DE60029416T2

DE60029416T2 - Elektromotor mit einem folienförmigen substrat das spurauftragungen veränderlicher breite aufweist

Info

Publication number: DE60029416T2
Application number: DE60029416T
Authority: DE
Inventors: Reinhold Elferich
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: EP1114501A1; US7123441B1; KR100807785B1; KR20010075209A; CN1321354A; DE60029416D1; WO2001006619A1; CN100431243C; JP2003506000A; MY138213A; EP1114501B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, der einen ersten und einen zweiten Teil umfasst, die im Verhältnis zueinander beweglich sind, wobei der erste Teil ein folienförmiges, isolierendes Substrat umfasst, auf welchem eine Vielzahl von in Serie geschalteten, spiralförmigen Mustern von Leiterbahnen bereitgestellt sind, wobei jedes Muster zwei Hauptabschnitte mit im Wesentlichen geraden und parallel verlaufenden Leiterbahnen umfasst, welche erste und zweite Enden und zwei Zwischenabschnitte mit Leiterbahnen aufweisen, welche jeweils gegenseitig die ersten Enden der beiden Hauptabschnitte verbinden und gegenseitig die zweiten Enden der beiden Hauptabschnitte verbinden, wobei die Zwischenabschnitte jeweils einen mittleren Bereich in der Mitte zwischen den ersten Enden der beiden Hauptabschnitte und in der Mitte zwischen den zweiten Enden der beiden Hauptabschnitte aufweisen, und wobei der zweite Teil eine Permanentmagneteinheit zum Erzeugen eines magnetischen Felds an der Stelle der Leiterbahnen umfasst.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Datenspeichereinheit, die einen Lagerkörper für mindestens einen Informationsträger, einen Elektromotor zum Drehen des Lagerkörpers um eine Drehachse, und eine Abtasteinheit zum Abtasten des Informationsträgers umfasst.
Eine Datenspeichereinheit und ein Elektromotor der eingangs erwähnten Art sind aus EP-B-0 764 357 bekannt. Die bekannte Datenspeichereinheit besteht aus einem Festplattenantrieb, wobei eine Vielzahl von Festplatten in gegenseitig parallelen Stellungen auf dem drehbaren Lagerkörper angeordnet ist. Der bekannte Elektromotor, welcher verwendet wird, um den Lagerkörper um die Drehachse zu drehen, umfasst einen kreiszylinderförmigen Statorkörper, welcher drei Schichten des folienförmigen, isolierenden Substrats umfasst. Die Leiterbahnenmuster bilden ein dreiphasiges Elektrospulensystem aus, wobei jede Lage des Statorkörpers eine der jeweiligen Phasen umfasst. Die Leiterbahnen bestehen aus relativ dünnen Kupferbahnen, welche auf dem Substrat mittels eines Ätzverfahrens bereitgestellt sind. Der bekannte Elektromotor umfasst des Weiteren einen kreiszylinderförmigen Motorkörper, welcher an dem Lagerkörper befestigt ist und einen kreiszylinderförmigen Permanentmagneten und ein kreiszylinderförmiges Abschlussjoch umfasst, wobei der Statorkörper in einem kreiszylinderförmigen Luftspalt angeordnet ist, der zwischen dem Magneten und dem Abschlussjoch vorhanden ist. Die Zwischenabschnitte der Leiterbahnenmuster des bekannten Motors weisen im Wesentlichen gerade, parallel verlaufende Leiterbahnen auf, welche senkrecht dergestalt zu den Leiterbahnen der Hauptabschnitte verlaufen, dass die Leiterbahnenmuster eine rechtwinkelige Gestalt aufweisen. Die Leiterbahnen der Haupt- und Zwischenabschnitte weisen des Weiteren identische, gleich bleibende Breiten auf.
