DE102012010945A1

DE102012010945A1 - Fluiddynamisches Lagersystem

Info

Publication number: DE102012010945A1
Application number: DE201210010945
Authority: DE
Inventors: Thomas Fuss; Martin Engesser; Sendy Hanzel
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors, mit einem ersten Lagerbauteil, welches mindestens eine Lagerbuchse mit einer Lagerbohrung umfasst und einem zweiten Lagerbauteil, welches mindestens eine in der Lagerbohrung angeordnete Welle, ein die Welle aufnehmendes feststehendes Lagerbauteil und ein an der Welle angeordnetes ringförmiges Lagerbauteil umfasst, wobei das erste und das zweite Lagerbauteil durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt und mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager relativ zueinander drehgelagert sind. Der Lagerspalt ist durch einen sich an den Lagerspalt anschließenden ersten Dichtungsspalt abgedichtet. Voneinander entfernte Abschnitte des Lagers sind durch einen Rezirkulationskanal direkt miteinander verbunden. Erfindungsgemäß sind zwischen axial verlaufenden Umfangsflächen der Lagerbuchse und des feststehenden Bauteils ein mit Lagerfluid gefüllter erster axialer Abschnitt des Dichtungsspalts und ein zumindest anteilig mit Lagerfluid gefüllter zweiter axialer Abschnitt des Dichtungsspalts angeordnet, wobei ein Ende des Rezirkulationskanals entweder innerhalb des ersten Abschnitts oder zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Dichtungsspalts mündet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem, wie es beispielsweise zur Drehlagerung von Spindelmotoren eingesetzt wird. Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem werden unter anderem zum Antrieb von magnetischen, optischen oder magneto-optischen Speicherplattenlaufwerken (Hard Disk Drives, CD-, DVD-, Blu-ray Laufwerken) verwendet.
Stand der Technik
Fluiddynamische Lagersysteme umfassen in der Regel mindestens zwei relativ zueinander drehbare Lagerbauteile, die zwischen einander zugeordneten Lagerflächen einen mit einem Lagerfluid, z. B. Lageröl, gefüllten Lagerspalt ausbilden. In bekannter Weise sind den Lagerflächen zugeordnete und auf das Lagerfluid wirkende Lagerstrukturen vorgesehen. In fluiddynamischen Lagern werden die Lagerstrukturen in Form von Rillenmustern als Vertiefungen oder Erhebungen üblicherweise auf einzelne oder beide jeweils gegenüber liegende Lagerflächen aufgebracht. Diese auf entsprechenden Lagerflächen der Lagerpartner angeordneten Lagerstrukturen dienen als Lager- und/oder Pumpstrukturen, die bei relativer Drehung der Lagerbauteile innerhalb des Lagerspalts einen hydrodynamischen Druck erzeugen. Bei Radiallagern werden beispielsweise sinusförmige, parabelförmige oder fischgrätartige („herringbone”) Lagerstrukturen verwendet, die an einer zylindrischen Fläche parallel zur Rotationsachse der Lagerbauteile über den Umfang von mindestens einem Lagerbauteil verteilt angeordnet sind. Bei Axiallagern werden beispielsweise spiralförmige oder fischgrätartige Lagerstrukturen verwendet, die in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse angeordnet werden.
Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem, wie sie beispielsweise zum Antrieb von Festplattenlaufwerken eingesetzt werden, können generell in zwei unterschiedliche Gruppen, sprich Bauformen, eingeteilt werden: Motoren mit drehender Welle und üblicherweise nur einseitig geöffnetem Lagersystem (z. B. ein sogenanntes „single plate bearing” oder „single top thrust bearing”) und Motoren mit stehender Welle und beidseitig offenen Lagerspalt. Die offenen Enden des Lagerspaltes müssen abgedichtet werden, damit kein Lagerfluid aus dem Lagerspalt austritt und andere Komponenten des Spindelmotors verschmutzt. Die Abdichtung des Lagerspalts erfolgt beispielsweise durch statische Kapillardichtungen oder dynamische Pumpdichtungen oder eine Kombination dieser beiden Dichtungsarten.
Die DE 10 2008 025 153 A1 offenbart ein fluiddynamisches Lagersystem der oben genannten Art mit feststehender Welle.
Aktuelle Spindelmotoren für mobile Anwendungen haben eine sehr geringe Größe und vor allem eine geringe Bauhöhe. Dadurch bleibt wenig axialer Bauraum für die Anordnung der Radiallager, was die verfügbare Lagerlänge und Lagersteifigkeit begrenzt. Aufgrund der angestrebten kleinen Bauform des Spindelmotors sind die Platzverhältnisse im Lager beschränkt, insbesondere für die Anordnung der Dichtungsspalte, welche den mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt abdichten. Das kann eine Ansammlung von im Lagerfluid gelöster Luft im Bereich der Dichtungsspalte begünstigen und die Zuverlässigkeit des Lagers beeinträchtigen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein fluiddynamisches Lagersystem anzugeben, mit dem bei gleich bleibender Bauhöhe eine größere Lagersteifigkeit erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein fluiddynamisches Lagersystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Ein Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager und ein Festplattenlaufwerk, das von einem solchen Spindelmotor angetrieben wird, sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche.
Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung offenbart ein fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors, mit einem ersten Lagerbauteil, welches mindestens eine Lagerbuchse mit einer Lagerbohrung umfasst und einem zweiten Lagerbauteil, welches mindestens eine in der Lagerbohrung angeordnete Welle, ein die Welle aufnehmendes feststehendes Lagerbauteil und ein an der Welle angeordnetes ringförmiges Lagerbauteil umfasst, wobei das erste und das zweite Lagerbauteil durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt und mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager relativ zueinander drehgelagert sind, wobei der Lagerspalt durch einen sich an den Lagerspalt anschließenden ersten Dichtungsspalt abgedichtet ist, und voneinander entfernte Abschnitte des Lagers durch einen Rezirkulationskanal direkt miteinander verbunden sind.
Erfindungsgemäß sind zwischen axial verlaufenden Umfangsflächen der Lagerbuchse und des feststehenden Bauteils ein mit Lagerfluid gefüllter erster axialer Abschnitt des Dichtungsspalts und ein zumindest anteilig mit Lagerfluid gefüllter zweiter axialer Abschnitt des Dichtungsspalts angeordnet, wobei ein Ende des Rezirkulationskanals entweder innerhalb des ersten Abschnitts oder zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Dichtungsspalts mündet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen radial verlaufenden Flächen der Lagerbuchse und des feststehenden Bauteils ein radial verlaufender und mit Lagerfluid gefüllter dritter Abschnitt des Dichtungsspalts gebildet sein, wobei der dritte Abschnitt des Dichtungsspalts zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Dichtungsspalts angeordnet ist, und das Ende des Rezirkulationskanals in den dritten Abschnitt des Dichtungsspalts mündet.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Lagerbuchse an einem Ende einen ersten hülsenförmigen Abschnitt und einen radial zu diesem versetzten zweiten hülsenförmigen Abschnitt aufweist, die mit mindestens einem axial verlaufenden, im wesentlichen hülsenförmigen Abschnitt des feststehenden Lagerbauteils axial überlappen, wobei eine innere Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse mit einer gegenüberliegenden äußeren Umfangsfläche der Welle einen axialen Abschnitt des Lagerspalt definiert, und eine Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse mit einer gegenüberliegenden Umfangsfläche des feststehenden Lagerbauteils einen axialen Abschnitt eines an den Lagerspalt angrenzenden ersten Dichtungsspalts definiert.
