DE102022121142A1 - Hard disk drive - Google Patents

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DE102022121142A1 DE102022121142.8A DE102022121142A DE102022121142A1 DE 102022121142 A1 DE102022121142 A1 DE 102022121142A1 DE 102022121142 A DE102022121142 A DE 102022121142A DE 102022121142 A1 DE102022121142 A1 DE 102022121142A1
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Andreas Kull
Markus Binder
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/167Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
    • H02K5/1677Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Festplattenlaufwerk (10) angetrieben von einem Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, wobei auf einem drehbaren Rotorbauteil (18) des Spindelmotors mehrere Speicherplatten (32) übereinander angeordnet sind, wobei das Festplattenlaufwerk (10) einen Formfaktor von 3,5 Zoll aufweist und das fluiddynamische Lagersystem mindestens ein konisches fluiddynamisches Lager aufweist, das einen auf einer feststehenden Welle (14) angeordneten Lagerkonus (16) umfasst, der in einer Lagerschale des Rotorbauteils (18) gelagert ist, wobei das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser (DL) des Lagerkonus' (16) und dem größten Durchmesser (Dw) der Welle (14) kleiner ist als 1,65.The invention relates to a hard disk drive (10) driven by a spindle motor with a fluid-dynamic bearing system, a plurality of storage disks (32) being arranged one above the other on a rotatable rotor component (18) of the spindle motor, the hard disk drive (10) having a form factor of 3.5 inches and the fluid dynamic bearing system has at least one conical fluid dynamic bearing which comprises a bearing cone (16) arranged on a fixed shaft (14) and which is mounted in a bearing shell of the rotor component (18), the ratio between the largest diameter (DL) of the bearing cone ' (16) and the largest diameter (Dw) of the shaft (14) is less than 1.65.

Description

Die Erfindung betrifft ein Festplattenlaufwerk nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a hard disk drive according to the preamble of the independent claims.

Neben sogenannten SSD-Festplatten, bei denen elektronische Daten in Halbleiterspeichern gespeichert werden, sind herkömmliche Festplattenlaufwerke mit magnetischen Speicherplatten nach wie vor die erste Wahl, wenn es um günstigen Speicherplatz mit hoher Speicherkapazität geht. Insbesondere werden Festplattenlaufwerke mit magnetischen Speicherplatten in fest installierten Computersystemen und Servern eingesetzt.In addition to so-called SSD hard drives, in which electronic data is stored in semiconductor memories, conventional hard disk drives with magnetic storage disks are still the first choice when it comes to inexpensive storage space with high storage capacity. In particular, hard disk drives with magnetic storage disks are used in permanently installed computer systems and servers.

Als Standard hat sich ein Formfaktor von 2,5 Zoll bzw. 3,5 Zoll etabliert, wobei die Maßangabe von beispielsweise 3,5 Zoll sich auf den Außendurchmesser der verwendeten magnetischen Speicherplatten bezieht.A form factor of 2.5 inches or 3.5 inches has become established as the standard, whereby the dimension of 3.5 inches, for example, refers to the outer diameter of the magnetic storage disks used.

Aktuell sind Festplattenlaufwerke mit Formfaktor von 2,5 Zoll bekannt, die fünf übereinanderliegende Speicherplatten aufweisen und dadurch Speicherkapazitäten bis zu 2 TB erlauben. Bei 3,5 Zoll-Festplattenlaufwerken weisen die Laufwerke bis zu zehn übereinanderliegende Speicherplatten und eine Speicherkapazität bis zu 18 TB auf. Die Gehäuse der 3,5 Zoll-Festplattenlaufwerke sind hermetisch verschlossen und oftmals mit Heliumgas gefüllt, um den Strömungswiderstand der sich darin drehenden Speicherplatten und damit den Energieverbrauch des Festplattenlaufwerks zu reduzieren.Hard disk drives with a form factor of 2.5 inches are currently known, which have five storage disks on top of each other and thus allow storage capacities of up to 2 TB. With 3.5-inch hard drives, the drives have up to ten stacked storage disks and a storage capacity of up to 18 TB. The housings of 3.5-inch hard disk drives are hermetically sealed and often filled with helium gas in order to reduce the flow resistance of the storage disks rotating within them and thus the energy consumption of the hard disk drive.

