DE102011018626A1

DE102011018626A1 - Bearing groove structure for fluid dynamic bearing system of spindle motor for hard disk drive, has one end whose width perpendicular to center line is smaller than width of other end with respect to length along center line

Info

Publication number: DE102011018626A1
Application number: DE201110018626
Authority: DE
Inventors: Taner Baytekin
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-10-25

Abstract

The bearing groove structure (22a) arranged on the bearing surface of fluid dynamic bearing, has defined length along center line and width perpendicular to the center line. The width of the bearing groove structure is varied with respect to length of bearing groove structure so that width of one end of bearing groove structure is smaller than width of other end. Independent claims are included for the following: (1) spindle motor; and (2) fluid dynamic bearing system.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lagerrillenstruktur für eine Lagerfläche eines fluiddynamischen Lagers, ein entsprechendes fluiddynamisches Lager, sowie einen Spindelmotor mit einem solchen fluiddynamischen Lager.The invention relates to a bearing groove structure for a bearing surface of a fluid dynamic bearing, a corresponding fluid dynamic bearing, and a spindle motor with such a fluid dynamic bearing.

Stand der TechnikState of the art

Fluiddynamische Lager, welche Lagerflächen mit Lagerrillenstrukturen aufweisen, werden beispielsweise zur Drehlagerung von Spindelmotoren, Lüftern oder Pumpen verwendet. Ein fluiddynamisches Lager umfasst wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche, vorzugsweise relativ zueinander drehbare, Lagerbauteile, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt von einigen Mikrometern Breite voneinander getrennt sind. Durch einen fluiddynamischen Effekt, der im Betrieb des Lagers einen Druckaufbau im Lagerfluid innerhalb des Lagerspaltes erzeugt, werden die Lagerflächen auf Abstand gehalten und das Lager wird tragfähig. Dieser fluiddynamische Effekt wird erzeugt durch Lagerrillenstrukturen, die auf einer oder beiden der einander zugewandten Lagerflächen vorgesehen sind. Diese Lagerrillenstrukturen erzeugen im Betrieb des Lagers eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid und dadurch einen Druckaufbau im Lagerspalt. In bekannter Weise weisen die Lagerrillenstrukturen (Grooves) eine konstante Breite senkrecht zur Mittellinie der Lagerrillenstruktur über ihre gesamte Länge auf. Beispielsweise beträgt die Breite der Lagerrillenstrukturen bei Miniaturlagern, wie sie zur Drehlagerung von Spindelmotoren für Festplattenlaufwerke verwendet werden, ca. 100 Mikrometer. Die Lagerrillenstrukturen werden auf den Lageroberflächen vorzugsweise durch ein elektrochemisches Abtragungsverfahren aufgebracht (ECM-Verfahren).Fluid dynamic bearings which have bearing surfaces with bearing groove structures are used, for example, for the rotary mounting of spindle motors, fans or pumps. A fluid dynamic bearing comprises at least two bearing components which are movable relative to one another and are preferably rotatable relative to one another and which are separated from one another by a bearing gap of a few micrometers width filled with a bearing fluid. By a fluid dynamic effect, which generates a pressure build-up in the bearing fluid within the bearing gap during operation of the bearing, the bearing surfaces are kept at a distance and the bearing becomes sustainable. This fluid-dynamic effect is produced by bearing groove structures which are provided on one or both of the mutually facing bearing surfaces. During operation of the bearing, these bearing groove structures produce a pumping action on the bearing fluid in the bearing gap and thus pressure build-up in the bearing gap. In known manner, the groove patterns have a constant width perpendicular to the center line of the bearing groove structure over its entire length. For example, the width of the bearing groove structures in miniature bearings, as used for the rotational mounting of spindle motors for hard disk drives, is about 100 micrometers. The bearing groove structures are preferably applied to the bearing surfaces by an electrochemical removal process (ECM method).

Oftmals ist es notwendig und erwünscht, dass die Lagerrillenstrukturen eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindlichen Lagerfluid erzeugen, die in eine bestimmte Richtung gerichtet ist. Eine gerichtete Pumpwirkung wird dadurch erreicht, dass die Lagerrillenstrukturen asymmetrisch zu einer den Scheitelpunkt (Apex) schneidenden Basisachse ausgebildet sind und einen längeren sowie einen kürzeren Abschnitt aufweisen. Die Pumpwirkung der beiden Abschnitte der Lagerrillenstruktur sind entgegengesetzt gerichtet, wobei die längeren Abschnitte eine größere Pumpwirkung erzeugen als die kürzeren Abschnitte. Für die Gesamtpumpwirkung überwiegen daher die längeren Abschnitte.It is often necessary and desirable for the bearing groove structures to create a pumping action on the bearing fluid in the bearing gap, which is directed in a certain direction. A directional pumping action is achieved in that the bearing groove structures are formed asymmetrically to a base axis intersecting the vertex (Apex) and have a longer and a shorter section. The pumping action of the two sections of the bearing groove structure are oppositely directed, with the longer sections producing a greater pumping action than the shorter sections. For the total pumping effect therefore outweigh the longer sections.

Die Wirksamkeit der Lagerrillenstrukturen verschlechtert sich umso mehr, je größer die Exzentrizität des Lagers wird. Dadurch verringert sich die Stabilität und Lagersteifigkeit des Lagers. Ferner erhöht sich der Lagerverschleiß.The effectiveness of the Lagerrillenstrukturen deteriorates all the more, the greater the eccentricity of the bearing. This reduces the stability and bearing stiffness of the bearing. Furthermore, the bearing wear increases.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lagerrillenstruktur für fluiddynamische Lager anzugeben, durch welche die Eigenschaften des Lagers in Bezug auf Stabilität und Lagersteifigkeit verbessert wird. Ferner soll ein geeignetes fluiddynamisches Lager und ein Spindelmotor mit einem solchen Lager angegeben werden.It is the object of the invention to provide a bearing groove structure for fluid dynamic bearings, by which the properties of the bearing in terms of stability and bearing stiffness is improved. Furthermore, a suitable fluid dynamic bearing and a spindle motor should be specified with such a bearing.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagerrillenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein fluiddynamisches Lager mit erfindungsgemäßen Lagerrillenstrukturen sowie ein Spindelmotor mit einem solchen fluiddynamischen Lager sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche.This object is achieved by a bearing groove structure with the features of claim 1. A fluid dynamic bearing with bearing groove structures according to the invention and a spindle motor with such a fluid dynamic bearing are the subject of the independent claims.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.Preferred embodiments and advantageous features of the invention are set forth in the dependent claims.

