DE102015013661A1

DE102015013661A1 - Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem

Info

Publication number: DE102015013661A1
Application number: DE102015013661.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Fehn; Thomas Fuss
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, welcher umfasst: eine Basisplatte (10), eine Lagerbuchse (12), die an der Basisplatte befestigt ist und eine Lagerbohrung aufweist, eine Welle (14), die in der Lagerbohrung drehgelagert ist, ein Rotorbauteil (32), das an einem Ende der Welle (14) angeordnet ist, einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (18), ein erstes fluiddynamisches Lager (20) im Bereich eines ersten Abschnitts (18a) des Lagerspaltes (18), das durch eine Lagerfläche an der Stirnseite der Lagerbuchse (12) und eine zugeordnete Lagerfläche der Unterseite des Rotorbauteils (32) gebildet ist, mindestens ein zweites fluiddynamisches Lager (22, 24) im Bereich eines zweiten, axial verlaufenden Abschnitts (18b) des Lagerspaltes (18), das durch zylindrische Lagerflächen der Lagerbuchse (12) und der Welle (14) gebildet ist, einen Dichtungsspalt (26), der sich an den ersten Abschnitt (18a) des Lagerspalts (18) anschließt und zumindest anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist, und ein elektromagnetisches Antriebssystem (34, 36) zum Antrieb des Rotorbauteils. Erfindungsgemäß sind eine Stirnseite der Lagerbuchse (14) sowie die an diese Stirnseite angrenzende Unterseite des Rotorbauteils (32) konisch abgeschrägt, so dass der erste Abschnitt (18a) des Lagerspalts (18) im Bereich des ersten fluiddynamischen Lagers (20) schräg zur Rotationsachse (46), beispielsweise radial nach außen in Richtung zur Basisplatte (10) verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lager, wie er beispielsweise zum Antrieb von Festplattenlaufwerken eingesetzt wird.
Stand der Technik
Im Zuge der technischen Entwicklung tragbarer mobiler Geräte, wie beispielsweise Notebooks, Tablet-Computer, Multimediaplayer etc., wird eine immer geringer Bauhöhe dieser Geräte angestrebt, so dass auch die verbauten Komponenten, insbesondere auch Massenspeicher in Form von Festplattenlaufwerken, mit entsprechend geringer Bauhöhe von 7 mm oder weniger ausgeführt sein müssen.
In Festplattenspeichern werden die Daten auf Speicherplatten gespeichert, wobei Festplatten mit hoher Speicherkapazität in der Regel mehrere Speicherplatten parallel übereinander angeordnet enthalten. Sehr flach bauende Festplattenlaufwerke mit einer Bauhöhe von 7 mm oder weniger enthalten in der Regel nur eine Speicherplatte oder maximal zwei Speicherplatten. Die Speicherplatten werden durch einen Spindelmotor angetrieben und auf dem Rotorbauteil des Spindelmotors, also der Nabe, in der Regel mittels einer Halteklammer befestigt, die die Speicherplatten auf eine Auflagefläche auf dem Rotorbauteil drückt und damit festlegt. Hierbei werden durch die Halteklammer axiale Kräfte von mehreren hundert Newton auf die Speicherplatten und die Anlagefläche des Rotorbauteils ausgeübt. Die Halteklammer zur Festlegung der Speicherplatten wird in der Regel durch eine einzige Schraube gehalten, die in einer zentralen Gewindebohrung der Welle befestigt wird.
Auf Grund der geringen Bauhöhe von Festplattenspeichern von beispielsweise 7 Millimetern oder weniger sind auch die verwendeten Bauteile, insbesondere auch das Rotorbauteil, relativ dünnwandig, so dass bei einer Kraft von mehreren hundert Newton, die durch die Halteklammer ausgeübt wird, eine gewisse Deformation des Rotorbauteils unvermeidlich ist. Eine derartige Deformation des Rotorbauteils kann bis zu mehrere 10 Mikrometer z. B. im Bereich der Auflagefläche betragen.
Durch eine solche Verformung des Rotorbauteils können sich die Eigenschaften des fluiddynamischen Lagers und auch des elektromagnetischen Antriebssystems ändern, was unerwünschte Folgen nach sich ziehen kann. Das Rotorbauteil trägt den Rotormagneten und ist oftmals ein Teil des fluiddynamischen Axiallagers.
Eine Verformung des Rotorbauteils ist insbesondere relevant bei Spindelmotoren mit einem sogenannten Single-Top-Thrust-Lagersystem (STT-Lager), bei dem eine Welle in einer Lagerbohrung einer Lagerbuchse mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern gelagert ist und ein fluiddynamisches Axiallager durch eine Stirnfläche der Lagerbuchse und eine gegenüberliegende untere Lagerfläche des Rotorbauteils gebildet wird.
Eben diese untere Lagerfläche am Rotorbauteil verformt sich durch die Kräfte der Halteklammer und kann zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Axiallagers führen, da sich durch die Verformung des Rotorbauteils beispielsweise die axiale Höhe des Lagerspalts zwischen Rotorbauteil und Lagerbuchse radial nach außen verkleinert und dadurch sich die Lagereigenschaften verändern.
Ein typischer Spindelmotor der eingangs beschriebenen Art mit einem STT (Single Top-Thrust) fluiddynamischen Lager ist beispielsweise in der DE 10 2013 014 229 A1 offenbart. Der hier dargestellte Spindelmotor hat ebenfalls eine flache Bauweise von 7 mm oder darunter, wobei auf den Motor eine oder zwei Speicherplatten montiert werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei einem Spindelmotor der eingangs genannten Art die axiale Steifigkeit, insbesondere des Rotorbauteils, zu erhöhen, und insbesondere auch die durch die Befestigung der Speicherplatten hervorgerufene Deformation des Rotorbauteils zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, der eine in einer Basisplatte befestigte Lagerbuchse mit einer Lagerbohrung aufweist. In der Lagerbohrung der Lagerbuchse ist eine Welle drehgelagert, an deren einem Ende ein Rotorbauteil angeordnet ist. Das fluiddynamische Lagersystem weist weiterhin einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt auf. Im Bereich eines ersten Abschnitts des Lagerspalts ist ein erstes fluiddynamisches Lager angeordnet, das durch eine Lagerfläche an der Stirnseite der Lagerbuchse und eine dazu zugeordnete Lagerfläche an der Unterseite des Rotorbauteils gebildet ist. Mindestens ein zweites fluiddynamisches Lager ist im Bereich eines zweiten, axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts angeordnet und wird durch sich gegenüberliegende zylindrische Lagerflächen der Lagerbuchse und der Welle gebildet. An den ersten Abschnitt des Lagerspalts grenzt ein zumindest anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt an. Das Rotorbauteil wird durch ein elektromagnetisches Antriebssystem angetrieben.
Erfindungsgemäß sind die Stirnseite der Lagerbuchse und die dieser Stirnseite gegenüberliegende Unterseite des Rotorbauteils konisch abgeschrägt, so dass der erste Abschnitt des Lagerspaltes im Bereich des ersten fluiddynamischen Lagers schräg zur Rotationsachse verläuft.
Der erste, schräg verlaufende Abschnitt des Lagerspalts kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung radial nach außen und schräg nach unten in Richtung zur Basisplatte verlaufen. In diesem Fall bildet die Stirnseite der Lagerbuchse einen konischen Kegelstumpf und das Rotorbauteil eine entsprechende konische Aufnahme.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung kann der erste, schräg verlaufende Abschnitt des Lagerspalts radial nach außen und schräg nach oben entgegen der Richtung zur Basisplatte verlaufen. In diesem Fall bildet die Unterseite des Rotorbauteils einen konischen Kegelstumpf aus, der in eine entsprechende konische Aufnahme der Lagerbuchse eingreift.
Durch diese konische Form der Lagerbuchse und eine entsprechende komplementäre konische Ausformung des Rotorbauteils kann die axiale Dicke des Rotorbauteils in diesem Bereich wesentlich erhöht werden. Dadurch erhöht sich die mechanische Stabilität/Biegesteifigkeit des Rotorbauteils erheblich, so dass die eingangs beschriebene Verformung an der Auflagefläche aufgrund der durch die Halteklammer ausgeübte, axial nach unten gerichteten Kraft deutlich verringert werden kann, beispielsweise um bis zu 25% oder mehr.
Zudem verlängert sich der erste Abschnitt des Lagerspaltes im Bereich des ersten fluiddynamischen Lagers durch dessen schrägen Verlauf, so dass sich die effektiv verfügbare Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers vergrößert und die axiale Steifigkeit des ersten Lagers in diesem Bereich verbessert wird.
Der erste, schräg verlaufende Abschnitt des Lagerspaltes schließt dabei mit der Rotationsachse vorzugsweise einen Winkel zwischen 35 Grad und 80 Grad ein, wobei der mit der Rotationsachse eingeschlossene Winkel dem halben Kegelwinkel entspricht.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann das im ersten, schräg verlaufenden Abschnitt des Lagerspaltes angeordnete erste fluiddynamische Lager vornehmlich als fluiddynamisches Axiallager ausgebildet sein, das überwiegend axiale Kräfte aufnimmt.
In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das zwischen der Lagerbuchse und der Welle gebildete zweite fluiddynamische Lager vorzugsweise zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager umfasst.
Mindestens eine Lagerfläche des als fluiddynamisches Axiallager ausgebildeten ersten fluiddynamischen Lagers weist Lagerrillenstrukturen auf, die verschiedene Formgebungen annehmen können.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung weist mindestens eine Lagerfläche des fluiddynamischen Axiallagers spiralförmige Lagerrillen auf, die eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnittes des Lagerspalts erzeugen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist mindestens eine Lagerfläche des fluiddynamischen Axiallagers chevronförmige Lagerrillen auf, die eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid überwiegend in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnittes des Lagerspalts erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Lagerrillenstrukturen auf einer Lagerfläche im Bereich des ersten, axial verlaufenden Abschnittes des Lagerspaltes fischgrätenförmig ausgebildet sein, wobei hier ebenfalls eine überwiegend in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnittes des Lagerspaltes gerichtete Pumpwirkung auf das Lagerfluid ausgeübt wird.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste fluiddynamische Lager vorteilhaft als konisches fluiddynamisches Lager ausgebildet, das sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufnehmen kann.
In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das zweite fluiddynamische Lager lediglich ein einzelnes fluiddynamisches Radiallager umfassen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das zweite fluiddynamische Lager zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager umfasst, wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Bei dem als konisches fluiddynamisches Lager ausgebildeten, ersten fluiddynamischen Lager weist mindestens eine Lagerfläche vorzugsweise chevronförmige Lagerrillen auf, die eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in beide Richtungen des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts des Lagerspaltes, jedoch überwiegend in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts, erzeugen.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine Lagerfläche des konischen fluiddynamischen Lagers fischgrätenförmige Lagerrillen auf, die eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in beide Richtungen des ersten, schräg verlaufenden Abschnittes des Lagerspaltes, jedoch überwiegend in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts, erzeugen.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mindestens eine Lagerfläche des konischen fluiddynamischen Lagers spiralförmige Lagerrillen aufweist, die eine überwiegende Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts erzeugen und nur eine geringe Pumpwirkung in die entgegen gesetzte Richtung, d. h. radial nach außen.
Es gibt somit verschiedene Realisierungsmöglichkeiten des ersten fluiddynamischen Lagers, entweder vorzugsweise als Axiallager oder als konisches Lager, d. h. mit axialen und radialen Lagerkomponenten. Die Lagerrillenstrukturen des ersten fluiddynamischen Lagers können je nach Realisierung die oben beschriebenen Formen aufweisen oder Mischformen.
Das beschriebene Lagersystem des Spindelmotors umfasst ein offenes Ende, dass durch geeignete Dichtungsmittel, vorzugsweise einen kapillaren Dichtungsspalt mit konischem Querschnitt, abgedichtet ist.