Der Nachteil der bekannten Datenspeichereinheit und des dabei verwendeten bekannten Elektromotors besteht darin, dass, wenn das Spulensystem des Motors mit einer vorbestimmten konstanten elektrischen Spannung versorgt wird, die Drehzahl des Motors stark abnimmt, wenn das externe mechanische Drehmoment zunimmt, das auf den Motor an der Drehachse ausgeübt wird. Daraus folgt, dass die dem Motor zugeführte Spannung stark erhöht werden muss, um eine vorbestimmte Drehzahl des Motors bei einem erhöhten Wert des externen Drehmoments beizubehalten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor und eine Datenspeichereinheit der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei die Drehzahl des Motors aufgrund einer ansteigenden externen mechanischen Belastung, die auf den Motor ausgeübt wird, weniger beeinträchtigt wird.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist ein Elektromotor gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen der Zwischenabschnitte gebogen sind und dass jede der Leiterbahnen der Zwischenabschnitte eine Breite aufweist, welche, jeweils von den ersten Enden von jedem Hauptabschnitt und von den zweiten Enden von jedem Hauptabschnitt aus zu einem mittleren Bereich des Zwischenabschnitts gesehen, anfänglich zunimmt und danach abnimmt, und dass die Leiterbahnen der Hauptabschnitte eine Breite aufweisen, welche in eine Richtung von einem inneren Kern der Leiterbahnen zu einem äußeren Kern der Leiterbahnen abnimmt.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist eine Datenspeichereinheit gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der dabei verwendete Elektromotor aus einem Elektromotor gemäß der Erfindung besteht.
Die Rate, mit der die Motordrehzahl abnimmt, was aufgrund einer vorbestimmten Zunahme der externen mechanischen Belastung passiert, die auf den Motor bei einem vorbestimmten Wert der dem Motor zugeführten elektrischen Spannung ausgeübt wird, ist umgekehrt proportional zu der Drehzahlsteifigkeit des Motors, welche im Wesentlichen proportional zu dem Verhältnis k²/R ist, wobei k die Kraft- oder Drehmomentkonstante des Motors darstellt und R den elektrischen Widerstand des Motors darstellt. Es hat sich herausgestellt, dass eine relativ starke Zunahme der Drehzahlsteifigkeit des Motors erreicht wird, wenn die Breite der gebogenen Leiterbahnen der Zwischenabschnitte der Spulenmuster anfänglich zunimmt und danach abnimmt, gesehen von den ersten Enden von jedem Hauptabschnitt aus und von den zweiten Enden von jedem Hauptabschnitt aus zu dem mittleren Bereich der Zwischenabschnitte. Aufgrund der erhöhten Drehzahlsteifigkeit des Motors ist die Rate beschränkt, mit welcher die Motordrehzahl abnimmt, was aufgrund einer vorbestimmten Zunahme der externen mechanischen Belastung auf den Motor passiert, so dass die Motordrehzahl durch eine ansteigende externe mechanische Belastung weniger beeinträchtigt wird.
Bei einem Elektromotor gemäß der Erfindung weisen die Leiterbahnen der Hauptabschnitte eine Breite auf, welche in Richtung von einer inneren der Leiterbahnen zu einer äußeren der Leiterbahnen abnimmt. Aufgrund der Tatsache, dass die Breite der Leiterbahnen der Hauptabschnitte der Muster in eine Richtung von einer inneren der Leiterbahnen zu einer äußeren der Leiterbahnen abnimmt, wird die Drehzahlsteifigkeit des Motors noch weiter erhöht.
Eine besondere Ausführungsform eines Elektromotors gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen der Zwischenabschnitte eine maximale Breite an einer Stelle aufweisen, die jeweils im Wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten Enden von jedem Hauptabschnitt und dem mittleren Bereich des Zwischenabschnitts und im Wesentlichen in der Mitte zwischen den zweiten Enden von jedem Hauptabschnitt und dem mittleren Bereich des Zwischenabschnitts liegt. Aufgrund der Anordnung der maximalen Breite der Leiterbahnen der Zwischenabschnitte wird eine optimale Zunahme der Drehzahlsteifigkeit des Motors erreicht.
Noch eine weitere Ausführungsform eines Elektromotor gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil und der zweite Teil im Verhältnis zueinander um eine Drehachse drehbar sind, wobei das Substrat als ein kreiszylinderförmiger Körper gewölbt ist, welcher konzentrisch im Verhältnis zu der Drehachse angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform besteht der Elektromotor aus einem rotierenden Motor, bei welchem die Drehzahl des Motors nur in einem beschränkten Ausmaß durch einen Anstieg des externen mechanischen Drehmoments beeinträchtigt wird, das auf den Motor an der Drehachse ausgeübt wird.
