DE102013015576A1 - Spindle motor for driving fan, has electromagnetic drive unit for rotating the rotatable motor component, and axial force generating unit for generating an aerodynamic force to fan wheel - Google Patents

Spindle motor for driving fan, has electromagnetic drive unit for rotating the rotatable motor component, and axial force generating unit for generating an aerodynamic force to fan wheel Download PDF

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Abstract

The spindle motor has a rotatable motor component (24) that is arranged relative to the fixed motor components (10,12) by a fluid dynamic bearing system. An axial force generating unit is arranged to bias the fluid dynamic thrust bearing (26). An electromagnetic drive unit is equipped to rotate the rotatable motor component, and is provided with a stator assembly (32) at fixed motor component and rotor magnet (34) at rotatable motor component. The axial force generating unit is provided for generating an aerodynamic force to the fan wheel (40).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor, insbesondere einen Lüftermotor, mit einem fluiddynamischen Lagersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a spindle motor, in particular a fan motor, with a fluid dynamic bearing system according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Spindelmotoren für die Anwendung in Lüftern sind in vielfältigen Bauformen bekannt. In modernen Lüftern werden insbesondere auch Spindelmotoren mit fluiddynamischen Lagersystemen verwendet. Ein solcher Spindelmotor ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2007 036 790 A1 offenbart.Spindle motors for use in fans are known in a variety of designs. In modern fans in particular spindle motors are used with fluid dynamic storage systems. Such a spindle motor is for example in the published patent application DE 10 2007 036 790 A1 disclosed.

Der Spindelmotor umfasst ein feststehendes Motorbauteil, welches Basisplatte und eine darin angeordnete Lagerbuchse umfasst, sowie ein drehbares Motorbauteil, welches eine in der Lagerbuchse drehbar angeordnete Welle und ein auf der Welle befestigtes Rotorbauteil aufweist, welches ein Lüfterrad trägt bzw. unmittelbar als Lüfterrad ausgebildet ist. Der Lüftermotor umfasst ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbaren Motorbauteils relativ zum feststehenden Motorbauteil. Das fluiddynamische Lagersystem umfasst vorzugsweise zwei in einem Abstand angeordnete fluiddynamische Radiallager und ein fluiddynamisches Axiallager, das durch magnetische Mittel vorgespannt, d. h. im axialen Gleichgewicht gehalten wird. Das drehbare Motorbauteil wird mittels eines elektromagnetischen Antriebssystems angetrieben, welches in bekannter Weise eine Statoranordnung umfasst, die vorzugsweise an der Basisplatte angeordnet ist, sowie einen Rotormagneten, der an einem Innenumfang des Rotors gegenüberliegend der Statoranordnung angeordnet ist.The spindle motor comprises a stationary motor component which comprises base plate and a bearing bush arranged therein, and a rotatable motor component which has a shaft rotatably mounted in the bearing bush and a rotor component fixed on the shaft which carries a fan wheel or is designed directly as a fan wheel. The fan motor comprises a fluid-dynamic bearing system for rotational mounting of the rotatable engine component relative to the stationary engine component. The fluid dynamic bearing system preferably comprises two spaced apart fluid dynamic radial bearings and a fluid dynamic thrust bearing biased by magnetic means, i. H. is maintained in axial equilibrium. The rotatable motor component is driven by means of an electromagnetic drive system, which in a known manner comprises a stator arrangement, which is preferably arranged on the base plate, and a rotor magnet, which is arranged on an inner circumference of the rotor opposite the stator arrangement.

Das fluiddynamische Axiallager erzeugt eine Lagerkraft in eine definierte Richtung, die, wie oben angegeben, in bekannter weise durch magnetische Mittel kompensiert wird.The fluid-dynamic thrust bearing generates a bearing force in a defined direction, which, as stated above, is compensated in a known manner by magnetic means.

Bei einem Einsatz des Spindelmotors zum Antrieb eines Lüfters wird in Folge der Luftströmung eine auf das Rotorbauteil wirkende aerodynamische Kraft generiert. Diese aerodynamische Kraft ist bei einem Axiallüfter in axiale Richtung, d. h. parallel zur Rotationsachse des Rotorbauteils gerichtet und wirkt der vom Lüfterrad erzeugten Luftströmung entgegen.When using the spindle motor to drive a fan, an aerodynamic force acting on the rotor component is generated as a result of the air flow. This aerodynamic force is in the axial direction with an axial fan, i. H. directed parallel to the axis of rotation of the rotor member and counteracts the air flow generated by the fan.

Durch diese axiale Richtung der aerodynamischen Kraft wird die Funktion des fluiddynamischen Axiallagers beeinflusst. Insbesondere beeinflusst dies die Breite des Lagerspalts im Bereich des Axiallagers, und insbesondere die sogenannte Flughöhe des Rotors relativ zu der gegenüberliegenden Lagerfläche. Im ungünstigsten Fall kann die Flughöhe des Rotors zu groß oder zu klein werden, und es kommt in Folge dessen zu einer Berührung von Lagerflächen und damit zu einem erhöhten Verschleiß der Axiallagerflächen bzw. den Wirkungsflächen eines Stopperbauteils, welches eine übermäßige axiale Verschiebung des Lagers verhindert.This axial direction of the aerodynamic force influences the function of the fluid-dynamic thrust bearing. In particular, this affects the width of the bearing gap in the region of the axial bearing, and in particular the so-called flying height of the rotor relative to the opposite bearing surface. In the worst case, the flying height of the rotor can be too large or too small, and it comes as a result to contact bearing surfaces and thus increased wear of the thrust bearing surfaces or the action surfaces of a stopper component, which prevents excessive axial displacement of the bearing.

Eine erhöhte Reibung im Lager, d. h. erhöhter Lagerverschleiß, beeinträchtigt die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Lagers und des gesamten Lüfters.Increased friction in the bearing, d. H. increased bearing wear will affect the reliability and life of the bearing and the entire fan.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Spindelmotor der eingangs beschriebenen Art, insbesondere zum Antrieb eines Lüfters, hinsichtlich seiner Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu verbessern.It is the object of the invention to improve a spindle motor of the type described above, in particular for driving a fan, in terms of its reliability and service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a spindle motor with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments and further advantageous features of the invention are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Spindelmotor zum Antrieb eines Lüfters umfasst ein feststehendes Motorbauteil, ein relativ zum feststehenden Motorbauteil drehbares Motorbauteil, ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung des drehbaren Motorbauteils relativ zum feststehenden Motorbauteil, wobei das fluiddynamische Lagersystem mindestens ein fluiddynamisches Radiallager und mindestens ein fluiddynamisches Axiallager umfasst, Mittel zur Erzeugung einer axialen Kraft zur Vorspannung des fluiddynamischen Axiallagers und ein elektromagnetisches Antriebssystem zum Drehantrieb des drehbaren Motorbauteils.The spindle motor according to the invention for driving a fan comprises a fixed motor component, a motor component rotatable relative to the stationary motor component, a fluid dynamic bearing system for pivotally mounting the rotatable motor component relative to the stationary engine component, wherein the fluid dynamic bearing system comprises at least one fluid dynamic radial bearing and at least one fluid dynamic thrust bearing, means for Generation of an axial force for biasing the fluid dynamic thrust bearing and an electromagnetic drive system for rotary drive of the rotatable engine component.

Der Spindelmotor zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft sowohl Mittel zur Erzeugung einer magnetischen Kraft als auch Mittel zur Erzeugung einer aerodynamischen Kraft umfassen.The spindle motor is characterized in that the means for generating the axial force comprise both means for generating a magnetic force and means for generating an aerodynamic force.

Mit anderen Worten wird die Gegenkraft zum fluiddynamischen Axiallager sowohl durch magnetische Mittel als auch aerodynamische Mittel erzeugt. Die aerodynamische Kraft kann aber auch in Richtung der fluiddynamischen Kraft wirken und dabei zum Justieren der in axialer Richtung wirkenden Lagerkräfte benutzt werden.In other words, the counterforce to the fluid dynamic thrust bearing is generated by both magnetic means and aerodynamic means. However, the aerodynamic force can also act in the direction of the fluid-dynamic force and thereby be used for adjusting the forces acting in the axial direction of the bearing forces.

Sämtliche in axialer Richtung auf das rotierende Bauteil des Motors wirkenden Kräfte müssen dabei im Gleichgewicht sein.All forces acting in the axial direction on the rotating component of the engine must be in equilibrium.

Auf das rotierende Motorbauteil wirkt zum einen die axiale Kraft des fluiddynamischen Axiallagers. Dieser Kraft des fluiddynamischen Axiallagers entgegen wirkt zum einen die Gewichtskraft des rotierenden Motorbauteils sowie magnetische Kräfte zur Vorspannung des fluiddynamischen Axiallagers als auch aerodynamische Kräfte, die im besonderen durch die Luftströmung des Lüfterrades erzeugt werden. On the rotating motor component acts on the one hand, the axial force of the fluid dynamic thrust bearing. This force of the fluid dynamic thrust bearing counteracts the one hand, the weight of the rotating motor component and magnetic forces for biasing the fluid dynamic thrust bearing and aerodynamic forces that are generated in particular by the air flow of the fan.

Die Summe aller auf das rotierende Motorbauteil wirkenden Kräfte muss derart eingestellt werden, dass die axiale Flughöhe des rotierenden Motorbauteils in Bezug auf die gegenüberliegende Lagerfläche des feststehenden Motorbauteils im Bereich des Axiallagers zwischen 4 bis 100 Mikrometer beträgt und das in jeder Betriebslage und unter jeder Betriebsbedingung des Motors.The sum of all the forces acting on the rotating engine component forces must be adjusted so that the axial flying height of the rotating engine component with respect to the opposite bearing surface of the stationary engine component in the region of the thrust bearing between 4 to 100 microns and that in each operating position and under each operating condition of the engine.

Die Mittel zur Erzeugung der magnetischen Kraft umfassen vorzugsweise die Statoranordnung und den Rotormagneten des elektromagnetischen Antriebssystems, die beide axial zueinander versetzt angeordnet sind, so dass sich eine axiale magnetische Kraftkomponente ergibt, die der axialen Kraft des fluiddynamischen Axiallagers entgegen wirkt. Der axiale Versatz bezieht sich hier und im Folgenden jeweils auf die axiale Lage der magnetischen Zentren.The means for generating the magnetic force preferably comprise the stator assembly and the rotor magnet of the electromagnetic drive system, both of which are arranged axially offset from each other, so that an axial magnetic force component results, which counteracts the axial force of the fluid dynamic thrust bearing. The axial offset refers here and below in each case to the axial position of the magnetic centers.

Alternativ oder zusätzlich zu diesem axialen Versatz des elektromagnetischen Antriebssystems kann die magnetische Kraft mit Hilfe eines ferromagnetischen Zugrings erzeugt werden, der unterhalb der Stirnseite des Rotormagneten angeordnet ist. Der Zugring wird vom Rotormagneten magnetisch angezogen und erzeugt eine axiale Kraft, die der axialen Kraft des fluiddynamischen Axiallagers entgegenwirkt.Alternatively or in addition to this axial displacement of the electromagnetic drive system, the magnetic force can be generated by means of a ferromagnetic pull ring, which is arranged below the end face of the rotor magnet. The pull ring is magnetically attracted to the rotor magnet and generates an axial force which counteracts the axial force of the fluid dynamic thrust bearing.

Wie bereits oben erwähnt wurde, können die beiden Möglichkeiten der Erzeugung einer magnetischen axialen Gegenkraft Fmag zum fluiddynamischen Axiallager miteinander kombiniert werden oder aber jeweils eigenständig verwendet werden. Typischerweise ist die Summe dieser magnetischen Kräfte Fmag etwa 0,25 N bis 2 N groß, bevorzugt zwischen 0,5 N und 1 N groß.As already mentioned above, the two possibilities of generating a magnetic axial counterforce F mag to the fluid dynamic thrust bearing can be combined or used independently. Typically, the sum of these magnetic forces F mag is about 0.25 N to 2 N, preferably between 0.5 N and 1 N.

Zusätzlich zu der Erzeugung der magnetischen Kraft wird erfindungsgemäß eine aerodynamische Kraft erzeugt und zwar durch ein am Rotorbauteil angeordnetes Lüfterrad. Das Lüfterrad erzeugt eine axiale aerodynamische Kraft Faero, die vorzugsweise der axialen Kraft des fluiddynamischen Lagers Ffluid entgegenwirkt. Alternativ kann die axiale aerodynamische Kraft Faero aber auch in die gleiche Richtung wie die axiale Kraft des fluiddynamischen Lagers Ffluid wirken.In addition to the generation of the magnetic force, an aerodynamic force is generated according to the invention by a fan wheel arranged on the rotor component. The fan generates an axial aerodynamic force F aero , which preferably counteracts the axial force of the fluid dynamic bearing F fluid . Alternatively, however, the axial aerodynamic force F aero can also act in the same direction as the axial force of the fluid dynamic bearing F fluid .

Zusätzlich wirkt auf das rotierende Motorbauteils noch die Gewichtskraft FG, die, je nach Betriebslage, d. h. Einbaulage des Motors, sich entweder zur axialen Kraft des fluiddynamischen Axiallagers addiert oder subtrahiert.In addition, the weight force F G which, depending on the operating position, ie installation position of the motor, either adds to or subtracts from the axial force of the fluid-dynamic thrust bearing acts on the rotating engine component.