Der Dichtungsspalt schließt sich unmittelbar an das radial außen liegende Ende des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts des Lagerspaltes an und wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung durch eine innere Umfangsfläche eines Randes des Rotorbauteils und eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse begrenzt. Der Dichtungsspalt verläuft in dieser Ausgestaltung der Erfindung nahezu parallel zur Rotationsachse in Richtung zur Basisplatte.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung schließt sich der Dichtungsspalt ebenfalls unmittelbar an den ersten, schräg verlaufenden Abschnitt des Lagerspaltes an und ist durch eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse, die durch einen hochgezogenen Rand der Lagerbuchse gebildet ist, sowie eine äußere Umfangsfläche des Rotorbauteils, begrenzt. In dieser Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Dichtungsspalt im Wesentlichen in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Rotationsachse und verläuft radial nach außen und entgegen der Richtung zur Basisplatte, d. h. nach oben in Richtung der Oberfläche des Rotorbauteils.
Die erstgenannte Art des Dichtungsspaltes, d. h. parallel zur Rotationsachse, hat den Vorteil der einfachen Ausgestaltung der Lagerbauteile, wobei jedoch im Hinblick auf einen Standardspindelmotor mit STT-Lager der Dichtungsspalt verkürzt ausgebildet ist, da durch die abgeschrägte Oberfläche der Lagerbuchse der axiale Bauraum zur Realisierung des Dichtungsspaltes begrenzt wird.
In der zweiten Ausgestaltung des Dichtungsspaltes wird der Dichtungsspalt in die andere Richtung umgelenkt, d. h. verläuft nach oben in Richtung des Rotorbauteils, so dass der hier verfügbare Bauraum besser ausgenutzt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers ballig ausgebildet sein, d. h. beispielsweise eine Lagerfläche ist im Wesentlichen eben, während die gegenüber liegende Lagerfläche eine zu dieser Ebene leicht konvexe Fläche bildet. Dies hat den Vorteil des besseren Ausgleiches von Herstellungstoleranzen in Bezug auf das erste fluiddynamische Lager. Es können auch beide Lagerflächen des ersten fluiddynamischen Lagers ballig ausgebildet sein.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der erste Abschnitt des Lagerspaltes derart ausgebildet sein, dass er sich in Richtung radial nach außen vergrößert, d. h. verbreitert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass sich die Winkel der einander zugewandten konischen Lagerflächen von Lagerbuchse und Rotorbauteil geringfügig unterscheiden, so dass sich der erste, schräg verlaufende Abschnitt des Lagerspaltes radial nach außen verbreitert.
Wie schon weiter oben angegeben, weist das zweite fluiddynamische Lager zwischen der Lagerbuchse und der Welle mindestens ein fluiddynamisches Radiallager auf, vorzugsweise jedoch zwei fluiddynamische Radiallager, die in einem axialen Abstand voneinander entlang des zweiten, axial verlaufenden Abschnittes des Lagerspaltes angeordnet sind. Die Lagerrillenstrukturen des zweiten fluiddynamischen Lagers können bevorzugt fischgrätenförmig, chevronförmig, sinusförmig oder parabelförmig ausgebildet sein.
Ferner kann vorzugsweise ein Rezirkulationskanal innerhalb der Lagerbuchse angeordnet sein, der in axialer Richtung oder leicht schräg zur axialen Richtung verläuft und den ersten Abschnitt des Lagerspaltes direkt mit einem dritten Abschnitt des Lagerspaltes verbindet. Dieser dritte Abschnitt des Lagerspalts umgibt ein Stopperbauteil, das an der Welle angeordnet und in einer Aussparung der Lagerbuchse angeordnet ist. Der Rezirkulationskanal ist mit Lagerfluid gefüllt. Dadurch kann das Lagerfluid vom ersten Abschnitt des Lagerspaltes weiter in den zweiten Abschnitt unter den dritten Abschnitt und durch den Rezirkulationskanal zurück in den ersten Abschnitt zirkulieren.
Besonders bevorzugt mündet der Rezirkulationskanal in den radial äußeren Bereich des ersten Abschnitts des Lagerspalts.
Der erfindungsgemäße Spindelmotor eignet sich insbesondere zum Antrieb von Festplattenlaufwerken, kann jedoch auch zum Antrieb von Lüftern und dergleichen verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Spindelmotor mit einer ersten Ausgestaltung eines fluiddynamischen Lagers.
1A zeigt eine Aufsicht auf den Spindelmotor von 1 mit abgenommenem Rotorbauteil.
2 zeigt einen Spindelmotor mit einer zweiten Ausgestaltung eines fluiddynamischen Lagers.
2A zeigt eine Aufsicht auf den Spindelmotor von 2 mit abgenommenem Rotorbauteil.
3 zeigt einen Spindelmotor mit einer zweiten Ausgestaltung eines fluiddynamischen Lagers.
3A zeigt eine Aufsicht auf den Spindelmotor von 3 mit abgenommenem Rotorbauteil.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
In 1 ist einen Schnitt durch einen Spindelmotor gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung dargestellt.
Der Spindelmotor ist auf einer Basisplatte 10 aufgebaut, an welcher eine Lagerbuchse 12 als Teil eines fluiddynamischen Lagersystems angeordnet ist.
Die Lagerbuchse 12 weist eine Lagerbohrung auf, in der eine Welle 14 drehbar aufgenommen ist.
Die Welle 14 hat einen etwas geringeren Durchmesser als die Lagerbohrung, so dass zwischen der Welle 14 und der Lagerbuchse 12 ein zweiter, axial verlaufender Abschnitt 18b eines Lagerspalt 18 gebildet wird, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist.
An ihrem unteren Ende weist die Welle 14 ein Stopperbauteil 14a auf, welches entweder einteilig mit der Welle 14 ausgebildet ist, wie in 1 gezeigt, oder auch als separates ringförmiges Bauteil an der Welle befestigt sein kann. Das Stopperbauteil 14a dreht sich zusammen mit der Welle 14 in einer entsprechenden Aussparung der Lagerbuchse 12 und ist von einem dritten Abschnitt 18c des Lagerspaltes 18, der mit Lagerfluid gefüllt ist, umgeben, wobei die Aussparung durch eine Abdeckung 16 luftdicht abgedeckt ist. Das Stopperbauteil 14a begrenzt die axiale Bewegung der Welle 14 und verhindert ein Herausfallen der Welle 14 aus der Lagerbuchse 12.
