DE102021107113A1 - Bürstenloser Motor mit fluiddynamischem Lagersystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Motor mit fluiddynamischem Lagersystem, mit einem feststehenden Motorbauteil (10, 12, 14, 16) und einem beweglichen Motorbauteil (18, 20, 30), das mittels des fluiddynamischen Lagersystems relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12, 14, 16) drehbar gelagert ist, und einem elektromagnetischen Antriebssystem (38, 40), welches das bewegliche Motorbauteil (18, 20, 30) drehbar antreibt, wobei das elektromagnetische Antriebssystem eine Statoranordnung (38) aufweist, die am feststehenden Motorbauteil (12) angeordnet ist und deren Statorkern (38a) eine axiale Höhe (hs) aufweist, und einen Permanentmagneten (40), der am beweglichen Motorbauteil (30) angeordnet ist und eine axiale Höhe (hM) aufweist, wobei die Statoranordnung (38) und der Permanentmagnet (40) durch einen radialen Luftspalt (42) voneinander getrennt sind, wobei das Verhältnis (I) zwischen der Breite (g) des Luftspalts (42) und der Höhe (hM) des Permanentmagneten (40) zwischen 0,05 und 0,2 beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Motor mit fluiddynamischem Lagersystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bürstenlose Motoren mit fluiddynamischem Lagersystem sind in vielfältigen Bauformen bekannt, insbesondere auch für die Anwendung zum Antrieb von Festplattenlaufwerken, Lüftern oder Laserscannern.
  • Für die letztgenannten Anwendungen werden miniaturisierte bürstenlose Motoren eingesetzt, die eine Bauhöhe von beispielsweise einigen Millimetern und einen Durchmesser von bis zu einigen zehn Millimetern aufweisen.
  • Bei einer fortschreitenden Miniaturisierung der bürstenlosen Motoren wird es immer schwieriger, die Leistungsanforderungen und Anforderungen an einen geringen Stromverbrauch zu erfüllen, da bei geringer Baugröße der Bauraum für das elektromagnetische Antriebssystem sehr limitiert ist.
  • Man hilft sich dabei insbesondere durch Maximierung der Windungszahlen auf dem elektrischen Stator und eine Verwendung von Permanentmagneten mit maximal möglicher Baugröße und großer Energiedichte.
  • Die Verwendung von größeren und stärkeren Permanentmagneten ermöglicht zwar eine Leistungssteigerung des Antriebssystems, aber hat den Nachteil, dass der Permanentmagnet eine erhöhte magnetische Anziehungskraft auf andere ferromagnetische Bauteile des bürstenlosen Motors, beispielsweise einen Motorflansch, ausübt. Hierbei ergibt sich insbesondere eine axiale magnetische Kraft zwischen dem Permanentmagneten und dem Motorflansch, die in dieselbe Richtung wirkt wie die Lagerkräfte der axialen fluiddynamischen Axiallager.
  • Diese magnetische axiale Kraft ist jedoch unerwünscht und muss durch die fluiddynamischen Axiallager kompensiert werden.
  • Die magnetische axiale Kraft zwischen dem Permanentmagneten und anderen Motorbauteilen führt außerdem zu Vibrationen auf Grund von Wirbelströmen, die in den Motorbauteilen induziert werden. Ferner ergeben sich durch die Wirbelströme Leistungsverluste des Motors.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen bürstenlosen Motor mit fluiddynamischem Lagersystem anzugeben, dessen magnetische axiale Kraft, hervorgerufen durch den Permanentmagneten, möglichst gering ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen bürstenlosen Motor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß kann die axiale magnetische Kraft durch geeignete Wahl der Abmessungen und der Positionierung des Permanentmagneten relativ zum Stator optimiert werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Verhältnis I zwischen der Breite g des Luftspalts zwischen dem Permanentmagneten und der Statoranordnung und der Höhe hM des Permanentmagneten zwischen 0,05 und 0,2 beträgt. Eine möglichst geringe Breite g des Luftspalts im Verhältnis zur Höhe hM des Permanentmagneten bewirkt eine optimale Ausbreitung der Magnetfeldlinien innerhalb des Statorkerns, so dass sich eine verringerte axiale Kraftkomponente in Richtung des Motorflansches ergibt.