Ein erstes fluiddynamisches Radiallager des fluiddynamischen Lagersystems wird durch einander gegenüber liegende Lagerflächen der Welle und der Lagerbohrung in der Lagerbuchse gebildet, wobei entsprechende Lagerrillenstrukturen entweder auf der Oberfläche der Lagerbuchse oder auf der Oberfläche der Welle angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die den axialen Abschnitt des Lagerspalt begrenzenden inneren Umfangsflächen des ersten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse und gegenüberliegenden äußere Umfangsflächen der Welle zumindest teilweise als Lagerflächen ausgebildet und definieren ein zweites Radiallager, wobei entsprechende Lagerrillenstrukturen entweder auf der Oberfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse oder auf der Oberfläche der Welle angeordnet sind. Das zweite Radiallager ist zumindest teilweise entlang des ersten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse gebildet und umfasst einen oberen, das Lagerfluid nach unten pumpenden Abschnitt mit entsprechenden Radiallagerrillenstrukturen und einen unteren, das Lagerfluid nach oben pumpenden Abschnitt mit entsprechenden Radiallagerrillenstrukturen, wobei zumindest ein Teilbereich des oberen Abschnitts der Radialrillenstrukturen nicht im Bereich des hülsenförmigen Abschnittes angeordnet sein kann.
Durch die erfindungsgemäße Formgebung der Lagerbuchse mit zwei hülsenförmigen Abschnitten, die mit einem hülsenförmigen Abschnitt des feststehenden Lagerbauteils überlappen, wird insbesondere eine Verlängerung des Lagerspaltes erreicht, wobei der Lagerabstand der beiden Radiallager vergrößert und die Lagersteifigkeit verbessert werden.
Aufgrund der einander gegenüber liegenden und axial überlappenden Abschnitte der Lagerbuchse und des feststehenden Lagerbauteils ergibt sich erfindungsgemäß auch eine Verlängerung des ersten Dichtungsspaltes, der den Lagerspalt nach außen abdichtet. Zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse und einer dieser gegenüber liegenden inneren Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils wird ein axialer Spalt gebildet, der einen Teil des ersten Dichtungsspaltes darstellt. In diesem axialen Abschnitt des ersten Dichtungsspaltes kann erfindungsgemäß eine dynamische Pumpdichtung mit Pumprillenstrukturen vorgesehen sein, die entweder auf der Oberfläche des hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse oder aber der Oberfläche des hülsenförmigen Abschnittes des feststehenden Lagerbauteils angeordnet sind. Diese Pumprillenstrukturen der dynamischen Pumpdichtung pumpen das Lagerfluid in das Lagerinnere und tragen so zur Dichtwirkung des Dichtungsspaltes bei.
Ferner ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der zweite axiale Abschnitt des ersten Dichtungsspalts zwischen einer inneren Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse und einer dieser gegenüber liegenden äußeren Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils gebildet. In diesem zweiten axialen Abschnitt des ersten Dichtungsspalts kann vorzugsweise eine konische Kapillardichtung angeordnet sein.
Die ersten und zweiten axialen Abschnitte des ersten Dichtungsspaltes können durch einen radialen dritten Abschnitt des ersten Dichtungsspaltes miteinander verbunden sein, der durch eine Stirnfläche des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils und eine gegenüber liegende Fläche der Lagerbuchse gebildet ist. In diesem radialen dritten Abschnitt kann optional eine dynamische Pumpdichtung oder ein dynamisches Axiallager angeordnet sein, die bzw. das spiralförmige Lagerrillen aufweist und das Lagerfluid radial nach innen pumpt. Die Spaltbreite der axial oder radial verlaufenden Abschnitte des Dichtungsspaltes ist dabei vorzugsweise deutlich größer als die Spaltbreite der axialen und der radialen Abschnitt des Lagerspalts.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung liegen sich die axialen Abschnitte des ersten Dichtungsspaltes radial gegenüber, d. h. die Abschnitte überlappen sich axial und verlaufen etwa parallel zueinander in axialer Richtung.
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die beiden axialen Abschnitte des ersten Dichtungsspaltes axial versetzt zueinander und überlappen sich nicht. Ein erster axialer Abschnitt des Dichtungsspalts wird zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse und einer dieser gegenüber liegenden inneren Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils gebildet. Ein zweiter axialer Abschnitt des ersten Dichtungsspaltes wird gebildet zwischen einer äußeren Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse und einer dieser gegenüberliegenden inneren Umfangsfläche eines hülsenförmigen Abschnittes des feststehenden Lagerbauteils.
Alle Abschnitte des ersten Dichtungsspalts können auch auf etwa demselben Durchmesser angeordnet sein und einen kontinuierlich verlaufenden ersten Dichtungsspalt ohne Kanten und Stufen bilden.
Gemäß den bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist der jeweils radial außen liegende axiale Abschnitt des ersten Dichtungsspaltes vorzugsweise als konische Kapillardichtung ausgebildet, d. h. mindestens eine der den axialen Abschnitt begrenzenden Flächen des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils oder eines hülsenförmigen Abschnittes der Lagerbuchse ist schräg zur Rotationsachse geneigt, so dass sich der Dichtungsspalt in Richtung seiner Öffnung zur Außenatmosphäre konisch aufweitet. Bevorzugt ist dabei die radial äußere Seite der Kapillardichtung zumindest in einem ersten, dem Lagerinneren benachbarten Bereich, in welchem bei Stillstand oder bei Umdrehung des Lagers stets Lagerfluid vorhanden ist, um einen relativ zur Drehachse gemessenen kleineren Winkel geneigt, als die radial innere Seite der Kapillardichtung, so dass das Lagerfluid während des Betriebs des Lagers infolge einer Zentrifugalkraft in das Lagerinnere gedrückt wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass sich der erste Dichtungsspalt ausgehend von Lagerspalt über seine gesamte Länge kontinuierlich in seiner Breite aufweitet.
Ein zweiter Dichtungsspalt zur Abdichtung des anderen Endes des Lagerspalts wird durch einander zugeordnete Umfangsflächen des ringförmigen Lagerbauteils und der Lagerbuchse gebildet. Im Bereich dieses zweiten Dichtungsspaltes, insbesondere in einem axial verlaufenden Abschnitt des zweiten Dichtungsspaltes kann ebenfalls eine dynamische Pumpdichtung angeordnet sein, welche spiralförmige Pumprillenstrukturen aufweist, die das im zweiten Dichtungsspalt befindliche Lagerfluid in Richtung des Lagerinneren, also in Richtung des Lagerspaltes und der Radiallager, befördert.
Aufgrund der ersten hülsenförmigen Verlängerung der Lagerbuchse in axialer Richtung kann der Lagerabstand zwischen den beiden Radiallagern erfindungsgemäß über das üblicherweise begrenzte Maß vergrößert werden. Dabei können zusätzliche Lagerflächen eines Axiallagers entweder auf radial äußeren oder radial inneren Kreisringflächen oder auf beiden Kreisringflächen angebracht werden, wobei die Kreisringflächen durch die Stirnflächen der hülsenförmigen Abschnitte der Lagerbuchse und/oder des feststehenden Lagerbauteils gebildet werden. Eine weitere, obere Axiallagerfläche kann auf dem ringförmigen Bauteil der Welle oder der Lagerbuchse ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann eine magnetische Vorspannung durch einen ferromagnetischen Ring oder durch einen axialen Versatz von Statoranordnung und Rotormagnet (sogenannter „magnetischer Offset”) generiert werden. In Folge kann auch ein einzelnes fluiddynamisches Axiallager ausreichen. Die durch das ringförmige Lagerbauteil und die Lagerbuchse gebildeten Kreisringflächen im Bereich des zweiten Dichtungsspalts dienen in diesem Fall nicht als Axiallagerfläche sondern lediglich als Stopperfläche. Die Kreisringflächen können auch mit einer Hartbeschichtung (z. B. DLC Schicht) versehen sein, die eine Abnutzung bei Flächenkontakt (z. B. beim Start) reduziert.
Der vorzugsweise in der Lagerbuchse verlaufende Rezirkulationskanal, der die Dichtungsspalte mit einander verbindet, ist vorzugsweise schräg zur Rotationsachse des Lagers ausgeführt, damit bei Rotation des Lagers eine Bewegungskraft auf das Lagerfluid wirkt und somit der Ölkreislauf im Lager unterstützt wird. Der Rezirkulationskanal verbindet die zwischen dem ringförmigen Lagerbauteil und der Lagerbuchse gebildete Kreisringfläche mit dem axialen Bereich des ersten Dichtungsspalts zwischen dem zweiten hülsenförmigen Abschnitt der Lagerbuchse und dem hülsenförmigen Abschnitt des feststehenden Lagerbauteils.
Der Rezirkulationskanal verbindet einen radial verlaufenden Abschnitt des zweiten Dichtungsspalts entweder mit dem radial verlaufenden dritten Abschnitt des ersten Dichtungsspalts oder mit dem axial verlaufenden ersten Abschnitt des ersten Dichtungsspalts. Durch die beschriebene Anordnung des Rezirkulationskanals in Verbindung mit der Geometrie des ersten Dichtungsspalts können Luftansammlungen im Bereich des Dichtungsspalts vermieden werden, da diese leichter in die Umgebung entweichen können.
Erfindungsgemäß ist das Verhältnis zwischen einem Lagerabstand d_L der fluiddynamischen Radiallager (gemessen vom Apex des oberen zum Apex des unteren Radiallagers) und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals gegeben als 1,7 > d_L/l_R > 0,8. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gilt 1,6 > d_L/I_R > 0,85, und in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung 1,5 > d_L/I_R > 0,9.
Vorzugsweise ist außerhalb des ersten Dichtungsspalts ein enger Luftspalt zwischen Lagerbuchse und Basisplatte vorgesehen, der als Labyrinthdichtung dient und ein Austreten von verdunstetem gasförmigem Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt reduziert.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager mit den oben beschriebenen Merkmalen. Ein solcher Spindelmotor kann beispielsweise zum Antrieb von Festplattenlaufwerken eingesetzt werden, insbesondere zum Antrieb mindestens einer Speicherplatte eines solchen Festplattenlaufwerkes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dadurch ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem.
2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spindelmotors mit erfindungsgemäßem fluiddynamischem Lagersystem.
3 zeigt einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spindelmotors mit erfindungsgemäßem fluiddynamischem Lagersystem.
4 zeigt einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Spindelmotors mit erfindungsgemäßem fluiddynamischem Lagersystem.
5 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems.
6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem gegenüber 5 abgewandelten fluiddynamischen Lagersystem.
7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem weiteren gegenüber
5 abgewandelten fluiddynamischen Lagersystem.
8 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 4 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers.
9 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 6 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers.
10 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 9 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers.
11 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 7 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
1 zeigt einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. Ein solcher Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden.
Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, die eine im Wesentlichen zentrale zylindrische Öffnung aufweist, in welcher ein feststehendes Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das feststehende Lagerbauteil 16 umfasst eine zentrale Bohrung, in welcher eine Welle 12 befestigt ist. An dem anderen, freien Ende der feststehenden Welle 12 ist ein ringförmiges Bauteil 18 angeordnet, das vorzugsweise einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden die feststehende Komponente des Spindelmotors. Das Lager umfasst ferner eine Lagerbuchse 14, die in einem durch die Welle 12 und die beiden Bauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen drehbar angeordnet ist. Das ringförmige Bauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung der Lagerbuchse 14 angeordnet, während das feststehende Lagerbauteil 16 in einer entsprechenden Aussparung der Basisplatte 10 angeordnet ist. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12, der Lagerbuchse 14 und der beiden Bauteile 16, 18 sind durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 voneinander getrennt. Der Lagerspalt 20 ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt.
Die Lagerbuchse 14 hat in Richtung des feststehenden Lagerbauteils einen ersten hülsenförmigen Abschnitt 14a und eine durchgehende zylindrische Bohrung, an deren Innenumfang zwei zylindrische Radiallagerflächen 22a, 22b ausbildet sind, welche durch einen dazwischen liegenden Separatorspalt 24, der einen größeren Spaltabstand aufweist als der Radiallagerspalt, getrennt sind. Diese Radiallagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung eines axial verlaufenden Abschnitts 20a des Lagerspalts 20. Die Lagerflächen sind mit geeigneten Lagerrillen versehen, so dass sie mit jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22a und 22b ausbilden. Das erste Radiallager 22a ist zwischen der Lagerbuchse 14 und der Welle 12 ausgebildet. Das zweite Radiallager 22b wird durch den ersten hülsenförmigen Abschnitt 14a der Lagerbuchse 14 und die Welle 12 gebildet.
An das untere Radiallager 22b schließt sich eine Stufe an, die durch einen radial verlaufenden Abschnitt des ersten hülsenförmigen Abschnitts 14a der Lagerbuchse gebildet ist. Im Bereich der Stufe ist zwischen der Stirnfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts 14a und einer Stirnfläche des feststehenden Lagerbauteils 16 ein radial verlaufender Spalt 20b gebildet, der eine Fortsetzung des Lagerspalts 20 darstellt und mit Lagerfluid gefüllt ist. Dieser radial verlaufende Abschnitt 20b des Lagerspalts 20 ist durch radial verlaufende Lagerflächen auf der Stirnseite des ersten hülsenförmigen Abschnitts 14a und diesen gegenüber liegende Lagerflächen des feststehenden Lagerbauteils 16 gebildet. Die radial verlaufenden Lagerflächen bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26 in Form eines zur Drehachse 46 senkrechten Kreisringes. Das fluiddynamische Axiallager 26 ist beispielsweise durch spiralförmige Lagerrillen gekennzeichnet, die entweder auf der Stirnseite des ersten hülsenförmigen Abschnitts 14a, der Stirnseite des feststehenden Lagerbauteils 16 oder auf beiden Teilen angebracht werden können und das Lagerfluid radial nach innen in Richtung zur Drehachse 46 pumpen.
An den radial verlaufenden Abschnitt 20b des Lagerspalts schließt sich ein axial verlaufender Abschnitt 32a eines ersten Dichtungsspalts 32 an, welcher mit Lagerfluid gefüllt ist. Entlang dieses axial verlaufenden Abschnitts 32a des Dichtungsspaltes 32 sind Rillenstrukturen einer dynamischen Pumpdichtung 37 vorzugsweise auf einer äußeren Umfangfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts 14a angeordnet. Eine innere Umfangsfläche eines hülsenförmigen Abschnitts 16a des feststehenden Lagerbauteils liegt der äußeren Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts 14a der Lagerbuchse gegenüber. Die Rillenstrukturen der dynamischen Pumpdichtung 37 erzeugen bei Drehung des Lagers eine Pumpwirkung auf das im Spaltabschnitt 32a des Dichtungsspalts 32 befindliche Lagerfluid in Richtung des Lagerinneren, also in Richtung des Radiallagers 22b.
An den vertikal verlaufenden Abschnitt 32a des Dichtungsspaltes 32 schließt sich ein ebenfalls mit Lagerfluid gefüllter radial verlaufender Abschnitt 32b des Dichtungsspalts 32 an. Dieser radial verlaufende Abschnitt 32b des Dichtungsspalts 32 ist durch eine radial verlaufende Stirnfläche der Lagerbuchse 14 und eine gegenüber liegende Stirnfläche des hülsenförmigen Abschnitts 16a des feststehenden Lagerbauteils 16 begrenzt. Im Bereich dieses radial verlaufenden Abschnitts 32b des Dichtungsspalts 32 können auf den Oberflächen der Lagerbuchse 14 und/oder des Abschnitts 16a ebenfalls Rillenstrukturen einer weiteren dynamischen Pumpdichtung 38 angeordnet sein. Die dynamische Pumpdichtung 38 erzeugt bei Drehung des Lagers eine Pumpwirkung auf das im Spaltabschnitt 32b befindlichen Lagerfluid in Richtung des Spaltabschnitts 32a und des Lagerspalts 20.
An den radialen Abschnitt 32b des Dichtungsspalts 32 schließt sich ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter axialer Abschnitt 32c des Dichtungsspalts 32 an, der durch eine innere Umfangsfläche eines zweiten hülsenförmigen Abschnitts 14b der Lagerbuchse 14 und einer äußeren Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts 16a des feststehenden Lagerbauteils 16 begrenzt ist. Der axiale Abschnitt 32c des Dichtungsspalt 32 bildet eine konische Kapillardichtung, ergänzt die beiden dynamischen Pumpdichtungen 36, 37 und dichtet den Lagerspalt 20 an diesem Ende ab. Der axiale Abschnitt 32c des Dichtungsspalts 32 verläuft etwa parallel zur Rotationsachse 46 und weitet sich zum Ende hin konisch auf. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 32 insgesamt 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 32c des Dichtungsspalts 32 bildenden Flächen des zweiten hülsenförmigen Abschnitts 14b der Lagerbuchse 14 und des hülsenförmigen Abschnitts 16a des feststehenden Lagerbauteils 16 können jeweils relativ zur Drehachse 46 zumindest partiell nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt. Durch die Vertiefung des feststehenden Lagerbauteils kann der Dichtungsspalt 32 erfindungsgemäß relativ lang ausgebildet sein. Dadurch wird die Dichtwirkung des Dichtungsspalts 32 und folglich die Schockfestigkeit des Lagers verbessert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind alle für die Radiallager 22a, 22b und das Axiallager 26 sowie evtl. der Pumpdichtungen 37, 38 notwendigen Lager- bzw. Pumprillenstrukturen an den entsprechenden Oberflächen der Lagerbuchse 14 angeordnet, was die Herstellung des Lagers, insbesondere der Welle 12 und der beiden Bauteile 16, 18 vereinfacht.
Auf der anderen Seite des Fluidlagersystems ist die Lagerbuchse 14 im Anschluss an das obere Radiallager 22a so gestaltet, dass es eine radial verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Bauteils 18 einen radialen Abschnitt 34a eines zweiten Dichtungsspalts 34 bildet. In diesem radialen Abschnitt 34a ist vorzugsweise ein zweites Axiallager 27 angeordnet, das gebildet ist durch spiralförmige oder fischgrätenartige Lagerrillen, welche das Lagerfluid in das Lagerinnere in Richtung zum benachbarten Radiallager 22a pumpen. An den radialen Spaltabschnitt 34a schließt sich ein axial verlaufender Abschnitt 34b des Dichtungsspalt 34 an, der das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Der Dichtungsspalt 34 wird durch einander gegenüberliegende Oberflächen der Lagerbuchse 14 und des ringförmigen Bauteils 18 begrenzt und weitet sich am äußeren axialen Ende mit vorzugsweise konischem Querschnitt auf. Der axiale Abschnitt 34b des Dichtungsspalts 34 umfasst vorzugsweise eine dynamische Pumpdichtung 36, die durch Rillenstrukturen gekennzeichnet ist, die auf einer äußeren Umfangsfläche des Bauteils 18 oder vorzugsweise auf einer inneren Umfangsfläche des Lagerbuchse 14 angeordnet sind. Die dynamische Pumpdichtung 36 fördert das im Abschnitt 34b des Dichtungsspalts 34 befindliche Lagerfluid in Richtung des Lagerspalts 20, also in Richtung des Lagerinneren, sobald sich das Lager dreht.
Eine Abdeckkappe 30 verschließt den zweiten Dichtungsspalt 34. Die Abdeckkappe 30 ist an einer Stufe der Lagerbuchse 14 gehalten und dort beispielsweise angeklebt, aufgepresst und/oder verschweißt. 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 34. Unter normalen Betriebsbedingungen sowie auch im Stillstand des Lagers befindet sich das Lagerfluid jedoch innerhalb des weitgehend axial verlaufenden Dichtungsspalts 34.
Der Spindelmotor umfasst eine Nabe 48, die an der Lagerbuchse 14 befestigt ist. Die Nabe 48 und die Lagerbuchse können wie dargestellt aus zwei Teilen, jedoch ohne weiteres auch aus einem Teil bestehen. Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird in bekannter Weise gebildet durch eine an der Basisplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung in einem radialen Abstand umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche der Nabe 48 angeordnet ist und als Rotormagnet zum Antrieb des elektrischen Motors dient.
In dem Fall, dass der Spindelmotor nur ein einziges fluiddynamisches Axiallager 26 aufweist, das im Betrieb des Motors eine Kraft auf die beweglichen Lagerteile in Richtung des feststehenden Lagerbauteils 18 erzeugt, muss eine entsprechende axiale Gegenkraft oder Vorspannkraft am beweglichen Lagerteil vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür kann die Basisplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 aufweisen, der dem Rotormagneten 44 axial gegenüberliegt und von diesem magnetisch angezogen wird. Diese magnetische Anziehungskraft wirkt entgegen der Kraft des Axiallagers 26 und hält das Lager axial stabil. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Lösung können die Statoranordnung 42 und der Rotormagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass die magnetische Mitte des Rotormagneten 44 axial weiter entfernt von der Basisplatte 10 angeordnet wird als die magnetische Mitte der Statoranordnung 42. Dadurch wird durch das Magnetsystem des Motors eine axiale Kraft aufgebaut, die entgegengesetzt zur bei Umdrehung des Lagers wirkenden Kraftrichtung des fluiddynamischen Axiallagers 26 wirkt.
Um eine kontinuierliche Durchspülung des Lagersystems mit Lagerfluid sicherzustellen, ist in bekannter Weise ein Rezirkulationskanal 28 vorgesehen. Der Rezirkulationskanal 28 ist erfindungsgemäß als axial oder leicht schräg zur Rotationsachse 46 verlaufender Kanal in der Lagerbuchse 14 ausgebildet, der vorzugsweise in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Rotationsachse 46 des Lagers angeordnet ist. Der Rezirkulationskanal 28 verbindet den radialen Abschnitt 34a des zweiten Dichtungsspalts 34 mit dem radialen Abschnitt 32b des ersten Dichtungsspalts 32. Das Lagerfluid wird im schrägen Rezirkulationskanal 28 aufgrund der Wirkung der Fliehkraft nach unten in Richtung des ersten Dichtungsspalts 32 gefördert und zirkuliert weiter durch den axialen Lagerspalt 20a nach oben und durch den zweiten Dichtungsspalt 34, so dass sich ein stabiler Fluidkreislauf im Lager einstellt. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem Lagerabstand d_L der fluiddynamischen Radiallager 22a, 22b und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals 28 deutlich größer als 1. Der Lagerabstand d_L ist definiert als die axiale Distanz zwischen den Scheitelpunkten der Lagerrillenstrukturen der beiden fluiddynamischen Radiallager 22a, 22b.
Die Basisplatte 10 weist einen Kragen auf, an deren Außenumfang die Statoranordnung 42 angeordnet ist. Zwischen dem Innenumfang dieses Kragens und dem Außenumfang des zweiten hülsenförmigen Abschnitts 14b der Lagerbuchse 14 befindet sich ein schmaler, in axialer Richtung verlaufender Spalt 29, der nicht mit Lagerfluid gefüllt ist und ein Abdampfen des Lagerfluids aus dem Lager vermindert und somit die Lebensdauer des Lagers verlängert.
2 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor in einer gegenüber 1 leicht abgewandelten Ausgestaltung. Mit Bezug auf 1 sind in 2 gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und erfüllen dieselben Funktionen.
Im Unterschied zu 1 ist in 2 insbesondere das feststehende Lagerbauteil 16 unterschiedlich ausgebildet und im Durchmesser etwas schmaler.
Die Basisplatte 10' weist im Bereich der Aufnahme für das feststehende Lagerbauteil 16' eine Stufe 10a' auf, wodurch sich bei eingesetztem feststehenden Lagerbauteil 16' ein Freiraum zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt 16a' des feststehenden Lagerbauteils 16' ergibt, in welchen der zweite hülsenförmige Abschnitt 14b der Lagerbuchse hineinreicht. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem Lagerabstand d_L der fluiddynamischen Radiallager 22a, 22b und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals 28 knapp größer als 1.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem, dessen Aufbau weitgehend im Aufbau des Spindelmotors aus den 1 und 2 entspricht. Hierbei sind gleiche Bauteile wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Das Lagersystem gemäß 3 unterscheidet sich vom Lagersystem gemäß den 1 und 2 im wesentlichen durch die Ausgestaltung der Lagerbuchse 114 sowie des feststehenden Lagerbauteils 116. Die Lagerbuche 114 weist einen ersten hülsenförmigen Abschnitt 114a auf, der sich in axialer Verlängerung der Lagerbuchse 114 erstreckt, ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2.
An einen axialen Abschnitt 20a des Lagerspaltes grenzt ein radialer Abschnitt 20b des Lagerspaltes 20 an. Dieser radiale Abschnitt 20b des Lagerspalts 20 wird begrenzt durch eine Stirnfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts 114a der Lagerbuchse 114 und einer gegenüberliegenden radial sich erstreckenden Fläche des feststehenden Lagerbauteils 116. Entlang dieses Abschnitts 20b des Lagerspaltes 20 ist ein Axiallager 26 gebildet, das sich beispielsweise durch spiralrillenförmig ausgebildete Axiallagerillen auszeichnet, die auf der Oberfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts 114a der Lagerbuchse 114 oder des feststehenden Lagerbauteils 116 angeordnet sind. An diesen radialen Abschnitt 20b des Lagerspaltes 20 schließt sich nun der erste Dichtungsspalt 132 an. Ein erster axialer Abschnitt 132a des ersten Dichtungsspaltes 132 wird gebildet durch eine äußere Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts 114a der Lagerbuchse 114 und eine innere Umfangsfläche eines ersten hülsenförmigen Abschnitts 116a des feststehenden Lagerbauteils 116.
Entlang dieses axialen Abschnitts 132a des Dichtungsspaltes 132 kann wiederum eine dynamische Pumpdichtung 37 angeordnet sein, welche das im Abschnitt 132a befindliche Lagerfluid in Richtung des Axiallagers 26 fördert.
Der Dichtungsspalt 132 setzt sich nun radial nach außen in Form eines radialen Abschnitt 132b fort, der als eine Stufe zwischen dem feststehenden Lagerbauteil 116 und der Lagerbuchse 114 ausgebildet ist. Daran anschließend umfasst die Lagerbuchse 114 einen zweiten hülsenförmigen Abschnitt 114b, dessen Außendurchmesser größer ist, als der Außendurchmesser des ersten hülsenförmigen Abschnitts 114a. Diesem hülsenförmigen Abschnitt 114b gegenüber liegt ein zweiter hülsenförmiger Abschnitt 116b des feststehenden Lagerbauteils 116, so dass zwischen diesen beiden Bauteilen sich ein ringförmiger zweiter axialer Abschnitt 132c des Dichtungsspaltes 132 ergibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Dichtungsspalt 132 nach oben in Richtung der Nabe 48 geöffnet, während bei den vorher gehenden Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 der erste Dichtungsspalt 32 nach unten in Richtung des feststehenden Lagerbauteils 16 geöffnet ist.
Der zweite axiale Abschnitt 132c des Dichtungsspaltes 132 kann wiederum als konischer Dichtungsspalt ausgebildet sein, d. h. die Umfangsflächen des zweiten hülsenförmigen Abschnitts 116b des feststehenden Lagerbauteils 116 und/oder des zweiten hülsenförmigen Abschnitts 114b der Lagerbuchse 114 können schräg zur Rotationsachse 46 angeordnet sein, so dass sich der axiale Abschnitt 132c des Dichtungsspalts 132 nach außen hin zur Umgebung aufweitet, und folglich in Richtung des Lagerspaltes 20 verengt. Vorzugsweise ist der dem Lagerinneren benachbarte Bereich der Innenwandung des hülsenförmigen Abschnitts 116b des feststehenden Lagerbauteils 116 im Verlauf zum Lageräußeren in Richtung zur Drehachse 46 hin geneigt, während der lagerferne Bereich der Innenwandung des hülsenförmigen Abschnitts 116b parallel zur Drehachse 46 ausgerichtet ist.
Das erste Radiallager 22a ist zwischen der Lagerbuchse 114 und der Welle 12 ausgebildet. Das zweite Radiallager 22b wird gebildet zwischen Lagerflächen der Welle 12 und des ersten hülsenförmigen Abschnitts 114a, wobei ein Teil des zweiten Radiallagers 22b auch außerhalb des Bereiches des hülsenförmigen Abschnitts 114a entlang des axialen Abschnitts 20a des Lagerspaltes 20 angeordnet sein kann. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem Lagerabstand d_L der fluiddynamischen Radiallager 22a, 22b und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals 28 deutlich kleiner als 1.
4 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 3 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers. Für 4 gilt die allgemeine Beschreibung von 3 bzw. 1, wobei gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
4 umfasst eine Basisplatte 110', die gegenüber 3 keine lange, hochgezogene Hülse zur Aufnahme des feststehenden Lagerbauteils 116' aufweist, sondern lediglich eine sehr kurze Hülse. Ein Teil des feststehenden Lagerbauteils 116' ist in der Hülse der Basisplatte 110' aufgenommen und weitet sich dann radial nach außen im Durchmesser auf, wobei sich ein erster Abschnitt 116a' und ein zweiter Abschnitt 116b' in axialer Verlängerung anschließen. Die Lagerbuchse 114 hat dieselbe Gestalt wie die Lagerbuchse von 3. Auch die Orientierung der Abschnitte 132a, 132b, 132c des ersten Lagerspalts 132 entspricht derjenigen des Lagerspalts 132 aus 3.
Insgesamt kann das Lager von 4 in seiner Bauhöhe etwas niedriger ausgestaltet sein als das Lager in 3. Das ringförmige Lagerbauteil 118 ist gegenüber 3 ebenfalls unterschiedlich ausgebildet. Insbesondere ist es nicht einteilig mit der Welle 12 ausgebildet, sondern als separates Bauteil auf die Welle aufgepresst.
Im oberen Bereich des Innendurchmessers des ringförmigen Bauteils 118 ist eine umlaufende Nut gebildet, welche zur leichteren Befestigung, beispielsweise Klebung oder Verschweißung des Bauteils 118 mit der Welle 12 dient.
In der dargestellten Ausgestaltung kann beispielsweise der in 3 dargestellte ferromagnetische Ring 40 entfallen, da der Versatz zwischen dem Rotormagneten 44 und der Statoranordnung 42 ausreichend groß gewählt werden kann, um eine ausreichend hohe Gegenkraft zum Axiallager 26 zu bilden. Das Verhältnis zwischen dem Lagerabstand d_L der fluiddynamischen Radiallager 22a, 22b und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals 28 beträgt etwa 1.
5 zeigt einen Schnitt durch ein gegenüber 3 abgewandeltes fluiddynamisches Lager. Im Gegensatz zu 3 ist in 5 die Lagerbuchse 214 anders ausgestaltet, insbesondere weist die Lagerbuchse 214 neben den beiden Abschnitten 214a und 214b einen dritten Abschnitt 214c auf, der sich radial außerhalb eines hülsenförmigen Abschnitts 216b des feststehenden Lagerbauteils 216 befindet und mit diesem axial überlappt.
Drei axial und radial verlaufende Abschnitte 232a bis 232c des Dichtungsspaltes 232 werden gebildet durch sich gegenüber liegende Abschnitte 216a, 216b und 214a, 214b des feststehenden Lagerbauteils 216 und der Lagerbuchse 214.
Zwischen der Stirnseite des zweiten hülsenförmigen Abschnittes 216b des feststehenden Lagerbauteils 216 und einer gegenüberliegenden Fläche der Lagerbuchse 214 ist ein weiterer radialer Abschnitt 232d des Dichtungsspaltes 232 gebildet, der radial auswärts in entgegen gesetzter Richtung abknickt und einen weiteren axialen Abschnitt 232e bildet, der zwischen einem Außenumfang des hülsenförmigen Abschnitts 216b des feststehenden Lagerbauteils 216 und einem Innenumfang eines weiteren Abschnitts 214c der Lagerbuchse gebildet ist.
Insgesamt ergibt sich ein sehr lang gestreckter erster Dichtungsspalt 232 mit drei relativ langen axialen Abschnitten 232a, 232c und 232e. Entlang dieser axialen Abschnitte des ersten Dichtungsspalts 232 können dynamische Pumpdichtungen in Form von Rillenstrukturen angeordnet sein, wobei der Abschnitt 232c oder 232e oder beide Abschnitte als gerade Spaltdichtung aber auch konische Spaltdichtung ähnlich wie 132c in 3 ausgebildet sein können.
Es ist vorzugsweise ein Rezirkulationskanal 228 in der Lagerbuchse 214 vorhanden, der in den Spaltabschnitt 232b zwischen den beiden axialen Abschnitten 232a und 232c des Dichtungsspalts 232 mündet und sich bis in den Bereich des zweiten Dichtungsspalts 234 erstreckt. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem Lagerabstand d_L der fluiddynamischen Radiallager 22a, 22b und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals 228 deutlich größer als 1.
6 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Lagers von 5, insbesondere im Bereich der Abschnitte 232a bis 232c des ersten Dichtungsspaltes 232. Insbesondere ist der radiale Abschnitt 232b des ersten Dichtungsspaltes 232 länger ausgebildet, so dass sich zwischen der Mündung des Rezirkulationskanals 228 und dem sich in dessen Verlängerung erstreckenden axialen Abschnitt 232a des Dichtungsspaltes 232 eine Stufe ergibt.
Diese Stufe soll verhindern, dass Luftbläschen, die sich im Abschnitt 232c des Dichtungsspaltes bzw. im Rezirkulationskanal 228 befinden, in den Abschnitt 232a des Dichtungsspaltes 232 gelangen. Durch diese Stufe werden die Luftbläschen, die sich im Lagerfluid gelöst haben, vielmehr mit dem Strom aus dem Rezirkulationskanal in den Abschnitt 232c des Dichtungsspaltes 232 befördert und nach außen abgeleitet.
In 7 schließlich ist ein weiterer abgewandelter Ausschnitt des Spindelmotors von 5 dargestellt. Die Lagerbuchse 314 hat einen ersten hülsenförmigen Abschnitt 314a sowie einen radial außerhalb des feststehenden Lagerbauteils 316 bzw. dessen hülsenförmigen Abschnitts 316a liegenden zweiten hülsenförmigen Abschnitt 314b.
Entlang des ersten axialen Abschnitts 332a des Dichtungsspaltes 332, etwa in der Mitte, ist im Abschnitt 314a der Lagerbuchse 314 ein radial nach innen eingebuchteter Durchbruch 350 vorgesehen.
Ein Rezirkulationskanal 328, der vom Abschnitt 24a des zweiten Dichtungsspalts ausgeht, mündet nun in den Bereich des Durchbruchs 350 in den ersten Abschnitt 332a des Dichtungsspalts 332.
8 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 4 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers. Für 8 gilt die allgemeine Beschreibung von 4 bzw. 1, wobei gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Im Unterschied zu 4 ist die Lagerbuchse 414 unterschiedlich ausgebildet. Der erste hülsenförmige Abschnitt 414a der Lagerbuchse 414 ist kürzer ausgebildet, so dass das untere Radiallager 22b teilweise durch Lagerflächen des ersten hülsenförmigen Abschnitts 414a gebildet wird und teilweise durch Lagerflächen des zweiten hülsenförmigen Abschnitts 414b. Infolge ist auch der axiale Abschnitt 132a' des ersten Dichtungsspalts 132' kürzer ausgebildet und weist eine verkürzte dynamische Pumpdichtung 37 auf.
Ferner ist die Lagerbuchse 414 insgesamt kürzer ausgebildet und endet direkt oberhalb des ersten Radiallagers 22a. Das ringförmige Bauteil 118 ist nicht in einer Aussparung der Lagerbuchse angeordnet, wie in 4, sondern in einer Aussparung der Nabe 448. Der zweite Dichtungsspalt 34 wird gebildet durch einen radial verlaufenden Abschnitt 34a zwischen einer Stirnseite der Lagerbuchse und einer Unterseite des ringförmigen Bauteils 118 und einem axial verlaufenden Abschnitt 34b zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Bauteils 118 und einer inneren Umfangsfläche der Nabe 448. Die Nabe 448 weist radial außerhalb des radialen Abschnitts 34a des zweiten Dichtungsspalts 34 eine Stufe auf, die auf der Stirnseite der Lagerbuchse 414 aufliegt, so dass die Nabe 448 relativ zur Lagerbuchse 414 genau positioniert ist.
Zwischen der oberen Stirnseite der Lagerbuchse 414 und der unteren Stirnseite des ringförmigen Bauteils 118 ist ein erstes Axiallager 27 angeordnet. Ein weiteres Axiallager 26 ist zwischen einer oberflächig DLC-beschichteten, hohlzylindrischen, feststehenden Lagerplatte 25 und der unteren Stirnseite der Lagerbuchse 414 angeordnet. Die Lagerplatte 25 umfasst dabei die Welle 12 und ist selber vom feststehenden Lagerbauteil 116' umfasst.
Zwischen dem Außenumfang des zweiten hülsenförmigen Abschnitts 116b' des feststehenden Lagerbauteils 116' und dem Innenumfang der Nabe 448 befindet sich ein schmaler Spalt 229, der nicht mit Lagerfluid gefüllt ist und der sich in die axiale Richtung erstreckt. Hierdurch wird ein Abdampfen des Lagerfluids aus dem Lagerspalt vermindert, wodurch die Lebensdauer des Lagers vergrößert wird.
9 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 6 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers. Der wesentliche Unterschied diese Lagers im Vergleich zu 6 ist die Form und Ausgestaltung des ersten Dichtungsspalts 232', der das untere Ende des Lagerspalts 20 abdichtet. Der Dichtungsspalt 232' beginnt am äußeren Ende des radialen Abschnitts 20b des Lagerspalts 20 mit einem ersten Abschnitt 232a', der sich in axialer Richtung nach oben erstreckt. Im Gegensatz zum Dichtungsspalt in 6 weitet sich der Abschnitt 232a' des Dichtungsspalts 232' in axialer Richtung kontinuierlich auf. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die äußere Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts 214a'' der Lagerbuchse 214'' leicht nach innen in Richtung der Drehachse 46 gerichtet ist. Entlang dieses Abschnitts 232a' des Dichtungsspalts 232 kann vorzugsweise eine dynamische Pumpdichtung 37 angeordnet sein, die Pumprillenstrukturen umfasst, welche an der Lagerbuchse 214'' oder dem Lagerbauteil 216' angeordnet sind. Diese Pumprillenstrukturen der dynamischen Pumpdichtung 37 pumpen bei Drehung des Lagers das Lagerfluid in das Lagerinnere in Richtung des Lagerspalts und tragen so zur Dichtwirkung des Dichtungsspaltes bei. Am oberen Ende seines Abschnitts 232a' biegt der Dichtungsspalt um etwas 90° radial nach außen ab und geht über in einen radial verlaufenden, relativ kurzen Abschnitt 232b'. Der Abschnitt 232b' des Dichtungsspalts 232' weitet sich radial nach außen ebenfalls kontinuierlich auf. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die den Abschnitt 232b' begrenzende Stirnfläche der Lagerbuchse 214'' leicht schräg nach oben gerichtet ist. Entlang dieses Abschnitts 232b' des Dichtungsspalts 232' ist vorzugsweise eine dynamische Pumpdichtung 39 angeordnet, die Pumprillenstrukturen umfasst, welche an der Lagerbuchse 214'' oder dem Lagerbauteil 216' angeordnet sind. Diese Pumprillenstrukturen der dynamischen Pumpdichtung 39 pumpen bei Drehung des Lagers das Lagerfluid in das Lagerinnere in Richtung des Lagerspalts und tragen so zur Dichtwirkung des Dichtungsspaltes bei.
Am äußeren Ende seines Abschnitts 232b' knickt der Dichtungsspalt 232' wieder um 90° ab und geht über in einem axial verlaufenden Abschnitt 232c'. Diese Abschnitt weitet sich, wie auch die Abschnitte 232a', 232b', in axialer Richtung nach oben ebenfalls kontinuierlich auf. Der Abschnitt 232c' ist nur anteilig mit Lagerfluid gefüllt. Die kontinuierliche Aufweitung des Dichtungsspalts 232' entlang der Abschnitte 232a', 232b' und 232c' soll die Ausleitung von im Lager befindlicher Luft erleichtern.
Im Lagerfluid ist immer eine gewisse Menge an Luft gelöst und auch während des Betriebes des Lagers kann Luft in den Lagerspalt 20 gelangen. Diese Luft kann sich in gewissen Bereichen des Lagers zu größeren Luftbläschen sammeln und muss aus dem Lager ausgeleitet werden, damit die Lagerfunktion nicht beeinträchtigt wird. Im Lagerinneren herrscht ein relativ hoher Druck durch die Pumpwirkung der fluiddynamischen Radiallager und Axiallager. Dieser Druck nimmt in Richtung der Dichtungsspalte 232 und 34 ab und entspricht im Bereich der Dichtungsspalte dem Umgebungsdruck. Die im Lager eingeschlossenen Luftblasen versuchen, in Richtung des geringsten Drucks also zu den Dichtungsspalten zu gelangen. Durch die kontinuierliche Aufweitung des Dichtungsspalts 232 können die Luftblasen besonders gut nach außen in die Umgebung entweichen, da diese Aufweitung einen zusätzlichen Druckgradienten erzeugt, der in Richtung der Öffnung des Dichtungsspalts kontinuierlich abnimmt.
Ferner sind die dynamischen Pumpdichtungen 37, 39 hilfreich, um einerseits das Lagerfluid in Richtung des Lagerinneren zu pumpen und andererseits einen in Richtung der Öffnung des Dichtungsspalts 232' fallenden Druckgradienten zu erzeugen, der eine Ausleitung von Luftblasen aus dem Lager begünstigt.
10 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 9 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers. Oftmals befinden sich Luftblasen im Lager, die zusammen mit dem Lagerfluid durch den Rezirkulationskanal 228 in Richtung nach unten in den Abschnitt 232b' des Dichtungsspalts 232' strömen. Durch die konische und kontinuierliche Aufweitung des Dichtungsspalts 232' in Richtung seiner Öffnung zur Umgebung wird das Entweichen der Luft aus dem Lagerspalt über den Dichtungsspalt 232' begünstigt. Der Rezirkulationskanal mündet in axialer Richtung in den Abschnitt 232b' des Dichtungsspalts 232'. Durch die ungünstige Einströmung des Lagerfluids und der darin befindlichen Luft in den Abschnitt 232b' des Dichtungsspalts 232' kann es vorkommen, daß Luftblasen in den Bereich 232a' und schließlich in das Axiallager 26 gelangen.
Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, den Rezirkulationskanal 228 unmittelbar mit dem äußeren Abschnitt 232c' des Dichtungsspalts 232' zu verbinden, indem im unteren Bereich des Rezirkulationskanals 228 ein Durchbruch 250 vorgesehen ist, der vom Rezirkulationskanal 228 radial auswärts in den Abschnitt 232c' durchbricht. Die aus dem Rezirkulationskanal 228 ausströmenden Luftblasen können durch den Durchbruch 250 direkt in den Abschnitt 232c' des Dichtungsspalts 232' und von dort in die Umgebung entweichen, während das aus dem Rezirkulationskanal 228 ausströmende Lagerfluid durch die Pumpwirkung der dynamischen Pumpdichtungen 37, 39 und der Radial- und Axiallager in Richtung des Lagerspalts 20 gefördert wird.
11 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer gegenüber 7 abgewandelten Ausgestaltung des fluiddynamischen Lagers. Im Unterschied zu 7, wo die Abschnitte 332a und 332c des Dichtungsspalts 332, getrennt durch den eine Stufe bildenden Abschnitt 332b, auf einem unterschiedlichen Durchmesser angeordnet sind, verlaufen nun die Abschnitte 332a', 332b' und 332c' des Dichtungsspalt 332' auf der gesamten Länge des Dichtungsspalts ohne Abstufung in axialer Richtung. Entlang der Abschnitte 332a', 332b' und 332c' weitet sich der Dichtungsspalt 332' kontinuierlich auf.
Der Rezirkulationskanal 328' mündet im Abschnitt 332b' zwischen den Abschnitten 332a' und 332c' in den Dichtungsspalt 332'. Der Rezirkulationskanal 328' ist als Sackbohrung ausgehend vom Abschnitt 34a des oberen Dichtungsspalts ausgebildet. Am Ende des Rezirkulationskanals 328' ist ein Durchbruch 350' vorgesehen ist, der vom Rezirkulationskanal 328' radial auswärts in den Abschnitt 332b' des Dichtungsspalts 332' durchbricht. Die aus dem Rezirkulationskanal 328' ausströmenden Luftblasen können durch den Durchbruch 350 direkt in den Abschnitt 332c' des Dichtungsspalts 332' und von dort in die Umgebung entweichen, während das aus dem Rezirkulationskanal 328 ausströmende Lagerfluid durch die Pumpwirkung der dynamischen Pumpdichtungen 37, 39 und der Radial- und Axiallager in Richtung des Lagerspalts 20 gefördert wird.
Bezugszeichenliste

10, 10', 110, 110': Basisplatte
10a': Stufe
12: Welle
14, 114, 214, 214', 314, 414: Lagerbuchse (sleeve)
14a, 114a, 214a, 214a', 314a, 414a: erster hülsenförmiger Abschnitt
14b, 114b, 214b, 214b', 314b, 414b: zweiter hülsenförmiger Abschnitt
214c, 214c', 314c: dritter Abschnitt
16, 16', 116, 216, 316: feststehendes Lagerbauteil (bushing)
16a, 116a, 216a, 316a: hülsenförmiger Abschnitt
16a', 116a': hülsenförmiger Abschnitt
116b, 116b', 216b, 316b: hülsenförmiger Abschnitt
18, 118: ringförmiges Bauteil
20: Lagerspalt
20a: axialer Abschnitt des Lagerspalts
20b: radialer Abschnitt des Lagerspalts
22a, 22b: Radiallager
22b1, 22b2: Radiallagerrillen
24: Separatorspalt
25: Lagerplatte
26: Axiallager
27: Axiallager
28, 228, 328: Rezirkulationskanal
29, 129, 229, 229': Spalt
30: Abdeckkappe
32, 132, 132', 232, 332: erster Dichtungsspalt
32a–32c,: Abschnitte des Dichtungsspalts 32
132a–c, 132a'–c': Abschnitte des Dichtungsspalts 132
232a–e: Abschnitte des Dichtungsspalts 232
332a–e: Abschnitte des Dichtungsspalts 332
34, 234: zweiter Dichtungsspalt
34a, b: Abschnitte des Dichtungsspalts 34
36: Pumpdichtung
37: Pumpdichtung
38: Pumpdichtung
39: Pumpdichtung
40: ferromagnetischer Ring
42: Statoranordnung
44: Rotormagnet
46: Drehachse
48, 448: Nabe
250, 350: Durchbruch
DLC: diamond like carbon
d_L: Lagerabstand der Radiallager
I_R: axiale Länge des Rezirkulationskanals

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008025153 A1 [0004]

Claims

Fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors, mit einem ersten Lagerbauteil, welches mindestens eine Lagerbuchse (14; 114; 214; 314) mit einer Lagerbohrung umfasst, und einem zweiten Lagerbauteil, welches mindestens eine in der Lagerbohrung angeordnete Welle (12), ein die Welle aufnehmendes feststehendes Lagerbauteil (16; 116; 216; 316) und ein an der Welle angeordnetes ringförmiges Lagerbauteil (18, 118) umfasst, wobei das erste und das zweite Lagerbauteil durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (20) voneinander getrennt und mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern (22a, 22b) und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager (26) relativ zueinander drehgelagert sind, wobei der Lagerspalt (20) durch einen sich an den Lagerspalt anschließenden ersten Dichtungsspalt (32, 132, 232, 332) abgedichtet ist, und voneinander entfernte Abschnitte des Lagers durch einen Rezirkulationskanal (28, 128, 228, 328) direkt miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen axial verlaufenden Umfangsflächen der Lagerbuchse (14, 114, 214, 314) und des feststehenden Bauteils (16, 116, 216, 316) ein mit Lagerfluid gefüllter erster axialer Abschnitt (32a, 132a, 232a, 332a) des ersten Dichtungsspalts (32, 132, 232, 332) und ein zumindest anteilig mit Lagerfluid gefüllter zweiter axialer Abschnitt (32c, 132c, 232c, 332c) des ersten Dichtungsspalts angeordnet sind, wobei ein Ende des Rezirkulationskanals (28, 128, 228, 328) entweder innerhalb des ersten Abschnitts oder zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt in den Dichtungsspalt mündet.
Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen radial verlaufenden Flächen der Lagerbuchse (14, 114, 214, 314) und des feststehenden Bauteils (16, 116, 216, 316) ein radial verlaufender und mit Lagerfluid gefüllter dritter Abschnitt (32b, 132b, 232b, 332b) des Dichtungsspalts (32, 132, 232, 332) gebildet ist, wobei der dritte Abschnitt des Dichtungsspalts zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Dichtungsspalts angeordnet ist, und das Ende des Rezirkulationskanals (28, 128, 228, 328) in den dritten Abschnitt des Dichtungsspalts mündet.
Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (14; 114; 214; 314) an einem Ende einen ersten hülsenförmigen Abschnitt und einen radial zu diesem versetzten zweiten hülsenförmigen Abschnitt aufweist, die mindestens einem im wesentlichen hülsenförmigen Abschnitt des feststehenden Lagerbauteils (16; 116; 216; 316) radial gegenüberliegen, wobei eine innere Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts (14a, 114a, 214a, 314a) der Lagerbuchse (14; 114; 214; 314) mit einer gegenüberliegenden äußeren Umfangsfläche der Welle (12) einen Teil eines axialen Abschnitts (20a) des Lagerspalts (20) ausbildet, und eine Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts (14b, 114b, 214b, 314b) der Lagerbuchse (14; 114; 214; 314) mit einer gegenüberliegenden Umfangsfläche des feststehenden Lagerbauteils (16; 116; 216; 316) den ersten axialen Abschnitt (32a; 132a; 232a; 332 des ersten Dichtungsspalts (32; 132; 232; 332) bildet.
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes fluiddynamisches Radiallager (22a) durch einander gegenüberliegende Lagerflächen der Welle (12) und der Lagerbohrung der Lagerbuchse (14; 114; 214; 314) gebildet ist.
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts (14a; 114a; 214a; 314a) der Lagerbuchse (14; 114; 214; 314) und die gegenüberliegende äußere Umfangsfläche der Welle (14) ein zweites fluiddynamisches Radiallager (22b) oder Teile eines zweiten fluiddynamischen Lagers ausbilden.
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite fluiddynamische Radiallager (22b) einen oberen, das Lagerfluid nach unten pumpenden Abschnitt (22b1, 122b1) und einen unteren, das Lagerfluid nach oben pumpenden Abschnitt (22b2) aufweist, wobei zumindest ein Teilbereich des oberen Abschnitts nicht im Bereich des ersten hülsenförmigen Abschnitts (14a; 114a; 214a; 314a) der Lagerbuchse angeordnet ist (3, 8).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer äußeren Umfangsfläche des ersten hülsenförmigen Abschnitts (14a; 114a; 214a; 314a) der Lagerbuchse und einer dieser gegenüberliegenden inneren Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils der erste axiale Abschnitt (32a; 132a; 232a; 332a) des ersten Dichtungsspalts (32; 132; 232; 332) gebildet ist.
Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des ersten axial verlaufenden Abschnitts (32a; 132a; 232a; 332a) des ersten Dichtungsspalts (32; 132; 232; 332) eine dynamische Pumpdichtung (37) mit Pumprillenstrukturen angeordnet ist.
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer inneren Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts (14b; 314b) der Lagerbuchse (14; 314) und einer dieser gegenüberliegenden äußeren Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts (16a; 216b) des feststehenden Lagerbauteils (16; 216) der zweite axiale Abschnitt (32c; 332c) oder ein fünfter Abschnitt (232e) des ersten Dichtungsspalts gebildet ist (1, 2, 7).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer äußeren Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts (114b; 214b) der Lagerbuchse (114; 214) und einer dieser gegenüberliegenden inneren Umfangsfläche eines hülsenförmigen Abschnitts (116b; 216b) des feststehenden Lagerbauteils (116; 216) der zweite axiale Abschnitt (132c; 232c) des ersten Dichtungsspalts (132; 232) gebildet ist (3, 4, 5, 6, 8–11).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils (16; 116; 216; 316) konisch ausgebildet ist, und zusammen mit einer Umfangsfläche des ersten oder zweiten hülsenförmigen Abschnitts der Lagerbuchse (14; 114; 214; 214) einen Spalt mit einer radialen und einer schräg zur Rotationsachse (46) verlaufenden Mantelfläche definiert (1, 2, 6).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangsfläche des zweiten hülsenförmigen Abschnitts (14b; 114b; 214b; 314b) der Lagerbuchse konisch ausgebildet ist, und zusammen mit einer Umfangsfläche (116b) des hülsenförmigen Abschnitts des feststehenden Lagerbauteils (16; 116; 216; 316) einen Spalt mit einer radialen und einer schräg zur Rotationsachse (46) verlaufenden Mantelfläche definiert (3, 4, 5).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Dichtungsspalt (232', 332') ausgehend von Lagerspalt (20) über seine gesamte Länge kontinuierlich in seiner Breite aufweitet (9–11).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (28, 228) einen radial verlaufenden Abschnitt (34a) des zweiten Dichtungsspalts (34) mit dem radial verlaufenden dritten Abschnitt (32b, 132b, 232b) des ersten Dichtungsspalts (32; 132, 232) verbindet.
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (328) einen radial verlaufenden Abschnitt (34a) des zweiten Dichtungsspalts (34) mit dem axial verlaufenden ersten Abschnitt (332a) des ersten Dichtungsspalts (32; 132, 232) verbindet (7, 11).
Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen einem Lagerabstand d_L der beiden fluiddynamischen Radiallager (22a, 22b) und einer axialen Länge l_R des Rezirkulationskanals (28, 228; 328) gegeben ist als: 1,7 > d_L/l_R > 0,8.
Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass 1,6 > d_L/l_R > 0,85 gilt.
Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass 1,5 > d_L/l_R > 0,9 gilt.
Spindelmotor mit einem Stator und einem Rotor, der mittels eines fluiddynamischen Lagersystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 gegenüber dem Stator drehgelagert ist und einem elektromagnetischen Antriebssystem (42, 44) zum Antrieb des Rotors.
Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor gemäß Anspruch 19, der mindestens eine Speicherplatte drehend antreibt, und eine Schreib-Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte.