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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einer Leiterplatte zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklungen und insbesondere einen Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Spindelmotoren zum Antrieb von Festplattenlaufwerken sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt.
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Beispielsweise zeigt die
US 2011/0249362 A1 einen Spindelmotor mit einem elektromagnetischen Antriebssystem, welches eine Statoranordnung aufweist, die mehrere Statorwicklungen umfasst. Die Statoranordnung ist auf einer Oberseite einer Basisplatte des Spindelmotors befestigt. Die Statorwicklungen werden elektrisch kontaktiert, indem die Enden der Wicklungsdrähte durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen in der Basisplatte hindurchgeführt und mit einer elektrischen Leiterplatte verbunden werden, die in einer Aussparung auf einer Unterseite der Basisplatte angeordnet ist. Über die elektrische Leiterplatte werden die Statorwicklungen mit Strom versorgt. Die Wicklungsdrähte sind in der Regel lackisoliert, wobei die Enden der Wicklungsdrähte abisoliert und mit Lötpunkten auf entsprechenden Lötflächen der Leiterplatte verlötet werden. Die Lackisolation ist nicht sehr robust und kann durch mechanische Beanspruchung leicht beschädigt werden, so dass die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses mit der Basisplatte besteht. Damit insbesondere im Bereich der Durchgangsöffnung kein elektrischer Kurzschluss zwischen den Wicklungsdrähten und der Basisplatte entsteht, kann in der Durchgangsöffnung vorzugsweise eine Isolationshülse aus Kunststoff oder ein anderes elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Eine Kurzschlussgefahr besteht weiterhin zwischen den abisolierten Enden der Wicklungsdrähte und der Unterseite der Basisplatte, da die Drahtenden entlang der Unterseite der Basisplatte bis zu den Lötflächen auf der Leiterplatte geführt werden. Ferner können beim Löten sehr kleine Lötspritzer entstehen, die zwischen die Wicklungsdrähte und die Basisplatte gelangen, haften bleiben und einen elektrischen Kurzschluss verursachen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spindelmotor mit einer Leiterplatte zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklungen anzugeben, bei dem die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Wicklungsdrähten und der Basisplatte deutlich verringert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Spindelmotor mit einer Leiterplatte zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklungen umfasst eine Basisplatte mit mindestens einer Durchgangsöffnung, eine Statoranordnung mit mehreren Statorwicklungen, die auf einer Oberseite der Basisplatte befestigt sind und mindestens einen Wicklungsdraht mit einem freien Ende aufweisen, eine Leiterplatte, die zumindest teilweise auf einer Unterseite der Basisplatte in der Nähe der Durchgangsöffnung angeordnet ist und mindestens eine isolierende Basisschicht sowie eine elektrisch leitende Schicht aufweist, wobei das freie Ende des Wicklungsdrahtes von der Statoranordnung durch die Durchgangsöffnung hindurch zur Leiterplatte geführt und dort elektrisch verbunden ist.
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Erfindungsgemäß weist die isolierende Basisschicht der Leiterplatte einen verlängerten Abschnitt auf, der sich in Richtung der Durchgangsöffnung erstreckt.
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Der erfindungsgemäß verlängerte Abschnitt der Basisschicht der Leiterplatte erstreckt sich in Richtung der Durchgangsöffnung und in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sogar bis an die Durchgangsöffnung heran. Auf dem verlängerten Abschnitt der Basisschicht ist keine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, wie beispielsweise auf den übrigen Abschnitten der Leiterplatte.
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Der durch die Durchgangsöffnung geführte Wicklungsdraht wird dann entlang dieses verlängerten Abschnitts der Basisschicht der Leiterplatte verlegt, welcher die Unterseite der Basisplatte teilweise abdeckt. Dadurch wird verhindert, dass der Wicklungsdraht die Unterseite der metallischen Basisplatte berührt und dort möglicherweise einen elektrischen Kurzschluss verursacht, sei es durch eine beschädigte Isolierung des Wicklungsdrahts oder durch Lötspritzer, die beim Verlöten des Wicklungsdrahts mit der Leiterplatte entstehen können und die Isolierung des Wicklungsdrahts beschädigen können bzw. an der Basisplatte haften bleiben. Der Wicklungsdraht wird größtenteils über die verlängerte und elektrisch isolierende Basisschicht der Leiterplatte bis zur vorgesehenen Lötstelle geführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Basisplatte auf der Unterseite eine Vertiefung auf, in welcher die Durchgangsöffnung und zumindest Teile der Leiterplatte, insbesondere der verlängerte Abschnitt der Basisschicht der Leiterplatte, angeordnet sind.
