Die Anmeldung betrifft eine gattungsgemäße Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei solchen Anordnungen
besteht wegen der extremen Genauigkeitsanforderungen wegen
der zunehmenden Kleinheit der Speicherplatten von 2,5 zu 1,8
bzw. sogar 1,3 Zoll Durchmesser (1 Zoll = 25,4 mm) das
Problem, extreme Toleranzen und spezifische
Qualitätsanforderungen, die man bei diesen Motoren zu
leisten hat, einzuhalten. Bei diesen Anforderungen bzw.
Fehlern handelt es sich um den nicht wiederholbaren Schlag
oder den NRR (non-repeatable run out). Zusätzlich müssen die
Einflüsse von Temperaturschwankungen kompensiert werden.
Weiterhin ist eine gewisse Tragfähigkeit der Lagerung zu
gewährleisten und bestimmte Resonanzfrequenzen sind zu
vermeiden.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen in der
Massenfertigung beherrschbaren Kleinstmotor, der die o.g.
Eigenschaften zusätzlich leistet, zu entwerfen.
Die Erfindung wird mit den Mitteln des Anspruchs 1 gelöst
und die Unteransprüche zeigen weitere Ausbildungen der
Erfindung.
Im folgenden ist ein Überblick über die in den Fig. 1 bis 7
geschilderten Ausführungsbeispiele gegeben.
Die Fig. 1, 3, 5 zeigen sogenannte Außenläufer-Varianten,
bei denen also ein Innenstator 1 ortsfest an einer unteren
Platte 8 fixiert ist, wobei um den zylindrischen
Außenumfang des Innenstators 1 ein permanentmagnetischer
Ring 3 rotiert, welcher, mit oder ohne separatem
hohlzylindrischen Rückschlußring 11, das elektromotorische
Antriebselement im Außenrotor bildet, der wie eine Tasse
oder Glocke gestaltet ist und in den dieser
permanentmagnetische Ring eingesetzt ist.
Die Fig. 2, 4, 6 zeigen alternativ dazu sogenannte
Innenrotor-Lösungen, wobei die Rotorwelle 6 unmittelbar den
permanentmagnetischen Ringrotor trägt (u. U. auch unter
Zwischenschaltung eines weichmagnetischen, hohlzylindrischen
Rückschlußringes), dessen Außenumfang im Innern eines
hohlringartigen Statorblechpaketes rotiert, welches
seinerseits mit einer unteren Platte 8 ortsfest verbunden
ist.
Das Gemeinsame aller veranschaulichten Ausführungsformen
besteht darin, daß die rotierende Glocke oder der rotierende
Topf gleichzeitig die Plattenspeichernabe bildet und an
ihrem Außenumfang radial den Motor insgesamt so umgreift,
daß im Außenrandbereich des Rotors, also außerhalb des
direktantreibenden Motors, die Lagerung vorgesehen ist.
Alle Schnitte sind Längsschnitte durch die Achse, die in den
Figurenmitten von oben nach unten verlaufend zu denken sind.
In allen Figuren ist mit der Ziffer 1 ein Innenstator, der
von unten an einer unteren, als Tragplatte wirkenden Platte
8 gehaltert ist, bezeichnet. Das gleiche gilt für die Ziffer
2, mit der ein hohlringartiger Außenstator bezeichnet ist,
der ebenfalls mittelbar oder unmittelbar an der Platte 8
gehaltert oder fest mit ihr verbunden ist.
Mit der Ziffer 3 sind die ringförmig angeordneten
Außenläuferpermanentmagnete bezeichnet, die in vorkragende
Ringteile 17 greifen, die an der Habe 5 befestigt oder
vorzugsweise einstückig mit ihr gestaltet sind. Mit der
Ziffer 4 ist ein Innenpermanentmagnetrotorring bezeichnet,
der vorzugsweise fest mit einer zentralen Welle 6 verbunden
rotiert, welche in eine Speicherplattennabe 5 übergeht,
indem sie sich im Nabenbereich radial stark erweitert.
