DE10237849A1

DE10237849A1 - Spindelmotor für ein Plattenlaufwerk

Info

Publication number: DE10237849A1
Application number: DE10237849A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kull
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2003-10-23
Also published as: US6815854B2; US20050006969A1; US20030201682A1; US6876112B2

Abstract

Spindelmotor für ein Plattenlaufwerk mit einem Stator und einem Rotor sowie einem hydrodynamischen Lager, das den Stator relativ zum Rotor lagert, wobei das hydrodynamische Lager eine feststehende Welle und eine Lagerbuchse umfaßt, welche die Welle mit geringem radialen Abstand umgreift und beidseitig offen ist, wobei die Lagerbuchse relativ zu der Welle rotiert und die Welle an beiden Wellenenden mit einem feststehenden Bauteil des Spindelmotors oder des Plattenlaufwerks drehfest verbunden ist, und wobei wenigstens ein hydrodynamisches Radiallager zwischen der Welle und der Lagerbuchse gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft bürstenlose Gleichstrommotoren der Bauart, die als Spindelmotoren in Plattenlaufwerken verwendet werden, und insbesondere ein hydrodynamisches Lager für solche Spindelmotoren.
Plattenlaufwerk-Systeme wurden in Computern und anderen elektronischen Einrichtungen seit vielen Jahren zum Speichern digitaler Information verwendet. Information wird auf konzentrischen Speicherspuren einer magnetischen Platte aufgezeichnet, wobei die eigentliche Information in Form magnetischer Übergänge in dem Plattenmedium gespeichert ist. Die Platten selbst sind drehbar auf einer motorisch angetriebenen Spindel montiert, wobei auf die Information mittels Wandlern zugegriffen wird, die auf einem Schwenkarm sitzen, der sich radial über die Oberfläche der Platte bewegt. Um einen fehlerfreien Informationsaustausch zu gewährleisten, müssen die Schreibe-/Leseköpfe oder Wandler exakt zu den Speicherspuren auf der Platte ausgerichtet sein. Voraussetzung für einen sicheren Datentransfer ist also eine stabile und präzise Drehlagerung der Spindel.
In bürstenlosen Gleichstrommotoren der beschriebenen Bauart, die als Spindelmotoren in Plattenlaufwerken eingesetzt werden, ist die angetriebene Spindel nach dem Stand der Technik traditionell mit Wälzlagern drehgelagert. Laufgenauigkeit und Präzision werden dadurch erreicht, daß die Lager spielfrei verspannt eingebaut werden. Außerdem kommen Wälzkörper und Lagerringe mit eingeengten Abmessungstoleranzen zum Einsatz. Systembedingte Nachteile, wie störende Abrollgeräusche und eingeschränkte Stoßfestigkeit, wurden bislang billigend in Kauf genommen.
Fluidlager oder hydrodynamische Lager stellen eine erhebliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Kugellagern in Spindelmotoren dar. Bei diesen Arten von Systemen dient ein Schmierfluid - Gas oder Flüssigkeit - zur Trennung der Lagerflächen zwischen einer feststehenden Basis oder Gehäuse und der drehenden Spindel oder Nabe des Motors. Flüssige Schmiermittel umfassen z. B. Öl, komplexere ferromagnetische Fluide oder sogar Luft wurden in hydrodynamischen Lagersystemen eingesetzt.
Hydrodynamische Lager haben gegenüber Kugellagern den Vorteil verbesserter Laufgenauigkeit höherer Stoßfestigkeit und geringerer Geräuschentwicklung.
Spindelmotoren für Datenträgerplatten, bei denen eine mit einem Rotor fest verbundene Motorwelle über ein hydrodynamisches Lagersystem gelagert ist, sind im Stand der Technik bekannt. Ein hydrodynamisches Lagersystem gemäß dem Stand der Technik besteht z. B. aus einer Lagerbuchse, die einseitig von einer Gegenplatte geschlossen sein kann. Innerhalb der Lagerbuchse befindet sich eine Motorwelle, die von einem Fluid, vorzugsweise einem Öl, umgeben ist. An der Innenfläche der Lagerbuchse oder an der Außenfläche der Motorwelle sind ein oder mehrere Rillenstrukturen vorgesehen, die zur Erzeugung eines hydrodynamischen Lagerdrucks dienen.
Es sind ferner hydrodynamische Lager mit axialem Spurkuppenlager in Niederleistungs- Spindelmotoren bekannt, bei denen die axialen Lagerkräfte in einer Richtung durch Abstützung des Lagers im Drehpunkt an einer Gegenplatte aufgenommen werden und die axiale Gegenkraft magnetisch erzeugt wird, beispielsweise durch das Zusammenwirken von Rotor und Stator. Diese Arten von hydrodynamischen Lagern haben jedoch eine sehr geringe axiale Steifigkeit, und ihre Verwendung beispielsweise in Festplattenlaufwerken ist problematisch, weil solche Anwendungen eine axiale Steifigkeit in beiden Axialrichtungen erfordern. Andererseits haben hydrodynamische Lager mit axialen Spurkuppenlagern den Vorteil eines sehr geringen Reibungsverlusts und somit einer geringen Leistungsaufnahme.
Ein Beispiel eines hydrodynamischen Lagers gemäß dem Stand der Technik, wie er oben beschrieben ist, ist aus dem U.S. Patent 4,934,836 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Spindelmotor für ein Plattenlaufwerk mit einem hydrodynamischen Lager anzugeben, der einen möglichst stabilen und ruhigen Gleichlauf gewährleistet und im Betrieb Vibrationen vermeidet. Dies soll erreicht werden, ohne daß die Leistungsaufnahme durch die Lager zunimmt. Der Spindelmotor soll insbesondere geeignet sein für kleinbauende Anwendungen, wie Festplattenlaufwerke, Diskettenlaufwerke, Wechselplattenlaufwerke, Mini-Disc-Drives, etc.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Spindelmotor für ein Plattenlaufwerk mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Der erfindungsgemäße Spindelmotor umfaßt einen Stator und einen Rotor. Der Stator ist relativ zu dem Rotor durch ein hydrodynamisches Lager gelagert, welches eine feststehende Welle und eine Lagerbuchse umfaßt, welche die Welle mit geringem radialen Abstand umgreift und beidseitig offen ist. Die Lagerbuchse rotiert relativ zu der Welle, wobei die Welle an beiden Wellenenden mit einem feststehenden Bauteil des Spindelmotors oder des Plattenlaufwerks drehfest verbunden ist. Zwischen der Welle und der Lagerbuchse ist wenigstens ein hydrodynamisches Radiallager gebildet.
Erfindungsgemäß ist der Spindelmotor mit einer feststehenden Welle aufgebaut. Beide Enden der Lagerbuchse sind offen, so daß die Welle an beiden Stirnenden aus der Lagerbuchse herausgeführt ist. Ein Ende der Welle kann mit einer Grundplatte oder einem Flansch des Spindelmotors drehfest verbunden werden und das andere mit einem Gehäusedeckel oder dergleichen. Die beiden Enden der Welle werden mit feststehenden Bauteilen des Spindelmotors und/oder des Plattenlaufwerkes drehfest verbunden, oder die Welle wird zwischen diesen eingespannt, um die Lagersteifigkeit zu erhöhen. Das Lager kann daher bezüglich der Leistungsverluste optimiert werden. Gleichzeitig erhält man einen Spindelmotor auf der Basis eines hydrodynamischen Lagers, der im Betrieb minimale Vibrationen erzeugt, so daß es sich besonders für den Betrieb in einem Plattenlaufwerk eignet.
Zur Ausbildung eines Radiallagers und eines Axiallagers ist erfindungsgemäß in der Welle wenigstens eine Stufe zwischen einem Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser und einem Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser ausgebildet. Im Bereich des Wellenabschnitts mit größerem Wellendurchmesser ist das Radiallager vorgesehen und im Bereich der Stufe ist das Axiallager vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Spindelmotor weist vorzugsweise ein hydrodynamisches Lager mit einem oder zwei Radiallagern auf, welche durch eine Rillenstruktur auf dem Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser und/oder an der gegenüberliegenden Innenfläche der Lagerbuchse gebildet sind.
Zur Ausbildung des hydrodynamischen Axiallagers ist ein Widerlager durch eine Ringscheibe gebildet, welche den Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser umgreift. Die Stufe bildet in der Welle eine Schulter, die dem Widerlager unmittelbar gegenüber liegt, um zwischen diesen ein hydrodynamisches Axiallager zu bilden. Die Ringscheibe ist mit der Lagerbuchse drehfest verbunden. Das Axiallager wird durch eine Rillenstruktur in der durch die Stufe gebildeten Schulter und/oder der gegenüber liegenden Fläche der Ringscheibe gebildet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser und der diesen Wellenabschnitt umgebenden Innenfläche der zentralen Öffnung der Ringscheibe ein ringförmiger, sich konisch verjüngender Freiraum vorgesehen, der über einen kapillaren Ringspalt mit dem Lagerspalt zwischen Welle und Lagerbuchse verbunden ist und eine sogenannte Kapillardichtung des Lagerspaltes bildet. Die Grundlagen solcher "Kapillardichtungen" sind z. B. in dem U.S. Patent Nr. 5,667,309 beschrieben. Der konische Freiraum bildet ein Ausdehnungsvolumen und Reservoir, das mit dem Lagerspalt in Verbindung steht und in den das Lagerfluid aufsteigen kann, wenn der Fluidpegel bei zunehmender Temperatur ansteigt. Dadurch wird verhindert, daß Lagerfluid aus der Lagerbuchse austritt.
Der ringförmige, konische Freiraum kann durch eine Verjüngung des Wellenabschnitts mit kleinerem Durchmesser gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform hat dieser Wellenabschnitt einen konstanten Außendurchmesser, und an der zentralen, inneren Öffnung der Ringscheibe ist eine Fase vorgesehen, um zwischen dieser und der Welle den ringförmigen, konischen Freiraum zu bilden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Stufe zwischen dem Wellenabschnitt mit größerem Durchmesser und einem zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Durchmesser, der dem ersten Wellenabschnitt mit kleinerem Durchmesser gegenüberliegt, ausgebildet. Im Bereich dieser zweiten Stufe ist ein zweites Axiallager vorgesehen. Die zweite Stufe bildet ebenfalls eine Schulter in der Welle, die mit einem zweiten Widerlager zusammenwirkt, wobei das zweite Axiallager durch eine Rillenstruktur in einer der gegenüberliegenden Flächen der zweiten Stufe und des zweiten Widerlagers gebildet ist. Das zweite Widerlager wird vorzugsweise durch eine zweite Ringscheibe gebildet, die den zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser umgibt und die an die zweite Stufe angrenzt. Diese Ringscheibe ist vorteilhaft ebenfalls in ein offenes Ende der Lagerbuchse eingesetzt oder auf dieses aufgesetzt. Zwischen der Oberfläche der zentralen, inneren Öffnung der zweiten Ringscheibe und dem zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser kann ebenfalls ein ringförmiger, sich konisch verjüngender Freiraum vorgesehen sein, der eine zweite Kapillardichtung des Lagerspaltes vorsieht.
Die Rillenstrukturen der Radial- und Axiallager haben beispielsweise die Form von Spiralen oder die eines Fischgrätmusters.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Welle nur eine Stufe zwischen mit einem Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser und einem Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser auf. Die Stufe bildet eine Schulter in der Welle. Benachbart der Schulter ist eine Druckplatte (thrust plate) auf die Welle aufgesetzt, insbesondere aufgepreßt oder mit dieser verklebt oder anderweitig mit dieser drehfest verbunden. Die Druckplatte bildet in Verbindung mit der als Widerlager dienenden Ringscheibe ein hydrodynamisches Axiallager. Ein weiteres hydrodynamisches Axiallager wird zwischen der Druckplatte und einer Innenfläche der Lagerbuchse gebildet, die in axialer Richtung an die Druckplatte angrenzt. Bei dieser Ausführungsform weist ein Wellenende einen größeren Wellendurchmesser und das andere Wellenende einen kleineren Wellendurchmesser auf. Die Wellenenden sind jeweils in die Grundplatte oder den Flansch und den Gehäusedeckel des Laufwerkes eingespannt bzw. drehfest mit diesen verbunden. Ein konzentrischer, sich konisch verjüngender Freiraum ist vorzugsweise zwischen den jeweiligen Wellenenden und der Ringscheibe bzw. dem Lagerbuchsenabschnitt, welcher die Welle umgibt, gebildet. Dieser sich konisch verjüngende Freiraum kann jeweils durch eine Verjüngung des umschlossenen Teils der Welle gebildet sein. Alternativ kann der sich konisch verjüngende Freiraum auch durch eine Fase an der zentralen inneren Öffnung der Ringscheibe oder der Lagerbuchse gebildet sein, wenn die Welle geradlinig gestaltet ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Spindelmotors mit einem hydrodynamischen Lager gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Spindelmotors mit einem hydrodynamischen Lager gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Der in Fig. 1 gezeigte Spindelmotor umfaßt einen Flansch 10 zur Befestigung an einem Plattenlaufwerk oder ist in einer Grundplatte des Plattenlaufwerkes integriert, das in der Figur nicht gezeigt ist. Ein Ende der Welle 14 ist mit dem Flansch 10 oder der Grundplatte drehfest verbunden, und das andere Ende der Welle 14 ist mit einem weiteren Gehäuseteil des Plattenlaufwerkes, insbesondere dem Gehäusedeckel, verbunden. Die Welle 14 wird mit geringem radialen Abstand von einer Lagerbuchse 12 umgriffen, wobei die Lagerbuchse mit einem Rotor 16 drehfest verbunden ist. Ein Stator 18 ist über den Flansch 10 oder die Grundplatte mit der Welle 14 drehfest verbunden. Die Welle 14 und die Lagerbuchse 12 drehen relativ zueinander.
Der Rotor 16 umfaßt eine Nabe 20 und einen Rotormagneten 22, der mit der Innenseite einer Umfangswand der Rotornabe 20 verbunden ist, z. B. mit dieser verpreßt oder verklebt ist. Die Außenseite dieser Umfangswand der Rotornabe 20 ist so geformt, daß sie eine oder mehrere Magnetplatten (nicht gezeigt) halten kann.
Der Stator 18 umfaßt einen Kern 24 und Statorwicklungen 26, die um den Kern 24 gewickelt sind. Stator 18 und Rotor 16 sind über einen konzentrischen Spalt geringer Dicke, dem Arbeitsluftspalt, zueinander beabstandet.
Die Welle 14 ist bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform in drei Abschnitte aufgeteilt, ein Wellenabschnitt 30 mit größerem Wellendurchmesser und zwei Wellenabschnitte 32, 34 mit kleinerem Wellendurchmesser. Die Welle 14 ist von der Lagerbuchse 12 umschlossen, die bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ebenfalls in drei Abschnitte aufgeteilt werden kann. Ein erster und ein zweiter Abschnitt 36, 38 der Lagerbuchse 12 befinden sich jeweils an den offenen Stirnenden der Lagerbuchse und haben einen relativ großen, konstanten Innendurchmesser, wobei Ringscheiben 40, 40' in diesen Abschnitt der Lagerbuchse eingefügt sind, z. B. durch Verpressen oder Verkleben. Die Ringscheiben 40, 40' bilden jeweils ein Widerlager, wie unten genauer beschrieben ist. Der dritte Abschnitt 42 der Lagerbuchse 12 hat einen kleineren, konstanten Innendurchmesser und umgreift den Wellenabschnitt 30 mit größerem Wellendurchmesser mit geringem Abstand, so daß ein Lagerspalt 44 zwischen diesem Wellenabschnitt und der Lagerbuchse 14 gebildet wird.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten hydrodynamischen Lager gemäß der Erfindung werden zwei hydrodynamische Axiallager wie folgt gebildet: zwischen dem Wellenabschnitt 30 mit größerem Durchmesser und dem ersten Wellenabschnitt 32 mit kleinerem Wellendurchmesser ist eine Stufe oder Schulter 46 gebildet, die einer Oberfläche der Ringscheibe 40 gegenüberliegt, wobei in einer oder beiden der einander zugewandten Flächen der Ringscheibe 40 bzw. der Stufe 46 Rillenstrukturen zur Ausbildung eines axialen Drucklagers (thrust bearing) vorgesehen sind. Ein zweites hydrodynamisch Axiallager wird bei einer Stufe oder Schulter 48 gebildet, die zwischen dem Wellenabschnitt 30 mit größerem Wellendurchmesser und dem zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Durchmesser entsteht. Diese Stufe 48 liegt einer Oberfläche der Ringscheibe 40' gegenüber, wobei in den einander zugewandten Flächen wiederum Rillenstrukturen ausgebildet sein können.
Ein oder mehrere Radiallager können am Umfang des Wellenabschnitts 30 mit größerem Wellendurchmesser vorgesehen werden, je nach zur Verfügung stehender Wellenlänge und Anforderungen an die Steifigkeit des Lagers.
Zwischen der zentralen, inneren Öffnung der Ringscheiben 40, 40' und den hiervon umschlossenen Wellenabschnitten 32, 34 mit kleinerem Wellendurchmesser ist ein sich konisch verjüngender Ringspalt 50 gebildet, der über einen Kapillarspalt mit dem Lagerspalt 44 verbunden ist. Ein kontinuierlicher Kapillarfilm eines Lagerfluids erstreckt sich von dem Lagerspalt 44 in den Ringspalt 50. Der Ringspalt 50 dient als ein Ausgleichsvolumen und Schmiermittelreservoir für den Lagerspalt 44 und bildet eine sogenannte Kapillardichtung.
Der in Fig. 1 gezeigte Spindelmotor mit einem hydrodynamischen Lager mit beidseitig eingespannter Welle ist im Betrieb besonders vibrationsarm. Da die Welle beidseitig drehfest gelagert ist, erhält man insgesamt eine Anordnung mit guter axialer und radialer Steifigkeit, auch wenn die Axiallager mit relativ kleinen Kontaktflächen konzipiert werden. Dadurch kann die Leistungsaufnahme des Lagers insgesamt reduziert werden.
Die Welle 14 weist rotorseitig eine Bohrung 52 mit einem Innengewinde zur Verbindung mit einer Abdeckung des Laufwerkes oder dergleichen (nicht gezeigt) auf.
Bei dem hydrodynamischen Lager der Fig. 1 werden in der ersten und der zweiten Stufe 46, 48 ein erstes und ein zweites hydrodynamisches Axiallager gebildet, um entgegengesetzte Axialkräfte aufzunehmen. Diese Axiallager werden auf einfacher Weise, ohne Verwendung von Druckplatten zwischen den durch die Stufen gebildeten Schultern an der Welle 14 und den zugewandten Oberflächen der Ringscheiben 40, 40' gebildet. Die Ringscheiben 40, 40' sind bei der gezeigten Ausführungsform in entsprechende Ausnehmungen in der Lagerbuchse 12 eingesetzt; sie können in einer anderen Ausführungsform auch auf die Stirnende der Lagerbuchse aufgesetzt sein.
Das in Fig. 1 gezeigte hydrodynamische Lager wird aufgrund seiner Form auch als Spulenlager (spool bearing) bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Spindelmotors mit einem hydrodynamischen Lager gemäß der Erfindung. Der Spindelmotor der Fig. 2 hat denselben Aufbau wie der in Fig. 1 gezeigte Motor, wobei die gleichen Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals beschrieben sind. Das hydrodynamische Lager umfaßt eine Welle 14, die mit einem Ende in dem Flansch 10 und mit ihrem anderen Ende in dem Gehäusedeckel des Laufwerkes eingespannt bzw. mit diesem drehfest verbunden ist. Hierzu ist in der Welle 14 eine Bohrung 52 vorgesehen.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist die Welle 14 einen Wellenabschnitt 30 mit größerem Wellendurchmesser und einem Wellenabschnitt 32 mit kleinerem Wellendurchmesser auf. Zwischen diesen beiden Wellenabschnitten ist eine Stufe oder Schulter 54 gebildet, an die angrenzend eine Druckplatte 56 auf die Welle aufgefügt, z. B. aufgepreßt, mit dieser verklebt oder anderweitig drehfest verbunden ist. Die Druckplatte 56 ist zwischen der Lagerbuchse 12 und einer an oder in die Lagerbuchse eingesetzten Ringscheibe 40 angeordnet und bildet mit diesen jeweils ein hydrodynamisches Axiallager an den Grenzflächen 58 bzw. 60. An diesen Grenzflächen 58 bzw. 60 der Druckplatte 56 und/oder den gegenüberliegenden Flächen der Ringscheibe 40" bzw. der Lagerbuchse 12 können zur Vermeidung von Materialkontakt während des Betriebs Rillenstrukturen vorgesehen werden. Die Rillenstrukturen können die Form von Spiralen, die eines Fischgrätmusters oder dergleichen haben.
Bei dem hydrodynamischen Lager der Fig. 2 werden somit die Axiallager im Bereich der Druckplatte 56 etwa in der Mitte der Welle bei der Stufe 54 gebildet, während bei der Ausführungsform der Fig. 1 die Axiallager näher an den Stirnenden der Lagerbuchse 12 ebenfalls im Bereich der Stufen 46, 48 gebildet werden. In beiden Fällen können die Axiallager mit relativ geringer axialer Steifigkeit realisiert werden, was zu einer geringen Leistungsaufnahme der Axiallager führt, weil durch die beidseitige Einspannung der Welle 14 eine ausreichende Stabilität des Lagers insgesamt gewährleistet wird.
Auch bei der Ausführungsform der Fig. 2 können, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, an den jeweiligen Wellenenden konzentrische, sich konisch verjüngende Freiräume 50 vorgesehen werden, um sogenannte Kapillardichtungen zu bilden. Diese sich konisch verjüngenden Freiräume können durch eine Verjüngung der entsprechenden Abschnitte der Welle gebildet werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Alternativ können die Wellenabschnitte auch geradlinig ausgebildet sein, und es kann eine Fase an der Ringscheibe 40 bzw. im Bereich des Stirnendes der Lagerbuchse 12 vorgesehen sein, um den sich konisch verjüngenden Freiraum zu bilden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Bezugszeichenliste 10 Flansch oder Grundplatte (Gehäusebauteil)
12 Lagerbuchse
14 Welle
16 Rotor
18 Stator
20 Rotornabe
22 Rotormagnet
24 Statorkern
26 Statorwicklungen
28 Spalt
30 Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser
32, 34 Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser
36 erster Abschnitt der Lagerbuchse
38 zweiter Abschnitt der Lagerbuchse
40, 40', 40" Ringscheibe, Widerlager
42 dritter Abschnitt der Lagerbuchse
44 Lagerspalt
46, 48 Stufe
50 Ringspalt
52 Bohrung
54 Stufe, Schulter
56 Druckplatte
58, 60 Grenzflächen

Claims

1. Spindelmotor für ein Plattenlaufwerk, mit einem Stator (18) und einem Rotor (16) sowie einem hydrodynamischen Lager, das den Stator (18) relativ zum Rotor (16) lagert, wobei das hydrodynamische Lager
eine mit einem Gehäusebauteil (10) drehfest verbundene feststehende Welle (14) und
eine Lagerbuchse (12) umfaßt, welche die Welle (14) mit geringem radialen Abstand umgreift und beidseitig offen ist,
wobei die Lagerbuchse (12) relativ zu der Welle (14) rotiert und die Welle (14) an beiden Wellenenden mit einem feststehenden Bauteil des Spindelmotors oder des Plattenlaufwerks drehfest verbunden ist, und wobei
wenigstens ein hydrodynamisches Radiallager zwischen der Welle (14) und der Lagerbuchse (12) gebildet ist.

2. Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (14) mit einem Ende in einer Grundplatte oder einem Flansch (10) des Spindelmotors und mit ihrem anderen Ende in einem Gehäusedeckel eingespannt oder mit diesen drehfest verbunden ist.

3. Spindelmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (14) wenigstens eine Stufe (46) zwischen einem Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser (30) und einem Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) aufweist, im Bereich des Wellenabschnitts mit größerem Wellendurchmesser (30) das Radiallager ausgebildet ist und im Bereich der Stufe (46) ein Axiallager ausgebildet ist.

4. Spindelmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiallager durch eine Rillenstruktur an dem Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser (30) und/oder an der Innenfläche der Lagerbuchse (12) gebildet ist.

5. Spindelmotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerlager durch eine Ringscheibe (40) gebildet ist, die den Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) umgibt und die an die Stufe (46) angrenzt, wobei die Ringscheibe (40) mit der Lagerbuchse (12) drehfest verbunden ist.

6. Spindelmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (46) dem Widerlager (40) gegenüberliegt und das Axiallager durch eine Rillenstruktur in gegenüberliegenden Flächen der Stufe (46) bzw. des Widerlagers (40) gebildet ist.

7. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 5-6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) und der diesen Wellenabschnitt umgebenden Innenfläche der Ringscheibe (40) ein konischer Freiraum vorgesehen ist, der eine Kapillardichtung des Lagerspaltes (44) zwischen Welle (14) und Lagerbuchse (12) bildet.

8. Spindelmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Freiraum durch eine Verjüngung des Wellenabschnitts mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) gebildet ist.

9. Spindelmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Freiraum durch eine Fase an der zentralen, inneren Öffnung der Ringscheibe (40) gebildet ist.

10. Spindelmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Stufe (48) zwischen dem Wellenabschnitt mit größerem Wellendurchmesser (30) und einem zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) ausgebildet ist, wobei die beiden Wellenabschnitte mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) an gegenüberliegenden Enden des Wellenabschnitts mit größerem Wellendurchmesser (30) liegen, und im Bereich der zweiten Stufe (48) ein zweites Axiallager ausgebildet ist.

11. Spindelmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Stufe (48) ein zweites Widerlager zugeordnet ist und das zweite Axiallager durch eine Rillenstruktur in gegenüberliegenden Flächen der zweiten Stufe (48) bzw. des zweiten Widerlagers gebildet ist.

12. Spindelmotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Widerlager durch eine zweite Ringscheibe (40') gebildet ist, die den zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) umgibt und an die zweite Stufe (48) angrenzt, und daß zwischen dem zweiten Wellenabschnitt mit kleinerem Wellendurchmesser (32, 34) und der Innenfläche der zweiten Ringscheibe (40') ein konischer Freiraum gebildet ist, der eine weitere Kapillardichtung des Lagerspaltes (44) zwischen Welle (14) und Lagerbuchse (12) bildet.

13. Spindelmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrodynamische Lager eine Druckplatte (56) aufweist, die angrenzend an die Stufe (54) auf den Wellenabschnitt mit kleinerem Durchmesser (32, 34) aufgebracht und drehfest mit der Welle (14) verbunden ist, wobei ein hydrodynamisches Axiallager zwischen gegenüberliegenden Flächen der Druckplatte (56) und der Ringscheibe (40") gebildet ist.

14. Spindelmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres hydrodynamisches Axiallager zwischen der Druckplatte (56) und einer Innenfläche der Lagerbuchse (12) gebildet ist.

15. Plattenlaufwerk mit einem Spindelmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche.