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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere ein fluiddynamisches Lagersystem mit zwei konischen Lagern. Ein derartiges Lagersystem kann beispielsweise zur Drehlagerung eines Spindelmotors zum Antrieb von Festplattenlaufwerken Verwendung finden.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Als Drehlager in Spindelmotoren, wie sie z. B. zum Antrieb der Speicherplatten in Festplattenlaufwerken eingesetzt werden, kommen fluiddynamische Lagersysteme zur Anwendung. Ein fluiddynamisches Lagersystem ist ein weiterentwickeltes Gleitlager, das im einfachsten Fall aus einer Lagerbuchse mit beispielsweise zylindrischer Bohrung und einer in die Bohrung eingesetzten Welle gebildet ist. Die Welle bzw. die Innenseite der Bohrung der Lagerbuchse besitzen entsprechende Lagerflächen, die mit Rillenstrukturen versehen sind, wobei der Durchmesser der Welle geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung. Zwischen den beiden Lagerflächen verbleibt somit ein konzentrischer Lagerspalt, der mit. einem Lagerfluid gefüllt ist. Die Lagerflächen von Welle und Lagerbuchse bilden ein Radiallager aus, wobei durch die Rillenstrukturen eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid und ein fluiddynamischer Druck im Lagerspalt erzeugt werden, wenn sich die Welle in der Lagerbuchse dreht. Eine Stabilisierung der Lageranordnung entlang der Rotationsachse erfolgt durch ein fluiddynamisches Axiallager oder Drucklager. Das Axiallager wird in bekannter Weise durch senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtete Lagerflächen gebildet, beispielsweise durch eine an der Welle angeordneten Druckplatte, die mit einem Gegenlager zusammenwirkt.
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Es sind auch andere Bauformen fluiddynamischer Lagersysteme bekannt, beispielsweise mit konischen Lagern, bei denen die Welle mindestens eine konische Lagefläche aufweist, die in einer zugeordneten konischen Lagerbohrung zu liegen kommt, so dass sich zur Rotationsachse der Welle schräg verlaufende Lagerflächen ergeben, die sowohl radiale als auch axiale Lagerkräfte aufnehmen können.
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Ein derartiges fluiddynamisches Lager in doppelt-konischer Form ist z. B. aus
DE 10 2011 017 041 A1 bekannt. Die beiden konischen Lagerbereiche sind symmetrisch ausgestaltet. Das beschriebene Lager weist eine feststehende Welle auf. Da das Lager bzw. der Lagerspalt auf beiden Seiten des Lagers offen ist, kann die Welle an beiden Enden befestigt werden, was die Steifigkeit des Lagers gegenüber nur einer einseitig befestigten Welle verbessert. Wird das Lager beispielsweise zur Drehlagerung eines Spindelmotors verwendet, ist ein Ende der Welle in der Regel in einer Basisplatte fest aufgenommen, während das andere Ende an der Deckplatte des Motors befestigt ist. Auf den konischen Lagerflächen sind Lagerrillen angeordnet, die beispielsweise als einfach gebogene Spiralrillen oder als fischgrätenförmige Lagerrillen ausgestaltet sein können.
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Derartige konische Fluidlager werden in Festplattenlaufwerken mit 2,5 und 3,5 Zoll Formfaktor eingesetzt. Insbesondere Festplattenlaufwerke mit hoher Speicherkapazität und hoher Zuverlässigkeit, beispielsweise für den Einsatz in Servern, sind mit konischen Fluidlagern ausgestattet. Hierbei umfassen die Festplattenlaufwerke bis zu fünf Speicherplatten, die übereinander auf der Nabe des Spindelmotors angeordnet sind. Das konische Fluidlager muss für eine derart große Last ausgelegt sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein fluiddynamisches Lagersystem mit konischen Lagern hinsichtlich Lastkapazität und Steifigkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein fluiddynamisches Lagersystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das fluiddynamische Lagersystem umfasst ein erstes konisches Lager sowie ein dem ersten konischen Lager entgegenwirkendes zweites konisches Lager, wobei die beiden konischen Lager entlang einer feststehenden Welle angeordnet sind. Jedes konische Lager umfasst ein an der Welle angeordnetes konisches Lagerbauteil und eine zugeordnete Lagerbuchse, deren Lagerflächen durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt sind.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Welle einen maximalen Durchmesser von mindestens 3,5 mm aufweist, und die Lagerkonusse einen maximalen Durchmesser von mindestens 6,5 mm aufweisen, wobei das Verhältnis zwischen dem maximalen Durchmesser der Lagerkonusse und dem maximalen Durchmesser der Welle höchstens 1,855 mm beträgt.
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Gemäß diesem ersten Aspekt der Erfindung wird die Lastkapazität und insbesondere die Steifigkeit des fluiddynamischen Lagers dadurch erhöht, dass sowohl die Welle als auch die Lagerkonusse einen möglichst großen Durchmesser aufweisen, wobei das Durchmesserverhältnis zwischen den Lagerkonussen und der Welle erfindungsgemäß höchstens 1,855 mm betragen sollte. Dadurch wird die strukturelle Steifigkeit des Gesamtsystems erhöht, was eine deutliche Verringerung des hochfrequenten Maximums der radialen Übertragungsfunktion erkennen lässt.
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Der maximale Durchmesser der Welle ist dort, wo die Lagerkonusse angeordnet sind, wobei die Lagerkonusse in einem axialen Abstand voneinander an der Welle angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt der maximale Durchmesser der Welle mindestens 3,8 mm und der maximale Durchmesser der Lagerkonusse mindestens 6,6 mm.
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Erfindungsgemäß weist die Welle zwischen den beiden konischen Lagerbauteilen einen Freistich auf, wobei das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Welle am Freistich und dem maximalen Durchmesser der Welle mindestens 0,93 beträgt.
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Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird die Schwächung der Welle aufgrund des vorhandenen Freistichs zwischen den beiden konischen Lagerbauteilen verringert, indem der Durchmesser der Welle im Bereich des Freistiches möglichst wenig im Vergleich zum Durchmesser der Welle im Bereich der Lagerkonusse reduziert wird. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls die Steifigkeit des fluiddynamischen Lagers erhöht, was sich an der Amplitude der hochfrequenten Resonanzfrequenz der radialen Übertragungsfunktion ablesen lässt.
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Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Welle am Freistich mindestens 3,255 mm.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser der Welle am Freistich höchstens 0,2 mm kleiner als der maximale Durchmesser der Welle.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Lagerbuchsen der beiden konischen Lager ein gemeinsames Bauteil bilden.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Spindelmotor mit einem feststehenden Motorbauteil und einem drehbaren Motorbauteil, das mittels des erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems drehgelagert ist. Der Spindelmotor umfasst ferner ein elektromagnetisches Antriebssystem zum Antrieb des drehbaren Motorbauteils.
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Dieser Spindelmotor mit dem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager kann zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes eingesetzt werden. Das Festplattenlaufwerk weist mindestens eine Speicherplatte auf, die auf dem drehbaren Motorbauteil des Spindelmotors angeordnet ist sowie eine Schreib-Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Festplattenlaufwerk mindestens sechs Speicherplatten, die auf dem drehbaren Motorbauteil des Spindelmotors angeordnet sind.
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Das Festplattenlaufwerk hat vorzugsweise einen Formfaktor von 2,5 oder 3,5 Zoll.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Hierbei ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem mit zwei konischen Lagern.
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2 zeigt schematisch die simulierten Werte der radialen Übertragungsfunktion bei unterschiedlichen Verhältnissen des Durchmessers der Welle und der konischen Lagerbauteile.
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3 zeigt schematisch eine Simulation der radialen Übertragungsfunktion bei unterschiedlichen Verhältnissen zwischen dem Durchmesser der Welle am Freistich und dem maximalen Durchmesser der Welle.
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4 zeigt einen Schnitt durch eine abgewandelte Bauform eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem mit zwei konischen Lagern.
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5 zeigt einen Schnitt durch eine abgewandelte Bauform eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem mit zwei konischen Lagern.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem, das zwei konische Lager 22, 122 mit im wesentlichen identischem Aufbau umfasst.
