Die Erfindung betrifft einen Plattenspeicherantrieb, der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Bei solchen Antrieben ist es wegen der extremen Genauigkeits
anforderungen und der zunehmend kleiner werdenden Abmessungen
der Speicherplatten von 2,5 zu 1,8 bzw. sogar 1,3 Zoll Durch
messer (1 Zoll = 25,4 mm) problematisch, die sehr engen Toleran
zen und die für diese Motoren spezifischen Qualitätsanforde
rungen einzuhalten. Nach diesen Anforderungen müssen zum Bei
spiel der nicht wiederholbare Schlag oder der nicht wiederhol
bare Auslauf (NRR = non-repeatable run out) vermieden werden.
Zusätzlich müssen die Einflüsse von Temperaturschwankungen kom
pensiert werden. Weiterhin muß die Lagerung eine gewisse Trag
fähigkeit gewährleisten und sind bestimmte Resonanzfrequenzen zu
vermeiden.
Die vorliegende Erfindung geht von einem aus DE 35 38 480 A1
bekannten Plattenspeicherantrieb insbesondere für Festplatten
speicher aus, der einen Stator, einen Rotor eine Lagerung und
eine koaxiale Nabe aufweist, auf deren Außenfläche eine oder
mehrere Festplatten befestigt sind. Dieser Plattenspeicheran
trieb weist zwei axial hintereinander angeordnete Lager auf,
zwischen welchen ein Spindelabschnitt und eine Nabe vorgesehen
sind, was zu einer großen axialen Baulänge führt.
Auch bei dem ferner bekannten Spindelmotor nach BP 0 392 500 A2
sind zwei getrennte, hintereinander liegende Lager für den Rotor
vorgesehen, die gleichfalls eine relativ große axiale Baulänge
des Motors zur Folge haben.
So liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
preisgünstig herstellbaren, die oben genannten Qualitätsanforde
rungen erfüllenden Plattenspeicherantrieb in kompakter Bauweise
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Mitteln
gelöst. In den Unteransprüchen sind weitere Merkmale zur Weiter
bildung dieser Lösung angegeben.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand von Aus
führungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, im
einzelnen erläutert.
In den Zeichnungsfiguren sind verschiedene Antriebsvarianten im
Axialschnitt dargestellt.
Die Fig. 1, 3 und 5 zeigen als Außenläufermotor ausgebildete
Antriebe, bei welchen ein Innenstator 1 ortsfest an einer unte
ren Tragplatte 8 fixiert ist, wobei um den zylindrischen Außen
umfang des Innenstators 1 ein permanentmagnetischer Ring 3 ro
tiert, welcher, mit oder ohne separatem hohlzylindrischen Rück
schlußring, das elektromotorische Antriebselement im Außenrotor
bildet, der wie eine Tasse oder Glocke gestaltet ist und in den
dieser permanentmagnetische Ring 3 eingesetzt ist.
Die Fig. 2, 4 und 6 zeigen alternativ dazu als Innenrotor-
Lösungen ausgebildete Antriebe, bei welchen die Rotorwelle 6
unmittelbar den permanentmagnetischen Ringrotor trägt (unter
Umständen auch unter Zwischenschaltung eines weichmagnetischen,
hohlzylindrischen Rückschlußringes), dessen Außenumfang im In
nern eines hohlringartigen Statorblechpaketes rotiert, welches
seinerseits mit einer unteren Tragplatte 8 ortsfest verbunden
ist.
Für alle dargestellten Ausführungsbeispiele gemeinsam ist, daß
die rotierende Glocke oder der rotierende Topf gleichzeitig die
Plattenspeichernabe bildet und an ihrem Außenumfang radial den
Motor insgesamt so umgreift, daß im Außenrandbereich des Rotors,
also außerhalb des direkt antreibenden Motors, die Lagerung
vorgesehen ist.
Bei allen in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist
mit Ziffer 1 ein Innenstator, der von unten an einer unteren
Tragplatte 8 gehaltert ist, bezeichnet. Mit der Ziffer 2 ist ein
hohlringartiger Außenstator bezeichnet, der ebenfalls mittelbar
oder unmittelbar an der Tragplatte 8 gehaltert oder fest mit ihr
verbunden ist.
Mit der Ziffer 3 sind die ringförmig angeordneten Außenläufer
permanentmagnete bezeichnet, die in vorkragende Ringteile 17
greifen, welche an der Nabe 5 befestigt oder vorzugsweise ein
stückig mit ihr ausgebildet sind. Mit Ziffer 4 ist ein Innenper
manentmagnetrotorring bezeichnet, der vorzugsweise fest mit
einer zenralen Welle 6 verbunden rotiert, welche in eine Spei
cherplattennabe 5 übergeht, indem sie sich im Nabenbereich radi
al stark erweitert.
Die mit der Ziffer 7 bezeichnete Außenfläche der Nabe 5 ist die
zylindrische, sehr genaue Aufnahmefläche für die Speicher
platten. Diese Aufnahme- bzw. Außenfläche 7 bildet mit einer
Zentralscheibe 5a und einem Absatz (Auflage oder Ringscheibe)
14 (Fig. 1 bis 4) oder 15 (Fig. 5, 6) abgesetzt das ei
gentliche Nabenelement. An diesen abgesetzten, radial vor
kragenden Auflagen oder Ringscheiben 14, 15 ist bei dem Aus
führungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ein hohlzylindrischer An
satz 11 einstückig angegossen, und zwar am radial äußersten Ende
der Auflage bzw. Ringscheibe 14 derart, daß dieser Ansatz 11 mit
der abgesetzten Auflage bzw. Ringscheibe 14, der Aufnahmefläche
7 und dem zentralen Flansch oder Scheibenteil 5 die Glockenform
oder die Topfform bestimmt. Andererseits ist dieser vorkragende
Rand 11 mit dem Außenlaufring eines Lagers 10 drehfest verbun
den, wie Fig. 1 und 2 zeigen, währenddessen der Innenlaufring
an einen von der Tragplatte 8 ortsfest axial hochkragenden Ring
teil 16 gehaltert ist. Die Ringteile 16, 17, das Lager 10 und
der hohlzylindrische Ansatz 11 sind axial ineinander geschach
telt, so daß sie alle radial konzentrisch übereinanderliegen.
Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Innenstator 1
am hochkragenden Ring 16 der Tragplatte 8 gehaltert ist, ist bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 4 der Innenstator 1 unmittelbar
mit der Tragplatte 8 verbunden, z. B. mit dieser vergossen oder
verklebt. Ein Außenring 13 ragt bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 4 von der Tragplatte 8 aus hoch und ist mit dieser ein
stückig verbunden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2
ist ein Ansatz 11 von der rotierenden Nabe ausgebildet. Dadurch
sind im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 die
Außenlaufringe der Lager 10 in die topfförmige Nabe eingesetzt
und rotieren mit dieser, während im Falle der Ausführungsform
gemäß den Fig. 3 und 4 die Innenringe dieser außen liegenden
Lager 12 mit dem heruntergezogenen Ringteil 17 rotieren. Im
Falle der Außenläufermotoren gemäß Fig. 1, 3, 5 hat der Luft
spalt die Ziffer 22, bei den Innenläufermotoren nach den Fig.
2, 4, 6 ist der Luftspalt mit 23 beziffert. Die heruntergezoge
nen Ringteile 17 tragen bei den Ausführungsbeispielen gemäß
Fig. 1, 3 und 5 den hohlzylindrischen permanentmagnetischen
Ring 3, der einen großen Durchmesser aufweist und eine größere
Luftspaltfläche gestattet, so daß der magnetische Fluß, der den
Luftspalt durchsetzt, nicht eine extrem hohe Dichte wie im Falle
der Ausführungsform gemäß Fig. 2, 4 und 6 benötigt. Dies ge
stattet, daß dieser aus billigerem Material hergestellt werden
kann. In analoger Weise sind permanentmagnetische Ringe 4, 6
bzw. Ringsegmente bei den Ausführungsformen gemäß den Fig.
2, 4 und 6 an der vorzugsweise ferromagnetischen Rotorwelle 6
gehaltert. Dabei bildet die Welle 6 mit dem Ring bzw. den Ring
teilen 4 den Innenrotor.
Die Magnetspeicherplatten sitzen nicht nur auf der hochgenauen
zylindrischen Außenfläche 7, sondern liegen auch auf den radial
vorkragenden Absätzen 14 (Fig. 1 bis 4) bzw. 15 (Fig. 5, 6)
auf. Diese Absätze 14, 15 decken zum Teil die Lager 11 bzw. 12
insbesondere bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 4 ab, so
daß konstruktiv die Möglichkeit gegeben ist, bei den Spalten 28,
29 noch Labyrinthdichtungselemente vorzusehen.
Mit den Fig. 5 und 6 sind Plattenspeicherantriebe mit axial
längeren Aufnahmeflächen 7 gezeigt, welche zum Antrieb mehrerer
Platten geeignet sind. Hierbei sind zwei axial übereinander in
die als Außenrotorglocke ausgebildete Nabe 5 eingesetzte Lager
18, 19 vorhanden, die durch einen statorseitigen Distanzring 31
voneinander getrennt sind. Bei beiden Ausführungsformen gemäß
den Fig. 5 und 6 tragen die Außenlaufringe der Lager 18, 19
die hohlzylindrische Wand 24 der Plattenspeichernabe 5, die mit
dem Absatz 15 bis an die Tragplatte 8 heranreichend bündig her
untergezogen ist.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1, 3, 5 ist die zentrale
Scheibe 5, die das Zentrum der Nabe 5 bildet, sozusagen wellen
los, während bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2, 4 und 6
diese Scheibe 5a in die zentrale, rotierende Welle 6 übergeht.
Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1, 3 und 5 kann der
Innenstator auch über eine sogenannte stehende Welle gehaltert
werden, jedoch greifen hier die Lagermittel dann nicht an dieser
stehenden Welle an.
Mit einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist eine weite
re, ebenfalls axial länger bauende Anordnung gezeigt. Diese
zeichnet sich im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen An
ordnungen dadurch aus, daß anstelle eines herkömmlichen Kugel
lagers 12 ein integriertes Kugellager vorgesehen ist. Dieses
besteht aus Kugeln 121, einem inneren Laufring 122, einem äuße
ren Laufring 122 und einer Kugelkäfigvorrichtung 73. Die Lauf
ringe besitzen bevorzugt begrenzende Oberflächen in Form eines
Kegelstumpfes und sind präzisionsgedreht bzw. -geschliffen. Die
Kugellagerkäfigvorrichtung 73 ist auf den heruntergezogenen -
Ringteil 17 aufgesteckt. Sie besitzt federförmige Vorsprünge,
bevorzugt aus Kunststoff, der die Kugeln des Lagers mit geeigne
tem Abstand separiert. Die Kugellagerkäfigvorrichtung kann so
bemessen sein, daß sie gleichzeitig als Dichtelement dient,
welches aus dem Bereich der Lagerung stammende Abriebpartikel
von dem Bereich des Datenspeichers bzw. der Magnetplatte fern
hält. Diese Wirkung kann durch eine zusätzliche Dichtplatte 74
unterstützt werden.
Zur weiteren Verhinderung der Kontaminierung des Datenspeicher
bereichs ist eine Ventilationseinrichtung vorgesehen. Diese
besteht aus einer Zuluftöffnung 71 mit integriertem, nicht dar
gestellten Filter aus Zellulose-/oder Schaumstoffmaterial sowie
aus einer Abluftöffnung 72, die sich ebenfalls im ortsfesten
Teil 13 der Tragplatte 8 befindet und gleichfalls mit einem
nicht dargestellten, integrierten Filter versehen ist. Durch die
Drehbewegung des Ringteils 17 mit der Nabe 5 entsteht an der
Stelle der Zuluftöffnung 71 ein Unterdruck, so daß an dieser
Stelle Luft angesaugt wird. Bei der Öffnung 72 entsteht dagegen
ein Überdruck, so daß an dieser Stelle die angesaugte Luft ent
weicht und eventuell vorhandene Abriebspartikel bevorzugt an
dieser Stelle abgelagert werden.
Es versteht sich, daß der Zusammenbau der Anordnung in herkömm
licher Weise erfolgt. Hierbei wird der Ringteil mit Nabe 5 aus
seiner koaxialen Position verschoben, worauf die Kugellagerku
geln einseitig eingelegt werden. Der Ringteil mit Nabe 5 wird
sodann wieder in seine koaxiale Sollposition gebracht, die Ku
geln werden durch Drehung verteilt und schließlich wird die
Kugellagerkäfig-Vorrichtung aufgebracht.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es vorteilhaft,
den Stator 1 zur Einhaltung geringer Luftspalte zwischen Stator
und Magnet 3 nachträglich in die Anordnung einzubringen und zu
fixieren.
Für alle Ausführungsformen gemäß der Erfindung nach den Fig.
1 bis 7 ist es wesentlich, daß die Elemente für die Lagerung 10,
12, 18 und 19 radial außerhalb des eigentlichen Motors liegen,
diesen also umgeben. Der antreibende Motor ist also quasi in die
Lagerung hineingesteckt.
Der mit der Erfindung vorgeschlagene Plattenspeicherantrieb hat
sich im Hinblick auf die eingangs genannten Anforderungen wegen
hoher Tragfähigkeit und guter Vorspannung als vorteilhaft erwie
sen. Auch zeichnet er sich durch geringe Geräuschentwicklung und
hohe Laufruhe aus.
Die größeren radialen Abmessungen der Lager gestatten darüber
hinaus eine größere Kugelzahl, was sich ebenfalls günstig auf
die geforderten Eigenschaften auswirkt.
Die mit der Erfindung vorgeschlagene Konstruktion bietet außer
dem den Vorteil, daß das Statorteil 1 nachträglich montierbar
und damit auswechselbar ist.