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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem insbesondere für einen Spindelmotor zum Antrieb von Festplattenspeichern.
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Stand der Technik
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Spindelmotoren mit fluiddynamischen Lagersystemen können im Wesentlichen in zwei unterschiedliche Gruppen eingeteilt werden: Motoren mit drehender Welle und üblicherweise nur einseitig geöffnetem Lagersystem (z. B. single plate design) und Motoren mit stehender Welle. Ein entscheidender Vorteil von Motoren mit stehender Welle ist die Möglichkeit, die stehende Welle des Spindelmotors beidseitig an dem Gehäuse bzw. der Gehäuseabdeckung (top cover) zu befestigen. Dadurch erhält das fluiddynamische Lagersystem eine wesentlich größere strukturelle Steifigkeit, wodurch diese Motoren sich besonders eignen für Festplattenlaufwerke mit besonderen Anforderungen, wie z. B. große Speicherplattenanzahl und hohe Umdrehungszahlen in Servern oder für Notebooks, die häufiger oder stärkeren Vibrationen während des normalen Betriebs ausgesetzt sind.
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Der einzige, bisher weit verbreiteter Spindelmotortyp mit einem Lagersystem mit stehender, beidseitig befestigter Welle ist das als „conical design” bezeichnete Design, welches durch zwei kegelstumpfförmige Teile (cones) gekennzeichnet ist, die auf eine stehende Welle gepresst sind und das feststehende Lagerbauteil bilden. Das drehbare Lagerbauteil besteht üblicherweise aus zwei axial voneinander getrennten Lagerbuchsen, die am Innendurchmesser entsprechend umgekehrt konisch geformt sind und am Außendurchmesser in eine Nabe eingepresst sind. Zwischen den kegelförmigen Teilen und den konischen Bereichen der Lagerbuchsen wird unter einem Winkel von ungefähr zwischen 20° und 30° zur Rotationsachse ein Lagerspalt gebildet. Um die notwendigen Formtoleranzen im Submikrometerbereich für diesen Lagerspalt sicherstellen zu können, müssen die Außenflächen der kegelstumpfförmigen, stehenden Teile besonders abgerundet bzw. um wenige Mikrometer überhöht werden, um lediglich eine Linienberührung der Lagerbauteile zuzulassen und um insbesondere eine flächenhafte Berührung auszuschließen. Um die vom Aufpressen auf die Welle unweigerlich verursachten Deformationen zu kompensieren, müssen die in die Nabe gepressten Buchsen an der konischen Lagerfunktionsfläche nach dem Assemblieren des Rotors noch einmal maschiniert werden. Außerdem können die kegelförmigen Teile üblicherweise nicht gehärtet werden, sondern müssen – um den Verschleißwiderstand zu erhöhen – besonders beschichtet werden (DLC diamond-like-carbon coating) und zusätzlich noch schräg durchbohrt werden, um mögliche Toleranzen mit einem Rezirkulationsfluss im Lager ausgleichen zu können. Ein letzter erwähnenswerter komplizierter Prozess ist das Einstellen des axialen Spiels, welches für jeden einzelnen Motor individuelles Messen der Abstände zwischen den kompliziert geformten Teilen und Nachpressen auf Maß erfordert.