Das freie aus der Lagerbuchse 12 herausragende Ende der Welle 14 ist mit einem Rotorbauteil 32 verbunden, das zusammen mit der Welle 14 durch ein elektromagnetisches Antriebssystem angetrieben wird. Hierbei weist die Welle 14 vorzugsweise eine Stufe auf, die als axialer Anschlag zur Positionierung das Rotorbauteils 32 dient.
Erfindungsgemäß ist die obere Stirnseite der Lagerbuchse 12 ausgehend von der Lagerbohrung konisch abgeschrägt, wobei auch das Rotorbauteil 32 eine entsprechende konische Form hat, die zur konischen Lagerbuchse 12 passt.
Die sich gegenüberliegenden Flächen der Stirnseite der Lagerbuchse 12 und des Rotorbauteils 32 sind in einem geringen Abstand voneinander angeordnet und bilden einen ersten, schräg verlaufenden Abschnitt 18a des Lagerspaltes 18, der mit dem zweiten, axial verlaufenden Abschnitt 18b des Lagerspaltes 18 verbunden ist und ebenfalls vollständig mit Lagerfluid gefüllt ist.
Während der zweite, axial verlaufende Abschnitt 18b des Lagerspaltes 18 vorzugsweise eine Spaltbreite von wenigen Mikrometern aufweist, weist der erste, schräg verlaufende Abschnitt 18a des Lagerspaltes 18 beispielsweise eine Spaltbreite von einigen bis einigen zehn Mikrometern auf, je nachdem wie viel axiales Spiel dem fluiddynamischen Lager zugestanden wird.
Radial nach außen wird der erste, schräge Abschnitt 18a des Lagerspaltes durch einen ringförmigen Dichtungsspalt 26 begrenzt und abgedichtet. Der ringförmige Dichtungsspalt 26 ist vorteilhaft als kapillarer Dichtungsspalt, vorzugsweise mit konischem Querschnitt, ausgebildet und anteilig mit Lagerfluid gefüllt. Dieser Dichtungsspalt 26 stellt einerseits ein Ausgleichsvolumen und ein Reservoir für Lagerfluid dar und andererseits dichtet er den einseitigen offenen Lagerspalt 18 nach außen ab.
Der Dichtungsspalt 26 wird begrenzt durch eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 12 sowie eine innere Umfangsfläche eines Randes 32a des Rotorbauteils 32 und verläuft nahezu parallel zur Rotationsachse 46 in Richtung zur Basisplatte 10. Die beiden den Dichtungsspalt 26 begrenzenden Flächen weisen dabei einen geringen Neigungswinkel in Richtung der Rotationsachse 46 auf. Der Neigungswinkel der inneren Umfangsfläche des Randes 32a des Rotorbauteils 32 kann beispielsweise 2 Grad betragen und ist dabei kleiner als der Neigungswinkel der äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 12, der beispielsweise 5 Grad betragen kann, wodurch sich ein konischer Querschnitt des Dichtungsspalts 26 ergibt.
An der Basisplatte 10 ist radial außerhalb des fluiddynamischen Lagers ein Rand 10a angeordnet, an welchem eine Statoranordnung 34 befestigt ist. Die Statoranordnung 34 wirkt zusammen mit einem Rotormagneten 36, der an einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 32 angeordnet ist.
Statoranordnung 34 und Rotormagnet 36 bilden ein elektromagnetisches Antriebssystem, welches das Rotorbauteil 32 zusammen mit der Welle 14 drehend antreibt.
Der Spindelmotor kann vorzugsweise als Antrieb für Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden. Hierzu sind an einer ringförmigen Auflagenfläche 32b des Rotorbauteils 32 eine oder mehrere Speicherplatten 40 angeordnet, die durch einen Abstandshalter 42 axial voneinander beabstandet sind.
Die Speicherplatten 40 werden durch Federkraft auf der Auflagefläche 32b gehalten, die durch eine Halteklammer 44 aufgebracht wird. Die Halteklammer ist als eine Art Tellerfeder ausgebildet, die mittels einer zentralen Schraube in einer entsprechenden Gewindebohrung 14b der Welle 14 an der Welle befestigt wird.
Die an der Welle 14 befestigte Halteklammer drückt axial von oben auf die Oberfläche der obersten Speicherplatte 40 und übt eine axial gerichtete Haltekraft von mehreren hundert Newton auf die Speicherplatten 40 und auf die Auflagefläche 32b des Rotorbauteils 32 aus. Dadurch verformt sich das ganze Rotorbauteil 32 merklich in axialer Richtung, insbesondere im radial außenliegenden Bereich.
Durch die erfindungsgemäße konische Form der Lagerbuchse 12 und den komplementären Aufnahmenkonus des Rotorbauteils 32 kann die Materialdicke des Rotorbauteils 32 in diesem Bereich wesentlich verstärkt werden, so dass die Verformung, die durch die axiale Haltekraft der Halteklammer 44 verursacht wird, sich wesentlich reduziert.
Im schräg verlaufenden Abschnitt 18a des Lagerspaltes 18 ist ein erstes fluiddynamisches Lager 20 vorgesehen, und im zweiten, axial verlaufenden Abschnitt 18b ist ein zweites fluiddynamisches Lager 22, 24 vorgesehen.
Das erste fluiddynamische Lager 20 ist beispielsweise vornehmlich als konisches fluiddynamisches Lager 20 ausgebildet, welches überwiegend axiale Kräfte aufnimmt. Durch die axiale Lagerkraft wird das Rotorbauteil 32 in einem definierten Abstand zur Stirnfläche der Lagerbuchse 12 gehalten, wodurch die Spaltbreite des ersten, schräg verlaufenden Abschnittes 18a des Lagerspaltes 18 konstant gehalten wird.