Die axialen Kräfte, die durch das fluiddynamische Axiallager, die Gewichtskraft des Rotorbauteils, die magnetischen axialen Kräfte sowie die aerodynamische axiale Kraft gebildet werden, müssen derart abgestimmt sein, dass sich im Bereich des Axiallagers eine Flughöhe des Rotorbauteils im Bereich zwischen 4 bis 5 Mikrometern ergibt. Diese Flughöhe stellt sich also bei einem Gleichgewicht der axialen Kräfte ein, wenn ± FG + Fmag ± Faero = Ffluid gilt, wobei das Vorzeichen der Gewichtskraft FG von der Einbaulage des Motors abhängt und das Vorzeichen der axialen aerodynamischen Kraft Faero von der Richtung des vom Lüfter generierten Luftstroms abhängt. Der Betrag der axialen aerodynamischen Kraft ist üblicherweise kleiner als der Betrag der axialen magnetischen Kraft, jedenfalls nicht wesentlich größer als diese, so dass das Austarieren der Kräfte möglich ist.The axial forces, which are formed by the fluid dynamic thrust bearing, the weight of the rotor component, the magnetic axial forces and the aerodynamic axial force must be adjusted so that in the region of the thrust bearing an altitude of the rotor component in the range between 4 to 5 microns results , This altitude thus sets in an equilibrium of the axial forces, if ± F G + F mag ± F aero = F fluid applies, the sign of the weight F G depends on the installation position of the engine and the sign of the axial aerodynamic force F aero depends on the direction of the fan generated airflow. The amount of the axial aerodynamic force is usually smaller than the amount of the axial magnetic force, at least not much larger than this, so that the balancing of the forces is possible.

Die Erfindung kann auch auf in radialer Richtung verlaufende Luftströme, wie sie zum Beispiel von einem Radiallüfter generiert werden, angewandt werden. In diesem Fall kann der radiale Luftstrom weiterhin eine axiale Komponente aufweisen, die wie zuvor beschrieben zur Justierung der axialen Kräfte benutzt werden kann.The invention may also be applied to radially extending airflows, such as those generated by a radial fan. In this case, the radial air flow may further comprise an axial component which may be used to adjust the axial forces as previously described.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, die radiale Komponente, der durch den Luftstrom eines Axiallüfters oder insbesondere eines Radiallüfters generierten Kraft, zur Unterstützung der radialen Lagerung des Spindelmotors zu verwenden.However, it may also be advantageous to use the radial component of the force generated by the air flow of an axial fan or in particular a radial fan to support the radial bearing of the spindle motor.

Es ist bei der Justierung der axialen und radialen Lagerkräfte von Vorteil, eine weitgehend symmetrische Verteilung der aerodynamischen Kraft zu erzielen. Im Falle eines Axiallüfters ist es dabei vorteilhaft, wenn der Luftstrom auf eine ebene, senkrecht zur Rotationsachse des Spindelmotors angeordnete Fläche trifft. Bei einem Radiallüfter kann zum Beispiel eine in radialer Richtung beabstandete, kreisförmige und konzentrisch zur Drehachse ausgebildete Umrandung günstig sein, um eine symmetrische Verteilung der aerodynamischen Kraft zu erzielen.It is in the adjustment of the axial and radial bearing forces of advantage to achieve a largely symmetrical distribution of the aerodynamic force. In the case of an axial fan, it is advantageous if the air flow strikes a plane surface arranged perpendicular to the axis of rotation of the spindle motor. In a radial fan, for example, a radially spaced, circular and concentric with the axis of rotation trained border may be beneficial to achieve a symmetrical distribution of the aerodynamic force.

Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf einen Lüfter mit einem Spindelmotor gemäß den oben genannten Merkmalen zum Antrieb des Lüfterrades.The invention equally relates to a fan with a spindle motor according to the above features for driving the fan wheel.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher beschrieben. Hierbei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.The invention will be described in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the drawing figures. This results in further features and advantages of the invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen: Brief description of the drawings:

1 zeigt einen Schnitt durch einen Lüftermotor mit fluiddynamischem Lagersystem gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. 1 shows a section through a fan motor with fluid dynamic storage system according to a preferred embodiment of the invention.

2 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausgestaltung eines Lüftermotors mit fluiddynamischem Lagersystem. 2 shows a section through another embodiment of a fan motor with fluid dynamic storage system.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention

Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem, wie er beispielsweise zum Antrieb eines Miniatur-Lüfters verwendet wird. Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, an der eine feststehende Lagerbuchse 12 angeordnet ist. Die Lagerbuchse 12 weist eine zentrale Lagerbohrung auf und bildet zusammen mit der Basisplatte 10 das feststehende Bauteil des Spindelmotors. In die Lagerbohrung der Lagerbuchse 12 ist eine Welle 14 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig, d. h. nur um einige Mikrometer kleiner ist, als der Durchmesser der Lagerbohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 12 und der Welle 14 verbleibt ein Lagerspalt 16 von wenigen Mikrometern Breite. Der Lagerspalt 16 ist mit einem geeigneten Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 14 und der Lagerbuchse 12 bilden zwei fluiddynamische Radiallager 20, 22 aus, mittels denen die Welle 14 um eine Rotationsachse 18 drehbar in der Lagerbuchse 12 gelagert ist. Die Radiallager 20, 22 sind durch Lagerrillenstrukturen 20a, 22a gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Welle 14 und/oder der Lagerbuchse 12 aufgebracht sind. Die Lagerrillenstrukturen 20a, 22a üben bei Rotation der Welle 14 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 16 zwischen Welle 14 und Lagerbuchse 12 befindliche Lagerfluid aus, so dass im Lagerspalt 16 ein hydrodynamischer Druck aufgebaut wird, der die Radiallager 20, 22 tragfähig macht. Das obere Radiallager 20 hat vorzugsweise asymmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen 20a, die das Lagerfluid überwiegend in Richtung des unteren Radiallagers 22 pumpen. Das untere Radiallager 22 umfasst vorzugsweise symmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen 22a, die eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 14 zur Mitte (Apex) des unteren Radiallagers 22 hin erzeugen.The 1 shows a section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing system, as used for example for driving a miniature fan. The spindle motor comprises a base plate 10 on which a fixed bushing 12 is arranged. The bearing bush 12 has a central bearing bore and forms together with the base plate 10 the fixed component of the spindle motor. In the bearing bore of the bearing bush 12 is a wave 14 used, whose diameter is slightly, ie only smaller by a few microns, than the diameter of the bearing bore. Between the surfaces of the bearing bush 12 and the wave 14 there remains a bearing gap 16 a few microns wide. The bearing gap 16 is filled with a suitable bearing fluid, such as a bearing oil. The opposite surfaces of the shaft 14 and the bearing bush 12 form two fluid dynamic radial bearings 20 . 22 out, by means of which the shaft 14 around a rotation axis 18 rotatable in the bearing bush 12 is stored. The radial bearings 20 . 22 are through bearing groove structures 20a . 22a marked on the surface of the shaft 14 and / or the bearing bush 12 are applied. The bearing groove structures 20a . 22a practice with rotation of the shaft 14 a pumping action on the in the bearing gap 16 between wave 14 and bearing bush 12 located bearing fluid, so that in the bearing gap 16 a hydrodynamic pressure is built up, which is the radial bearings 20 . 22 makes it workable. The upper radial bearing 20 preferably has asymmetrically formed Lagerrillenstrukturen 20a that the bearing fluid predominantly toward the lower radial bearing 22 pump. The lower radial bearing 22 preferably comprises symmetrically formed bearing groove structures 22a which provides a uniform pumping action in both directions of the bearing gap 14 to the middle (apex) of the lower radial bearing 22 create.

Ein freies Ende der Welle 14 ist mit einem Rotorbauteil 24 verbunden, welches einen zylindrischen Ansatz 24a aufweist, der die Lagerbuchse 12 teilweise umgibt. Eine untere, ebene Fläche des Rotorbauteils 24 bildet zusammen mit einer angrenzenden Stirnfläche der Lagerbuchse 12 ein fluiddynamisches Axiallager 26 aus. Hierbei ist die Stirnfläche der Lagerbuchse 12 und/oder die gegenüberliegende Fläche des Rotorbauteils 24 mit vorzugsweise spiralförmigen Lagerrillenstrukturen (nicht dargestellt) versehen, die bei Rotation der Welle 14 eine radial nach innen in Richtung des Radiallagers 20 gerichtete Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 16 zwischen dem Rotorbauteil 24 und der oberen Stirnseite der Lagerbuchse 12 befindliche Lagerfluid ausübt, so dass das Axiallager 26 tragfähig wird. Es kann aber auch vorteilhaft sein, das Axiallager 26 mit fischgrätenartigen (herringbone) Lagerrillenstrukturen zu versehen. Die Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers wirkt in Richtung 42, wobei die Lagerfläche des Rotorbauteils 24 von der gegenüberliegenden Lagerfläche der Lagerbuchse 12 abhebt und einen radialen verlaufenden Lagerspalt von einigen bis einigen zehn Mikrometern Breite bildet. Dieser radial verlaufende Lagerspalt wird auch als Flughöhe des Rotorbauteils 24 bezeichnet. Am Rotorbauteil 24 ist ein Lüfterrad 40 befestigt. Vorzugsweise kann auch das Rotorbauteil selbst als Lüfterrad ausgebildet sein.A free end of the wave 14 is with a rotor component 24 connected, which has a cylindrical approach 24a which has the bearing bush 12 partially surrounds. A lower, planar surface of the rotor component 24 forms together with an adjacent end face of the bearing bush 12 a fluid dynamic thrust bearing 26 out. Here, the end face of the bearing bush 12 and / or the opposite surface of the rotor component 24 provided with preferably spiral-shaped Lagerrillenstrukturen (not shown), the rotation of the shaft 14 a radially inward toward the radial bearing 20 directed pumping action on the in the bearing gap 16 between the rotor component 24 and the upper end of the bearing bush 12 located bearing fluid exerts, so that the thrust bearing 26 becomes sustainable. But it can also be advantageous, the thrust bearing 26 to provide herringbone bearing groove structures. The bearing force of the fluid dynamic thrust bearing acts in the direction 42 , wherein the bearing surface of the rotor component 24 from the opposite bearing surface of the bearing bush 12 lifts and forms a radial bearing gap of several to several tens of microns wide. This radially extending bearing gap is also used as the flying height of the rotor component 24 designated. At the rotor component 24 is a fan 40 attached. Preferably, the rotor component itself may be formed as a fan.

In der Lagerbuchse 12 ist vorzugsweise ein Rezirkulationskanal 28 angeordnet, der einen am radial äußeren Rand des Axiallagers 26 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 16 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 20 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 16 direkt miteinander verbindet und eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagersystem unterstützt. Der Rezirkulationskanal 28 ist vorzugsweise schräg in der Lagerbuchse 12 angeordnet und vollständig mit Lagerfluid gefüllt.In the bearing bush 12 is preferably a recirculation channel 28 arranged, one at the radially outer edge of the thrust bearing 26 located section of the storage gap 16 with one below the lower radial bearing 20 located section of the storage gap 16 directly connects and supports a circulation of the bearing fluid in the storage system. The recirculation channel 28 is preferably oblique in the bearing bush 12 arranged and completely filled with bearing fluid.

Der Lagerspalt 16 umfasst einen axialen Abschnitt, der sich entlang der Welle 14 und der beiden Radiallager 20, 22 erstreckt, und einen radialen Abschnitt, der sich entlang der Stirnseite der Lagerbuchse 12 und des Axiallagers 26 erstreckt. Am radial äußeren Ende seines radialen Abschnitts geht der Lagerspalt 16 in einen Spalt mit größerem Spaltabstand über, welcher seinerseits in einen axialen Abschnitt übergeht, der sich entlang des Außenumfangs der Lagerbuchse 12 zwischen der Lagerbuchse 12 und dem zylindrischen Ansatz 24a des Rotorbauteils 24 erstreckt und einen Dichtungsspalt 36 bildet. Die äußere Mantelfläche der Lagerbuchse 12 sowie die innere Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes 24a sind weitgehend zylindrisch, jedoch vorzugsweise leicht konisch geneigt und bilden die Begrenzung des Dichtungsspaltes 36.The bearing gap 16 includes an axial section extending along the shaft 14 and the two radial bearings 20 . 22 extends, and a radial portion extending along the end face of the bearing bush 12 and the thrust bearing 26 extends. At the radially outer end of its radial portion of the bearing gap is 16 into a gap with a greater gap distance, which in turn merges into an axial section which extends along the outer circumference of the bearing bush 12 between the bearing bush 12 and the cylindrical approach 24a of the rotor component 24 extends and a sealing gap 36 forms. The outer surface of the bearing bush 12 and the inner circumferential surface of the cylindrical extension 24a are largely cylindrical, but preferably slightly tapered and form the boundary of the sealing gap 36 ,

An der in der Basisplatte 10 befestigten Seite weist die Lagerbuchse 12 eine Aussparung auf, deren Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Die Lagerbuchse 12 ist an dieser Seite durch eine Abdeckplatte 30 verschlossen. Innerhalb der Aussparung der Lagerbuchse 12 ist ein Stopperbauteil in Form eines mit der Welle 14 einteilig verbundenen Stopperrings 14a angeordnet, das einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 14 aufweist. Die Aussparung in der Lagerbuchse 12, in welcher der Stopperring 14a angeordnet ist, ist mit dem Lagerspalt 16 sowie dem Rezirkulationskanal 28 verbunden und vollständig mit Lagerfluid gefüllt. Bei einer übermäßigen axialen Bewegung der Welle 14 stößt der Stopperring 14a an einer Stufe der Lagerbuchse an, die durch den Übergang zwischen der Lagerbohrung und der Aussparung gebildet wird. Der Stopperring 14a verhindert dadurch ein Herausfallen der Welle 14 aus der Bohrung der Lagerbuchse 12. Auf den sich gegenüberliegenden Flächen des Stopperrings 14a und der Lagerbuchse 12 und/oder der Abdeckplatte 30 können auch Lagerrillenstrukturen eingebracht werden, die eine zusätzliche, fluiddynamische, axiale Lagerung bewirken. Diese Lagerrillenstrukturen können zum Beispiel fischgrätenartig oder spiralförmig ausgebildet sein.At the in the base plate 10 fixed side has the bearing bush 12 a recess whose diameter is significantly larger than the diameter of the bearing bore. The bearing bush 12 is on this side by a cover plate 30 locked. Inside the recess of the bearing bush 12 is a stopper member in the form of one with the shaft 14 one-piece connected stop locking 14a arranged, which has an enlarged outer diameter in the Comparison to the diameter of the shaft 14 having. The recess in the bearing bush 12 in which the stopper ring 14a is arranged, is with the bearing gap 16 and the recirculation channel 28 connected and completely filled with bearing fluid. In case of excessive axial movement of the shaft 14 the stopper ring hits 14a at a stage of the bearing bush, which is formed by the transition between the bearing bore and the recess. The stopper ring 14a prevents falling out of the shaft 14 from the bore of the bearing bush 12 , On the opposite surfaces of the stop locking 14a and the bearing bush 12 and / or the cover plate 30 It is also possible to introduce bearing groove structures which bring about additional, fluid-dynamic, axial bearing. These bearing groove structures may be formed, for example, fishbone-like or spiral.

Der Spindelmotor weist ein elektromagnetisches Antriebssystem auf, das aus einer Statoranordnung 32 besteht, die an der Basisplatte 10 befestigt ist. Radial gegenüberliegend der Statoranordnung 32 ist an einer inneren Umfangsfläche eines Randes 24b des Rotorbauteils 24 ein Rotormagnet 34 angeordnet. Der Rotormagnet 34 umgibt die Statoranordnung 32 in radialer Richtung konzentrisch unter Bildung eines Luftspaltes. Dargestellt ist ein Außenläufermotor.The spindle motor has an electromagnetic drive system consisting of a stator assembly 32 that exists at the base plate 10 is attached. Radially opposite the stator assembly 32 is on an inner peripheral surface of a rim 24b of the rotor component 24 a rotor magnet 34 arranged. The rotor magnet 34 surrounds the stator assembly 32 concentric in the radial direction to form an air gap. Shown is an external rotor motor.

Da das fluiddynamische Axiallager 26 lediglich eine axiale Kraft Ffluid in eine Richtung, nämlich Richtung 42, erzeugt, ist es notwendig, eine entsprechende Vorspannung, also Gegenkraft, vorzusehen, damit das Lager im axialen Gleichgewicht ist.Since the fluid dynamic thrust bearing 26 only an axial force F fluid in one direction, namely direction 42 , Generated, it is necessary to provide a corresponding bias, ie counterforce, so that the bearing is in axial balance.

Die axiale Vorspannung des fluiddynamischen Axiallagers 26 wird zum einen auf magnetische Weise erreicht, indem die Statoranordnung 32 und der Rotormagnet 34 axial zueinander versetzt angeordnet sind, so dass sich eine magnetische Kraft Fmag in axialer Richtung ergibt, die der Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 26 entgegen wirkt.The axial preload of the fluid dynamic thrust bearing 26 is achieved on the one hand in a magnetic manner by the stator assembly 32 and the rotor magnet 34 axially offset from each other, so that there is a magnetic force F mag in the axial direction, the bearing force of the fluid dynamic thrust bearing 26 counteracts.

Dieser axiale Versatz d der jeweiligen magnetischen Mittelpunkte der Statoranordnung 32 bzw. des Rotormagneten 34 ist in 1 dargestellt.This axial offset d of the respective magnetic centers of the stator assembly 32 or the rotor magnet 34 is in 1 shown.

Des Weiteren kann eine magnetische Axialkraft Fmag durch die Anordnung eines Zugrings 38 an der Basisplatte 10 erreicht werden.Furthermore, a magnetic axial force F mag by the arrangement of a pull ring 38 on the base plate 10 be achieved.

Der Zugring 38 ist axial unterhalb der Stirnseite des Rotormagneten 34 angeordnet und wird vom Rotormagneten 34 magnetisch angezogen, so dass sich eine magnetische Kraft Fmag in Richtung 44 ergibt, die der Axialkraft des fluiddynamischen Axiallagers Ffluid in Richtung 42 entgegen wirkt.The pull ring 38 is axially below the end face of the rotor magnet 34 arranged and used by the rotor magnet 34 magnetically attracted, so that a magnetic force F mag in the direction 44 results in the axial force of the fluid dynamic thrust bearing F fluid in the direction 42 counteracts.

Die beiden Möglichkeiten der magnetischen Vorspannung können sowohl einzeln verwendet werden als auch in Kombination miteinander.The two possibilities of magnetic preload can be used individually as well as in combination with each other.

Ferner wird erfindungsgemäß eine Vorspannung für das fluiddynamische Axiallager 26 durch Erzeugen einer aerodynamischen Kraft erreicht. Diese aerodynamische Kraft wird durch ein Lüfterrad 40 erzeugt, welches in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Luftströmung in Richtung 42 erzeugt.Further, according to the invention, a bias for the fluid dynamic thrust bearing 26 achieved by generating an aerodynamic force. This aerodynamic force is provided by a fan 40 generated, which in an advantageous embodiment, an air flow in the direction 42 generated.

Dadurch wird eine auf das Rotorbauteil 24 wirkende aerodynamische Kraft Faero in Richtung 44 erzeugt, die der Kraft Ffluid des fluiddynamischen Axiallagers entgegen wirkt.As a result, one on the rotor component 24 acting aerodynamic force F aero towards 44 generates, which counteracts the force F fluid of the fluid dynamic thrust bearing.

Die aerodynamische Kraft Faero kann alternativ aber auch in Richtung der fluiddynamischen Kraft wirken und so zum Justieren der in axialer Richtung wirkenden Lagerkräfte benutzt werden. Dies kann zum Beispiel in einer Ausgestaltung der Erfindung der Fall sein, in welcher das Lüfterrad einen Luftstrom in Richtung 44 generiert. In diesem Falle wird also eine auf das Rotorbauteil 24 wirkende aerodynamische Kraft Faero in Richtung der fluiddynamischen Kraft erzeugt, wobei beide Kräfte entgegen der magnetischen Kraft Fmag wirken.Alternatively, the aerodynamic force F aero can also act in the direction of the fluid-dynamic force and thus be used to adjust the bearing forces acting in the axial direction. This may be the case, for example, in one embodiment of the invention, in which the fan wheel an air flow in the direction 44 generated. In this case, therefore, one on the rotor component 24 acting aerodynamic force F aero generated in the direction of the fluid dynamic force, both forces acting against the magnetic force F mag .