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Es sind auch Spindelmotoren bekannt, bei denen jedes der beiden konischen Lager durch ein Radiallager und ein Axiallager ersetzt wird. Die Patentschrift
US 5,533,811 offenbart einen Spindelmotor mit stehender Welle sowie zwei durch einen mit Lagerfluid gefüllten Ringkanal innerhalb der Lagerbuchse getrennte Lager. Die beiden Lager weisen jeweils ein Axiallager sowie ein Radiallager auf; die Radiallager sind an einer einteiligen Lagerbuchse getrennt durch den Ringkanal angeordnet. Die Axiallager werden gebildet durch die Stirnseiten der Lagerbuchse und einen den Stirnseiten gegenüberliegenden Lagerring bzw. einen Lagersitz der Grundplatte des Motors. Beide Lager teilen sich dasselbe Lagerfluid, sind also nicht unabhängig voneinander. Hier kann es insbesondere bei hohen Drehzahlen zu einer Anreicherung von Luftbläschen im Lagerspalt kommen, was die Funktion des Lagers beeinträchtigen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spindelmotor anzugeben, der die Vorteile eines beidseitig befestigten Motors hat, ohne die Nachteile von aufwendigen, anfälligen und teuren Produktionsprozessen, wie sie Motoren nach dem Stand der Technik heute haben.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Das fluiddynamische Lagersystem umfasst eine feststehende Lagerkomponente mit einer feststehenden Welle und einem ersten und einem zweiten Lagerbauteil, die in einem gegenseitigen Abstand an der Welle feststehend angeordnet sind, wobei jedes Lagerbauteil mindestens eine Lagerfläche aufweist. Ferner ist eine drehbare Lagerkomponente vorgesehen, mit mindestens einer Lagerfläche, die der Lagerfläche des ersten Lagerbauteils zugeordnet ist und mindestens einer weiteren Lagerfläche, die der Lagerfläche des zweiten Lagerbauteils zugeordnet ist. Es ist ein erster Lagerspalt vorgesehen, der mit einem Lagerfluid gefüllt ist und die einander zugeordneten Lagerflächen des ersten Lagerbauteils und der drehbaren Lagerkomponente voneinander trennt. Ein zweiter Lagerspalt ist vorgesehen und mit einem Lagerfluid gefüllt und trennt die einander zugeordneten Lagerflächen des zweiten Lagerbauteils und der drehbaren Lagerkomponente voneinander. Ferner umfasst das Lagersystem Dichtungsanordnungen zur Abdichtung des ersten Lagerspaltes und Dichtungsanordnungen zur Abdichtung des zweiten Lagerspaltes.
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Das erfindungsgemäße Lagersystem kommt mit einer geringen Anzahl von Komponenten, beispielsweise lediglich drei Komponenten, aus. Für den Zusammenbau und den Aufbau sind wenige Prozessschritte notwendig, was insgesamt die Kosten für die Herstellung der Komponenten und den Zusammenbau minimiert. Dadurch, dass die Welle an beiden Enden befestigt werden kann, hat das erfindungsgemäße Lagersystem eine hohe Steifigkeit und einen geringen Schlag, was durch Verwendung nur eines einteiligen drehbaren Lagerbauteils unterstützt wird.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die beiden in einem gegenseitigen Abstand zueinander an der Welle befestigten Lagerbauteile einen zylindrischen Abschnitt sowie einen kegelstumpfförmigen Abschnitt. Im Bereich des zylindrischen Abschnittes des ersten Lagerbauteils wird ein erstes Radiallager gebildet durch einander zugeordnete Radiallagerflächen des ersten Lagerbauteils und der drehbaren Lagerkomponente. In gleicher Weise wird ein zweites Radiallager am zweiten Lagerbauteil gebildet, durch einander zugeordnete Radiallagerflächen des zweiten Lagerbauteils unter der drehbaren Lagerkomponente.
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Ferner wird im Bereich einer Stirnseite des ersten Lagerbauteils ein erstes Axiallager gebildet durch einander zugeordnete Axiallagerflächen des ersten Lagerbauteils und der drehbaren Lagerkomponente. Ein zweites Axiallager wird im Bereich einer Stirnseite des zweiten Lagerbauteils durch einander zugeordnete Axiallagerflächen des zweiten Lagerbauteils und der drehbaren Lagerkomponente gebildet. Die Axiallagerflächen befinden sich auf einer Stirnseite der beiden Lagerbauteile sowie gegenüberliegenden, radial verlaufenden Flächen der drehbaren Lagerkomponente. Die Radiallagerflächen und Axiallagerflächen sind in bekannter Weise mit entsprechenden Lagerrillenstrukturen versehen, die bei einer Drehung der drehbaren Lagerkomponente relativ zur feststehenden Lagerkomponente eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid ausüben und einen entsprechenden hydrodynamischen Druck erzeugen, der das Lager tragfähig macht.
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In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Lagerbauteil identisch wie in der ersten Ausgestaltung ausgebildet. Das zweite Lagerbauteil umfasst zwei konische bzw. kegelstumpfförmige Abschnitte. Im Bereich eines ersten konischen Abschnitts ist ein konisches Lager gebildet durch einander zugeordnete konische Lagerflächen des zweiten Lagerbauteils und der drehbaren Lagerkomponente. Die konischen Lagerflächen sind in bekannter Weise mit entsprechenden Lagerrillenstrukturen versehen, die bei einer Drehung der drehbaren Lagerkomponente relativ zur feststehenden Lagerkomponente eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid ausüben und einen entsprechenden hydrodynamischen Druck im Lagerspalt erzeugen. Das Lager umfasst in dieser Ausgestaltung eine Kombination aus einem Radiallager, einem Axiallager und einen konischen Lager. Selbstverständlich können die beiden Lagerbauteile auch vertauscht angeordnet werden, so dass das konische Lager oben angeordnet ist.
