DE102008035509A1 - Magnetic axial bearing for initiating axial force, has bearing part provided with permanent magnet and flux guide elements provided on opposing end faces of magnet, and other elements provided at mutual spacing with respect to each other - Google Patents
Magnetic axial bearing for initiating axial force, has bearing part provided with permanent magnet and flux guide elements provided on opposing end faces of magnet, and other elements provided at mutual spacing with respect to each other Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008035509A1 DE102008035509A1 DE102008035509A DE102008035509A DE102008035509A1 DE 102008035509 A1 DE102008035509 A1 DE 102008035509A1 DE 102008035509 A DE102008035509 A DE 102008035509A DE 102008035509 A DE102008035509 A DE 102008035509A DE 102008035509 A1 DE102008035509 A1 DE 102008035509A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bearing
- spindle motor
- component
- motor according
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims description 41
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 title 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 15
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
- F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
- F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/103—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einem magnetischen Axiallager gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solcher Spindelmotor kann bevorzugt zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks eingesetzt werden.The The invention relates to a spindle motor with a magnetic thrust bearing according to the preamble of claim 1. A such spindle motor may preferably be for driving a hard disk drive be used.
Stand der TechnikState of the art
Zur Drehlagerung von Elektromotoren kleiner Baugröße bis etwa 30 mm Außendurchmesser, wie beispielsweise Spindelmotoren, wie sie zum Beispiel in Festplattenlaufwerken mit einem Plattendurchmesser von 2,5 Zoll, 1 Zoll oder darunter oder zum Antrieb von Kleinlüftern eingesetzt werden, ist es bekannt, magnetische Axiallager zur Aufnahme der axialen Kräfte zu verwenden. Bei Spindelmotoren der in Rede stehenden Bauart, die vorzugsweise als bürstenlose, elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren ausgebildet sind, ist die Motorwelle mit einer Nabe gekoppelt, die zur Aufnahme von einer oder mehreren Festplatten dient. Ein Rotormagnet ist mit der Nabe verbunden und koaxial zu einem Stator angeordnet.to Drehlagerung of electric motors of small size up to about 30 mm outside diameter, such as spindle motors, as for example in disk drives with a disk diameter of 2.5 inches, 1 inch or less or for driving small fans are used, it is known magnetic thrust bearing for receiving the to use axial forces. For spindle motors of in Speech type, preferably brushless, electronic Commutated DC motors are formed, the motor shaft coupled with a hub that holds one or more Hard disks are used. A rotor magnet is connected to the hub and arranged coaxially with a stator.
In
der
Die Anwendung, Theorie und Berechnung von Magnetlagern wurde in der Literatur umfangreich abgehandelt. Es besteht kein Zweifel, dass Magnetlager insbesondere im Hinblick auf die Reduzierung der Lagerreibung nützlich sind. Das Hauptproblem passiver Magnetlager ist die Notwendigkeit von Stabilisierungssystemen für wenigstens einen Freiheitsgrad, weil Magnete alleine nicht in der Lage sind, ein Lager in einem stabilen Gleichgewicht zu halten. Es ist somit nicht möglich, nur mit Dauermagneten stabile Lager zu erstellen. Für die sogenannte magnetische Levitation (Schwebezustand) benötigt man daher zusätzliche Stabilisierungssysteme. Im Stand der Technik wurden hierfür zahlreiche Lösungen vorgeschlagen.The Application, theory and calculation of magnetic bearings was in the Literature extensively dealt with. There is no doubt that Magnetic bearings, in particular with regard to reducing the bearing friction are useful. The main problem of passive magnetic bearings is the need for stabilization systems for at least one degree of freedom, because magnets alone are not able to keep a warehouse in a stable equilibrium. It is thus not possible to create stable bearings only with permanent magnets. For the so-called magnetic levitation Therefore one needs additional stabilization systems. In the prior art, this has been numerous solutions proposed.
Das
Die
Die
Die
Zusammengefasst offenbart der Stand der Technik Magnetlager mit Stabilisationssystemen, die umfassen: Stahl- oder Diamant-Drucklager auf der Basis von Kugellagern; magnetische Fluidlager; Wirbelstromelemente; Gleitlager als axiale Drucklager; sowie hybride passive Magnetlager, die kombiniert sind mit hydro- bzw. fluiddynamischen Lagern oder Luftlagern.Summarized the prior art discloses magnetic bearings with stabilization systems, which include: steel or diamond thrust bearings based on ball bearings; magnetic fluid bearings; Eddy current elements; Plain bearing as axial Thrust bearings; as well as hybrid passive magnetic bearings that are combined with hydro- or fluid dynamic bearings or air bearings.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spindelmotor mit einem magnetischen Axiallager anzugeben, der sowohl beim Anlaufen als auch im stabilen Betrieb mit geringer Reibung arbeitet und sich insbesondere zur Verwendung in Festplattenlaufwerken mit geringer Stromaufnahme eignet.Of the Invention is based on the object, a spindle motor with a specify magnetic thrust bearing, both at startup as also works in stable operation with low friction and especially for use in hard disk drives with low Current consumption is suitable.
Diese Aufgabe wird durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.These Task is achieved by a spindle motor with the features of claim 1 solved.
Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.preferred Embodiments and advantageous features of the invention are in specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Spindelmotor offenbart, der ein feststehendes Motorbauteil, den Stator, und ein drehbewegliches Motorbauteil, den Rotor, aufweist, sowie ein fluiddynamisches Radiallager zur Drehlagerung des Rotors in Bezug auf den Stator um eine Drehachse, wobei ein Lagerspalt zwischen Teilen des Rotors und Teilen des Stators ausgebildet und mit einem Lagerfluid gefüllt ist. Ferner umfasst der Elektromotor ein magnetisches Axiallager mit einem ersten Lagerbauteil und einem zweiten Lagerbauteil, die sich in radialer Richtung gegenüberliegen. Zum Antrieb des Elektromotors ist ein elektromagnetisches Antriebssystem vorgesehen, dass eine am feststehenden Motorbauteil angeordnete Statoranordnung und einen am drehbeweglichen Motorbauteil angeordneten Rotormagneten aufweist.According to the invention discloses a spindle motor having a stationary engine component, the stator, and a rotatable motor component, the rotor has, and a fluid dynamic radial bearing for pivotal mounting of the rotor with respect to the stator about a rotation axis, wherein a bearing gap formed between parts of the rotor and parts of the stator and filled with a bearing fluid. Furthermore, the electric motor comprises a magnetic thrust bearing with a first bearing component and a second bearing member, which are opposite in the radial direction. To drive the electric motor is an electromagnetic drive system provided that a arranged on the fixed motor component stator assembly and a rotor magnet arranged on the rotatable motor component having.
Der erfindungsgemäße Spindelmotor mit magnetischem Axiallager hat gegenüber herkömmlichen Spindelmotoren üblicher Bauart, die mit fluiddynamischen Axiallagern, axialen Kugellagern oder Spurkuppenlagern ausgestattet sind den Vorteil, dass durch das magnetische Axiallager die Gesamtlager-Reibung im Vergleich zu den oben erwähnten Anordnungen nach dem Stand der Technik verringert wird. Durch die reduzierte Reibung benötigt der Spindelmotor eine geringere Antriebsleistung und hat damit einen bis zu 30% geringeren Stromverbrauch als Spindelmotoren bekannter Bauart. Ein solcher Spindelmotor ist daher sehr geeignet für den Einsatz in Festplattenlaufwerken mit geringer Stromaufnahme oder andere stromsparende Antriebe. Ferner verringert sich die Anlaufreibung gegenüber einem Spindelmotor mit axialem Gleitlager, da im Ruhezustand des Motors keine sich berührenden axialen Lagerflächen vorhanden sind.Of the Spindle motor according to the invention with magnetic Thrust bearing is more common than conventional spindle motors Type, with fluid dynamic thrust bearings, axial ball bearings or tail tip bearings are the advantage of that the magnetic thrust bearing compared the total bearing friction to the above-mentioned arrangements of the prior art is reduced. Due to the reduced friction needed the spindle motor has a lower drive power and thus has one Up to 30% lower power consumption than spindle motors Design type. Such a spindle motor is therefore very suitable for use in hard disk drives with low power consumption or other energy-efficient drives. Furthermore, the starting friction is reduced compared to a spindle motor with axial plain bearing, there in the idle state of the motor no touching axial Storage areas are available.
Das erste Lagerbauteil des Axiallagers besteht aus mindestens einem Permanentmagneten und mindestens zwei diesem zugeordneten Flussleitstücken, die auf gegenüberliegenden Stirnflächen des Permanentmagneten angeordnet und im Wesentlichen radial und senkrecht zur Drehachse ausgerichtet sind. Das Axiallager umfasst ein zweites Lagerbauteil mit einem Flusskonzentrator, der mindestens zwei Flussleitstücke aufweist, die in einem gegenseitigen Abstand angeordnet und im wesentlichen radial und senkrecht zur Drehachse ausgerichtet sind, wobei jedes Flussleitstück des zweiten Lagerbauteils einem Flussleitstück des ersten Lagerbauteils zugeordnet ist und diesem getrennt durch einen Luftspalt in radialer Richtung unmittelbar gegenüberliegt.The first bearing component of the thrust bearing consists of at least one Permanent magnet and at least two associated with this Flussleitstücken, on opposite faces of the permanent magnet arranged and substantially radially and perpendicular to the axis of rotation are aligned. The thrust bearing comprises a second bearing component with a flux concentrator containing at least two flux guides which is arranged at a mutual distance and substantially are aligned radially and perpendicular to the axis of rotation, each Flussleitstück the second bearing component a Flussleitstück is associated with the first bearing component and this separated by an air gap in the radial direction is directly opposite.
Das feststehende Motorbauteil des Elektromotors umfasst eine in einer Grundplatte befestigte Lagerbuchse, wobei das erste Lagerbauteil des magnetischen Axiallagers vorzugsweise an einem Außenumfang der Lagerbuchse angeordnet ist. Das drehbewegliche Motorbauteil umfasst eine in der Lagerbuchse drehgelagerte Welle und eine mit der Welle verbundene Nabe, wobei das zweite Lagerbauteil des Axiallagers an einem Innenumfang der Nabe oder eines mit der Nabe verbundenen Bauteils angeordnet ist und das erste Lagerbauteil umgibt.The stationary engine component of the electric motor comprises one in one Base plate mounted bearing bush, wherein the first bearing component of the magnetic thrust bearing preferably on an outer periphery the bearing bush is arranged. The rotatable engine component includes a shaft rotatably mounted in the bearing bush and a with the hub connected to the shaft, wherein the second bearing member of the thrust bearing on an inner circumference of the hub or one connected to the hub Component is arranged and surrounds the first bearing component.
Natürlich können beide Lagerbauteile des magnetischen Axiallagers auch vertauscht sein, so dass das erste Lagerbauteil des Axiallagers an dem Innenumfang der Nabe und das zweite Lagerbauteil des Axiallagers am Außenumfang der Lagerbuchse angeordnet sind.Naturally Both bearing components of the magnetic thrust bearing also be reversed, so that the first bearing component of the thrust bearing on the inner circumference of the hub and the second bearing component of the thrust bearing are arranged on the outer circumference of the bearing bush.