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Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10 als tragende Struktur, die eine Bohrung umfasst, in welcher eine feststehende Welle 12 angeordnet ist. Die Welle 12 bildet zusammen mit der Basisplatte 10 und zwei konusförmigen Lagerbauteilen 16, 116 das feststehende Bauteil des Lagersystems. Die konusförmigen Lagerbauteile 16, 116 sind in einem axialen Abstand zueinander an der Welle 12 angeordnet und mit dieser fest verbunden. Die konusförmigen Lagerbauteile 16, 116 haben einander zugewandte, in einem spitzen Winkel in Bezug auf eine Drehachse 14 verlaufende konische Lagerflächen. Dem ersten konusförmigen Lagerbauteil 16 ist eine erste Lagerbuchse 18 zugeordnet. Die erste Lagerbuchse 18 weist eine Lagerbohrung mit einem zylindrischen Abschnitt sowie einem konischen Abschnitt mit einer konischen Lagerfläche auf, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten ersten Lagerspalt 20 von der konischen Lagerfläche des konusförmigen Lagerbauteils 16 getrennt ist. Die konischen Lagerflächen bilden ein erstes konisches fluiddynamisches Lager 22. Im Bereich der konischen Lagerflächen verläuft der Lagerspalt 20 schräg zur Drehachse, und an den schrägen Abschnitt schließt sich ein parallel zur Drehachse 14 verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an. Parallel zu dem schräg verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 20 verläuft innerhalb des konusförmigen Lagerbauteils 16 eine Rezirkulation 23, die für einen Druckausgleich innerhalb des konischen fluiddynamischen Lagers 22 sorgt.
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Der Lagerspalt 20 hat zwei offene Enden, die jeweils an die Stirnflächen der Lagerbuchse 18 angrenzen. Ein erstes offenes Ende des Lagerspaltes 20 wird durch einen kapillaren Dichtungsspalt 24 abgedichtet, der durch eine Oberfläche des ersten konusförmigen Lagerbauteils 16 und eine angrenzende Oberfläche einer mit der ersten Lagerbuchse 18 verbundenen Abdeckkappe 26 begrenzt wird. Der Dichtungsspalt 24 bildet mit dem Lagerspalt 20 und mit der Drehachse 14 einen spitzen Winkel aus. Der Dichtungsspalt 24 ist teilweise mit Lagerfluid gefüllt und wirkt somit als zusätzliches Fluidreservoir. Das untere Ende des Lagerspaltes 20 ist abgedichtet durch einen weiteren kapillaren Dichtungsspalt 28. Entlang des Dichtungsspalts 28 kann eine dynamische Pumpdichtung 30 angeordnet sein, indem entweder in der Oberfläche der Welle 12 und/oder der Lagerbuchse 18 im Bereich des Dichtungsspaltes 28 Pumprillenstrukturen aufgebracht sind, die bei einer Rotation der Lagerbuchse 18 eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des Inneren des Lagerspalts 20 erzeugen.
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Das zweite konusförmige Lagerbauteil 116 weist ebenfalls konische Lagerflächen auf, die mit der Drehachse 14 einen spitzen Winkel ausbilden. Das konusförmige Lagerbauteil 116 ist in einer zweiten Lagerbuchse 118 angeordnet, die ebenfalls konische Lagerflächen aufweist, die durch einen zweiten Lagerspalt 120 von den konischen Lagerflächen des zweiten konusförmigen Lagerbauteils 116 getrennt sind und ein zweites konisches fluiddynamisches Lager 122 ausbilden. Parallel zu dem schräg verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 120 verläuft innerhalb des konusförmigen Lagerbauteils 116 eine Rezirkulation 123, die für einen Druckausgleich innerhalb des konischen fluiddynamischen Lagers 122 sorgt. Auch der zweite Lagerspalt 120 ist an seinen beiden offenen Enden durch einen ersten Dichtungsspalt 124 sowie durch einen zweiten Dichtungsspalt 128 mit Pumpdichtung 130 abgedichtet. Der erste Dichtungsspalt 124 wird begrenzt durch entsprechende Oberflächen des zweiten konusförmigen Lagerbauteils 116 und einer an der zweiten Lagerbuchse 118 angeordneten Abdeckkappe 126. Der erste Dichtungsspalt 124 bildet mit dem Lagerspalt 120 und mit der Drehachse 14 einen spitzen Winkel aus. Der zweite Dichtungsspalt 128 mit der Pumpdichtung 130 wird gebildet zwischen aneinander angrenzenden Oberflächen der Welle 12 und der Lagerbuchse 118.
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Die beiden Lagerbuchsen 18 und 118 grenzen aneinander an und sind durch eine Distanzscheibe 32 voneinander getrennt, die gleichzeitig zur Kompensation der Wärmeausdehnung der Bauteile dient und als Dichtungsscheibe wirkt. Die Distanzscheibe 32 kann beispielsweise aus Hartgummi gefertigt sein. Der Zwischenraum, der zwischen den beiden Lagerbuchsen 18, 118 und der Distanzscheibe 32 gebildet wird, ist belüftet, um einen Druckausgleich herzustellen. Zur Belüftung kann die Welle 12 eine entsprechende Bohrung 34 aufweisen, die den Zwischenraum zwischen den Lagerbuchsen 18, 118 mit der Außenatmosphäre verbindet.
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Die beiden Lagerbuchsen 18 und 118 sind in einer zentralen Aussparung einer Nabe 36 des Spindelmotors gehalten, beispielsweise im Presssitz, oder sie werden in die Nabe 36 eingeklebt. Beide Lagerbuchsen 18 und 118 weisen am Außenumfang beispielsweise einen Bund 18a, 118a auf, der auf einer Stirnseite eines Randes an der Öffnung der Nabe 36 aufliegt.
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Der Spindelmotor wird angetrieben durch ein elektromagnetisches Antriebssystem, das aus einer an der Basisplatte 10 befestigten Statoranordnung 38, einem der Statoranordnung gegenüberliegend angeordnetem Rotormagneten 40 und einem den Rotormagneten 40 umgebenden Joch 42, das als magnetischer Rückschluss dient, besteht. Die Statoranordnung 38 wird durch elektrische Kontakte 44 mit Strom versorgt, die an der Basisplatte 10 angeordnet sind.
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Der dargestellte Spindelmotor wird insbesondere zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes eingesetzt, wobei auf einer Auflagefläche 36a der Nabe 36 mehrere Speicherplatten 46, vorzugsweise mindestens sechs Speicherplatten 46 angeordnet sind, die jeweils durch eine Distanzscheibe 48 voneinander beabstandet sind.
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Um eine derart hohe Last tragen zu können, ist eine ausreichende Lagerstabilität notwendig. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der maximale Durchmesser WD der Welle 12 mindestens 3,5 mm, vorzugsweise jedoch mindestens 3,8 mm, beträgt und der maximale Durchmesser KD der konischen Lagerbauteile 16, 116 mindestens 6,5 mm, vorzugsweise jedoch mindestens 6,6 mm, beträgt, so dass das Verhältnis zwischen dem maximalen Durchmesser KD der konischen Lagerbauteile 16, 166 und dem maximalen Durchmesser WD der Welle 12 höchstens 1,855 beträgt.
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Durch diese Vergrößerung des Durchmessers WD der Welle 12 und des Durchmessers KD der konischen Lagerbauteile 16, 116 verbessert sich die Stabilität des Lagers, was an der radialen Schwingungsübertragungsfunktion, insbesondere der Verringerung der Amplitude der hohen Resonanzfrequenz erkennbar ist.
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2 zeigt eine Darstellung der radialen Schwingungsübertragungsfunktion in Abhängigkeit vom Verhältnis des Durchmessers der konischen Lagerbauteile und dem Wellendurchmesser.
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Eine Kurve 50 zeigt die radiale Schwingungsübertragungsfunktion eines konischen Lagersystems bei einem Verhältnis KD/WD von 1,86, wobei man hier erkennt, dass zwischen 1500 und 2000 Hz eine Resonanzfrequenz mit großer Amplitude besteht.
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Eine Kurve 52 zeigt ein erfindungsgemäßes Lagersystem mit einem reduzierten Verhältnis von KD/WD von 1,63 mm, wobei hier die Schwingungsamplitude bei höheren Frequenzen deutlich zurückgeht und in einen höheren Frequenzbereich von etwa 2000 Hz verschoben ist.
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Eine weitere Reduzierung des Verhältnisses zwischen KD und WD zeigt eine Kurve 54, bei der das Maximum der Amplitude bei 2000 Hz nochmal deutlich zurückgeht. Hier beträgt das Verhältnis von KD zu WD 1,44.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, die Welle 12 im Bereich zwischen den beiden konischen Lagern 22, 122 möglichst wenig zu schwächen.