Wie es in 1A dargestellt ist, kann dieses konische fluiddynamische Lager 20 beispielsweise spiralförmige Lagerrillenstrukturen 20a aufweisen, die vorzugsweise auf der Lagerfläche der Lagerbuchse 12 angeordnet sind. Die Lagerrillenstrukturen 20a können ebenso auf der komplementären Lagerfläche des Rotorbauteils 32 oder beiden Lagerflächen angeordnet sein.
Diese Lagerrillenstrukturen 20a erzeugen bei Rotation des Rotorbauteils 32 eine Pumpwirkung auf das im ersten, schräg verlaufenden Abschnitt 18a des Lagerspaltes 18 befindliche Lagerfluid und sind so gestaltet, dass die Pumpwirkung radial nach innen, d. h. in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts 18b des Lagerspaltes 18 gerichtet ist.
Im zweiten, axial verlaufenden Abschnitt 18b des Lagerspaltes 18 ist das zweite fluiddynamische Lager vorgesehen, das mindestens ein fluiddynamisches Radiallager umfasst. In 1 umfasst das zweite fluiddynamische Lager beispielsweise zwei voneinander beabstandete Radiallager 22, 24, welche auf die Welle 14 wirkende radiale Kräfte aufnehmen.
Die beiden fluiddynamischen Radiallager 22, 24 umfassen ebenfalls Lagerrillenstrukturen, die entweder auf der Oberfläche der Lagerbuchse 12 und/oder auf der Oberfläche der Welle 14 angeordnet sind. Bei Rotation der Welle 14 erzeugen die Lagerrillenstrukturen der fluiddynamischen Radiallager 22, 24 eine dynamische Pumpwirkung auf das im zweiten, axial verlaufenden Abschnitt 18b des Lagerspalts 18 befindlichen Lagerfluid.
Die Lagerrillenstrukturen des oberen Radiallagers sind entweder symmetrisch ausgebildet (nicht gezeigt), d. h. der Ast der Lagerrillen, der oberhalb des Apex angeordnet ist, ist gleich lang ausgebildet, wie der Ast, der unterhalb der Apex angeordnet ist und die Lagerrillen erzeugen eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des Apex. Dadurch stellt sich dort ein hydrodynamischer Druck ein, der das Radiallager tragfähig macht, In dem hier gezeigt Ausführungsbeispiel sind die Lagerrillenstrukturen des oberen Radiallagers 22 asymmetrisch ausgebildet, derart, dass der Ast der Lagerrillen, der oberhalb des Apex angeordnet ist, länger ausgebildet ist, als der Ast, der unterhalb der Apex angeordnet ist und die Lagerrillen dadurch eine Nettopumpwirkung auf das Lagerfluid im Abschnitt 18b des Lagerspalts 18 überwiegend in axialer Richtung nach unten in Richtung des zweiten Radiallagers 24 ausüben.
Das untere fluiddynamische Radiallager 24 umfasst Radiallagerrillenstrukturen, die vorzugsweise symmetrisch ausgebildet sind, d. h. keine definierte Pumpwirkung in eine bevorzugte Richtung auf das Lagerfluid erzeugen. Die Lagerrillenstrukturen des zweiten Radiallagers 24 können jedoch auch asymmetrisch ausgebildet sein und gleichermaßen eine Pumpwirkung in eine definierte Richtung erzeugen, vorzugsweise in axialer Richtung nach unten in Richtung des Stopperbauteils 14a.
Die Lagerrillenstrukturen 20a des konischen fluiddynamischen Lagers 20 sind bevorzugt spiralartig ausgebildet, die auf mindestens einer Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers 20, d. h. auf der Stirnseite der Lagerbuchse 12 oder der entsprechend gegenüberliegenden Fläche des Rotorbauteils 32 angeordnet sind.
Hierbei kann eine Lagerfläche, vorzugsweise die Lagerfläche an der Lagerbuchse 12, aber auch die gegenüberliegende Lagerfläche des Rotorbauteils 32, ballig ausgebildet sein, d. h. die ballig ausgebildete Lagerfläche ist in Richtung der anderen Lagerfläche geringfügig nach außen gewölbt, während die andere Lagerfläche eben ausgebildet ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die in Bezug auf die Rotationsachse 46 gemessenen Winkel der beiden Lagerflächen des Rotorbauteils 32 und der Lagerbuchse 12 unterschiedlich groß sind, so dass sich der erste, schräg verlaufende Lagerspalt 18a radial nach außen, d. h. in Richtung des Dichtungsspaltes 26 geringfügig um einige Mikrometer öffnet.
Ein Rezirkulationskanal 28 verbindet den dritten Abschnitt 18c des Lagerspaltes 18 vorzugsweise im Bereich des Außenumfanges des Stopperbauteils 14a direkt mit dem ersten Abschnitt 18a des Lagerspaltes, vorzugsweise im Bereich des radial äußeren Endes des ersten Abschnitts 18a.
2 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors, bei dem sich insbesondere die Ausgestaltung des Dichtungsspaltes 126 von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 unterscheidet.
In dieser Ausgestaltung der Erfindung hat die Lagerbuchse 112 im Bereich ihrer oberen Stirnfläche einen umlaufenden Rand 112a, der in Richtung des Rotorbauteils 132 weist.
Die obere Stirnfläche der Lagerbuchse 112 bildet durch den umlaufenden Rand 112a eine ringförmige und im Querschnitt etwa dreieckige Aussparung, in welcher ein entsprechend geformter Vorsprung 132a des Rotorbauteils 132 eingreift.
Entlang des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts 118a des Lagerspaltes 118 bilden die einander zugewandten Flächen der Lagerbuchse 112 und des Rotorbauteils 132 ein fluiddynamisches Lager 120 aus, während eine innere Umfangsfläche des Randes 112a der Lagerbuchse 112 zusammen mit einer äußeren Umfangsfläche des Vorsprungs 132a des Rotorbauteils 132 einen Dichtungsspalt 126 bilden.
Der Dichtungsspalt 126 grenzt unmittelbar an den ersten, schräg verlaufenden Abschnitt 118a des Lagerspaltes 118 an, verläuft jedoch nicht nach unten in Richtung der Basisplatte 110 – so wie in 1 –, sondern ist nach oben entgegen der Richtung der Basisplatte 110 abgewinkelt. Der Dichtungsspalt 126 ist anteilig mit Lagerfluid gefüllt.