Speicherplattenlaufwerke mit dem Formfaktor von 2,5 Zoll weisen üblicherweise eine Höhe von 15 mm auf, während Speicherplattenlaufwerke von 3,5 Zoll etwa 26,1 mm hoch sind.2.5 inch disk drives typically have a height of 15 mm, while 3.5 inch disk drives are approximately 26.1 mm high.

Zum Antrieb solcher Festplattenlaufwerke werden Spindelmotoren mit vorzugsweise fluiddynamischem Lagersystem eingesetzt. Diese Spindelmotoren werden elektronisch kommutiert.To drive such hard disk drives, spindle motors with preferably fluid-dynamic bearing systems are used. These spindle motors are electronically commutated.

Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Festplattenlaufwerkes sind allgemein in der DE 198 06 597 C2 beschrieben.The structure and functionality of such a hard disk drive are generally in the DE 198 06 597 C2 described.

Ein Gehäuse für ein Festplattenlaufwerk mit Heliumfüllung ist in der US 10 870 167 B2 offenbart.A case for a helium-filled hard disk drive is included US 10 870 167 B2 disclosed.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Speicherkapazität eines Festplattenlaufwerkes zu erhöhen.It is the object of the invention to increase the storage capacity of a hard disk drive.

Diese Aufgabe wird durch ein Festplattenlaufwerk mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This task is solved by a hard disk drive with the features of the independent patent claims.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen offenbart.Preferred embodiments of the invention and further features are disclosed in the dependent patent claims.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Festplattenlaufwerk beschrieben, das von einem Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem angetrieben wird, wobei auf einem drehbaren Rotorbauteil des Spindelmotors mehrere Speicherplatten übereinander angeordnet sind.According to a first embodiment of the invention, a hard disk drive is described which is driven by a spindle motor with a fluid-dynamic bearing system, with several storage disks being arranged one above the other on a rotatable rotor component of the spindle motor.

Das Festplattenlaufwerk weist einen Formfaktor von 3,5 Zoll auf, wobei das fluiddynamische Lagersystem mindestens ein konisches fluiddynamisches Lager aufweist, das einen auf einer feststehenden Welle angeordneten Lagerkonus umfasst, der in einer Lagerschale des Rotorbauteils gelagert ist, wobei das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser des Lagerkonus' und dem größten Durchmesser der Welle kleiner ist als 1,65.The hard disk drive has a form factor of 3.5 inches, wherein the fluid dynamic bearing system has at least one conical fluid dynamic bearing which includes a bearing cone arranged on a fixed shaft and which is mounted in a bearing shell of the rotor component, the ratio between the largest diameter of the Bearing cone and the largest diameter of the shaft is less than 1.65.

Die Erfindung schlägt insbesondere vor, die Anzahl der Speicherplatten im Festplattenlaufwerk zu erhöhen, nämlich von bisher höchstens zehn Speicherplatten auf 11 bis 15 Speicherplatten bzw. 20 Speicherplatten.The invention particularly proposes to increase the number of storage disks in the hard disk drive, namely from a maximum of ten storage disks to 11 to 15 storage disks or 20 storage disks.

Da die Dicke der Speicherplatten nicht beliebig klein gewählt werden kann und zwischen den Speicherplatten ausreichend Platz für die Bewegung der Schreib-/ Leseköpfe des Speicherplattenlaufwerkes benötigt wird, führt eine Erhöhung der Anzahl der Speicherplatten zu einer Vergrößerung der axialen Bauhöhe des Speicherplattenlaufwerkes über die üblichen 26,1 mm hinaus.Since the thickness of the storage disks cannot be chosen as small as desired and sufficient space is required between the storage disks for the movement of the read/write heads of the storage disk drive, an increase in the number of storage disks leads to an increase in the axial height of the storage disk drive beyond the usual 26. 1 mm beyond.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Speicherplattenlaufwerk mit 15 Speicherplatten eine Bauhöhe von beispielsweise 35 mm auf, das entspricht der 1,5-fachen Standardbauhöhe von 26,1 mm, sodass in einem Einschubfach für bisher drei Speicherplatten nun zwei Speicherplatten mit vergrößerter Bauhöhe installiert werden können, bzw. weist ein erfindungsgemäßes Speicherplattenlaufwerk mit 20 Speicherplatten eine Bauhöhe von beispielsweise 52 mm auf, das entspricht der 2-fachen Standardbauhöhe von 26,1 mm, sodass in einem Einschubfach für bisher zwei Speicherplatten nun eine Speicherplatte mit vergrößerter Bauhöhe installiert werden kann.A storage disk drive according to the invention with 15 storage disks preferably has a height of, for example, 35 mm, which corresponds to 1.5 times the standard height of 26.1 mm, so that two storage disks with an increased height can now be installed in a slot for previously three storage disks, or ., a storage disk drive according to the invention with 20 storage disks has a height of, for example, 52 mm, which corresponds to twice the standard height of 26.1 mm, so that a storage disk with an increased height can now be installed in a slot for previously two storage disks.

Um die größere Masse der verwendeten Anzahl von Speicherplatten antreiben und lagern zu können, ist beim verwendeten Lagersystem vorgesehen, eine Welle mit einem Außendurchmesser von größer als 4 mm, vorzugsweise größer als 4,4 mm, zu verwenden und bei dem konischen Lager einen Lagerkonus mit einem Außendurchmesser von größer als 6,8 mm zu verwenden, um die benötigte Lagersteifigkeit und Rotationsgenauigkeit zu erhalten.In order to be able to drive and store the greater mass of the number of storage disks used, the bearing system used is to use a shaft with an outer diameter of greater than 4 mm, preferably greater than 4.4 mm, and a bearing cone for the conical bearing an outer diameter larger than 6.8 mm to use the required To maintain bearing rigidity and rotational accuracy.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen dem maximalen Durchmesser des Lagerkonus' und dem maximalen Durchmesser der Welle kleiner ist als 1,65 und besonders bevorzugt kleiner ist als 1,55.According to the invention it is provided that the ratio between the maximum diameter of the bearing cone and the maximum diameter of the shaft is less than 1.65 and particularly preferably less than 1.55.

Der Durchmesser des Lagerkonus ist, wie gesagt, vorzugsweise größer als 6,8 mm und kann bis zu 7,7 mm betragen.The diameter of the bearing cone is, as mentioned, preferably greater than 6.8 mm and can be up to 7.7 mm.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Festplattenlaufwerk mit dem Formfaktor 2,5 Zoll vorgesehen, welches insbesondere eine Anzahl von Speicherplatten größer als fünf aufweist. Vorzugsweise sind sechs Speicherplatten verbaut.In another preferred embodiment of the invention, a hard disk drive with a form factor of 2.5 inches is provided, which in particular has a number of storage disks greater than five. Six storage disks are preferably installed.

Die Dicke der Speicherplatte ist hierbei kleiner als 0,7 mm. Die Bauhöhe des Festplattenlaufwerkes vergrößert sich von 15 mm auf vorzugsweise 16,2 mm oder größer. Es werden vorzugsweise Speicherplatten aus einem Glassubstrat verwendet.The thickness of the storage plate is less than 0.7 mm. The height of the hard disk drive increases from 15 mm to preferably 16.2 mm or larger. Storage disks made of a glass substrate are preferably used.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei ergeben sich aus den Zeichnungen und der Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.

  • 1 zeigt einen Schnitt durch ein Festplattenlaufwerk gemäß der Erfindung mit einem Formfaktor von 3,5 Zoll.
  • 2 zeigt einen Teilschnitt durch ein Festplattenlaufwerk gemäß der Erfindung mit einem Formfaktor von 2,5 Zoll.
Preferred embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawings. Further features and advantages of the invention emerge from the drawings and the description.
  • 1 shows a section through a hard disk drive according to the invention with a form factor of 3.5 inches.
  • 2 shows a partial section through a hard disk drive according to the invention with a form factor of 2.5 inches.

1 zeigt einen Schnitt durch ein Festplattenlaufwerk mit einem Formfaktor von 3,5 Zoll, welches durch einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem angetrieben wird. 1 shows a section through a hard disk drive with a form factor of 3.5 inches, which is driven by a spindle motor with a fluid dynamic bearing system.

Das Festplattenlaufwerk 10 umfasst eine Basisplatte 12, auf welcher alle Komponenten des Laufwerkes aufgebaut sind. Die Basisplatte 12 hat einen verstärkten Bereich mit einer Öffnung, in welcher eine Welle 14 befestigt ist.The hard disk drive 10 includes a base plate 12 on which all components of the drive are built. The base plate 12 has a reinforced area with an opening in which a shaft 14 is attached.

An einem freien Abschnitt der Welle 14 sind in einem gegenseitigen Abstand zwei Lagerkonusse 16 befestigt, deren konische Flächen zueinander weisen. Die Welle 14 und die Lagerkonusse 16 bilden die feststehenden Bauteile des fluiddynamischen Lagersystems.Two bearing cones 16 are attached to a free section of the shaft 14 at a mutual distance, the conical surfaces of which point towards one another. The shaft 14 and the bearing cones 16 form the fixed components of the fluid dynamic bearing system.

Ein Rotorbauteil 18 ist drehbar auf der Welle 14 und den Lagerkonussen 16 gelagert und weist Lagerflächen auf, welche den Lagerflächen der Lagerkonusse 16 gegenüberliegen und von diesen durch einen Lagerspalt 20 getrennt sind. Der Lagerspalt 20 ist mit einem Lagerfluid gefüllt und nach außen durch einen kapillaren Dichtungsspalt 22 abgedichtet, der sich zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Lagerkonusse 16 und einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 18 befindet.A rotor component 18 is rotatably mounted on the shaft 14 and the bearing cones 16 and has bearing surfaces which lie opposite the bearing surfaces of the bearing cones 16 and are separated from them by a bearing gap 20. The bearing gap 20 is filled with a bearing fluid and sealed to the outside by a capillary sealing gap 22, which is located between an outer peripheral surface of the bearing cones 16 and an inner peripheral surface of the rotor component 18.

Die Lagerfläche jedes Lagerkonus 16 bildet mit der gegenüberliegenden Lagerfläche des Rotorbauteil 18 ein fluiddynamisches konisches Lager aus. Die beiden konischen Lager sind durch einen Freiraum 24 voneinander getrennt und weisen jeweils einen eigenen Fluidkreislauf auf. Am inneren Ende in Richtung des Freiraums ist der Lagerspalt jedes konischen Lagers ebenfalls durch einen Dichtungsspalt 23 abgedichtet.The bearing surface of each bearing cone 16 forms a fluid-dynamic conical bearing with the opposite bearing surface of the rotor component 18. The two conical bearings are separated from each other by a free space 24 and each have their own fluid circuit. At the inner end in the direction of the clearance, the bearing gap of each conical bearing is also sealed by a sealing gap 23.

Die Lagerflächen der Lagerkonusse 16 oder die Lagerflächen des Rotorbauteils 18 oder jeweils beide Flächen weisen Rillenstrukturen auf, die bei Rotation des Rotorbauteils 18 um die Drehachse 40 im Lagerspalt 20 eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid und dadurch einen fluiddynamischen Druck im Lagerspalt erzeugen, der die konischen Lager tragfähig macht. Die Lagerkräfte der beiden konischen Lager wirken entgegengesetzt, sodass das Lagersystem radial und axial stabilisiert ist.The bearing surfaces of the bearing cones 16 or the bearing surfaces of the rotor component 18 or both surfaces have groove structures which, when the rotor component 18 rotates about the axis of rotation 40 in the bearing gap 20, generate a pumping effect on the bearing fluid and thereby a fluid dynamic pressure in the bearing gap, which creates the conical bearings makes it sustainable. The bearing forces of the two conical bearings act in opposite directions, so that the bearing system is stabilized radially and axially.

Das Rotorbauteil 18 wird durch ein elektromagnetisches Antriebssystem drehend angetrieben, welches eine Statoranordnung 26 umfasst, die an der Basisplatte 12 befestigt ist. Der Statoranordnung 26 liegt radial ein ringförmiger Rotormagnet 28 gegenüber, der an dem Rotorbauteil 18 befestigt ist und durch ein von der Statoranordnung 26 erzeugtes elektromagnetisches Feld drehend angetrieben wird.The rotor component 18 is rotationally driven by an electromagnetic drive system which includes a stator assembly 26 attached to the base plate 12. The stator arrangement 26 is radially opposite an annular rotor magnet 28, which is attached to the rotor component 18 and is driven in rotation by an electromagnetic field generated by the stator arrangement 26.

Das Rotorbauteil 18 weist eine horizontale Auflagefläche 18a auf, auf welcher mehrere magnetische Speicherplatten 32 übereinanderliegend angeordnet sind. Die Speicherplatten 32 sind vertikal übereinandergestapelt und jeweils durch Abstandhalter 34 axial voneinander getrennt. Erfindungsgemäß weist das Festplattenlaufwerk mehr als zehn Speicherplatten 32, vorzugsweise fünfzehn oder zwanzig Speicherplatten 32 auf, die übereinander gestapelt auf dem Rotorbauteil 18 gelagert sind. Der Stapel von Speicherplatten 32 und Abstandhaltern 34 wird durch eine Halteklammer 30 auf dem Rotorbauteil 18 gehalten, welche im radialen Abstand der Abstandhalter 34 auf die obere Speicherplatte 32 drückt und durch Schrauben am Rotorbauteil 18 befestigt ist.The rotor component 18 has a horizontal support surface 18a on which several magnetic storage disks 32 are arranged one above the other. The storage plates 32 are stacked vertically one on top of the other and are each axially separated from one another by spacers 34. According to the invention, the hard disk drive has more than ten storage disks 32, preferably fifteen or twenty storage disks 32, which are stacked one above the other on the rotor component 18. The stack of storage plates 32 and spacers 34 is held on the rotor component 18 by a retaining clip 30, which presses onto the upper storage plate 32 at the radial distance between the spacers 34 and is fastened to the rotor component 18 by screws.

In einem neben dem Speicherplattenstapel angeordneten Hohlraum 38 des Festplattenlaufwerks sind weitere mechanische und elektronische Komponenten angeordnet, die zum Auslesen und Beschreiben von Daten auf die Speicherplatten 32 notwendig sind. Diese Komponenten sind in 1 nicht dargestellt.Further mechanical and electronic components are arranged in a cavity 38 of the hard disk drive arranged next to the storage disk stack and are used to read and write data to the storage disks 32 are necessary. These components are in 1 not shown.

Das Festplattenlaufwerk 10 ist durch einen Gehäusedeckel 36 fest verschlossen, welcher hermetisch dicht an der Basisplatte 12 befestigt ist. Das Innere des Gehäuses des Festplattenlaufwerkes 10 ist vorzugsweise mit Heliumgas gefüllt.The hard disk drive 10 is tightly closed by a housing cover 36, which is hermetically sealed to the base plate 12. The interior of the housing of the hard drive 10 is preferably filled with helium gas.

Heliumgas hat eine wesentlich geringere Dichte als Luft und reduziert den Strömungswiderstand der sich im Gehäuse drehenden Speicherplatten 32 erheblich. Somit wird weniger Antriebsenergie zum Rotieren der Speicherplatten 32 benötigt, und der Stromverbrauch des Festplattenlaufwerks reduziert.Helium gas has a significantly lower density than air and significantly reduces the flow resistance of the storage plates 32 rotating in the housing. Thus, less drive energy is required to rotate the storage disks 32 and the power consumption of the hard disk drive is reduced.

Erfindungsgemäß ist der größte Durchmesser Dw der Welle 14 größer als 4 mm, vorzugsweise sogar größer als 4,4 mm. Der größte Durchmesser DL der Lagerkonusse 16 ist vorzugsweise größer als 6,8 mm.According to the invention, the largest diameter D w of the shaft 14 is greater than 4 mm, preferably even greater than 4.4 mm. The largest diameter D L of the bearing cones 16 is preferably larger than 6.8 mm.

Hierbei ergibt es sich, dass das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser der Lagerkonusse 16 und dem größten Durchmesser der Welle 14 kleiner ist als 1,65, vorzugsweise sogar kleiner als 1,55.This results in the ratio between the largest diameter of the bearing cones 16 and the largest diameter of the shaft 14 being less than 1.65, preferably even less than 1.55.

Die 2 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Festplattenlaufwerkes mit dem Formfaktor von 2,5 Zoll. Dieses Festplattenlaufwerk 110 weist ebenfalls eine Basisplatte 112 auf, die eine Öffnung aufweist, in welcher eine Lagerbuchse 116 befestigt ist. In einer Lagerbohrung der Lagerbuchse 116 ist eine Welle 114 drehbar gelagert. An einem freien Ende der Welle 114 ist ein Rotorbauteil 118 befestigt.The 2 shows a section through another embodiment of a hard disk drive with the form factor of 2.5 inches. This hard disk drive 110 also has a base plate 112 which has an opening in which a bearing bush 116 is attached. A shaft 114 is rotatably mounted in a bearing bore of the bearing bush 116. A rotor component 118 is attached to a free end of the shaft 114.

Das fluiddynamische Lagersystem zur Drehlagerung des Spindelmotors umfasst zwei fluiddynamische Radiallager 142, 144, die in einem axialen Abstand angeordnet und durch zugeordnete Lagerflächen der Welle 114 und der Lagerbuchse 116 gebildet sind. Zwischen der Oberfläche der Welle 114 und der Oberfläche der Lagerbohrung der Lagerbuchse 116 ist ein Lagerspalt 120 vorgesehen, der mit Lagerfluid gefüllt ist. Die Lagerflächen der fluiddynamischen Radiallager 142, 144 weisen Rillenstrukturen auf, die bei Drehung der Welle 114 um die Drehachse 140 in der Lagerbuchse 116 einen fluiddynamischen Druck im Lagerspalt 120 erzeugen.The fluid dynamic bearing system for rotary mounting of the spindle motor includes two fluid dynamic radial bearings 142, 144, which are arranged at an axial distance and are formed by associated bearing surfaces of the shaft 114 and the bearing bush 116. A bearing gap 120, which is filled with bearing fluid, is provided between the surface of the shaft 114 and the surface of the bearing bore of the bearing bush 116. The bearing surfaces of the fluid-dynamic radial bearings 142, 144 have groove structures which generate a fluid-dynamic pressure in the bearing gap 120 when the shaft 114 rotates about the axis of rotation 140 in the bearing bush 116.

Ein fluiddynamisches Axiallager 146 wird durch eine obere Stirnfläche der Lagerbuchse 116 und eine untere Lagerfläche des Rotorbauteils 118 gebildet, wobei diese beiden Lagerflächen durch den Lagerspalt 120 voneinander getrennt sind. Auch die Lagerflächen des fluiddynamischen Axiallagers 146 weisen Rillenstrukturen auf, die bei Rotation des Rotorbauteils 118 einen fluiddynamischen Druck im Lagerspalt 120 erzeugen.A fluid dynamic axial bearing 146 is formed by an upper end face of the bearing bush 116 and a lower bearing surface of the rotor component 118, these two bearing surfaces being separated from one another by the bearing gap 120. The bearing surfaces of the fluid dynamic axial bearing 146 also have groove structures which generate a fluid dynamic pressure in the bearing gap 120 when the rotor component 118 rotates.

Am Ende des Lagerspalts 120 radial außerhalb des Axiallagers 146 ist ein kapillarer Dichtungsspalt 122 angeordnet, der den Lagerspalt 120 abdichtet.At the end of the bearing gap 120, radially outside of the axial bearing 146, a capillary sealing gap 122 is arranged, which seals the bearing gap 120.

Das Rotorbauteil 118 wird durch eine elektromagnetische Antriebseinheit, bestehend aus einer an der Basisplatte 112 befestigten Statoranordnung 126 und einem radial gegenüberliegend der Statoranordnung 126, am Rotorbauteil 118 angeordneten Rotormagneten 128, gebildet.The rotor component 118 is formed by an electromagnetic drive unit, consisting of a stator arrangement 126 fastened to the base plate 112 and a rotor magnet 128 arranged radially opposite the stator arrangement 126 on the rotor component 118.

Das Rotorbauteil 118 weist eine horizontale Auflagefläche 118a auf, auf welcher ein Stapel aus mehreren magnetischen Speicherplatten 132 angeordnet ist. Die Speicherplatten 132 sind jeweils durch einen Abstandhalter 134 axial voneinander beabstandet. Der Stapel von Speicherplatten 132 und den Abstandhaltern 134 ist durch eine Halteklammer 130 auf dem Rotorbauteil 18 gehalten, welche im radialen Abstand der Abstandhalter 134 auf die obere Speicherplatte 132 drückt und durch eine in eine Bohrung der Welle 114 eingreifende Schraube befestigt istThe rotor component 118 has a horizontal support surface 118a on which a stack of several magnetic storage disks 132 is arranged. The storage plates 132 are each axially spaced apart from one another by a spacer 134. The stack of storage plates 132 and the spacers 134 is held on the rotor component 18 by a retaining clip 130, which presses on the upper storage plate 132 at the radial distance between the spacers 134 and is fastened by a screw engaging in a hole in the shaft 114

Erfindungsgemäß weist das Festplattenlaufwerk 110 mehr als fünf Speicherplatten 132 auf, vorzugsweise sechs Speicherplatten 132. Die Speicherplatten 132 bestehen vorzugsweise aus einem Glassubstrat und haben eine Dicke von weniger als 0,7 mm, vorzugsweise 0,635 mm. Die Speicherplatten 132 sind jeweils um einen axialen Betrag von 1,7 mm voneinander beabstandet. Die Höhe des Festplattenlaufwerks 110 beträgt vorzugsweise mehr als 15,5 mm, insbesondere mehr als 16,2 mm.According to the invention, the hard disk drive 110 has more than five storage disks 132, preferably six storage disks 132. The storage disks 132 preferably consist of a glass substrate and have a thickness of less than 0.7 mm, preferably 0.635 mm. The storage plates 132 are each spaced apart from one another by an axial amount of 1.7 mm. The height of the hard disk drive 110 is preferably more than 15.5 mm, in particular more than 16.2 mm.

Das Festplattenlaufwerk 110 ist durch einen Deckel 136 verschlossen, der hermetisch dicht mit der Basisplatte 112 verbunden ist. Das Festplattenlaufwerk kann mit Heliumgas gefüllt sein, um den Strömungswiderstand der sich darin drehenden Speicherplatten 132 zu verringern.The hard disk drive 110 is closed by a cover 136 which is hermetically sealed with the base plate 112. The hard drive may be filled with helium gas to reduce the flow resistance of the storage platters 132 rotating therein.

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

1010
FestplattenlaufwerkHard disk drive
1212
BasisplatteBase plate
1414
WelleWave
1616
Lagerkonusbearing cone
1818
RotorbauteilRotor component
18a18a
AuflageflächeSupport surface
2020
LagerspaltBearing gap
2222
Dichtungsspaltseal gap
2323
Dichtungsspaltseal gap
2424
Freiraumfree space
2626
StatoranordnungStator arrangement
2828
RotormagnetRotor magnet
3030
HalteklammerRetaining clip
3232
Speicherplattestorage disk
3434
AbstandhalterSpacer
3636
GehäusedeckelHousing cover
3838
Hohlraumcavity
4040
Drehachse Axis of rotation
DwDw
größter Durchmesser der Wellelargest diameter of the shaft
DLDL
größter Durchmesser des Lagerkonus' largest diameter of the bearing cone
110110
FestplattenlaufwerkHard disk drive
112112
BasisplatteBase plate
114114
WelleWave
116116
LagerbuchseBearing bushing
118118
RotorbauteilRotor component
118a118a
AuflageflächeSupport surface
120120
LagerspaltBearing gap
122122
Dichtungsspaltseal gap
126126
StatoranordnungStator arrangement
128128
RotormagnetRotor magnet
130130
HalteklammerRetaining clip
132132
Speicherplattestorage disk
134134
AbstandhalterSpacer
136136
GehäusedeckelHousing cover
140140
DrehachseAxis of rotation
142142
RadiallagerRadial bearing
144144
RadiallagerRadial bearing
146146
AxiallagerThrust bearing

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19806597 C2 [0007]DE 19806597 C2 [0007]
  • US 10870167 B2 [0008]US 10870167 B2 [0008]

Claims (10)

Festplattenlaufwerk (10) angetrieben von einem Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, wobei auf einem drehbaren Rotorbauteil (18) des Spindelmotors mehrere Speicherplatten (32) übereinander angeordnet sind, wobei das Festplattenlaufwerk (10) einen Formfaktor von 3,5 Zoll aufweist, und das fluiddynamische Lagersystem mindestens ein konisches fluiddynamisches Lager aufweist, das einen auf einer feststehenden Welle (14) angeordneten Lagerkonus (16) umfasst, der in einer Lagerschale des Rotorbauteils (18) gelagert ist, wobei das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser (DL) des Lagerkonus (16) und dem größten Durchmesser (Dw) der Welle (14) kleiner ist als 1,65.Hard disk drive (10) driven by a spindle motor with a fluid-dynamic bearing system, a plurality of storage disks (32) being arranged one above the other on a rotatable rotor component (18) of the spindle motor, the hard disk drive (10) having a form factor of 3.5 inches, and the fluid-dynamic bearing system has at least one conical fluid-dynamic bearing, which comprises a bearing cone (16) arranged on a fixed shaft (14) and mounted in a bearing shell of the rotor component (18), the ratio between the largest diameter (D L ) of the bearing cone (16 ) and the largest diameter (Dw) of the shaft (14) is less than 1.65. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Höhe mindestens 26,5 mm beträgt.Hard disk drive Claim 1 , characterized in that its height is at least 26.5 mm. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser (DL) des Lagerkonus (16) und dem größten Durchmesser (Dw) der Welle (14) kleiner ist als 1,55.Hard disk drive according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the ratio between the largest diameter (D L ) of the bearing cone (16) and the largest diameter (Dw) of the shaft (14) is less than 1.55. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser der Welle (Dw) größer ist als 4 mm.Hard disk drive according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the largest diameter of the shaft (Dw) is greater than 4 mm. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser (DL) des Lagerkonus (16) größer ist als 6,8 mm.Hard disk drive according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the largest diameter (D L ) of the bearing cone (16) is greater than 6.8 mm. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Speicherplatten (32) größer ist als zehn.Hard disk drive according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the number of storage disks (32) is greater than ten. Festplattenlaufwerk (110) angetrieben von einem Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, wobei auf einem drehbaren Rotorbauteil (118) des Spindelmotors mehrere Speicherplatten (132) angeordnet sind, wobei das Festplattenlaufwerk (110) einen Formfaktor von 2,5 Zoll aufweist, dass die Anzahl der Speicherplatten (132) größer ist als fünf, und dass die Dicke jeder Speicherplatte (132) keiner ist als 0,7 mm.Hard disk drive (110) driven by a spindle motor with a fluid-dynamic bearing system, a plurality of storage disks (132) being arranged on a rotatable rotor component (118) of the spindle motor, wherein the hard disk drive (110) has a form factor of 2.5 inches, so that the number of storage disks (132) is greater than five, and that the thickness of each storage plate (132) is less than 0.7 mm. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dessen axiale Höhe mindestens 15,5 mm beträgt.Hard disk drive Claim 7 , characterized in that its axial height is at least 15.5 mm. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherplatten (132) aus einem Glassubstrat bestehen.Hard disk drive according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the storage plates (132) consist of a glass substrate. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Heliumgas befüllt ist.Hard disk drive according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that it is filled with helium gas.
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