WO1999007057A1

WO1999007057A1 - Spindelmotor für festplatten mit topfförmiger hülse

Info

Publication number: WO1999007057A1
Application number: PCT/EP1998/004806
Authority: WO
Inventors: Jürgen Oelsch
Original assignee: Precision Motors Deutsche Minebea Gmbh
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 1999-02-11
Also published as: US6441519B1; JP2001512955A; DE19733565A1

Abstract

Antriebsvorrichtung, insbesondere für Festplattenlaufwerke mit einem Stator, einem Rotor, einer Achse sowie zugeordneten Lagern, wobei das den Antrieb bildende Wickelpaket (15) zusammen mit dem zugeordneten Blechpaket (16) auf einer Halterungshülse (7, 17) angebracht ist, die axial beidseitig über das Blechpaket vorsteht. Es wird auch ein mögliches Herstellungsverfahren beschrieben.

Description

Spindelmotor für Festplatten mit topfförmiσer Hülse

Gegenstand der Erfindung sind eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für Festplattenlaufwerke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren hierfür.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird zumindest bei Spindelmotoren, die den Rotor in Form eines Außenläufers tragen, der Stator mittels eines stufenförmigen aus dem Gehäuse herausragenden Ansatz gleichermaßen radial zur Drehachse sowie axial zu der Höhe positioniert. Dieser mit einer axialen Stufe versehene Ansatz ist integrierter Bestandteil des Gehäuses (Flansch, Baseplate) .

Nachteil dieser bekannten Lösung ist, daß durch die immer beengteren Platzverhältnisse bei gleichzeitig höheren Füllfaktoren des Wickelpaketes die Gefahr von zwischen Wickelpaket und Ansatz des Stators eingeklemmten Windungen zunimmt . Da derart fehlerhaft montierte Wickelpakete durch einfache Sichtkontrolle nicht und durch elektrische Prüfung nur bedingt entdeckt werden können, erhöht sich gleichzeitig das Risiko, daß Produkte ausgeliefert werden, die erst im Einsatz zum Ausfall führen. Gleichzeitig nimmt der Anteil von Ausschuß Größenordnungen an, die wirtschaftlich nicht mehr zu vertreten sind.

Weiterer Nachteil ist, daß die radial einwärts auf den Luftspalt zwischen Rotor und Stator gerichteten Wicklungen den Luftspalt überbrücken und an Flächen des Rotors schleifen und hierdurch beschädigt werden.

Es wurden bereits Wickelpakete mit Kunststoff umspritzt oder auf Kunststoffhalter aufgesetzt. Diese Lösungen beseitigen die oben aufgeführten Nachteile, sind jedoch in vielen Fällen aufgrund der beengten Platzverhältnisse nicht unterzubringen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Halterung des Wickelpaketes am Stator -einer Antriebsvorrichtung für einen

Festplattenspeicher der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie auch in den Fällen beengter Platzverhältnisse, wie geschildert, die Nachteile der dem Stand der Technik entsprechenden Lösungen vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 1 bzw. das zugeordnete Herstellungsverfahren gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Funktion des integrierten stufenförmigen Ansatzes durch einen separaten topf- oder rohrförmigen Halter übernommen wird, welcher einseitig oder beidseitig jeweils axial über das Blechpakete übersteht und seinerseits mittels stufenförmig ausgebildetem Ansatz im Gehäuse radial und axial positioniert wird. Das Blechpaket wird hierbei zunächst mit dem röhr- oder topfförmigen Zusatzteil durch Pressen , Kleben oder anderweitiger Maßnahmen fest verbunden und erst danach bewickelt .

Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß Windungen bei der Montage des Stators im Gehäuse abgestreift und eingeklemmt werden können. Gleichzeitig bieten die über das Wickelpaket beiderseitig hinausgehenden zylinderförmigen Begrenzungsflächen des röhr- oder topfförmigen Halters Schutz vor Berührung zwischen der rotierenden Nabe des Rotors und losen Windungen des Stators.

Es wird hierbei bevorzugt, wenn die Halterungshülse zumindest axial einseitig über das Wickelpaket vorsteht. Dies stellt den weiteren Vorteil bereit, daß ein unbeabsichtiges Beschädigen des Wickelpakets bei der Befestigung an dem zugeordneten Bauteil der Antriebsvorrichtung vermieden wird. Je nach der konstruktiven Ausgestaltung kann auch ein beidseitiges Überstehen vorgesehen sein. Die Halterungshülse kann mit einer Abkröpfung versehen sein.

Diese Abkröpfung kann entweder als Anschlag für das Blechpaket dienen oder aber zur Fixierung und zum lagerichtigen Ausrichten gegenüber dem Stator bzw. Rotor. Selbstverständlich ist auch das Anbringen von zwei derartigen Abkröpfungen möglich.

Die Halterungshülse wird gegenüber dem Stator bzw. Rotor sowie ggf. der Achse zentriert. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß die bereits genannte Abkröpfung sich an einem Vorsprung im Stator bzw. Rotor anlegt. Selbstverständlich kann die Hülse auch mit einem Ansatz bzw. einer Verlängerung oder einem Flansch versehen sein, die sich direkt an der Achse abstützen. In dieser letztgenannten Ausführungsform ist es dann möglich, den Stator, den Rotor sowie die Halterungshülse zusammen mit dem Blech- und Wickelpaket gemeinsam gegenüber der Achse zu zentrieren. Hierdurch wird die Montagegenauigkeit erhöht.

Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die Halterungshülse allein gegenüber dem Stator bzw. Rotor zu zentrieren.

Zur Befestigung kann die Halterungshülse beispielsweise mit einer selbsthaftenden Klebeschicht versehen sein.

Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit ist vorgesehen, die verwendeten Lager gegeneinander spielfrei vorzuspannen.

Das Herstellungsverfahren sieht vor, zunächst die Halterungshülse mit dem Blechpaket zu versehen, wobei dieses so angebracht wird, daß die Halterungshülse beidseitig vorsteht.

Erst im Anschluß erfolgt ein Bewickeln des Blechpaketes . Danach wir die Halterungshülse zusammen mit dem Blech- und dem Wickelpaket eingesetzt.

Obwohl in den beigefügten Figuren die Befestigung und Zentrierung der Halterungshülse sowie des Blech- und Wickelpaketes am Stator dargestellt ist, ist selbstverständlich auch eine Befestigung und Zentrierung dieser Elemente an der Achse des Rotors möglich. Insgesamt ergibt sich eine wesentliche Verbesserung dahingehend, daß Ausschußquoten gesenkt und die Montagegenauigkeit erhöht werden.

Die Halterungshülse dient also als radial einwärts gerichtete Schutzkappe gegenüber dem (rotierenden) Luftspalt und vermeidet, daß Wicklungen des Wickelpaketes den Luftspalt überbrücken und an rotierenden Flächen des Rotors beschädigt werden.

Außerdem vermeidet diese Schutzkappe unerwünschte Vibrationen des Wickelpaketes .

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander .

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Figur 1 : Einen Halbschnitt durch eine Anordnung eines

Spindelmotors in einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 : Der Halbschnitt durch eine zweite

Ausführungsform des gleichen Spindelmotors. Der Spindelmotor nach den Figuren 1 und 2 besteht aus einer zentralen Achse 1, auf welcher die Lager 13 in gegenseitigem Abstand voneinander aufgeflanscht sind.

Die Lager 13 tragen den Rotor 4, welcher etwa als glockenförmiges Teil profiliert ist und einen oberen Dichtungsring 3 trägt, welcher die Lager 13 nach außen abdichtet .

Der Stator 2 trägt das Wickelpaket 5, welches aus dem

Blechpaket 6 und der darauf aufgebrachten Wicklung 21 besteht.

Wichtig ist nun, daß das Wickelpaket 5 mit dem Blechpaket 6 auf der Halterungshülse 7 zentriert wird. Zu diesem Zweck bildet diese einen oberen, axialen Ansatz 8, welcher in einen kurzen, horizontalen und hierzu abgekröpften Ansatz 8a übergeht, der seinerseits wiederum in einen axialen Ansatz 8b übergeht. Auf diese Weise wird die radial innenliegende Stirnseite des Blechpaketes 6 in dem Übergang zwischen dem Ansatz 8 und 8a zentriert eingelegt und dort befestigt. Die Befestigung erfolgt entweder durch Klebung und Pressung oder durch Klebung ohne Pressung oder durch beide Festlegungsverfahren.

Der axiale Ansatz 8b geht wiederum im Winkel von 90° in einen horizontalen Flansch 9 über, der mit seiner Stirnseite 12 auf der Achse 1 zentriert wird.

Diese Zentrierung auf der Achse ist nicht zwingend erforderlich, sondern kann auf einem flanschseitigen Ansatz 20 erfolgen.

Die Festlegung der Halterungshülse 7 auf dem Stator 2 erfolgt dadurch, daß unterhalb des Flansches 9 eine Klebeschicht 10 angebracht ist, die beispielsweise aus einem Doppelklebeband, aus einer eingebrachten Klebeschicht oder aus einem anderen

Befestigungsmittel bestehen kann, wobei zur besseren Halterung noch diese Klebeschicht 10 in einer vertieften Nut 11 im Stator 2 eingebracht ist . Auf diese Weise wird Platz gespart, denn die Innenkante des Flansches 9 ist dann etwa bündig mit der Innenkante 22 des Stators 2.

Wichtig ist also die besondere Herstellung nach der Erfindung, weil eben zunächst das gesamte Wickelpaket 5 mit dem Blechpaket 6 und der Wicklung 21 zusammen mit der Halterungshülse 7 hergestellt wird und die so hergestellte Anordnung dann erst in den in der Figur 1 und 2 dargestellten Motor eingebracht wird.

Der Motor besteht im übrigen in ansich bekannter Weise aus einem permanentmagnetischen Magnetring 14, der an seinem radial außen liegenden Umfang von einem Rückschlußring 15 umgeben ist.

Der Rückschlußring 15 ist in dem Rotor 4 eingepreßt und eingeklebt .

Die Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo erkennbar ist, daß der horizontale Flansch 9 gemäß Figur 1 auch entfallen kann und statt dessen zwei axiale Flansche vorhanden sein können, die zueinander koaxial oder konzentrisch angeordnet sind. Die dort gezeigte Halterungshülse 16 besteht aus dem oberen, axialen Flansch 17, der durch einen kurzen horizontalen Absatz 18 von dem unteren axialen Flansch 19 getrennt ist, wobei die Befestigung der Halterungshülse 16 auf dem Stator 2 dadurch erfolgt, daß im Bereich des horizontalen Absatzes 18 wiederum eine Klebefläche vorhanden ist, auf welcher die Halterungshülse 16 auf dem Ansatz 20 des Stators 2 befestigt ist.

Ebenso kann es vorgesehen sein, daß die Verklebung nur im Bereich des vertikalen Flansches 19 an dem Ansatz 20 des Stators 2 erfolgt, und ebenso kann es vorgesehen sein, daß die Verklebung sowohl am Absatz 18 als auch am Absatz 19 mit dem Stator 2 erfolgt.

In Figur 1 kann es auch vorgesehen sein, daß der horizontale Flansch 9 entfällt und daß statt dessen der vertikale Teil der Halterungshülse 7 direkt mit seiner unteren Stirnseite in einer zugeordneten Ringnut des Stators verankert ist.

ZEICHNUNGSLEGENDE

1.Achse

2.Stator

3.Dichtungsring

4. Rotor 5.Wickelpaket

6.Blechpaket

7.Halterungshulse

8.Ansatz 8a 8b

9.Flansch 10. Klebeschicht

11.Nut

12.Stirnseite

13.Lager

14.Magnetring 15.Rückschlußring

16.Halterungshulse

17. Flansch

18.Absatz

19.Flansch 20.Ansatz

21.Wicklung

Innenkante

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebsvorrichtung, insbesondere für Festplattenlaufwerke mit einem Stator und einem Rotor, der auf einer feststehenden Achse über zugeordnete Lager drehbar gelagert ist, wobei ein Wickelpaket, bestehend aus einem Blechpaket und einer zugeordneten Wicklung auf dem Stator befestigt ist und das Blechpaket radial einwärts, durch einen Luftspalt zwischen Rotor und Stator getrennt, auf Flächen des Rotors gerichtet ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelpaket (5) zusammen mit dem Blechpaket (6) auf einer radial einwärts gerichteten, den Luftspalt abdeckenden Halterungshulse (7,16) im Stator angebracht ist, die axial über das Blechpaket (6) vorsteht.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungshulse (7,16) zumindest axial einseitig über das Wickelpaket (5) vorsteht.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungshulse (7,16) mit einer

Abkröpfung versehen ist.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungshulse (7,16) gegenüber dem Stator (2) und/oder der Achse (1) bzw. dem Rotor (4) zentriert ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungshulse (7,16) mit einer Klebeschicht (10) versehen ist.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (13) gegeneinander spielfrei vorgespannt sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Antriebsvorrichtung mit einem Stator, einem Rotor, einer Achse und zugeordneten Lagern mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen einer Halterungshulse (7,16),

- Anbringen eines Blechpakets (6) auf der Halterungshulse (7,16) derart, daß diese beidseitig über das Blechpaket (6) vorsteht, - Bewickeln des Blechpakets (6) mit Wicklungen (5) , und

- Einsetzen der Halterungshulse (7,16) zusammen mit dem bewickelten Blechpaket (6) in den Stator (2) bzw. Rotor (4) gefolgt von einem Verbinden dieser Bauteile (2,4).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewickeln derart erfolgt, daß die Halterungshulse (7,16) mindestens einseitig axial über das Wickelpaket (6) vorsteht.