DE60002401T2

DE60002401T2 - Lagerstruktur für Flachmotoren

Info

Publication number: DE60002401T2
Application number: DE60002401T
Authority: DE
Inventors: Rikuo Obara
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: DE60002401D1; JP2001027231A; US6420809B1; EP1069669B1; EP1069669A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerstruktur für einen Flachmotor als Antriebsmotor für Magnetplattenantriebe oder Kühlgebläse in Büroautomationseinrichtungen.
Gebläse werden in den Chassiswänden von Computern und Peripherieeinrichtungen eingebaut, die eine große Anzahl von Wärme abgebenden elektronischen Schaltungen aufweisen, um die warme Luft aus dem Inneren des Chassis abzuführen und die Innentemperatur niedrig zu halten. Ferner können elektronische Schaltungen, wie Zentraleinheiten (CPUs), die große Wärmemengen erzeugen, mit eigenen Kühlgebläsen versehen werden, die Luft über Kühlrippen hinweg blasen, um die Wärme abzuführen.
Nachstehend wird der bekannte Stand der Technik anhand von Fig. 20 beschrieben, die eine Schnittansicht eines herkömmlichen Gebläses darstellt, das in der US-Patentschrift 4 620 139 beschrieben ist. Dieses Gebläse FM hat einen zylindrischen Lagerhalter 51 in der Mitte des tassenförmigen Motorgehäuses 50. In dem Raum 52 auf der Innenseite des Motorgehäuses 50 sind mehrere Stützen 53 angeordnet. Oben auf einer Ständerjochplatte 54 ist eine Schaltungsplatte 55 mit gedruckter Verdrahtung angeordnet, die auf der Schulter des Lagerhalters 51 und oben auf den Stützen 53 ruht. Auf der Oberseite der Schaltungsplatte 55 ist eine Vielzahl von Ständerwicklungen 56 befestigt.
An den Innenseiten der oberen und unteren Ränder des Lagerhalters 51 sind zwei Kugellager 57, 58 angeordnet, und durch die inneren Laufringe dieser Lager wird eine drehbare Welle 59 in der Einbaulage gehalten. Von der Mitte eines Läufers 62 ragt ein tassenförmiger Vorsprung 60 nach innen, an dessen Umfang Gebläseflügel 61 angebracht sind. Die Spitze der drehbaren Welle 59 ist in den Vorsprung 60 eingeführt und darin befestigt, so daß die Welle 59 und der Läufer 62 sich frei relativ zum Motorgehäuse 50 drehen können. An der Innenseite des Läufers 62 ist ein Läufermagnet 63 gegenüber der Ständerwicklung 56 angeordnet, die auf der Schaltungsplatte 55 angebracht ist. An der Rückseite des Läufermagneten 63 ist das Läuferjoch 64 angebracht.
Bei dem vorstehend beschriebenen Gebläse-Flachmotor wird der Läufer 62 durch die auf die Läufermagnete 63 durch das Magnetfeld ausgeübte Zugkraft in Drehung versetzt, das in der Läuferwicklung 56 durch elektronische Bauteile auf der gedruckten Schaltungsplatte 55 erzeugt wird. Um eine stabile Drehung des Läufers 62 zu ermöglichen und Vibrationen in radialer und axialer Richtung zu unterdrücken, ist die Welle 59 durch die beiden Kugellager 57, 58, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, drehbar gelagert.
Aufgrund des Trends, verschiedene Arten von Büroautomationseinrichtungen immer kleiner und dünner auszubilden, besteht ein Bedürfnis nach kleineren und dünneren Gebläsen. Herkömmliche Motoren, wie der vorstehend beschriebene, bei denen zwei Lager mit einem Spalt zwischen ihnen angeordnet sind, um ein Drehlager zu bilden, haben einen Aufbau, der verhindert, daß der Motor kleiner und dünner gemacht werden kann, und darüber hinaus verwenden sie zwei sehr kostspielige Kugellager.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe, die Nachteile des herkömmlichen dünnen, vorstehend beschriebenen Gebläses zu vermeiden, mit dem Ziel, dazu beizutragen, Büroautomationseinrichtungen kompakter und dünner auszubilden. Die neue erfindungsgemäße dünne Gebläse- Lagerstruktur ermöglicht es auch, die Kosten derartiger Motoren zu verringern.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Lagerstruktur für einen Flachmotor, der einen mit Dauermagneten versehenen Läufer, der in der in einem Gehäuse montierten Lagerstruktur drehbar gelagert ist, und eine in dem Gehäuse montierte Ständerstruktur aufweist, wobei das rotierende Magnetfeld, das von der Ständerstruktur gegenüber den Dauermagneten erzeugt wird, die Drehung des Läufers bewirkt, und die Lagerstruktur sich gegenüberliegende innere und äußere Lagerteile jeweils mit einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring und Kugeln aufweist, die in Rillen in den Laufringen rollen, gekennzeichnet durch ein Gleitlager, das zylindrisch geformt und auf der einen Seite der Kugeln angeordnet ist, wobei die eine Fläche des Gleitlagers entweder an der inneren oder der äußeren Fläche des einen der sich gegenüberliegenden Lagerteile angebracht ist und die andere Fläche des Gleitlagers einen Spalt zusammen mit dem anderen der sich gegenüberliegenden Lagerteile begrenzt, so daß eine Schräglage des inneren Lagerrings relativ zum äußeren Lagerring begrenzt ist.
Ein zweites Gleitlager, das zylindrisch geformt ist, kann auf der anderen Seite der Kugeln angeordnet sein, wobei die eine Fläche des zweiten Gleitlagers entweder an der inneren oder der äußeren Fläche des einen der sich gegenüberliegenden Lagerteile angebracht ist und die andere Fläche des Gleitlagers einen Spalt zusammen mit dem anderen gegenüberliegenden Lagerteil begrenzt.
Das oder jedes Gleitlager kann auf dem inneren oder äußeren Laufring angeordnet seien.
Der innere oder äußere Laufring kann abgestuft sein oder eine Verlängerung oder Verlängerungen aufweisen.
Der innere oder äußere Lagerteil kann eine Verlängerung oder Verlängerungen aufweisen.
Die äußere Fläche des Gleitlagers kann an dem äußeren Lagerteil befestigt sein, und der äußere Lagerteil kann eine äußere Laufringhülse aufweisen, die auf seinem äußeren Laufring passend angebracht ist.
Das oder jedes Gleitlager kann ein gesintertes, ölimprägniertes oder ein nicht-ölimprägniertes trockenes oder ein Fluid-Lager sein.
Nachstehend werden Beispiele erfindungsgemäßer Lagerstrukturen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin stellen dar:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Verbundlagers, das in der ersten Ausführungsform benutzt wird,
Fig. 3 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht eines Gebläses, das die erste Ausführungsform des Lagers aufweist,
Fig. 4 eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach-Verbundlager aufweist,
Fig. 5 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführung der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 6 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach- Verbundlager aufweist,
Fig. 7 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach- Verbundlager aufweist,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach- Verbundlager aufweist,
Fig. 9 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach- Verbundlager aufweist,
Fig. 10 eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach- Verbundlager aufweist,
Fig. 11 eine Schnittansicht einer achten Ausführungsform der Erfindung, die ein Einfach-Verbundlager aufweist,
Fig. 12 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 13 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 14 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 15 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 16 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 17 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 18 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 19 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Zweifach-Verbundlager aufweist,
Fig. 20 eine Schnittansicht eines Beispiels einer bekannten Ausführungsform.
Fig. 1 stellt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung dar, die für ein Axialstromgebläse geeignet ist. Im mittleren Teil befindet sich eine frei drehbare Welle 1 mit einer Buchse 2, die auf dem einen Ende der drehbaren Welle 1 im Preßsitz angeordnet ist. Am äußeren Umfang eines tassenförmigen Jochs 3 sind Gebläseflügel 4 befestigt. Das Joch 3 ist aus einer weichmagnetischen Metallplatte geformt und auf der Buchse 2 passend angebracht. Am inneren Umfang des tassenförmigen Jochs 3 ist ein ringförmiger Dauermagnet 5 befestigt. Die innere Umfangsfläche des Dauermagneten 5 ist magnetisch so ausgebildet, daß sie abwechselnd Nord-(N)- und Süd-(S)-Pole aufweist. Die Welle 1, die Buchse 2, das Joch 3, die Gebläseflügel 4 und der Dauermagnet 5 bilden den Läufer.
Die Motorbasis 7, die den Ständerabschnitt aufweist, ist durch vier Speichen 9 am Gehäuse abgestützt und befestigt, das den Luftkanal des Axialstromgebläses bildet. Im mittleren Teil der Motorbasis 7 befindet sich ein axialer Abschnitt 10. Um die äußere Oberfläche des axialen Abschnitts 10 herum ist ein Ständerkern 12 angeordnet, der dem Dauermagneten 5 zugekehrt ist und um den die Ständerwicklung 11 herumgewickelt ist. An der Innenseite des axialen Abschnitts ist ein Verbundlager 6 anliegend angeordnet, das den Läufer drehbar abstützt. Das Gehäuse 8, die Motorbasis 7, die es abstützt, der axiale Abschnitt 10, die Ständerwicklung 11 und der Ständerkern 12 bilden den Ständer.
Nach Fig. 2 enthält das Verbundlager 6 einen Ring 6b, der den äußeren Laufring des Kugellagers bildet, und ein gesintertes Lager 6c, die an der Innenseite eines Gehäuses 6a befestigt sind. Ein innerer Laufring 6d, der den inneren Laufring des Kugellagers oder Verbundkugellagers bildet, ist in der gleichen Weise wie in einem regulären Kugellager durch Kugeln 6e und Halter 6f abgestützt. Um die gleiche Funktion wie ein normales Kugellager zu erzielen, begrenzt das gesinterte, ölimprägnierte Lager 6c zusammen mit dem Verlängerungsteil des inneren Laufrings 6d einen geeignet bemessenen Spalt, um eine radiale Vibration des rotierenden Teils zu unterdrücken.
Die Axialbelastung wird durch die relative Lage von Dauermagnet 5 und Läuferkern 12 bewirkt und durch den Kugellagerabschnitt abgestützt. An der Spitze der rotierenden Welle 1 ist ein Sicherungsring 13 angebracht, um zu verhindern, daß sich der rotierende Teil löst.
Herkömmliche Axialgebläsemotoren enthalten eine Vielzahl von Ständerkernen, die um die rotierende Welle in gleichen Winkelabständen herum angeordnet sind und in die Abführrichtung zeigen. Bei dem erfindungsgemäßen Axialgebläsemotor gemäß Fig. 3 sind jedoch viele dieser · Ständerkerne weggelassen. In dem durch das Weglassen dieser Ständerkerne frei gewordenen Raum auf der Motorbasis 7 können elektronische Bauteile, z. B. ein Schaltkreis IC 14a und ein Läuferpositionsbestätigungs-Hall- Element 14b, auf der gedruckten Schaltungsplatte 14 angeordnet werden.
Der Schaltkreis IC 14a schaltet in Abhängigkeit von der durch das Hall-Element 14b gemessenen Drehwinkellage des rotierenden Abschnitts die an die Ständerwicklungen 11 angelegte Spannung um, so daß an den Enden der Ständerkerne 12 ein rotierendes Magnetfeld gebildet wird, das den Dauermagneten 5 in Drehung versetzt.
Das erfindungsgemäße Verbundlager kann zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in verschiedenen anderen Ausführungsformen angewandt werden. Nachstehend werden verschiedene andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbundlagers anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Das erfindungsgemäße Verbundlager wird in zwei Grund-Konfigurationen angewandt:
(1) Ein Verbundlager, das ein einreihiges Kugellager und ein einziges, gesintertes, ölimprägniertes Lager aufweist, das auf seiner einen Seite angebracht ist (nachstehend als Einfach-Verbundlager bezeichnet). Varianten dieser Art von Konfigurationen werden nachstehend anhand der Fig. 4 bis 11 beschrieben.
(2) Ein Verbundlager, das mit einem einreihigen Kugellager und zwei gesinterten, ölimprägnierten Lagern versehen ist, die beiderseits des Kugellagers angeordnet sind (nachstehend als Zweifach-Verbundlager bezeichnet). Varianten dieser Konfiguration werden anhand der Fig. 12 bis 19 beschrieben.
Nachstehend werden die Besonderheiten dieser Konfigurationen generell beschrieben.
1. Einfach-Verbundlager: Da es nur ein gesintertes, ölimprägniertes Lager aufweist, um eine Schräglage (Neigung oder ein Kippen) zu verhindern, hat es gegenüber dem Zweifach-Verbundlager Herstellungs- und Kostenvorteile, jedoch eine etwas geringere Schräglage-Genauigkeit.
2. Zweifach-Verbundlager: Da es zwei gesinterte, ölimprägnierte Lager aufweist, um eine Schräglage zu verhindern, hat es etwas geringere Herstellungs- und Kostenvorteile im Vergleich zu dem Einfach-Verbundlager, jedoch eine etwas größere Schräglage- Genauigkeit.
Nachstehend wird jede Verbundlagerstruktur ausführlich beschrieben.

