DE102014019055A1 - Fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung eines Spindelmotors - Google Patents

Fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung eines Spindelmotors Download PDF

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Andreas Kull
Tobias Kirchmeier
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Minebea Co Ltd
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem mit zwei relativ zueinander drehbaren Lagerbauteilen, die einander gegenüberliegende Lagerflächen ausbilden und durch einen mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind, wobei ein Lagerbauteil eine Lagerbuchse mit einer axialen Lagerbohrung aufweist, die an einer Seite durch eine Abdeckplatte verschlossen ist, und das andere Lagerbauteil eine in der axialen Lagerbohrung der Lagerbuchse drehgelagerte Welle und eine mit der Welle verbundene ringförmige Druckplatte umfasst, wobei zwischen der Welle und der Lagerbuchse zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager und zwischen der Druckplatte und der Lagerbuchse und/oder der Abdeckplatte mindestens ein fluiddynamisches Axiallager angeordnet sind, und wobei ein offenes Ende des Lagerspalts durch einen ringförmigen kapillaren Dichtungsspalt abgedichtet ist, der durch eine ringförmige Abdeckung abgedeckt ist. Erfindungsgemäß weist die Abdeckung an einem inneren Rand einen inneren hülsenförmigen Abschnitt auf, der axial entlang der Welle verläuft und von der Welle durch einen Luftspalt getrennt ist.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung eines Spindelmotors gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein solcher Spindelmotor kann bevorzugt zum Antrieb von Festplattenlaufwerken oder Lüftern eingesetzt werden.
  • Stand der Technik
  • Ein Spindelmotor der eingangs genannten Art umfasst im Wesentlichen einen Stator, einen Rotor und mindestens ein zwischen diesen beiden Teilen angeordnetes fluiddynamisches Lagersystem. Der elektromotorisch angetriebene Rotor ist mit Hilfe des fluiddynamischen Lagersystems gegenüber dem Stator drehgelagert.
  • Eine bekannte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem ist in der DE 102 39 650 B3 offenbart. Die DE 102 39 650 B3 zeigt ein bei Festplattenmotoren häufig verwendetes Single-Plate-Design, d. h. es ist nur eine Druckplatte vorhanden, insbesondere für den gängigen Formfaktor 3,5 Zoll. Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte, in die eine Lagerbuchse eingesetzt ist. Die Lagerbuchse weist eine axiale Lagerbohrung zur Aufnahme einer Welle auf. Die Welle rotiert frei in der feststehenden Lagerbuchse, wobei entsprechende Lageroberflächen von Welle und Lagerbuchse durch einen dünnen, konzentrischen und mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind und ein fluiddynamisches Radiallager ausbilden. In wenigstens einer Lageroberfläche ist eine Oberflächenstruktur eingearbeitet, welche infolge der rotatorischen Relativbewegung zwischen Welle und Lagerbuchse lokale Beschleunigungskräfte auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid ausübt. Auf diese Weise entsteht eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid, die zur Ausbildung eines homogenen und gleichmäßig dicken Schmiermittelfilms innerhalb des Lagerspalts führt, der durch Zonen fluiddynamischen Druckes stabilisiert wird.
  • Die Welle trägt eine Nabe, auf der z. B. eine oder mehrere Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks angeordnet sind. Eine Verschiebung der Rotoranordnung entlang der Drehachse wird durch entsprechend ausgestaltete fluiddynamische Axiallager verhindert. Die fluiddynamischen Axiallager werden vorzugsweise durch die beiden Stirnflächen einer bevorzugt an einem Ende der Welle angeordneten Druckplatte gebildet, wobei der einen Stirnfläche der Druckplatte eine entsprechende Stirnfläche der Lagerbuchse und der anderen Stirnfläche die innen liegende Stirnfläche einer Abdeckplatte zugeordnet ist. Die Abdeckplatte bildet ein Gegenlager zur Druckplatte und verschließt die betreffende Seite des Lagersystems und verhindert, dass Luft in den mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt eindringt oder das Lagerfluid ausläuft. Bei dem gezeigten Lagersystem wird ein flüssiges Lagerfluid, beispielsweise ein Lageröl verwendet.
  • Es ist ein elektromagnetisches Antriebssystem vorhanden, das aus einer am feststehenden Teil des Motors angeordneten Statoranordnung und einem an der Nabe angeordneten Rotormagnet besteht.
  • Alle Bauteile des Motors sind im Wesentlichen unter der glockenförmigen Nabe angeordnet, insbesondere auch das fluiddynamische Lagersystem, das auf der Seite der Axiallager verschlossen ist, wobei die gegenüberliegende offene Seite durch einen anteilig mit Lagerfluid gefüllten kapillaren Dichtungsspalt abgedichtet ist. Der Dichtungsspalt ist an seiner Öffnung relativ breit, so dass das im Dichtungsspalt befindliche Lagerfluid eine relativ große Oberfläche zur Außenumgebung aufweist. Die große Oberfläche begünstigt eine Verdunstung des Lagerfluids, insbesondere eines modernen Lagerfluids mit niedriger Viskosität, dessen Verdunstungsrate besonders hoch ist. Gerade wenn das fluiddynamische Lager zum Antrieb eines Lüfters verwendet werden soll, ist die Gefahr, dass das Lagerfluid aus dem Lagerspalt verdunstet, besonders hoch. Ferner sind niederviskose Lagerfluide dünnflüssiger und damit anfälliger gegen externe Schockeinwirkungen auf das Lager, wodurch die Gefahr eines Austretens von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt zunimmt. Dennoch werden niederviskose Lagerfluide bei modernen fluiddynamischen Lagersystemen bevorzugt, weil sie die Lagerreibung verringern und den Bau von Spindelmotoren mit besonders geringer Stromaufnahme ermöglichen.
  • Um ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt zu verhindern, ist es beispielsweise aus der JP 2000-337383 A bekannt, die Öffnung des Dichtungsspalts zumindest teilweise mit einer Abdeckung zu verschließen. Die Abdeckung fängt austretendes Lagerfluid ab und hält es im Bereich des Dichtungsspalts fest. Ein Austreten von dampfförmigem Lagerfluid aus dem Bereich des Dichtungsspalts wird durch diese Abdeckung jedoch nicht wirksam verhindert. Durch den Verlust von Lagerfluiddampf verringert sich die im Lager verfügbare Menge an Lagerfluid, was die Betriebssicherheit und Lebensdauer des Lagers negativ beeinflussen kann.
  • Die US 2013/259419 A1 zeigt einen Spindelmotor für ein Festplattenlaufwerk mit rotierender Lagerbuchse und feststehender Welle, der einen Lagerspalt aufweist, der beidseitig geöffnet ist. An der Welle ist ein Stopperbauteil angeordnet, das mit der Lagerbuchse bzw. einer Nabe einen Labyrinthspalt bildet. Der Labyrinthspalt verläuft an seinem Ende zwischen der Nabe und dem Stopperbauteil und ist an dieser Stelle von einer Abdeckkappe abgedeckt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein eingangs beschriebenes fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung eines Spindelmotors hinsichtlich seiner Betriebssicherheit und Lebensdauer zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein fluiddynamisches Lagersystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das fluiddynamische Lagersystem umfasst zwei relativ zueinander drehbare Lagerbauteile, die einander gegenüberliegende Lagerflächen ausbilden und durch einen mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind, wobei ein Lagerbauteil eine Lagerbuchse mit einer axialen Lagerbohrung aufweist, die an einer Seite durch eine Abdeckplatte verschlossen ist, und das andere Lagerbauteil eine in der axialen Lagerbohrung der Lagerbuchse gelagerte Welle und eine mit der Welle verbundene ringförmige Druckplatte umfasst, wobei zwischen der Welle und der Lagerbuchse zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager und zwischen der Druckplatte und der Lagerbuchse oder Abdeckplatte mindestens ein fluiddynamisches Axiallager angeordnet sind, und wobei ein offenes Ende des Lagerspalts durch einen ringförmigen kapillaren Dichtungsspalt abgedichtet ist, der durch eine ringförmige Abdeckung abgedeckt ist. Erfindungsgemäß weist die Abdeckung an einem inneren Rand einen inneren hülsenförmigen Abschnitt auf, der axial entlang der Welle verläuft und von der Welle durch einen Luftspalt getrennt ist.