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Das Lager besitzt zwei Lagerspalte, die jeweils zwei offene Enden aufweisen, die entsprechend abgedichtet werden müssen. Hierzu ist zwischen einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche jedes der beiden Lagerbauteils und einer zugeordneten inneren Mantelfläche der drehbaren Lagerkomponente jeweils eine konische Kapillardichtung angeordnet, die mit dem Lagerspalt verbunden und anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist. Eine zweite Kapillardichtung wird zwischen einer äußeren Mantelfläche der Welle und einer inneren Mantelfläche der drehbaren Lagerkomponente gebildet, wobei auch diese Kapillardichtungen mit dem Lagerspalt verbunden und anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist. Im Bereich der letztgenannten Kapillardichtungen können dynamische Pumpdichtungen angeordnet sein, die durch auf der Mantelfläche der Welle oder der Mantelfläche der drehbaren Lagerkomponente angeordnete spiralrillenförmige Pumpstrukturen gekennzeichnet sind. Durch die Dichtungsspalte und die dynamischen Pumpdichtungen kann ein Austreten von Lagerfluid aus dem Lagerspalt verhindert und in ihrer Eigenschaft als Fluidreservoir ausreichend Lagerfluid für die Betriebsdauer des Lagers bereitgestellt werden.
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In jedem Lagerbauteil kann mindestens ein Rezirkulationskanal angeordnet sein, der voneinander entfernte Enden des zugeordneten Lagerspaltes miteinander verbindet und für einen Druckausgleich sorgt sowie die Entstehung von Unterdruckzonen verhindert. Durch die Rezirkulationskanäle werden die beiden getrennten Lagersysteme während des Betriebes kontinuierlich mit Lagerfluid durchspült, was einen zuverlässigen Betrieb des Lagers sicherstellt. Die Geschwindigkeit und Richtung des Rezirkulationsflusses wird durch die Ausgestaltungen der Lagerrillenstrukturen bestimmt. Ein Vorteil der beiden getrennten und vollständig durchspülten Lagersysteme ist es, dass keine ungünstigen Kombinationen von Fertigungstoleranzen der Lager Einfluss auf die Funktion ausüben, und Luft, die sich im Lagerbereich ansammelt, schnell zu einer Öffnung des Lagerbereiches befördert und dort abgeschieden werden kann.
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Vorzugsweise besteht das Lagersystem aus drei Bauteilen, nämlich der Welle mit einem angeformten ersten Lagerbauteil, dem zweiten an der Welle befestigten Lagerbauteil und der drehbaren Lagerkomponente. Die drehbare Lagerkomponente selbst besteht vorzugsweise aus einem einzigen Bauteil, kann aber selbstverständlich auch aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Bauteilen bestehen. Der Bereich zwischen den an die Axiallager angrenzenden „inneren” Kapillardichtungen ist belüftet und frei von Lagerfluid, so dass sich im Prinzip zwei separate fluiddynamische Lagersysteme mit jeweils einem Radiallager und einem Axiallager ergeben. Die Belüftung des Freiraums zwischen den Lagerabschnitten wird durch einen in der Welle angeordneten Belüftungskanal erreicht, der den Bereich zwischen den an die Axiallager angrenzenden Kapillardichtungen mit der Außenatmosphäre verbindet.
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Die an die Radiallager angrenzenden Kapillardichtungen sind durch jeweils eine Abdeckung abgedeckt, so dass ein Eindringen von Schmutz in den Dichtungsbereich bzw. ein Austreten des Lagerfluids aus dem Dichtungsbereich vermieden wird. Die Abdeckungen sind vorzugsweise durch eine Klebe-, Press- und/oder Schweiß-Verbindung mit der drehbaren Lagerkomponente verbunden.
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Das Lagersystem wird vorzugsweise in einem Spindelmotor eingesetzt, der in bekannter Weise einen Stator und einen Rotor aufweist, der mittels des fluiddynamischen Lagersystems gegenüber dem Stator drehgelagert ist und ein elektromagnetisches Antriebssystem zum Antrieb des Rotors aufweist.
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Die einfache Formgebung der Komponenten ermöglicht einen präzisen und sicheren Zusammenbau des Lagers, wobei auch der Aufbau aus nur drei Bauteilen die Fertigung vereinfacht. Das axiale Spiel wird durch die Positionierung des zweiten Lagerbauteils auf der Welle eingestellt und kann während des Herstellungsprozesses einfach gemessen und kontrolliert werden.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems.