1. Einfach-Verbundlager

Das Einfach-Verbundlager nach Fig. 4 ist zur Einhaltung (Begrenzung) der Schräglage (Neigung) der Achse in einem zulässigen Bereich mit einem äußeren Laufring 22 versehen, dessen Breite gleich der Hälfte der Breite L des inneren Laufrings 21 ist, von dem er durch einen Spalt getrennt ist. In Rillen auf der Außenseite des inneren Laufrings 21 und der Innenseite des äußeren Laufrings 22 sind Kugeln 23 eingesetzt. Die Kugeln 23 werden durch einen Halter 25 (Käfig) in den Kugelrollen gehalten. Die äußere Form des inneren Laufrings 21 ist sehr genau bearbeitet und hat eine Kugelrille, wie vorstehend beschrieben. Die Außenseite des äußeren Laufrings 22 sitzt passend in einer äußeren Laufringhülse 26, die zylindrisch aus Metall hergestellt ist und eine Breite L hat.
In dem Raum auf der, einen Seite des äußeren Laufrings 22, der Kugeln 23 und des Halters 25 ist ein zylindrisch geformtes, gesintertes, ölimprägniertes Lager 24 passend eingesetzt. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 hat einen Außendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser der äußeren Laufringhülse 26 ist, und einen Innendurchmesser, der etwas größer als der Außendurchmesser des inneren Laufrings 21 ist. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 begrenzt daher zusammen mit der äußeren Umfangsfläche des inneren Laufrings 21 einen engen Spalt g und liegt passend und fest an der Innenseite der äußeren Laufringhülse 26 an. Um eine Schräglage (Neigung oder ein Kippen) über den zulässigen Bereich hinaus zu verhindern, muß die erforderliche Spaltweite durch sehr genaue Bearbeitung sichergestellt sein.
Wenn sich während des Betriebs des Einfach-Verbundlagers die Seite des äußeren Laufrings 22 oder inneren Laufrings 21 neigt, berührt der eine Rand der Fläche B des gesinterten, ölimprägnierten Lagers 24 die Fläche A des inneren Laufrings 21, so daß verhindert wird, daß sich die Welle weiter neigt. Die Größe der zulässigen Schräglage oder Neigung kann durch die Größe des die Schräglage (Neigung) begrenzenden Spalts g bestimmt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hat das Einfach-Verbundlager im wesentlichen einen Aufbau, bei dem ein Schräglagebegrenzungsspalt g auf der Seite des inneren Laufrings 21 vorgesehen ist. Ähnliche Konstruktionen sind in den Fig. 6, 8 und 10 dargestellt, die nachstehend ausführlich beschrieben werden.
Die Einfach-Verbundlagerstruktur nach Fig. 6 weist ein Einfach-Verbundlager auf, bei dem auf der Seite des inneren Laufrings 21 ein Schräglagebegrenzungsspalt g vorgesehen ist. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 mit dem Außendurchmesser C, dem Innendurchmesser B und der Weite W ist mit dem Einfach-Kugellager zusammengebaut, das den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 (Käfig) aufweist. Nach Fig. 6 ist bei diesem Aufbau keine äußere Laufringhülse vorhanden. Statt dessen ist die äußere Fläche des gesinterten, ölimprägnierten Lagers 24 mit dem gegenüberliegenden Teil verbunden oder im Preßsitz darin eingesetzt, um den Schräglagebegrenzungsspalt g zu erhalten.
Diese Ausführungsform ermöglicht das Weglassen der äußeren Laufringhülse 26, die bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist, und den unmittelbaren Zusammenbau mit dem gegenüberliegenden Teil. Sie hat daher den Vorteil, daß die radialen Abmessungen kleiner gehalten werden können.
Die in Fig. 8 dargestellte Einfach-Verbundlagerstruktur hat ein Einfach-Verbundlager und einen Schräglagebegrenzungsspalt g, der auf der Seite des inneren Laufrings 21 vorgesehen ist. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 ist mit der einzigen Kugellagerstruktur zusammengebaut, die den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 aufweist. Der äußere Laufring 22 hat einen einen großen Innen- Durchmesser F aufweisenden Abschnitt, der so bearbeitet ist, daß er eine Stufe aufweist, und daß gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 liegt im Preßsitz an der Innenseite dieses abgestuften äußeren Laufrings 22 an oder ist daran befestigt, um den Schräglagebegrenzungsspalt g zu erhalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Verbundlagerstruktur bildet das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 eine massive, einstückige Einheit mit dem äußeren Laufring 22. Die Vorteile dieses Aufbaus bestehen darin, daß er einfach zu benutzen und zu handhaben ist, kein Außenlaufring-Abstandshalter erforderlich ist, die radiale Abmessung kleiner gewählt werden kann und die Herstellungskosten verringert werden können. Die Zusammenbaugenauigkeit ist ebenfalls hoch.
Die Einfach-Verbundlagerstruktur nach Fig. 10 weist ein Einfach-Verbundlager und einen auf der Seite des inneren Laufrings 21 vorgesehenen Schräglagebegrenzungsspalt g auf. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 ist mit dem einzigen Kugellager zusammengebaut, das den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 aufweist. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 sitzt im Preßsitz an der radial inneren Fläche des äußeren Laufrings 22 oder ist mit dieser verbunden, um den Schrägelagebegrenzungsspalt g mit den Abmessungen A und B in Bezug auf den inneren Laufring 21 zu erhalten.