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Basisplatte 10 sich in radialer Richtung bis zum äußeren Umfang des Lüfterrads 40 oder darüber hinaus erstreckt. Dadurch kann im Bereich des Lüfterrads 40 eine ebene Fläche senkrecht zur Rotationsachse ausgebildet sein, auf die der generierte Luftstrom treffen kann, so dass die aerodynamische Kraft Faero in Richtung 44 maximiert wird. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn sich, wie in der 1 dargestellt, die Basisplatte 10 in radialer Richtung nur bis zum Bereich des Randes 24b des Rotorbauteils erstreckt. Somit können zum Beispiel eine platzsparende Bauform und ein geringer Materialverbrauch erzielt werden. Des weiteren kann dadurch die Oberfläche der Blätter des Lüfterrads 40 maximiert werden und somit ein effizienter Lüfter hergestellt werden.It may be advantageous if the base plate 10 in the radial direction to the outer periphery of the fan 40 or beyond. This can be done in the area of the fan 40 a plane surface perpendicular to the axis of rotation to be able to hit the generated air flow, so that the aerodynamic force F aero towards 44 is maximized. But it can also be advantageous if, as in the 1 shown, the base plate 10 in the radial direction only up to the area of the edge 24b of the rotor component extends. Thus, for example, a space-saving design and low material consumption can be achieved. Furthermore, this can be the surface of the blades of the fan 40 be maximized and thus an efficient fan can be made.

Auch die Gewichtskraft FG des rotierenden Motorbauteils inklusive Lüfterrad 40 ist zu berücksichtigen. Je nach Einbaulage des Spindelmotors wirkt diese Gewichtskraft FG entgegen der Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 26 oder aber in dieselbe Richtung der Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 26.Also, the weight F G of the rotating engine component including fan 40 is taken into account. Depending on the installation position of the spindle motor, this weight force F G counteracts the bearing force of the fluid dynamic thrust bearing 26 or in the same direction of the bearing force of the fluid dynamic thrust bearing 26 ,

Erfindungsgemäß werden die axialen Kräfte des fluiddynamischen Axiallagers 26 (Ffluid), die magnetischen Mittel zur Erzeugung einer magnetischen Axialkraft Fmag sowie die aerodynamischen Mittel zur Erzeugung einer aerodynamischen Axialkraft Faero als auch die Gewichtskraft FG so bestimmt, dass sich im Bereich des Axiallagers eine Flughöhe, d. h. eine Lagerspaltbreite im Bereich des Axiallagers 26, zwischen 4 bis 100 Mikrometern ergibt. Dies soll für alle Betriebsbedingungen des Spindelmotors bzw. des Lüfters gelten.According to the invention, the axial forces of the fluid-dynamic thrust bearing 26 (F fluid ), the magnetic means for generating a magnetic axial force F mag and the aerodynamic means for generating an aerodynamic axial force F aero and the weight F G determined so that in the axial bearing an altitude, ie a Bearing gap width in the area of the thrust bearing 26 , between 4 to 100 microns. This should apply to all operating conditions of the spindle motor or the fan.

2 zeigt eine gegenüber 1 abgewandelte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem. 2 shows one opposite 1 modified embodiment of a spindle motor with fluid dynamic storage system.

Mit Bezug auf 1 sind in 2 gleiche Bauteile mit identischer oder ähnlicher Formgebung und Funktion mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei jedoch in 2 den Bezugszeichen jeweils eine „1” vorangestellt wurde. Beispielsweise entspricht die Welle 114 in 2 der Welle 14 in 1.Regarding 1 are in 2 identical components with identical or similar shape and function denoted by the same reference numerals, but in 2 the reference numerals in each case a "1" has been prefixed. For example, the shaft corresponds 114 in 2 the wave 14 in 1 ,

Der Spindelmotor von 2 weist gegenüber dem Spindelmotor von 1 eine größere Bauhöhe auf, was man insbesondere auch daran erkennt, dass die Lagerbuchse 112 lang gestreckt ausgebildet ist und die beiden fluiddynamischen Radiallager 120, 122 im Vergleich zu 1 einen deutlich größeren axialen Abstand voneinander haben.The spindle motor of 2 points opposite to the spindle motor of 1 a larger height, which is particularly recognizable by the fact that the bearing bush 112 long stretched and the two fluid dynamic radial bearings 120 . 122 compared to 1 have a significantly greater axial distance from each other.

In 2 ist im Vergleich zu 1 keine Basisplatte dargestellt, sondern der Spindelmotor in 1 kann mit einem freien Ende der Lagerbuchse 112 beliebig in einer Aufnahme oder Halterung montiert werden. In der dargestellten Form ist der Spindelmotor betriebsfertig montiert.In 2 is compared to 1 no base plate shown, but the spindle motor in 1 Can with a free end of the bearing bush 112 can be mounted as desired in a holder or holder. In the illustrated form, the spindle motor is mounted ready for use.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die Statoranordnung 132 unmittelbar an der Lagerbuchse 112 angeordnet und durch einen Luftspalt vom Rotormagnet 134 getrennt, der an einem inneren Rand 124b des Rotorbauteils 124 angeordnet ist.In this embodiment of the invention, the stator assembly 132 directly on the bearing bush 112 arranged and through an air gap from the rotor magnet 134 separated, at an inner edge 124b of the rotor component 124 is arranged.

Das Rotorbauteil 124 selbst ist auf einem freien Ende der Welle 114 montiert, wobei eine untere Fläche des Rotorbauteils 124 zusammen mit einer oberen Stirnfläche der Lagerbuchse 112 ein fluiddynamisches Axiallager 126 ausbildet.The rotor component 124 itself is on a free end of the wave 114 mounted, wherein a lower surface of the rotor member 124 together with an upper end face of the bearing bush 112 a fluid dynamic thrust bearing 126 formed.

Das untere Ende des Lagers im Bereich des Stopperrings 114a ist durch eine Abdeckplatte 130 verschlossen, während das obere Ende des Lagers bzw. des Lagerspalts 116 radial außerhalb des Axiallagers 126 in einen Dichtungsspalt 136 übergeht, der entsprechend, wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, ausgebildet ist.The lower end of the bearing in the area of the stop locking 114a is through a cover plate 130 closed, while the upper end of the bearing or the bearing gap 116 radially outside of the thrust bearing 126 in a sealing gap 136 passes, which, as related to 1 described, is formed.

Das fluiddynamische Axiallager 126 erzeugt im Betrieb eine axiale Kraft Ffluid in Richtung 142, d. h., die Unterseite des Rotorbauteils 124 schwebt auf einem Fluidfilm durch den Lagerspalt 126 getrennt über der oberen Stirnfläche der Lagerbuchse 112. Der Abstand zwischen der Stirnfläche der Lagerbuchse 112 und der Unterseite des Rotorbauteils 124 während des Betriebs des Lagers wird als sogenannte Flughöhe bezeichnet und kann zwischen 4 und 100 Mikrometer betragen.The fluid dynamic thrust bearing 126 generates an axial force F fluid in the direction during operation 142 , ie, the underside of the rotor component 124 floats on a fluid film through the bearing gap 126 separated over the upper end face of the bearing bush 112 , The distance between the end face of the bearing bush 112 and the underside of the rotor component 124 during operation of the warehouse is referred to as so-called altitude and can be between 4 and 100 microns.

Um diese Flughöhe in den entsprechend vorgegebenen Grenzen einzustellen, ist es notwendig, eine Gegenkraft zur axialen Lagerkraft (Ffluid) des Axiallagers 126 zu erzeugen, damit sich ein axiales Gleichgewicht einstellt.To set this altitude in the appropriate limits, it is necessary, a counterforce to the axial bearing force (F fluid ) of the thrust bearing 126 to generate, so that an axial equilibrium is established.