Das erste fluiddynamische Lager 120 ist vorteilhaft als konisches Lager ausgebildet, d. h. es kann sowohl radiale als auch axiale Lagerkräfte aufnehmen.
Wie es in 2A dargestellt ist, können die Lagerrillenstrukturen 120a des ersten fluiddynamischen Lagers 120 vorzugsweise chevronförmig, beispielsweise fischgrätenförmig ausgebildet sein. Diese Art von Lagerrillenstrukturen 120a ermöglicht es, dass bei Drehung des Rotorbauteils 132 um die Rotationsachse 146 relativ zur Lagerbuchse 112 eine Pumpwirkung auf das im Abschnitt 118a des Lagerspaltes 118 befindliche Lagerfluid erzeugt wird, die in beide Richtungen des Lagerspalts 118a gerichtet ist.
Da die radial außen liegende Äste der Lagerrillenstrukturen 120a jedoch vorzugsweise länger sind als die radial innen liegenden Äste und die Lagerbauteile 112, 132 im Bereich der radial außen liegenden Äste eine größere relative Umfangsgeschwindigkeit aufweisen, wird durch die Lagerrillenstrukturen 120a eine Pumpwirkung überwiegend in Richtung radial nach innen, d. h. in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts 118b des Lagerspaltes 118 erzeugt.
Falls das erste fluiddynamische Lager 120 als konisches Lager ausgebildet ist, kann das zweite fluiddynamische Lager entlang des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts 118b des Lagerspaltes 118 vorzugsweise nur ein einziges Radiallager 122 umfassen. Das konische Lager bildet in diesem Fall eine zweite radiale Lagerkomponente sowie eine axiale Lagerkomponente.
In 2 ist dargestellt, dass das zweite fluiddynamische Lager vorzugsweise ein Radiallager 122 aufweist. Die Lagerrillen können dabei gleich ausgebildet sein, wie die des Radiallagers 22 in 1. Alternativ können die Lagerrillen auch symmetrisch ausgebildet sein.
In 3 ist einen Schnitt durch einen Spindelmotor gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei dem sich insbesondere die Ausgestaltung der konischen Fläche der Lagerbuchse und des Rotorbauteils von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 unterscheidet.
Erfindungsgemäß ist die obere Stirnseite der Lagerbuchse 212 ausgehend von ihrem Außenumfang konisch abgeschrägt und bildet eine kegelstumpfförmige Aussparung. Das Rotorbauteil 232 weist an der Unterseite einen entsprechenden kegelstumpfförmigen Vorsprung 232a auf, der passend zur konischen Aussparung der Lagerbuchse 212 ausgebildet ist. Vorzugsweise beginnt die Abschrägung der Stirnfläche der Lagerbuchse 212 erst radial innerhalb der Öffnung des Rezirkulationskanals 228.
Die sich gegenüberliegenden konischen Flächen der Stirnseite der Lagerbuchse 212 und des Rotorbauteils 232 sind in einem geringen Abstand voneinander angeordnet und bilden den ersten, schräg verlaufenden Abschnitt 218a des Lagerspaltes 218. Dieser erste Abschnitt 218a des Lagerspalts verläuft ausgehend vom dem zweiten, axial verlaufenden Abschnitt 218b des Lagerspaltes 218 schräg nach oben, das heißt entgegen der Richtung zur Lagerbuchse 212. Beide Abschnitte 218a und 218b des Lagerspalts 218 sind vollständig mit Lagerfluid gefüllt.
Das erste fluiddynamische Lager 220 im Bereich des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts 218a des Lagerspaltes 218 ist vorteilhaft als konisches Lager ausgebildet, d. h. es nimmt sowohl radiale als auch axiale Lagerkräfte auf.
Wie es in 3A dargestellt ist, können die Lagerrillenstrukturen 220a des ersten fluiddynamischen Lagers 220 vorzugsweise chevronförmig, beispielsweise fischgrätenförmig ausgebildet sein. Diese Art von Lagerrillenstrukturen 220a ermöglicht es, dass bei Drehung des Rotorbauteils 232 relativ zur Lagerbuchse 212 eine Pumpwirkung auf das im ersten, schräg verlaufenden Abschnitt 218a des Lagerspaltes 218 befindliche Lagerfluid erzeugt wird, die in beide Richtungen des schräg verlaufenden Abschnitts 218a des Lagerspalts 218 gerichtet ist.
Da die radial außen liegende Äste der Lagerrillenstrukturen 220a jedoch vorzugsweise länger sind als die radial innen liegenden Äste und die Lagerbauteile 212, 232 im Bereich der radial außen liegenden Äste eine größere relative Umfangsgeschwindigkeit aufweisen, wird durch die Lagerrillenstrukturen 220a eine Pumpwirkung überwiegend in Richtung radial nach innen, d. h. in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts 218b des Lagerspaltes 218 erzeugt.
Falls das erste fluiddynamische Lager 220 als konisches Lager ausgebildet ist, kann das zweite fluiddynamische Lager entlang des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts 218b des Lagerspaltes 218 vorzugsweise nur ein einziges fluiddynamisches Radiallager 222 umfassen. Das konische Lager 220 bildet in diesem Fall eine axiale Lagerkomponente sowie eine zweite radiale Lagerkomponente, die das einzelne Radiallager 222 ergänzt.
Die Lagerrillen des einzelnen Radiallagers 222 können dabei asymmetrisch ausgebildet sein, derart, dass der Ast der Lagerrillen, der unterhalb des Apex angeordnet ist, länger ausgebildet ist, als der Ast, der oberhalb der Apex angeordnet ist und die Lagerrillen dadurch eine Nettopumpwirkung auf das Lagerfluid überwiegend in axialer Richtung nach oben in Richtung des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts 218a, des Lagerspalts 218 ausüben. Alternativ können die Lagerrillen auch symmetrisch ausgebildet sein.
