DE102012016001A1

DE102012016001A1 - Spindelmotor mit elektrischer Verbindung

Info

Publication number: DE102012016001A1
Application number: DE201210016001
Authority: DE
Inventors: Matthias Wildpreth
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2012-08-11
Filing date: 2012-08-11
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Ein Spindelmotor (10) umfasst eine Basisplatte (12) mit mindestens einer Durchgangsöffnung (50), eine Statoranordnung (38) mit mehreren Statorwicklungen (42), die auf einer Oberseite der Basisplatte (12) befestigt sind und mindestens einen Wicklungsdraht (44) mit einem freien Ende aufweisen, einen Rotor (14), der relativ zur Basisplatte um eine Rotationsachse (16) drehbar gelagert ist, eine Leiterplatte (52), die zumindest teilweise auf einer Unterseite der Basisplatte (12) in der Nähe der Durchgangsöffnung (50) befestigt ist, und eine Vertiefung (58) auf der Unterseite der Basisplatte, in welcher die Durchgangsöffnung (50) und zumindest Teile der Leiterplatte (52) angeordnet sind, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes (44) von der Statoranordnung (38) durch die Durchgangsöffnung (50) hindurch zur Leiterplatte (52) geführt und dort kontaktiert ist. Erfindungsgemäß weist die Leiterplatte mindestens einen fingerartigen Fortsatz (62, 162, 262, 362, 462) auf, der im Bereich der Vertiefung bis zur Durchgangsöffnung geführt ist und den Wicklungsdraht relativ zur Durchgangsöffnung positioniert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einer elektrischen Verbindung, und insbesondere einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks.
Stand der Technik
Spindelmotoren zum Antrieb von Festplattenlaufwerken sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die US 2011/0249362 A1 einen Spindelmotor mit einem elektromagnetischen Antriebssystem, welches eine Statoranordnung aufweist, die mehrere Statorwicklungen umfasst. Die Statoranordnung ist auf einer Oberseite einer Basisplatte des Spindelmotors befestigt. Die Statorwicklungen müssen elektrisch kontaktiert werden, wobei hierfür freie Enden des Wicklungsdrahtes vorgesehen sind. Die freien Enden der Wicklungsdrähte werden durch entsprechende Durchgangsöffnungen in der Basisplatte hindurchgeführt und mit einer elektrischen Leiterplatte verbunden, die auf einer Unterseite der Basisplatte angeordnet ist. Über die elektrische Leiterplatte werden die Statorwicklungen mit Strom versorgt.
Damit insbesondere im Bereich der Durchgangsöffnungen kein elektrischer Kurzschluss zwischen den Wicklungsdrähten und der Basisplatte entsteht, sind in den Durchgangsöffnungen vorzugsweise Isolationshülsen aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material angeordnet.
Zudem wird der Bereich der Durchgangsöffnungen und der elektrischen Leiterplatte oftmals mit einer elektrisch isolierenden Masse vergossen, um die Bauteile und Wicklungsdrähte zu fixieren und zu schützen.
Bei sehr flach gebauten Spindelmotoren, wie sie in Festplattenlaufwerken für die moderne Unterhaltungselektronik verwendet werden, ist die herkömmliche Kontaktierung der Wicklungsdrähte, wie sie oben beschrieben ist, auf Grund der eingeschränkten Platzverhältnisse nicht mehr möglich, insbesondere können keine Isolationshülsen in der Durchgangsöffnung der Basisplatte verwendet werden. Es besteht also das Problem, dass die Wicklungsdrähte durch die Durchgangsöffnung der Basisplatte zur elektrischen Leiterplatte geführt werden müssen, ohne dass die Wicklungsdrähte die Basisplatte bzw. die Durchgangsöffnung berühren und evtl. einen elektrischen Kurzschluss verursachen. Der Wicklungsdraht ist zwar isoliert, beispielsweise mit einem Isolationslack, aber diese Isolation ist nicht sehr robust und kann durch mechanische Beanspruchung leicht beschädigt werden, so dass die Gefahr eines Kurzschlusses besteht.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spindelmotor mit der eingangs beschriebenen Art mit einer elektrischen Verbindung anzugeben, bei dem aus Platzgründen auf eine Isolationshülse in den Durchgangsöffnungen für die Wicklungsdrähte verzichtet wird, wobei der Montage- und Kostenaufwand für die Herstellung und Montage der Isolationshülse entfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte mit mindestens einer Durchgangsöffnung, eine Statoranordnung mit mehreren Statorwicklungen, die auf einer Oberseite der Basisplatte befestigt sind und mindestens einen Wicklungsdraht mit einem freien Ende aufweisen, einen Rotor, der relativ zur Basisplatte um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist, eine Leiterplatte, die zumindest teilweise auf einer Unterseite der Basisplatte in der Nähe der Durchgangsöffnung befestigt ist, und eine Vertiefung auf der Unterseite der Basisplatte, in welcher die Durchgangsöffnung und zumindest Teile der Leiterplatte angeordnet sind, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes von der Statoranordnung durch die Durchgangsöffnung hindurch zur Leiterplatte geführt und dort kontaktiert ist.
Erfindungsgemäß weist die Leiterplatte mindestens einen fingerartigen Fortsatz auf, der im Bereich der Vertiefung bis zur Durchgangsöffnung geführt ist und den Wicklungsdraht relativ zur Durchgangsöffnung positioniert.
Vorzugsweise überlappt der fingerartige Fortsatz teilweise mit der Durchgangsöffnung, wobei der von der Durchgangsöffnung kommende Wicklungsdraht durch ein Ende des fingerartigen Fortsatzes in der Durchgangsöffnung positioniert und weiter entlang der Oberfläche des fingerartigen Fortsatzes bis zu einem Kontaktierungspunkt auf der Leiterplatte geführt ist.
Die erfindungsgemäße Leiterplatte mit fingerartigem Fortsatz eignet sich insbesondere für Spindelmotoren mit niedriger Bauhöhe, bei denen aus Platzgründen keine separate Isolationshülse zur Isolation der Durchgangsöffnung in der Basisplatte verwendet werden kann, um einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Wicklungsdraht und der Basisplatte zu verhindern.
Erfindungsgemäß benötigt die Basisplatte zur Aufnahme der Leiterplatte bzw. des fingerartigen Fortsatzes nur eine relativ kleine und flache Vertiefung, so dass die Steifigkeit der Basisplatte durch diese Vertiefung oder Aussparung nicht unnötig geschwächt wird.
Der Wicklungsdraht wird über der Oberfläche des fingerartigen Fortsatzes zur Kontaktierung mit einem Kontaktierungspunkt auf der Leiterplatte geführt, wobei der Kontaktierungspunkt vorzugsweise ein Lötpunkt ist, an dem das freie Ende des Wicklungsdrahtes verlötet wird.
Der fingerartige Fortsatz besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, so dass der Wicklungsdraht und die Basisplatte durch den fingerartigen Fortsatz voneinander elektrisch isoliert werden. Der Wicklungsdraht ist in einem Abstand zur Basisplatte auf der isolierenden Oberfläche des fingerartigen Fortsatzes geführt ist, welcher zwischen dem Wicklungsdraht und der Basisplatte angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das freie Ende des fingerartigen Fortsatzes eine Durchgangsbohrung auf, die bis über die Durchgangsöffnung reicht und vorzugsweise konzentrisch zur Durchgangsöffnung in der Basisplatte ausgebildet ist.
Der Wicklungsdraht wird durch die Durchgangsöffnung der Basisplatte sowie die Durchgangsbohrung im fingerartigen Fortsatz hindurch geführt und dann entlang der Oberfläche des fingerartigen Fortsatzes bis zum Kontaktierungspunkt weitergeführt. Die Durchgangsbohrung des fingerartigen Fortsatzes zentriert demnach den Wicklungsdraht relativ zur Durchgangsöffnung der Basisplatte, so dass ein Kontakt zwischen dem Wicklungsdraht und der Basisplatte nicht möglich ist.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das freie Ende des fingerartigen Fortsatzes mit einer Kerbe oder einer Nut versehen, die zur Positionierung und Führung des Wicklungsdrahtes dient. Die Kerbe oder Nut am Ende des fingerartigen Fortsatzes liegt etwa zentrisch über der Durchgangsöffnung der Basisplatte. Der Wicklungsdraht wird durch die Durchgangsöffnung der Basisplatte über die Kerbe und dann entlang des fingerartigen Fortsatzes bis zum Kontaktierungspunkt geführt, ohne dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Wicklungsdraht und der Basisplatte erfolgen kann.
Vorzugsweise weist die Durchgangsöffnung der Basisplatte auf der Unterseite der Basisplatte eine Senkung auf, die einen größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung hat und bis in die Vertiefung hineinreicht, in welcher die Leiterplatte mit dem fingerartigen Fortsatz angeordnet ist.
Nach der Kontaktierung des Wicklungsdrahtes mit der Leiterplatte werden die Durchgangsöffnung, die Senkung und die Vertiefung der Basisplatte zumindest im Bereich des fingerartigen Fortsatzes bis hin zum Kontaktierungspunkt vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Masse bedeckt bzw. vergossen. Dadurch werden die einzelnen Bauteile und Wicklungsdrähte fixiert, voneinander isoliert und gegen Umwelteinflüsse geschützt.
Die Leiterplatte weist mindestens eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material und mindestens eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Material auf, wobei der fingerartige Fortsatz ein Teil des elektrisch isolierenden Materials ist und der Wicklungsdraht mit mindestens einer Leiterbahn des elektrisch leitenden Materials verbunden ist.
In der Regel weist die Statoranordnung nicht nur eine Statorwicklung auf, sondern mehrere Statorwicklungen. Bei einem dreiphasigen und permanent erregten Gleichstrommotor werden beispielsweise drei Statorwicklungen verwendet.
Je nach elektrischer Verschaltung dieser Statorwicklungen, beispielsweise nach Art einer Sternschaltung oder Dreiecksschaltung, ergeben sich hierbei vier bzw. drei Anschlüsse für die Wicklungsdrähte, die entsprechend verschaltet werden müssen. Allgemein ausgedrückt ergeben sich bei einer Anzahl von n Phasen abhängig von der Verschaltung (n + 1) bzw. n Anschlüsse für die Wicklungsdrähte.
Zur Verbindung von mehreren Wicklungsdrähten mit der Leiterplatte sind daher erfindungsgemäß mehrere Durchgangsöffnungen in der Basisplatte notwendig, wobei die Anzahl der Durchgangsöffnungen der Anzahl der Wicklungsdrähte entspricht.
Im Falle des Anschlusses von mehreren Wicklungsdrähten weist die Leiterplatte eine der Anzahl der Wicklungsdrähte bzw. Anzahl der Durchgangsöffnungen entsprechende Anzahl von fingerartigen Fortsätzen auf. Bei einem dreiphasigen Motor in Sternschaltung sind vier freie Enden der Wicklungsdrähte vorhanden, also demnach vier Durchgangsöffnungen in der Basisplatte und vier fingerartige Fortsätze an der Leiterplatte, welche die vier Wicklungsdrähte zu ihren Kontaktpunkten auf der Leiterplatte führen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Festplattenlaufwerk mit mindestens einer Speicherplatte, die von einem Spindelmotor der oben beschriebenen Art drehend angetrieben ist. Das Festplattenlaufwerk weist in bekannter Weise eine Schreib- und Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf die bzw. von der Speicherplatte auf sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors, der Speicherplatte und der Schreib- und Leseeinrichtung, wobei die Basisplatte des Spindelmotors vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor und den erfindungsgemäßen Anschluss der Wicklungsdrähte.
2 zeigt eine schematische Ansicht der Unterseite der Basisplatte im Bereich der Leiterplatte zum Anschluss der Wicklungsdrähte.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer ersten Ausführungsform eines fingerartigen Fortsatzes der Leiterplatte gemäß 2.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines fingerartigen Fortsatzes der Leiterplatte.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer dritten Ausführungsform eines fingerartigen Fortsatzes der Leiterplatte.
6 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer vierten Ausführungsform eines fingerartigen Fortsatzes der Leiterplatte.
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer fünften Ausführungsform eines fingerartigen Fortsatzes der Leiterplatte.
8 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Basisplatte von 1 im Bereich der Leiterplatte ohne isolierende Vergussmasse.
9 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Basisplatte von 1 im Bereich der Leiterplatte mit einer isolierenden Vergussmasse.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor 10 zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks.
Der Spindelmotor 10 umfasst eine Basisplatte 12, die ein feststehendes Bauteil des Spindelmotors ausbildet. Auf der Basisplatte 12 ist ein Rotor 14 montiert, der relativ zur Basisplatte 12 um eine Rotationsachse 16 drehbar gelagert ist. Die Drehlagerung des Rotors 14 erfolgt durch ein fluiddynamisches Lagersystem. In einer Öffnung 13 der Basisplatte 12 ist eine Lagerbuchse 18 des Lagersystems drehfest angeordnet. Diese Lagerbuchse 18 weist eine zentrale Lagerbohrung auf und bildet zusammen mit der Basisplatte 12 das feststehende Bauteil des Spindelmotors 10. In die Lagerbohrung der Lagerbuchse 18 ist eine Welle 20 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig, d. h. nur um einige Mikrometer, kleiner ist, als der Durchmesser der Lagerbohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 18 und der Welle 20 verbleibt daher ein Lagerspalt 22 von wenigen Mikrometern Breite. Der Lagerspalt ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 20 und der Lagerbuchse 18 bilden entlang eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspaltes 22 vorzugsweise zwei fluiddynamische Radiallager 24, 26 aus. Die beiden fluiddynamischen Radiallager 24, 26 haben einen geringen axialen Abstand voneinander. Die fluiddynamischen Radiallager 24, 26 sind durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Welle 20 und/oder der Lagerbuchse 18 aufgebracht sind. Die Lagerrillenstrukturen üben während der Rotation der Welle 20 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 22 zwischen der Welle 20 und der Lagerbuchse 18 befindliche Lagerfluid aus, so dass im Lagerspalt 22 ein hydrodynamischer Druck entsteht, der die Radiallager 24, 26 tragfähig macht. Das obere Radiallager 24 hat vorzugsweise leicht asymmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die das Lagerfluid überwiegend in Richtung des unteren Radiallagers 26 pumpen. Das untere Radiallager 26 umfasst vorzugsweise symmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 22 erzeugen.
Ein freies Ende der Welle 20 ist mit dem Rotor 14 verbunden, der zusammen mit der Welle 20 rotiert und einen inneren Rand aufweist, der die Lagerbuchse 18 teilweise umgibt. Eine untere, ebene Fläche des Rotors 14 bildet zusammen mit einer angrenzenden Stirnfläche der Lagerbuchse 18 ein fluiddynamisches Axiallager 28 aus. Hierbei ist die entsprechende Stirnfläche der Lagerbuchse 18 und/oder die gegenüberliegende ebene Fläche des Rotors 14 mit vorzugsweise spiralförmigen Lagerrillenstrukturen versehen. Die Lagerrillenstrukturen des Axiallagers 28 üben bei einer Rotation des Rotorbauteils 14 eine radial nach innen in Richtung des oberen Radiallagers 24 gerichtete Pumpwirkung auf das in einem radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch entsteht im radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22, zwischen dem Rotor 14 und der oberen Stirnseite der Lagerbuchse 18, ein hydrodynamischer Druck, der das Axiallager 28 tragfähig macht.
In der Lagerbuchse 18 kann ein Rezirkulationskanal 30 vorgesehen sein, der einen am radial äußeren Rand des Axiallagers 28 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 22 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 26 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 22 miteinander verbindet und eine Zirkulation des Lagerfluids im Lager unterstützt.
An der in der Basisplatte 12 befestigten Stirnseite weist die Lagerbuchse 18 eine zur Lagerbohrung konzentrische Aussparung auf, deren Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Die Lagerbuchse 18 ist an dieser Seite durch eine Abdeckplatte 32 verschlossen. Innerhalb der Aussparung der Lagerbuchse 18 ist ein an einem Ende der Welle 20 befestigter Stopperring 34 angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 20 aufweist. Die Aussparung, in welcher der Stopperring 34 angeordnet ist, ist mit dem Lagerspalt 22 sowie dem Rezirkulationskanal 30 verbunden und vollständig mit Lagerfluid gefüllt. Bei einer übermäßigen axialen Bewegung der Welle 20 stößt der Stopperring 34 an einer Stufe der Lagerbuchse 18 an, die durch den Übergang zwischen der Lagerbohrung und der Aussparung gebildet wird. Der Stopperring 34 verhindert dadurch ein Herausfallen der Welle 20 aus der Lagerbuchse 18.
Am radial äußeren Ende seines radialen Abschnitts geht der Lagerspalt 22 in einen Spalt mit größerem Spaltabstand über, welcher als Dichtungsspalt 36 wirkt und anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Dichtungsspalt 36 erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 22 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang der äußeren Mantelfläche der Lagerbuchse 18 zwischen der Lagerbuchse 18 und dem inneren Rand des Rotors 14 erstreckt. Die äußere Mantelfläche der Lagerbuchse 18 sowie die innere Mantelfläche des inneren Randes des Rotors 14 sind weitgehend zylindrisch, jedoch vorzugsweise leicht konisch geneigt, und bilden die Begrenzung des Dichtungsspaltes 36. Dadurch, dass die obere Öffnung des Rezirkulationskanals 30 sehr nahe an der Übergangszone zwischen Lagerfluid und Atmosphäre angeordnet ist, können im Lagerfluid gelöste Luftblasen relativ leicht in die Atmosphäre entweichen.
An der Basisplatte 12 ist radial außerhalb der Position der Lagerbuchse 18 eine Statoranordnung 38 angeordnet. Die Statoranordnung umfasst ein ferromagnetisches Statorblechpaket 40, welches mehrere Statorwicklungen 42 trägt. Die Statoranordnung 38 ist umgeben von einem äußeren Rand des Rotors 14, an dessen Innenseite ein ringförmiger Rotormagnet 46 angeordnet ist. Der Rotormagnet 46 umgibt die Statoranordnung 38 in radialer Richtung unter Bildung eines Luftspalts. In 1 ist ein Außenläufermotor dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf einen Außenläufermotor beschränkt, sondern es kann erfindungsgemäß auch ein Innenläufermotor Verwendung finden. Durch entsprechende Versorgung der Statoranordnung mit Strom wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das auf den Rotormagneten 46 wirkt und den Rotor 14 drehend antreibt.
Unterhalb des Rotormagneten 46 ist vorzugsweise ein ferromagnetischer Metallring 48 angeordnet, der den Rotormagneten 46 in axialer Richtung anzieht, wodurch sich eine nach unten zur Basisplatte 12 hin gerichtete magnetische Kraft ergibt. Diese magnetische Kraft wirkt der axialen Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 28 entgegen und dient der axialen Vorspannung des Lagersystems.
Der Spindelmotor ist vorzugsweise Teil eines Festplattenlaufwerks, wobei mindestens eine auf dem Rotor 14 angeordnete Speicherplatte 72 durch den Spindelmotor drehend angetrieben ist. Das Festplattenlaufwerk weist in bekannter Weise eine Schreib- und Leseeinrichtung 74 (nur sehr schematisch dargestellt) zum Schreiben und Lesen von Daten auf die bzw. von der Speicherplatte 72 auf, sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors, der Speicherplatte und der Schreib- und Leseeinrichtung, wobei die Basisplatte 12 des Spindelmotors vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes ist.
Die Statoranordnung 38 ist auf einer Oberseite der Basisplatte 12 angeordnet, wobei die Wicklungsdrähte 44 der einzelnen Statorwicklungen als freie Enden aus der Statoranordnung 38 nach unten in Richtung der Basisplatte 12 herausgeführt sind.
Vorzugsweise dort, wo jeweils ein Wicklungsdraht 44 aus der Statoranordnung 38 herausgeführt ist, weist die Basisplatte eine Durchgangsöffnung 50 auf, welche die Oberseite der Basisplatte 12 mit einer Unterseite der Basisplatte 12 durchgehend verbindet. Die Basisplatte besteht aus einem Metall, zum Beispiel Aluminium, und ist mit einem elektrisch isolierenden Material, zum Beispiel Electrocoat, beschichtet. An der Stelle der Durchgangsöffnung 50 trägt die innere Oberfläche der Durchgangsöffnung aufgrund der mechanischen Bearbeitung kein elektrisch isolierendes Material mehr.
Wie man in 1 und insbesondere 2 erkennt, ist auf der Unterseite der Basisplatte 12 eine elektrische Leiterplatte 52 angeordnet, welche einen nicht näher bezeichneten Grundkörper und mehrere fingerartige Fortsätze 62 umfasst. Es ist eine der Anzahl der Wicklungsdrähte 44 entsprechende Anzahl von fingerartigen Fortsätzen 62 vorgesehen (beispielsweise vier Fortsätze 62), die bis an die (vier) Durchgangsöffnungen 50 für die Wicklungsdrähte heranreichen. Insbesondere reichen die fingerartigen Fortsätze 62 bis über die Durchgangsöffnungen und überlappen mit diesen.
Die Wicklungsdrähte 44 werden von der Statoranordnung auf der Oberseite der Basisplatte durch die Durchgangsöffnungen bis zur Unterseite der Basisplatte 12 und danach um die freien Enden der fingerartigen Fortsätze 62 herumgeführt. Von dort werden die Wicklungsdrähte 44 entlang der unteren Oberfläche der fingerartigen Fortsätze 62 bis hin zu einem Lötpunkt 54 auf der Leiterplatte 52 geführt, wo sie dann verlötet und mit der elektrischen Leiterplatte kontaktiert werden.
Die elektrische Leiterplatte 52 sowie die fingerartigen Fortsätze 62 sind zumindest teilweise in einer Vertiefung 58 der Basisplatte 12 angeordnet, so dass sie nicht über die untere Oberfläche der Basisplatte 12 hinaus stehen.
Die Durchgangsöffnungen 50 der Basisplatte 12 weisen bevorzugt eine abgeschrägte Senkung 56 auf, die einen Übergang zwischen der Durchgangsöffnung 50 und der Vertiefung 58 der Basisplatte 12 bilden.
2 zeigt eine Ansicht der Basisplatte von unten im Bereich der Leiterplatte 52. Man erkennt die Öffnung 13 in der Basisplatte, in welcher die Lagerbuchse 18 befestigt wird. Radial außerhalb der Öffnung 13 bzw. der Rotationsachse 16 sind mehrere Durchgangsöffnungen 50 in der Basisplatte angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 50 sind vorzugsweise so gewählt, dass sie unterhalb von Durchführungen 64 angeordnet sind, aus welchen die Wicklungsdrähte 44 aus der Statoranordnung 38 austreten. Im dargestellten Beispiel sind vier Wicklungsdrähte 44 gezeigt, die aus den Durchführungen 64 der Statoranordnung 38 austreten und durch die Durchgangsöffnungen 50 geführt sind.
Die fingerartigen Fortsätze 62 sind vollständig und die restliche Leiterplatte 52 ist zumindest teilweise in der Vertiefung 58 der Basisplatte 12 angeordnet. Jeder fingerartige Fortsatz 62 der Leiterplatte 52 erstreckt sich, ausgehend von einem Grundkörper der Leiterplatte 52, entlang einer entsprechenden Vertiefung 58 in der Basisplatte 12 in Richtung zu jeweils einer Durchgangsöffnung 50 in der Basisplatte 12. Vorzugsweise weist jede Durchgangsöffnung 50 eine Senkung 56 auf, die bis hinein in die Vertiefung 58 der Basisplatte 12 hineinreicht und einen Übergang zwischen der Durchgangsöffnung 50 und der Vertiefung 58 bildet.
Die Leiterplatte 52 besteht in bekannter Weise aus einem isolierenden Basismaterial, aus welchem auch die fingerartigen Fortsätze 62 bestehen, und mindestens einer elektrisch leitenden Schicht in Form von Leiterbahnen 60, die zur Leitung von elektrischen Strömen dienen.
Die fingerartigen Fortsätze 62 der Leiterplatte 52 überlappen mit den Durchgangsöffnungen 50 und reichen vorzugsweise bis an die Mitte der Durchgangsöffnungen 50.
Das freie Ende der fingerartigen Fortsätze 62 kann eine leichte Kerbe 62a aufweisen, wie dies in 3 vergrößert dargestellt ist.
Der von der Statoranordnung kommende Wicklungsdraht 44 wird durch die Durchgangsöffnung 50 hindurch geführt und über die Kerbe 62a entlang der isolierenden Oberfläche des fingerartigen Fortsatzes 62 bis hin zu einem Lötpunkt 54, der sich auf der Leiterplatte 52 befindet, und wird dort verlötet. Vom Lötpunkt 54 führt dann eine entsprechende Leiterbahn 60 entlang der Leiterplatte 52 bis zu Kontaktflächen 66. Die Kontaktflächen 66 stellen beispielsweise mittels eines Federkontakts eine elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung und dem Wicklungsdraht 44 der Statoranordnung her.
3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des fingerartigen Fortsatzes 62 mit einem freien Ende, welches eine leichte Kerbe 62a aufweist. Dies entspricht der Darstellung in 2.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines fingerartigen Fortsatzes 162, der am Ende ein Auge 162a mit einer Durchgangsbohrung 162b aufweist. Das Auge 162a des fingerartigen Fortsatzes 162 wird konzentrisch über der Durchgangsöffnung 50 der Basisplatte 12 angeordnet. Der durch die Durchgangsöffnung 50 hindurch tretende Wicklungsdraht 44 wird durch die Bohrung 162b des Auges 162a des fingerartigen Fortsatzes 162 geführt und dann entlang des fingerartigen Fortsatzes 162 bis hin zum Lötpunkt 54 auf der Leiterplatte 52.
5 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines fingerartigen Fortsatzes 262 der Leiterplatte 52. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel von 3 hat das Ende des fingerartigen Fortsatzes 262 nun eine deutlich größere Kerbe 262a, die den Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 50 im Wesentlichen halbkreisförmig umgibt. Der aus der Durchgangsöffnung 50 kommende Wicklungsdraht 44 wird durch die Kerbe 262a des fingerartigen Fortsatzes 262 zentrisch in der Durchgangsöffnung 50 positioniert und dann entlang des fingerartigen Fortsatzes 262 bis zum Lötpunkt 54 auf der Leiterplatte 52 geführt.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines fingerartigen Fortsatzes 362, der im Wesentlichen mit dem fingerartigen Fortsatz aus 5 übereinstimmt. Das Ende des fingerartigen Fortsatzes 362 weist eine halbkreisförmige Gabelung mit einer mittigen Kerbe 362a auf, wobei der Außendurchmesser des fingerartigen Fortsatzes 362 im Bereich der Kerbe 362a etwas größer ist als im Beispiel von 5. Der Innendurchmesser, also der Durchmesser der Kerbe 362a, ist etwa gleich groß wie der Innendurchmesser im Beispiel gemäß 5.
7 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines fingerartigen Fortsatzes 462 mit einem knochenförmigen Ende 462a, das eine zentrale Kerbe aufweist, die den Wicklungsdraht 44 in Bezug auf die Durchgangsöffnung 50 etwa mittig positioniert. Das knochenförmige Ende 462a des fingerartigen Fortsatzes 62 ist auf Grund seiner Dicke mechanisch robuster als beispielsweise die Kerben 262a und 362a der in den 5 und 6 gezeigten fingerartigen Fortsätze.
8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 1, insbesondere einen Ausschnitt der Basisplatte 12 im Bereich der Leiterplatte 52. Man erkennt die Statoranordnung 38, die auf der Oberseite der Basisplatte 12 isoliert durch eine dünne Isolation 68 angeordnet ist. Der Wicklungsdraht 44 tritt aus der Unterseite der Statoranordnung 38 aus und wird durch die Durchgangsöffnung 50 der Basisplatte 12 geführt. Der fingerartige Fortsatz 62 der Leiterplatte 52 reicht bis etwa in die Mitte der Durchgangsöffnung 50 und überlappt mit dieser, so dass der Wicklungsdraht 44 über das freie Ende 62a des fingerartigen Fortsatzes 62 geführt wird, um von dort abgewinkelt entlang der unteren Fläche des fingerartigen Fortsatzes 62 bis zum Lötpunkt 54 geführt zu werden.
9 zeigt die identische Ausgestaltung eines Schnittes wie 8, wobei hier gezeigt ist, dass die fertige Führung und Verschaltung des Wicklungsdrahtes 44 mit der Leiterplatte 52 mit einer elektrisch isolierenden Masse 70 vergossen werden kann. Insbesondere wird der Bereich der Durchgangsöffnung 50 vergossen, so dass die Durchgangsöffnung 50 abgedichtet wird, und weiterhin wird die Vertiefung in der Basisplatte 12 entlang der Leiterplatte 52 bis hin zum Lötpunkt 54 vergossen.
Durch die elektrisch isolierende Vergussmasse werden die Komponenten und der Wicklungsdraht fixiert und eine gute elektrische Isolation erreicht. Ferner wird die Anordnung vor äußeren Einflüssen geschützt.
Bezugszeichenliste

10: Spindelmotor
12: Basisplatte
13: Öffnung
14: Rotor
16: Rotationsachse
18: Lagerbuchse
20: Welle
22: Lagerspalt
24: fluiddynamisches Radiallager
26: fluiddynamisches Radiallager
28: fluiddynamisches Axiallager
30: Rezirkulationskanal
32: Abdeckplatte
34: Stopperring
36: Dichtungsspalt
38: Statoranordnung
40: Statorblechpaket
42: Statorwicklung
44: Wicklungsdraht
46: Rotormagnet
48: Metallring
50: Durchgangsöffnung
52: Leiterplatte
54: Lötpunkt
56: Senkung
58: Vertiefung
60: Leiterbahn
62: fingerartiger Fortsatz
62a: Kerbe
64: Durchführung (durch die Statorisolation)
66: Kontaktfläche
68: Isolation
70: Isolierende Masse
72: Speicherplatte
74: Schreib- und Leseeinrichtung
162: fingerartiger Fortsatz
162a: Auge
162b: Durchgangsbohrung
262: fingerartiger Fortsatz
262a: Kerbe
362: fingerartiger Fortsatz
362a: Kerbe
462: fingerartiger Fortsatz
462a: Ende (knochenförmig)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0249362 A1 [0002]

Claims

Spindelmotor (10) mit einer elektrischen Verbindung, welcher aufweist: eine Basisplatte (12) mit mindestens einer Durchgangsöffnung (50), eine Statoranordnung (38) mit mehreren Statorwicklungen (42), die auf einer Oberseite der Basisplatte (12) befestigt sind und mindestens einen Wicklungsdraht (44) mit einem freien Ende aufweisen, einen Rotor (14), der relativ zur Basisplatte (12) um eine Rotationsachse (16) drehbar gelagert ist, eine Leiterplatte (52), die zumindest teilweise auf einer Unterseite der Basisplatte (12) in der Nähe der Durchgangsöffnung (50) befestigt ist, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes (44) von der Statoranordnung (38) durch die Durchgangsöffnung (50) hindurch zur Leitplatte (52) geführt und dort elektrisch verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) mindestens einen fingerartigen Fortsatz (62, 162, 262, 362, 462) aufweist, der bis zur Durchgangsöffnung (50) geführt ist und den Wicklungsdraht (44) relativ zur Durchgangsöffnung (50) positioniert.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (12) auf der Unterseite eine Vertiefung (58) aufweist, in welcher die Durchgangsöffnung (50) und zumindest Teile der Leiterplatte (52) einschließlich des fingerartigen Fortsatzes (62, 162, 262, 362, 462) angeordnet sind.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fingerartige Fortsatz (62, 162, 262, 362, 462) teilweise mit der Durchgangsöffnung (50) überlappt.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Durchgangöffnung (50) kommende Wicklungsdraht (44) entlang der Oberfläche des fingerartigen Fortsatzes (62, 162, 262, 362, 462) bis zu einem Kontaktierungspunkt auf der Leiterplatte (52) geführt ist.
Spindelmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungspunkt ein Lötpunkt (54) ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der fingerartige Fortsatz (62, 162, 262, 362, 462) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der fingerartige Fortsatz (162) ein freies Ende mit einer Durchgangsbohrung (162b) für den Wicklungsdraht (44) aufweist, wobei die Durchgangsbohrung (162b) im Wesentlichen konzentrisch zur Durchgangsöffnung (50) der Basisplatte (12) angeordnet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der fingerartige Fortsatz (62, 262, 362, 462) ein freies Ende mit einer Kerbe (62a, 262a, 362a, 462a) oder einer Nut zur Positionierung und Führung des Wicklungsdrahts (44) relativ zur Durchgangsöffnung (50) aufweist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (50) der Basisplatte eine Senkung (56) aufweist, die einen größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung hat und bis in die Vertiefung (58) der Basisplatte (12) hinein reicht.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) mindestens eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material und mindestens eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, wobei der fingerartige Fortsatz (62, 162, 262, 362, 462) ein Teil des elektrisch isolierenden Materials ist, und der Wicklungsdraht (44) mit mindestens einer Leiterbahn (60) des elektrisch leitenden Materials verbunden ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (50), die Senkung (56) und die Vertiefung (58) der Basisplatte (12) zumindest im Bereich des fingerartigen Fortsatzes (62, 162, 262, 362, 462) bis hin zum Kontaktierungspunkt (54) mit einer isolierenden Masse (70) bedeckt sind.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (38) eine Anzahl von n Phasen und n oder (n + 1) Durchgangsbohrungen (50) aufweist und eine der Anzahl der Durchgangsbohrungen (50) entsprechende Anzahl von fingerartigen Fortsätzen (62, 162, 262, 362, 462) vorhanden sind.
Festplattenlaufwerk, welches umfasst: mindestens eine Speicherplatte (72), die von einem Spindelmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 drehend angetrieben ist, eine Schreib-Leseeinrichtung (74) zum Schreiben und Lesen von Daten auf die und von der Speicherplatte (72), und ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors, der Speicherplatte und der Schreib-Leseeinrichtung, wobei die Basisplatte (12) des Spindelmotors ein Teil des Gehäuses ist.