Diese axiale Vorspannung für das fluiddynamische Axiallager 126 wird erfindungsgemäß zum einen auf magnetische Weise erreicht, indem die Statoranordnung 132 und der Rotortmagnet 134 axial zueinander versetzt angeordnet sind.This axial preload for the fluid dynamic thrust bearing 126 According to the invention achieved on the one hand in a magnetic manner by the stator assembly 132 and the rotor magnet 134 axially offset from one another.

Mit anderen Worten befindet sich die magnetische Mitte des Rotormagneten 134 in Richtung 142 versetzt zur magnetischen Mitte der Statoranordnung 132, und zwar um einen sogenannten axialen Versatz d.In other words, the magnetic center of the rotor magnet is located 134 in the direction 142 offset to the magnetic center of the stator assembly 132 , namely by a so-called axial offset d.

Dadurch ergibt sich eine axial gerichtete magnetische Kraft Fmag in Richtung 144, die der Lagerkraft Ffluid des fluiddynamischen Axiallagers 126 entgegenwirkt und verhindert, dass die Flughöhe des Axiallagers, also die Breite des Lagerspalts 116 im Bereich des Axiallagers, zu groß wird.This results in an axially directed magnetic force F mag in the direction 144 , the bearing force F fluid of the fluid dynamic thrust bearing 126 counteracts and prevents the altitude of the thrust bearing, ie the width of the bearing gap 116 in the area of the thrust bearing, gets too big.

Zusätzlich wird erfindungsgemäß eine Vorspannung für das fluiddynamische Axiallager 126 durch aerodynamische Mittel erreicht.In addition, according to the invention, a bias for the fluid dynamic thrust bearing 126 achieved by aerodynamic means.

Da der Spindelmotor vorzugsweise zum Antrieb eines Lüfterrades 140 verwendet wird, kann die durch das Lüfterrad 140 erzeugte aerodynamische Kraft zur Erzeugung einer aerodynamischen Vorspannung für das fluiddynamische Axiallager 126 genutzt werden.Since the spindle motor is preferably for driving a fan wheel 140 can be used by the fan 140 generated aerodynamic force to generate an aerodynamic bias for the fluid dynamic thrust bearing 126 be used.

Das Lüfterrad 140 erzeugt in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise eine Luftströmung in Richtung 142. Dadurch wird eine auf das Rotorbauteil 124 wirkende aerodynamische Kraft Faero in Richtung 144 erzeugt, die der Kraft Ffluid des fluiddynamischen Axiallagers 126 entgegenwirkt.The fan wheel 140 generated in a preferred embodiment of the invention, for example, an air flow in the direction 142 , As a result, one on the rotor component 124 acting aerodynamic force F aero towards 144 generated, the force F fluid of the fluid dynamic thrust bearing 126 counteracts.

Die Gewichtskraft FG des rotierenden Motorbauteils 124 und den darauf montierten Lüfterrad 140 ist ebenfalls zu berücksichtigen.The weight F G of the rotating engine component 124 and the fan wheel mounted thereon 140 is also to be considered.

Je nach Einbaulage des Spindelmotors wirkt diese Gewichtskraft FG entweder entgegen der Lagerkraft Ffluid des fluiddynamischen Axiallagers 126 oder in dieselbe Richtung der Lagerkraft Ffluid des fluiddynamischen Axiallagers 126 oder aber bleibt neutral, wenn sich der Spindelmotor in seitlicher Einbaulage befindet.Depending on the installation position of the spindle motor, this weight force F G acts either counter to the bearing force F fluid of the fluid-dynamic thrust bearing 126 or in the same direction of the bearing force F fluid of the fluid dynamic thrust bearing 126 or remains neutral when the spindle motor is in lateral mounting position.

Die axiale Kraft Ffluid des fluiddynamischen Axiallagers 126, die magnetische Axialkraft Fmag sowie die aerodynamische Axialkraft Faero als auch die Gewichtskraft FG werden so bestimmt, dass sich im Betrieb des Axiallagers eine Flughöhe, d. h. eine axiale Lagerspaltbreite im Bereich des Axiallagers 126 zwischen 4 bis 100 Mikrometern ergibt. Die typischen Kräfte bewegen sich bei einem Lüfter im Bereich von beispielsweise 0,5 bis 1 Newton. Zur Auslegung der magnetische Axialkraft Fmag kann auch in der Ausgestaltung der 2 ein Zugring, entsprechend dem Zugring 38 der 1, unterhalb der Stirnseite des Rotormagneten 134 angeordnet sein.The axial force F fluid of the fluid dynamic thrust bearing 126 that likes magnetic axial force F as well as the aerodynamic axial force F aero and the weight F G are determined so that during operation of the thrust bearing an altitude, ie an axial bearing gap width in the region of the thrust bearing 126 between 4 to 100 microns. The typical forces move in a fan in the range of, for example, 0.5 to 1 Newton. For interpretation of the magnetic axial force F mag can also in the embodiment of 2 a pull ring, according to the pull ring 38 of the 1 , below the front of the rotor magnet 134 be arranged.

Das Rotorbauteil 124 kann erfindungsgemäß auch einteilig mit dem Lüfterrad 140 ausgebildet sein und beispielsweise aus Leichtmetall oder Kunststoff bestehen.The rotor component 124 can according to the invention also in one piece with the fan 140 be formed and made of light metal or plastic, for example.

Das gilt für alle beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung.This applies to all described embodiments of the invention.

Der Spindelmotor gemäß 2 hat den Vorteil, dass er bereits ohne Einbau in einen Flansch oder eine Basisplatte betriebsfertig ist und flexibel für jede Anwendung eingesetzt werden kann, indem man die Lagerbuchse 112 an ihrem unteren Ende entsprechend montiert und befestigt. Insbesondere die Ausgestaltung der Lagerbuchse 112 mit einer langen Erstreckung in axialer Richtung und einer relativ hoch liegenden Statoranordnung ermöglicht es den Spindelmotor sicher zu befestigen. Der Spindelmotor kann dabei so ausgestaltet sein, dass in axialer Richtung bis zu 70% der Lagerbuchse 112 über die Statoranordnung 132 hinausragen und somit zur Befestigung des Spindelmotors genutzt werden können.The spindle motor according to 2 has the advantage that it is ready to use even without installation in a flange or a base plate and can be used flexibly for any application by the bushing 112 mounted and attached at its lower end accordingly. In particular, the design of the bearing bush 112 with a long extension in the axial direction and a relatively high-lying stator arrangement allows the spindle motor to secure secure. The spindle motor can be designed so that in the axial direction up to 70% of the bearing bush 112 over the stator arrangement 132 protrude and thus can be used to attach the spindle motor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Basisplattebaseplate
12, 11212, 112
Lagerbuchsebearing bush
14, 11414, 114
Wellewave
14a, 144a14a, 144a
Stopperbauteilstop member
16, 11616, 116
Lagerspaltbearing gap
18, 11818, 118
Rotationsachseaxis of rotation
20, 12020, 120
Radiallagerradial bearings
20a, 120a20a, 120a
LagerrillenstrukturenBearing groove structures
22, 12222, 122
Radiallagerradial bearings
22a, 122a22a, 122a
LagerrillenstrukturenBearing groove structures
24, 12424, 124
Rotorbauteil (Nabe)Rotor component (hub)
24a, 124a24a, 124a
Ansatzapproach
24b, 124b24b, 124b
Randedge
26, 12626, 126
Axiallagerthrust
28, 12828, 128
Rezirkulationskanalrecirculation
30, 13030, 130
Abdeckplattecover
32, 13232, 132
Statoranordnungstator
34, 13434, 134
Rotormagnetrotor magnet
36, 13636, 136
Dichtungsspaltseal gap
3838
Zugringpull ring
40, 14040, 140
Lüfterradfan
42, 14242, 142
Richtungdirection
44, 14444, 144
Richtungdirection
Faero Feroero
Aerodynamische AxialkraftAerodynamic axial force
Ffluid F fluid
Fluiddynamische AxialkraftFluid dynamic axial force
FG F G
Gewichtskraftweight force
Fmag F likes
Magnetische AxialkraftMagnetic axial force
dd
axialer Versatzaxial offset

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007036790 A1 [0002] DE 102007036790 A1 [0002]

Claims (7)

Spindelmotor, insbesondere zum Antrieb eines Lüfters, umfassend: ein feststehendes Motorbauteil (10, 12; 112), ein relativ zum feststehenden Motorbauteil drehbares Motorbauteil (24; 124), ein fluiddynamisches Lagersystem (20, 22, 26; 120, 122, 126) zur Drehlagerung des drehbaren Motorbauteils (24; 124) relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12; 112), wobei das fluiddynamische Lagersystem mindestens ein fluiddynamisches Radiallager (20, 22; 120, 122) und mindestens ein fluiddynamisches Axiallager (26; 126) umfasst, Mittel zur Erzeugung einer axialen Kraft zur Vorspannung des fluiddynamischen Axiallagers (26; 126), und ein elektromagnetisches Antriebssystem (32, 34; 132, 134) zum Drehantrieb des drehbaren Motorbauteils, welche eine am feststehenden Motorbauteil angeordnete Statoranordnung (32; 132) und einen am drehbaren Motorbauteil angeordneten Rotormagneten (34; 134) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft Mittel zur Erzeugung einer aerodynamischen Kraft (40; 140) umfassen.Spindle motor, in particular for driving a fan, comprising: a stationary engine component ( 10 . 12 ; 112 ), a rotatable relative to the stationary engine component engine component ( 24 ; 124 ), a fluid dynamic storage system ( 20 . 22 . 26 ; 120 . 122 . 126 ) for the rotary mounting of the rotatable engine component ( 24 ; 124 ) relative to the stationary engine component ( 10 . 12 ; 112 ), wherein the fluid dynamic bearing system at least one fluid dynamic radial bearing ( 20 . 22 ; 120 . 122 ) and at least one fluid dynamic thrust bearing ( 26 ; 126 ), means for generating an axial force for biasing the fluid dynamic thrust bearing ( 26 ; 126 ), and an electromagnetic drive system ( 32 . 34 ; 132 . 134 ) for the rotary drive of the rotatable engine component, which comprises a stationary motor component arranged on the stator assembly ( 32 ; 132 ) and arranged on the rotatable motor component rotor magnet ( 34 ; 134 ), characterized in that the means for generating the axial force comprises means for generating an aerodynamic force ( 40 ; 140 ). Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft Mittel zur Erzeugung einer magnetischen Kraft (32, 34, 28; 132, 134) umfassen.Spindle motor according to claim 1, characterized in that the means for generating the axial force means for generating a magnetic force ( 32 . 34 . 28 ; 132 . 134 ). Spindelmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der magnetischen Kraft die Statoranordnung (32; 132) und den Rotormagneten (34; 134) des elektromagnetischen Antriebssystems umfassen, die axial um einen Versatz (d) zueinander beabstandet angeordnet sind und eine axiale magnetische Kraft (Fmag) erzeugen, die der axialen Kraft (Ffluid) des fluiddynamischen Axiallagers (26; 126) entgegenwirkt.Spindle motor according to claim 1 or 2, characterized in that the means for generating the magnetic force, the stator assembly ( 32 ; 132 ) and the rotor magnet ( 34 ; 134 ) of the electromagnetic drive system axially spaced apart by an offset (d) and generating an axial magnetic force (F mag ) corresponding to the axial force (F fluid ) of the fluid dynamic thrust bearing (FIG. 26 ; 126 ) counteracts. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der magnetischen Kraft den Rotormagneten (34) des elektromagnetischen Antriebssystems und einen ferromagnetischen Zugring (38) umfassen, wobei der Zugring am feststehenden Motorbauteil (10) axial unterhalb des Rotormagneten (34) angeordnet ist und zusammen mit dem Rotormagneten (34) eine axiale magnetische Kraft (Fmag) erzeugt, die der axialen Kraft des fluiddynamischen Axiallagers (26) entgegenwirkt.Spindle motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means for generating the magnetic force the rotor magnet ( 34 ) of the electromagnetic drive system and a ferromagnetic pull ring ( 38 ), wherein the pull ring on the stationary engine component ( 10 ) axially below the rotor magnet ( 34 ) and together with the rotor magnet ( 34 ) generates an axial magnetic force (F mag ) which corresponds to the axial force of the fluid dynamic thrust bearing (F) ( 26 ) counteracts. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der aerodynamischen Kraft ein Lüfterrad (40; 140) umfassen, das am drehbaren Motorbauteil (24; 124) angeordnet ist und eine axiale aerodynamische Kraft erzeugt, die der axialen Kraft (Ffluid) des fluiddynamischen Axiallagers (26; 126) entgegenwirkt.Spindle motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means for generating the aerodynamic force a fan ( 40 ; 140 ), which on the rotatable engine component ( 24 ; 124 ) and generates an axial aerodynamic force which corresponds to the axial force (F fluid ) of the fluid-dynamic thrust bearing ( 26 ; 126 ) counteracts. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das drehbare Motorbauteil (24; 124) wirkenden axialen Kräfte (Faero, Ffluid, FG, Fmag) so abgestimmt sind, dass sich im Bereich des fluiddynamischen Axiallagers (26; 126) eine Flughöhe des drehbaren Motorbauteils (24; 124) relativ zum feststehenden Motorbauteil (12, 112) von 4–100 Mikrometern ergibt.Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the rotatable engine component ( 24 ; 124 ) axial forces (F aero , F fluid , F G , F mag ) are tuned so that in the region of the fluid dynamic thrust bearing ( 26 ; 126 ) an altitude of the rotatable engine component ( 24 ; 124 ) relative to the stationary engine component ( 12 . 112 ) of 4-100 micrometers. Lüfter mit einem Spindelmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Antrieb eines Lüfterrades (40; 140).Fan with a spindle motor according to one of claims 1 to 6 for driving a fan wheel ( 40 ; 140 ).
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