DE102009038034A1 - Fluiddynamisches Lager für einen Spindelmotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lager mit einer feststehenden Welle, die eine Rotationsachse definiert. Das Lager umfasst ein erstes Lagerbauteil mit mindestens einer ersten Lagerfläche und ein zweites Lagerbauteil mit mindestens einer zweiten Lagerfläche, wobei die Lagerbauteile in einem gegenseitigen axialen Abstand feststehend auf der Welle angeordnet sind. Es ist ein Rotorbauteil vorhanden, das erste und zweite Lagerflächen aufweist, die mit den ersten und zweiten Lagerflächen der beiden Lagerbauteile zusammenwirken. Ferner sind ein erster und ein zweiter Lagerspalt vorhanden, welche die Lagerflächen des Rotorbauteils und die Lagerflächen der beiden Lagerbauteile voneinander trennen und mit einem Lagerfluid gefüllt sind. Jeder Lagerspalt weist ein erstes Ende auf, das durch eine erste Dichtungsanordnung abgedichtet ist und ein zweites Ende, das durch eine zweite Dichtungsanordnung abgedichtet ist. Es ist ein mit dem ersten Lagerspalt verbundenes erstes Reservoir und ein mit dem zweiten Lagerspalt verbundenes zweites Reservoir zur Bevorratung von Lagerfluid vorgesehen. Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Reservoir zwischen zwei relativ zueinander feststehenden Bauteilen des Lagers angeordnet.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lager, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors, wie er beispielsweise zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes eingesetzt werden kann.
  • Stand der Technik
  • Festplattenlaufwerke werden seit vielen Jahren in Computersystemen zur Speicherung von digitalen Informationen eingesetzt. Die Information wird auf Speicherplatten gespeichert, die drehend angetrieben werden. Der Drehantrieb der Speicherplatten erfolgt durch einen Spindelmotor mit sehr hohen Drehzahlen von mehreren 1.000 bis über 10.000 Umdrehungen pro Minute. Ein Spindelmotor umfasst ein feststehendes Motorbauteil, auch als Stator bezeichnet, sowie ein drehbewegliches Motorbauteil in Form einer Nabe, auf welcher die Speicherplatten des Festplattenlaufwerkes angeordnet sind. Mit Hilfe eines elektromagnetischen Antriebsystems wird das bewegliche Motorbauteil relativ zum feststehenden Motorbauteil drehend angetrieben. Zur Drehlagerung der beiden Motorbauteile werden in den letzten Jahren vorzugsweise fluiddynamische Lager also hydrodynamische Gleitlager verwendet. Fluiddynamische Lager laufen sehr leise und weisen geringe Reibungsverluste auf und ermöglichen es auch, die Motoren relativ klein zu bauen im Vergleich zu früher verwendeten Kugellagersystemen. In einem fluiddynamischen Lager wird in einen Lagerspalt, der zwischen einander zugewandten Lagerflächen gebildet ist, ein Lagerfluid in Form eines Schmiermittels eingebracht. Durch geeignete Oberflächenstrukturen auf den Lagerflächen wird im Schmiermittel bzw. Lagerspalt Druck aufgebaut, der das Lager tragfähig macht.
  • Fluiddynamische Lager in Spindelmotoren besitzen in der Regel wenigstens eine radiale Lagerkomponente sowie eine axiale Lagerkomponente, um sowohl radiale als auch axiale Lagerkräfte aufnehmen zu können. Dies kann realisiert werden durch separate Axial- und Radiallager, beispielsweise offenbart in US 7,435,003 B2 oder aber gegeneinander arbeitende konische Lager, beispielsweise offenbart in US 6,672,766 B2 .