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2 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der mittels eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems drehgelagert ist.
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Das Lagersystem umfasst eine feststehende Lagerkomponente 10, die beispielsweise durch eine Grundplatte des Spindelmotors gebildet ist, und eine in einer Bohrung der Grundplatte befestigte Welle 12. Die Welle 12 ist von einer drehbaren Lagerkomponente 18 umgeben, die relativ zur Welle 12 drehgelagert ist. Die drehbare Lagerkomponente bildet gleichzeitig die Nabe des Spindelmotors aus.
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Die Drehlagerung der drehbaren Lagerkomponente 18 gegenüber der Welle 12 erfolgt durch zwei unabhängige fluiddynamische Lagersysteme, die zwischen der drehbaren Lagerkomponente 18 und der Welle 12 angeordnet sind.
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Die Welle 12 trägt ein erstes Lagerbauteil 14, das vorzugsweise einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. In einem Abstand vom ersten Lagerbauteil 14 ist ein zweites Lagerbauteil 16 auf der Welle 12 fest angeordnet. Die beiden Lagerbauteile 14, 16 sind vorzugsweise identisch ausgebildet und umfassen einen zylindrischen Abschnitt sowie einen kegelstumpfförmigen Abschnitt. Die Welle 12 und die beiden Lagerbauteile 14, 16 sind von der drehbaren Lagerkomponente 18 umgeben. Das erste Lagerbauteil 14 und benachbarte Abschnitte der Welle 12 sind durch einen ersten Lagerspalt 20 von der drehbaren Lagerkomponente 18 getrennt. Das zweite Lagerbauteil 16 und benachbarte Abschnitte der Welle 12 sind durch einen zweiten Lagerspalt 22 von der drehbaren Lagerkomponente 18 getrennt. Der erste Lagerspalt 20 verläuft zwischen Oberflächen des ersten Lagerbauteiles 14 und der Welle 12 sowie Flächen der drehbaren Lagerkomponente 18. Der zweite Lagerspalt 22 verläuft zwischen Oberflächen des zweiten Lagerbauteils 16 und der Welle 12 sowie gegenüberliegenden Oberflächen der drehbaren Lagerkomponente 18.
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Sich gegenüberliegende zylindrische Mantelflächen des ersten Lagerbauteiles 14 und der drehbaren Lagerkomponente 18 bilden ein erstes Radiallager 24 aus, das durch entsprechende, mit beispielsweise sinusförmigen oder fischgrätenartigen (herringbone) Lagerrillenstrukturen versehene Radiallagerflächen gekennzeichnet ist. Ein erstes Axiallager 26 wird gebildet durch eine Stirnfläche des ersten Lagerbauteils 14 sowie eine gegenüberliegende radial verlaufende Fläche der drehbaren Lagerkomponente 18. Das Axiallager 26 ist ebenfalls durch spiralförmige oder durch fischgrätenartige bzw. sinusförmige Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet.
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Ein zweites Axiallager 28 wird gebildet durch eine Stirnfläche des zweiten Lagerbauteils 16 sowie eine gegenüberliegende Lagerfläche der drehbaren Lagerkomponente 18. Ein zweites Radiallager 30 wird gebildet durch entsprechende zylindrische Radiallagerflächen des zweiten Lagerbauteils 16 sowie der drehbaren Lagerkomponente 18. Jedes Lager 28, 30 ist durch entsprechende Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet.
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Die beiden Lagerspalte 20, 22 sind an beiden Enden offen und jeweils durch Kapillardichtungen abgedichtet. Eine erste Kapillardichtung 32 zur Abdichtung des ersten Lagerspalts 20 wird gebildet durch die kegelstumpfförmige Fläche des ersten Lagerbauteils 14 und einer zylindrischen gegenüberliegenden Fläche der drehbaren Lagerkomponente 18. Eine zweite Kapillardichtung 34 zur Abdichtung des ersten Lagerspaltes 20 wird gebildet durch die Oberfläche der Welle 12 und eine gegenüberliegende zylindrische Fläche der drehbaren Lagerkomponente 18. Eine dritte Kapillardichtung 36 zur Abdichtung des zweiten Lagerspaltes 22 wird gebildet durch Oberflächen der Welle 12 und entsprechend gegenüber liegende Flächen der drehbaren Lagerkomponente 18. Eine vierte Kapillardichtung 38 zur Abdichtung des zweiten Lagerspalts wird gebildet durch kegelstumpfförmige Mantelflächen des zweiten Lagerbauteils 16 und eine gegenüberliegende zylindrische Mantelfläche der drehbaren Lagerkomponente 18. Die jeweils äußeren Dichtungs- bzw. Kapillarspalte 32, 38 bilden neben der Dichtungsfunktion ein Reservoir für das Lagerfluid. Alle Kapillardichtungen sind anteilig mit Lagerfluid gefüllt.
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Die beiden inneren Kapillardichtungen 34, 36 können durch dynamische Pumpdichtungen 40 und 42 unterstützt werden. Diese Pumpdichtungen 40, 42 sind durch spiralrillenförmige Pumpstrukturen charakterisiert, die vorzugsweise auf der Oberfläche der drehbaren Lagerkomponente 18 angeordnet sind. Diese Pumpstrukturen erzeugen eine Pumpwirkung in Richtung des Lagerinneren, also der Axiallager 26, 28 und halten das Lagerfluid zusätzlich in den Kapillardichtungen 34, 36 zurück.
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Zwischen den beiden Lagerabschnitten jenseits der Kapillardichtungen 34, 36 ist ein Luftspalt in Form eines Freiraums 44 angeordnet, der nicht mit Lagerfluid gefüllt ist. Dieser Freiraum 44 wird über einen mit der Welle ausgebildeten Belüftungskanal 54 mit der Außenatmosphäre verbunden und belüftet.
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Bevorzugt weisen die Radiallager 24, 30 asymmetrische Lagerrillen mit in entgegen gesetzte Richtungen pumpenden Ästen auf, wobei derjenige Ast, der zu der jeweiligen Kapillardichtung 32, 38 benachbart ist, länger ist als der jeweils andere Ast des Radiallagers, so dass sich insgesamt eine in Richtung des Freiraumes 44 hin gerichtete Pumpwirkung einstellt.
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Jedes der beiden Lagerbauteile 14, 16 umfasst mindestens einen Rezirkulationskanal 46, 48, der voneinander entfernte Abschnitte der Lagerspalte 20, 22 miteinander verbindet. Vorzugsweise münden jeweils ein Ende der Rezirkulationskanäle 46, 48 in den Übergang zwischen dem Lagerspalt 20 und dem jeweiligen Kapillarspalt 32 bzw. 34 und das jeweilige andere Ende der Rezirkulationskanäle 46, 48 in den Übergang zwischen dem jeweiligen Lagerspalt 20; 22 und den jeweils zugeordneten Dichtungsspalte 34, 36 bzw. den Pumpdichtungen 40, 42.
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Die sich nach außen öffnenden Bereiche des Lagers, also die Bereiche jenseits der Kapillardichtungen 32 und 38 sind jeweils durch eine Abdeckung 50, 52 abgedeckt. Die Abdeckungen 50, 52 sind in Form einer Kappe mit zentraler Öffnung ausgebildet, durch welche die Welle 12 gesteckt ist. Die Kappen sind an der drehbaren Lagerkomponente 18 befestigt, insbesondere oder vorzugsweise mit der drehbaren Lagerkomponente verklebt, verpresst bzw. verschweißt.
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Das obere, freie Ende der Welle 12 kann auch, ebenso wie das untere Ende, mit einer feststehenden Komponente, beispielsweise einem Gehäuseteil, verbunden werden, so dass das Lager eine hohe strukturelle Steifigkeit erhält.
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Beim Zusammenbau des Lagers wird zunächst die Welle 12 mit dem ersten Lagerbauteil 14 verwendet, wobei dann die drehbare Lagerkomponente 18 auf das freie Ende der Welle 12 aufgesteckt wird. Dann wird das zweite Lagerbauteil 16 auf der Welle 12 positioniert und befestigt derart, dass sich ein vorgegebenes Axialspiel zwischen den beiden Lagerbauteilen 14, 16 und dem entsprechenden Abschnitt der drehbaren Lagerkomponente 18 ergibt, welches auch die Breite des Lagerspaltes im Bereich der beiden Axiallager bestimmt. Danach werden die beiden Lagerspalte mit Lagerfluid befüllt. Prinzipiell ist das Lager nun fertig gestellt und einsatzbereit und kann in einem entsprechenden Motor verbaut werden.
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An der Grundplatte der feststehenden Lagerkomponente 10 ist eine Statoranordnung 58 mit einer Mehrzahl von Statorwicklungen befestigt, die ringförmig ausgebildet und in einem Hohlraum der drehbaren Lagerkomponente 18 angeordnet ist. Radial gegenüber dieser Statoranordnung liegt ein Rotormagnet 60, der an einem Innenumfang der drehbaren Lagerkomponente 18 befestigt ist. Die Statoranordnung und der Rotormagnet bilden ein elektromagnetisches Antriebssystem des Spindelmotors. Durch entsprechende Bestromung der Statorwicklungen wird die drehbare Lagerkomponente 18 angetrieben.
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2 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 1 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers. Zu 1 gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Für diese Bauteile und ihre Funktionen gilt daher die Beschreibung von 1.
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Der Unterschied zu 1 liegt in der Formgebung des zweiten Lagerbauteils 116, das als doppelt konisch geformtes Bauteil ausgebildet ist. Das zweite Lagerbauteil 116 ist in einem Abstand zum ersten Lagerbauteil 14 auf der Welle 12 angeordnet und bildet zusammen mit der drehbaren Lagerkomponente 18 ein konisches Lager 131. Hierbei liegt eine konische Lagerfläche des zweiten Lagerbauteils 116 einer entsprechend geformten konischen Lagerfläche der drehbaren Lagerkomponente 18 gegenüber. Das zweite Lagerbauteil 116 und benachbarte Abschnitte der Welle 12 sind durch einen zweiten Lagerspalt 122 von der drehbaren Lagerkomponente 18 getrennt. Der zweite Lagerspalt 122 verläuft zwischen Oberflächen des zweiten Lagerbauteils 16 und der Welle 12 sowie gegenüberliegenden Oberflächen der drehbaren Lagerkomponente 18.
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Das konische Lager 131 ist durch entsprechende, mit beispielsweise sinusförmigen oder fischgrätenartigen (herringbone) Lagerrillenstrukturen versehene konische Lagerflächen gekennzeichnet. Die Lagerrillenstrukturen sind unsymmetrisch ausgebildet und erzeugen eine gerichtete Pumpwirkung überwiegend in Richtung des Freiraums 44.
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Der Lagerspalt 122 ist an beiden Enden offen, die jeweils durch Kapillardichtungen abgedichtet sind. Eine Kapillardichtung 36 zur Abdichtung des zweiten Lagerspaltes 122 wird gebildet durch Oberflächen der Welle 12 und entsprechend gegenüber liegende Flächen der drehbaren Lagerkomponente 18. Eine weitere Kapillardichtung 138 zur Abdichtung des zweiten Lagerspalts 122 wird gebildet durch eine kegelstumpfförmige Mantelflächen des zweiten Lagerbauteils 116 und eine gegenüberliegende zylindrische Mantelfläche der drehbaren Lagerkomponente 18.
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Das zweite Lagerbauteil 116 umfasst mindestens einen Rezirkulationskanal 148, der voneinander entfernte Abschnitte des Lagerspalts 122 miteinander verbindet und etwa parallel zur konischen Lagerfläche bzw. zum Lagerspalt 122 verläuft. Vorzugsweise mündet ein Ende des Rezirkulationskanals 148 in den Übergang zwischen dem Lagerspalt 122 und dem jeweiligen Kapillarspalt 138 und das andere Ende in den Übergang zwischen dem Lagerspalt 122 und dem Dichtungsspalt 36.
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Der Bereich des zweiten Lagerbauteils 116 ist durch eine Abdeckung 52 abgedeckt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- feststehende Lagerkomponente
- 12
- Welle
- 14
- erstes Lagerbauteil
- 16, 116
- zweites Lagerbauteil
- 18
- drehbare Lagerkomponente
- 20
- erster Lagerspalt
- 22, 122
- zweiter Lagerspalt
- 24
- Radiallager
- 26
- Axiallager
- 28
- Axiallager
- 30
- Radiallager
- 131
- konisches Lager
- 32
- Dichtungsspalt
- 34
- Dichtungsspalt
- 36
- Dichtungsspalt
- 38, 138
- Dichtungsspalt
- 40
- Pumpdichtung
- 42
- Pumpdichtung
- 44
- Freiraum
- 46
- Rezirkulationskanal
- 48, 148
- Rezirkulationskanal
- 50
- Abdeckung
- 52
- Abdeckung
- 54
- Belüftungskanal
- 56
- Rotationsachse
- 58
- Statoranordnung
- 60
- Rotormagnet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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