  • Die Abdeckung verhindert nicht nur ein Austreten von flüssigem Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt sondern reduziert auch wirkungsvoll ein Austreten von Lagerfluiddampf, der von der Oberfläche des im Dichtungsspalt befindlichen Lagerfluids verdunstet. Der Dichtungsspalt steht lediglich über den schmalen Luftspalt mit der Außenumgebung in Verbindung. Durch diesen Luftspalt kann nur eine sehr geringe Menge an Lagerfluiddampf aus dem Dichtungsspalt in die Außenumgebung entweichen. Das Lagerfluid wird durch die Abdeckung wirkungsvoll im Lagersystem gehalten und steht für die Lagerschmierung zur Verfügung. Dadurch erhöhen sich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Lagersystems, da kaum ein Verlust von Lagerfluid auftritt. Der Dichtungsspalt dient nicht nur zur Abdichtung des Lagerspalts sondern auch als Reservoir und Ausgleichsvolumen für das Lagerfluid.
  • Die Abdeckung liegt vorzugsweise an einer Stirnseite der Lagerbuchse an und ist in einem Freiraum zwischen der Lagerbuchse und der Nabe des Spindelmotors angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst die Abdeckung an einem äußeren Rand einen äußeren hülsenförmigen Abschnitt, der auf den Außenumfang der Lagerbuchse aufgesteckt ist und beispielsweise eine Pressverbindung mit der Lagerbuchse bildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Abdeckung mit der Lagerbuchse verschweißt oder verklebt werden.
  • Der kapillare Dichtungsspalt wird durch eine äußere Umfangsfläche der Welle und eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse begrenzt. Der kapillare Dichtungsspalt verläuft parallel zu einer Drehachse. Die Spaltbreite des kapillaren Dichtungsspalts ist gegenüber der des Lagerspalts vergrößert, wobei mindestens eine der den Dichtungsspalt begrenzenden Oberflächen einen Einstich aufweist. In diesem Bereich ist die Spaltbreite gegenüber der Spaltbreite des restlichen Dichtungsspalts nochmals vergrößert.
  • Alternativ kann der Dichtungsspalt im Querschnitt konisch ausgebildet sein, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse in Bezug auf die Drehachse abgeschrägt ist. Alternativ kann auch eine äußere Umfangsfläche der Welle relativ zur Drehachse abgeschrägt sein.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere sogenannte Single-Plate-Lagersysteme, bei welchen eine Druckplatte als Teil der Axiallager ausgebildet ist.
  • Die Erfindung betrifft gleichermaßen einen Spindelmotor mit einem feststehenden Motorbauteil und einem mittels eines fluiddynamischen Lagersystems drehgelagerten Motorbauteil, wobei das fluiddynamische Lagersystem gemäß der oben beschriebenen Erfindung ausgebildet ist. Mit einem solchen Spindelmotor mit erfindungsgemäßem fluiddynamischem Lagersystem kann ein Festplattenlaufwerk angetrieben werden, welches eine oder mehrere Speicherplatten umfasst, die drehend angetrieben und durch entsprechende Lese- und Schreibeinrichtungen mit Daten beschrieben oder Daten gelesen werden können. Der Spindelmotor kann ebenfalls zum Antrieb eines Lüfters eingesetzt werden.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert, wobei sich aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystem.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Lagersystems im Bereich des Dichtungsspalts und der Abdeckung.
  • Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystem. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basisplatte 10 mit einer hülsenförmigen Öffnung, in welcher eine Lagerbuchse 12 befestigt ist. Die Lagerbuchse 12 weist eine axiale, zylindrische Lagerbohrung auf, in welcher eine Welle 14 um eine Drehachse 44 drehbar aufgenommen ist. Zwischen dem Innendurchmesser der Lagerbohrung und dem etwas kleineren Außendurchmesser der Welle 14 verbleibt ein Lagerspalt 16, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Schmieröl, gefüllt ist. Einander zugeordnete Lagerflächen der Lagerbuchse 12 und der Welle 14 bilden zusammen zwei fluiddynamische Radiallager 22, 24, die durch entsprechende Radiallagerrillen 22a, 24a gekennzeichnet sind. Die Radiallagerrillen 22a, 24a sind beispielsweise sinus- oder parabelförmig ausgebildet und auf der Oberfläche der Lagerbohrung und/oder der Oberfläche der Welle 14 angeordnet. Sobald sich die Welle 14 in der Lagerbuchse 12 dreht, üben die Radiallagerrillen 22a, 24a eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 16 befindliche Lagerfluid aus. Auf diese Weise entsteht im Lagerspalt ein hydrodynamischer Druck, wobei sich ein homogener und gleichmäßig dicker Schmiermittelfilm innerhalb des Lagerspalts 16 ausbildet, der die Radiallager 22, 24 tragfähig macht. Solange sich die Welle 14 in der Lagerbohrung dreht, wird diese durch den durch die Radiallagerrillen 22a, 24a erzeugten fluiddynamischen Druck stabilisiert und läuft berührungslos in der Lagerbohrung getrennt durch den Lagerspalt 16. Die Lagerrillenstrukturen 22a des oberen Radiallagers 22 sind vorzugsweise asymmetrisch ausgestaltet, d. h. der Teil der Lagerrillen 22a oberhalb des Apex ist länger ausgebildet als der Teil der Lagerrillen 22b unterhalb des Apex, wodurch sie keine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 16 erzeugen, sondern eine gerichtete Pumpwirkung, die überwiegend nach unten in Richtung des zweiten Radiallagers 24 gerichtet ist. Das zweite Radiallager 24 umfasst Lagerrillenstrukturen 24a, die beispielsweise symmetrisch ausgebildet sind, d. h. beide Teile der Lagerrillenstrukturen 24a oberhalb und unterhalb des Apex sind gleich lang ausgebildet, so dass eine gleichmäßige Pumpwirkung auf das Lagerfluid in beide Richtungen des Lagerspalts 16 erzeugt wird. Durch die gerichtet Pumpwirkung des oberen Radiallagers 22 ist eine Fließrichtung des Lagerfluids im Lagerspalt 16 nach unten gegeben. Die beiden Radiallager 22, 24 sind durch einen Bereich mit vergrößerter Lagerspaltbreite, dem so genanntem Separatorspalt 26, axial voneinander getrennt.
  • An einem Ende der Welle 14 ist eine Druckplatte 18 angeordnet, die auf die Welle 14 aufgepresst oder alternativ einteilig mit der Welle 14 ausgebildet ist. Unterhalb der Druckplatte 18 ist die Lagerbuchse 12 durch eine Abdeckplatte 20 verschlossen. Sowohl die Druckplatte 18 als auch die Abdeckplatte 20 sind in entsprechenden Aussparungen der Lagerbuchse 12 konzentrisch zur Lagerbohrung aufgenommen. Die beiden Stirnseiten der Druckplatte 18 bilden zusammen mit gegenüberliegenden Flächen der Lagerbuchse 12 bzw. der Abdeckplatte 20 zwei fluiddynamische Axiallager 28, 30 aus. Die fluiddynamischen Axiallager 28, 30 sind durch Axiallagerrillen gekennzeichnet, die auf den Lagerflächen der Druckplatte 18 und/oder der Lagerbuchse 12 beziehungsweise der Abdeckplatte 20 angeordnet sind. Die Axiallagerrillen sind vorzugsweise spiralrillenförmig oder aber auch fischgrätenförmig ausgebildet. Es wird hierbei bevorzugt, wenn die Axiallagerrillen der Axiallager 28, 30 eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen der radialen Abschnitte des Lagerspalts 16 erzeugen. Sobald die Welle 14 in der Lagerbuchse 12 in Rotation versetzt wird, baut sich aufgrund der Axiallagerrillen auf den Axiallagerflächen ein fluiddynamischer Druck im Lagerspalt 16 auf, so dass die Axiallager 28, 30 tragfähig werden und die Druckplatte 18 in axialer Richtung im Wesentlichen mittig in der vorgesehenen Aussparung der Lagerbuchse ist.
