DE3153746C2 - Antriebsvorrichtung für magnetische Festplattenspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für magne­ tische Festplattenspeicher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Festspeicherplatten eignen sich für die Einspeicherung großer Datenmengen, die mit Hilfe einer Magnetkopfanordnung geschrieben bzw. ausgelesen werden, wenn die Festspeicher­ platte zu einer Drehbewegung mit Bezug auf die Magnetkopfan­ ordnung veranlaßt wird.

In der Praxis wurde gefunden, daß gelegentlich auf der Festspeicherplatte eingespeicherte Daten verlorengehen und/oder Störungen beim Einschreiben oder Auslesen der Daten auftreten.

Ursache der geschilderten Mängel sind vielfach Magnetfelder, die von dem Antrieb ausgehen. Dabei können Störungen nicht nur durch hochfrequente Felder, sondern auch durch tieffre­ quente Felder ausgelöst sein. Insbesondere kann es zu einer Entmagnetisierung der Magnetschicht der Festspeicherplatte kommen. Die Magnetschicht kann, wie sich gezeigt hat, schon bei Feldern oberhalb etwa 3 bis 5 Gauß beschädigt werden.

Eine ähnlich aufgebaute Antriebsvorrichtung ist grundsätz­ lich aus US 4 062 049 bekannt. Bei dieser Antriebsvorrich­ tung ist ein kostengünstig herstellbarer und in axialer Richtung kompakter Aufbau dadurch realisiert, daß das glockenförmige Rotorgehäuse die die magnetische Festspei­ cherplatte tragende, radial außen liegende Nabe unmittelbar durchsetzt und mit dieser drehfest verbunden ist. Diese Anordnung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß der Antriebsmotor innerhalb der Öffnung der Speicherplatte untergebracht werden muß und das von der Statorwicklung erzeugte Magnetfeld durch den aktiven Rotorring aus Nickel- Kobalt, der in die Rotorglocke eingesetzt ist, nicht voll­ ständig abgeschirmt wird.

Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß wegen des innerhalb der Nabe gelegenen Motors die Abmessun­ gen der Vorrichtung in radialer Richtung nicht ohne Lei­ stungsverlust des Motors und/oder Kapazitätsverlust des Speichers reduziert werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung konstruktiv günstig so auszubilden, daß bei Miniaturisierung des Aufbaus in radialer Richtung ohne Leistungsverlust zur Vermeidung oben erläuterter Störungen eine wirksame Abschirmung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Antriebsvor­ richtung der gattungsgemäßen Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen und Merkmale gelöst.

Im wesentlichen unterscheidet sich die Lösung nach der Erfindung von der vorbekannten dadurch, daß die Nabe als axiale Verlängerung des glockenförmigen Rotorgehäuses gebil­ det ist und daß Nabe und Rotorgehäuse aus einem magnetisch leitenden Werkstoff gefertigt sind und damit selbst der magnetischen Abschirmung dienen. Mit Hilfe dieser Abschir­ mung ist es möglich, die Beeinflussung der Festspeicherplat­ te durch Störfelder, die von den magnetisch aktiven Motor­ teilen erzeugt werden, ganz oder wenigstens zu einem erheb­ lichen Teil zu unterbinden, so daß auch das statische oder tieferfrequente Magnetfeld im Bereich der Festspeicherplatte auf unschädliche Werte reduziert ist. Gemäß der Erfindung wird eine magnetische Abschirmung in einfacher Weise, näm­ lich mit dem aus magnetisch leitendem Werkstoff bestehenden Rotorgehäuse mit Nabe, und damit außerordentlich preisgün­ stig erreicht.

Die Erfindung weiter verbessernde Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben und im übrigen im folgen­ den anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die beiliegende Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Antriebsvorrichtung 10 weist einen kollektorlosen Gleichstrommotor 11 mit einem mit einer Rotorwelle 12 fest verbundenen und zur Rotorwelle 12 konzentrischen Rotorgehäuse 14 auf. Zu dem Stator des Motors 11 gehört insbesondere ein Wicklungskern 58, der aus dem eigentlichen Statoreisen 59, im allgemeinen in Form eines Statorblechpakets, sowie aus Endscheiben 67, 69 besteht und der eine Statorwicklung 29 trägt.

Der Wicklungskern 58 umfaßt ein Lagerrohr 44, das Teil einer zentralen Abstützung 22 ist. Die Rotorwelle 12 ist in dem Lagerrohr 44 mit Hilfe von zwei Lagern 48, 48′ gelagert, die durch in Abstand voneinander liegende Sicherungsringe 50 an Ort und Stelle gehalten sind. Eine Tellerfeder 52 stützt sich an der Unterseite des Lagers 48′ und einem auf der Rotorwelle 12 sitzenden Sicherungsring 54 ab, wodurch die Lager 48, 48′ axial gegeneinander verspannt werden. Das Lagerrohr 44 bildet zusammen mit einem Montageflansch 30 ein einstückiges Druckgußteil. Statt dessen kann das Lagerrohr 44 auch mit Preßsitz in einer mit dem Flansch 30 verbundenen Nabe sitzen.

Das Rotorgehäuse 14 umschließt nicht nur unter Bildung eines zylindrischen Luftspalts 15 den Wicklungskern 58, sondern ist an der von dem Montageflansch 30 abgewendeten Seite axial verlängert. Dadurch wird eine Nabe 70 erhalten. Die Nabe 70 dient der Lagerung und Mitnahme einer oder mehrerer (nicht gezeigter) Festspeicherplatten, die eine Mittelboh­ rung aufweisen, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Nabe 70 entspricht. Bei den Festspeicherplatten kann es sich um handelsübliche 5 1/4′′- oder 8′′-Platten handeln. Die veranschaulichte Bauweise erlaubt es, den Durchmesser der Antriebsnabe 70 der Mittelbohrung der Speicherplatten ohne Rücksicht auf die erforderliche Antriebsleistung des Motors 11 und dem daraus resultierenden günstigsten Durchmesser des Luftspalts 15 anzupassen. Eine gedruckte Leiterplatte 20 ist in dem freien Raum 26 im Inneren der Nabe 70 untergebracht. Die Leiterplatte 20 ist ringförmig ausgebildet und mit der zentralen Abstützung 22 verbunden. Auf der Leiterplatte 20 sitzen die Antriebselektronik und eine Drehzahlregelschal­ tung, zu denen u. a. ein als Drehstellungsdetektor vorgese­ hener Hall-IC 35, Endstufentransistoren 61 und ein Potentio­ meter 64 gehören. Die zweckmäßig in einem Arbeitsgang, z. B. im Tauchlötverfahren, hergestellten Lötverbindungen der Schaltungskomponenten der Antriebselektronik und der Dreh­ zahlregelschaltung sind bei 65 angedeutet. Das Potentiometer 64 kann u. a. der Einstellung unterschiedlicher Arbeitspunkte oder dem Ausgleich von Bauelemententoleranzen dienen. Es kann mittels Schraubenzieher über eine nicht dargestellte Bohrung im Flansch 30 und eine der Nuten des Statorblechpa­ kets 58 verstellt werden. Eine zu der Leiterplatte 20 füh­ rende Leitung 31 ist an eine Gleichspannungsquelle ange­ schlossen. Die die Lötverbindungen 65 tragende Seite der Leiterplatte 20 ist dem Boden 40 des Rotorgehäuses 14 zuge­ wendet.

Das Rotorgehäuse 14 besteht aus magnetisch leitendem Werk­ stoff, insbesondere Weicheisen, und kann beispielsweise als Tiefziehteil ausgebildet sein. An der dem Statorblech 58 gegenüberstehenden Innenfläche des Rotorgehäuses 14 sind eine Mehrzahl von Dauermagnetstücken oder ein einteiliger Dauermagnet 56 befestigt. Der Dauermagnet besteht vorzugs­ weise aus einer Mischung von Hartferrit, z. B. Bariumferrit, und elastischem Material. Es handelt sich also um einen sogenannten Gummimagneten. Dieser ist über der Polteilung trapezförmig oder annähernd trapezförmig bei relativ kleiner Pollücke radialmagnetisiert. Ein magnetischer Rückschlußring 57 befindet sich zwischen dem Rotorgehäuse 14 und dem Dauer­ magneten 56. Dieser kann jedoch wegen des Rückschlusses über das weichmagnetische Rotorgehäuse auch entfallen.

Der magnetische Rückschlußring 57 ergänzt zusammen mit einem Abschirmring 16 und ein weiterer Abschirmring 60 die magne­ tische Abschirmung. Der Abschirmring 16 ist zwischen die der Nabe 70 zugewendeten Stirnseite des Dauermagneten 56 und eine Schulter 17 des Rotorgehäuses 14 eingelegt und läuft zusammen mit dem Rotorgehäuse 14 um. Der Abschirmring 60 steht dagegen fest. Er ist über Stützen 62 mit der Leiter­ platte 20 verbunden und zweckmäßig zusätzlich über Befesti­ gungselemente oder Klebeverbindungen 66 am Lagerrohr 44, im Bereich eines Kragens 68 des Stators oder über nicht dar­ gestellte Zapfen an einer Endscheibe 67 des Stators festge­ legt. Dadurch wird Schwingbewegungen des Abschirmrings 60 vorgebeugt.

Der Rückschlußring 57 und die beiden Abschirmringe 16, 60 umschließen zusammen mit dem Rotorgehäuse 14 und der Nabe 70 glockenförmig den magnetisch aktiven Teil der Antriebsvor­ richtung 10. Dadurch wird die Ausbreitung von magnetischen Streufeldern in den Bereich der auf der Nabe 70 sitzenden Festspeicherplatten wirkungsvoll unterbunden. Durch den Ringspalt zwischen den Abschirmringen 16, 60 und Ausnehmun­ gen des Abschirmringes 60 für den Durchtritt des Hall-IC 35 oder mehrerer derartiger Hall-ICs kann das Streufeld nicht in nennenswertem Umfang hindurchdringen, da die weichmagne­ tischen Abschirmringe dieses Feld auf sich ziehen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der feststehende Abschirmring 60 gleichzeitig als Kühlblech für die Endstufentransistoren 61 genutzt, die mit dem Abschirmring 60 durch flächenhafte, satte Anlage wärmeleitend verbunden sind. Die Kühlkörper der Endstufentransistoren 61 können erforderlichenfalls gegen­ über dem Abschirmring 60 z. B. mittels einer Glimmerscheibe oder dergleichen elektrisch isoliert sein. Es ist auch möglich, den Abschirmring 60 entsprechend der Zahl der Endstufentransistoren 61 zu unterteilen, um eine derartige elektrische Isolierung zu vermeiden.

Der Montageflansch 30 gestattet es, die Antriebsvorrichtung 10 in der in der Zeichnung dargestellten Weise an einer Trennwand 72 des im übrigen nicht veranschaulichten Fest­ plattenspeichers anzubringen. Die Trennwand 72 trennt den zur Aufnahme der Festspeicherplatten bestimmten Raum höch­ ster Reinheit vom übrigen Geräteinneren ab. Aus dem Lager 48′ gegebenenfalls austretende Schmutzteilchen, Fettdämpfe oder dergleichen stören infolgedessen nicht. Mit dem Motor­ inneren besteht lediglich eine Verbindung über einen Spalt 71 zwischen dem Rotorgehäuse 14 und dem Montageflansch 30. Dieser Spalt 71 ist relativ lang gehalten. Außerdem können im Bereich des Spaltes 71 gegebenenfalls eine oder mehrere Dichtungen vorgesehen sein.

An dem freien, von der Nabe 70 abliegenden Ende der Rotor­ welle 12 ist ein Lüfter 32 mit Lüfterflügeln 33 befestigt. Der Lüfter 32 bewirkt eine intensive Luftbewegung im Bereich des Montageflanschs 30, wodurch der Flansch gekühlt wird. Über das Lagerrohr 44 und den Flansch 30 wird auf diese Weise Verlustwärme aus dem Motor 11 wirkungsvoll nach außen geleitet.

Um eine die Betriebssicherheit des Plattenspeichers störende elektrische Aufladung der Rotorglocke auszuschließen, ist die Rotorwelle 12 über eine Lagerkugel 36 und einen nicht dargestellten Federkontakt zweckmäßig mit dem Gerätechassis elektrisch leitend verbunden.

Claims (12)

1. Antriebsvorrichtung für magnetische Festplattenspeicher mit einem kollektorlosen Gleichstrommotor, der einen Stator mit einer Statorwicklung und einen dauermagnetischen Außenläufer mit einem glockenförmigen Rotorgehäuse und mindestens einem in dem Rotorgehäuse untergebrachten Dauermagneten aufweist, sowie mit einer zur Aufnahme mindestens einer magnetischen Festspeicherplatte bestimmten Nabe, die mit dem Rotorgehäuse in drehfester Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (70) von dem Rotorgehäuse (14) als axiale Verlänge­ rung des glockenförmigen Rotorgehäuses (14) gebildet und auf der der offenen Stirnseite des Rotorgehäuses (14) gegenüber­ liegenden Seite angeordnet ist, daß Nabe (70) und Rotorge­ häuse (14) aus einem magnetisch leitenden Werkstoff gefer­ tigt sind und selbst der magnetischen Abschirmung dienen.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rotorgehäuse (14) mit der einstückigen Nase (70) als Tiefziehteil ausgebildet ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Halbleiterbauelemente aufweisenden Antriebselektronik und/oder Drehzahlregelschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine gedruckte, vorzugsweise ringförmig ausgebildete Leiterplatte (20) für die Antriebselektronik und/oder die Regelschaltung (61 bis 65) in dem freien Raum (26) im Innern der Nabe (70) untergebracht ist.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14, 70, 12) an der von der Nabe (70) abliegenden Stirnseite einen Lüfter (32) trägt, welcher als in Axialrichtung flaches Radialgebläse ausgebildet ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der über der Pol­ teilung annähernd trapezförmige, bei realtiv kleiner Pollücke radial magnetisierte Dauermagnet (56) als ein einteiliger Dauermagnetring oder ein ringförmig gebo­ genes Dauermagnetband ausgebildet ist.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dauermagnet (56) aus einem elastomer­ gebundenen Ferrit besteht.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Rotor­ gehäuse (14, 70) verbundene Rotorwelle (12) in einem Lagerrohr (44) gelagert ist, das gegenüber dem für die Unterbringung der Festspeicherplatte bestimmten Bereich abgedichtet ist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Abdichtung in das Lagerrohr (44) eine Magnetflüssigkeitsdichtung eingesetzt ist.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Funktions- und/oder Halterungsteil der Magnetflüssigkeitsdichtung in das Lagerrohr (44) inte­ griert sind.

10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerrohr (44) mit einem Montageflansch (30) des Motors (10) verbunden ist, wobei Lagerrohr (44) und Montageflansch (30) aus einem einteiligen Druckgußteil bestehen.

11. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Sta­ tor-Blech-Paket (59) und den dieses tragende Teil des Lagerrohres (44) eine Dämpfungsmasse eingebracht ist.

12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Ableitung der elektrischen Aufladung das Rotorgehäuse (10, 17) über eine mitrotierende Welle (12), eine Lagerkugel (36) und einen Federkontakt geer­ det ist.