Die Lagerrillenstruktur ist auf einer Lagerfläche eines fluiddynamischen Lagers angeordnet und weist eine definierte Länge entlang der Mittellinie und Breite senkrecht zur Mittellinie der Lagerrillenstruktur auf. Erfindungsgemäß variiert die Breite der Lagerrillenstruktur über deren Länge. Insbesondere wird die Breite der Lagerrillenstruktur über deren Länge ausgehend von einem Ende der Lagerrillenstruktur bis hin zum anderen Ende kleiner.The bearing groove structure is arranged on a bearing surface of a fluid dynamic bearing and has a defined length along the center line and width perpendicular to the center line of the bearing groove structure. According to the invention, the width of the bearing groove structure varies over its length. In particular, the width of the bearing groove structure becomes smaller along its length from one end of the bearing groove structure to the other end.

Vorzugweise ändert sich die Breite der Lagerrillenstruktur senkrecht zur Mittellinie der Lagerrillenstruktur (Groove) ausgehend von einem Ende bis hin zum anderen Ende der Lagerrillenstruktur kontinuierlich oder abschnittsweise.Preferably, the width of the bearing groove structure changes continuously or in sections perpendicular to the center line of the groove structure from one end to the other end of the bearing groove structure.

Erfindungsgemäß ist die Breite der Lagerrillenstruktur senkrecht zur Mittellinie der Lagerrillenstruktur an einem Ende um mindestens um 30 Prozent kleiner als die Breite am anderen Ende. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Breite der Lagerrillenstruktur an einem Ende um mindestens 50 Prozent kleiner als die Breite am anderen Ende.According to the invention, the width of the bearing groove structure perpendicular to the center line of the bearing groove structure at one end is at least 30 percent smaller than the width at the other end. In a particularly preferred embodiment, the width of the bearing groove structure at one end is at least 50 percent smaller than the width at the other end.

Die Lagerrillenstruktur selbst ist als kontinuierliche oder unterbrochene Rille, beispielsweise als sinusförmige oder parabelförmige Rille oder auch als fischgrätenförmige abgewinkelte Rille ausgebildet, wobei vorzugsweise die Tiefe der Rille über ihre Länge entlang ihrer Mittellinie gleich bleibt. Durch die sich zu einem Ende hin verringernde Breite der Lagerrillenstruktur senkrecht zur Mittellinie der Lagerrillenstruktur ergibt sich eine gleichmäßigere Druckverteilung im Lagerspalt während des Betriebes des Lagers im Vergleich zu Lagerrillen mit gleich bleibender Breite. Zwar ist insgesamt der maximal erreichbare Druck, der durch die Pumpwirkung der Lagerrillenstrukturen auf das Lagerfluid erzeugt wird, geringer als beim Stand der Technik, bei dem die Breite der Lagerrillenstruktur senkrecht zu ihrer Mittellinie konstant war, jedoch ist der Druckunterschied zwischen dem Druckmaximum und dem Druckminimum größer und daher das Lager insgesamt steifer. Dieser Effekt kommt insbesondere zum Tragen, wenn das Lager, beispielsweise eine Welle in einer Lagerbuchse, exzentrisch läuft. Je größer die Exzentrizität der Welle in der Bohrung der Lagerbuchse ist, desto größer wird der Druckunterschied im Lagerspalt und desto stärker erhöht sich die radiale Gesamtlagerkraft. Durch die radialen Kräfte wird die Welle zur Achse der Lagerbohrung zentriert.The bearing groove structure itself is formed as a continuous or interrupted groove, for example as a sinusoidal or parabolic groove or as a fishbone-shaped angled groove, preferably the depth of the groove remains the same along its length along its center line. Due to the width of the bearing groove structure, which decreases towards one end, perpendicular to the center line of the bearing groove structure, a more uniform pressure distribution in the bearing gap results during operation of the bearing groove Bearing compared to bearing grooves with the same width. While the maximum achievable pressure generated by the pumping action of the bearing groove structures on the bearing fluid is lower overall than in the prior art, in which the width of the bearing groove structure was perpendicular to its center line, but the pressure difference between the pressure maximum and the pressure minimum bigger and therefore the stock altogether stiffer. This effect comes into play, in particular, when the bearing, for example a shaft in a bearing bush, runs eccentrically. The greater the eccentricity of the shaft in the bore of the bearing bush, the greater the pressure difference in the bearing gap and the greater increases the radial total bearing force. Due to the radial forces, the shaft is centered to the axis of the bearing bore.

Die Lagerrillenstruktur kann, abgesehen von der variierenden Breite, symmetrisch zu einer Basisachse, die durch die Verbindung aller Scheitelpunkte (Apex) der Lagerrillenstrukturen gebildet wird, sein. Hierbei weist die Lagerrillenstruktur einen Apex und zwei vom Apex ausgehende, im wesentlichen gleich lange Abschnitte auf, wobei die Breite der Lagerrillenstruktur vom Ende des einen Abschnitts bis zum Ende des anderen Abschnitts kleiner wird.The bearing groove structure, apart from the varying width, may be symmetrical to a base axis formed by the connection of all the vertices (apex) of the bearing groove structures. Here, the bearing groove structure has an apex and two sections extending from the apex of substantially equal length, the width of the bearing groove structure becoming smaller from the end of one section to the end of the other section.

Alternativ kann die Lagerrillenstruktur in sich asymmetrisch ausgebildet sein. Hierbei weist die Lagerrillenstruktur einen Apex und einen vom Apex ausgehenden längeren Abschnitt und einen vom Apex ausgehenden kürzeren Abschnitt auf, wobei die Breite der Lagerrillenstruktur vom Ende des längen Abschnitts bis zum Ende des kürzeren Abschnitts kleiner wird.Alternatively, the bearing groove structure may be asymmetrical in itself. Here, the bearing groove structure has an apex and a longer portion extending from the apex and a shorter portion extending from the apex, and the width of the bearing groove structure becomes smaller from the end of the length portion to the end of the shorter portion.