Bei der Verbundlagerstruktur in dieser Ausführungsform sind der Außendurchmesser des inneren Laufrings 21 und der Innendurchmesser des äußeren Laufrings 22 entsprechend den genormten Lagerabmessungen gewählt, und das gesinterte, ölimprägnierte Lager 24 bildet eine massive einstückige Einheit mit- dem äußeren Laufring 22. Die Vorteile dieses Aufbaus bestehen darin, daß er einfach zu benutzen und zu handhaben ist, kein äußerer Laufringabstandshalter erforderlich ist und der äußere Laufring nicht mit einer Stufe ausgebildet zu werden braucht. Infolgedessen kann dieser Aufbau mit kleinsten radialen Abmessungen, geringen Herstellungskosten und hoher Zusammenbaugenauigkeit hergestellt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, weist eine Einfach-Verbundlagerstruktur einen inneren Laufring 21 mit einer Breite L in einer Größe, die zur Begrenzung der Schrägstellung der Achse in dem zulässigen Bereich erforderlich ist, und einen äußeren Laufring 22 mit einer Breite, die halb so groß wie die Breite L ist, der über der axial äußeren Hälfte des inneren Laufrings 21 angebracht und von dem inneren Laufring 21 durch einen Spalt getrennt ist. Die Kugeln 23 sind in diesem Spalt zwischen den Laufringen angeordnet und ruhen in Rillen der Laufringe. Die Kugeln werden durch Halter 25 daran gehindert, aus den Rillen auszutreten. Der innere Laufring 21 hat eine äußere, sehr genau hergestellte Form, ist einstückig und mit der erwähnten Kugelrille versehen. Der äußere Laufring 22 ist im Preßsitz in der äußeren Laufringshülse 26 angeordnet, die aus Metall in zylindrischer Form mit der Breite L hergestellt ist.
Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 ist in dem durch die inneren Teile des äußeren Laufrings 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildeten Raum angeordnet. Wie Fig. 5 zeigt, hat das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 einen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser der äußeren Laufringhülse 26 ist, und einen Innendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des inneren Laufrings 21 ist. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 sitzt daher im Preßsitz fest an der Außenseite des inneren Laufrings 21 und begrenzt zusammen mit der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings 22 einen engen Spalt g. Die Weite dieses Schräglagebegrenzungsspalts g wird durch entsprechende Wahl der Durchmesser C und D (siehe Fig. 5) so bestimmt, daß eine Schräglage der Achse über den zulässigen Bereich hinaus verhindert wird, so daß eine extrem genaue Bearbeitung erforderlich ist.
Wenn sich der äußere Laufring 22 oder der innere Laufring 21 während des Betriebs dieses Einfach-Verbundlagers schräg stellt, berührt der Rand der Oberfläche C des gesinterten, ölimprägnierten Lagers 27 die Oberfläche D der äußeren Laufringhülse 26, so daß eine weitergehende Schrägstellung verhindert wird. Die Größe der zulässigen Schräglage der Achse kann durch entsprechende Bemessung des Schräglagebegrenzungsspalts g bestimmt werden.
Die Fig. 7, 9 und 11 zeigen grundsätzlich ähnliche Konstruktionen, wie vorstehend beschrieben, bei denen ein Einfach-Verbundlager einen Schräglagebegrenzungsspalt g aufweist, der auf der Seite des inneren Laufrings 21 ausgebildet ist. Diese Konstruktionen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Einfach-Verbundlager ist der Schräglagebegrenzungsspalt g mit dem äußeren Laufring 22 ausgebildet. Das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 mit der Breite I und dem Außendurchmesser C, das den vorgeschriebenen Schräglagebegrenzungsspalt g begrenzt, ist im Preßsitz auf den inneren Laufring 21 aufgesetzt oder mit diesem verbunden, so daß es einen Spalt S mit der Endfläche des äußeren Laufrings 22 begrenzt.
Der äußere Laufring 22 ist im Preßsitz an der Innenseite des gegenüberliegenden Teils mit dem Innendurchmesser E angeordnet oder mit dieser verbunden, so daß er zusammen mit der Innenseite des gegenüberliegenden Teils den Schräglagebegrenzungsspalt g begrenzt.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Verbundlageranordnungen haben den Vorteil, daß sie eine Verringerung der diametralen Abmessung ermöglichen.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Einfach-Verbundlager wird der Schräglagebegrenzungsspalt g mit der Seite des äußeren Laufrings 22 gebildet.
Bei dem einzigen Kugellager, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet ist, hat der äußere Laufring 22 einen bearbeiteten abgestuften Abschnitt mit einem größeren Durchmesser F, und das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 ist im Preßsitz auf dem inneren Laufring 21 angeordnet oder mit diesem verbunden, um eine Anordnung zu bilden, die den Schräglagebegrenzungsspalt g mit dem den großen Durchmesser F aufweisenden Teil und auch den Spalt S mit der Endseite des äußeren Laufrings bildet.
Bei diesem Aufbau ist das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 fest mit dem inneren Laufring 21 V verbunden, um ein einstückiges Einfach-Verbundlager zu bilden. Diese Ausführungsform ist einfach zu benutzen, leicht zu handhaben und benötigt keinen äußeren Laufring-Abstandshalter und ist daher im Hinblick auf die Kosten und weil sie eine Verringerung der Abmessungen in Durchmesserrichtung ermöglicht vorteilhaft. Auch die Zusammenbaugenauigkeit ist hoch.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Einfach-Verbundlager ist der Schräglagebegrenzungsspalt g mit der Seite des äußeren Laufrings 22 gebildet.
Bei dem Einfach-Verbundlager, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet ist, ist das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 im Preßsitz auf dem inneren Laufring 21 angeordnet oder mit diesem verbunden, um einen Aufbau zu bilden, der den Schräglagebegrenzungsspalt g zwischen dem Innendurchmesserteil G des äußeren Laufrings 22 und dem Außendurchmesserteil C des gesinterten, ölimprägnierten Lagers 27 bildet.
Bei diesem Aufbau ist das gesinterte, ölimprägnierte Lager 27 fest mit dem inneren Laufring 21 verbunden, um ein einteiliges Einfach-Verbundlager zu bilden, bei dem der Außendurchmesser des inneren Laufrings 21 und der Innendurchmesser des äußeren Laufrings 22 entsprechend den genormten Lagerabmessungen bearbeitet sind. Dieser Aufbau ist einfach zu benutzen, leicht zu handhaben und benötigt keinen Außenlaufring-Abstandshalter oder keine Außenlaufring-Abstufungsbearbeitung und ist daher äußerst vorteilhaft hinsichtlich der Kosten und weil er eine Verringerung der Abmessungen in Durchmesserrichtung ermöglicht. Asch die Zusammenbaugenauigkeit ist hoch.

2. Zweifach-Verbundlager

Das in Fig. 12 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen inneren Laufring 21 mit einer derart bemessenen Breite L, wie sie zur Begrenzung der Schräglage der Achse in dem zulässigen Bereich erforderlich ist, und einen äußeren Laufring 22 mit einer Breite, die gleich der Breite L ist, der über der Außenseite des inneren Laufrings 21 angebracht und von dem inneren Laufring 21 durch einen Spalt getrennt ist. In dem mittleren Raum zwischen den beiden Laufringen sind Kugeln 23 in einer Rille in der Außenseite des inneren Laufrings 21 und einer Rille in der Innenseite des äußeren Laufrings 22 angeordnet. Die Kugeln 23 werden durch Halter 25 daran gehindert, aus den Kugelrillen auszutreten. Der innere Laufring 21 ist äußerst genau bearbeitet und in einem Stück mit hoher Genauigkeit in einer Form hergestellt, die die erwähnte Kugelrille aufweist.
In dem Raum zwischen dem inneren Laufring 21 und dem äußeren Laufring 22 sind beiderseits der Kugeln 23 halbgesinterte, ölimprägnierte Lager 28 und 29, jeweils mit der Breite I, angeordnet. Der Außendurchmesser der halbgesinterten, ölimprägnierten Lager 28 und 29 ist gleich dem Innendurchmesser des äußeren Laufrings 22, und der Innendurchmesser der Lager 28 und 29 ist etwas größer als der Außendurchmesser des inneren Laufrings 21. Die halbgesinterten, ölimprägnierten Lager 28 und 29 sitzen daher im Preßsitz fest an der Innenseite des äußeren Laufrings 22 und begrenzen zusammen mit der Umfangsfläche des inneren Laufrings 21 einen engen Spalt g. Um zu verhindern, daß die Schräglage den zulässigen Bereich überschreitet, ist der Schräglagebegrenzungsspalt g durch die Durchmesser A und B gemäß Fig. 12 bestimmt, sodaß eine äußerst genaue Bearbeitung erforderlich ist.
Wenn sich während des Betriebs des Zweifach-Verbundlagers entweder die Seite des äußeren Laufrings 22 oder des inneren Laufrings 21 neigt oder schrägstellt, berührt ein Teil der einen Oberfläche B des halbgesinterten, ölimprägnierten Lagers 28 oder 29 die Oberfläche A des inneren Laufrings 21, so daß eine weitere Schrägstellung oder Neigung der Achse verhindert wird. Die Größe der Schrägstellung oder des Neigungswinkels der Achse kann durch die Weite des Schrägstellungsbegrenzungsspalts g bestimmt werden.
Die Fig. 14, 16 und 18 stellen im Prinzip ähnliche Anordnungen wie die obigen dar. Sie haben ein Zweifach- Verbundlager mit einem Schräglagebegrenzungsspalt g auf der Außenseite des inneren Laufrings 21. Diese Anordnungen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Das in Fig. 14 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g auf der Außenseite des inneren Laufrings 21 ausgebildet ist.
Die gesinterten, ölimprägnierten Lager 28 und 29, die auf den Außendurchmesser C, den Innendurchmesser B und die Breite L bearbeitet sind, sitzen im Preßsitz auf jeder Seite des äußeren Laufrings 22 des Einreihen-Kugellagers, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet wird, und bilden somit eine Anordnung, die mit dem inneren Laufring 21 den Schräglagebegrenzungsspalt g begrenzt.
Bei dieser Ausführungsform können die sich gegenüberliegenden Teile hinsichtlich ihrer Form frei ausgebildet und direkt zusammengebaut werden, so daß die sich gegenüberliegenden Teile keine äußere Ringhülse 26 benötigen. Dies hat den Vorteil, daß der Durchmesser der Anordnung verringert werden kann.
Das in Fig. 16 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt an dem inneren Laufring 21 ausgebildet ist.
Die gesinterten, ölimprägnierten Lager 28 und 29, die auf den äußeren Durchmesser C, den inneren Durchmesser B und die Breite L bearbeitet sind, sitzen im Preßsitz am Innendurchmesserteil der äußeren Laufringhülse 26 (dem äußeren Laufring des Verbundlagers) und drücken auf jede Seite des äußeren Laufrings 22 des Einreihen- Kugellagers, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet wird, so daß sie einen Aufbau haben, der den Schräglagebegrenzungsspalt g ohne äußere Laufringhülse 26 bildet. Bei dieser Ausführungsform wird der äußere Durchmesser des Verbundlagers groß, doch hat der einstückige Aufbau den Vorteil, daß er sich einfach handhaben und zusammenbauen läßt.
Das in Fig. 18 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g an dem inneren Laufring 21 ausgebildet ist.
Die gesinterten, ölimprägnierten Lager 28 und 29, die auf den äußeren Durchmesser F, den inneren Durchmesser B und die Breite I bearbeitet sind, sitzen im Preßsitz am Innendurchmesserteil der äußeren Laufringhülse 26 und drücken in die den großen Durchmesser F aufweisenden Abschnitte auf beiden Seiten des äußeren Laufrings 22 des Einreihen-Kugellagers, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet wird, und bilden somit einen einstückigen Aufbau, der den Schräglagebegrenzungsspalt g mit den Seiten des inneren Laufrings 21 bildet.
Bei dieser Ausführungsform ist keine äußere Laufringhülse erforderlich, und die beiden gesinterten, ölimprägnierten Lager 28 und 29 sind direkt mit dem äußeren Laufring 22 zu einer einstückigen Anordnung zusammengebaut, so daß sie einen kompakteren Aufbau und kleinere radiale Abmessungen hat.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 enthält ein Zweifach-Verbundlager einen inneren Laufring 21 mit einer Breite L, die so gewählt ist, daß die Neigung oder Schräglage der Achse im zulässigen Bereich bleibt, und einen äußeren Laufring 22 mit einer Breite, die gleich der erwähnten Breite L ist, und der oberhalb der Außenseite des inneren Laufrings 21 angeordnet und von diesem durch einen Spalt getrennt ist. In dem mittleren Raum zwischen den beiden Laufringen sitzen Kugeln 23 in einer Rille in der Außenseite des inneren Laufrings 21 und einer Rille in der Innenseite des äußeren Laufrings 22. Die Kugeln 23 werden durch Halter 25 daran gehindert, aus den Kugelrillen auszutreten. Der innere Laufring 21 ist äußerst genau einstückig und mit einer Form hergestellt, die die erwähnte Laufrille aufweist.
In dem Raum zwischen dem inneren Laufring 21 und dem äußeren Laufring 22 beiderseits der Kugeln 23 sind halbgesinterte, ölimprägnierte Lager 30 und 33 mit der Breite I passend eingesetzt. Die Außendurchmesser der halbgesinterten, ölimprägnierten Lager 30 und 31 sind etwas kleiner als der Innendurchmesser des äußeren Laufrings 22, und ihre Innendurchmesser sind gleich dem Außendurchmesser des inneren Laufrings 21. Die halbgesinterten, ölimprägnierten Lager 30 und 31 sitzen daher im Preßsitz auf der Außenseite des inneren Laufrings 21 und begrenzen zusammen mit der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings 22 einen engen Spalt g. Die Weite dieses Schräglagebegrenzungsspalts g ist, um zu verhindern, daß die Schräglage oder Neigung den zugelassenen Bereich überschreitet, durch die Abmessungen C und G gemäß Fig. 13 bestimmt, sodaß eine sehr genaue Bearbeitung erforderlich ist.
Wenn sich während des Betriebs dieses Zweifach-Verbundlagers entweder der äußere Laufring 22 oder der innere Laufring 21 schrägzustellen oder zu neigen beginnt, berührt ein Teil der Oberfläche C der halbgesinterten, ölimprägnierten Lager 30 und 31 die Oberfläche G des äußeren Laufrings 22, so daß eine weitergehende Neigung oder Schräglage der Achse verhindert wird. Die Größe der Schräglage der Achse kann durch die Weite des Schräglagebegrenzungsspalts g bestimmt werden.
Die Fig. 15, 17 und 19 stellen grundsätzlich ähnliche Konstruktionen wie obige dar, bei denen ein Zweifach- Verbundlager einen Schräglagebegrenzungsspalt g an dem inneren Laufring 21 aufweist. Diese Anordnungen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Das in Fig. 15 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g auf der Seite des äußeren Laufrings 22 ausgebildet ist.
Auf den äußeren Durchmesser C, den inneren Durchmesser B und die Breite L bearbeitete, gesinterte, ölimprägnierte Lager 30 und 31 sind im Preßsitz auf dem inneren Laufring 21 angeordnet oder mit diesem verbunden und so angeordnet, daß ein Spalt 5 auf beiden Seiten des äußeren Laufrings 22 des Einreihen-Kugellagers verbleibt, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet wird und mithin einen Aufbau hat, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g zwischen den sich gegenüberliegenden Teilen ausgebildet ist.
Diese Ausführungsform hat einen einstückigen Aufbau, im Gegensatz zu dem in Fig. 17 dargestellten, so daß sowohl die Handhabung als auch das Zusammenbauen einfach sind. Ferner können die sich gegenüberliegenden Teile hinsichtlich ihrer Form frei ausgebildet und direkt zusammengebaut werden, ohne daß eine äußere Ringhülse erforderlich ist. Dies hat den Vorteil, daß die radiale Abmessung kompakter sein kann.
Das in Fig. 17 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g am äußeren Laufring ausgebildet ist.
Zwei gesinterte, ölimprägnierte Lager, die auf die Abmessungen des Außendurchmessers C, des Innendurchmessers B und die Breite I bearbeitet sind, sitzen im Preßsitz auf dem Außendurchmesserteil des inneren Laufrings 21 oder sind mit diesem verbunden und so angebracht, daß ein Spalt S auf jeder Seite des äußeren Laufrings 22 des Einreihen-Kugellagers verbleibt, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet wird, so daß sich ein Aufbau ergibt, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt G an der äußeren Laufringhülse 26 liegt. Bei dieser Ausführungsform ist die äußere radiale Abmessung des Zweifach-Verbundlagers zwar groß, doch hat der einstückige Aufbau den Vorteil, daß er leicht zu handhaben und zusammenzubauen ist.
Das in Fig. 19 dargestellte Zweifach-Verbundlager hat einen Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g am äußeren Laufring 22 ausgebildet ist.
Die gesinterten, ölimprägnierten Lager 30 und 31 mit dem Außendurchmesser C, dem Innendurchmesser B und der Breite I sitzen im Preßsitz auf dem Außendurchmesserteil des inneren Laufrings 21 und sind so angeordnet, daß ein Spalt S mit den Stufenflächen des äußeren Laufrings 22 beiderseits des äußeren Laufrings 22 des Einreihen-Kugellagers verbleiben, das durch den inneren Laufring 21, den äußeren Laufring 22, die Kugeln 23 und den Halter 25 gebildet ist. Mithin ergibt sich ein einstückiger Aufbau, bei dem der Schräglagebegrenzungsspalt g mit den den großen Durchmesser aufweisenden Flächen F gebildet ist, die durch die Abstufung des äußeren Laufrings 22 gebildet sind.
Bei dieser Ausführungsform ist keine äußere Laufringhülse 26 erforderlich, und die beiden gesinterten, ölimprägnierten Lager 30 und 31 sind direkt mit dem äußeren Laufring 22 einstückig zusammengebaut, was den Vorteil hat, daß der Aufbau kompakt ist und kleinere radiale Abmessungen hat.
Vorstehend sind verschiedene Arten erfindungsgemäßer Lager beschrieben worden, doch sind verschiedene andere im Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche liegende Ausführungsformen und Anwendungen möglich. Beispielsweise ist die Verwendung des inneren Laufrings 22 als Dreh- und Anschlagachse ohne Abstände oder Zwischenräume und die Verwendung eines nicht-ölimprägnierten, trockenen Lagers (das äls feste Lager dienende Materialien, z. B. Keramik, Kunststoff und andere, aufweist) anstelle der gesinterten, ölimprägnierten Lager oder ein Fluidlageraufbau oder ein magnetischen Lageraufbau oder der Zusammenbau einer Dichtungsplatte (Dichtungsrille) mit diesem Verbundlager möglich.
Ferner ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden, die für Axialgebläse-Motoren geeignet sind, doch ist der erfindungsgemäße Lageraufbau auch für Motoren geeignet, die in Büroautomationseinrichtungen benutzt werden, z. B. als Floppydisk-Antriebsmotoren, Hartplatten-Antriebsmotoren oder DVD- Antriebsmotoren. Außerdem sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung nicht nur bei Flachmotoren mit drehbarer Welle, sondern auch bei Flachmotoren mit feststehender Achse anwendbar. Die Erfindung ist auch bei Motoren der als bekanntes Beispiel beschriebenen Art anwendbar, bei der der Motor im Ständer eine kernlose Spule aufweist und der Läufermagnet scheibenförmig ist.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben wurde, ermöglicht die Erfindung eine stabile Drehung unter Abstützung der Belastung in radialer und axialer Richtung, wobei nur ein Einreihen-Kugellager benutzt wird. Ferner ist bei diesem Verbundlager die Verringerung der Abmessungen in radialer Richtung im Vergleich zu solchen möglichen, bei denen ein normaler Aufbau aus Zweireihen-Kugellagern benutzt wird, so daß es möglich ist, einen flacheren Radialstromgebläsemotor herzustellen.
Ferner ist bei einem Radialstromgebläsemotor die radiale und axiale Belastung gering, so daß die Lebensdauer des Lagers der eines Kugellagers entspricht. Die Herstellungskosten sind ebenfalls geringer als die eines Zweireihen-Kugellagers.
Wie vorstehend erläutert wurde, ermöglicht die Erfindung einen Aufbau mit nur einem Einreihen-Kugellager, das nur eine Kugelreihe aufweist (die kleinste Einheit, die bei einem Kugellager möglich ist), das zur Lösung des Problems einer Schrägstellung und Vibration in dem inneren und äußeren Laufring ein gesintertes, ölimprägniertes Lager mit dem Ziel aufweist, die Schrägstellung (Neigung) zu vermeiden, wobei der innere oder äußere Laufring eines Einreihen-Kugellagers entweder an der einen Seite oder an beiden Seiten bei einem Aufbau angeordnet ist, der eine schrägstehende oder geneigte Drehachse verhindert und mithin ein in gleichem Maße stabiles Drehlager wie bei herkömmlichen Kugellagern ermöglicht, die wenigstens zwei Kugelreihen benötigen, und bei dem das Lager in Richtung der Drehabstützung dünner ausgebildet werden kann.

Claims

1. Lagerstruktur (6) für einen Flachmotor, der einen mit Dauermagneten (5) versehenen Läufer, der in der in einem Gehäuse (6) montierten Lagerstruktur drehbar gelagert ist, und eine in dem Gehäuse montierte Ständerstruktur aufweist, wobei das rotierende Magnetfeld, das von der Ständerstruktur gegenüber den Dauermagneten erzeugt wird, die Drehung des Läufers bewirkt, und die Lagerstruktur sich gegenüberliegende innere und äußere Lagerteile jeweils mit einem inneren Laufring (21) und einen äußeren Laufring (22) und Kugeln (23) aufweist, die in Rillen in den Laufringen rollen, gekennzeichnet durch ein Gleitlager (24, 27, 28-31), das zylindrisch geformt und auf der einen Seite der Kugeln angeordnet ist, wobei die eine Fläche des Gleitlagers entweder an der inneren oder der äußeren Fläche des einen der sich gegenüberliegenden Lagerteile angebracht ist und die andere Fläche des Gleitlagers einen Spalt zusammen mit dem anderen der sich gegenüberliegenden Lagerteile begrenzt, so daß eine Schräglage des inneren Lagerrings relativ zum äußeren Lagerring begrenzt ist.

2. Lagerstruktur nach Anspruch 1, die ferner ein zweites Gleitlager (24, 27, 28-31) aufweist, das zylindrisch geformt und auf der anderen Seite der Kugeln angeordnet ist, wobei die eine Fläche des zweiten Gleitlagers entweder an der inneren oder der äußeren Fläche des einen der sich gegenüberliegenden Lagerteile angebracht ist und die andere Fläche des Gleitlagers einen Spalt zusammen mit dem anderen gegenüberliegenden Lagerteil begrenzt.

3. Lagerstruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das oder jedes Gleitlager (24, 27, 28-31) auf dem inneren oder äußeren Laufring (21, 22) angeordnet ist.

4. Lagerstruktur nach Anspruch 3, bei der der innere oder äußere Laufring (21, 22) abgestuft ist.

5. Lagerstruktur nach Anspruch 3, bei der der innere oder äußere Laufring (21, 22) eine Verlängerung oder Verlängerungen hat.

6. Lagerstruktur nach Anspruch 3, bei der der innere oder äußere Lagerteil eine Verlängerung oder Verlängerungen hat.

7. Lagerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die äußere Fläche des Gleitlagers (24, 28, 29) an dem äußeren Lagerteil befestigt ist und der äußere Lagerteil eine äußere Laufringhülse (26) aufweist, die auf seinem äußeren Laufring (22) passend angebracht ist.

8. Lagerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das oder jedes Gleitlager ein gesintertes, ölimprägniertes Lager ist.

9. Lagerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das oder jedes Gleitlager ein nicht-ölimprägniertes trockenes Lager ist.

10. Lagerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das oder jedes Gleitlager ein Fluid-Lager ist.

11. Flachmotor mit einer Lagerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Axialgebläse mit einem Motor nach Anspruch 11.

13. Aufzeichnungsträgerplatten-Kopf mit einem Motor nach Anspruch 11.