Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor, insbesondere einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, wie er beispielsweise zum Antrieb von Festplattenlaufwerken, Lüftern, Laserscannern oder ähnlichen Geräten verwendet wird.The invention relates to a spindle motor, in particular a spindle motor with a fluid dynamic bearing system, as is used, for example, to drive hard disk drives, fans, laser scanners or similar devices.
Ein Spindelmotor ist eine elektrische Maschine mit einem feststehenden Motorbauteil und einem drehbaren Motorbauteil, die z. B. mittels eines fluiddynamischen Lagersystems relativ zueinander drehbar gelagert sind. Das feststehende Motorbauteil ist auf einer Basisplatte aufgebaut, die eine Oberseite und eine Unterseite umfasst, wobei auf der Oberseite der Basisplatte eine Statoranordnung mit mehreren Statorwicklungen angeordnet ist, wobei die Statorwicklungen mehrere Wicklungsdrähte umfassen. Die Basisplatte weist eine oder mehrere Durchgangsbohrungen auf, welche die Oberseite der Basisplatte mit deren Unterseite verbinden. Auf der Oberseite der Basisplatte im Bereich der Durchgangsbohrungen ist eine Abdeckscheibe mit mehreren Öffnungen angeordnet. Die Abdeckscheibe ist elektrisch isolierend ausgebildet. Jeder Wicklungsdraht wird durch eine Öffnung der Abdeckscheibe und eine Durchgangsbohrung der Basisplatte von der Oberseite der Basisplatte auf die Unterseite der Basisplatte geführt, wo er elektrisch kontaktiert wird. Mittels einer Vergussmasse, welche in die Durchgangsbohrungen eingebracht ist, werden die Durchgangsbohrungen luftdicht verschlossen.A spindle motor is an electrical machine with a fixed motor component and a rotatable motor component, the z. B. are rotatably supported relative to each other by means of a fluid dynamic bearing system. The fixed motor component is constructed on a base plate which has an upper side and a lower side, a stator arrangement having a plurality of stator windings being arranged on the upper side of the base plate, the stator windings comprising a plurality of winding wires. The base plate has one or more through bores which connect the top of the base plate to the underside. A cover plate with a plurality of openings is arranged on the upper side of the base plate in the area of the through bores. The cover plate is designed to be electrically insulating. Each winding wire is passed through an opening in the cover plate and a through hole in the base plate from the top of the base plate to the underside of the base plate, where it is electrically contacted. The through holes are sealed airtight by means of a casting compound which is introduced into the through holes.
Festplattenlaufwerke der neuesten Generation werden zur Verringerung der Reibung an den drehenden Teilen mit einem Gas, vorzugsweise Helium, gefüllt, sodass die Vergussmasse zur Abdichtung der Durchgangsbohrungen heliumdicht sein muss. Die isolierende Abdeckscheibe hat Öffnungen in Form von Bohrungen mit kleinem Durchmesser, deren Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des durch diese Öffnung hindurchgeführten Wicklungsdrahts. Die Abdeckscheibe wird auf der Oberseite der Basisplatte vorzugsweise verklebt. Die Abdeckscheibe dient einerseits zur elektrischen Isolation zwischen der Unterseite der Statoranordnung und der metallischen Basisplatte sowie andererseits zur Führung des Wicklungsdrahts durch die Durchgangsbohrung, sodass der Wicklungsdraht die Durchgangsbohrung nicht berührt und keinen elektrischen Kontakt bildet.The latest generation of hard disk drives are filled with a gas, preferably helium, to reduce the friction on the rotating parts, so that the sealing compound must be helium-tight to seal the through holes. The insulating cover plate has openings in the form of small diameter bores, the diameter of which is only slightly larger than the diameter of the winding wire passed through this opening. The cover plate is preferably glued to the top of the base plate. The cover disk serves on the one hand for electrical insulation between the underside of the stator arrangement and the metallic base plate and on the other hand for guiding the winding wire through the through hole, so that the winding wire does not touch the through hole and does not form any electrical contact.
Durch Befüllen der Durchgangsbohrungen der Basisplatte mit einer Vergussmasse, was vorzugsweise von der Unterseite der Basisplatte erfolgt, wird Luft zwischen der Vergussmasse und der Abdeckscheibe eingeschlossen. Diese Luft kann nur schlecht aus diesem Hohlraum entweichen, da die Abdeckscheibe mit der Basisplatte verklebt und der Wicklungsdraht sehr eng durch die Öffnung der Abdeckscheibe geführt ist. Durch die eingeschlossene Luft können unmittelbar oder auch erst später Luftblasen oder Hohlräume in der Vergussmasse entstehen, welche die Heliumdichtigkeit der Vergussmasse nicht mehr gewährleisten.By filling the through holes of the base plate with a potting compound, which is preferably done from the underside of the base plate, air is trapped between the potting compound and the cover plate. This air can only escape from this cavity with difficulty, since the cover plate is glued to the base plate and the winding wire is guided very closely through the opening of the cover plate. The enclosed air can create air bubbles or voids in the casting compound immediately or later, which no longer guarantee the helium-tightness of the casting compound.
Dieses Problems hat man sich in der US 2018/0174610 A1 angenommen, wobei hier vorgeschlagen wird, beispielsweise in 4 unterhalb der Abdeckscheibe 50 einen Entlüftungskanal 44 in der Basisplatte vorzusehen, damit die zwischen der Vergussmasse 45 und der Abdeckscheibe 50 eingeschlossene Luft nach außen entweichen kann. In einer anderen Lösung gemäß 5 wird vorgeschlagen, in der Abdeckscheibe 50 eine zusätzliche kleine Öffnungen 44 zur Entlüftung vorzusehen. Die Lösung gemäß 4 der US-Schrift hat jedoch den Nachteil, dass in der Basisplatte eine zusätzliche Öffnung 44 geschaffen werden muss, was den Herstellungsaufwand erhöht. Gemäß 5 ist eine zusätzliche Öffnung 44 in der Abdeckscheibe vorgesehen, die jedoch ebenfalls einen zusätzlichen Herstellungsschritt erfordert.This problem has been addressed in the US 2018/0174610 A1 adopted, with the suggestion here, for example in 4th below the cover plate 50 a ventilation duct 44 to be provided in the base plate so that the between the sealing compound 45 and the cover plate 50 trapped air can escape to the outside. According to another solution 5 is proposed in the cover 50 an additional small openings 44 to be provided for ventilation. The solution according to 4th However, the US document has the disadvantage that an additional opening in the base plate 44 must be created, which increases the manufacturing costs. According to 5 is an additional opening 44 provided in the cover plate, which, however, also requires an additional manufacturing step.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Spindelmotor der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass die Abdeckscheibe eine gute Führung des Wicklungsdrahts erlaubt, einfach herzustellen ist und ein Ausleiten der Luft aus der abgedichteten Durchgangsbohrung sicherstellt.It is the object of the invention to develop a spindle motor of the type described at the outset in such a way that the cover plate allows good guiding of the winding wire, is simple to manufacture and ensures that the air is discharged from the sealed through hole.
Diese Aufgabe wird durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a spindle motor with the features of patent claim 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention and further advantageous features are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist jeder Öffnung der Abdeckscheibe eine Durchgangsbohrung der Basisplatte zugeordnet und überdeckt diese Durchgangbohrung zumindest teilweise, wobei die Querschnittsfläche der Öffnung der Abdeckscheibe mindestens dem Doppelten der Querschnittsfläche des durch die Öffnung hindurchgeführten Wicklungsdrahts entspricht.According to the invention, a through hole of the base plate is assigned to each opening of the cover plate and at least partially covers this through hole, the cross-sectional area of the opening of the cover plate being at least twice the cross-sectional area of the winding wire passed through the opening.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Öffnungen der Abdeckscheibe als runde oder ovale Öffnungen ausgebildet sind.In a first preferred embodiment it is provided that the openings of the cover plate are designed as round or oval openings.
Die Querschnittsfläche der runden oder ovalen Öffnung der Abdeckscheibe ist mindestens zwei Mal, jedoch vorzugsweise mindestens drei Mal größer als die Querschnittsfläche des durch die Öffnung hindurchgeführten Wicklungsdrahts.The cross-sectional area of the round or oval opening of the cover plate is at least twice, but preferably at least three times larger than the cross-sectional area of the winding wire passed through the opening.