Die mit der Lagerrillenstruktur versehene Lagerfläche liegt innerhalb eines fluiddynamischen Lagers einer weiteren Lagerfläche gegenüber, wobei zwischen den beiden Lagerflächen ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt angeordnet ist. Durch eine Drehung des fluiddynamischen Lagers bewegen sich die Lagerflächen relativ zueinander, so dass das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid durch die Lagerrillenstruktur verdrängt wird und sich ein hydrodynamischer Druck im Lagerspalt aufbaut. Die Verdrängung des Lagerfluids kann in einer definierten Flussrichtung erfolgen, wie es weiter unten beschrieben ist.The bearing surface provided with the bearing groove structure lies opposite a further bearing surface within a fluid-dynamic bearing, wherein a bearing gap filled with a bearing fluid is arranged between the two bearing surfaces. By a rotation of the fluid dynamic bearing, the bearing surfaces move relative to each other, so that the bearing fluid in the bearing gap is displaced by the bearing groove structure and builds up a hydrodynamic pressure in the bearing gap. The displacement of the bearing fluid can take place in a defined flow direction, as described below.

Symmetrische Lagerrillenstrukturen mit Lagerrillenstrukturen von gleich bleibender Breite erzeugen eine gleichmäßige, ungerichtete Pumpwirkung, während asymmetrische Lagerrillenstrukturen, die beispielsweise einen längeren und einen kürzeren Abschnitt aufweisen, eine in eine Richtung überwiegende Pumpwirkung auf das Lagerfluid im Lagerspalt ausüben. Durch diese in einer Richtung überwiegende Pumpwirkung lässt sich eine gewünschte Strömung des Lagerfluids im Lagerspalt erzeugen. Erfindungsgemäß kann auch durch die Variation der Breite der Lagerrillenstruktur eine einseitig gerichtet Pumpwirkung im Lagerspalt erzeugt werden. Der Abschnitt der Lagerrillenstruktur mit größerer Breite und/oder größerer Länge erzeugt eine größere Pumpwirkung, während der Abschnitt mit kleinerer Breite und/oder kleinerer Länge eine kleinere Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausübt.Symmetrical bearing groove structures with bearing groove structures of consistent width produce a uniform, non-directional pumping action, while asymmetric bearing groove structures having, for example, a longer and a shorter portion exert a one-way pumping action on the bearing fluid in the bearing gap. By means of this predominantly pumping action in one direction, a desired flow of the bearing fluid in the bearing gap can be generated. According to the invention, by the variation of the width of the bearing groove structure, a unidirectional pumping action can be generated in the bearing gap. The portion of the bearing groove structure of greater width and / or greater length produces a greater pumping action, while the portion of smaller width and / or shorter length exerts a smaller pumping action on the bearing fluid.

Auf der Lagerfläche eines fluiddynamischen Lagers sind in der Regel mehrere gleichartige Lagerrillenstrukturen in derselben geometrischen Ausrichtung in einem Abstand voneinander angeordnet.On the bearing surface of a fluid dynamic bearing a plurality of identical bearing groove structures are arranged in the same geometric orientation at a distance from each other in the rule.

Das Abstandsmaß der Teilung wird gebildet aus dem Umfang der Lagerstruktur geteilt durch die Anzahl der einzelnen Lagerrillenstrukturen und als Pitch bezeichnet. Je nach geometrischer Form der Lagerrillenstruktur kann sich das Verhältnis zwischen der Breite der Lagerrillenstruktur senkrecht zur Mittellinie der Lagerrillenstruktur und dem Abstandsmaß der Teilung verändern. Daraus lässt sich das sogenannte Groove to Pitch Ratio (GPR) berechnen, das über die Länge entlang der Mittellinie der Lagerrillenstruktur variieren kann.The pitch of the pitch is formed from the circumference of the bearing structure divided by the number of individual bearing groove structures and referred to as pitch. Depending on the geometric shape of the bearing groove structure, the ratio between the width of the bearing groove structure perpendicular to the center line of the bearing groove structure and the pitch of the pitch can change. From this, the so-called Groove to Pitch Ratio (GPR) can be calculated, which can vary over the length along the center line of the bearing groove structure.

Insbesondere kann das Groove to Pitch Ratio an einem Ende der Lagerrillenstruktur kleiner sein als am anderen Ende.In particular, the groove to pitch ratio may be smaller at one end of the bearing groove structure than at the other end.

Erfindungsgemäß sind die beschriebenen Lagerrillenstrukturen Teil eines fluiddynamischen Lagersystems und darin verwendeten fluiddynamischen Radiallagern und/oder fluiddynamischen konischen Lagern. Das fluiddynamische Lagersystem kann zur Drehlagerung eines Spindelmotors eingesetzt werden, wie er beispielsweise zum Antrieb von Festplattenlaufwerken verwendet wird.According to the invention, the bearing groove structures described are part of a fluid-dynamic bearing system and fluid-dynamic radial bearings and / or fluid-dynamic conical bearings used therein. The fluid dynamic bearing system can be used for the rotary mounting of a spindle motor, as used for example for driving hard disk drives.

Die Lagerrillenstrukturen können durch verschiedene Verfahren auf der Lagerfläche eines fluiddynamischen Lagers aufgebracht werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist ein ECM-Verfahren, d. h. ein Verfahren zur elektrochemischen Abtragung. Es wird vorzugsweise eine ECM-Elektrode verwendet, die der Lagerrillenstruktur entsprechende, elektrisch leitende Bereiche aufweist.The bearing groove structures can be applied by different methods on the bearing surface of a fluid dynamic bearing. A preferred method is an ECM method, i. H. a method for electrochemical removal. An ECM electrode is preferably used, which has the electrically conductive regions corresponding to the bearing groove structure.

Generell kann die Lagerrillenstruktur für ein Axiallager, Radiallager oder konisches Lager verwendet werden, wobei die Lagerflächen dann mehrere Lagerrillenstrukturen umfassen, die in derselben geometrischen Form und Ausrichtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind.In general, the bearing groove structure can be used for a thrust bearing, radial bearing or conical bearing, wherein the bearing surfaces then comprise a plurality of bearing groove structures, which are arranged in the same geometric shape and orientation at a distance from each other.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei ergeben sich aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.Hereinafter, a preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings. Here are the drawings and their description further advantages and features of the invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer bevorzugten Ausgestaltung eines fluiddynamischen Lagers mit erfindungsgemäßen Lagerrillenstrukturen. 1 shows a section through a spindle motor with a preferred embodiment of a fluid dynamic bearing bearing grooves according to the invention.

1A zeigt eine erfindungsgemäße Lagerrillenstruktur mit Mittellinie vergrößert dargestellt. 1A shows a bearing groove structure according to the invention with center line shown enlarged.

2A zeigt eine Abwicklung einer zylindrischen Lagerfläche eines Radiallagers mit Lagerrillenstrukturen gemäß dem Stand der Technik. 2A shows a development of a cylindrical bearing surface of a radial bearing with bearing groove structures according to the prior art.

2B zeigt eine Abwicklung einer zylindrischen Lagerfläche eines Radiallagers mit erfindungsgemäßen Lagerrillenstrukturen. 2 B shows a development of a cylindrical bearing surface of a radial bearing with bearing groove structures according to the invention.

3A zeigt schematisch die Druckverteilung in einem Lagerspalt entlang der in 2A dargestellten Lagerfläche gemäß dem Stand der Technik. 3A schematically shows the pressure distribution in a bearing gap along the in 2A shown bearing surface according to the prior art.

3B zeigt schematisch die Druckverteilung in einem Lagerspalt entlang der in 2B dargestellten Lagerfläche mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Lagerrillenstrukturen. 3B schematically shows the pressure distribution in a bearing gap along the in 2 B bearing surface shown with the inventive design of Lagerrillenstrukturen.

4 zeigt eine Simulation der radialen Lagerkraft in Abhängigkeit der Exzentrizität der Lagerflächen eines Radiallagers. 4 shows a simulation of the radial bearing force as a function of the eccentricity of the bearing surfaces of a radial bearing.

5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Diagramm 4 für Werte des Exzentrizitätsverhältnisses zwischen 0 und 0,2. 5 shows an enlarged section of the diagram 4 for values of the eccentricity ratio between 0 and 0.2.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention

Die 1 zeigt einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager gemäß der Erfindung. Ein solcher Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden.The 1 shows a spindle motor with a fluid dynamic bearing according to the invention. Such a spindle motor can be used to drive disks of a hard disk drive.

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 dem freien 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 zur Befestigung an einem Gehäusedeckel des Spindelmotors bzw. des Festplattenlaufwerks auf. Das Lager umfasst eine Lagerbuchse 14, die in einem durch die Welle 12 und die beiden Lagerbauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen drehbar angeordnet ist. Das obere Lagerbauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung der Lagerbuchse 14 angeordnet. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12, der Lagerbuchse 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 der Nabe 48 angeordnet ist.The spindle motor comprises a base plate 10 having a substantially central cylindrical opening in which a first bearing member 16 is included. The first bearing component 16 is approximately pot-shaped and comprises a central opening in which the shaft 12 is attached. At the free end of the fixed shaft 12 is a second bearing component 18 arranged, preferably annular and integral with the shaft 12 is trained. The named components 10 . 12 . 16 and 18 form the fixed component of the spindle motor. The wave 12 has at its upper end a threaded hole for attachment to a housing cover of the spindle motor or the hard disk drive. The bearing comprises a bearing bush 14 in one by the shaft 12 and the two bearing components 16 . 18 formed intermediate space is rotatably arranged relative to these components. The upper bearing component 18 is in an annular recess of the bearing bush 14 arranged. Adjacent surfaces of the shaft 12 , the bearing bush 14 and the bearing components 16 . 18 are by a bearing gap open on both sides 20 separated from each other, which is filled with a bearing fluid, such as a bearing oil. The electromagnetic drive system of the spindle motor is formed in a known manner by a on the base plate 10 arranged stator arrangement 42 and a ring-shaped permanent magnet surrounding the stator assembly at a distance 44 attached to an inner circumferential surface of the hub 48 is arranged.

Die Lagerbuchse 14 hat eine zylindrische Bohrung an deren Innenumfang zwei zylindrische Lagerflächen ausbildet sind, welche durch einen dazwischen liegenden Separatorspalt 24 getrennt sind. Die Lagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20 und bilden mit jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22 und 23, die mit sinus- oder parabelförmigen oder fischgrätenartigen Lagerrillenstrukturen 22a, 23a versehen sind.The bearing bush 14 has a cylindrical bore on the inner circumference of two cylindrical bearing surfaces are formed, which by an intermediate separator gap 24 are separated. The bearing surfaces enclose the standing shaft 12 at a distance of a few microns to form an axially extending portion of the bearing gap 20 and form with each opposite bearing surfaces of the shaft 12 two fluid dynamic radial bearings 22 and 23 with sinusoidal or parabolic or herringbone bearing groove structures 22a . 23a are provided.

An das untere Radiallager 23 schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an, der durch radial verlaufende Lagerflächen der Lagerbuchse 14 und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des ersten Lagerbauteiles 16 gebildet wird. Diese Lagerflächen bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26 mit Lagerflächen, welche als zur Drehachse 46 senkrechte Kreisringe ausgebildet sind.To the lower radial bearing 23 closes a radially extending portion of the bearing gap 20 on, by radially extending bearing surfaces of the bearing bush 14 and corresponding opposite bearing surfaces of the first bearing component 16 is formed. These bearing surfaces form a fluid dynamic thrust bearing 26 with bearing surfaces, which as to the axis of rotation 46 vertical circular rings are formed.

Das fluiddynamische Axiallager 26 ist in bekannter Weise durch beispielsweise spiralförmige Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die entweder auf der Stirnseite der Lagerbuchse 14, dem ersten Lagerbauteil 16 oder beiden Teilen angebracht werden können. Die Lagerrillenstrukturen des Axiallagers 26 erstrecken sich vorzugsweise über die ganze Stirnfläche der Lagerbuchse 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 kontinuierlich zunimmt. In vorteilhafter Weise sind alle für die Radiallager 22, 23 und das Axiallager 26 notwendigen Lagerrillenstrukturen 22a, 23a an der Lagerbuchse 14 angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des ersten Lagerbauteils 16 vereinfacht.The fluid dynamic thrust bearing 26 is characterized in a known manner by, for example, spiral bearing groove structures, either on the front side of the bearing bush 14 , the first bearing component 16 or both parts can be attached. The bearing groove structures of the thrust bearing 26 preferably extend over the entire end face of the bearing bush 14 that is, from the inner edge to the outer edge. This results in a defined pressure distribution in the entire thrust bearing gap and vacuum zones are avoided, since the fluid pressure continuously increases from a radially outer to a radially inner position of the thrust bearing. Advantageously, all are for the radial bearings 22 . 23 and the thrust bearing 26 necessary bearing groove structures 22a . 23a at the bearing bush 14 arranged what the production of the bearing, in particular the shaft 12 and the first bearing component 16 simplified.

