DE102020131948B3 - Hard disk drive - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einem feststehenden Motorbauteil (10, 12, 14, 114) und einem drehbeweglichen Motorbauteil (16, 36, 18, 118), das mittels eines fluiddynamischen Lagersystems relativ zum feststehenden Motorbauteil drehgelagert ist und von einem elektromagnetischen Antriebssystem (34, 36) drehbar angetrieben ist, wobei das drehbewegliche Motorbauteil eine Nabe (16) umfasst, wobei das Verhältnis zwischen der axialen Höhe h der Nabe (16), gemessen von einer unteren Auflagefläche (16a) bis zu einem oberen Rand (16b) der Nabe (16), und der Masse m der Nabe (16) ohne Anbauteile größer als 0,47 mm/g ist.The invention relates to a spindle motor with a stationary motor component (10, 12, 14, 114) and a rotatable motor component (16, 36, 18, 118), which is rotatably mounted relative to the stationary motor component by means of a fluid dynamic bearing system and is driven by an electromagnetic drive system (34 , 36) is rotatably driven, the rotatable motor component comprising a hub (16), the ratio between the axial height h of the hub (16) measured from a lower bearing surface (16a) to an upper edge (16b) of the hub (16) and the mass m of the hub (16) without attachments is greater than 0.47 mm/g.
Description
Die Erfindung betrifft ein Festplattenlaufwerk mit einem mit Helium gefüllten Gehäuse und mehreren darin angeordneten Speicherplatten, die von einem Spindelmotor drehbar angetrieben sind.The invention relates to a hard disk drive having a housing filled with helium and a plurality of storage disks arranged therein, which are rotatably driven by a spindle motor.
In dem Datenblatt von NMB Technologies Corporation, 39830 Grand River Avenue, Suite B-1, Novi, Mi 48375, USA ist ein Spindelmotor des Typs BLCD FDB SP2B, Brushless 3, Phase DC Motor von MinebeaMitsumi beschrieben, vgl. URL https://www.datasheetarchive.com/whats_new/aa4ffb5921a34a38efee19fa328da3 ce.html. Dieser Spindelmotor umfasst ein feststehendes Motorbauteil und ein drehbewegliches Motorbauteil, das mittels eines fluiddynamischen Lagersystems relativ zum feststehenden Motorbauteil drehgelagert ist und von einem elektromagnetischen Antriebssystem drehbar angetrieben ist, wobei das drehbewegliche Motorbauteil eine Nabe umfasst, und wobei das Verhältnis zwischen der axialen Höhe der Nabe, gemessen von einer unteren Auflagefläche bis zu einem oberen Rand der Nabe, und der Masse der Nabe ohne Anbauteile größer als 0,47 mm/g ist.The data sheet from NMB Technologies Corporation, 39830 Grand River Avenue, Suite B-1, Novi, Mi 48375, USA describes a spindle motor of the type BLCD FDB SP2B, Brushless 3, phase DC motor from MinebeaMitsumi, see URL https: // www.datasheetarchive.com/whats_new/aa4ffb5921a34a38efee19fa328da3 ce.html. This spindle motor comprises a stationary motor component and a rotatable motor component which is rotatably mounted relative to the stationary motor component by means of a fluid dynamic bearing system and is rotatably driven by an electromagnetic drive system, the rotatable motor component including a hub, and wherein the ratio between the axial height of the hub, measured from a lower contact surface to an upper edge of the hub, and the mass of the hub without attachments is greater than 0.47 mm / g.
Die Veröffentlichungen
Festplattenlaufwerke sind nach wie vor eine der günstigsten Massenspeichermedien. Mittlerweile weisen Festplattenlaufwerke eine Speicherkapazität bis zu einigen zehn Terrabyte auf, wobei in Festplattenlaufwerken bis zu zehn Speicherplatten übereinander gestapelt auf dem Spindelmotor befestigt sind.Hard disk drives are still one of the cheapest mass storage media. In the meantime, hard disk drives have a storage capacity of up to a few tens of terabytes, with up to ten storage disks being attached to the spindle motor in a stacked manner in hard disk drives.
Durch die große Anzahl von Speicherplatten und die hierfür benötigte Bauhöhe der Nabe des Spindelmotors hat das rotierende Motorbauteil eine erhebliche Masse, zumal die Nabe des Spindelmotors in der Regel aus Stahl und die Speicherplatten aus Glas bestehen.Due to the large number of storage disks and the height of the hub of the spindle motor required for this, the rotating motor component has a considerable mass, especially since the hub of the spindle motor is usually made of steel and the storage disks are made of glass.
Eine große Rotormasse ist gleichbedeutend mit einem hohen Trägheitsmoment, was zum einen den Stromverbrauch des Festplattenlaufwerks erhöht und zum anderen das Verhalten des Festplattenlaufwerks bei Schockeinwirkung verschlechtert.A large rotor mass is synonymous with a high moment of inertia, which on the one hand increases the power consumption of the hard disk drive and on the other hand worsens the behavior of the hard disk drive in the event of shock.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Festplattenlaufwerk hinsichtlich seines Energieverbrauchs und seiner Schockfestigkeit zu verbessern.It is therefore the object of the invention to improve a hard disk drive with regard to its energy consumption and its shock resistance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Festplattenlaufwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a hard disk drive with the features of claim 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention and further advantageous features are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Festplattenlaufwerk umfasst ein mit Helium gefülltes Gehäuse und acht bis zehn darin angeordnete Speicherplatten, die von einem Spindelmotor drehbar angetrieben sind, wobei der Spindelmotor ein feststehendes Motorbauteil und ein drehbewegliches Motorbauteil umfasst, welches mittels eines fluiddynamischen Lagersystems relativ zum feststehenden Motorbauteil drehgelagert und von einem elektromagnetischen Antriebssystem drehbar angetrieben ist, wobei das drehbewegliche Motorbauteil eine Nabe umfasst. Das Verhältnis zwischen der axialen Höhe der Nabe, gemessen von einer unteren Auflagefläche der Speicherplatten bis zu einem oberen Rand der Nabe, und der Masse der Nabe ohne Anbauteile ist größer als 0,47 mm/g.The hard disk drive according to the invention comprises a housing filled with helium and eight to ten storage disks arranged therein, which are rotatably driven by a spindle motor, the spindle motor comprising a stationary motor component and a rotatable motor component which is rotatably mounted relative to the stationary motor component by means of a fluid dynamic bearing system and is supported by a electromagnetic drive system is rotatably driven, wherein the rotatable motor component comprises a hub. The ratio between the axial height of the hub, measured from a lower support surface of the storage disks to an upper edge of the hub, and the mass of the hub without attachments is greater than 0.47 mm / g.
Besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis zwischen der axialen Höhe der Nabe und der Masse der Nabe mehr als 0,50 mm/g.The ratio between the axial height of the hub and the mass of the hub is particularly preferably more than 0.50 mm / g.
In einer noch bevorzugteren Ausgestaltung ist das Verhältnis zwischen der axialen Höhe der Nabe und der Masse der Nabe größer als 0,55 mm/g.In an even more preferred embodiment, the ratio between the axial height of the hub and the mass of the hub is greater than 0.55 mm / g.
Die maximale Höhe der Nabe ist auf Grund der genormten Formfaktoren für Festplattenlaufwerke im Wesentlichen vorgegeben. Bekannte Formfaktoren sind z. B. 3,5 Zoll und 2,5 Zoll.The maximum height of the hub is essentially given due to the standardized form factors for hard disk drives. Known form factors are e.g. B. 3.5 "and 2.5".
Die Masse der Nabe ist insbesondere abhängig vom verwendeten Material der Nabe, insbesondere hier Stahl.The mass of the hub is particularly dependent on the material used for the hub, in particular steel here.
Erfindungsgemäß wird es daher angestrebt, die Masse der Nabe gering zu halten bzw. zu reduzieren, sodass das Verhältnis zwischen der Höhe und der Masse der Nabe möglichst groß wird.According to the invention, the aim is therefore to keep the mass of the hub low or to reduce it, so that the ratio between the height and the mass of the hub is as large as possible.
Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass zusätzlich zu den vorhandenen Aussparungen und Bohrungen in der Nabe weitere Bohrungen oder Aussparungen zur Massenreduktion vorgesehen werden.For this purpose, it is provided in particular that, in addition to the existing recesses and bores in the hub, further bores or recesses are provided to reduce mass.
Diese Bohrungen und Aussparungen zur Massenreduktion der Nabe werden vorzugsweise so platziert, dass die strukturelle Steifigkeit der Nabe möglichst wenig beeinträchtigt wird.These bores and recesses for reducing the mass of the hub are preferably placed in such a way that the structural rigidity of the hub is impaired as little as possible.
Bisher betrug die Masse der Nabe eines Spindelmotors zum Antrieb eines 3,5-Zoll-Festplattenlaufwerks typischerweise zwischen 42 und 43 Gramm.Previously, the hub of a spindle motor used to drive a 3.5-inch hard disk drive was typically between 42 and 43 grams.
Durch entsprechende gewichtsreduzierende Bohrungen und Aussparungen lässt sich die Masse der Nabe ohne merkliche Beeinträchtigung der strukturellen Steifigkeit auf beispielsweise 34 bis 37 Gramm reduzieren. Das entspricht einer Massenreduktion im Bereich von 20 %.The Reduce the mass of the hub to, for example, 34 to 37 grams without noticeably impairing the structural rigidity. This corresponds to a mass reduction in the range of 20%.
Die typische Höhe einer Nabe eines Spindelmotors für ein 3,5-Zoll-Festplattenlaufwerk beträgt zwischen 18 mm und 20 mm.The typical height of a hub of a spindle motor for a 3.5 inch hard disk drive is between 18 mm and 20 mm.
Die gewichtsentlasteten Bohrungen und Aussparungen können beispielsweise von der Oberseite der Nabe als Sackbohrungen oder als Durchgangsbohrungen von der Oberseite bis zur Unterseite ausgeführt sein.The weight-relieved bores and recesses can be designed, for example, from the top of the hub as blind bores or as through bores from the top to the bottom.
Ferner kann in der etwa glockenförmigen oder topfförmigen Nabe der ringförmige Hohlraum zur Aufnahme des elektrischen Stators in axialer Richtung nach oben vergrößert werden.Furthermore, in the approximately bell-shaped or pot-shaped hub, the annular cavity for receiving the electrical stator can be enlarged upward in the axial direction.
Festplattenlaufwerke sind mit Helium oder einem leichten inerten Gas gefüllt, um den Luftwiderstand der sich drehenden Speicherplatten zu minimieren.Hard disk drives are filled with helium or a light inert gas to minimize drag from the rotating storage disks.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.
Hierbei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
-
1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Spindelmotors eines erfindungsgemäßen Festplattenlaufwerks mit auf der Nabe befestigten Speicherplatten. -
2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung des Rotorbauteils eines Spindelmotors mit darauf befestigten Speicherplatten. -
3 zeigt einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung des Rotorbauteils eines Spindelmotors mit darauf befestigten Speicherplatten. -
4 zeigt einen Schnitt durch das Rotorbauteil des Spindelmotors von1 .
-
1 shows a section through a first embodiment of a spindle motor of a hard disk drive according to the invention with storage disks attached to the hub. -
2 shows a section through a second embodiment of the rotor component of a spindle motor with storage disks fastened thereon. -
3 shows a section through a third embodiment of the rotor component of a spindle motor with storage disks fastened thereon. -
4th FIG. 13 shows a section through the rotor component of the spindle motor of FIG1 .
Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte
Das Lagersystem ist als konisches fluiddynamisches Lagersystem mit zwei gegeneinander wirkenden konischen fluiddynamischen Lagern ausgebildet. An der Welle
Das drehbare Motorbauteil umfasst eine Nabe
Bei der Montage des Lagersystems wird beispielsweise die Welle
Die Lagerspalte
Die jeweils außenliegenden Enden der Lagerspalte
Die im Inneren des Lagersystems liegenden Enden der Lagerspalte
Die Lagerflächen der Lagerkonusse
Die beiden konusförmigen Fluidlager wirken insofern gegeneinander, als dass diese das Lagerfluid in Richtung der jeweils zugeordneten Pumpdichtung
Um eine Zirkulation des Lagerfluids in den Lagerspalten
Die Nabe
Am Innenumfang der Nabe
Bei dem dargestellten Lagersystem mit zwei separaten konischen Lagern und jeweils Lagerspalten
Die axiale Sackbohrung
Da das Festplattenlaufwerk mit Helium befüllt ist, muss das Gehäuse des Festplattenlaufwerks die notwendige Heliumdichtigkeit aufweisen. Daher ist die Öffnung der Sackbohrung
Das obere freie Ende der Welle
Erfindungsgemäß sind Maßnahmen vorgesehen, um die Masse
Zur Verringerung ihrer Masse
Anstelle von Sackbohrungen
Beim Spindelmotor von
Das Rotorbauteil besteht aus der Nabe
An ihrer unteren Umfangsfläche weist die Nabe eine Auflagefläche
Auf der Oberseite der Nabe
Die Höhe
Die Masse
Die Höhe
Das Verhältnis zwischen der Höhe
Die Höhe
Das Verhältnis zwischen der Höhe
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- BasisplatteBase plate
- 1212th
- Wellewave
- 12a, b, c12a, b, c
- BohrungenDrilling
- 14, 11414, 114
- LagerkonusBearing cone
- 1616
- Nabehub
- 16a16a
- AuflageflächeSupport surface
- 16b16b
- oberer Randupper edge
- 18,11818.118
- Abdeckungcover
- 20, 12020, 120
- LagerspaltBearing gap
- 22, 12222, 122
- äußerer Dichtungsspaltouter sealing gap
- 24, 12424, 124
- RezirkulationskanalRecirculation channel
- 26, 12626, 126
- LagerrillenBearing grooves
- 28, 12828, 128
- innerer Dichtungsspaltinner sealing gap
- 30, 13030, 130
- PumpdichtungPump seal
- 3232
- Freiraumfree space
- 3434
- StatoranordnungStator assembly
- 3636
- RotormagnetRotor magnet
- 3838
- DrehachseAxis of rotation
- 4040
- Freiraumfree space
- 4242
- GewindebohrungThreaded hole
- 4444
- MetallstiftMetal pin
- 4646
- SackbohrungBlind hole
- 4848
- AussparungRecess
- 5050
- SpeicherplatteStorage disk
- 5252
- AbstandhalterSpacers
- 5454
- HalteklammerRetaining clip
- 5656
- Schraube screw
- hH
- Höhe der NabeHeight of the hub
- mm
- Masse der NabeMass of the hub
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020131948.7A DE102020131948B3 (en) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Hard disk drive |
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DE102020131948.7A Active DE102020131948B3 (en) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Hard disk drive |
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- 2020-12-02 DE DE102020131948.7A patent/DE102020131948B3/en active Active
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Legal Events
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