  • Die erfindungsgemäße Auslegung des Luftspalts und des Permanentmagneten ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Motorflansch aus Stahl besteht. In diesem Fall kann die axiale Magnetkraft deutlich reduziert werden. Eine Kompensation der axialen magnetischen Kraft durch das fluiddynamische Lagersystem wird somit deutlich einfacher.
  • Alternativ oder in Kombination mit einem möglichst kleinen Verhältnis I zwischen der Breite g des Luftspalts und der Höhe hM des Permanentmagneten kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Höhe hs des Statorkerns im Vergleich zur Höhe hM des Permanentmagneten möglichst groß gewählt ist.
  • Vorzugsweise beträgt das Verhältnis c zwischen der Höhe hs des Statorkerns und der Höhe hM des Permanentmagneten mehr als 0,7.
  • Durch diese Maßnahme wird ebenfalls erreicht, dass die vom Permanentmagneten ausgehenden Magnetfeldlinien überwiegend den Statorkern durchdringen und sich nicht in Richtung des unterhalb des Permanentmagneten liegenden Motorflansches ausbreiten, so dass auch durch diese Maßnahme die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten und dem darunter befindlichen Motorflansch verringert wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung trägt die Breite g des radialen Luftspaltes zwischen dem Permanentmagneten und dem Statorkern zwischen 0,2 mm und 0,3 mm.
  • Die Höhe hM des Permanentmagneten wird vorzugsweise zwischen 1 mm und 1,5 mm gewählt.
  • Die Höhe hs des Statorkerns wird vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 1,2 mm gewählt.
  • Insbesondere hängen die verfügbare Bauhöhen des Permanentmagneten und des Statorkerns von der Gesamthöhe des bürstenlosen Motors ab.
  • Die Gesamthöhe des bürstenlosen Motors beträgt vorzugsweise weniger als 4 mm, insbesondere weniger als 3,1 mm.
  • Einen weiteren Einfluss auf die axiale magnetische Vorspannungskraft zwischen dem Permanentmagneten und dem Motorflansch hat der Radius der Statorzähne des Statorkerns.
  • Der Statorkern umfasst eine Reihe von gleichmäßig über den Umfang des Statorkerns verteilte Statorzähne, die in Richtung des Permanentmagneten gerichtet sind. Diese Statorzähne sind mit den Phasenwicklungen bewickelt. Der bürstenlose Motor kann mit einer oder mit 3 Phasen angesteuert sein.
  • Da der Statorkern einen kreisförmigen Querschnitt hat und der Rotor beispielsweise als Außenläufer konfiguriert ist, entspricht der Radius der äußeren Enden der Statorzähne in der Regel dem Außenradius des Statorkerns.
  • Der Radius der Enden der Statorzähne kann jedoch auch kleiner sein als der Außenradius des Stators.
  • Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen dem Radius der Enden der Statorzähne und dem Außenradius des Stators zwischen 0,4 und 1,0.
  • Je größer der Radius der Enden der Statorzähne im Verhältnis zum Außenradius des Stators ist, desto geringer ist die resultierende axiale magnetische Vorspannungskraft zwischen dem Permanentmagneten und dem Motorflansch, da sich die Außenfläche der Statorzähne in diesem Falle besser an die Innenfläche des Permanentmagneten schmiegt und sich die Durchdringung des Statorkerns mit Magnetfeldlinien verbessert.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand 1 näher beschrieben, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung deutlich werden.
    • 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen bürstenlosen Motor.
    • 2 zeigt die axiale Magnetkraft in Abhängigkeit des Verhältnisses I = g / hM.
  • In 1 ist ein Schnitt durch einen bürstenlosen Motor mit fluiddynamischem Lagersystem dargestellt, der beispielsweise zum Antrieb eines Lüfters Verwendung findet.