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Es wird bevorzugt, wenn die Leiterplatte vollständig innerhalb der Vertiefung der Basisplatte aufgenommen ist und keine Lötstellen, andere Teile der Leiterplatte oder die Wicklungsdrähte über die Unterseite der Basisplatte hervorstehen.
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Vorzugsweise erstreckt sich der verlängerte Abschnitt der Basisschicht der Leiterplatte über eine schräg verlaufende Bodenfläche der Vertiefung in der Basisplatte.
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In der Nähe der Durchgangsöffnung ist die Vertiefung in der Basisplatte weniger tief und senkt sich dann in Richtung des Bereiches, in welchem die Leiterplatte angeordnet ist, und ist dort deutlich tiefer.
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Gerade im Bereich dieser schräg verlaufenden Bodenfläche der Vertiefung besteht die Gefahr einer Berührung des Wicklungsdrahts mit der Basisplatte, wobei sich der verlängerte Abschnitt der Basisschicht vorzugsweise über die schräg verlaufende Bodenfläche der Vertiefung der Basisplatte erstreckt und damit die Gefahr einer Berührung des Wicklungsdrahts mit der Basisplatte verringert.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befindet sich an der Unterseite des verlängerten Abschnitts der Basisschicht der Leiterplatte eine Klebeschicht, die als Selbstklebeschicht ausgebildet ist, wodurch der verlängerte Abschnitt der Leiterplatte auf die Unterseite der Basisplatte geklebt werden kann.
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Vorzugsweise umfasst die gesamte Leiterplatte eine selbstklebende Schicht, so dass die Leiterplatte vollständig auf die Unterseite der Basisplatte geklebt werden kann.
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Der verlängerte Abschnitt der Leiterplatte besteht insbesondere nur aus der elektrisch isolierenden Basisschicht und einer Klebeschicht, mit welcher der verlängerte Abschnitt auf die Basisplatte geklebt wird. Dadurch trennt der verlängerte Abschnitt der isolierenden Basisschicht die Wicklungsdrähte von der Basisplatte und isoliert diese elektrisch gegenüber der Basisplatte.
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Vorzugsweise ist der verlängerte Abschnitt der Basisschicht im Bereich der schräg verlaufenden Bodenfläche der Vertiefung der Basisplatte angeordnet. Somit bildet der verlängerte Abschnitt mit dem angrenzenden Rest der Leiterplatte einen stumpfen Winkel, der beispielsweise zwischen 160 und 179 Grad betragen kann.
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Alternativ kann der verlängerte Abschnitt der Basisschicht auch in einer Ebene mit der restlichen Leiterplatte liegen, so dass der Winkel 180 Grad beträgt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der verlängerte Abschnitt der Basisschicht bis an die Durchgangsöffnung heranreichen und sogar mit dem Rand der Durchgangsöffnung überlappen.
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Vorzugsweise umfasst die Durchgangsöffnung eine Senkung, die einen größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung hat und bis in die Vertiefung der Basisplatte hineinreicht. Der verlängerte Abschnitt der Basisschicht kann bis über den Rand der Senkung hinausreichen.
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Vorzugsweise umfasst die Leiterplatte einen Aufbau aus mehreren Schichten, die miteinander verbunden sind.
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Es ist eine erste Klebeschicht vorhanden, mit welcher die Leiterplatte auf die Basisplatte geklebt wird.
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Auf der Oberseite der ersten Klebeschicht ist die elektrisch isolierende Basisschicht angeordnet.
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Auf der Oberseite der elektrisch isolierenden Basisschicht ist eine zweite Klebeschicht angeordnet
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Auf der Oberseite der zweiten Klebeschicht ist die elektrisch leitende Schicht angeordnet.
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Ferner kann die Leiterplatte noch eine elektrisch isolierende Deckschicht aufweisen, die mittels einer dritten Klebeschicht auf der elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist.