Vorzugsweise sind die runden oder ovalen Öffnungen auf einer Kreislinie entlang der Abdeckscheibe angeordnet. Die Kreislinie befindet sich jedoch vorzugsweise nicht mittig zwischen dem inneren Rand der Abdeckscheibe und dem äußeren Rand der Abdeckscheibe, sondern ist derart angeordnet, dass der Wicklungsdraht am Rand der Öffnung der Abdeckscheibe anliegt und gleichzeitig vorzugsweise mittig in der Durchgangsbohrung der Basisplatte geführt ist.The round or oval openings are preferably arranged on a circular line along the cover plate. The circular line is however, preferably not centrally between the inner edge of the cover plate and the outer edge of the cover plate, but is arranged such that the winding wire lies against the edge of the opening of the cover plate and at the same time is preferably guided centrally in the through hole of the base plate.
Durch diese runde oder ovale Öffnung der Abdeckscheibe, die eine deutlich größere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des durchgeführten Wicklungsdrahts aufweist, ist sichergestellt, dass der hindurchgeführte Wicklungsdraht die Öffnung nicht vollständig verschließt sondern ein Durchlass verbleibt, der ein Entweichen der eingeschlossenen Luft zwischen der Vergussmasse und der Abdeckscheibe ermöglicht.This round or oval opening of the cover plate, which has a significantly larger cross-sectional area than the cross-sectional area of the winding wire that is passed through, ensures that the winding wire that is passed through does not completely close the opening, but rather leaves a passage that allows the enclosed air to escape between the casting compound and the Cover plate allows.
Jeder Wicklungsdraht ist in einer runden oder ovalen Öffnung geführt und wird so bezüglich der zugeordneten Durchgangsbohrung der Basisplatte positioniert.Each winding wire is guided in a round or oval opening and is thus positioned with respect to the associated through hole in the base plate.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Mittelachse jeder Öffnung der Abdeckscheibe versetzt zur Mittelachse der zugeordneten Durchgangsbohrung der Basisplatte angeordnet. Hierbei ist der Rand der runden oder ovalen Öffnung der Abdeckscheibe direkt über der zugeordneten Durchgangsbohrung der Basisplatte positioniert, wobei der Wicklungsdraht am Rand der Öffnung der Abdeckscheibe liegt und dort geführt ist.In an advantageous embodiment of the invention, the central axis of each opening of the cover plate is offset from the central axis of the associated through-hole of the base plate. Here, the edge of the round or oval opening of the cover plate is positioned directly above the associated through-hole of the base plate, the winding wire lying on the edge of the opening of the cover plate and being guided there.
Ferner kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Abdeckscheibe als Kreisring oder Ringsegment ausgebildet ist und einen inneren Rand sowie einen äußeren Rand aufweist, wobei die Öffnungen in einem gegenseitigen Abstand auf einem Kreisbogen angeordnet sind.Furthermore, it can advantageously be provided that the cover disk is designed as a circular ring or ring segment and has an inner edge and an outer edge, the openings being arranged at a mutual distance on an arc of a circle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind am inneren Rand der Abdeckscheibe mehrere radial nach außen verlaufende Einkerbungen vorgesehen, die derart positioniert sind, dass jede Einkerbung jeweils einer Durchgangsbohrung der Basisplatte zugeordnet ist und oberhalb der zugeordneten Durchgangsbohrung zu liegen kommt.In a further preferred embodiment of the invention, a plurality of notches running radially outward are provided on the inner edge of the cover plate and are positioned such that each notch is assigned to a through hole in the base plate and comes to lie above the assigned through hole.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am äußeren Rand der Abdeckscheibe mehrere radial nach innen verlaufende Einkerbungen vorgesehen sind, die derart positioniert sind, dass jede Einkerbung jeweils einer Durchgangsbohrung zugeordnet ist und oberhalb der zugeordneten Durchgangsbohrung zu liegen kommt.Another embodiment of the invention provides that several radially inward notches are provided on the outer edge of the cover plate, which are positioned in such a way that each notch is assigned to a through hole and comes to lie above the assigned through hole.
Den die Einkerbungen aufweisenden Ausgestaltungen der Abdeckscheibe ist gemeinsam, dass jeder Wicklungsdraht in einer Einkerbung geführt und bezüglich der zugeordneten Durchgangsbohrung positioniert ist. Hierbei liegt der Wicklungsdraht vorzugsweise am tiefsten Punkt der Einkerbung an, wobei dieser tiefste Punkt der Einkerbung etwa mit dem Mittelpunkt der Durchgangsbohrung fluchtet. Die Einkerbungen sind in einem gegenseitigen Abstand verteilt und auf dem inneren Rand bzw. äußeren Rand der Abdeckscheibe angeordnet. What is common to the configurations of the cover disk having the notches is that each winding wire is guided in a notch and is positioned with respect to the associated through-hole. Here, the winding wire preferably lies at the lowest point of the notch, this lowest point of the notch being approximately aligned with the center of the through hole. The notches are distributed at a mutual distance and arranged on the inner edge or outer edge of the cover plate.
Beispielsweise sind die runden oder ovalen Öffnungen bzw. die Einkerbungen in einem Umfangswinkel von jeweils 30° zueinander angeordnet. Dieser Winkel kann auch variieren und je nach Ausgestaltung des Spindelmotors bzw. der Durchgangsbohrungen abweichen.For example, the round or oval openings or the notches are arranged at a circumferential angle of 30 ° to one another. This angle can also vary and deviate depending on the design of the spindle motor or the through holes.
Die Durchgangsbohrungen in der Basisplatte sind vorzugsweise ebenfalls auf einem Kreisbogen angeordnet, dessen Mittelpunkt beispielsweise die Drehachse des Spindelmotors darstellt.The through holes in the base plate are preferably also arranged on an arc, the center of which represents, for example, the axis of rotation of the spindle motor.
Die entsprechenden Einkerbungen können als V-förmige, dreieckige oder halbkreisförmige Einkerbungen ausgebildet sein. Sie können auch in Form von rechteckigen Einkerbungen vorgesehen sein.The corresponding notches can be designed as V-shaped, triangular or semicircular notches. They can also be provided in the form of rectangular notches.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
- 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit zwei konischen fluiddynamischen Lagern.
- 2 zeigt eine Aufsicht auf eine erste Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit Öffnungen.
- 3 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 2.
- 4 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit Einkerbungen,
- 5 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 4.
- 6 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit Einkerbungen.
- 7 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 6.
- 8 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit ovalen Öffnungen.
- 9 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 8.
- 10 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung der Abdeckscheibe von 8.
- 11 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit Öffnungen.
- 12 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 11.
- 13 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit Einkerbungen.
- 14 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 13.
- 15 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe mit Einkerbungen.
- 16 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 15.
- 17 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe in Form eines Ringsegments.
- 18 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte mit der Abdeckscheibe von 17.
The invention is described in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the drawings. This results in further features and advantages of the invention. - 1 shows a section through an embodiment of a spindle motor according to the invention with two conical fluid dynamic bearings.
- 2nd shows a plan view of a first embodiment of the cover plate with openings.
- 3rd shows a partial section through the base plate with the cover plate of 2nd .
- 4th shows a plan view of a further embodiment of the cover plate with notches,
- 5 shows a partial section through the base plate with the cover plate of 4th .
- 6 shows a plan view of a further embodiment of the cover plate with notches.
- 7 shows a partial section through the base plate with the cover plate of 6 .
- 8th shows a plan view of a further embodiment of the cover plate with oval openings.
- 9 shows a partial section through the base plate with the cover plate of 8th .
- 10th shows a modified embodiment of the cover plate of 8th .
- 11 shows a plan view of a further embodiment of the cover plate with openings.
- 12th shows a partial section through the base plate with the cover plate of 11 .
- 13 shows a plan view of a further embodiment of the cover plate with notches.
- 14 shows a partial section through the base plate with the cover plate of 13 .
- 15 shows a plan view of a further embodiment of the cover plate with notches.
- 16 shows a partial section through the base plate with the cover plate of 15 .
- 17th shows a plan view of a further embodiment of the cover plate in the form of a ring segment.
- 18th shows a partial section through the base plate with the cover plate of 17th .
Der Spindelmotor von 1 kann vorzugsweise zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks mit mehreren Speicherplatten eingesetzt werden.The spindle motor from 1 can preferably be used to drive a hard disk drive with several storage disks.
Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10 mit einer Bohrung, in welcher eine Welle 12 aufgenommen ist. Die Welle 12 ist vorzugsweise mittels einer Fügeverbindung in der Basisplatte 10 befestigt. Es kann dabei eine Presspassung oder eine Übergangspassung mit Klebstoffzusatz verwendet werden. Das Lagersystem ist als konisches fluiddynamisches Lagersystem mit zwei gegeneinander wirkenden konischen Lagern ausgebildet.The spindle motor includes a base plate 10th with a hole in which a shaft 12th is recorded. The wave 12th is preferably by means of a joint connection in the base plate 10th attached. A press fit or a transition fit with adhesive can be used. The bearing system is designed as a conical fluid dynamic bearing system with two conical bearings acting against each other.
An der Welle 12 sind in einem gegenseitigen axialen Abstand zwei Lagerkonusse 14, 114 angeordnet. Das obere freie Ende der Welle 12 weist eine Gewindebohrung 44 auf und kann mittels einer in die Gewindebohrung 44 eingedrehten Schraube mit einem feststehenden Bauteil (nicht dargestellt) verbunden sein, welches beispielsweise ein Gehäusebauteil des Festplattenlaufwerks sein kann. Die Basisplatte 10, die Welle 12 und die beiden Lagerkonusse 14, 114 bilden die feststehende Komponente des fluiddynamischen Lagersystems. Zusammen mit einer elektrischen Statoranordnung 34 bilden sie das feststehende Motorbauteil des Spindelmotors.On the wave 12th are two bearing cones at a mutual axial distance 14 , 114 arranged. The top free end of the shaft 12th has a threaded hole 44 and can be inserted into the threaded hole 44 screwed screw can be connected to a fixed component (not shown), which can be, for example, a housing component of the hard disk drive. The base plate 10th , the wave 12th and the two bearing cones 14 , 114 form the fixed component of the fluid dynamic bearing system. Together with an electrical stator arrangement 34 they form the fixed motor component of the spindle motor.
Jeder Lagerkonus 14, 114 besitzt eine ringförmige, schräg zur Drehachse 38 ausgebildete Lagerfläche. Ein Rotorbauteil 16 ist um die Drehachse 38, relativ zu den Lagerkonussen 14, 114, drehbar angeordnet. Das Rotorbauteil 16 umfasst einen als Lagerbuchse ausgebildeten inneren Teil, der ringförmige und schräg zur Drehachse 38 angeordnete Lagerflächen aufweist, die den Lagerflächen der Lagerkonusse 14, 114 jeweils gegenüberliegen.Every bearing cone 14 , 114 has an annular, oblique to the axis of rotation 38 trained storage area. A rotor component 16 is about the axis of rotation 38 , relative to the bearing cones 14 , 114 , rotatably arranged. The rotor component 16 comprises an inner part designed as a bearing bush, which is annular and oblique to the axis of rotation 38 has arranged bearing surfaces, the bearing surfaces of the bearing cones 14 , 114 facing each other.
Bei der Montage des Lagers wird beispielsweise der untere Lagerkonus 114 auf der Welle 12 montiert, z. B. auf die Welle 12 aufgepresst, dann wird das Rotorbauteil 16 über die Welle 12 gesteckt und schließlich der Lagerkonus 14 in einem festgelegten axialen Abstand zum unteren Lagerkonus 114 auf die Welle 12 montiert. Die Montage erfolgt so, dass die einander gegenüberliegenden Lagerflächen der Lagerkonusse 14, 114 und das Rotorbauteil 16 jeweils durch einen ringförmigen Lagerspalt 20, 120 definierter Breite voneinander getrennt sind. Die Lagerspalte 20, 120 haben eine Breite von wenigen Mikrometern und sind mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt.When mounting the bearing, for example, the lower bearing cone 114 on the wave 12th mounted, e.g. B. on the shaft 12th pressed on, then the rotor component 16 over the wave 12th and finally the bearing cone 14 at a defined axial distance from the lower bearing cone 114 on the wave 12th assembled. The assembly is carried out so that the opposite bearing surfaces of the bearing cones 14 , 114 and the rotor component 16 each through an annular bearing gap 20th , 120 defined width are separated from each other. The bearing column 20th , 120 have a width of a few micrometers and are filled with a bearing fluid, for example a bearing oil.
Die Lagerspalte 20, 120 der beiden konischen Lager sind nicht miteinander verbunden, sondern weisen jeweils ein oberes und ein unteres offenes Ende auf, das jeweils mit der Außenumgebung des Lagers verbunden ist. Die jeweils außen liegenden Enden der Lagerspalte 20, 120 münden jeweils in Richtung des unteren bzw. oberen Endes der Welle 12, während die innen liegenden Enden der Lagerspalte 20, 120 innerhalb des Lagers in einen ringförmigen Freiraum 32 münden, der zwischen dem Außenumfang der Welle 12 und einem Innenumfang des Rotorbauteils 16 angeordnet ist. Der Freiraum 32 ist beispielsweise durch eine am Außenumfang der Welle 12 und/oder am Innenumfang des Rotorbauteils 16 vorgesehene Nut oder Rille gebildet.The bearing column 20th , 120 of the two conical bearings are not connected to each other, but each have an upper and a lower open end, which is connected to the outside of the bearing. The outer ends of the bearing column 20th , 120 each open in the direction of the lower or upper end of the shaft 12th while the inner ends of the bearing column 20th , 120 within the camp in an annular space 32 flow out between the outer circumference of the shaft 12th and an inner circumference of the rotor component 16 is arranged. The freedom 32 is, for example, by one on the outer circumference of the shaft 12th and / or on the inner circumference of the rotor component 16 intended groove or groove formed.
Die jeweiligen Enden der Lagerspalte 20, 120 sind durch Dichtungen, vorzugsweise Kapillardichtungen in Form von Dichtungsspalten 22, 122 und 28, 128 abgedichtet. Die Dichtungsspalte 22, 122 und 28, 128 sind teilweise mit Lagerfluid gefüllt. Die jeweils äußeren Dichtungsspalte 22, 122 sind vorzugsweise als konische Kapillardichtungen ausgebildet und bilden ein Fluidreservoir für das Lagerfluid, welches die Temperaturausdehnung des Lagerfluids ausgleicht und als Vorratsvolumen für das Lagerfluid dient. Entlang der beiden innen Dichtungsspalte 28, 128 sind darüber hinaus vorzugsweise Pumpdichtungen 30, 130 angeordnet. Die Pumpdichtungen 30, 130 umfassen Rillenstrukturen, die auf der Oberfläche der Welle 12 und/oder der gegenüberliegenden Oberfläche des Rotorbauteils 16 angeordnet sind. Die Rillenstrukturen üben auf das in den Dichtungsspalten 28, 128 befindliche Lagerfluid eine Pumpwirkung in Richtung des jeweiligen Lagerspalts 20, 120 aus. Die äußeren Dichtungsspalte 22, 122 werden jeweils begrenzt durch eine radiale äußere Dichtungsfläche der Lagerkonusse 14, 114 sowie eine gegenüberliegende innere Dichtungsfläche einer Abdeckung 18, 118. Die Abdeckungen 18, 118 sind mit dem Rotorbauteil 16 fest verbunden.The respective ends of the bearing column 20th , 120 are by seals, preferably capillary seals in the form of seal gaps 22 , 122 and 28 , 128 sealed. The sealing column 22 , 122 and 28 , 128 are partially filled with bearing fluid. The respective outer seal gaps 22 , 122 are preferably designed as conical capillary seals and form a fluid reservoir for the bearing fluid, which compensates for the temperature expansion of the bearing fluid and serves as a storage volume for the bearing fluid. Along the two inner seal gaps 28 , 128 are also preferably pump seals 30th , 130 arranged. The pump seals 30th , 130 include groove structures on the surface of the shaft 12th and / or the opposite surface of the rotor component 16 are arranged. The groove structures practice this in the seal gaps 28 , 128 bearing fluid has a pumping action in the direction of the respective bearing gap 20th , 120 out. The outer seal gaps 22 , 122 are each limited by a radial outer sealing surface of the bearing cones 14 , 114 and an opposite inner sealing surface of a cover 18th , 118 . The covers 18th , 118 are with the rotor component 16 firmly connected.
Die Lagerflächen der Lagerkonusse 14, 114 und/oder die Lagerflächen des Rotorbauteils 16 besitzen Lagerrillenstrukturen 26, 126, die bei Rotation des Rotorbauteils 16 relativ zu den Lagerkonussen 14, 114 eine Pumpwirkung auf das im jeweiligen Lagerspalt 20, 120 befindliche Lagerfluid ausüben. Dadurch entsteht im jeweiligen Lagerspalt 20, 120 ein fluiddynamischer Druck, der das Lager tragfähig macht. Beide konusförmigen Lager weisen beispielsweise fischgrätenartige Lagerrillenstrukturen 26, 126 auf, die einerseits einen längeren Ast aufweisen, der dem Dichtungsspalt 22, 122 benachbart angeordnet ist, sowie andererseits einen kürzeren Ast, welcher einer Pumpdichtung 30, 130 benachbart angeordnet ist. Aufgrund der stärkeren Pumpwirkung der längeren Äste der jeweiligen Lagerrillen 26, 126 des konischen Lagers ergibt sich insgesamt eine in das Lagerinnere gerichtete Pumpwirkung. Aufgrund der konischen Ausgestaltung der Lagerkonusse 14, 114 wirken die konischen Lager zugleich als Radial- und als Axiallager. Die beiden konusförmigen fluiddynamischen Lager wirken insofern gegeneinander, als dass diese das Lagerfluid in Richtung der jeweils zugeordneten Pumpdichtung 30, 130 pumpen, sodass das der Druck im Lagersystem insgesamt im Gleichgewicht ist.The bearing surfaces of the bearing cones 14 , 114 and / or the bearing surfaces of the rotor component 16 have bearing groove structures 26 , 126 that at Rotation of the rotor component 16 relative to the bearing cones 14 , 114 a pumping effect on that in the respective bearing gap 20th , 120 Apply the existing bearing fluid. This creates in the respective bearing gap 20th , 120 a fluid dynamic pressure that makes the bearing stable. Both conical bearings have, for example, herringbone bearing groove structures 26 , 126 on the one hand have a longer branch, the sealing gap 22 , 122 is arranged adjacent, and on the other hand a shorter branch, which is a pump seal 30th , 130 is arranged adjacent. Due to the stronger pumping action of the longer branches of the respective bearing grooves 26 , 126 of the conical bearing results in a pumping effect directed into the inside of the bearing. Due to the conical design of the bearing cones 14 , 114 the conical bearings act both as radial and as axial bearings. The two cone-shaped fluid dynamic bearings act against each other in that they move the bearing fluid in the direction of the respective pump seal 30th , 130 pump so that the pressure in the storage system is balanced overall.
Um eine gute Zirkulation des Lagerfluids in den Lagerspalten 20, 120 sicherzustellen, sind in den Lagerkonussen 14, 114 sogenannte Rezirkulationskanäle 24, 124 vorgesehen. Durch die Lagerrillenstrukturen 26, 126 wird das in den Lagerspalten 20, 120 befindliche Lagerfluid ausgehend vom ersten Dichtungsspalt 22, 122 in Richtung der innen liegenden, zweiten Dichtungsspalte 28, 128 und der Pumpdichtungen 30, 130 befördert. Die Pumpdichtungen 30, 130 pumpen das Lagerfluid zurück in das Lagerinnere und über die Rezirkulationskanäle 24, 124 wieder zurück zum ersten Dichtungsbereich 22, 122, Die Rezirkulationskanäle 24 124 verlaufen zunächst zwischen dem Außenumfang der Welle 12 und dem Innenumfang der Lagerkonusse 14, 114 und dann radial nach außen durch die Lagerkonusse 14, 114 bis in den Übergangsbereich zwischen Lagerspalt 20, 120 und oberem Dichtungsspalt 22, 122.To ensure good circulation of the bearing fluid in the bearing gaps 20th , 120 ensure are in the bearing cones 14 , 114 so-called recirculation channels 24th , 124 intended. Through the bearing groove structures 26 , 126 that will be in the camp columns 20th , 120 bearing fluid from the first seal gap 22 , 122 towards the inner, second seal gap 28 , 128 and the pump seals 30th , 130 promoted. The pump seals 30th , 130 pump the bearing fluid back into the bearing and through the recirculation channels 24th , 124 back to the first sealing area 22 , 122 , The recirculation channels 24th 124 initially run between the outer circumference of the shaft 12th and the inner circumference of the bearing cones 14 , 114 and then radially outwards through the bearing cones 14 , 114 to the transition area between the bearing gap 20th , 120 and upper sealing gap 22 , 122 .
Bei dem dargestellten Lagersystem mit zwei separaten konischen Lagern und jeweils Lagerspalten 20, 120 mit zwei offenen Enden ist es notwendig, dass die im Lagerinneren mündenden Öffnungen der Dichtungsspalte 28, 128 auf Umgebungsdruck gehalten werden, sodass im in den Dichtungsspalten 28, 128 befindlichen Lagerfluid ebenfalls Umgebungsdruck herrscht. Ein Druckausgleich des Lagerinneren erfolgt über den Motorraum, in welchem der Stator angeordnet ist. Der Motorraum steht unter Umgebungsdruck und ist über einen Freiraum 46 unterhalb der Abdeckung 118 mit einer Querbohrung 12b in der Welle 12 verbunden. Die Querbohrung mündet in eine axiale Bohrung 12a in der Welle 12, die über eine weitere Querbohrung 12c mit dem Freiraum 32 im Lagerinneren verbunden ist. Somit herrscht im Freiraum 32 und an den äußeren Enden der Dichtungsspalte 28, 128 derselbe Umgebungsdruck wie beispielsweise an der Außenseite des Lagers im Bereich des Dichtungsspalts 22. Der äußere Dichtungsspalt 122 des unteren konischen Lagers wird über den Freiraum 46 auf Umgebungsdruck gehalten.In the bearing system shown with two separate conical bearings and each bearing column 20th , 120 With two open ends, it is necessary that the openings of the sealing gaps that open inside the bearing 28 , 128 be kept at ambient pressure so that in the seal gaps 28 , 128 existing bearing fluid also prevails ambient pressure. A pressure equalization of the interior of the bearing takes place via the engine compartment in which the stator is arranged. The engine compartment is under ambient pressure and has a free space 46 below the cover 118 with a cross hole 12b in the wave 12th connected. The cross hole opens into an axial hole 12a in the wave 12th that have another cross hole 12c with the freedom 32 is connected inside the warehouse. So there is freedom 32 and at the outer ends of the seal gap 28 , 128 the same ambient pressure as, for example, on the outside of the bearing in the area of the sealing gap 22 . The outer seal gap 122 the lower conical bearing is over the free space 46 kept at ambient pressure.
Das Rotorbauteil 16 wird durch ein elektromagnetisches Antriebssystem drehend gegenüber den feststehenden Motorbauteilen angetrieben. Der Spindelmotor ist ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, dessen Antriebssystem eine ringförmige Statoranordnung 34 mit mehreren Phasenwicklungen umfasst, die an der Basisplatte 10 befestigt ist. Die Statoranordnung 34 ist innerhalb einer Aussparung des Rotorbauteils 16 angeordnet und liegt einem Rotormagneten 36 direkt gegenüber. Der Rotormagnet 36 ist an einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 16 angeordnet und durch einen Luftspalt von der Statoranordnung 34 getrennt. Durch entsprechende Stromversorgung der Phasenwicklungen der Statoranordnung 34 wird ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, welches auf den Rotormagneten 36 wirkt und das Rotorbauteil 16 in Drehung versetzt. Auf ein separates Bauteil als magnetischer Rückschluss für den Rotormagneten 36 kann hier erfindungsgemäß verzichtet werden, da das Rotorbauteil 16 vorzugsweise aus Stahl besteht und selbst den magnetischen Rückschluss bildet. Die äußere Umfangsfläche des Rotormagneten 36 liegt unmittelbar an einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 16 an.The rotor component 16 is driven by an electromagnetic drive system rotating against the fixed engine components. The spindle motor is an electronically commutated DC motor, the drive system of which is an annular stator arrangement 34 with multiple phase windings included on the base plate 10th is attached. The stator arrangement 34 is within a recess of the rotor component 16 arranged and is a rotor magnet 36 directly opposite. The rotor magnet 36 is on an inner peripheral surface of the rotor member 16 arranged and through an air gap from the stator assembly 34 Cut. By appropriate power supply to the phase windings of the stator arrangement 34 an alternating electromagnetic field is generated, which is applied to the rotor magnet 36 acts and the rotor component 16 spun. On a separate component as a magnetic inference for the rotor magnet 36 can be omitted here according to the invention since the rotor component 16 preferably consists of steel and itself forms the magnetic yoke. The outer peripheral surface of the rotor magnet 36 lies directly on an inner peripheral surface of the rotor component 16 at.
Am Innenumfang des Rotorbauteils 16 ist vorzugsweise eine Stufe angeordnet, die eine Anschlagfläche 40 für die Stirnseite des Rotormagneten 36 bildet und die Stirnseite des Rotormagneten 36 teilweise überdeckt. Diese Anschlagfläche 40 erleichtert die axiale Positionierung des Rotormagneten 36 und das Eintreten der magnetischen Feldlinien in das als magnetischer Rückschluss dienende Rotorbauteil 16.On the inner circumference of the rotor component 16 a step is preferably arranged which has a stop surface 40 for the front of the rotor magnet 36 forms and the end face of the rotor magnet 36 partially covered. This stop face 40 facilitates the axial positioning of the rotor magnet 36 and the entry of the magnetic field lines into the rotor component serving as a magnetic yoke 16 .
Die Statoranordnung 34 verfügt über mehrere Wicklungsdrähte 48, die an der Unterseite des Wicklungspakets der Statoranordnung 34 austreten. Die Wicklungsdrähte 48 werden durch eine oder mehrere Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10 hindurchgeführt bis zur Unterseite der Basisplatte 10. Dort werden die Wicklungsdrähte 48 beispielsweise an entsprechenden Lötflächen an einer elektrischen Leiterplatte 50 kontaktiert.The stator arrangement 34 has several winding wires 48 that are on the underside of the winding package of the stator assembly 34 emerge. The winding wires 48 are through one or more through holes 10a the base plate 10th passed through to the bottom of the base plate 10th . There are the winding wires 48 for example on corresponding soldering areas on an electrical circuit board 50 contacted.
Am Außenumfang des Rotorbauteils 16 ist eine Auflagefläche 42 vorgesehen, die als Auflage für eine oder vorzugsweise mehrere magnetische Speicherplatten des Festplattenlaufwerks dient.On the outer circumference of the rotor component 16 is a support surface 42 provided that serves as a support for one or preferably several magnetic storage disks of the hard disk drive.
Je nach der Anzahl der Phasen der Statorwicklungen und der Verschaltung der Wicklungsdrähte 48 kann die Statoranordnung 34 beispielsweise 3 bis 6 Wicklungsdrähte 48 aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Wicklungsdrähte 48 dargestellt, wobei die Statoranordnung drei Phasen aufweist, die in beispielsweise in Dreieckschaltung oder Sternschaltung verdrahtet sind.Depending on the number of phases of the stator windings and the connection of the winding wires 48 can the stator assembly 34 for example 3 up to 6 winding wires 48 exhibit. In the illustrated embodiment, there are three winding wires 48 shown, the stator arrangement having three phases, which are wired in, for example, a delta connection or star connection.
Die Durchgangsbohrungen 10a in der Basisplatte 10 sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Die Durchgangsbohrungen 10a haben vorzugsweise keinen gleich bleibenden Durchmesser, sondern weiten sich jeweils an den Enden auf, beispielsweise in Form einer Fase oder einer Senkung 10b. Um den Prozess des Durchführens der Wicklungsdrähte 48 zu erleichtern, ist die Durchgangsbohrung 10a an der Oberseite der Basisplatte 10 vorzugsweise mit einer Fase ausgeführt. Die Senkung 10b der Durchgangsbohrung 10a ist vorzugsweise an der Unterseite der Basisplatte angebracht, wobei der größere Durchmesser der Senkung 10b der Durchgangsbohrung 10a den Prozess des Einbringens der Vergussmasse 72 erleichtert.The through holes 10a in the base plate 10th are essentially cylindrical. The through holes 10a preferably do not have a constant diameter, but rather widen at the ends, for example in the form of a chamfer or a countersink 10b . To the process of passing the winding wires 48 the through hole is to facilitate 10a at the top of the base plate 10th preferably with a chamfer. The reduction 10b the through hole 10a is preferably attached to the underside of the base plate, with the larger diameter of the counterbore 10b the through hole 10a the process of pouring in the potting compound 72 facilitated.
Auf der Oberseite der Basisplatte 10, direkt unterhalb der Statoranordnung 34, ist eine Abdeckscheibe 52 angeordnet, die aus elektrisch isolierendem Material besteht. Die Abdeckscheibe 52 umfasst eine Anzahl von Öffnungen, die der Anzahl der Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10 entsprechen. Die Öffnungen der Abdeckscheibe 52 sind derart angeordnet, dass oberhalb der Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10 zu liegen kommen. Die die Wicklungsdrähte 48 der Statoranordnung 34 werden einzeln durch die Öffnungen der Abdeckscheibe 52 hindurch geführt und weiter durch die zugeordneten Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10, wobei sie durch die Öffnungen der Abdeckscheibe 52 bezüglich der Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10 vorzugsweise zentriert werden. Dadurch werden die Wicklungsdrähte 48 in einem Abstand zur Wandung der Durchgangsbohrungen 10a gehalten und ein physikalischer Kontakt zwischen den Wicklungsdrähten 48 und den Wandungen der Durchgangsbohrungen 10a der metallischen Basisplatte 10 vermieden. Die Wicklungsdrähte 48 sind zwar vorzugsweise mit einem isolierenden Schutzlack versehen, welche jedoch durch die Montage beschädigt werden kann, sodass ein elektrischer Kontakt nicht auszuschließen ist.On the top of the base plate 10th , directly below the stator arrangement 34 , is a cover plate 52 arranged, which consists of electrically insulating material. The cover plate 52 includes a number of openings equal to the number of through holes 10a the base plate 10th correspond. The openings of the cover plate 52 are arranged such that above the through holes 10a the base plate 10th come to rest. The the winding wires 48 the stator arrangement 34 are individually through the openings of the cover plate 52 passed through and on through the assigned through holes 10a the base plate 10th , passing through the openings in the cover plate 52 regarding the through holes 10a the base plate 10th preferably be centered. This will make the winding wires 48 at a distance from the wall of the through holes 10a held and physical contact between the winding wires 48 and the walls of the through holes 10a the metallic base plate 10th avoided. The winding wires 48 are preferably provided with an insulating protective lacquer, which, however, can be damaged during assembly, so that electrical contact cannot be ruled out.
Nach dem elektrischen Kontaktieren der Wicklungsdrähte 48 an der Leiterplatte 50 wird zumindest der Bereich der Lötflächen der Leiterplatte und der Durchgangsbohrung 10a mittels einer elektrisch isolierenden Vergussmasse 72 vergossen. Dadurch, dass der Durchmesser der Durchgangsbohrungen 10a sich an der Unterseite der Basisplatte 10 aufweitet, also seitens der Leiterplatte 50, kann die isolierende Vergussmasse 72 weit bis in die Durchgangsbohrungen 10a eindringen und gewährleistet einen gasdichten Verschluss der Durchgangsbohrungen 10a.After electrical contacting of the winding wires 48 on the circuit board 50 becomes at least the area of the soldering surfaces of the circuit board and the through hole 10a by means of an electrically insulating potting compound 72 shed. Because of the diameter of the through holes 10a itself at the bottom of the base plate 10th expands, i.e. on the part of the circuit board 50 , the insulating sealing compound 72 far into the through holes 10a penetrate and ensures a gas-tight seal of the through holes 10a .
Als elektrisch isolierende Vergussmasse kann beispielsweise ein 1-Komponenten-Epoxidharz verwendet werden, beispielsweise Ajinomoto PLENSET AE-403 oder AE-771. Dieses Epoxidharz gewährleistet eine schnelle Aushärtung bei geringer Ausgasung. Das Epoxidharz ist halogenfrei und weist eine hohe Glasübergangstemperatur bei sehr guter Hitzefestigkeit auf.A 1-component epoxy resin, for example Ajinomoto PLENSET AE-403 or AE-771, can be used as the electrically insulating casting compound. This epoxy resin ensures quick curing with low outgassing. The epoxy resin is halogen-free and has a high glass transition temperature with very good heat resistance.
Wie oben bereits beschrieben ist die Welle 12 in einer Öffnung der Basisplatte 10 gehalten. Hierbei ist die Welle 12 in die Öffnung der Basisplatte eingefügt und/oder eingeklebt.The shaft is as already described above 12th in an opening in the base plate 10th held. Here is the wave 12th inserted and / or glued into the opening of the base plate.
Diese Fügeverbindung zwischen der Welle 12 und der Basisplatte 10 muss ebenfalls abgedichtet werden, damit kein Gasaustausch zwischen dem inneren des Motorgehäuses und der Außenumgebung stattfinden kann. Die Längsbohrung 12a der Welle 12 an der unteren Stirnseite der Welle 12 wird beispielsweise mit einem Stopfen 70 verschlossen. Die Welle 12 und der Stopfen 70 bestehen vorzugsweise aus Stahl und werden miteinander verschweißt. Dann wird der Freiraum an der mit dem Stopfen 70 verschlossenen Stirnseite der Welle 12 mit einer Vergussmasse 72, beispielsweise Ajinomoto PLENSET AE-403 oder AE-771, verschlossen, die sich an die Stirnseite der Welle 12 und die anliegenden Wanderungen der Basisplatte abdichtend anlegt. Weiterhin kann noch eine Dichtungsscheibe 74 auf die vergossenen Bereiche aufgelegt und mit der Basisplatte 10 verklebt werden. Somit ist der Verbindungsbereich zwischen der Welle 12 und der Basisplatte 10 gasdicht verschlossen.This joint connection between the shaft 12th and the base plate 10th must also be sealed so that no gas exchange can take place between the inside of the motor housing and the outside environment. The longitudinal bore 12a the wave 12th on the lower face of the shaft 12th for example with a stopper 70 locked. The wave 12th and the stopper 70 are preferably made of steel and are welded together. Then the free space on the with the stopper 70 closed end of the shaft 12th with a potting compound 72 , for example Ajinomoto PLENSET AE-403 or AE-771, closed on the front of the shaft 12th and sealing the adjacent migrations of the base plate. You can also use a sealing washer 74 placed on the encapsulated areas and with the base plate 10th be glued. Thus, the connection area between the shaft 12th and the base plate 10th sealed gastight.
2 zeigt eine erste Ausführungsform der Abdeckscheibe 52. Die Abdeckscheibe 52 ist kreisringförmig ausgebildet und umfasst einen inneren Rand 52a sowie einen äußeren Rand 52b. 2nd shows a first embodiment of the cover plate 52 . The cover plate 52 is circular and has an inner edge 52a as well as an outer edge 52b .
Die Abdeckscheibe 52 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem dünnen Kunststofffilm, der auf einer Seite vorzugsweise eine Klebebeschichtung trägt, sodass die Abdeckscheibe 52 auf die Oberfläche der Basisplatte 10 aufgeklebt werden kann.The cover plate 52 consists preferably of plastic, in particular of a thin plastic film, which preferably has an adhesive coating on one side, so that the cover plate 52 on the surface of the base plate 10th can be glued on.
Die Abdeckscheibe 52 ist beispielsweise kreisringförmig ausgebildet und wird direkt unterhalb der Statoranordnung 34 auf der Oberseite der Basisplatte 10 angeordnet.The cover plate 52 is, for example, circular and is located directly below the stator arrangement 34 on the top of the base plate 10th arranged.
Die Abdeckscheibe 52 weist eine Reihe von Öffnungen 54 auf, die auf einer Kreislinie mit dem Radius r in gegenseitigem Abstand angeordnet sind.The cover plate 52 has a series of openings 54 on that on a circular line with the radius r are arranged at a mutual distance.
Die Kreislinie mit dem Radius r befindet sich vorzugsweise nicht mittig zwischen dem inneren Rand 52a und dem äußeren Rand 52b der Abdeckscheibe 52, sondern beispielsweise näher am inneren Rand 52a. The circular line with the radius r is preferably not in the middle between the inner edge 52a and the outer edge 52b the cover plate 52 , but closer to the inner edge, for example 52a .
Vorzugsweise gibt es drei Bohrungen 54 für die Führung von drei Wicklungsdrähten 48.There are preferably three holes 54 for guiding three winding wires 48 .
In der Basisplatte 10 gibt es ebenfalls drei Durchgangsbohrungen 10a, die den Öffnungen 54 der Abdeckscheibe zugeordnet sind und jeweils einen Wicklungsdraht 48 aufnehmen.In the base plate 10th there are also three through holes 10a that the openings 54 are assigned to the cover plate and each have a winding wire 48 record, tape.
Es kann auch vorgesehen sein, dass es eine einzige längliche Durchgangsbohrung 10a in der Basisplatte 10 zur gemeinsamen Durchführung aller Wicklungsdrähte 48 gibt.It can also be provided that there is a single elongated through hole 10a in the base plate 10th for the common implementation of all winding wires 48 gives.
3 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte 10 im Bereich einer Durchgangsbohrung 10a. Die Abdeckscheibe 52 ist direkt unterhalb der Statoranordnung 34 auf die Oberfläche der Basisplatte aufgeklebt. 3rd shows a partial section through the base plate 10th in the area of a through hole 10a . The cover plate 52 is directly below the stator arrangement 34 glued to the surface of the base plate.
Jede Öffnung 54 der Abdeckscheibe 52 ist dabei so angeordnet, dass sie nicht zentrisch mit der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 fluchtet, sondern etwas in der Zeichnung nach links verschoben ist.Every opening 54 the cover plate 52 is arranged so that it is not centered with the through hole 10a the base plate 10th is aligned, but something is shifted to the left in the drawing.
Dadurch liegt der Wicklungsdraht 48, der von der Statoranordnung 34 kommt, an einem inneren rechten Rand der Öffnung 54 an, wobei der Rand der Öffnung 54 derart positioniert ist, dass der Wicklungsdraht 48 im Wesentlichen zentrisch durch die Durchgangsbohrung 10a hindurchgeführt wird bis in den Bereich der Leiterplatte 50, wo der Wicklungsdraht 48 dann elektrisch kontaktiert wird. Dabei ist die Leiterplatte 50 in analoger Form derart positioniert, dass der Wicklungsdraht 48 weitgehend mittig in der Durchgangsbohrung 10a geführt wird. Der Wicklungsdraht 48 liegt dabei am Rand der Leiterplatte 50 an und wird an einer Kontaktfläche an der Leiterplatte 50 verlötet.As a result, the winding wire lies 48 that of the stator assembly 34 comes on an inner right edge of the opening 54 at, the edge of the opening 54 is positioned so that the winding wire 48 essentially centrally through the through hole 10a is passed through to the area of the circuit board 50 where the winding wire 48 then electrically contacted. Here is the circuit board 50 positioned in analog form so that the winding wire 48 largely in the center of the through hole 10a to be led. The winding wire 48 lies on the edge of the circuit board 50 and is on a contact surface on the circuit board 50 soldered.
Links von dem Wicklungsdraht 48 verbleibt ein freier Durchgang der Öffnung 54, sodass beim Verschließen der Durchgangsbohrung 10a mit einer Vergussmasse 72, was von der Unterseite der Basisplatte 10 erfolgt, eingeschlossene Luft zwischen der Vergussmasse 72 und der Abdeckscheibe 52 durch die freibleibende Öffnung der Öffnung 54 nach oben in Richtung der Statoranordnung entweichen kann.Left of the winding wire 48 there remains a free passage of the opening 54 , so that when closing the through hole 10a with a potting compound 72 what from the bottom of the base plate 10th trapped air between the sealing compound 72 and the cover plate 52 through the free opening of the opening 54 can escape upwards in the direction of the stator arrangement.
Wichtig ist, dass die Querschnittsfläche der Öffnung 54 in der Abdeckscheibe 52 deutlich größer ist als die Querschnittsfläche des Wicklungsdrahts 48, sodass die Öffnung 54 durch den Wicklungsdraht 48 nicht vollständig ausgefüllt wird.It is important that the cross-sectional area of the opening 54 in the cover plate 52 is significantly larger than the cross-sectional area of the winding wire 48 so that the opening 54 through the winding wire 48 is not completely filled out.
Ferner ist die Öffnung 54 der Abdeckscheibe 52 vorzugsweise radial versetzt zur Mittelachse der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10.Furthermore, the opening 54 the cover plate 52 preferably radially offset to the central axis of the through hole 10a the base plate 10th .
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Abdeckscheibe 52, wobei man erkennt, dass die Abdeckscheibe 52 anstelle der Öffnungen gemäß 2 nun am äußeren Rand mehrere Einkerbungen 56 aufweist. 4th shows a further embodiment of a cover plate 52 , recognizing that the cover plate 52 instead of the openings according to 2nd now several notches on the outer edge 56 having.
Die Einkerbungen 56 sind beispielsweise V-förmig ausgebildet und reichen vom äußeren Rand 52b in Richtung des inneren Rands 52a der Abdeckscheibe 52 und vorzugsweise bis über die Mitte zwischen dem inneren Rand 52a und dem äußeren Rand 52b. Die V-förmige Einkerbung bildet vorzugsweise einen Winkel von 30° und ist auf das Zentrum der Abdeckscheibe 52 ausgerichtet.The notches 56 are, for example, V-shaped and extend from the outer edge 52b towards the inner edge 52a the cover plate 52 and preferably over the middle between the inner edge 52a and the outer edge 52b . The V-shaped notch preferably forms an angle of 30 ° and is on the center of the cover plate 52 aligned.
5 zeigt einen Schnitt durch die Basisplatte 10 im Bereich einer Durchgangsbohrung 10a und die darauf befestigte Abdeckscheibe 52, die auf der Oberseite der Basisplatte 10 angeordnet ist. 5 shows a section through the base plate 10th in the area of a through hole 10a and the cover plate attached to it 52 that are on the top of the base plate 10th is arranged.
Die Abdeckscheibe 52 ist derart auf der Basisplatte angeordnet, dass der von der Statoranordnung 34 kommende Wicklungsdraht im Bereich des Bodens der Einkerbung, d. h. an deren tiefster Stelle, zu liegen kommt und vorzugsweise am tiefsten Punkt der Einkerbung 56 anliegt, sodass dieser zentrisch in der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 geführt wird, d. h. die Durchgangsbohrung 10a wird nicht vollständig von der Abdeckscheibe 52 verschlossen, sondern es verbleibt der V-förmige Ausschnitt der Einkerbung 56 radial außerhalb des Wicklungsdrahts in Richtung nach links, sodass in der Durchgangsbohrung 10a befindliche und möglicherweise eingeschlossene Luft durch den freien Querschnitt der Einkerbung 56 der Abdeckscheibe nach oben aus der Durchgangsbohrung 10a entweichen kann.The cover plate 52 is arranged on the base plate in such a way that that of the stator arrangement 34 coming winding wire comes to rest in the area of the bottom of the notch, ie at its lowest point, and preferably at the lowest point of the notch 56 rests so that it is centered in the through hole 10a the base plate 10th is performed, ie the through hole 10a is not completely removed from the cover plate 52 closed, but the V-shaped cutout of the notch remains 56 radially outside of the winding wire towards the left, so that in the through hole 10a any air that may be trapped due to the free cross section of the notch 56 the cover plate upwards from the through hole 10a can escape.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Abdeckscheibe 52, bei der am inneren Rand 52a der Abdeckscheibe 52 mehrere etwa V-förmige Einkerbungen 58 vorgesehen sind, die ungefähr bis zur Mitte der Kreisringscheibe 52 reichen. 6 shows a further embodiment of the cover plate 52 , at the inside edge 52a the cover plate 52 several approximately V-shaped notches 58 are provided, which are approximately to the center of the circular disc 52 pass.
Die Einkerbungen 58 sind entsprechenden Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10 zugeordnet, wobei in 7 ein Teilschnitt durch die Basisplatte 10 im Bereich der Durchgangsbohrung 10a dargestellt ist.The notches 58 are corresponding through holes 10a the base plate 10th assigned, where in 7 a partial section through the base plate 10th in the area of the through hole 10a is shown.
Die Abdeckscheibe 52 ist auf der Oberseite der Basisplatte 10 derart befestigt, dass die Einkerbungen 58 über der Durchgangsbohrung 10 zu liegen kommen und zwar derart, dass der Wicklungsdraht 48 zentrisch in der zugeordneten Durchgangsbohrung 10a geführt ist, indem er beispielsweise an der tiefsten Stelle der Einkerbung 58 anliegt. Rechts des Wicklungsdrahts 48 befindet sich die Öffnung der Einkerbung, sodass die Durchgangsbohrung 10a nicht vollständig durch die Abdeckscheibe 52 verschlossen ist. Dadurch kann in der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 eingeschlossene Luft über die Einkerbung 58 aus der Durchgangsbohrung 10a entweichen.The cover plate 52 is on top of the base plate 10th attached such that the notches 58 over the through hole 10th come to rest in such a way that the winding wire 48 centrically in the assigned through hole 10a is performed, for example, at the deepest point of the notch 58 is present. Right of the winding wire 48 there is the opening of the notch, so that the through hole 10a not completely through the cover plate 52 is closed. This allows in the through hole 10a the base plate 10th trapped air over the notch 58 from the through hole 10a escape.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Abdeckscheibe 52, welche etwa mittig über den Umfang verteilt mehrere Langlöcher in Form von ovalen Öffnungen 60 aufweist. Die Querschnittsfläche der ovalen Öffnungen 60 ist deutlich größer als die Querschnittsfläche des hindurchzuführenden Wicklungsdrahts 48, wobei die Breite b der Langlöcher 60 mindestens so groß ist wie der Durchmesser des Wicklungsdrahts 48. 8th shows a further embodiment of the invention with a cover plate 52 , which distributes several elongated holes in the form of oval openings approximately in the middle of the circumference 60 having. The cross-sectional area of the oval openings 60 is significantly larger than the cross-sectional area of the winding wire to be passed through 48 , the width b the elongated holes 60 is at least as large as the diameter of the winding wire 48 .
9 zeigt einen Querschnitt durch die Basisplatte im Bereich einer Durchgangsbohrung 10a, wobei oberhalb der Durchgangsbohrung 10a die Abdeckscheibe 52 befestigt ist. Das Langloch 60 ist hierbei nicht mittig auf der Durchgangsbohrung 10a angeordnet, sondern der hindurchzuführende Wicklungsdraht 48 liegt beispielsweise am rechten Rand der ovalen Öffnung 60 an. Die Abdeckscheibe 52 bzw. die ovale Öffnung ist derart angeordnet, dass dadurch der Wicklungsdraht 48 etwa zentrisch in der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 geführt wird. Links des Wicklungsdrahts 48 verbleibt ein Öffnungsbereich des Langlochs 60, das sich über den Rand der Senkung der Durchgangsbohrung 10a erstreckt und sicherstellt, dass in der Durchgangsbohrung 10a die eingeschlossene Luft nach oben durch die ovale Öffnung 60 entweichen kann. 9 shows a cross section through the base plate in the region of a through hole 10a , above the through hole 10a the cover plate 52 is attached. The slot 60 is not in the middle of the through hole 10a arranged, but the winding wire to be passed through 48 lies, for example, on the right edge of the oval opening 60 at. The cover plate 52 or the oval opening is arranged such that the winding wire 48 approximately in the center of the through hole 10a the base plate 10th to be led. Left of the winding wire 48 there remains an opening area of the elongated hole 60 that extends over the edge of the counterbore 10a extends and ensures that in the through hole 10a trapped air up through the oval opening 60 can escape.
10 zeigt eine gegenüber 8 abgewandelte Ausgestaltung der Abdeckscheibe 52, wobei der Unterscheid hierbei lediglich in der Größe der ovalen Öffnungen 62 liegt, die hier eine etwas geringere Länge aufweisen als die ovalen Öffnungen 60 in 8. 10th shows one opposite 8th modified design of the cover plate 52 , the difference only in the size of the oval openings 62 lies, which have a somewhat shorter length than the oval openings 60 in 8th .
11 zeigt eine Ausgestaltung der Abdeckscheibe 52, bei der ähnlich wie in 2 kreisrunde Öffnungen 64 zur Durchführung der jeweiligen Wicklungsdrähte 48 verwendet werden. Im Vergleich zu 2 sind die Öffnungen 64 bei der Abdeckscheibe 52 von 11 im Durchmesser kleiner, wobei die Querschnittsfläche jeder Öffnung 64 jedoch immer noch mindestens doppelt so groß ist wie die Querschnittsfläche des jeweils hindurchzuführenden Wicklungsdrahts 48. 11 shows an embodiment of the cover plate 52 , similar to that in 2nd circular openings 64 for the implementation of the respective winding wires 48 be used. Compared to 2nd are the openings 64 with the cover plate 52 from 11 smaller in diameter, with the cross-sectional area of each opening 64 however, it is still at least twice the cross-sectional area of the winding wire to be passed through 48 .
12 zeigt einen Teilschnitt durch die Basisplatte 10 im Bereich einer Durchgangsbohrung 10a. Um sicherzustellen, dass in der Durchgangsbohrung 10a durch Verschließen mit einer Vergussmasse 72 eingeschlossene Luft aus der Durchgangsbohrung 10b entweichen kann, ist die Öffnung 64 der Abdeckscheibe 52 vorzugsweise versetzt zum Mittelpunkt der Durchgangsbohrung 10a angeordnet, und zwar derart, dass der hindurchgeführte Wicklungsdraht 48 am Rand der Öffnung 64 der Abdeckscheibe 52 anliegt. Dadurch wird der Wicklungsdraht 48 sicher in der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 zentriert. Gleichzeitig erstreckt sich die Öffnung 64 der Abdeckscheibe 52 links von dem Wicklungsdraht bis über die Senkung der Durchgangsbohrung 10a hinweg und bildet eine freie Öffnung, sodass in der Durchgangsbohrung 10a eingeschlossene Luft durch diese freie Öffnung der Öffnung 64 entweichen kann. 12th shows a partial section through the base plate 10th in the area of a through hole 10a . To ensure that in the through hole 10a by sealing with a sealing compound 72 trapped air from the through hole 10b can escape is the opening 64 the cover plate 52 preferably offset to the center of the through hole 10a arranged, in such a way that the winding wire passed through 48 at the edge of the opening 64 the cover plate 52 is present. This will make the winding wire 48 safe in the through hole 10a the base plate 10th centered. At the same time, the opening extends 64 the cover plate 52 to the left of the winding wire up to the countersink of the through hole 10a away and forms a free opening so that in the through hole 10a trapped air through this free opening of the opening 64 can escape.
13 zeigt eine Abdeckscheibe 52, an deren innerem Rand 52a halbkreisförmige Aussparungen 66 vorgesehen sind, die zur Aufnahme und Führung des Wicklungsdrahts 48 dienen. 13 shows a cover plate 52 , on the inner edge 52a semicircular recesses 66 are provided for receiving and guiding the winding wire 48 serve.
In dem Schnitt gemäß 14 erkennt man, dass die Abdeckscheibe 52 derart auf der Basisplatte 10 angeordnet ist, dass jeder Wicklungsdraht 48 in einer zugeordneten Aussparung 66 zu liegen kommt und dabei in der Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 zentriert wird. Die Abdeckscheibe 52 erstreckt sich nur bis etwas über die Hälfte der Durchgangsbohrung 10a, wobei rechts von dem Wicklungsdraht 48 die Durchgangsbohrung 10a nicht durch die Abdeckscheibe 52 überdeckt wird, sondern die Durchgangsbohrung 10a offen bleibt, sodass Luft aus der Durchgangsbohrung 10a entweichen kann.In the cut according to 14 you can see that the cover plate 52 such on the base plate 10th is arranged that each winding wire 48 in an assigned recess 66 comes to rest and in the through hole 10a the base plate 10th is centered. The cover plate 52 extends to just over half of the through hole 10a , being to the right of the winding wire 48 the through hole 10a not through the cover plate 52 is covered, but the through hole 10a remains open so that air from the through hole 10a can escape.
15 zeigt eine Abdeckscheibe 52, an deren äußerem Rand 52b halbkreisförmige Aussparungen 68 angeordnet sind, die zur Aufnahme und Führung des Wicklungsdrahts 48 dienen. 15 shows a cover plate 52 , on the outer edge 52b semicircular recesses 68 are arranged to receive and guide the winding wire 48 serve.
Im Teilschnitt gemäß 16 erkennt man, dass die Abdeckscheibe 52 sich von rechts bis zum Wicklungsdraht 48 erstreckt, wobei der Wicklungsdraht 48 in der halbkreisförmigen Aussparung 68 derart fixiert wird, dass er zentrisch durch die Durchgangsbohrung 10a geführt werden kann, ohne die Ränder der Durchgangsbohrung 10a zu berühren. Links vom Wicklungsdraht 48 bleibt die Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 frei, sodass Luft aus der Durchgangsbohrung 10a entweichen kann.According to the partial section 16 you can see that the cover plate 52 from right to the winding wire 48 extends, the winding wire 48 in the semicircular recess 68 is fixed in such a way that it is centered through the through hole 10a can be guided without the edges of the through hole 10a to touch. To the left of the winding wire 48 the through hole remains 10a the base plate 10th free, so that air from the through hole 10a can escape.
17 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Abdeckscheibe als Ringsegment 152 ausgebildet ist mit einem inneren Rand 152a und einem äußeren Rand 152b. Das Ringsegment kann sich beispielsweise über einen Winkel von 90° erstrecken. 17th shows an embodiment in which the cover plate as a ring segment 152 is formed with an inner edge 152a and an outer edge 152b . The ring segment can, for example, extend over an angle of 90 °.
Erfindungsgemäß können alle beschriebenen Ausgestaltungen der Abdeckscheibe, die sowohl Bohrungen, Langlöcher, Einkerbungen oder Aussparungen aufweisen können, in Form eines solchen Ringsegments ausgebildet sein.According to the invention, all of the described configurations of the cover plate, which can have bores, elongated holes, notches or cutouts, can be designed in the form of such a ring segment.
Gemäß 18 wird die Abdeckscheibe 152 derart unterhalb der Statoranordnung 34 platziert, dass deren Öffnungen, die beispielsweise als kreisrunde Öffnung 64 ausgebildet sind, oberhalb der Durchgangsbohrungen 10a der Basisplatte 10 zu liegen kommen. According to 18th becomes the cover plate 152 such as below the stator arrangement 34 placed that openings, for example as a circular opening 64 are formed above the through holes 10a the base plate 10th come to rest.
Ähnlich wie in 12 ist jeder Wicklungsdraht 48 durch eine Öffnung 64 der Abdeckscheibe 52 geführt und liegt am rechten Rand der Öffnung 64 an, sodass der Wicklungsdraht 48 zentrisch durch die Durchgangsbohrung 10a der Basisplatte 10 verläuft, ohne die Wandung der Basisplatte 10 zu berühren.Similar to in 12th is every winding wire 48 through an opening 64 the cover plate 52 guided and lies on the right edge of the opening 64 so that the winding wire 48 centrically through the through hole 10a the base plate 10th runs without the wall of the base plate 10th to touch.
Links vom Wicklungsdraht verbleibt ein Freiraum der Öffnung 64, aus der Luft aus der Durchgangsbohrung 10a austreten kann, die bei der Befüllung der Durchgangsbohrung 10a mit einer Vergussmasse 72 in der Durchgangsbohrung 10a eingeschlossen wird.To the left of the winding wire there is a free space in the opening 64 , from the air from the through hole 10a can leak out when filling the through hole 10a with a potting compound 72 in the through hole 10a is included.
BezugszeichenlisteReference list
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1010th
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BasisplatteBase plate
-
10a10a
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DurchgangsbohrungThrough hole
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10b10b
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Senkung der DurchgangsbohrungReduction of the through hole
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1212th
-
Wellewave
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12a-c12a-c
-
BohrungenHoles
-
14, 11414, 114
-
LagerkonusBearing cone
-
1616
-
RotorbauteilRotor component
-
18,11818.118
-
Abdeckungcover
-
20, 12020, 120
-
LagerspaltBearing gap
-
22, 12222, 122
-
erster Dichtungsspaltfirst sealing gap
-
24, 12424, 124
-
RezirkulationskanalRecirculation channel
-
26, 12626, 126
-
LagerrillenstrukturenBearing groove structures
-
28, 12828, 128
-
zweiter Dichtungsspaltsecond sealing gap
-
30, 13030, 130
-
PumpdichtungPump seal
-
3232
-
Freiraumfree space
-
3434
-
StatoranordnungStator arrangement
-
3636
-
RotormagnetRotor magnet
-
3838
-
DrehachseAxis of rotation
-
3939
-
MittelachseCentral axis
-
4040
-
AnschlagflächeAbutment surface
-
4242
-
AuflageflächeContact surface
-
4444
-
GewindebohrungTapped hole
-
4646
-
Freiraumfree space
-
4848
-
WicklungsdrahtWinding wire
-
5050
-
elektrische Leiterplatteelectrical circuit board
-
52, 15252, 152
-
AbdeckscheibeCover plate
-
52a, 152a52a, 152a
-
innerer Rand der Abdeckscheibeinner edge of the cover plate
-
52b, 152b52b, 152b
-
äußerer Rand der Abdeckscheibeouter edge of the cover plate
-
5454
-
Öffnungopening
-
5656
-
Einkerbungnotch
-
5858
-
Einkerbungnotch
-
6060
-
ovale Öffnungoval opening
-
6262
-
ovale Öffnungoval opening
-
6464
-
Öffnungenopenings
-
6666
-
AussparungRecess
-
6868
-
AussparungRecess
-
7070
-
StopfenPlug
-
7272
-
VergussmasseSealing compound
-
7474
-
DichtungsscheibeSealing washer
-
rr
-
Radiusradius
-
bb
-
Breitewidth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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US 2018/0174610 A1 [0005]US 2018/0174610 A1 [0005]