An den radialen Abschnitt des Lagerspalts 20 im Bereich des Axiallagers 26 schließt sich ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen der Lagerbuchse 14 und des 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 und nahezu axial verlaufenden Abschnitt übergeht, der von einer inneren Umfangsfläche der Lagerbuchse 14 und einer äußeren Umfangsfläche des Lagerbauteils 16 begrenzt wird. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Fluidreservoir und stellt die für die Lebensdauer 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 der Lagerbuchse 14 und dem Lagerbauteil 16 können jeweils relativ zur Drehachse 46 nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt. At the radial portion of the bearing gap 20 in the area of the thrust bearing 26 closes a proportionately filled with bearing fluid sealing gap 34 on, by opposing surfaces of the bearing bush 14 and the bearing component 16 is formed and the end of the fluid bearing system seals on this side. The sealing gap 34 includes one opposite the bearing gap 20 widened radially extending portion that merges into a conically opening and nearly axially extending portion of an inner peripheral surface of the bearing bush 14 and an outer peripheral surface of the bearing member 16 is limited. In addition to the function as a capillary seal, the sealing gap is used 34 as a fluid reservoir and provides the required for the life of the storage system fluid amount. Furthermore, filling tolerances and a possible thermal expansion of the bearing fluid can be compensated. The two of the conical section of the sealing gap 34 forming surfaces on the bearing bush 14 and the bearing component 16 can each relative to the axis of rotation 46 to be inclined inwards. As a result, the bearing fluid in a rotation of the bearing due to the centrifugal force inward in the direction of the bearing gap 20 pressed.

An der anderen Seite des Fluidlagersystems ist die Lagerbuchse 14 im Anschluss an das obere Radiallager 22 so gestaltet, dass es eine radial verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des zweiten Lagerbauteils 18 einen radialen Spalt bildet. An den radialen Spalt schließt sich ein axial verlaufender Dichtungsspalt 32 an, der das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Der Dichtungsspalt 32 umfasst vorzugsweise eine Pumpdichtung 36 und weitet sich am äußeren Ende mit vorzugsweise konischem Querschnitt auf. Der Dichtungsspalt 32 wird durch einander gegenüberliegende Oberflächen der Lagerbuchse 14 und des Lagerbauteils 18 begrenzt und kann von einer ringförmigen Abdeckkappe 30 abgedeckt sein. Die Abdeckkappe 30 ist an einer Stufe 38 der Lagerbuchse 14 gehalten und dort beispielsweise angeklebt. Der innere Rand der Abdeckkappe 30 kann zusammen mit dem Außenumfang der Welle 12 eine Spaltdichtung ausbilden. Dies erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 32.On the other side of the fluid bearing system is the bearing bush 14 following the upper radial bearing 22 designed so that it forms a radially extending surface, with a corresponding opposite surface of the second bearing component 18 forms a radial gap. At the radial gap, an axially extending sealing gap closes 32 which terminates the fluid bearing system at this end. The sealing gap 32 preferably comprises a pumping seal 36 and expands at the outer end with preferably conical cross-section. The sealing gap 32 is made by opposing surfaces of the bearing bush 14 and the bearing component 18 limited and can by an annular cap 30 be covered. The cap 30 is at a stage 38 the bearing bush 14 held and glued there, for example. The inner edge of the cap 30 can be together with the outer circumference of the shaft 12 form a gap seal. This increases the safety against leakage of bearing fluid from the seal gap 32 ,

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 am beweglichen Lagerteil vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür kann die Grundplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 aufweisen, der dem Permanentmagneten 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 Permanentmagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass der Permanentmagnet 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.Since the spindle motor only a fluid dynamic thrust bearing 26 having a force in the direction of the second bearing component 18 generated, a corresponding counterforce or biasing force must be provided on the movable bearing part, which holds the bearing system axially in balance. For this purpose, the base plate 10 a ferromagnetic ring 40 that of the permanent magnet 44 axially opposite and is magnetically attracted by this. This magnetic attraction acts against the force of the thrust bearing 26 and keeps the bearing axially stable. Alternatively or in addition to this solution, the stator assembly 42 and the permanent magnet 44 axially offset from each other, in such a way that the permanent magnet 44 axially further away from the base plate 10 is arranged as the stator assembly 42 , As a result, an axial force is built up by the magnet system of the motor, which is opposite to the thrust bearing 26 acts.

Ein Rezirkulationskanal 28 verläuft ausgehend vom Spalt zwischen einer Stirnfläche der Lagerbuchse 14 und einer gegenüberliegenden Stirnfläche des Lagerbauteils 18 schräg und radial nach außen längs durch die Lagerbuchse 14 und mündet radial außerhalb des Axiallagers 26 in einen Bereich zwischen dem Lagerspalt 20 und dem Dichtungsspalt 34.A recirculation channel 28 runs starting from the gap between an end face of the bearing bush 14 and an opposite end face of the bearing component 18 obliquely and radially outward longitudinally through the bearing bush 14 and opens radially outside the thrust bearing 26 in an area between the bearing gap 20 and the sealing gap 34 ,

Die 1A zeigt eine erfindungsgemäße Lagerrillenstruktur vergrößert dargestellt. Dabei ist die Mittellinie M eingezeichnet, die in der Mitte der Begrenzungen der Lagerrillenstruktur liegt. Die Breite B der Lagerrillenstruktur an einer Position wird jeweils senkrecht zur Mittellinie gemessen.The 1A shows a bearing groove structure according to the invention shown enlarged. In this case, the center line M is located, which lies in the middle of the boundaries of the bearing groove structure. The width B of the bearing groove structure at a position is measured perpendicular to the center line, respectively.

2A zeigt die Abwicklung einer zylindrischen Lagerfläche eines Radiallagers mit darauf angeordneten Lagerrillenstrukturen 122a gemäß dem Stand der Technik. Die dargestellte Lagerfläche 100 ist die Lagerfläche eines typischen Radiallagers mit sinusförmig gebogenen Radiallagerstrukturen 122a bzw. parabelförmig gebogenen Lagerrillenstrukturen, die entlang des Umfangs der Lagerfläche angeordnet sind. Die Lagerrillenstrukturen weisen eine über ihre Länge gleich bleibende Breite auf. 2A shows the development of a cylindrical bearing surface of a radial bearing with bearing groove structures arranged thereon 122a according to the prior art. The illustrated storage area 100 is the bearing surface of a typical radial bearing with sinusoidal curved radial bearing structures 122a or parabolic curved Lagerrillenstrukturen which are arranged along the circumference of the bearing surface. The bearing groove structures have a width that remains constant over their length.