  • Die Druckplatte 18 kann an ihrem inneren Durchmesser angrenzend an die Welle 14 einen oder mehrere Kanäle 18a aufweisen, die beide Stirnseiten der Druckplatte 18 miteinander verbindet. Bei der Verwendung von mehreren Kanälen 18a sind diese über den Umfang der Druckplatte 18 verteilt angeordnet. Die Kanäle 18a ermöglichen einen Druckausgleich zwischen den beiden Stirnseiten der Druckplatte 18 sowie die Möglichkeit der Zirkulation des Lagerfluids.
  • Das offene Ende des Lagerspaltes 16 ist durch eine Dichtung, vorzugsweise einen kapillaren Dichtungsspalt 34, abgedichtet. Der Dichtungsspalt 34 ist in axialer Verlängerung des Lagerspalts 16 angeordnet und durch eine äußere Umfangsfläche der Welle 14 und eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse 12 begrenzt. Der kapillare Dichtungsspalt 34 verläuft parallel zur Drehachse 44 und weitet sich angrenzend an das obere Ende des Lagerspalts 16 durch eine Aussparung in der Lagerbuchse 12 sprunghaft auf. Diese Aussparung in der Lagerbuchse 12 weist einen Einstich auf, wodurch sich die Spaltbreite des Dichtungsspalts 34 in diesem Bereich vergrößert, während die Spaltbreite des restlichen Dichtungsspalts 34 konstant ist. Alternativ kann der Dichtungsspalt einen im Wesentlichen konischen Querschnitt aufweisen, der sich ausgehend vom Lagerspalt aufweitet (nicht zeichnerisch dargestellt). Der Dichtungsspalt 34 ist durch eine Abdeckung 32 abgedeckt, die in einem Freiraum 46 zwischen der Lagerbuchse 12 und der Nabe 36 angeordnet ist. Die Abdeckung 32 ist an der Lagerbuchse 12 befestigt.
  • Im Bereich des Freiraums 46 zwischen der Lagerbuchse 12 und der Nabe 36 weist die Welle 14 einen Einstich auf, der als Barriere für einen im Einstich aufgebrachten Barrierefilm (nicht zeichnerisch dargestellt) dient. Dieser Barrierefilm stoppt eventuell aus dem Lager auskriechendes Lagerfluid.
  • Das obere freie Ende der Welle 14 ist mit einer Nabe 36 verbunden. Die Nabe 36 ist entsprechend dem Zweck des Spindelmotors ausgebildet. Ist der Spindelmotor als Antrieb eines Festplattenlaufwerkes gedacht, werden auf der Nabe eine oder mehrere Speicherplatten (nicht dargestellt) des Festplattenlaufwerkes angeordnet und befestigt. Der in 1 dargestellte Spindelmotor wird zum Antrieb eines Lüfters genutzt, daher ist auf der Nabe 36 ein Lüfterrad 50 angeordnet, das eine Vielzahl von Flügeln 52 umfasst und von dem Spindelmotor drehend angetrieben wird. Die Flügel 52 erzeugen bei Drehung einen radialen Luftstrom. Alternativ kann der Lüfter ein Axiallüfter sein.