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Zwischen diesen beiden konischen Lagern 22, 122 besitzt die Welle einen Freistich, 12a, der den notwendigen Luftraum zur Belüftung des Zwischenraumes zwischen den beiden Lagern 22, 122 bereitstellt.
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Diese Schwächung des Durchmessers der Welle 12 durch den Freistich 12a wird erfindungsgemäß nun möglichst gering gehalten.
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Vorzugsweise beträgt der Durchmesser FD der Welle 12 im Bereich des Freistiches 12a mindestens 3,255 mm.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser FD der Welle 12 am Freistich 12a und dem maximalen Durchmesser WD der Welle 12 mindestens 0,93 beträgt.
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Dabei wird bevorzugt, dass der Durchmesser FD der Welle 12 am Freistich 12a höchstens 0,2 mm kleiner ist als der maximale Durchmesser WD der Welle 12.
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Besonders bevorzugt wird ein Verhältnis zwischen dem Durchmesser FD des Freistiches 12a zum maximalen Durchmesser WD der Welle 12 von 0,972.
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Auf dem Bereich des Freistiches 12a wird vorzugsweise ein Ölstopplack als Barrierefilm aufgebracht, um zu verhindern, dass aus den inneren Dichtungsspalten 28, 128 das Lagerfluid austritt und den Bereich des Freistiches 12a kontaminiert.
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3 zeigt eine Darstellung der radialen Schwingungsübertragungsfunktion in Abhängigkeit des Verhältnisses von Freistichdurchmesser FD und Wellendurchmesser WD. Eine Kurve 56 zeigt die Schwingungsübertragungsfunktion bei einem Verhältnis FD/WD von 0,91 und eine Kurve 58 zeigt die Schwingungsübertragungsfunktion bei einem Verhältnis von FD/WD von 0,97.
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Durch die Vergrößerung des Verhältnisses FD zu WD nimmt das Maximum der Amplitude bei etwa 2000 Hz deutlich ab und verschiebt sich etwas in einen höheren Frequenzbereich.
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Durch diese Verringerung des Schwingungsmaximums bei höheren Frequenzen wird die Stabilität des Lagersystems erhöht.
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Bei Festplattenlaufwerken mit einem kleineren Formfaktor von 2,5 Zoll beträgt der maximale Durchmesser der Welle erfindungsgemäß beispielsweise 2,8 mm. Hier ist es vorgesehen, dass der Freistich in der Welle in seinem Durchmesser höchstens 0,1 mm kleiner ist als der maximale Durchmesser der Welle, also mindestens 2,7 mm.
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Auch hier wird ein Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Welle am Freistich und dem maximalen Durchmesser der Welle von mindestens 0,93 angestrebt.
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4 zeigt eine im Vergleich zu 1 abgewandelte Ausgestaltung eines Spindelmotors. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 versehen. Die mit denselben Bezugszeichen versehenen Bauteile erfüllen dieselbe Funktion, können aber in ihrer Formgebung im Vergleich zu 1 leicht abgeändert sein.
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Der Hauptunterschied des Spindelmotors von 4 im Vergleich zu 1 ist, dass die in 1 vorgesehenen zwei Lagerbuchsen 18, 118 im Spindelmotor von 4 als eine gemeinsame Lagerbuchse 19 ausgebildet sind. Es entfällt daher auch die Distanzscheibe zwischen den Lagerbuchsen.
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Ein weiterer wesentlicher Unterschied zu dem in 1 gezeigten Spindelmotor ist die Anordnung des elektromagnetischen Antriebsystems in axialer Richtung. Während in 1 das elektromagnetische Antriebssystem bestehend aus Statoranordnung, Rotormagnet und Joch axial unterhalb der fluiddynamischen Lager angeordnet ist, überlappt bei dem hier gezeigten Spindelmotor das elektromagnetische Antriebssystem mit dem unteren fluiddynamischen Lager 122 bzw. der Lagerbuchse 19 in axialer Richtung. Dadurch kann die Bauhöhe des Spindelmotors verringert werden.
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Desweiteren verläuft die Rezirkulation 23, 123 nicht parallel zur konischen Lagerfläche des fluiddynamischen Lagers 22, 122 sondern verläuft von der Mitte der Lagerbuchse 19 nach außen betrachtet zunächst parallel zur Welle 12 in einer Aussparung in dem konischen Lagerbauteil 16, 116, knickt dann um weniger als 90° – beispielsweise 70° – ab und mündet in den Dichtungsspalt 24, 124. Der Dichtungsspalt 240, 124 verläuft in dieser Ausgestaltung zwischen der Lagerbuchse 19 und dem konischen Lagerbauteile 16, 116.
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Bei dem gezeigten Design können auch die Lagerbuchse und die Nabe einteilig ausgebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt). Das einteilig ausgebildete Bauteil kann beispielsweise aus Stahl gefertigt sein, dabei entfällt das Joch, da das Bauteil selbst als magnetischer Rückschluss dient. Der Rotormagnet ist dann gegenüberliegend der Statoranordnung – diese zentrisch umfassend – an der inneren Umfangsfläche der Nabe angeordnet.
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5 zeigt eine im Vergleich zu
4 abgewandelte Ausgestaltung eines Spindelmotors. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie in
4 versehen. Die mit denselben Bezugszeichen versehenen Bauteile erfüllen dieselbe Funktion, können aber in ihrer Formgebung im Vergleich zu
4 leicht abgeändert sein. Eine ähnliche Ausgestaltung des hier dargestellten Spindelmotors ist in der
US 6,911,748 B2 gezeigt.
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Der Hauptunterschied des Spindelmotors von 5 im Vergleich zu 4 ist, dass die in 4 vorgesehene und beiden fluiddynamischen Lagern 22, 122 gemeinsame Lagerbuchse 19 in dem Spindelmotor von 5 als zwei separate Lagerbuchsen 18, 118 ausgebildet ist. Zwischen den beiden Lagerbuchsen 18, 118 ist eine Distanzscheibe 32 angeordnet.
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Beide Lagerbuchsen 18 und 118 weisen an ihrem Außenumfang auf der Seite, die dem Lageräußeren zugewandt ist, einen Bund 18a, 118a auf. Dieser Bund 18a, 118a liegt auf der Stirnfläche einer Hülse 60 auf. Die Hülse 60 ist in der zentralen Öffnung der Nabe 36 angeordnet. Während die Lagerbuchsen 18, 118 und die Nabe 36 aus Stahl gefertigt sind, ist die Hülse 60 aus Aluminium gefertigt. Während des Betriebs des Motors steigt die Temperatur im Lager, wodurch die Viskosität des Lagerfluids sinkt. Dies hat zur Folge, dass das axiale Spiel des Lagers größer wird und sich dadurch die Steifigkeit des Lagers verschlechtert. Aluminium hat einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Stahl und dehnt sich bei Wärme daher stärker aus. Da sich die Hülse 60 aus Aluminium bei Temperaturerhöhung stärker ausdehnt, als die aus Stahl gefertigten Bauteile, verringert sich das axiale Spiel des Lagers und die Steifigkeit wird verbessert. Somit dient die Hülse 60 als thermische Kompensation des axialen Spiels des fluiddynamischen Lagers und trägt zur Verbesserung der Steifigkeit bei.
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Ein weiterer Unterschied zur 4 ist, dass die Nabe 38 aus Stahl gefertigt ist, dadurch kann der in 4 vorgesehene magnetische Rückschluss 42 entfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Basisplatte
- 12
- Welle
- 12a
- Freistich
- 14
- Drehachse
- 16, 116
- Lagerbauteil
- 18, 118
- Lagerbuchse
- 18a, 118a
- Bund
- 19
- Lagerbuchse
- 20, 120
- Lagerspalt
- 22, 122
- fluiddynamisches Lager
- 23, 123
- Rezirkulation
- 24, 124
- Dichtungsspalt
- 26, 126
- Abdeckkappe
- 28, 128
- Dichtungsspalt
- 30, 130
- Pumpdichtung
- 32
- Distanzscheibe
- 34
- Bohrung
- 36
- Nabe
- 36a
- Auflagefläche
- 38
- Statoranordnung
- 40
- Rotormagnet
- 42
- Joch
- 44
- elektrische Kontakte
- 46
- Speicherplatte
- 48
- Distanzscheibe
- 50
- Kurve
- 52
- Kurve
- 54
- Kurve
- 56
- Kurve
- 58
- Kurve
- 60
- Hülse
- WD
- Wellendurchmesser (max)
- KD
- Konusdurchmesser
- FD
- Freistichdurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011017041 A1 [0004]
- US 6911748 B2 [0061]