Mit der Ziffer 7 sind die zylindrischen, sehr genauen
Aufnahmeflächen für die Speicherplatten bezeichnet. Diese
sehr genauen Aufnahmeflächen 7 bilden mit einer
Zentralscheibe 7 und einem Absatz 14 (Fig. 1-4) oder 15
(Fig. 5, 6) abgesetzt das eigentliche Nabenelement und an
diese abgesetzten radial vorkragenden Ringscheiben 14, 15
sind im Falle der Fig. 1 und 2 ein hohlzylindrischer Ansatz
11 einstückig angegossen, und zwar am radial äußersten Ende,
so daß dieser Hohlzylinder 11 mit der abgesetzten
Ringscheibe 14 der Aufnahmefläche 7 und dem zentralen
Flansch oder Scheibenteil 5 die Glockenform oder die
Topfform bestimmt, und andererseits ist dieser vorkragende
Rand 11 mit dem Außenlaufring eines Lagers 10 drehfest
verbunden, wie Fig. 1 und 2 zeigen, während dessen
Innenlaufring an einen von der Platte 8 ortsfest axial
hochkragenden Ringteil 16 gehaltert ist. Die Ringteile 16,
17, das Lager 10 und der hohlzylindrische Ansatz 11 sind
axial ineinander geschachtelt, so daß sie alle radial
konzentrisch übereinander liegen.
Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Innenstator
1 am hochkragenden Ring 16 gehaltert ist, ist der
Innenstator 1 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4
unmittelbar mit der Basisplatte 8 verbunden, z. B. mit dieser
vergossen oder verklebt. Ein Außenring 13, der im Falle der
Ausführungsform gemäß Fig. 4 von der Platte 8 aus hochragt
und mit dieser einstückig verbunden ist, ist bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 2 rotierend ausgebildet, indem
der Hohlzylinder 11, wie auch Fig. 1 und 2 zeigen, von der
rotierenden Habe aus gebildet wird. Dadurch sind im Falle
der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 die Außenlaufringe
der Lager 10 in die topfförmige Nabe eingesetzt und rotieren
mit dieser, während im Falle der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 die
Innenringe dieser außenliegenden Lager 12 mit der
heruntergezogenen Ringwand 17 rotieren. Im Falle der
Außenläufer-Motoren gemäß Fig. 1, 3, 5 hat der Luftspalt die
Ziffer 22, bei den Fig. 2, 4, 6 für die Innenläufer-
Varianten ist der Luftspalt mit 23 beziffert. Die
heruntergezogenen Ringteile 17 tragen bei den Fig. 1, 3 und
5 den hohlzylindrischen permanentmagnetischen Ring 3 großen
Durchmessers, der eine größere Luftspaltfläche gestattet,
wodurch der magnetische Fluß, der den Luftspalt durchsetzt,
nicht eine extrem hohe Dichte nötig hat wie im Falle der
Ausführungsform der Fig. 2, 4 und 6, was gestattet, diesen
aus billigerem Material herzustellen. In analoger Weise sind
permanentmagnetische Ringe 4, 6 bzw. Ringsegmente bei den
Ausführungsformen gemäß den Fig. 2, 4 und 6 an der
vorzugsweise ferromagnetischen Rotorwelle 6 gehaltert. Dabei
bildet die Welle 6 mit dem Ring bzw. den Ringteilen 4 den
Innenrotor.
Die Magnetspeicherplatten sitzen nicht nur auf der
hochgenauen zylindrischen Außenfläche 7 sondern liegen auch
auf den Absätzen 14 (Fig. 1-4), 15 (Fig. 5, 6), die radial
vorkragen, auf. Diese Absätze 14, 15 decken zum Teil die
Lager 11 bzw. 12 insbesondere im Falle der Ausführungsformen
gemäß Fig. 3 und 4 ab, so daß die Möglichkeit besteht,
konstruktiv bei den Spalten 28, 29 noch Labyrinthdichtungs
elemente vorzusehen. Fig. 5 und 6 zeigen eine axial länger
bauende Anordnung, welche zum Antrieb mehrerer Platten
vorgesehen ist. Bei diesen Ausführungsformen ist die
Zylinderfläche 7 länger bauend ausgebildet. Hierbei sind
zwei axial übereinander in die Außenrotorglocke 5, 24
eingesetzte Lager 18, 19 vorhanden, die durch einen
statorseitigen Distanzring 31 getrennt sind. In beiden
Ausführungsformen gemäß der Fig. 5 und 6 tragen die
Außenlaufringe der Lager 18, 19 die hohlzylindrische Wand 24
der Plattenspeichernabe, die mit dem Absatz 15 bis an die
Platte 8 heranreichend bündig heruntergezogen ist. In den
Ausführungsformen der Fig. 1, 3, 5 ist die zentrale Scheibe
5, die das Zentrum der Habe bildet, sozusagen wellenlos,
während bei den Ausführungsformen der Fig. 2, 4, 6 diese
Scheibe in die zentrale Welle 6, die rotiert, übergeht.
Im Falle der Ausführungsformen gemäß den Fig. 1, 3 und 5
kann der Innenstator auch über eine sogenannte stehende
Welle gehaltert werden, jedoch greifen die Lagermittel hier
dann nicht an dieser stehenden Welle an.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 7 (Zeichnungs
seite 4/4) wird eine andere ebenfalls axial länger bauende
Anordnung der Erfindung gezeigt. Diese zeichnet sich im
Vergleich zu den vorhergehenden Anordnungen dadurch aus,
daß anstelle eines herkömmlichen Kugellagers 12 ein
integriertes Kugellager vorgesehen ist. Dieses besteht
aus Kugeln 121, einem inneren Laufring 122, einem äußeren
Laufring 123 und einer Kugelkäfig-Vorrichtung 73.
Die Laufringe besitzen bevorzugt begrenzende Oberflächen
in Form eines Kegelstumpfes und sind präzisionsgedreht bzw.
-geschliffen. Die Kugellagerkäfig-Vorrichtung 73 wird auf
den Rotorteil 17 aufgesteckt. Sie besitzt fingerförmige
Vorsprünge, bevorzugt aus einem Plasticmaterial, welches
die Kugeln des Lagers mit geeignetem Abstand separiert.
Aufgrund ihrer Abmessungen dient die Kugellagerkäfig-Vorrichtung
gleichzeitig als Dichtelement, um Abrieb-Partikel aus dem
Bereich der Lagerung aus dem Bereich des Datenspeichers bzw.
der Magnetplatten fernzuhalten. Diese Funktion wird unter
stützt durch eine optional vorgesehene Dichtplatte 74.
Als zusätzliche weitere Maßnahme gegen Kontaminierung des
Datenspeicher-Bereichs ist eine Ventilations-Einrichtung
vorgesehen. Diese besteht aus einer Zuluft-Öffnung 71 mit
integriertem Filter (nicht gezeichnet) aus. Zellulose oder
Schaumstoff-Material, sowie aus einer Abluft-Öffnung 72,
die sich ebenfalls im Statorteil 13 befindet und ebenfalls
mit einem (nicht gezeichneten) integrierten Filter versehen
ist. Durch die Drehbewegung des Rotorteils/Nabe 5 entsteht
an der Stelle der Zuluftöffnung 71 ein Unterdruck, so daß an
dieser Stelle Luft angesaugt wird. An der Öffnung 72 entsteht
anderseits ein Überdruck, so daß an dieser Stelle die angesaugte
Luft entweicht und eventuell entstehende Abriebspartikel
bevorzugt an dieser Stelle abgelagert werden. Es versteht
sich, daß der Zusammenbau der Anordnung in herkömmlicher
Weise erfolgt, das heißt, daß der Rotorteil/Nabe 5 aus
seiner koaxialen Position verschoben wird, worauf die
Kugellagerkugeln einseitig eingelegt werden. Der Rotor
teil/Nabe 5 wird sodann wieder in seine koaxiale Soll
position gebracht, die Kugeln durch Drehung verteilt und
schließlich die Kugellagerkäfig-Vorrichtung aufgebracht.
Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, den Stator 1 zur
Einhaltung geringer Luftspalte zwischen Stator und Magnet 3
nachträglich in die Anordnung einzubringen und zu fixieren.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung (siehe alle Fig. 1
bis 7) ist wesentlich, daß die Elemente für die Lagerung 10,
12, 18 und 19 radial außerhalb des eigentlichen Motors
liegen, diesen also umgeben. Der antreibende Motor ist also
quasi in die Lagerung hineingesteckt.
Im Hinblick auf die eingangs genannten Kriterien bei diesen
Spezial-Motoren für eine hohe Tragfähigkeit und für eine
gute Vorspannung hat sich dieses neue, erfindungsgemäße
Konzept als vorteilhaft erwiesen, ebenso für die
Geräuschentwicklung und auch die körperliche Laufruhe. Diese
radial relativ groß bauenden Lagerungen nach der Erfindung
haben auch eine größere Kugelzahl, was sich ebenfalls
günstig auf die geforderten Eigenschaften auswirkt.