In Richtung radial nach außen wird der erste, schräg verlaufende Abschnitt 218a des Lagerspaltes 218 durch einen ringförmigen Dichtungsspalt 226 abgeschlossen und abgedichtet. Der ringförmige Dichtungsspalt 226 ist vorteilhaft als kapillarer Dichtungsspalt, vorzugsweise mit konischem Querschnitt, ausgebildet und anteilig mit Lagerfluid gefüllt.
Der Dichtungsspalt 226 wird begrenzt durch eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 212 sowie eine innere Umfangsfläche eines Randes 232a des Rotorbauteils 232 und verläuft im wesentlichen parallel zur Rotationsachse 246 in Richtung zur Basisplatte 210.
In allen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, d. h. gemäß den 1, 2 oder 3, können entlang des zweiten, axial verlaufenden Abschnittes 18b, 118b, 218b, des Lagerspaltes sowohl nur ein fluiddynamisches Radiallager 22, 122, 222 als auch zwei fluiddynamische Radiallager 22, 24 in einem axialen Abstand voneinander angeordnet werden.
Durch die abgeschrägte Ausbildung der Stirnseite der Lagerbuchse 12, 212, 212 kann in diesem Bereich die Materialstärke des Rotorbauteils 32, 132, 232 deutlich vergrößert werden, was die mechanische Stabilität des Rotorbauteils erhöht.
Dadurch verursacht die Haltekraft der Halteklammer 44, 144, 244 eine deutlich geringere Deformation des Rotorbauteils 32, 132, 232 im Vergleich zu einem entsprechenden Spindelmotors aus dem Stand der Technik. In Folge wird zum einen die Funktionen des ersten fluiddynamischen Lagers 20, 120, 220 durch diese verringerte Deformation des Rotorbauteils 32, 132, 232 weniger beeinträchtigt, da die Spaltbreite des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts 18a des Lagerspalts 18 weniger beeinflusst wird. Zum anderen wird auch das elektromagnetische Antriebssystem durch die verringerte Deformation des Rotorbauteils 32, 132, 232 weniger beeinträchtigt, da sich die Position des Rotormagneten 36, 136, 236 relativ zur Statoranordnung 34, 134, 234 durch die verringerte Deformation des Rotorbauteils 32, 132, 232 nur wenig ändert.
Da das dargestellte fluiddynamische Lagersystem lediglich eine axiale Komponente aufweist, d. h. entweder ist das fluiddynamische erste Lager 20, 120, 220 als reines Axiallager oder als konisches Lager ausgebildet, ist es notwendig, eine entsprechende axiale Gegenkraft zu erzeugen, damit das Lager in axialer Richtung stabilisiert ist.
Dies kann zum einen durch einen an der Basisplatte 10, 110, 210 angeordneten ringförmigen und ferromagnetischen Zugring 38, 138, 238 erfolgen, welcher der unteren Stirnseite des Rotormagneten 36, 136, 236 gegenüber liegt. Der Zugring 38, 138, 238 wird vom Rotormagneten 36, 136, 236 magnetisch angezogen und erzeugt dadurch eine magnetische Axialkraft, die der axialen Kraft des ersten fluiddynamischen Lagers 20, 120, 220 entgegenwirkt.
Zusätzlich oder alternativ können die magnetischen Mitten der Statoranordnung 34, 134, 234 und des Rotormagneten 36, 136, 236 axial zueinander versetzt werden, d. h. die magnetische Mitte des Rotormagneten 36, 136, 236 ist axial weiter oben angeordnet als die magnetische Mitte der Statoranordnung 34, 134, 234. Dadurch erzeugt das elektromagnetische Antriebssystem eine axiale Kraftkomponente, welche der fluiddynamischen axialen Kraft des ersten fluiddynamischen Lagers 20, 120, 220 entgegenwirkt und das Lager in axialer Richtung stabilisiert.
Der Winkel der Abschrägung der Stirnseite der Lagerbuchse 12, 112, 212 und entsprechend der Winkel der Abschrägung des Rotorbauteils 32, 132, 232 beträgt bevorzugt zwischen 35 Grad und 80 Grad bezogen auf die Rotationsachse 46, 146, 246, und insbesondere bevorzugt zwischen 70 und 80 Grad.
Bezugszeichenliste

10, 110, 210: Basisplatte
10a, 110a, 210a: Rand
12, 112, 212: Lagerbuchse
112a: Rand
14, 114, 214: Welle
14a, 114a, 214a: Stopperbauteil
14b, 114b, 214b: Gewindebohrung
16, 116, 216: Abdeckung
18, 118, 218: Lagerspalt
18a, 118a, 218a: erster, radial verlaufender Abschnitt
18b, 118b, 218b: zweiter, axial verlaufender Abschnitt
18c, 118c, 218c: dritter Abschnitt
20, 120, 220: erstes fluiddynamisches Lager
20a, 120a, 220a: Lagerrillenstrukturen
22, 122, 222: fluiddynamisches Radiallager (zweites fluiddynamisches Lager)
24: fluiddynamisches Radiallager (zweites fluiddynamisches Lager)
26, 126, 226: Dichtungsspalt
28, 128, 228: Rezirkulationskanal
32, 132, 232: Rotorbauteil
32a, 232a: Rand
132a: Vorsprung
32b, 132b, 232b: Auflagefläche
34, 134, 234: Statoranordnung
36, 136, 236: Rotormagnet
38, 138, 238: ferromagnetischer Zugring
40, 140, 240: Speicherplatte
42, 142, 242: Abstandhalter
44, 144, 244: Halteklammer
46, 146, 246: Rotationsachse

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 102013014229 A1 [0008]

Claims

Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, welcher umfasst: eine Basisplatte (10, 110, 210), eine Lagerbuchse (12, 112, 212), die an der Basisplatte befestigt ist und eine Lagerbohrung aufweist, eine Welle (14, 114, 214), die in der Lagerbohrung der Lagerbuchse (12, 112, 212) drehgelagert ist, ein Rotorbauteil (32, 132, 232), das an einem Ende der Welle (14, 114, 214) angeordnet ist, einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (18, 118, 218), ein erstes fluiddynamisches Lager (20, 120, 220) im Bereich eines ersten Abschnitts (18a, 118a, 218a) des Lagerspaltes (18, 118, 218), das durch eine Lagerfläche an der Stirnseite der Lagerbuchse (12, 112, 212) und eine dazu zugeordnete Lagerfläche an der Unterseite des Rotorbauteils (32, 132, 232) gebildet ist, mindestens ein zweites fluiddynamisches Lager (22, 24, 122, 222,) im Bereich eines zweiten, axial verlaufenden Abschnitts (18b, 118b, 218b) des Lagerspaltes (18, 118, 218), das durch sich gegenüberliegende zylindrische Lagerflächen der Lagerbuchse (12, 112, 212) und der Welle (14, 114, 214) gebildet ist, einen Dichtungsspalt (26, 126, 226), der an den ersten Abschnitt (18a, 118a, 218a) des Lagerspalts (18, 118, 218) angrenzt und zumindest anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist, und ein elektromagnetisches Antriebssystem (34, 36, 134, 136, 234, 236) zum Antrieb des Rotorbauteils, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite der Lagerbuchse (12, 112, 212) und eine der Stirnseite der Lagerbuchse (12, 112, 212) gegenüberliegende Unterseite des Rotorbauteils (32, 132, 232) konisch ausgebildet sind, so dass der erste Abschnitt (18a, 118a, 218a) des Lagerspalts (18, 118, 218) im Bereich des ersten fluiddynamischen Lagers (20, 120, 220) schräg zur Rotationsachse (46, 146, 246) verläuft.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, schräg verlaufende Abschnitt (18a, 118a) des Lagerspalts (18, 118) radial nach außen und schräg in Richtung zur Basisplatte (10, 110) verläuft.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, schräg verlaufende Abschnitt (218a) des Lagerspalts (218) radial nach außen und schräg entgegen der Richtung zur Basisplatte (210) verläuft.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, schräg verlaufende Abschnitt (18a, 118a, 218a) des Lagerspalts (18, 118, 218) mit der Rotationsachse (46, 146, 246) einen Winkel zwischen 35 Grad und 80 Grad einschließt.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste fluiddynamische Lager (20) ein konisches fluiddynamisches Lager ist, das überwiegend axiale Kräfte aufnimmt.
Spindelmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers (20) spiralförmige Lagerrillenstrukturen (20a) aufweist, die bei Rotation des Lagers im ersten, schräg verlaufenden Abschnitt (18a) des Lagerspalts (18) eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid radial nach innen in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts (18b) des Lagerspalts (18) erzeugen.
Spindelmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers (20) chevronförmige Lagerrillenstrukturen (20a) aufweist, die bei Rotation des Lagers im ersten, schräg verlaufenden Abschnitt (18a) des Lagerspalts (18) eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid überwiegend in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts (18b) des Lagerspalts (18) erzeugen.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste fluiddynamische Lager (120, 220) ein konisches fluiddynamisches Lager ist, das sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufnimmt.
Spindelmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers (120, 220) chevronförmige Lagerrillenstrukturen (120a, 220a) aufweist, die bei Rotation des Lagers eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in beide Richtungen des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts (118a, 218a) des Lagerspalts (118, 218) jedoch überwiegend in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts (118b, 218b) des Lagerspalts (118, 218) erzeugen.
Spindelmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers (120, 220) spiralförmige Lagerrillenstrukturen (120a, 220a) aufweist, die bei Rotation des Lagers im ersten, schräg verlaufenden Abschnitt (118a, 218b) des Lagerspalts (118, 218) eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in Richtung des zweiten, axial verlaufenden Abschnitts (118b, 218b) des Lagerspalts (118, 218) erzeugen.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dichtungsspalt (26, 226) an den ersten, schräg verlaufenden Abschnitt (18a, 218a) des Lagerspalts (18, 218) anschließt und durch eine innere Umfangsfläche des Rotorbauteils (32, 232) und eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse (12, 212) begrenzt ist und im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (46, 246) in Richtung zur Basisplatte (10, 210) verläuft.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dichtungsspalt (126) an den ersten, schräg verlaufenden Abschnitt (118a) des Lagerspalts (118) anschließt und durch eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse (112) und eine äußere Umfangsfläche des Rotorbauteils (132) begrenzt ist und im Wesentlichen in einem spitzen Winkel zur Rotationsachse (146) radial nach außen entgegen der Richtung zur Basisplatte (110) verläuft.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (26, 126, 226) als Kapillardichtung ausgebildet ist, die einen konischen, sich zum Lageräußeren hin öffnenden Querschnitt aufweist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lagerfläche des ersten fluiddynamischen Lagers (20, 120, 220) ballig ausgebildet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite des ersten, schräg verlaufenden Abschnitts (18a, 118a, 218a) des Lagerspalts in Richtung radial nach außen vergrößert.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite fluiddynamische Lager mindestens ein fluiddynamisches Radiallager (22, 24, 122, 222,) umfasst.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Abschnitt (18c, 118c, 218c) des Lagerspalts (18, 118, 218) ein Stopperbauteil (14a, 114a, 214a) umgibt, das an der Welle (14, 114, 214) angeordnet und in einer Aussparung der Lagerbuchse (12, 112, 212) angeordnet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rezirkulationskanal (28, 128, 228) innerhalb der Lagerbuchse (12, 112, 212) angeordnet ist und den ersten, schräg verlaufenden Abschnitt (18a, 118a, 218a) des Lagerspalts (18, 118, 218) direkt mit einem dritten Abschnitt (18c, 118c, 218c) des Lagerspalts (18, 118, 218) verbindet.
Spindelmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (28, 128, 228) in den radial äußeren Bereich des ersten Abschnitts (18a, 118a, 218a) des Lagerspalts (18, 118, 218) mündet.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorbauteil (32, 132, 232) aus einer Stahllegierung gefertigt ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorbauteil (32, 132, 232) aus einem metallischem oder nichtmetallischem Werkstoff gefertigt ist, der ein Elastizitätsmodul von mehr als 190 GPa bei Raumtemperatur aufweist.
Festplattenlaufwerk, das einen Spindelmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 umfasst.
Lüfter, der einen Spindelmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 umfasst.