit hoher Genauigkeit bearbeitet, so dass die Rundlaufabweichungen minimiert werden. Auch 3 sowie 6 zeigen eine solche zweiteilige Nabe. In 6 sind insbesondere die nachzuarbeitenden Bereiche nach der Verbindung der beiden Bauteile 114a und 114b gezeigt. Der Bereich A betrifft die Auflagefläche 62 auf der Nabe 114b. Diese Auflagefläche 62 dient zur Auflage von Speicherplatten, wenn der Spindelmotor zum Antrieb eines Speicherplattenlaufwerkes eingesetzt wird. Mit B ist der Bereich einer ringförmigen Aussparung bezeichnet, welche beispielsweise den Rand der Abdeckkappe 30 (vgl. 1) aufnimmt. Auch hier kann eine Nachbearbeitung stattfinden. Der Bereich C bezeichnet den Dichtungsbereich sowie die Aussparung zur Aufnahme des zweiten Lagerbauteils 18, der ebenfalls gegebenenfalls bearbeitet werden muss.
Der Bereich D bezeichnet den Innendurchmesser der Lagerbohrung in der Lagerbuchse 114a. Auch dieser Bereich muss gegebenenfalls nachbearbeitet werden, damit die geforderte Spaltbreite des Lagerspaltes 20 eingehalten wird.
Ein weiterer Unterschied des Spindelmotors aus 2 ist die vertikal angeordnete Pumpdichtung 136. In 1 war die Pumpdichtung 36 entlang eines radialen Spaltbereiches zwischen dem zweiten Lagerbauteil 18 und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Rotorbauteils 14 angeordnet. In 2 ist nun die Pumpdichtung 136 in einem schmalen, vertikalen Spaltbereich zwischen dem Außendurchmesser des zweiten Lagerbauteils 18 und einem Innenumfang der Lagerbuchse 114a angeordnet. Die Pumpdichtung 136 ist durch Pumpstrukturen gekennzeichnet, die im Betrieb d. h. bei Drehung der Lagerbuchse 114a eine Pumpwirkung in das Innere des Lagers, also in Richtung des Radiallagers 22a, erzeugen. Diese Pumpdichtung 136 ist wiederum durch den kapillaren Dichtungsspalt 32 ergänzt.
3 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, welcher das in 6 gezeigte zweiteilige Rotorbauteil 114a, 114b enthält. Im Vergleich zu den 1 und 2 sind hier nur wenige Unterschiede in den Geometrien der Bauteile vorhanden. Insbesondere der obere Dichtungsspalt 32 ist etwas anders ausgebildet durch entsprechende Formgebung des zweiten Lagerbauteils 18 und des inneren Randes der Lagerbuchse 114a. Ferner weist die Nabe 114b einen axialen Anschlag für den Magneten 44 auf, der von einem magnetischen Joch 45 umgeben ist.
4 zeigt einen schematischen Schnitt durch den oberen Dichtungsbereich eines Lagers. Man erkennt schematisch die Welle 12 und das darin befestigte zweite Lagerbauteil 18, wobei ein Rotorbauteil 14 drehbar um diese Bauteile 12, 18 gelagert ist. Um eine gute Schockfestigkeit des Lagers sicherzustellen, muss der Außendurchmesser OD_Stopper des zweiten Lagerbauteils 18 entsprechend folgende Bedingung erfüllen: der Außendurchmesser des zweiten Lagerbauteils 18 muss gleich oder größer sein als der Außendurchmesser OD_welle der Welle 12 plus 2 Mal dem Durchmesser D_Rez des Rezirkulationskanals 28 minus 2 Mal der Spaltbreite G_Dichtung des Dichtungsspaltes 32. 4 zeigt einen Fall, bei dem die obere genannte Bedingung mehr als erfüllt ist, da der Durchmesser des zweiten Lagerbauteils 18 deutlich größer ist als in der oben genannten Bedingung angegeben.
5 zeigt einen Fall, bei dem der Durchmesser OD_Stopper des zweiten Lagerbauteils 18 genau die oben genannte Bedingung erfüllt.
7 sowie 8 zeigen ebenfalls eine schematische Ansicht des oberen Dichtungsbereichs. Nicht nur der Durchmesser des zweiten Lagerbauteils 18 sondern auch dessen axiale Höhe h_Stopper ist relevant für die Dichtungswirkung des oberen Dichtungsbereichs. Es hat sich herausgestellt, dass die axiale Höhe h_Stopper des zweiten Lagerbauteils 18 durch die axiale Höhe h_Pump der Pumpdichtung 36 bzw. 136, die axiale Höhe h_Fluid des Fluidvolumens bei Raumtemperatur, welches im Dichtungsspalt 32 steht und die axiale Höhe h_Ausgleich eines geforderten Ausgleichvolumens bestimmt wird wobei gelten muss h_Stopper >= h_Pump + h_Fluid + h_Ausgleich.
In 7 ist die Pumpdichtung 36 im radial verlaufenden Spaltbereich angeordnet, wie beispielsweise auch beim Spindelmotor gemäß 1. Somit besitzt die Pumpdichtung 36 keine axiale Höhe. Die minimale Höhe h_Stopper berechnet sich somit aus der Höhe h_Fluid des Fluidpegels im Dichtungsspalt 32 sowie h_Ausgleich d. h. die geforderte Höhe für das Ausgleichsvolumen.
In 8 ist die Pumpdichtung 136 im axialen Bereich des Dichtungsspaltes angeordnet, wie beispielsweise bei den Ausgestaltungen gemäß 2 und 3. Somit ist die axiale Höhe h_Pump der Pumpdichtung 136 bei der Berechnung der Höhe h_Stopper des zweiten Lagerbauteils 18 zu berücksichtigen. Die Höhe h_Stopper des zweiten Lagerbauteils 18 berechnet sich somit zu: h_Stopper = h_Pump + h_Fluid + h_Ausgleich.
Zum Ausgleich der volumetrischen Ausdehnung des Lagerfluids muss die axiale Höhe h_Fluid um etwa 3 % bis 10 % in axialer Richtung verlängert werden, und zur Vermeidung des Austretens von Lagerfluid im Schockfall muss h_Fluid um ca. 22 % bis 50 % verlängert werden, so dass die axiale Länge h_Ausgleich insgesamt etwa 33% bis 60% der axialen Höhe h_Fluid entspricht. Insgesamt ergibt sich dann die Höhe h_Stopper des zweiten Lagerbauteils 18 zu:

h_Stopper >= h_Pump + 5/4 h_Fluid bzw.
h_Stopper >= 5/4 h_Fluid.

Bezugszeichenliste

10: Grundplatte
12: Welle
14; 114a, 114b: Rotorbauteil
16: erstes Lagerbauteil
18: zweites Lagerbauteil
20: Lagerspalt
22a, 22b: Radiallager
24: Separatorspalt
26: Axiallager
28: Rezirkulationskanal
30: Abdeckkappe
32: Dichtungsspalt
34: Dichtungsspalt
36, 136: Pumpdichtung
38: Ringnut
40: ferromagnetischer Ring
42: Statoranordnung
44: Magnet
45: Joch
46: Drehachse
48: Labyrinthdichtung
49: Labyrinthdichtung
50: Gehäusedeckel
52: Gewindebohrung (Welle)
54: Halterung
56: Gewindebohrung (Rotorbauteil)
58: Speicherplatten
60: Abstandhalter
62: Auflagefläche

Claims

Spindelmotor nach Patent Nr. 10 2008 052 469, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge L_Welle der Welle (12) und dem axialen Abstand L_Lager der beiden Radiallager (22a, 22b) kleiner gleich 2,1 ist, L_welle / L_Lager <= 2,1.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand eines radial außerhalb des Axiallagers (26) mündenden Endes des Rezirkulationskanals (28) von der Drehachse (46) größer ist als der Abstand eines radial innerhalb der dynamischen Pumpdichtung (36, 136) mündenden Endes des Rezirkulationskanals (28).
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagerbauteil (18) als ein Stopperelement zur Begrenzung der axialen Beweglichkeit des Rotorbauteils (14, 114a, 144b) ausgebildet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Außendurchmesser OD_Stopper des zweiten Lagerbauteils (18) durch den Außendurchmesser OD_welle der Welle (12), den Durchmesser D_Rez des Rezirkulationskanals (28) und die Spaltbreite G_Dichtung des Dichtungsspalts (32) bestimmt wird, wobei gilt: OD_Stopper >= OD_Welle + 2*D_Rez - 2* G_Dichtung.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe h_Stopper des zweiten Lagerbauteils (18) durch die axiale Höhe h_Pump der Pumpdichtung (36), die axiale Höhe h_Fluid des Fluidvolumens im Dichtungsspalt (32) und die axiale Höhe h_Ausgleich eines geforderten Ausgleichsvolumens bestimmt wird, wobei gilt: h_Stopper >= h_Pump + 5/4 h_Fluid.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (32) durch eine mit dem Rotorbauteil (14; 114a) verbundene ringförmige Abdeckkappe (30) abgedeckt ist, die zusammen mit Oberflächen des zweiten Lagerbauteils (18) und der Welle (12) eine Labyrinthdichtung (48) ausbildet.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jenseits des Dichtungsspalts (34) zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Rotorbauteils (14, 114a) und einer inneren Umfangsfläche der Grundplatte (10) eine im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende Labyrinthdichtung (49) gebildet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Dichtungsspaltes (32) größer gleich dem Gesamtvolumen des in den beiden Dichtungsspalten (32, 34) befindlichen Lagerfluids ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Dichtungsspaltes (34) größer gleich dem Gesamtvolumen des in den beiden Dichtungsspalten (32, 34) befindlichen Lagerfluids ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorbauteil aus einer inneren, hülsenförmigen Lagerbuchse (114a) und einer äußeren, topfförmigen Nabe (144b) besteht.
Spindelmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (114a) und die Nabe (114b) aus verschiedenen Materialen bestehen und mittels einer Pressverbindung miteinander verbunden sind.