In einer ersten Ausführungsform des Spindelmotors ist der Permanentmagnet des ersten Lagerbauteils des Axiallagers ringförmig ausgebildet und weist erste und zweite Stirnflächen sowie innere und äußere Umfangsflächen auf. Der Permanentmagnet ist in Richtung der Drehachse vorzugsweise einpolig axial magnetisiert und konzentrisch zur Drehachse angeordnet. Ein ringförmiges Flussleitstück ist auf der ersten Stirnfläche und das andere ringförmige Flussleitstück auf der zweiten Stirnfläche des Permanentmagneten angeordnet. Die Flussleitstücke weisen radial innere und radial äußere Umfangsflächen auf. Vorzugsweise können die radial inneren und radial äußeren Umfangsflächen der Flussleitstücke über die radial innere oder radial äußere Umfangsfläche des Permanentmagneten hinausragen. Die Flussleitstücke können entweder ein integraler Bestandteil der Lagerbuchse sein, sie können aber auch als separate Bauteile gefertigt sein. Auf jeden Fall müssen die Flussleitstücke aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise in Form von Blechringen, ausgebildet sein.In a first embodiment of the spindle motor is the Permanent magnet of the first bearing component of the thrust bearing annular formed and has first and second end faces as well inner and outer peripheral surfaces. The permanent magnet is preferably unipolar in the direction of the axis of rotation axially magnetized and arranged concentrically to the axis of rotation. One annular flux guide is on the first End face and the other annular flux guide arranged on the second end face of the permanent magnet. The flux guides have radially inner and radially outer Circumferential surfaces. Preferably, the radial inner and radially outer peripheral surfaces the flux guides on the radially inner or radially outer peripheral surface of the permanent magnet protrude. The flux conductors can either be an integral part of the bearing bush, you can but also be made as separate components. In any case the flux guides made of a ferromagnetic material, for example in the form of sheet metal rings, be formed.
Das zweite Lagerbauteil des Axiallagers ist in einer bevorzugten Ausgestaltung ringförmig ausgebildet und liegt dem ersten Lagerbauteil in radialer Richtung gegenüber. Das zweite Lagerbauteil kann identisch zum ersten Lagerbauteil ausgebildet sein, also einen ringförmigen und in Richtung der Drehachse magnetisierten Permanentmagneten umfassen, auf dessen Stirnseiten jeweils Flussleitstücke angeordnet sind. Die Flussleitstücke des zweiten Lagerbauteils können über die radial innere bzw. radial äußere Umfangsfläche des Permanentmagneten des zweiten Lagerbauteils hinausragen und liegen den entsprechenden Flussleitstücken des ersten Lagerbauteils unmittelbar radial gegenüber. Die sich gegenüberliegenden Flussleitstücke des ersten und zweiten Lagerbauteils bilden durch ihre Bauweise Flusskonzentratoren, die den magnetischen Fluss, der durch den oder die Permanentmagnete erzeugt wird, konzentrieren und bündeln. Dadurch wird die vom Axiallager aufzunehmende axiale Kraft erhöht.The second bearing component of the axial bearing is annular in a preferred embodiment and is opposite to the first bearing component in the radial direction. The second bearing component may be formed identically to the first bearing component, that is to say comprise an annular permanent magnet magnetized in the direction of the axis of rotation, on whose end faces in each case flux guide pieces are attached are orders. The flux guide pieces of the second bearing component may protrude beyond the radially inner or radially outer peripheral surface of the permanent magnet of the second bearing component and lie directly radially opposite the corresponding flux guide pieces of the first bearing component. The opposing flux guides of the first and second bearing members form flux concentrators by their design, concentrating and concentrating the magnetic flux generated by the permanent magnet (s). As a result, the axial force to be absorbed by the thrust bearing is increased.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das zweite Lagerbauteil des Axiallagers aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen und konzentrisch zur Drehachse angeordnet sein. Hierbei wird es bevorzugt, wenn die Flussleitstücke integraler Bestandteil des zweiten Lagerbauteils sind. Vorzugsweise weist das zweite Lagerbauteil im Bereich der Flussleitstücke seinen größten Außen- bzw. kleinsten Innen-Durchmesser auf. Sofern die Flussleitstücke der Lagerbauteile als Einzelelemente ausgebildet sind, bestehen diese vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material. Jedes Flussleitstück besteht vorzugsweise aus einem ringförmigen Blechteil, wobei dieses Blechteil aus Vollmaterial oder aus einem Stapel von dünnen Blechen bestehen kann, die in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse übereinander gestapelt sind. Der Blechstapel jedes Flussleitstückes ist also vorzugsweise aus laminierten Blechen aufgebaut. Durch die Verwendung eines Blechstapels als Flussleitstück sowie durch einen unipolar axial magnetisierten Permanentmagnet können Wirbelströme vermieden werden, so dass keinerlei Wirbelstromverluste entstehen. Die Dicke der Flussleitstücke ist vorzugsweise wesentlich geringer als die Dicke des Permanentmagneten.According to one Another preferred embodiment of the invention, the second Bearing component of the thrust bearing made of a ferromagnetic material exist and be arranged concentrically to the axis of rotation. in this connection it is preferred if the flux guide integral Part of the second bearing component are. Preferably, this has second bearing component in the region of the flux guide its largest Outside or smallest inside diameter. Unless the Fluxing the bearing components designed as individual elements These are preferably made of a ferromagnetic material. Each flux guide preferably consists of an annular Sheet metal part, this sheet metal part made of solid material or from a Stack of thin sheets can exist in the axial Direction, ie stacked in the direction of the axis of rotation. The sheet stack of each flux guide is therefore preferred built from laminated sheets. By using a sheet pile as a flux guide and by a unipolar axially magnetized Permanent magnet can avoid eddy currents be so that no eddy current losses occur. The fat the flux guide is preferably substantially lower as the thickness of the permanent magnet.
Erfindungsgemäß können das erste und/oder das zweite Lagerbauteil des Axiallagers auch zwei oder mehrere ringförmige Permanentmagnete umfassen, die in axialer Richtung übereinander liegen und gegensinnig magnetisiert sind. Zwischen den mehreren Permanentmagneten sowie auf den Stirnflächen der jeweils äußeren Permanentmagnete sind dann jeweils Flussleitstücke der oben beschriebenen Art angeordnet.According to the invention the first and / or the second bearing component of the thrust bearing also comprise two or more annular permanent magnets, which lie one above the other in the axial direction and in opposite directions are magnetized. Between the several permanent magnets as well on the end faces of each outer Permanent magnets are then flux guides of the arranged as described above.
Im Sinne der Erfindung spielt es keine Rolle, ob das erste Lagerbauteil des Axiallagers am feststehenden Motorbauteil und das zweite Lagerbauteil des Axiallagers am drehbeweglichen Motorbauteil angeordnet ist, oder der umgekehrte Fall bevorzugt wird, bei dem das erste Lagerbauteil am drehbeweglichen Motorbauteil und das zweite Lagerbauteil am feststehenden Motorbauteil des Spindelmotors angeordnet ist.in the According to the invention, it does not matter if the first bearing component the thrust bearing on the stationary engine component and the second bearing component of the Axial bearing is arranged on the rotatable motor component, or the reverse case is preferred, in which the first bearing component on the rotatable engine component and the second bearing component on the fixed Motor component of the spindle motor is arranged.