  • An einem inneren, unteren Rand der Nabe 36 ist ein ringförmiger Rotormagnet 42 mit einer Mehrzahl von Polpaaren angeordnet. Der Rotormagnet 42 liegt an einem Rückschlussring 40 an. Gegenüberliegend dem Rotormagnet ist an der Basisplatte 10 eine Statoranordnung 38 befestigt, die durch einen radialen Luftspalt von dem Rotormagnet 42 getrennt ist. Die Statoranordnung 38 weist entsprechende Statorwicklungen auf, die entsprechend bestromt ein elektrisches Wechselfeld erzeugen, so dass der Rotor, bestehend aus der Nabe 36 und Welle 14, in Drehung versetzt wird.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch das Lagersystem im Bereich des Dichtungsspalts 34 und der Abdeckung 32. Die Abdeckung 32 ist als ringförmiges und profiliertes Bauteil ausgebildet, vorzugsweise als gestanztes Blechteil. Die Abdeckung weist vorzugsweise einen flachen mittleren Abschnitt 32b auf. An einem inneren Rand des mittleren Abschnitts 32b ist ein um ca. 90° abgewinkelter innerer hülsenförmiger Abschnitt 32a angeordnet. An einem äußeren Rand des mittleren Abschnitts 32b ist ein ebenfalls um ca. 90° abgewinkelter äußerer hülsenförmiger Abschnitt 32c angeordnet.
  • Der mittlere Abschnitt 32b der Abdeckung 32 liegt vorzugsweise auf der Stirnseite der Lagerbuchse 12 auf und überdeckt die ganze Stirnseite der Lagerbuchse 12 und Teile des Dichtungsspalts 34. Der äußere hülsenförmige Abschnitt 32c ist in axialer Richtung nach unten abgewinkelt und liegt an der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 12 an. Der äußere hülsenförmige Abschnitt 32c kann beispielsweise mittels Presspassung mit der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 12 verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann der äußere hülsenförmige Abschnitt 32c durch eine Schweißverbindung mit der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 12 verbunden sein. Ebenso ist eine Klebeverbindung zwischen Abdeckung 32 und Lagerbuchse 12 denkbar, wobei zumindest Teile der Abschnitte 32b und/oder 32c mit der Lagerbuchse verklebt sind.
  • Der innere hülsenförmige Abschnitt 32a der Abdeckung 32 ist in Bezug auf den mittleren Abschnitt um ca. 90° in axialer Richtung nach oben abgewinkelt und verläuft parallel und konzentrisch zur Drehachse 44. Der innere hülsenförmige Abschnitt 32a umgibt die Welle 14 unter Bildung eines schmalen ringförmigen Luftspalts 48, der vorzugsweise eine Spaltbreite von einigen zehn Mikrometern aufweist. Bei einer axialen Bauhöhe des Spindelmotors von 12–15 mm beträgt die wirksame axiale Länge des Luftspalts 48 zwischen dem inneren hülsenfömigen Abschnitt 32a der Abdeckung 32 und der Welle 14 vorzugsweise 0,1 bis 0,2 mm.
  • Der Dichtungsspalt 34 steht lediglich über diesen schmalen Luftspalt 48 mit der Außenumgebung in Verbindung. Der schmale Luftspalt 48 bildet eine wirkungsvolle Barriere gegen ein Entweichen von Lagerfluiddampf aus dem Dichtungsspalt 34. Bei einer externen Schockeinwirkung auf das Lagersystem verhindert die Abdeckung 32 ferner ein Austreten von flüssigem Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 34. Das Lagerfluid wird durch die Abdeckung 32 im Lagersystem gehalten und steht weiterhin für die Lagerschmierung zur Verfügung.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Basisplatte
    12
    Lagerbuchse
    14
    Welle
    16
    Lagerspalt
    18
    Druckplatte
    18a
    Kanal
    20
    Abdeckplatte
    22
    Radiallager
    22a
    Radiallagerrillen
    22b
    Radiallagerrillen
    24
    Radiallager
    24a
    Radiallagerrillen
    26
    Separatorspalt
    28
    Axiallager
    30
    Axiallager
    32
    Abdeckung
    32a, 32b, 32c
    Abschnitt
    34
    Dichtungsspalt
    36
    Nabe
    38
    Statoranordnung
    40
    Rückschlussring
    42
    Rotormagnet
    44
    Drehachse
    46
    Freiraum
    48
    Luftspalt
    50
    Lüfterrad
    52
    Flügel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10239650 B3 [0003, 0003]
    • JP 2000-337383 A [0007]
    • US 2013/259419 A1 [0008]

Claims (8)

  1. Fluiddynamisches Lagersystem mit zwei relativ zueinander drehbaren Lagerbauteilen, die einander gegenüberliegende Lagerflächen ausbilden und durch einen mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (16) voneinander getrennt sind, wobei ein Lagerbauteil eine Lagerbuchse (12) mit einer axialen Lagerbohrung aufweist, die an einer Seite durch eine Abdeckplatte (20) verschlossen ist, und das andere Lagerbauteil eine in der axialen Lagerbohrung der Lagerbuchse (12) drehgelagerte Welle (14) und eine mit der Welle (14) verbundene ringförmige Druckplatte (18) umfasst, wobei zwischen der Welle (14) und der Lagerbuchse (12) zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager (22, 24) und zwischen der Druckplatte (18) und der Lagerbuchse (12) und/oder der Abdeckplatte (20) mindestens ein fluiddynamisches Axiallager (28, 30) angeordnet sind, und wobei ein offenes Ende des Lagerspalts (16) durch einen ringförmigen kapillaren Dichtungsspalt (34) abgedichtet ist, der durch eine ringförmige Abdeckung (32) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (32) an einem inneren Rand einen inneren hülsenförmigen Abschnitt (32a) aufweist, der axial entlang der Welle (14) verläuft und von der Welle (14) durch einen Luftspalt (48) getrennt ist.
  2. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (32) an einer Stirnseite der Lagerbuchse (12) anliegt.
  3. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (32) an einem äußeren Rand einen äußeren hülsenförmigen Abschnitt (32c) aufweist, der auf den Außenumfang der Lagerbuchse (12) aufgesteckt ist.
  4. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kapillare Dichtungsspalt (34) durch eine äußere Umfangsfläche der Welle (14) und eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse (12) begrenzt ist.
  5. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kapillare Dichtungsspalt (34) parallel zu einer Drehachse (44) verläuft und die Spaltbreite des kapillaren Dichtungsspalts (34) gegenüber der Spaltbreite des Lagerspalts (16) vergrößert ist, wobei mindestens eine der den Dichtungsspalt (34) begrenzenden Oberflächen einen Einstich aufweist und die Spaltbreite im Bereich des Einstichs gegenüber der Spaltbreite des Dichtungsspalts (34) vergrößert ist.
  6. Spindelmotor mit einem feststehenden Motorbauteil und einem mittels eines fluiddynamischen Lagersystems drehgelagerten Motorbauteil, das von einem elektromagnetischen Antriebssystem (38, 42) drehend angetrieben wird, wobei das fluiddynamische Lagersystem zwei relativ zueinander drehbare Lagerbauteile aufweist, die einander gegenüberliegende Lagerflächen ausbilden und durch einen mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (16) voneinander getrennt sind, wobei ein Lagerbauteil eine Lagerbuchse (12) mit einer axialen Lagerbohrung aufweist, die an einer Seite durch eine Abdeckplatte (20) verschlossen ist, und das andere Lagerbauteil eine in der axialen Lagerbohrung der Lagerbuchse (12) drehgelagerte Welle (14) und eine mit der Welle (14) verbundene ringförmige Druckplatte (18) umfasst, wobei zwischen der Welle (14) und der Lagerbuchse (12) zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager (22, 24) und zwischen der Druckplatte (18) und der Lagerbuchse (12) und/oder der Abdeckplatte (20) mindestens ein fluiddynamisches Axiallager (28, 30) angeordnet sind, und wobei ein offenes Ende des Lagerspalts (16) durch einen ringförmigen kapillaren Dichtungsspalt (34) abgedichtet ist, der durch eine ringförmige Abdeckung (32) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (32) an einem inneren Rand einen inneren hülsenförmigen Abschnitt (32a) aufweist, der axial entlang der Welle (14) verläuft und von der Welle (14) durch einen Luftspalt (48) getrennt ist.
  7. Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor gemäß Anspruch 6.
  8. Lüfter mit einem Spindelmotor gemäß Anspruch 6.
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