  • Das in dieser US 6,672,766 B2 beschriebene doppelt konische Lager besitzt zwei unabhängig voneinander arbeitende konische Lagerabschnitte. Jeder Lagerabschnitt hat einen Lagerspalt mit zwei offenen Enden. Durch diese offene Bauweise verliert das Lager durch Verdunstung Lagerfluid, das über die Lebensdauer des Lagers ersetzt werden muss. Hierzu sind an jeweils einem Ende der Lagerspalte Vorratsreservoirs vorgesehen, die durch Oberflächen des jeweils konischen Lagerbauteils und eine entsprechend geformte Abdeckung begrenzt sind. Die Abdeckungen rotieren relativ zu den feststehenden konischen Lagerbauteilen, so dass auf das im Reservoir befindliche Lagerfluid eine Zentrifugalkraft wirkt. Die Zentrifugalkraft hält das Lagerfluid in Bewegung und begünstigt ebenfalls die Verdampfung. Außerdem besitzt das Lager aufgrund der außen liegenden Öffnungen und Reservoirs eine relative schlechte Schockfestigkeit. Die Abdeckung hat eine spezielle Geometrie, die für die Formgebung des konischen Reservoirs wichtig ist. Die Abdeckung muss gasdicht an dem Rotorbauteil befestigt sein, was beispielsweise durch Laserschweißen erfolgt. Die Dichtigkeit muss durch einen Heliumdichttest überprüft werden. Nach dem Befestigen der Abdeckung kann ferner der Füllstand des Lagerfluids im Reservoir nicht mehr eingesehen und überprüft werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein fluiddynamisches Lager anzugeben, dessen Reservoir zur Bevorratung des Lagerfluids auf einfache Weise und optisch einsehbar in das Lagersystem integriert ist und bei dem das Lagerfluid im Reservoir durch Zentrifugalkräfte nicht beeinflusst wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein fluiddynamisches Lager mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere bevorzugte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das fluiddynamische Lager umfasst eine feststehende Welle, die eine Rotationsachse definiert, ein erstes Lagerbauteil mit einer ersten Lagerfläche und eine zweites Lagerbauteil mit einer zweiten Lagerfläche, wobei die Lagerbauteile in einem gegenseitigen axialen Abstand feststehend auf der Welle angeordnet sind. Es ist ein Rotorbauteil vorhanden, das erste und zweite Lagerflächen aufweist, die mit den ersten und zweiten Lagerflächen der beiden Lagerbauteile zusammenwirken. Ferner sind ein erster und ein zweiter Lagerspalt vorhanden, welche die Lagerflächen des Rotorbauteils und die Lagerflächen der beiden Lagerbauteile voneinander trennen und mit einem Lagerfluid gefüllt sind. Jeder Lagerspalt weist ein erstes Ende auf, das durch eine erste Dichtungsanordnung abgedichtet ist und ein zweites Ende, das durch eine zweite Dichtungsanordnung abgedichtet ist. Es ist ein mit dem ersten Lagerspalt verbundenes erstes Reservoir und ein mit dem zweiten Lagerspalt verbundenes zweites Reservoir zur Bevorratung von Lagerfluid vorgesehen. Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Reservoir zwischen zwei relativ zueinander feststehenden Bauteilen des Lagers angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Reservoir zwischen zwei aneinander angrenzenden Oberflächen der Welle und des ersten Lagerbauteils und das zweite Reservoir zwischen zwei aneinander angrenzenden Oberflächen der Welle und des zweiten Lagerbauteils angeordnet. Jedes Reservoir weist ein offenes Ende auf, das durch eine Kapillardichtung abgedichtet ist.
  • Die beiden Reservoirs sind also von feststehenden Bauteilen umgeben, so dass an diesen Stellen keine Zentrifugalkräfte auf das Lagerfluid wirken. Das Lagerfluid in den Reservoirs ist nicht in Bewegung, so dass die Verdunstungsrate im Vergleich zu Lagern mit herkömmlicher Bauweise reduziert wird. Die Reservoirs können ferner relativ lang ausgebildet sein, ein relativ großes Volumen für das Lagerfluid zulässt.
  • Jedes Reservoir ist vorzugsweise über mindestens einen Spalt oder einen Kanal mit dem zugehörigen Lagerspalt verbunden. Der Kanal ist vorzugsweise ein Rezirkulationskanal, der in dem jeweiligen Lagerbauteil angeordnet ist. In vorteilhafter Weise können diese Rezirkulationskanäle verschiedene Abschnitte aufweisen, die parallel oder rechtwinklig zur Rotationsachse ausgebildet, und sind somit relativ einfach herstellbar sind. Durch die Verbindung des Lagerspaltes und des Reservoirs mit dem Rezirkulationskanal kann das Lagerfluid in den jeweiligen Lagerabschnitten frei zirkulieren. Die beiden Dichtungsanordnungen zur Abdichtung der jeweiligen Lagerspalte sind vorzugsweise als Pumpdichtungen ausgebildet. Die jeweils erste Dichtungsanordnung der Lagerabschnitte wird durch aneinander angrenzende Oberflächen des Rotorbauteils und des ersten bzw. zweiten Lagerbauteils gebildet. Jeweils auf einem der aneinander angrenzenden Bauteile sind entsprechende Pumpstrukturen angeordnet. Die zweite Dichtungsanordnung wird durch einander angrenzende Oberflächen der Welle und des Rotorbauteils gebildet, wobei auch hier entsprechende Pumpstrukturen auf einer oder beiden aneinander angrenzenden Oberflächen ausgebildet sind.
  • Dadurch, dass der durch die Abdeckung definierte Dichtungs- und Reservoirbereich in Verlängerung der Lagerbauteile wegfällt, können die beiden Lagerbauteile in ihrer axialen Länge vergrößert werden. Dadurch ergibt sich erfindungsgemäß eine große Verbindungslänge zwischen den Lagerbauteile und der Welle.
  • Das erfindungsgemäße Lager ist vorzugsweise als doppelt konisches Lager ausgebildet, wobei die einander zugeordneten Lagerflächen jeweils schräg zur Rotationsachse ausgerichtet sind und radiale sowie axiale Lagerkräfte aufnehmen können.
  • Durch den Wegfall des Dichtungsbereiches zwischen der Abdeckung und den Lagerbauteilen kann die Abdeckung selbst als einfaches Bauteil ausgebildet sein und muss nicht mehr als Formteil vorgesehen werden. Eine gasdichte Laserschweißung zwischen dem Rotorbauteil und der Abdeckung ist ebenfalls nicht mehr notwendig, da die Abdeckung nicht mehr mit Lagerfluid in Berührung kommt. Ferner kann das Lagerfluid bereits vor der Montage der Abdeckungen in das Lager bzw. die Lagerspalte eingefüllt werden. Dadurch ist eine Messung der Füllhöhe des Lagerfluids vor der Montage der Abdeckung möglich.
  • Das fluiddynamische Lager kann vorteilhaft zur Drehlagerung eines Spindelmotors eingesetzt werden. Derartige Spindelmotoren werden zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerkes verwendet.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager.
  • 2 zeigt einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager nach einer weiteren Ausführung der Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • 1 zeigt einen Spindelmotor mit einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems. Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, welche ein Teil des feststehenden Motorbauteils ist. Eine Welle 12, als weiteres feststehendes Lagerbauteil, ist in einer Bohrung der Basisplatte 10 befestigt. Die Welle 12 definiert die Rotationsachse 14 des Lagers.
  • Das Lagersystem ist im dargestellten Beispiel als konisches Lagersystem mit zwei gegeneinander arbeitenden konischen Lagern ausgebildet. Die beiden konischen Lager sind spiegelbildlich zueinander ausgebildet. An der Welle 12 sind in einem gegenseitigen axialen Abstand ein erstes und ein zweites, konusförmiges Lagerbauteil 30 und 130 angeordnet. Jedes konusförmige Lagerbauteil 30, 130 besitzt eine ringförmige, schräg zur Rotationsachse 14 ausgebildete Lagerfläche 30a, 130a. Ein Rotorbauteil 16 ist um die Rotationsachse 14 relativ zu den feststehenden Bauteilen 10, 12, 30 und 130 drehbar angeordnet. Das Rotorbauteil 16 besitzt eine zentrale Ausnehmung mit ebenfalls ringförmigen Lagerflächen 16a, 116a, die schräg zur Rotationsachse 14 angeordnet sind und den Lagerflächen 30a, 130a des ersten und zweiten Lagerbauteils 30 und 130 jeweils gegenüber liegen. Die einander gegenüberliegenden Lagerflächen 16a, 116a des Rotorbauteils 16 und Lagerflächen 30a, 130a der beiden Lagerbauteile 30, 130 sind jeweils durch einen ersten und zweiten Lagerspalt 32 und 132 voneinander getrennt. Die Lagerspalte 32, 132 sind mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl gefüllt. Die einander gegenüberliegenden Lagerflächen 16a, 30a und 116a, 130a besitzen in bekannter Weise Lagerrillenstrukturen, die bei Rotation des Rotorbauteils 16 relativ zu den beiden Lagerbauteilen 30, 130 eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausüben und in den Lagerspalten 32, 132 einen hydrodynamischen Druck erzeugen, der das Lager tragfähig macht.
  • Die Lagerspalte 32, 132 der beiden Lagerabschnitte sind nicht miteinander verbunden und weisen jeweils zwei offene Enden auf. Zwei außen liegende Enden der Lagerspalte 32, 132 münden jeweils in Höhe der beiden Enden der Welle 14, während zwei innen liegende Enden der Lagerspalte 32, 132 innerhalb des Lagers in einen Spalt 22 münden, der zwischen den Lagerbauteilen 30, 130, der Welle 12 und dem Rotorbauteil 16 angeordnet ist. Die Enden des Lagerspaltes 32 sind jeweils durch Dichtungen, vorzugsweise Pumpdichtungen 34, 36, abgedichtet. Die Enden des Lagerspaltes 132 sind ebenfalls durch Dichtungen, vorzugsweise Pumpdichtungen 134, 136, abgedichtet. Um die außen liegenden Enden der Lagerspalte 32, 132 vor eindringendem Schmutz zu schützen sind die beiden Lagerbauteile 30, 130 durch Abdeckungen 46, 146 abgedeckt. Die Abdeckungen 46, 146 sind am Rotorbauteil 16 in einem Abstand zum jeweiligen Lagerbauteil 30, 130 angeordnet. Zwischen den jeweiligen Lagerbauteilen 30, 130 und den zugeordneten Abdeckungen 46, 146 verbleibt daher jeweils ein Freiraum 44, 144, der sich an die äußeren Enden der Lagerspalte 32, 132 anschließt und über jeweils einen schmalen ringförmigen Spalt zwischen Welle 12 und den Abdeckungen 46, 146 mit der Außenatmosphäre verbunden ist.
  • Das Rotorbauteil 16 wird über ein elektromagnetisches Antriebssystem relativ zu den feststehenden Motorbauteilen drehend angetrieben. Das Antriebssystem besteht aus einer ringförmigen Statoranordnung 18 mit mehreren Phasenwicklungen, die an der Basisplatte 10 befestigt und innerhalb einer ringförmigen Aussparung des topfförmigen Rotorbauteils 16 angeordnet ist. Die Statoranordnung 18 ist von einem ringförmigen Rotormagneten 20 umgeben, und von diesem durch einen Luftspalt getrennt. Der Rotormagnet 20 ist an einem inneren Rand des Rotorbauteils 16 angeordnet. Durch entsprechende Bestromung der Phasenwicklungen der Statoranordnung 18 wird ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, welches auf den Rotormagneten 20 wirkt und das Rotorbauteil 16 in Drehung versetzt.
  • Bei dem dargestellten Lagersystem mit zwei separaten Lagerabschnitten und zwei Lagerspalten 32, 132 mit jeweils zwei offenen Enden ist es wichtig, dass die Enden der Lagerspalten 32, 132 belüftet werden, so dass an der Grenze zwischen dem Lagerfluid und der umgebenden Luft Umgebungsdruck herrscht. Bei den beiden außen liegenden Enden der Lagerspalte 32, 132 ist eine Verbindung mit der Außenatmosphäre relativ einfach zu erreichen, da die Lagerspalte 32, 132 außerhalb des Lagersystems in Freiräume 44, 144 zwischen den Lagerbauteilen 30, 130 und den Abdeckungen 46, 146 münden. Beispielsweise mündet das außen liegende Ende des Lagerspaltes 32 am oberen Stirnbereich des Rotorbauteils 16 in den Freiraum 44, der direkt mit der Außenatmosphäre verbunden ist. Das außen liegende Ende des Lagerspaltes 132 am unteren Stirnbereich des Rotorbauteils 16 mündet über den Freiraum 144 in einen Luftraum 28 zwischen der Basisplatte 10 und dem Rotorbauteil 16. Diese Luftraum 28 ist mit dem über den Statorraum mit der Umgebung verbunden. Im Statorraum ist die Statoranordnung 18 angeordnet. Der Statorraum ist offen und es herrscht dort Atmosphärendruck, so dass auch am Ende des Lagerspaltes 132 Atmosphärendruck herrscht. Der Freiraum 28 kann zusätzlich über eine Bohrung 26 belüftet werden.
  • Eine Belüftung der innen liegenden Bereich der Lagerspalte 32, 132 ist etwas schwieriger zu lösen. Die innen liegenden Enden der Lagerspalte 32, 132 münden in einen Spalt 22, wobei dieser Spalt 22 zwischen Oberflächen der Welle 12 und dem Rotorbauteil 16 angeordnet und nicht mit Lagerfluid gefüllt ist. In der Welle 12 ist eine axiale Bohrung vorgesehen, wobei die axiale Bohrung beispielsweise durchgängig ausgebildet ist. Die axiale Bohrung in der Welle ist über eine radiale Bohrung 24 mit dem Spalt 22 verbunden. Über eine radiale Bohrung 26 herrscht somit im Spalt 22 und auch an den innen liegenden Ende der Lagerspalte 32, 132 derselbe Druck wie in der axialen Bohrung der Welle 14.
  • Erfindungsgemäß sind die Vorratsvolumina zur Bevorratung des Lagerfluids zwischen zwei feststehenden Lagerbauteilen, nämlich der Welle 12 und den konusförmigen ersten und zweiten Lagerbauteilen 30, 130 angeordnet. Das erste Vorratsvolumen schließt sich beispielsweise an einen oder mehrere Abschnitte 38 eines Rezirkulationskanals 39 an, die axial zwischen der Oberfläche der Welle 12 und dem Lagerbauteil 30 verlaufen. Der Abschnitt 38 des Rezirkulationskanals 39 hat ein offenes Ende 40, das sich konisch erweitert und damit als Kapillardichtung wirkt und das genug Vorratsvolumen für die Lebensdauer des Lagers zur Verfügung stellt. Das andere Ende des Abschnitts 38 des Rezirkulationskanals 39 ist über einen radialen Spalt 41 mit dem jeweiligen Lagerspalt 32 verbunden. Der Rezirkulationskanal 39 weist eine weitere Verbindung zwischen dem Abschnitt 38 und dem Lagerspalt 32 auf, der über einen weiteren Abschnitt 42 des Rezirkulationskanals realisiert ist. Der Anschnitt 42 ist im Lagerbauteil 30 senkrecht zur Rotationsachse 14 angeordnet. Es können auch mehrere senkrecht verlaufende Abschnitte 42 über den Umfang des Lagerbauteils 30 verteilt angeordnet sein.
  • Auch das zweite Lagerbauteil 130 umfasst ein Reservoir bestehend aus einer Kapillardichtung 140, die sich an einen Abschnitt 138 eines Rezirkulationskanals 139 anschließt. Der Abschnitt 138 ist an der anderen Seite über einen radialen Spalt 141 mit dem Lagerspalt 132 verbunden. Eine weitere Verbindung zwischen dem Lagerspalt 132 und dem Abschnitt 138 des Rezirkulationskanals 139 wird durch einen oder mehrere weitere senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Abschnitte 142 realisiert.
  • Dadurch, dass die Rezirkulationskanäle 39 und 139 in beiden Lagerbauteilen 30 und 130 ausschließlich aus Abschnitten 38, 42, 138 und 142 bestehen, die parallel bzw. senkrecht zur Rotationsachse 14 verlaufen und zudem auch senkrechte bzw. parallel zur Rotationsachse 14 verlaufende Flächen der konischen Lagerbauteile 30 und 130 verbinden, ist ihre Fertigung relativ einfach.
  • 2 zeigt einen Spindelmotor mit einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems. Der Aufbau des Spindelmotors entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Spindelmotor. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei jedem Bezugszeichen die Ziffer „2” bzw. „3” vorangestellt wurde. Im Unterschied zur 1 sind jedoch die Lagerbauteile 230 und 330 zylindrisch geformt. Die Lagerbohrungen im Rotorbauteil 216 sind entsprechend ausgestaltet. Somit ergeben sich parallel zur Rotationsachse 14 verlaufende einander zugeordnete Radiallagerflächen 216a und 230a bzw. 316a und 330a und senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Axiallagerflächen 216b und 230b bzw. 316b und 330b.
  • Wiederum sind erfindungsgemäß die Vorratsvolumina zur Bevorratung des Lagerfluids zwischen zwei feststehenden Lagerbauteilen, nämlich der Welle 212 und den zylinderförmigen ersten und zweiten Lagerbauteilen 230, 330, angeordnet. Die Vorratsvolumina schließen sich beispielsweise an einen oder mehrere Abschnitte 238, 338 eines Rezirkulationskanals 239 bzw. 339 an, die axial zwischen der Oberfläche der Welle 212 und dem jeweiligen Lagerbauteil 230, 330 verlaufen. Der jeweilige Abschnitt 238, 338 des Rezirkulationskanals 239 bzw. 339 hat ein offenes Ende 240 bzw. 340, das sich konisch erweitert und damit als Kapillardichtung 240, 240 wirkt und das genug Vorratsvolumen für die Lebensdauer des Lagers zur Verfügung stellt. Die Rezirkulationskanäle 239, 339 weisen jeweils eine Verbindung zwischen den Abschnitten 238, 338 und dem Lagerspalt 232 auf, der über Abschnitte 242 bzw. 342 des jeweiligen Rezirkulationskanals realisiert ist, die im jeweiligen Lagerbauteil 230 bzw. 330 senkrecht zur Rotationsachse 214 angeordnet sind. Es können auch mehrere senkrecht verlaufende Abschnitte 242, 342 über den Umfang des jeweiligen Lagerbauteils 230, 330 verteilt angeordnet sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Basisplatte
    12, 212
    Welle
    14
    Rotationsachse
    16, 216
    Rotorbauteil
    16a
    konische Lagerfläche
    116a
    konische Lagerfläche
    216a, 316a
    Radiallagerfläche
    216b, 316b
    Axiallagerfläche
    18
    Statoranordnung
    20
    Rotormagnet
    22, 222
    Spalt (zwischen den Lagerabschnitten)
    24, 224
    Bohrung
    26, 226
    Bohrung
    28
    Luftraum (z. Statorraum)
    30, 230
    erstes Lagerbauteil
    30a
    erste konische Lagerfläche
    230a
    erste Radiallagerfläche
    230b
    erste Axiallagerfläche
    32, 232
    erster Lagerspalt
    34, 234
    Pumpdichtung
    36, 236
    Pumpdichtung
    38, 238
    Abschnitt des Rezirkulationskanals
    39, 239
    Rezirkulationskanal
    40, 240
    Kapillardichtung
    41
    Spalt
    42, 242
    Abschnitt des Rezirkulationskanals
    44, 244
    Freiraum
    46, 246
    Abdeckung
    130, 230
    zweites Lagerbauteil
    130a
    zweite konische Lagerfläche
    330a
    zweite Radiallagerfläche
    330b
    zweite Axiallagerfläche
    132, 332
    zweiter Lagerspalt
    134, 334
    Pumpdichtung
    136, 336
    Pumpdichtung
    138, 338
    Abschnitt des Rezirkulationskanals
    139, 339
    Rezirkulationskanal
    140, 340
    Kapillardichtung
    141
    Spalt
    142, 342
    Abschnitt des Rezirkulationskanals
    144, 344
    Freiraum
    146, 346
    Abdeckung
  • 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 7435003 B2 [0003]
    • - US 6672766 B2 [0003, 0004]

Claims (15)

  1. Fluiddynamisches Lager, welches umfasst, eine feststehende Welle (12; 212), die eine Rotationsachse (14) definiert, ein erstes Lagerbauteil (30; 230) mit einer mindestens einer ersten Lagerfläche (30a; 230a; 230b) und ein zweites Lagerbauteil (130; 330) mit mindestens einer zweiten Lagerfläche (130a: 330a; 330b), wobei die Lagerbauteile (30; 130; 230; 330) in einem gegenseitigen axialen Abstand feststehend auf der Welle (12; 212) angeordnet sind, ein Rotorbauteil (16; 216), das erste und zweite Lagerflächen (16a; 116a; 216a; 216b; 316a; 316b) aufweist, die mit den ersten und zweiten Lagerflächen (30a; 130a; 230a; 230b; 330a; 330b) der Lagerbauteile (30; 130; 230; 330) zusammenwirken, einen ersten Lagerspalt (32; 232) und einen zweiten Lagerspalt (132; 332), welche die Lagerflächen (16a; 116a; 216a; 216b; 316a; 316b) des Rotorbauteils (16; 216) und die Lagerflächen (30a; 130a; 230a; 230b; 330a; 330b) des ersten und des zweiten Lagerbauteils (30; 130; 230; 330) voneinander trennen und mit einem Lagerfluid gefüllt sind, wobei jeder Lagerspalt (32; 132; 232; 332) ein erstes Ende aufweist, das durch eine erste Dichtungsanordnung (34; 134; 234; 334) abgedichtet ist, und jeder Lagerspalt ein zweites Ende aufweist, das durch eine zweite Dichtungsanordnung (36; 136; 236; 336) abgedichtet ist, wobei ein mit dem ersten Lagerspalt (32; 232) verbundenes erstes Reservoir (40; 240) und ein mit dem zweiten Lagerspalt (132; 332) verbundenes zweites Reservoir (140; 340) zur Bevorratung von Lagerfluid vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Reservoir (40; 240; 140; 340) zwischen zwei relativ zueinander fest stehenden Bauteilen des Lagers angeordnet sind.
  2. Fluiddynamisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reservoir (40; 240) zwischen zwei aneinander angrenzenden Oberflächen der Welle (12; 212) und des ersten Lagerbauteils (30; 230) und das zweite Reservoir (140; 340) zwischen zwei aneinander angrenzenden Oberflächen der Welle (12; 212) und des zweiten Lagerbauteils (130; 330) angeordnet sind.
  3. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Reservoir eine offenes Seite aufweist, die durch eine Kapillardichtung (40; 140; 240; 340) abgedichtet ist.
  4. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Reservoir (40; 140; 240; 340) über mindestens einen Spalt (41; 141) oder Kanal (42; 142; 242; 342) mit dem zugeordneten Lagerspalt (32; 132; 232; 332) verbunden ist.
  5. Fluiddynamisches Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (42; 142; 242; 342) Teil eines Rezirkulationskanals (39; 139; 239; 339) ist, der in dem Lagerbauteil (30; 130; 230; 330) angeordnet ist.
  6. Fluiddynamisches Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (39; 139; 239; 339) aus Abschnitten (38; 138; 238; 338; 42; 142; 242; 342) besteht, die parallel (38; 138; 238; 338) oder senkrecht (42; 142; 242; 342) zur Rotationsachse (14) verlaufen.
  7. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtungsanordnung (34; 134; 234; 334) durch aneinander angrenzende Oberflächen des Rotorbauteils (16; 216) und des ersten oder zweiten Lagerbauteils (30; 130; 230; 330) gebildet wird.
  8. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtungsanordnung (36; 136; 236; 336) durch aneinander angrenzende Oberflächen der Welle (12; 212) und des Rotorbauteils (16; 216) gebildet wird.
  9. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtungsanordnung (34; 134; 234; 334) eine Pumpdichtung umfasst, die durch Pumpstrukturen gebildet wird, die auf einer Oberfläche des Rotorbauteils (16; 216) und/oder der Lagerbauteile (30; 130; 230; 330) angeordnet sind.
  10. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtungsanordnung eine Pumpdichtung umfasst, die durch Pumpstrukturen gebildet wird, die auf Oberflächen der Welle (12; 212) und/oder des Rotorbauteils (16; 216) angeordnet sind.
  11. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein doppelt-konisches Lager ist.
  12. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Lagerflächen (30a; 130a) der ersten und zweiten Lagerbauteile (30; 130) und die ersten und zweiten Lagerflächen (16a; 116a) des Rotorbauteils (16) schräg zur Rotationsachse (14) des Lagers ausgerichtet sind.
  13. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Lagerbauteile (230; 330) zylindrisch geformt sind und jeweils radiale Lagerflächen (230a; 330a) und axiale Lagerflächen (230b; 330b) aufweisen.
  14. Spindelmotor mit einem Stator und einem Rotor und einen fluiddynamischen Lager gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 zur Drehlagerung des Rotors relativ zum Stator.
  15. Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor gemäß Anspruch 14 zum Antrieb von mindestens einer Speicherplatte, und Schreib-Leseeinrichtungen zum Schreiben von Daten auf und Lesen von Daten von der Speicherplatte.
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