Die zwischen dem Rotorbauteil und dem Statorbauteil auftretenden radialen Kräfte, werden durch die oben beschriebenen Radiallager bekannter Bauart, vorzugsweise fluiddynamische Radiallager aufgenommen. Die beiden Radiallager, werden durch einander gegenüberliegende Lagerflächen der Welle und der Lagerbuchse gebildet, wobei die Lagerflächen durch einen Lagerspalt voneinander getrennt sind. Erfindungsgemäß ist das Lagersystem des Spindelmotors einseitig geschlossen, wobei das offene Ende des Lagerspaltes durch einen Dichtungsspalt abgedichtet ist. Der Dichtungsspalt ist durch einen mit Lagerfluid gefüllten Verbindungsspalt mit dem Lagerspalt verbunden und vorzugsweise im Verlauf von dem Lagerspalt zur Lageröffnung betrachtet zwischen einer radial nach innen gerichteten Mantelfläche der Lagerbuchse und einer dieser gegenüberliegenden mit geringerer Neigung relativ zur Drehachse radial nach innen gerichteten Mantelfläche der Nabe oder eines Stopperrings angeordnet. Es bildet sich ein konischer Kapillar-Dichtungsspalt zwischen der Innenwandung der Nabe bzw. dem Stopperring und der gegenüberliegenden Außenwandung der Lagerbuchse, der zumindest teilweise mit Lagerfluid gefüllt ist. Der Dichtungsspalt verläuft im Wesentlichen parallel zum Lagerspalt und etwa parallel zur Drehachse des Lagers.The occurring between the rotor component and the stator component radial Forces are through the radial bearings described above known design, preferably fluid dynamic radial bearings recorded. The two radial bearings, are opposed by each other Bearing surfaces of the shaft and the bearing bush formed, wherein the bearing surfaces are separated by a bearing gap. According to the invention, the storage system of the spindle motor closed on one side, wherein the open end of the bearing gap by a sealing gap is sealed. The sealing gap is through a bearing fluid filled with the connecting gap Bearing gap connected and preferably in the course of the bearing gap considered for bearing opening between a radially to inside facing surface of the bearing bush and a this opposite with a lower inclination relative to the axis of rotation radially inwardly directed lateral surface the hub or a stop locking arranged. It forms conical capillary sealing gap between the inner wall of the Hub and the stopper ring and the opposite outer wall the bearing bush, which is at least partially filled with bearing fluid is. The sealing gap is substantially parallel to the bearing gap and approximately parallel to the axis of rotation of the bearing.
Die Nabe des Spindelmotors kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Ein Lagerbauteil des Axiallagers kann ebenfalls als ein Teil der Nabe ausgebildet sein.The Hub of the spindle motor can be formed one or more parts. A bearing component of the thrust bearing can also be used as part of Hub be formed.
Um zu verhindern, dass sich das drehbewegliche Motorbauteil in axialer Richtung zu sehr gegenüber dem feststehenden Motorbauteil verschiebt, ist vorzugsweise an einem Ende der Welle ein Stopperring angeordnet, der einer in der Bohrung der Lagerbuchse angeordneten Stufe axial gegenüberliegt und an der Stufe anschlägt, falls die Welle eine übermäßig große axiale Bewegung durchführt.Around To prevent the rotatable engine component in the axial Direction too much relative to the stationary engine component shifts, is preferably at one end of the shaft a stopper ring arranged, one arranged in the bore of the bearing bush Axially opposite the step and abutting the step, if the shaft is an excessively large performs axial movement.
Alternativ kann an der Nabe, vorzugsweise oberhalb eines Lagerbauteils des Axiallagers ein Stopperring angeordnet sein, der einer am Außenumfang der Lagerbuchse angeordneten Stufe axial gegenüberliegt. Da die Nabe mit der Welle verbunden ist, kann auch so ein übermäßiges axiales Spiel der Welle in der Lagerbuchse verhindert werden.alternative can at the hub, preferably above a bearing component of the Axiallagers be arranged a stopper ring, the one on the outer circumference the bearing bush arranged axially opposite step. Since the hub is connected to the shaft, so too can an excessive axial play of the shaft can be prevented in the bearing bush.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.following the invention is based on preferred embodiments described in more detail with reference to the drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred Embodiments of the invention