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Selbstverständlich sind die Lötflächen sowie andere Kontaktflächen, die elektrisch kontaktiert werden müssen, freigehalten von der dritten Klebeschicht und der elektrisch isolierenden Deckschicht.
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Nachdem die Wicklungsdrähte mit der Leiterplatte kontaktiert sind, werden die Durchgangsöffnung, die Senkung und die Vertiefung der Basisplatte zumindest im Bereich des verlängerten Abschnitts der Basisschicht der Leiterplatte bis hin zur Lötfläche mit einer isolierenden Vergussmasse bedeckt, so dass dieser Bereich elektrisch isoliert und vor äußeren mechanischen und atmosphärischen Einflüssen geschützt wird. Gleichzeitig werden die Wicklungsdrähte mechanisch stabilisiert und fixiert.
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In der Regel weist die Statoranordnung mehrere Statorwicklungen auf. Bei einem dreiphasigen und permanent erregten Gleichstrommotor werden beispielsweise drei Statorwicklungen verwendet. Je nach elektrischer Verschaltung dieser Statorwicklungen, beispielsweise nach Art einer Sternschaltung oder Dreiecksschaltung, ergeben sich hierbei vier bzw. drei Anschlüsse für die Wicklungsdrähte, die entsprechend mit der Leiterplatte verbunden werden müssen. Allgemein ausgedrückt ergeben sich bei einer Anzahl von (n) Phasen abhängig von der Verschaltung (n+1) bzw. (n) Anschlüsse für die Wicklungsdrähte.
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Je nach Anzahl der Wicklungsdrähte weist die Basisplatte eine oder mehrere Durchgangsöffnungen auf, und die Leiterplatte weist eine entsprechende Anzahl von Lötflächen auf. Bei einem dreiphasigen Motor in Dreieckschaltung sind drei freie Enden der Wicklungsdrähte vorhanden, also demnach sind eine bis drei Durchgangsöffnungen in der Basisplatte vorhanden und drei Lötflächen auf der Leiterplatte.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Festplattenlaufwerk mit mindestens einer Speicherplatte, die von einem Spindelmotor der oben beschriebenen Art drehend angetrieben ist. Das Festplattenlaufwerk weist in bekannter Weise eine Schreib- und Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf die bzw. von der Speicherplatte auf sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors, der Speicherplatte und der Schreib- und Leseeinrichtung, wobei die Basisplatte des Spindelmotors vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor und den Anschluss der Wicklungsdrähte an der erfindungsgemäßen Leiterplatte.
- 2 zeigt eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Leiterplatte.
- 3 zeigt eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Leiterplatte, die in einer Senkung der Basisplatte angeordnet ist.
- 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Leiterplatte.
- 5 zeigt einen Teilschnitt der Basisplatte und eine erste Ausgestaltung der in der Senkung der Basisplatte angeordneten Leiterplatte.
- 6 zeigt einen Teilschnitt der Basisplatte und eine zweite Ausgestaltung der in der Senkung der Basisplatte angeordneten Leiterplatte.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks. Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10. In einer Öffnung der Basisplatte 10 ist eine Lagerbuchse 16 des Lagersystems befestigt. Die Lagerbuchse 16 weist eine zentrale Lagerbohrung auf und bildet zusammen mit der Basisplatte 10 das feststehende Bauteil des Spindelmotors. In die Lagerbohrung der Lagerbuchse 16 ist eine Welle 18 drehbar eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig, d. h. nur um einige Mikrometer, kleiner ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 16 und der Welle 18 verbleibt daher ein Lagerspalt 20 von wenigen Mikrometern Breite. Der Lagerspalt 20 ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt.
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Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 18 und der Lagerbuchse 16 bilden entlang eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20 vorzugsweise zwei fluiddynamische Radiallager 22, 24 aus. Die beiden fluiddynamischen Radiallager 22, 24 haben einen axialen Abstand voneinander. Die fluiddynamischen Radiallager 22, 24 sind durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die auf einander gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 18 und/oder der Lagerbuchse 16 aufgebracht sind. Sobald sich die Welle 18 in der Lagerbohrung um die Rotationsachse 14 dreht, üben die Lagerrillenstrukturen eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 20 zwischen der Welle 18 und der Lagerbuchse 16 befindliche Lagerfluid aus, so dass im Lagerspalt 20 ein hydrodynamischer Druck erzeugt wird, der die Radiallager 22, 24 tragfähig macht.