Eine besondere Ausführungsform eines Elektromotors gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil und der zweite Teil im Verhältnis zueinander in eine lineare Richtung beweglich sind, wobei das Substrat in einer gedachten Ebene angeordnet ist, die parallel zu der linearen Richtung verläuft. Bei dieser besonderen Ausführungsform besteht der Elektromotor aus einem Linearmotor, bei welchem eine lineare Geschwindigkeit des Motors nur zu einem beschränkten Ausmaß durch einen Anstieg der externen mechanischen Belastung beeinträchtigt wird, die auf den Motor in der linearen Richtung ausgeübt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass aus den japanischen Patentzusammenfassungen Band 016, Nr. 227, 26. Mai 1992 und JP 04 042 744 ein Elektromotor bekannt ist, welcher die Eigenschaften des Oberbegriffs des Patentanspruchs aufweist und gebogene Leiterbahnen des Zwischenabschnitts aufweist, die in einer der Figuren anscheinend eine Breite aufweisen, welche von einem ersten Ende des Hauptabschnitts zu dem mittleren Bereich des Zwischenabschnitts aus gesehen, anfänglich abnimmt und danach zunimmt. Das Schriftstück beschreibt keine Leiterbahnen der Hauptabschnitte, die eine Breite aufweisen, welche in eine Richtung von einer inneren der Leiterbahnen zu einer äußeren der Leiterbahnen abnimmt.
In US 4,794,293 und US 5,644,183 werden Elektromotoren beschrieben, welche unterschiedliche Anordnungsarten für Leiterbahnen aufweisen. Keines dieser Schriftstücke beschreibt im Einzelnen die Breiten der Leiterbahnen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, wobei:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Datenspeichereinheit gemäß der Erfindung ist, die mit einem Elektromotor gemäß der Erfindung versehen ist,
2 eine Seitenansicht im Schnitt der Datenspeichereinheit von 1 ist,
3 ein schematischer Querschnitt eines Elektromotors gemäß der Erfindung ist, welcher in der Datenspeichereinheit von 1 verwendet wird,
4 schematisch ein folienförmiges, isolierendes Substrat zeigt, welches ein Spulensystem des Elektromotors von 3 trägt,
5 ein spiralförmiges Muster von Leiterbahnen des Substrats von 4 zeigt,
6 eine Hälfte eines Zwischenabschnitts des Musters von 5 zeigt, und
7 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Elektromotors gemäß der Erfindung ist.
Eine Datenspeichereinheit 1 gemäß der Erfindung, die in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein Gehäuse 3, in dem ein Lagerkörper 5 für eine Anzahl von Informationsträgern 7 untergebracht ist. Der Lagerkörper 5 ist um eine Drehachse 9 drehbar. Die Informationsträger 7 bestehen aus magnetischen Festplatten, welche um den Lagerkörper 5 in gegenseitig parallelen Stellungen senkrecht zu der Drehachse 9 angeordnet sind. In dem Gehäuse 3 ist des Weiteren eine Abtasteinheit 11 untergebracht, welche eine Anzahl von Magnetköpfen 13 umfasst, die an einem Arm 15 angebracht sind, der um eine Schwenkachse 17 geschwenkt werden kann, welche parallel zu der Drehachse 9 verläuft. Die Abtasteinheit 11 umfasst einen separaten Magnetkopf 13 für jeden Informationsträger 7, wobei nur ein einziger der Magnetköpfe 13 in 1 sichtbar ist. Die Magnetköpfe 13 lesen von den Informationsträgern 7 oder schreiben darauf, indem der Lagerkörper 5, welcher die Informationsträger 7 trägt, um die Drehachse 9 in Drehrichtung R gedreht wird und die Magnetköpfe 13 im Verhältnis zu den sich drehenden Informationsträgern 7 durch Schwenken des Arms 15 in Schwenkrichtungen P und P' positioniert werden.
Der Lagerkörper 5 der Datenspeichereinheit 1 ist mittels eines Elektromotors 19 gemäß der Erfindung, welcher schematisch in 3 gezeigt ist, um die Drehachse 9 drehbar. Der Motor 19 umfasst einen ersten Teil 21, welcher im Verhältnis zu dem Gehäuse 3 der Datenspeichereinheit 1 in einer feststehenden Position angebracht ist, und einen zweiten Teil 23, welcher im Verhältnis zu dem ersten Teil 21 um die Drehachse 9 drehbar ist, und an welchem der Lagerkörper 5 der Datenspeichereinheit 1 angebracht ist. Der erste Teil 21 des Motors 19 umfasst eine zentrale Welle 25, deren Mittelachse mit der Drehachse 9 zusammenfällt und die an dem Gehäuse 3 angebracht ist, einen ringförmigen Träger 27, welcher an der Welle 25 angebracht ist und senkrecht zu der Drehachse 9 verläuft, und einen kreiszylinderförmigen Statorkörper 29, welcher an dem Träger 27 angebracht ist und im Verhältnis zu der Rotationsachse 9 konzentrisch ist. Der zweite Teil 23 des Motors 19 umfasst eine Hülse 31, welche im Verhältnis zu der Drehachse 9 konzentrisch ist, und einen kreiszylinderförmigen Rotorkörper 33, welcher ebenfalls im Verhältnis zu der Drehachse 9 konzentrisch ist und teilweise an einer Außenwand 35 der Hülse 31 und teilweise an einer Innenwand 37 des Lagerkörpers 5 angebracht ist. Der erste Teil 21 und der zweite Teil 23 des Motors 19 sind im Verhältnis zueinander mittels zwei radialer dynamischer Rillenlager 39 und 41 zapfengelagert, welche, aus einer Richtung parallel zu der Drehachse 9 gesehen, zueinander in einem Abstand angeordnet sind, und welche an der zentralen Welle 25 und an der Hülse 31 bereitgestellt sind, und mittels zwei axialer dynamischer Rillenlager 43 und 45, welche an einer ringförmigen Druckplatte 47 bereitgestellt sind, die an der zentralen Welle 25 und an einer in der Hülse 31 bereitgestellten ringförmigen Vertiefung 49 angebracht sind. Die Rillenlager 39, 41, 43, 45 bestehen aus einer allgemein bekannten Art.
Der kreiszylinderförmige Statorkörper 29 umfasst ein folienförmiges, isolierendes Substrat 51, auf welchem ein dreiphasiges elektrisches Spulensystem 53 bereitgestellt ist. Das Substrat 51 ist dergestalt gewölbt oder aufgerollt, dass es einen kreiszylinderförmigen Körper 55 ausbildet, welcher drei Schichten 57a, 57b, 57c des Substrats 51 umfasst und, in eine Richtung parallel zu der Drehachse 9 gesehen, zwischen einer ersten gedachten Stirnfläche 59 und einer zweiten gedachten Stirnfläche 61 verläuft, welche beide senkrecht zu der Drehachse 9 verlaufen, wobei der Körper 55 an dem Träger 27 in der Nähe der ersten Stirnfläche 59 angebracht ist. Das isolierende Substrat 51, welches das Spulensystem 53 umfasst, ist in nicht aufgerolltem Zustand in 4 gezeigt. Das Substrat 51 umfasst eine erste Seite 63, die in einem aufgerollten Zustand zu der Drehachse 9 gerichtet ist, und eine zweite Seite 65, welche von der Drehachse 9 entfernt ist und welche sich in einem aufgerollten Zustand befindet. Auf beiden Seiten 63, 65 des Substrats 51 sind drei Gruppen von in Serie geschalteten spiralförmigen Mustern von Kupferleiterbahnen auf dem Substrat 51 mittels eines Ätzverfahrens bereitgestellt. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die erste oder innere Schicht 57a des Substrats 51 eine erste Gruppe 67 von Mustern 67a bis 67f auf der ersten Seite 63 und eine zweite Gruppe 67' von Mustern 67'a bis 67'f auf der zweiten Seite 65, wobei das Muster 67a elektrisch an das Muster 67'a angeschlossen ist, das Muster 67'a elektrisch an das Muster 67'b angeschlossen ist, das Muster 67'b elektrisch an das Muster 67b angeschlossen ist, usw. Demzufolge sind die Muster 67a bis 67f und 67'a bis 67'f in Serie geschaltet und bilden eine erste Phase des dreiphasigen Spulensystems 53. Gleichfalls umfasst die zweite oder mittlere Schicht 57b des Substrats 51 eine dritte Gruppe 69 von Mustern 69a bis 69f auf der ersten Seite 63 und eine vierte Gruppe 69' von Mustern 69'a bis 69'f auf der zweiten Seite 65, wobei das Muster 69a elektrisch an das Muster 69'a angeschlossen ist, das Muster 69'a elektrisch an das Muster 69'b angeschlossen ist, das Muster 69'b elektrisch an das Muster 69b angeschlossen ist, usw. Demzufolge sind die Muster 69a bis 69f und 69'a bis 69'f in Serie geschaltet und bilden eine zweite Phase des dreiphasigen Spulensystems 53. Schließlich umfasst die dritte oder äußere Schicht 57c des Substrats 51 eine fünfte Gruppe 71 von Mustern 71a bis 71f auf der ersten Seite 63 und eine sechste Gruppe 71' von Mustern 71'a bis 71'f auf der zweiten Seite 65, wobei das Muster 71a elektrisch an das Muster 71'a angeschlossen ist, das Muster 71'a elektrisch an das Muster 71'b angeschlossen ist, das Muster 71'b elektrisch an das Muster 71b angeschlossen ist, usw. Demzufolge sind die Muster 71a bis 71f und 71'a bis 71'f in Serie geschaltet und bilden eine dritte Phase des dreiphasigen Spulensystems 53. Zwischen der ersten, der dritten und der fünften Gruppe 67, 69, 71 und zwischen der zweiten, der vierten und der sechsten Gruppe 67', 69', 71' ist ein Abstand d auf dem Substrat 51 vorhanden, welcher ungefähr 2/3 des Pitch p zwischen den einzelnen Mustern der Gruppen 67, 67', 69, 69', 71, 71' gleichkommt. Die erste, die zweite und die dritte Phase des Spulensystems 53 sind elektrisch an die jeweiligen drei Phasen und an einen Massekontakt einer in den Figuren nicht gezeigten elektrischen Energieversorgung mittels eines Steckermittels angeschlossen, das in den Figuren auch nicht gezeigt ist. Wie in 3 gezeigt, umfasst der kreiszylinderförmige Rotorkörper 33 einen kreiszylinderförmigen Magnetkörper 73, welcher an der Außenwand 35 der Hülse 31 angebracht ist und welcher eine Anzahl von magnetischen Polen umfasst, die aufeinander folgend entgegengesetzte radiale Magnetisierungsrichtungen aufweisen, wobei die Anzahl von magnetischen Polen an die Anzahl von Mustern einer individuellen Gruppe 67, 67', 69, 69', 71, 71' angepasst ist. Der Motorkörper 33 umfasst des Weiteren ein kreiszylinderförmiges Abschlussjoch 75, welches an der Innenwand 37 des Lagerkörpers 5 angebracht ist. Zwischen dem Magnetkörper 73 und dem Abschlussjoch 75 ist ein kreiszylinderförmiger Luftspalt 77 vorhanden, in welchem der Statorkörper 29 dergestalt untergebracht ist, dass der Magnetkörper 73 an der Stelle der Leiterbahnen auf dem Substrat 51 ein magnetisches Feld erzeugt.
5 zeigt eines der spiralförmigen Muster 67a von Leiterbahnen auf dem Substrat 51 im Detail. Die weiteren Muster von Leiterbahnen auf dem Substrat 51 weisen eine im Wesentlichen identische Form auf. Wie 5 zeigt, umfasst das Muster 67a zwei Hauptabschnitte 79 und 81 mit im Wesentlichen geraden Leiterbahnen 83, 85, welche im Wesentlichen parallel zu einer Mittellinie 87 des Musters 67a verlaufen. Die Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 verlaufen jede von einem ersten Ende 89 zu einem zweiten Ende 91, und die Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81 verlaufen jede von einem ersten Ende 93 zu einem zweiten Ende 95. Das Muster 67a umfasst des Weiteren zwei Zwischenabschnitte 97 und 99 mit gebogenen Leiterbahnen 101, 103. Die Leiterbahnen 101 des Zwischenabschnitts 97 verbinden die ersten Enden 89 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 mit den ersten Enden 93 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81, und die Leiterbahnen 103 des Zwischenabschnitts 99 verbinden die zweiten Enden 91 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 mit den zweiten Enden 95 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81. Der Zwischenabschnitt 97 weist einen mittleren Bereich 105 in der Mitte zwischen den ersten Enden 89 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 und den ersten Enden 93 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81 auf, und des Zwischenabschnitts 99 weist einen mittleren Bereich 107 in der Mitte zwischen den zweiten Enden 91 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 und den zweiten Enden 95 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81 auf. Das Muster 67a weist des Weiteren einen Endabschnitt 109 auf, über welchen das Muster 67a elektrisch durch das Substrat 51 hindurch an das Muster 67'a auf der zweiten Seite 65 des Substrats 51 angeschlossen ist.
6 zeigt eine Hälfte des Zwischenabschnitts 97 des Musters 67a. Wie 6 zeigt, weist jede der Leiterbahnen 101 des Zwischenabschnitts 97 eine Breite w auf, welche, von den ersten Enden 93 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81 aus zu dem mittleren Bereich 105 des Zwischenabschnitts 97 aus gesehen, anfänglich zunimmt und danach abnimmt. Wie ebenfalls nur in 5 zu sehen ist, nimmt die Breite w der Leiterbahnen 101 des Zwischenabschnitts 97 anfänglich zu und nimmt danach ab, von den ersten Enden 89 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 aus zu dem mittleren Bereich 105 des Zwischenabschnitts 97 gesehen. Wie gleichfalls nur in 5 zu sehen ist, weist jede der Leiterbahnen 103 des Zwischenabschnitts 99 eine Breite w' auf, welche, von den zweiten Enden 91, 95 jeweils von jedem Hauptabschnitt 83, 85 aus zu dem mittleren Bereich 107 des Zwischenabschnitts 99 gesehen, anfänglich zunimmt und danach abnimmt. Es hat sich herausgestellt, dass aufgrund dieser wechselnden Breiten w und w' der gebogenen Leiterbahnen 101 und 103 eine relativ starke Zunahme der so genannten Drehzahlsteifigkeit des Motors erreicht wird. Die Drehzahlsteifigkeit des Motors ist im Wesentlichen zu dem Verhältnis k²/R proportional, wobei k die Drehmomentkonstante des Motors 19 darstellt und R den elektrischen Widerstand des Motors 19 darstellt. Aufgrund der höheren Drehzahlsteifigkeit des Motors ist die Rate deutlich reduziert, mit welcher die Motordrehzahl abnimmt, was aufgrund einer vorbestimmten Zunahme der externen mechanischen Belastung passiert, die auf den Motor 19 bei einem vorbestimmten Wert der dem Motor 19 zugeführten elektrischen Spannung ausgeübt wird, so dass die Motordrehzahl weniger durch eine ansteigende externe mechanische Belastung beeinträchtigt wird. Dadurch bedingt werden Veränderungen der Drehzahl des Motors 19 so weit wie möglich beim Betrieb dergestalt vermieden, dass der Abtastvorgang der Datenspeichereinheit 1 im Wesentlichen nicht durch Veränderungen der Drehzahl der Informationsträger 7 beeinflusst wird. Wie 5 und 6 des Weiteren zeigen, weist die Breite w der Leiterbahnen 101 des Zwischenabschnitts 97 einen maximalen Wert w_max an einer Stelle auf, die im Wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten Enden 89 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 und dem mittleren Bereich 105 des Zwischenabschnitts 97 liegt, und an einer Stelle, die im Wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten Enden 93 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 81 und dem mittleren Bereich 105 liegt. Gleichfalls weist die Breite w' der Leiterbahnen 103 des Zwischenabschnitts 99 einen maximalen Wert w'_max an einer Stelle auf, die im Wesentlichen in der Mitte zwischen den zweiten Enden 91 der Leiterbahnen 83 des Hauptabschnitts 79 und dem mittleren Bereich 107 des Zwischenabschnitts 99 liegt, und an einer Stelle, die im Wesentlichen in der Mitte zwischen den zweiten Enden 95 der Leiterbahnen 85 des Hauptabschnitts 87 und dem mittleren Bereich 107 liegt. Aufgrund dieser Lagen der maximalen Werte w_max und w'_max erhält die Zunahme der Drehzahlsteifigkeit des Motors einen optimalen Wert. Wie 5 und 6 des Weiteren zeigen, weisen die Leiterbahnen 83 und 85 der Hauptabschnitte 79 und 81 eine Breite w'', w''' auf, welche in eine Richtung von einer inneren 83', 85' der Leiterbahnen 83, 85 zu einer äußeren 83'', 85'' der Leiterbahnen 83, 85 abnimmt, d.h. die inneren Leiterbahnen 83', 85' weisen eine maximale Breite w''_max, w'''_max auf, und die äußeren Leiterbahnen 83'', 85'' weisen eine minimale Breite w''_min, w'''_min auf. Aufgrund dessen nimmt die Drehzahlsteifigkeit des Motors noch weiter zu.
7 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Elektromotors 111 gemäß der Erfindung. Der Motor 111 ist ein Linearmotor und umfasst einen ersten Teil 113, welcher in einer feststehenden Stellung im Verhältnis zu einem Rahmen 115 des Motors 111 angebracht ist, und einen zweiten Teil 117, welcher im Verhältnis zu dem ersten Teil 113 und dem Rahmen 115 dergestalt geführt wird, dass er im Verhältnis zu dem ersten Teil 113 in eine Richtung parallel zu einer linearen Richtung X beweglich ist. Der erste Teil 113 umfasst eine Anzahl von Schichten eines folienförmigen, isolierenden Substrats 119, wobei jede der Schichten eine Vielzahl von in Serie geschalteten spiral förmigen Mustern 121 von Leiterbahnen umfasst, vergleichbar mit den in 5 gezeigten Mustern 67a. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst der erste Teil 113 drei Schichten des Substrats 119, wobei jede Schicht eine Phase eines dreiphasigen elektrischen Spulensystems trägt. Der zweite Teil 117 umfasst eine Permanentmagneteinheit 123 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes an der Stelle der Leiterbahnen. Bei dem Elektromotor 111 ist das Substrat 119 in einer gedachten Ebene angeordnet, die parallel zu der linearen Richtung X verläuft. Aufgrund der Verwendung der Muster 121, welche mit den Mustern 67a des vorstehend diskutierten Rotors 19 vergleichbar sind, weist der Linearmotor 111 eine große Drehzahlsteifigkeit des Rotors auf, in eine Richtung gesehen, die parallel zu der X-Richtung verläuft, sodass die lineare Geschwindigkeit des Motors 111 in eine Richtung, die parallel zu der X-Richtung verläuft, nur in einem begrenzten Ausmaß durch einen Anstieg der externen mechanischen Kraft beeinflusst wird, die auf den Rotor 111 in eine Richtung parallel zu der X-Richtung ausgeübt wird.
Der Elektromotor 19 gemäß der Erfindung wie vorstehend beschrieben, wird in einer Datenspeichereinheit 1 gemäß der Erfindung wie vorstehend beschrieben verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Elektromotor gemäß der Erfindung außerdem in weiteren Einrichtungen verwendet werden kann, wobei ein Teil der Einrichtung um eine Drehachse gedreht werden muss. Ein Elektromotor gemäß der Erfindung kann beispielsweise außerdem in einer Datenspeichereinheit für einen optischen Informationsträger oder in einer Abtasteinrichtung verwendet werden, welche einen drehbaren Polygonspiegel umfasst. Der Elektromotor 111 gemäß der Erfindung wie vorstehend beschrieben kann beispielsweise in einer Datenspeichereinheit zum Bewegen einer Abtasteinheit der Datenspeichereinheit in eine radiale Richtung im Verhältnis zu einem scheibenförmigen Informationsträger, der durch die Abtasteinheit abgetastet werden soll, verwendet werden. Ein linearer Elektromotor gemäß der Erfindung kann außerdem in weiteren Einrichtungen verwendet werden, wobei ein Teil der Einrichtung in eine lineare Richtung bewegt werden muss, wie beispielsweise eine Positionierungseinrichtung, die einen Objekttisch aufweist, der in zwei senkrechte zueinander verlaufende Koordinatenrichtungen beweglich ist.
Es wird des Weiteren darauf hingewiesen, dass die Erfindung außerdem Elektromotoren abdeckt, bei denen der erste Teil eine andere Anzahl von Schichten des folienförmigen, isolierenden Substrats aufweist. Demzufolge kann der erste Teil beispielsweise außerdem nur eine oder zwei, oder mehr als drei Schichten des Substrats aufweisen. Bei derartigen alternativen Ausführungsformen kann jede Schicht des Substrats eine einzige elektrische Phase des Spulensystems umfassen, das auf dem Substrat bereitgestellt ist. Allerdings deckt die Erfindung außerdem Ausführungsformen ab, bei denen jede einzelne Phase des Spulensystems auf mehr als einer Schicht des Substrats bereitgestellt ist oder bei denen eine Schicht des Substrats mehr als eine Phase des Spulensystems umfasst.
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung außerdem Ausführungsformen eines elektrischen Motors abdeckt, bei dem die Muster, die auf dem isolierenden Substrat bereitgestellt sind, eine andere Beschaffenheit aufweisen. Somit deckt die Erfindung beispielsweise Elektromotoren ab, welche Muster aufweisen, bei denen die Leiterbahnen der Hauptabschnitte wesentlich kürzer sind als die Leiterbahnen 83, 85 des in 5 gezeigten und vorstehend diskutierten Musters 67a. Die Erfindung deckt sogar Ausführungsformen ab, bei denen die Hauptabschnitte der Muster im Verhältnis zu den Zwischenabschnitten schmal sind.

Claims

Elektromotor (19), der einen ersten Teil (21) und einen zweiten Teil (23) umfasst, die im Verhältnis zueinander beweglich sind, wobei der erste Teil (21) ein folienförmiges, isolierendes Substrat (51) umfasst, auf welchem eine Vielzahl von in Serie geschalteten, spiralförmigen Mustern von Leiterbahnen (67, 67', 69, 69', 71, 71') bereitgestellt sind, wobei jedes Muster zwei Hauptabschnitte (79, 81) mit im Wesentlichen geraden und parallel verlaufenden Leiterbahnen (83, 85) umfasst, welche erste (89, 93) und zweite (91, 95) Enden und zwei Zwischenabschnitte (97, 99) mit Leiterbahnen (101, 103) aufweisen, welche jeweils gegenseitig die ersten Enden der beiden Hauptabschnitte verbinden und gegenseitig die zweiten Enden der beiden Hauptabschnitte verbinden, wobei die Zwischenabschnitte einen mittleren Bereich (105, 107) jeweils in der Mitte zwischen den ersten Enden der beiden Hauptabschnitte und in der Mitte zwischen den zweiten Enden der beiden Hauptabschnitte aufweisen, und wobei der zweite Teil (23) eine Permanentmagneteinheit (73) zum Erzeugen eines magnetischen Felds an der Stelle der Leiterbahnen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (101, 103) der Zwischenabschnitte (97, 99) gebogen sind, und jede der Leiterbahnen (101, 103) der Zwischenabschnitte (97, 99) eine Breite (w, w') aufweist, welche jeweils, von den ersten Enden (89, 93) von jedem Hauptabschnitt (79, 81) aus und von den zweiten Enden (91, 95) von jedem Hauptabschnitt (79, 81) aus zu dem mittleren Bereich (105, 107) des Zwischenabschnitt (97, 99) gesehen, anfänglich zunimmt und danach abnimmt, und dadurch, dass die Leiterbahnen der Hauptabschnitte (79, 81) eine Breite (w'', w''') aufweisen, welche, in eine Richtung von einer inneren (83', 85') der Leiterbahnen zu einer äußeren (83'', 85'') der Leiterbahnen (83, 85), abnimmt.
Elektromotor (19) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (101, 103) der Zwischenabschnitte (97, 99) eine maximale Breite (w_max) an einer Stelle aufweisen, die jeweils im Wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten Enden (89, 93) von jedem Hauptabschnitt und dem mittleren Bereich (105, 107) des Zwischenabschnitts und im Wesentlichen in der Mitte zwischen den zweiten Enden (91, 96) von jedem Hauptabschnitt und dem mittleren Bereich (105, 107) des Zwischenabschnitts liegt.
Elektromotor (19) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (21) und der zweite Teil (23) im Verhältnis zueinander um eine Drehachse (9) drehbar sind, wobei das Substrat (51) als ein kreiszylinderförmiger Körper gewölbt ist, welcher konzentrisch im Verhältnis zu der Drehachse (9) angeordnet ist.
Elektromotor (19) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (21) und der zweite Teil (23) im Verhältnis zueinander in eine lineare Richtung (X) beweglich sind, wobei das Substrat (51) in einer gedachten Ebene angeordnet ist, die parallel zu der geradlinigen Richtung (X) verläuft.
Datenspeichereinheit (1) einen Lagerkörper für mindestens einen Informationsträger, einen Elektromotor (19) zum Drehen des Lagerkörpers um eine Drehachse (9), und eine Abtasteinheit zum Abtasten des Informationsträgers umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) aus einem Elektromotor nach Anspruch 3 besteht.