  • Die Gesamtbauhöhe des bürstenlosen Motors beträgt dabei etwa 3,5 mm bei einem Durchmesser von etwa 19,3 mm.
  • Der bürstenlose Motor ist auf einem Motorflansch 10 aufgebaut, der vorzugsweise aus Stahl besteht und vorteilhaft ein Gehäusebauteil des vom Motor angetriebenen Lüfters darstellt.
  • Der Motorflansch 10 weist eine Öffnung auf, in welcher eine Haltebuchse 12 eingefügt ist.
  • Die Haltebuchse 12 kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung mit dem Motorflansch 10 verbunden sein und besteht vorzugsweise ebenfalls aus Stahl.
  • Die Haltebuchse 12 weist eine lichte Öffnung auf, in welche eine Lagerbuchse 14 des fluiddynamischen Lagersystems eingepasst ist.
  • Die Lagerbuchse 14 kann beispielsweise in den Motorflansch 12 eingepresst sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Klebeverbindung zwischen dem Motorflansch 12 und der Lagerbuchse 14 vorgesehen sein.
  • Die Lagerbuchse 14 weist eine zylindrische Bohrung auf, in die eine zylindrische Welle 18 eingesetzt ist.
  • Die Welle 18 hat an ihrem unteren Ende einen verbreiterten Wellenflansch 20, der in einer gegenüber der Lagerbohrung verbreiterten Aussparung der Lagerbuchse 14 angeordnet ist und zusammen mit der Welle 18 drehbar in der Lagerbuchse 14 angeordnet ist.
  • Unterhalb des Wellenflansches 20 ist die Öffnung der Lagerbuchse 14 durch eine Abdeckplatte 16 verschlossen. Die Abdeckplatte 16 ist beispielsweise an ihrem äußeren Rand mit der Lagerbuchse 14 verschweißt, so dass sich eine luftdichte Verbindung ergibt.
  • Die Welle 18 mit ihrem Wellenflansch 20 ist lose in der Lagerbuchse 14 aufgenommen, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 18, also dem Außenumfang der Welle 18 und dem Innenumfang der Lagerbohrung, sowie den oberen Stirnflächen des Wellenflansches 20 und der gegenüberliegenden Fläche der Lagerbuchse 14 ein Lagerspalt 22 verbleibt, der mit einem Lagerfluid gefüllt.
  • Zwischen dem Außenumfang der Welle 18 und der Lagerbohrung beträgt die Spaltbreite des Lagerspalts 22 einige Mikrometer, während er zwischen der Oberseite des Wellenflansches 20 und der unteren Seite der Lagerbuchse 14 einige bis einige zehn Mikrometer beträgt. Zwischen der Unterseite des Wellenflansches 20 und der Abdeckplatte 16 ist ein gegenüber dem Lagerspalt verbreiterter Spalt gebildet, der mit Lagerfluid gefüllt ist.
  • Das fluiddynamische Lagersystem weist vorzugsweise ein fluiddynamisches Radiallager 24 auf, das zwischen dem Außenumfang der Welle 18 und dem Innenumfang der Lagerbohrung angeordnet ist. Das fluiddynamische Radiallager 24 weist Lagerrillenstrukturen auf, die auf der Oberfläche der Lagerbohrung bzw. Oberfläche der Welle oder beiden Oberflächen angeordnet sind.
  • Diese Lagerrillenstrukturen sind beispielsweise sinusförmig ausgebildet und erzeugen bei Drehung der Welle 18 in der Lagerbuchse 14 im axial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 einen hydrodynamischen Druck.
  • Ein oberes freies Ende der Welle 18 ist mit einer Nabe 30 des Spindelmotos verbunden, wobei zwischen der oberen Stirnfläche der Lagerbuchse 14 und der Unterseite der Nabe 30 ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 22 verbleibt, der mit dem axial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 flüssigkeitsleitend verbunden ist.
  • Ein erstes fluiddynamisches Axiallager 26 wird gebildet durch die obere Stirnfläche der Lagerbuchse 14 und die Unterseite der Nabe 30. Hierbei sind auf der Oberseite der Lagerbuchse 14 oder der Unterseite der Nabe 30 oder auf beiden Oberflächen vorzugsweise spiralförmige oder fischgrätenförmige Lagerrillenstrukturen angeordnet, welche einen hydrodynamischen Druck im radial verlaufenden Abschnitt des Lagerspalts 22 erzeugen.
  • Die Lagerrillenstrukturen sind derart ausgebildet, dass das Lagerfluid vorzugsweise überwiegend radial nach innen in Richtung des axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 22 gefördert wird.
  • Ein zweites fluiddynamisches Axiallager 28, das dem ersten fluiddynamischen Axiallager 26 entgegenwirkt, ist zwischen der oberen Stirnseite des Wellenflansches 20 und der gegenüberliegenden unteren Fläche der Lagerbuchse 14 gebildet.
  • Das zweite Axiallager 28 weist auf der Oberseite des Wellenflansches 20 und/oder der Unterseite der Lagerbuchse vorzugsweise spiralförmige oder fischgrätenförmige Lagerrillenstrukturen auf, welche einen hydrodynamischen Druck und eine Lagerkraft erzeugen, die der Lagerkraft des ersten Axiallagers 26 entgegengerichtet ist.
  • Der radiale Abschnitt des Lagerspalts 22 im Bereich des ersten fluiddynamischen Axiallagers 26 bildet das offene Ende des Lagerspalts, das durch einen kapillaren Dichtungsspalt 32 abgedichtet ist.
  • Der Dichtungsspalt 32 beginnt in Verlängerung des radialen Abschnitts des Lagerspalts 22 und knickt etwa um 90 Grad in Richtung des Motorflansches 10 ab und verläuft dann etwa parallel und konzentrisch zur Drehachse 46.
  • Der Dichtungsspalt 32 in seinem axialen Verlauf wird begrenzt durch einen inneren Rand 30a der Nabe 30 und die äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 14.
  • Der Dichtungsspalt 32 weitet sich in Richtung seiner Öffnung konisch auf und geht über in einen Labyrinthspalt 36, der den Freiraum unterhalb des Dichtungsspalts 32 mit dem Motorraum des bürstenlosen Motors verbindet und für Umgebungsdruck im Bereich des Dichtungsspalts 32 sorgt. Die schmalste Stelle des Labyrinthspalts 36 verläuft axial zwischen dem Rand 30a der Nabe und einem Rand der Haltebuchse 12.
  • Der Labyrinthspalt 36 ist relativ schmal, so dass sich durch verdampfendes Lagerfluid bildender Fluiddampf nicht in den Motorraum eindringen kann.
  • Ein in der Lagerbuchse 14 axial verlaufender Rezirkulationskanal 34 sorgt für eine flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Bereich des Dichtungsspalts 32 und dem Spalt zwischen dem Wellenflansch 20 und der Abdeckplatte 16.
  • Durch diese Verbindung mittels des Rezirkulationskanals 34 wird das Innere des fluiddynamischen Lagers auf Umgebungsdruck gehalten, da im Bereich des Dichtungsspalts 32 Umgebungsdruck herrscht.
  • Weiterhin wird durch den Rezirkulationskanal 34 eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagerspalt 22 ermöglicht.
  • Der bürstenlose Motor wird durch ein Antriebssystem angetrieben, welches eine Statoranordnung 38 umfasst, die an der äußeren Umfangsfläche des Halteflansches 12 angeordnet ist.
  • Die Statoranordnung 38 umfasst einen Statorkern 38a mit einer Reihe von Statorzähnen, auf welchen Statorwicklungen 38b angeordnet sind.
  • Radial gegenüberliegend dem Außenumfang des Statorkerns 38a ist ein Permanentmagnet 40 an einer inneren Umfangsfläche eines Randes 30b der Nabe 30 angeordnet. Die Nabe 30 besteht vorzugsweise aus Stahl, so dass sie als magnetischer Rückschluss für den Permanentmagnet 40 verwendet wird.
  • Der Statorkern 38a und der Permanentmagnet 40 sind durch einen Luftspalt 42 voneinander getrennt, der eine Spaltbreite g aufweist, die vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,3 mm beträgt.
  • Die axiale Höhe hs des Statorkerns 38a beträgt vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 1,2 mm und im dargestellten Ausführungsbeispiel 1,0 mm.
  • Der Statorkern 38a selbst besteht aus einer Reihe von laminierten Statorblechen, beispielsweise 4 bis 10 Statorbleche, die eine Dicke von 0,15 mm bis 0,35 mm aufweisen.
  • Der Permanentmagnet 40 hat vorzugsweise eine größere axiale Höhe hM als der Statorkern 38a. Die Höhe hM des Permanentmagneten 40 beträgt vorzugsweise zwischen 1,0 mm und 1,5 mm, im vorliegenden Beispiel 1,5 mm.
  • Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis c zwischen der Höhe hs des Statorkerns 38a und der Höhe hM des Permanentmagneten 40 nicht zu groß ist, vorzugsweise kleiner als 0,7, besonders bevorzugt kleiner als 0,67.
  • Ebenso ist vorgesehen, dass das Verhältnis I zwischen der Breite g des Luftspalts 42 und der Höhe hM des Permanentmagneten 40 zwischen 0,05 und 0,2 beträgt, d. h. die Breite des Luftspalts 42 soll im Verhältnis zur Höhe des Permanentmagneten möglichst klein sein.
  • Durch diese Maßnahmen werden die axialen Komponenten des Magnetfeldes des Permanentmagneten 40 in Richtung des Motorflansches 10 möglichst gering gehalten, sodass folglich die axiale magnetische Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten 40 und dem Motorflansch 10 reduziert wird.
  • Die axiale magnetische Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten 40 und dem Motorflansch 10 wirkt in die entgegengesetzte Richtung wie die axiale Lagerkraft des oberen fluiddynamischen Axiallagers 26 und in dieselbe Richtung wie die axiale Lagerkraft des unteren fluiddynamischen Axiallagers 28.
  • Um die Abstimmung zwischen den beiden Lagerkräften der beiden Axiallager 26 und 28 möglichst wenig zu beeinflussen und das Lagersystem im axialen Gleichgewicht zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die axiale magnetische Kraft im Verhältnis zu den Lagerkräften der beiden fluiddynamischen Axiallager 26, 28 möglichst klein ist.
  • In 2 ist beispielhaft ein Diagramm enthalten, das die axiale magnetische Kraft in Abhängigkeit des Verhältnisses I zwischen der Breite g des Luftspalts 42 und der Höhe hM des Permanentmagneten 40 darstellt.
  • Für eine gegebene Auslegung des bürstenlosen Motors beträgt die axiale Magnetkraft bei einem Verhältnis I = 0,2 etwas über 0,1 N, während die axiale Magnetkraft bei einem Verhältnis I = 0,05 sogar negativ wird und etwa -0,02 N beträgt. Bei einem Verhältnis von I ≅ 0,08 ist die axiale Magnetkraft ungefähr Null.
  • Die nachfolgende Tabelle 1 gibt die Motorparameter und deren obere und untere Grenzwerte für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors an. Tabelle 1
    Parameter Wert Unterer Grenzwert Oberer Grenzwert
    kE pk,(BEMF Konstante) mVs/rad 1,562 0,5 3,0
    Motor elek. Widerstand, Ohm 6,3 1,0 15,0
    kM, mVs/(rad*√ohm) 0,62 0,2 1,0
    Stator Außendurchmesser, mm 15 14,0 30,0
    Stator Innendurchmesser, mm 9,365 8,0 20,0
    Dicke des Statorinnenrings, mm 0,723 0,50 1,20
    Dicke der Zahnspitzen, mm 0,715 0,50 1,50
    Zahnhalsbreite, mm 1,4 1,0 2,5
    Zahnspitzenradius, mm 3,3 3,0 15,0
    Luftspaltbreite, mm 0,24 0,20 0,30
    Maqnetdicke, mm 0,8 0,7 1,5
    Magnet Innendurchmesser, mm 15,8 14,4 30,6
    Magnet Außendurchmesser, mm 17,4 15,8 33,6
    Anzahl Statorbleche - 5 4 10
    Dicke der Statorbleche, mm 0,2 0,15 0,35
    hs = Höhe des Statorkerns, mm 1 0,60 1,2
    hM = Maqnethöhe, mm 1,5 1,0 1,5
    Anzahl der Windungen pro Statorool 48 30 50
    Drahtdurchmesser, mm 0,085 0,006 0,12
    Axialer magnetischer Versatz, mm 0,05 -0.15 0,15
    Breite der Nutenöffnungen, mm 1,1 0,7 1,5
  • Der in der Tabelle 1 beschriebene Motor hat eine Generator-Spannungskonstante kE von 0,5 mVs/rad bis 3,0 mVs/rad, vorzugsweise 1,562 mVs/rad und eine Drehmomentkonstante Km von 0,2 mVs/(rad*√Ohm) bis 1,0 mVs/(rad*√Ohm), vorzugsweise 0,62 mVs/(rad*√Ohm).
  • Der ringförmige Statorkern 38a hat einen Außendurchmesser von 14 mm bis 30 mm, vorzugsweise 15mm und einen Innendurchmesser von 8 mm und 20 mm, vorzugsweise 9,365 mm. Die axiale Höhe hs des Statorkerns 38a beträgt 0,6 mm bis 1,2 mm, vorzugsweise 1,0 mm. Der Statorkern 38a umfasst einen Statorinnenring mit neun radial nach außen gerichteten Statorzähnen (Außenläufer-Motor). Der Statorinnenring hat eine radiale Dicke von 0,5 mm bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,723 mm. Jeder Statorzahn ist hammerförmig ausgebildet mit einer Zahnhalsbreite von 1,0 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1,4 mm, und einer radialen Zahnspitzendicke von 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,715 und einem Zahnspitzenradius von 3,0 mm bis 15 mm, vorzugsweise 3,3 mm. Der Statorkern 38a besteht aus einem Stapel von 4 bis 10, vorzugsweise 5 Statorblechen mit einer Dicke von jeweils 0,15 mm bis 0,35 mm, vorzugsweise 0,2 mm. Die Nutenöffnungen zwischen den Statorzähnen haben eine Breite von 0,7 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1,1 mm.
  • Der elektrische Widerstand der Statorwicklungen 38b beträgt 1,0 bis 15 Ohm, vorzugsweise 6,3 Ohm. Der angegebene elektrische Widerstand wird bei einer Sternschaltung vom Beginn einer ersten Phase zum Ende einer weiteren Phase gemessen (Phase-Phase). Die Statorwicklungen bestehen aus einem Wicklungsdraht mit 30 bis 50, vorzugsweise 48 Windungen, pro Statorzahn bei einem Drahtdurchmesser von 0,006 mm bis 0,12 mm, vorzugsweise 0,085 mm.
  • Der ringförmige Permanentmagnet 40 hat 12 Magnetpole und einen Außendurchmesser von 15,8 mm bis 33,6 mm, vorzugsweise 17,4 mm und einen Innendurchmesser von 14,4 mm bis 30,6 mm, vorzugsweise 15,8 mm. Die radiale Dicke des Permanentmagneten 40 beträgt 0,7 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,8 mm. Die axiale Höhe hM des Permanentmagneten 40 beträgt 1,0 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1,5 mm.
  • Die radiale Breite des Luftspalts 42 zwischen der Statoranordnung 38 und dem Permanentmagneten 40 beträgt 0,2 mm bis 0,3 mm, vorzugsweise 0,24 mm. Der axiale magnetische Versatz zwischen der magnetischen Mitte der Statoranordnung 38 und der magnetischen Mitte des Permanentmagneten 40 beträgt -0,15 mm bis +0,15 mm, vorzugsweise +0,05 mm.
  • Liste der Bezugszeichen
  • 10
    Motorflansch
    12
    Haltebuchse
    14
    Lagerbuchse
    16
    Abdeckplatte
    18
    Welle
    20
    Wellenflansch
    22
    Lagerpalt
    24
    fluiddynamisches Radiallager
    26
    fluiddynamisches Axiallager
    28
    fluiddynamisches Axiallager
    30
    Nabe
    30a
    Rand
    30b
    Rand
    32
    Dichtungsspalt
    34
    Rezirkulationskanal
    36
    Labyrinthspalt
    38
    Statoranordnung
    38a
    Statorkern
    38b
    Statorwicklung
    40
    Permanentmagnet
    42
    Luftspalt
    44
    Leiterplatte
    46
    Drehachse
    hM
    Höhe des Permanentmagneten 40
    hS
    Höhe des Statorkerns 38a
    g
    Breite des Luftspalts 42
    I
    Verhältnis zwischen g / hM
    c
    Verhältnis zwischen hs / hM

Claims (12)

  1. Bürstenloser Motor mit fluiddynamischem Lagersystem, mit einem feststehenden Motorbauteil (10, 12, 14, 16) und einem beweglichen Motorbauteil (18, 20, 30), das mittels des fluiddynamischen Lagersystems relativ zum feststehenden Motorbauteil (10, 12, 14, 16) drehbar gelagert ist, und einem elektromagnetischen Antriebssystem (38, 40), welches das bewegliche Motorbauteil (18, 20, 30) drehbar antreibt, wobei das elektromagnetische Antriebssystem eine Statoranordnung (38) aufweist, die am feststehenden Motorbauteil (12) angeordnet ist und deren Statorkern (38a) eine axiale Höhe (hs) aufweist, und einen Permanentmagneten (40), der am beweglichen Motorbauteil (30) angeordnet ist und eine axiale Höhe (hM) aufweist, wobei die Statoranordnung (38) und der Permanentmagnet (40) durch einen radialen Luftspalt (42) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (I) zwischen der Breite (g) des Luftspalts (42) und der Höhe (hM) des Permanentmagneten (40) zwischen 0,05 und 0,2 beträgt.
  2. Bürstenloser Motornach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (c) zwischen der Höhe (hs) des Statorkerns (38a) und der Hohe (hM) des Permanentmagneten (40) kleiner als 0,7 ist.
  3. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (g) des Luftspalts (42) zwischen 0,2 mm und 0,3 mm beträgt.
  4. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (hM) des Permanentmagneten (40) vorzugsweise zwischen 1,0 mm und 1,5 mm beträgt.
  5. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (hM) des Statorkerns (38a) vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 1,2 mm beträgt.
  6. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bürstenlose Motor eine Bauhöhe von kleiner gleich 4,0 mm aufweist.
  7. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bürstenlose Motor eine Bauhöhe von kleiner 3,1 mm aufweist.
  8. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Außenläufermotor ist und dass das Verhältnis zwischen dem Radius der Enden der Statorzähne (Zahnspitzenradius) und dem Außenradius des Statorkerns (38a) zwischen 0,4 und 1,0 liegt.
  9. Bürstenloser Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen oder mehrere der in der Tabelle 1 angegebenen Parameter.
  10. Festplattenlaufwerk mit mindestens einer Speicherplatte und mit einer Schreib-/Leseeinheit zum Speichern und Auslesen von Daten auf bzw. von der Speicherplatte, wobei die Speicherplatte von dem bürstenlosen Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 angetrieben werden.
  11. Lüfter mit Lüfterschaufeln zum Befördern von Luft oder anderen Gasen, wobei die Lüfterschaufeln von dem bürstenlosen Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 angetrieben werden.
  12. Laserscanner mit einem Licht emittierenden Laser sowie mindestens einem Reflektor, der das emittierte Laserlicht ablenkt, wobei der Reflektor von dem bürstenlosen Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 angetrieben wird.
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