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Das obere Radiallager 22 hat vorzugsweise leicht asymmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die das Lagerfluid überwiegend in Richtung des unteren Radiallagers 24 pumpen. Das untere Radiallager 24 umfasst vorzugsweise symmetrisch ausgebildete Lagerrillenstrukturen, die eine gleichmäßige Pumpwirkung in beide Richtungen des Lagerspalts 20 erzeugen.
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Ein freies Ende der Welle 18 ist mit dem Rotor 12 verbunden, der sich zusammen mit der Welle 18 um die Rotationsachse 14 dreht. Der Rotor 12 weist einen inneren Rand auf, der die Lagerbuchse 16 teilweise umgibt. Eine untere, ebene Fläche des Rotors 12 bildet zusammen mit einer gegenüberliegenden Stirnfläche der Lagerbuchse 16 ein fluiddynamisches Axiallager 26, dessen Lagerflächen durch einen radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 20 getrennt sind. Hierbei ist die entsprechende Stirnfläche der Lagerbuchse 16 und/oder die gegenüberliegende ebene Fläche des Rotors 12 mit vorzugsweise spiralförmigen Lagerrillenstrukturen versehen. Die Lagerrillenstrukturen des Axiallagers 26 üben bei einer Rotation des Rotorbauteils 12 um die Drehachse 14 eine radial nach innen in Richtung des oberen Radiallagers 22 gerichtete Pumpwirkung auf das im radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 20 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch entsteht im radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 20 zwischen dem Rotor 12 und der oberen Stirnseite der Lagerbuchse 16 ein hydrodynamischer Druck, der das Axiallager 26 tragfähig macht und den Rotor 12 von der Lagerbuchse 16 abhebt.
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In der Lagerbuchse 16 kann ein Rezirkulationskanal 28 vorgesehen sein, der vorzugsweise schräg von der oberen Stirnseite bis zur unteren Stirnseite der Lagerbuchse 16 verläuft. Der Rezirkulationskanal 28 verbindet den am radial äußeren Rand des Axiallagers 26 befindlichen radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 20 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 24 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 20 und unterstützt dadurch eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagersystem.
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Die Lagerbuchse 16 weist an ihrem in der Basisplatte 10 befestigten Ende eine zur Lagerbohrung konzentrische Aussparung auf, deren Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser der Lagerbohrung. Die Lagerbuchse 16 ist an dieser Seite durch eine Abdeckplatte 30 verschlossen. Innerhalb der Aussparung der Lagerbuchse 16 ist ein an einem Ende der Welle 18 befestigter Stopperring 18a angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 18 aufweist. Der Stopperring 18a kann vorzugsweise einteilig mit der Welle 18 ausgebildet sein. Die Aussparung, in welcher der Stopperring 18a angeordnet ist, ist mit dem Lagerspalt 20 sowie dem Rezirkulationskanal 28 verbunden und vollständig mit Lagerfluid gefüllt. Bei einer übermäßigen axialen Bewegung der Welle 18 stößt der Stopperring 18a an einer Stufe der Lagerbuchse 16 an, die durch den Übergang zwischen der Lagerbohrung und der Aussparung gebildet wird. Der Stopperring 18a verhindert dadurch ein Herausfallen der Welle 18 aus der Lagerbuchse 16.
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Am radial äußeren Ende seines radialen Abschnitts geht der Lagerspalt 20 in einen Spalt mit größerem Spaltabstand über, welcher als kapillarer Dichtungsspalt 32 wirkt und anteilig mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Dichtungsspalt 32 erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 20 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang der äußeren Mantelfläche der Lagerbuchse 16 zwischen der Lagerbuchse 16 und einem Rand des Rotors 12 erstreckt. Die äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 16 sowie die innere Umfangsfläche des Randes des Rotors 12 sind weitgehend zylindrisch, jedoch vorzugsweise leicht konisch geneigt, und bilden die Begrenzung des Dichtungsspalts 32. Dadurch, dass die obere Öffnung des Rezirkulationskanals 28 sehr nahe an der Übergangszone zwischen Lagerfluid und Atmosphäre angeordnet ist, können im Lagerfluid gelöste Luftblasen relativ leicht in die Atmosphäre entweichen.
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An der Basisplatte 10 ist radial außerhalb der Position der Lagerbuchse 16 eine Statoranordnung 34 angeordnet. Die Statoranordnung 34 umfasst einen ferromagnetischen Statorkern 36, auf dem mehrere Statorwicklungen 38 angeordnet sind, die aus einzelnen Wicklungsdrähten 40 bestehen. Die Statoranordnung 34 ist von einem äußeren Rand des Rotors 12 umschlossen, an dessen Innenseite ein ringförmiger Rotormagnet 42 angeordnet ist. Der Rotormagnet 42 umgibt die Statoranordnung 34 in radialer Richtung unter Bildung eines Luftspalts. In 1 ist ein Außenläufermotor dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf einen Außenläufermotor beschränkt, sondern es kann erfindungsgemäß auch ein Innenläufermotor Verwendung finden. Durch entsprechende Versorgung der Statorwicklungen mit Strom wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das auf den Rotormagneten 42 wirkt und den Rotor 12 zusammen mit der Welle 18 um die Rotationsachse 14 drehend antreibt.
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Axial unterhalb des Rotormagneten 42 ist vorzugsweise ein ferromagnetischer Ring 44 angeordnet, der den Rotormagneten 42 in axialer Richtung magnetisch anzieht, wodurch sich eine nach unten zur Basisplatte 10 hin gerichtete magnetische Kraft ergibt. Diese magnetische Kraft wirkt der axialen Lagerkraft des fluiddynamischen Axiallagers 26 entgegen und dient der axialen Vorspannung des Lagersystems. Eine axiale Vorspannung kann ebenfalls durch einen leichten axialen Versatz zwischen Statoranordnung 34 und Rotormagnet 42 erzeugt werden.
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Die Statoranordnung 34 ist auf einer Oberseite der Basisplatte 10 angeordnet, wobei die Wicklungsdrähte 40 der Statorwicklungen 38 als freie Enden aus der Statoranordnung 34 nach unten in Richtung der Oberseite der Basisplatte 10 herausgeführt sind. Unterhalb der Statoranordnung 34 ist eine Isolationsscheibe 35 angeordnet.
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Die Basisplatte 10 weist mindestens eine Durchgangsöffnung 46 auf, welche die Oberseite der Basisplatte 10 mit einer Unterseite der Basisplatte 10 durchgehend verbindet. Die von der Statoranordnung 34 herausgeführten Wicklungsdrähte 40 werden durch diese Durchgangsöffnung 46 zur Unterseite der Basisplatte 10 geführt. Es kann sowohl eine gemeinsame Durchgangsöffnung 46 für alle Wicklungsdrähte 40 oder jeweils eine Durchgangsöffnung 46 für jeden einzelnen Wicklungsdraht 40 vorgesehen sein.
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Die Basisplatte 10 besteht aus einem Metall, zum Beispiel Aluminium, und ist vorzugsweise mit einem elektrisch isolierenden Material, zum Beispiel Electrocoat, beschichtet. An der Stelle der Durchgangsöffnung 46 trägt die innere Oberfläche der Durchgangsöffnung 46 aufgrund der mechanischen Bearbeitung oft kein elektrisch isolierendes Material mehr.
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Auf der Unterseite der Basisplatte 10 ist eine elektrische Leiterplatte 48 angeordnet. Die elektrische Leiterplatte 48 ist zumindest teilweise in einer Vertiefung 52 der Basisplatte 10 angeordnet, so dass sie nicht über die untere Oberfläche der Basisplatte 10 hinaus ragt. Die Durchgangsöffnung 46 der Basisplatte 10 weist bevorzugt eine abgeschrägte Senkung 54 auf, die einen Übergang zwischen der Durchgangsöffnung 46 und der Vertiefung 52 der Basisplatte 10 bilden.
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Die Wicklungsdrähte 40 sind ausgehend von der Statoranordnung 34 von der Oberseite der Basisplatte 10 durch die Durchgangsöffnung 46 bis zur Unterseite der Basisplatte 10 und danach in der Vertiefung entlang der Unterseite der Basisplatte 10 bis hin zu jeweils einer Lötfläche 50 auf der Leiterplatte 48 geführt, wo sie dann verlötet und mit der elektrischen Leiterplatte 48 kontaktiert werden.
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Der fertige Aufbau der mit der Leiterplatte 48 verschalteten Wicklungsdrähte wird vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse 64 vergossen. Insbesondere wird der Bereich der Durchgangsöffnung 46 der Basisplatte 10 mit der Vergussmasse 64 vergossen, so dass die Durchgangsöffnung 46 abgedichtet wird, und weiterhin wird die Vertiefung 52 in der Basisplatte 10 entlang der Leiterplatte 48 bis hin zur Lötfläche 50 mit der Vergussmasse 64 vergossen.
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Durch die elektrisch isolierende Vergussmasse 64 werden die Leiterplatte 48 und die Wicklungsdrähte 40 fixiert. Hierdurch wird eine gute elektrische Isolation erreicht. Ferner wird die Anordnung vor äußeren Einflüssen geschützt.
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2 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Leiterplatte 48 für einen Spindelmotor.
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Die elektrische Leiterplatte 48 ist beispielsweise als flexible Leiterplatte ausgebildet und weist z. B. eine L-Form auf. Die Leiterplatte 48 umfasst eine elektrisch isolierende Basisschicht 48b, auf welcher Leiterbahnen 62 in Form von elektrisch leitenden Schichten 48d aufgebracht sind.
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Die Leiterbahnen 42 enden in Lötflächen 50 oder Kontaktflächen 60. An den Lötflächen werden die Enden der Wicklungsdrähte 40 verlötet. Von den Lötflächen führen Kontaktleiter 68 zum Außenrand der Leiterplatte 48. Die Kontakteiter 68 dienen zur elektrischen Kontaktierung der Kupferschichten bei galvanischen Prozessschritten bei der Fertigung der Leiterplatte. Die Kontaktflächen 60 dienen nach der Fertigstellung des Spindelmotors zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklungen mit einer entsprechenden Stromversorgung.
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In der Nähe der Lötflächen 50 können weitere Kontaktflächen 58 angeordnet sein, die beispielsweise zum Einspeisen von Strom dienen, um die Funktion der Statoranordnung 34 und der Statorwicklungen 38 zu testen.
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Angrenzend an die Lötflächen 50 weist die Leiterplatte einen verlängerten Abschnitt 56 auf, der vorzugsweise lediglich aus der isolierenden Basisschicht 48b besteht.
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Unterhalb dieses verlängerten Abschnitts 56 der Basisschicht 48b kann vorzugsweise eine Klebeschicht angeordnet sein, um den verlängerten Abschnitt 56 auf die Basisplatte 10 des Spindelmotors zu kleben.
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Mit Ausnahme des verlängerten Abschnitts 56 und der Kontaktflächen 58, 60 sowie der Lötflächen 50 kann die elektrische Leiterplatte 48 mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht 48f versehen sein. Diese Deckschicht 48f schützt die elektrisch leitende Schicht 48d gegen Kurzschluss und mechanische Einwirkungen.
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Im Übergangsbereich zwischen dem verlängerten Abschnitt 56 der Basisschicht 48b und der restlichen Leiterplatte 48 können ferner Aussparungen 64 vorgesehen sein. Die Aussparungen 64 ermöglichen ein leichteres Abknicken des verlängerten Abschnitts 56 relativ zu der übrigen Leiterplatte 48, so dass der verlängerte Abschnitt 56 der Basisschicht 48b beispielsweise in einem stumpfen Winkel in Bezug auf die Leiterplatte 48 an der Basisplatte 10 befestigt werden kann.
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3 zeigt eine Ansicht der Basisplatte 10 von unten im Bereich der Leiterplatte 48. Man erkennt links die Durchgangsöffnung 46 in der Basisplatte 10. Im dargestellten Beispiel sind drei Wicklungsdrähte 40 gezeigt, die aus der Statoranordnung 34 austreten und gemeinsam durch eine Durchgangsöffnung 46 geführt sind. Alternativ können mehrere nebeneinander liegende Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, durch welche jeweils ein Wicklungsdraht geführt ist. Die Leiterplatte 48 ist zumindest teilweise in der Vertiefung 52 der Basisplatte 10 angeordnet. Der verlängerte Abschnitt 56 der Basisschicht 48b der Leiterplatte 48 erstreckt sich ausgehend von dem Bereich der Lötflächen 50 entlang der Vertiefung 52 der Basisplatte 10 in Richtung der Durchgangsöffnung 46. Vorzugsweise weist die Durchgangsöffnung 46 eine Senkung 54 auf, die bis in die Vertiefung 52 der Basisplatte 10 hineinreicht und einen Übergang zwischen der Durchgangsöffnung 46 und der Vertiefung 52 bildet.
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Die Leiterplatte 48 besteht zumindest aus der isolierenden Basisschicht 48b, aus welcher auch der verlängerte Abschnitt 56 besteht, und mindestens einer elektrisch leitenden Schicht 48d in Form von Leiterbahnen 62, die zur Leitung von elektrischen Strömen dienen.
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Der verlängerte Abschnitt 56 der Basisschicht 48b der Leiterplatte 48 kann in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise bis an die Durchgangsöffnung 46 heran reichen.
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Die durch die Durchgangsöffnung 46 geführten Wicklungsdrähte 40 verlaufen in der Vertiefung 52 entlang der Unterseite der Basisplatte 10, dann entlang des verlängerten Abschnitts 56 der Basisschicht 48b bis hin zur eigentlichen Leiterplatte 48. Auf der Leiterplatte 48 werden die Wicklungsdrähte mit Lötflächen 50 verlötet. Von den Lötflächen 50 führen dann entsprechende Leiterbahnen 62 entlang der Leiterplatte 48 bis zu den Kontaktflächen 60. Die Kontaktflächen 60 stellen beispielsweise mittels eines Federkontakts eine elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung und der Leiterplatte 48 her.
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4 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine elektrische Leiterplatte 48 gemäß der Erfindung, die beispielsweise aus sechs Schichten 48a bis 48f besteht.
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Eine erste Klebeschicht 48a dient zum Verkleben und Befestigen der Leiterplatte 48 auf der Unterseite der Basisplatte 10.
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Auf der Klebeschicht 48a ist die elektrisch isolierende Basisschicht 48b angeordnet.
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Auf der Oberseite der Basisschicht 48b ist wiederum eine zweite Klebeschicht 48c angeordnet, welche eine elektrisch leitende Schicht 48d, beispielsweise in Form von Leiterbahnen aus Kupfer, trägt.
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Auf der elektrisch leitenden Schicht 48d kann wiederum eine dritte Klebeschicht 48e vorgesehen sein, auf welcher eine elektrisch isolierende Deckschicht 48f aufgebracht ist.
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Erfindungsgemäß weist die Leiterplatte 48 einen verlängerten Abschnitt 56 auf, der gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung lediglich aus der isolierenden Basisschicht 48b bestehen kann. Der verlängerte Abschnitt 56 besteht jedoch vorzugsweise aus der isolierenden Basisschicht 48b und der ersten Klebeschicht 48a, so dass auch der verlängerte Abschnitt 56 der Leiterplatte 48 auf die Unterseite der Basisplatte 10 geklebt werden kann.
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5 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte 10 mit einer Leiterplatte 48 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Die Basisplatte 10 ist schräg von unten dargestellt.
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Man erkennt die Statoranordnung 34, die auf der Oberseite (in der Zeichnung links unten) der Basisplatte 10 befestigt ist.
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Im Bereich der Statoranordnung befindet sich die Durchgangsöffnung 46 in der Basisplatte 10, die auf der Unterseite der Basisplatte eine Senkung 54 aufweist, die in die Vertiefung 52 auf der Unterseite der Basisplatte 10 übergeht.
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Innerhalb der Vertiefung 52 ist die Leiterplatte 48 angeordnet, wobei der verlängerte Abschnitt 56 der Basisschicht der Leiterplatte 48 in einem geringen Abstand zur Durchgangsöffnung 46 angeordnet ist.
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Die Vertiefung 52 weist im Bereich der Leiterplatte 48 eine größere Tiefe auf als vergleichsweise im Bereich der Durchgangsöffnung 46 und steigt vom tieferen Teil über eine Schräge 70 in einem stumpfen Winkel in den weniger tiefen Abschnitt an.
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Erfindungsgemäß ist der verlängerte Abschnitt 56 der Leiterplatte im Bereich dieser Schräge 70 angeordnet.
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Hierbei ist der verlängerte Abschnitt 56 in Bezug auf die restliche Leiterplatte 48 abgeknickt und folgt zumindest teilweise dem Verlauf der Schräge 70.
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Der von der Statoranordnung 34 kommende Wicklungsdraht 40 ist durch die Durchgangsöffnung 46 hindurchgeführt und verläuft zunächst entlang der Oberfläche der Vertiefung 52 bis in den Bereich der Schräge 70. Im Bereich der Schräge 70 verläuft der Wicklungsdraht 40 dann zumindest teilweise entlang der isolierenden Oberfläche des verlängerten Abschnitts 56 der Basisschicht der Leiterplatte bis hin zu einer Lötfläche 50 auf der eigentlichen Leiterplatte 48, wo der Wicklungsdraht 40 elektrisch kontaktiert wird.
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6 zeigt eine gegenüber 5 abgewandelte Ausgestaltung der Erfindung, die im Wesentlichen der Ausgestaltung von 5 entspricht. Im Unterschied zu 5 weist der verlängerte Abschnitt 56 der Leiterplatte 48 jedoch eine deutlich größere Länge auf und verläuft nahezu über die gesamte Länge der Schräge 70 der Bodenfläche der Vertiefung 52.
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Erfindungsgemäß kann der verlängerte Abschnitt 56 der Leiterplatte 48 sogar bis hin zur Durchgangsöffnung 46 reichen.
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Um eine gute Anpassung des verlängerten Abschnitts 56 an den unebenen Verlauf der Bodenfläche der Vertiefung 52 zu erreichen, ist es vorgesehen, dass zumindest in einem Anfangsbereich 72 und einem Endbereich 74 der Schräge 70 der verlängerte Abschnitt 56 entsprechende Knickkanten aufweist. Dadurch kann der verlängerte Abschnitt 56 der Leiterplatte 58 in einfacher Weise abgeknickt werden und dem Verlauf der Schräge 70 folgen.
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Ausgehend von dem Grundkörper der Leiterplatte 48 ist zwischen der Leiterplatte 48 und dem Übergang zum verlängerten Abschnitt 56 eine erste Knickkante vorgesehen.
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Im Verlauf des verlängerten Abschnitts 56 kann ferner eine zweite Knickkante vorgesehen sein, die am Endbereich 74 der Schräge aufliegt, falls der verlängerte Abschnitt 56 über die Kante der Schräge 70 hinausreicht.
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Der Spindelmotor ist vorzugsweise Teil eines Festplattenlaufwerks, wobei mindestens eine auf dem Rotor 12 angeordnete Speicherplatte (nicht dargestellt) durch den Spindelmotor drehend angetrieben ist. Das Festplattenlaufwerk weist in bekannter Weise eine Schreib- und Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf die bzw. von der Speicherplatte auf sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des Spindelmotors, der Speicherplatte und der Schreib- und Leseeinrichtung, wobei die Basisplatte 10 des Spindelmotors vorzugsweise ein Teil des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Basisplatte
- 12
- Rotor
- 14
- Rotationsachse
- 16
- Lagerbuchse
- 18
- Welle
- 18a
- Stopperring
- 20
- Lagerspalt
- 22
- fluiddynamisches Radiallager
- 24
- fluiddynamisches Radiallager
- 26
- fluiddynamisches Axiallager
- 28
- Rezirkulationskanal
- 30
- Abdeckplatte
- 32
- Dichtungsspalt
- 34
- Statoranordnung
- 35
- Isolationsscheibe
- 36
- Statorkern
- 38
- Statorwicklung
- 40
- Wicklungsdraht
- 42
- Rotormagnet
- 44
- ferromagnetischer Ring
- 46
- Durchgangsöffnung
- 48
- Leiterplatte
- 48a bis f
- Schichten der Leiterplatte
- 50
- Lötfläche
- 52
- Vertiefung
- 54
- Senkung
- 56
- Verlängerung
- 58
- Kontaktfläche
- 60
- Kontaktfläche
- 62
- Leiterbahnen
- 64
- elektrisch isolierende Vergussmasse
- 66
- Aussparung
- 68
- Kontaktleiter
- 70
- Schräge
- 72
- Knickkante
- 74
- Kante der Schräge 70
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0249362 A1 [0003]