Bei einer Bewegung der Lagerfläche 100 von rechts nach links relativ zu einer dieser, Lagerfläche gegenüber liegenden Lagerfläche, erzeugen die Lagerrillenstrukturen 122a in einem zwischen den Lagerflächen angeordneten Lagerspalt eine Pumpwirkung auf ein im Lagerspalt befindliches Lagerfluid. Die in der Abbildung dargestellten oberen Äste der Lagerrillenstrukturen 122a erzeugen eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid nach unten, und die unteren Äste der Lagerrillenstrukturen 122a eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid nach oben, also in die entgegen gesetzte Richtung. Die Lagerrillenstrukturen 122a sind unsymmetrisch zu einer den Apex schneidenden Basisachse 150 ausgebildet, so dass die Pumpwirkung der oberen, kürzeren Abschnitte der Lagerrillenstrukturen 122a kleiner ist als die Pumpwirkung der unteren, längeren Abschnitte, so dass sich insgesamt eine Gesamtpumpwirkung nach oben ergibt.During a movement of the storage area 100 from right to left relative to one of these, bearing surface opposite bearing surface, generate the bearing groove structures 122a in a bearing gap arranged between the bearing surfaces, a pumping action on a bearing fluid in the bearing gap. The upper branches of the bearing groove structures shown in the figure 122a create a pumping action on the bearing fluid down, and the lower branches of the bearing groove structures 122a a pumping action on the bearing fluid upwards, ie in the opposite direction. The bearing groove structures 122a are asymmetric to a base axis intersecting the apex 150 formed so that the pumping action of the upper, shorter sections of the Lagerrillenstrukturen 122a is smaller than the pumping action of the lower, longer sections, so that overall results in a total pumping action upwards.

3A zeigt eine simulierte Druckverteilung im Lagerspalt eines mit den Lagerrillenstrukturen 122a gemäß 2A ausgebildeten Radiallagers gemäß dem Stand der Technik. Hierbei wird angenommen, dass die Lagerbauteile leicht exzentrisch zueinander angeordnet sind, d. h. die Breite des Lagerspaltes zwischen den Lagerflächen ist je nach Umfangswinkel unterschiedlich groß, insbesondere im rechten Bereich der Lagerfläche 100 kleiner als im linken Bereich. Man erkennt, dass im Bereich der Lagerfläche ein Druckmaximum im Apex der Lagerrillenstrukturen 122a auftritt. Das Druckminimum beträgt beispielsweise 1084 Kilopascal (kPa) im linken Bereich der Lagerfläche. Im rechten Bereich der Lagerfläche 100 erreicht der Druck im Lagerspalt ein Druckmaximum beispielsweise in Höhe von 1491 Kilopascal. Die Differenz zwischen dem Druckmaximum und dem Druckminimum beträgt etwa 407 Kilopascal. Diese absolute Druckdifferenz lässt eine Aussage über die Steifigkeit des Lagers zu. 3A shows a simulated pressure distribution in the bearing gap one with the bearing groove structures 122a according to 2A trained radial bearings according to the prior art. It is assumed that the bearing components are slightly eccentric to each other, ie the width of the bearing gap between the bearing surfaces is different depending on the circumferential angle, especially in the right area of the bearing surface 100 smaller than in the left area. It can be seen that in the area of the bearing surface there is a maximum pressure in the apex of the bearing groove structures 122a occurs. The pressure minimum is, for example, 1084 kilopascals (kPa) in the left area of the storage area. In the right area of the storage area 100 the pressure in the bearing gap reaches a maximum pressure of, for example, 1491 kilopascals. The difference between the maximum pressure and the minimum pressure is about 407 kilopascals. This absolute pressure difference allows a statement about the rigidity of the bearing.

Die 2B zeigt die Abwicklung einer zylindrischen Lagerfläche 100 eines Radiallagers mit erfindungsgemäß ausgebildeten Lagerrillenstrukturen 22a, die wiederum sinusförmig bzw. parabelförmig gebogen sind und sich zu mehreren über den Umfang der Lagerfläche 100 verteilen. Die Lagerrillenstrukturen 122a sind ebenfalls unsymmetrisch zu der den Apex schneidenden Achse 150 ausgebildet, mit oberen kürzeren Abschnitten 22a1 und unteren, längeren Abschnitten 22a2. Die Pumpwirkung der oberen, kürzeren Abschnitte 22a1 der Lagerrillenstrukturen 122a ist kleiner ist als die Pumpwirkung der unteren, längeren Abschnitte 22a2, so dass sich insgesamt eine Gesamtpumpwirkung nach oben ergibt Erfindungsgemäß sind die Lagerrillenstrukturen 22a derart ausgebildet, dass sich deren Breite ausgehend von den unteren, längeren Abschnitten 22a2 hin zu den oberen kürzeren Abschnitten 22a1 verringert. Die Breite der Lagerrillenstrukturen 22a an den Enden der kürzeren Abschnitte 22a1 ist dabei um mindestens 30 Prozent, vorzugsweise jedoch um 50 Prozent kleiner als die Breite an den Enden der längeren Abschnitte 22a2. Diese Beschreibung kann sinngemäß auch für die Lagerrillenstrukturen 23a übernommen werden.The 2 B shows the development of a cylindrical bearing surface 100 a radial bearing with inventively formed bearing groove structures 22a , which in turn are sinusoidally or parabolically bent and to several over the circumference of the bearing surface 100 to distribute. The bearing groove structures 122a are also unbalanced to the axis cutting the apex 150 formed, with upper shorter sections 22a1 and lower, longer sections 22a2 , The pumping action of the upper, shorter sections 22a1 the bearing groove structures 122a is smaller than the pumping action of the lower, longer sections 22a2 , so that overall a total pumping effect results According to the invention, the bearing groove structures 22a formed such that its width, starting from the lower, longer sections 22a2 towards the upper shorter sections 22a1 reduced. The width of the bearing groove structures 22a at the ends of the shorter sections 22a1 is at least 30 percent, but preferably 50 percent smaller than the width at the ends of the longer sections 22a2 , This description also applies mutatis mutandis to the Lagerrillenstrukturen 23a be taken over.

3B zeigt schematisch die Druckverteilung im Lagerspalt eines Lagers mit den erfindungsgemäßen Lagerrillenstrukturen 22a. Die Druckverteilung ist wiederum simuliert für ein exzentrisches Lager, d. h. die Breite des Lagerspaltes ist über den Umfang der Lagerfläche 100 unterschiedlich groß aufgrund einer Exzentrizität der Lagerbauteile bei gleicher Exzentrizität wie bei 3A. Insbesondere im rechten Bereich der Lagerfläche 100 ist die Breite des Lagerspaltes klein und somit der Druck im Lagerspalt größer, während im linken Bereich der Lagerfläche 100 die Breite des Lagerspaltes groß ist und damit der Druck im Lagerspalt kleiner. 3B schematically shows the pressure distribution in the bearing gap of a bearing with the bearing groove structures according to the invention 22a , The pressure distribution is in turn simulated for an eccentric bearing, ie the width of the bearing gap is over the circumference of the bearing surface 100 different sizes due to eccentricity of the bearing components with the same eccentricity as in 3A , Especially in the right area of the storage area 100 the width of the bearing gap is small and thus the pressure in the bearing gap larger, while in the left area of the bearing surface 100 the width of the bearing gap is large and thus the pressure in the bearing gap smaller.

Man erkennt im linken Bereich ein Druckminimum, das bei etwa 876 Kilopascal liegt, während im Bereich mit kleinem Lagerspalt das Druckmaximum bis auf 1313 Kilopascal steigt. Die relative Lagerkraft, also der Druckunterschied zwischen Druckmaximum und Druckminimum beträgt hier etwa 437 Kilopascal. Verglichen mit der Druckverteilung in 3A ist die Druckdifferenz in 3B um etwa 7 Prozent größer. Der Grund dafür ist die Verwendung von erfindungsgemäß geformten Lagerrillenstrukturen 22a mit variierender Breite, die sich von einem Ende der Lagerrillenstrukturen hin zum anderen Ende verringert. Im Vergleich zu Lagern mit herkömmlichen Lagerrillenstrukturen 122a gemäß den 2A und 3A, ist die Lagersteifigkeit insgesamt beim erfindungsgemäßen Lager mit erfindungsgemäßen Lagerrillenstrukturen größer, da der relative Druckunterschied zwischen Druckmaximum und Druckminimum größer ist.One can see a pressure minimum in the left area, which is around 876 kilopascals, while in the area with a small bearing gap the pressure maximum rises to 1313 kilopascals. The relative bearing force, ie the pressure difference between maximum pressure and minimum pressure is here about 437 kilopascals. Compared with the pressure distribution in 3A is the pressure difference in 3B about 7 percent larger. The reason for this is the use of inventively shaped bearing groove structures 22a of varying width decreasing from one end of the bearing groove structures to the other end. Compared to bearings with conventional bearing groove structures 122a according to the 2A and 3A , Overall, the bearing stiffness in the bearing according to the invention with bearing groove structures according to the invention is greater, since the relative pressure difference between the pressure maximum and pressure minimum is greater.

4 zeigt ein Diagramm der radialen Gesamtkraft in Abhängigkeit vom Exzentrizitätsverhältnis eines Radiallagers für Lagerrillenstrukturen mit konstanter Breite und Lagerrillenstrukturen mit variabler Breite. Das Exzentrizitätsverhältnis ist dabei definiert als das Verhältnis der Exzentrizität zur Spaltbreite im Zustand ohne Exzentrizität. Bei einem Exzentrizitätsverhältnis von 0 ist die radiale Gesamtkraft auch 0, d. h. das Lager ist im Gleichgewicht. 4 shows a graph of the total radial force depending on the eccentricity ratio of a radial bearing for constant width Lagerrillenstrukturen and Lagerrillenstrukturen variable width. The eccentricity ratio is defined as the ratio of the eccentricity to the gap width in the state without eccentricity. With an eccentricity ratio of 0, the total radial force is also 0, ie the bearing is in equilibrium.

Je größer die Exzentrizität wird, desto stärker steigt auch die radiale Gesamtkraft, die der Exzentrizität entgegen wirkt, um das Lager wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Die Kurve 160 zeigt die radiale Gesamtkraft für ein Lager mit Lagerrillenstrukturen 122a konstanter Breite, während die Kurve 162 die Gesamtkraft für ein Lager mit Lagerrillenstrukturen 22a variierender Rillenbreite gemäß der Erfindung zeigt.The greater the eccentricity, the greater the radial total force that counteracts eccentricity in order to rebalance the bearing. The curve 160 shows the total radial force for a bearing with bearing groove structures 122a constant width while the curve 162 the total force for a bearing with bearing groove structures 22a varying groove width according to the invention shows.

Man erkennt, dass insbesondere bei einer großen Exzentrizität des Lagers die radiale Gesamtkraft der Kurve 162 größer ist als die der Kurve 160, d. h. die radiale Gesamtkraft eines Lagers mit Lagerrillen 22a von variierender Bereite ist wesentlich größer, beispielsweise bis zu 26 Prozent größer, als die eines Lagers mit Lagerrillen 122a von konstanter Rillenbreite.It can be seen that, especially with a large eccentricity of the bearing, the radial total force of the curve 162 is greater than that of the curve 160 ie the total radial force of a bearing with bearing grooves 22a of varying width is significantly greater, for example, up to 26 percent greater than that of a bearing with bearing grooves 122a of constant groove width.

5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Diagramms von 4 im Bereich eines Exzentrizitätsverhältnisses zwischen 0 und 0,2. Man erkennt, dass selbst hier im Bereich geringer Exzentrizität die radiale Gesamtkraft eines Lagers mit Lagerrillenstrukturen 22a mit variierender Breite gemäß Kurve 162 deutlich größer ist, als die radiale Gesamtkraft eines Lagers mit Lagerrillenstrukturen 122a konstanter Rillenbreite gemäß Kurve 160. Der Unterschied der radialen Gesamtkraft zwischen den Kurven 162 und 160 ist beispielsweise bei einer Exzentrizität von 0,05 etwa 9 Prozent, d. h. ein Lager mit Lagerrillen 22a variierender Rillenbreite hat bei einer Exzentrizität von 0,05 eine um etwa 9 Prozent größere radiale Gesamtkraft als ein Lager mit Lagerillen 122a mit konstanter Rillenbreite. 5 shows an enlarged section of the diagram of 4 in the range of an eccentricity ratio between 0 and 0.2. It can be seen that even here in the range of low eccentricity, the radial total force of a bearing with Lagerrillenstrukturen 22a with varying width according to curve 162 is significantly greater than the total radial force of a bearing with Lagerrillenstrukturen 122a constant groove width according to curve 160 , The difference in the total radial force between the curves 162 and 160 For example, with an eccentricity of 0.05, it is about 9 percent, ie a bearing with bearing grooves 22a varying groove width has an eccentricity of 0.05 about 9 percent greater total radial force than a bearing with Lagerillen 122a with constant groove width.

Obwohl diese Erfindung anhand des Beispiels einer feststehenden Welle beschrieben ist sind andere Ausgestaltungen, z. B. für eine drehende Welle, ebenso von der Erfindung erfasst.Although this invention is described by way of example of a fixed shaft, other embodiments, e.g. B. for a rotating shaft, also covered by the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Grundplattebaseplate
1212: Wellewave
1414: Lagerbuchsebearing bush
1616: erstes Lagerbauteilfirst bearing component
1818: zweites Lagerbauteilsecond bearing component
2020: Lagerspaltthe bearing gap
22,22: Radiallagerradial bearings
22a22a: LagerrillenstrukturenBearing groove structures
22a122a1: kürzerer Abschnittshorter section
22a222a2: längerer Abschnittlonger section
2323: Radiallagerradial bearings
23a23a: LagerrillenstrukturenBearing groove structures
2424: Separatorspaltseparator gap
2626: Axiallagerthrust
2828: Rezirkulationskanalrecirculation
3030: Abdeckkappecap
3232: Dichtungsspaltseal gap
3434: Dichtungsspaltseal gap
3636: Pumpdichtungpump seal
3838: Stufestep
4040: ferromagnetischer Ringferromagnetic ring
4242: Statoranordnungstator
4444: Permanentmagnetpermanent magnet
4646: Drehachseaxis of rotation
4848: Nabehub
100100: Lagerflächestorage area
122a122a: LagerrillenstrukturBearing groove structure
150150: Basisachse im ApexBase axis in the apex
MM: Mittelliniecenter line
BB: Breite der Lagerrillenstruktur an dieser PositionWidth of the bearing groove structure at this position

Claims

Bearing groove structure ( 22a ; 23a ) stored on a storage area ( 100 ) of a fluid dynamic bearing, wherein the bearing groove structure has a defined length along its center line (M) and width (B) perpendicular to the center line, characterized in that the width (B) of the bearing groove structure ( 22a . 23a ) along its length from one end of the bearing groove structure ( 22a . 23a ) gets smaller all the way to the other end.

Bearing groove structure according to claim 1, characterized in that its width (B) starting from one end of the bearing groove structure ( 22a . 23a ) up to the other end changes continuously or in sections.

Bearing groove structure according to one of claims 1 or 2, characterized in that the width at one end is at least 30% smaller than the width at the other end.

Bearing groove structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has a vertex (apex) and two starting from the vertex, substantially equal sections, wherein the width of the bearing groove structure ( 23a ) becomes smaller from the end of one section to the end of the other section.

A bearing groove structure according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises an apex and a longer section extending from the apex ( 22a2 ) and a shorter section from the apex ( 22a1 ), wherein the width of the bearing groove structure ( 22a ) decreases from the end of the length section to the end of the shorter section.

Bearing groove structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearing surface ( 100 ) a bearing component ( 14 ) is assigned and a further bearing surface of another bearing component ( 12 ) and between the bearing surfaces filled with a bearing fluid bearing gap ( 20 ) is arranged.

Bearing groove structure according to claim 6, characterized in that in the bearing gap ( 20 ) bearing fluid during a movement of the bearing surface ( 100 ) relative to the further bearing surface through the bearing groove structure ( 22a . 23a ) is conveyed in a defined flow direction.

Bearing groove structure according to claim 7, characterized in that the defined flow direction extends in the direction of the end with the smaller width (B) of the bearing groove structure.

Bearing groove structure according to one of claims 1 to 8, characterized in that a plurality of identical bearing groove structures ( 22a . 23a ) in the same geometric orientation at a distance from each other on the bearing surface ( 100 ) are arranged.

Bearing groove structure according to one of claims 8 or 9, characterized in that the ratio between the width (B) of the bearing groove structure ( 22a . 23a ) is varied perpendicular to the centerline of the bearing groove structure and the pitch to pitch ratio (GPR) along the center line of the bearing groove structure.

Bearing groove structure according to claim 10, characterized in that the groove to pitch ratio at one end of the bearing groove structure ( 22a . 23a ) is smaller than at the other end.

Bearing groove structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that the plurality of identical bearing groove structures ( 22a . 23a ) form a radial bearing and / or a thrust bearing and / or a conical bearing.

Fluid dynamic bearing system, in particular for the rotary mounting of a spindle motor, with at least one component of a storage system ( 14 ) and at least one other component of a storage system ( 12 ; 16 . 18 ), wherein the two bearing components by a filled with a bearing fluid bearing gap ( 20 ) are separated from each other and are rotatably supported relative to each other by means of the fluid dynamic bearing system, wherein the fluid dynamic bearing system bearing surfaces ( 100 ) partially formed with bearing groove structures ( 22a . 23a ) of defined length and width, characterized in that the width (B) of the bearing groove structures ( 22a . 23a ) perpendicular to the center line along its length from one end of the bearing groove structure ( 22a . 23a ) gets smaller all the way to the other end.

Spindle motor with a fluid dynamic bearing system and at least one component of a storage system ( 14 ) and at least one other component of a storage system ( 12 ; 16 ; 18 ), wherein the two bearing components by a filled with a bearing fluid bearing gap ( 20 ) are separated from each other and are rotatably supported relative to each other by means of the fluid dynamic bearing system, wherein the fluid dynamic bearing system bearing surfaces ( 100 ) partially formed with bearing groove structures ( 22a . 23a ) of defined length and width, and a hub connected to a bearing member ( 48 ) generated by an electromagnetic drive system ( 42 . 44 ) is rotationally driven, characterized in that the width of the Lagerrillenstrukturen ( 22a . 23a ) perpendicular to the center line along its length from one end of the bearing groove structure ( 22a . 23a ,) to the other end gets smaller.