Die
Nabe
Die
axialen Kräfte, die auf die Welle
Das
zweite Lagerbauteil
Das
elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird gebildet
durch eine an der Basisplatte
Bei
dem erfindungsgemäßen Spindelmotor mit magnetischem
Axiallager werden die Reibungsverluste im Lagersystem erheblich
reduziert, weil auf ein axiales Drucklager herkömmlicher
Bauweise vollständig verzichtet werden kann und stattdessen
ein magnetisches Axiallager
Beim
Zusammenbau des Spindelmotors wird zunächst die Welle
In
der Lagerbuchse
- 10, 11010 110
- Basisplattebaseplate
- 12, 11212 112
- Lagerbuchsebearing bush
- 12a12a
- BundFederation
- 14, 11414 114
- Wellewave
- 16, 11616 116
- Lagerspaltbearing gap
- 18, 11818 118
- Abdeckplattecover
- 20, 12020 120
- Stopperringstopper ring
- 22, 12222 122
- Nabehub
- 24a, 24b24a, 24b
- Radiallagerradial bearings
- 124a, 124b124a, 124b
- 26, 12626 126
- Verbindungsspaltcommunication gap
- 28, 12828 128
- Dichtungsspaltseal gap
- 30, 13030 130
- Drehachseaxis of rotation
- 32, 13232 132
- Statoranordnungstator
- 34, 13434 134
- Rotormagnetrotor magnet
- 36, 13636 136
- Axiallagerthrust
- 38, 13838 138
- Erstes Lagerbauteilfirst bearing component
- 40, 14040 140
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 42a, 42b42a, 42b
- Flussleitstückflux conductor
- 142a, 142b142a, 142b
- 44, 14444 144
- Zweites Lagerbauteilsecond bearing component
- 46a, 46b46a 46b
- Flussleitstückflux conductor
- 146a, 146b146a, 146b
- 48, 14848 148
- Luftspaltair gap
- 50, 15050, 150
- Pumpstrukturenpumping structures
- 52, 15252 152
- Rezirkulationskanalrecirculation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 6172847 B1 [0003] - US 6172847 B1 [0003]
- - US 5541460 [0005] US 5541460 [0005]
- - US 5561335 [0005] US 5561335 [0005]
- - US 5545937 [0005] US 5545937 [0005]
- - US 2003/0042812 A1 [0006] US 2003/0042812 A1 [0006]
- - US 2003/0117031 A1 [0007] US 2003/0117031 A1 [0007]
- - US 2004/0046467 A1 [0008] US 2004/0046467 A1 [0008]
Claims (23)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008035509A DE102008035509A1 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Magnetic axial bearing for initiating axial force, has bearing part provided with permanent magnet and flux guide elements provided on opposing end faces of magnet, and other elements provided at mutual spacing with respect to each other |
| US12/315,299 US8212444B2 (en) | 2007-12-11 | 2008-12-02 | Magnetic axial bearing and a spindle motor having this kind of magnetic axial bearing |
| JP2008313866A JP2009144922A (en) | 2007-12-11 | 2008-12-10 | Thrust magnetic bearing and spindle motor provided with thrust magnetic bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008035509A DE102008035509A1 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Magnetic axial bearing for initiating axial force, has bearing part provided with permanent magnet and flux guide elements provided on opposing end faces of magnet, and other elements provided at mutual spacing with respect to each other |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102008035509A1 true DE102008035509A1 (en) | 2010-02-04 |
Family
ID=41461483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102008035509A Ceased DE102008035509A1 (en) | 2007-12-11 | 2008-07-30 | Magnetic axial bearing for initiating axial force, has bearing part provided with permanent magnet and flux guide elements provided on opposing end faces of magnet, and other elements provided at mutual spacing with respect to each other |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102008035509A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2887153A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-24 | Montres Breguet SA | Magnetic centring device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5541460A (en) | 1994-02-25 | 1996-07-30 | Seagate Technology, Inc. | Passive magnetic bearings for a spindle motor |
| US5545937A (en) | 1994-02-25 | 1996-08-13 | Seagate Technology, Inc. | Integrated passive magnetic bearing system and spindle permanent magnet for use in a spindle motor |
| US6172847B1 (en) | 1997-03-27 | 2001-01-09 | Nsk Ltd. | Rotational assembly for disc drive device having small runout and reduced axial displacement |
| US20030042812A1 (en) | 2001-09-05 | 2003-03-06 | The Regents Of The University Of California | Passive magnetic bearing for a horizontal shaft |
| US20030117031A1 (en) | 2001-12-24 | 2003-06-26 | Industrial Technology Research Institute | Magnetic bearing |
| US20040046467A1 (en) | 2000-11-10 | 2004-03-11 | Delta Electronics Inc. | Magnetic bearing assembly |
-
2008
- 2008-07-30 DE DE102008035509A patent/DE102008035509A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5541460A (en) | 1994-02-25 | 1996-07-30 | Seagate Technology, Inc. | Passive magnetic bearings for a spindle motor |
| US5545937A (en) | 1994-02-25 | 1996-08-13 | Seagate Technology, Inc. | Integrated passive magnetic bearing system and spindle permanent magnet for use in a spindle motor |
| US5561335A (en) | 1994-02-25 | 1996-10-01 | Seagate Technology, Inc. | Integrated passive magnetic bearing system and spindle permanent magnet for use in a spindle motor |
| US6172847B1 (en) | 1997-03-27 | 2001-01-09 | Nsk Ltd. | Rotational assembly for disc drive device having small runout and reduced axial displacement |
| US20040046467A1 (en) | 2000-11-10 | 2004-03-11 | Delta Electronics Inc. | Magnetic bearing assembly |
| US20030042812A1 (en) | 2001-09-05 | 2003-03-06 | The Regents Of The University Of California | Passive magnetic bearing for a horizontal shaft |
| US20030117031A1 (en) | 2001-12-24 | 2003-06-26 | Industrial Technology Research Institute | Magnetic bearing |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2887153A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-24 | Montres Breguet SA | Magnetic centring device |
| CN104730906A (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-24 | 宝玑表有限公司 | Magnetic centring device |
| US9727026B2 (en) | 2013-12-19 | 2017-08-08 | Montres Breguet Sa | Magnetic centring device |
| CN104730906B (en) * | 2013-12-19 | 2017-09-29 | 宝玑表有限公司 | Magnetic centering device, works of a clock or watch and clock and watch containing the centering device that is magnetic |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2503104B1 (en) | Turbo engine | |
| DE69810677T2 (en) | Permanent magnet synchronous motor | |
| DE112018003942T5 (en) | Magnetic generating device for a motor, soft magnetic core and method for producing a magnet | |
| DE102006060047A1 (en) | Electric machine with hybrid bearings | |
| DE3327123A1 (en) | Drive arrangement for signal-processing devices | |
| EP2073351A1 (en) | Secondary of a linear drive | |
| DE102017102242A1 (en) | USE OF MAGNETIC FIELDS IN ELECTRIC MACHINES | |
| DE102008062679A1 (en) | Fluid dynamic storage system | |
| DE102006051018B3 (en) | Spindle motor with radial and axial bearing systems | |
| DE102017002561A1 (en) | electric motor | |
| DE102008035509A1 (en) | Magnetic axial bearing for initiating axial force, has bearing part provided with permanent magnet and flux guide elements provided on opposing end faces of magnet, and other elements provided at mutual spacing with respect to each other | |
| DE102007059466B4 (en) | Electric motor with magnetic thrust bearing | |
| DE102019106064A1 (en) | Spindle motor | |
| DE102007017645B3 (en) | Hybrid bearing for mounting rotatable part relative to fixed part has fluid-dynamic thrust bearing and magnetic bearing, where magnetic bearing has pair of axial adjacent permanent magnet rings on rotatable part | |
| DE102015213022A1 (en) | electric motor | |
| WO2009003855A1 (en) | Electric machine | |
| DE102007059467B4 (en) | Magnetic thrust bearing | |
| DE102015013662A1 (en) | electric motor | |
| DE102008016634B4 (en) | Spindle motor with combined fluid dynamic and magnetic bearing system | |
| WO2017036727A1 (en) | Rotor for an electric motor of an electric compressor | |
| DE102007017644B4 (en) | hybrid bearings | |
| DE102014014040A1 (en) | electric motor | |
| DE102007027060B4 (en) | Permanent magnet motor with axially magnetized pull magnet | |
| DE102017123624A1 (en) | electric motor | |
| EP3196471B1 (en) | Vacuum pump |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R021 | Search request validly filed |
Effective date: 20120503 |
|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20150217 |
|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |