DE60124017T2

DE60124017T2 - Elektromotor mit verringerter laermerzeugung fuer datenspeicher-plattenlaufwerke

Info

Publication number: DE60124017T2
Application number: DE60124017T
Authority: DE
Inventors: Jack Kevin Rochester ERICKSON; Zine-Eddine Vadnais Heights Boutaghou
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: JP2004529599A; EP1366492A1; KR100623467B1; KR20030083701A; JP3708522B2; US6501242B1; DE60124017D1; WO2002065466A1; EP1366492B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotoren und im Besonderen bürstenlose Gleichstrom-Spindelmotoren, die zum Drehen der Platten in Datenspeicher-Plattenlaufwerken verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
In der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts veränderte ein Phänomen namens Informationsrevolution nachhaltig die Welt. Während der Informationsrevolution eine größere geschichtliche Bedeutung als jedem anderen Ereignis oder jeder anderen Erfindung zukommt, symbolisiert kein anderes Gerät die Informationsrevolution mehr als der digitale, elektronische Computer. Die Entwicklung der Computersysteme war zweifelsohne eine Revolution. Mit jedem Jahr werden Computersysteme schneller, speichern mehr Daten und stellen ihren Benutzern mehr Anwendungen zur Verfügung.
Durch den steigenden Bedarf moderner Computersysteme an großen Datenspeichern werden Massendaten-Speichervorrichtungen mit erheblichen Kapazitäten benötigt. Während verschiedene Datenspeichertechnologien zur Verfügung stehen, ist das starre Plattenlaufwerk mit drehender Magnetplatte am meisten verbreitet. Eine derartige Plattenlaufwerks-Datenspeichervorrichtung ist ein sehr komplexes Gerät, das Feinmechanikkomponenten, ultraglatte Plattenoberflächen, hochdichte, magnetische aufgezeichnete und kodierte Daten sowie eine ausgefeilte Elektronik zur Datenkodierung und -dekodierung und zur Steuerung des Laufwerksbetriebs beinhaltet. Jedes Plattenlaufwerk ist daher eine kleine Welt für sich, die zahlreiche Systeme und Subsysteme enthält, die wiederum jeweils zum reibungslosen Betrieb des Laufwerks benötigt werden. Trotz dieser Komplexität sind Plattenlaufwerke mit drehender Magnetplatte aufgrund ihrer Kapazität, ihrer Leistung und ihres Kostenverhältnisses die bevorzugten Datenspeichervorrichtungen zahlreicher Anwendungen.
Ein Plattenlaufwerk umfasst üblicherweise eine oder mehrere Platten, die an einer gemeinsamen Nabe oder Spindel angebracht sind, die bei einer konstanten Geschwindigkeit von einem Elektromotor gedreht werden, der oft auch als Spindelmotor bezeichnet wird. Der elektrische Spindelmotor umfasst typischerweise einen bürstenlosen Gleichstrom-Motortyp, also einen mit einem Mehrphasen-Stator und einem Permanentmagnetmotor, wobei die verschiedenen Phasen des Stators durch eine Steuerungselektronik aufeinanderfolgend angeregt werden, um ein Drehmoment auf den Rotor zu übertragen.
Das Patent US-A-5.982.571 offenbart ein solches Plattenlaufwerk gemäß Stand der Technik. Dieses Dokument definiert ebenfalls den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.
Das aufeinanderfolgende Schalten und Ansteuern der verschiedenen Statorphasen kann mechanische Schwingungen bei harmonischen Frequenzen der Motorantriebsfrequenz der Platten hervorrufen. Diese Schwingungen können für den Benutzer als hochtönendes Störgeräusch hörbar werden.
Ein von der Plattenlaufwerks-Speichervorrichtung abgegebenes Störgeräusch kann sehr lästig oder ablenkend für den Benutzer sein und dessen Produktivität stören. Außerdem können konstante Erregung auf einer bestimmten Frequenz unerwünschte Nebeneffekte haben, wie etwa mögliche Interferenzen mit anderen Servovorrichtungen und möglicher Qualitätsverlust der mechanischen Komponenten.
Plattenlaufwerksentwickler haben seit langem den Wunsch ihrer Kunden erkannt, jedwede Nebengeräusche oder Schwingungen in den Plattenlaufwerken zu beseitigen. Größte Aufmerksamkeit gilt daher der genauen Verarbeitung der mechanischen Komponenten sowie anderer Verfahren und Mittel zur Geräuschkontrolle. Die Geräuschdämmung ist jedoch nicht perfekt und daher bleibt der Bedarf an verbesserten Verfahren zur Lärmverringerung in Plattenlaufwerken und im Besonderen von Geräuschen auf harmonischen Frequenzen der Laufwerksmotor-Antriebsfrequenz bestehen.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst ein Elektromotor, der vorzugsweise ein Spindelmotor eines Plattenlaufwerks ist, einen Mehrphasen-Stator, der durch Umschalten der Phasen des Antriebsstroms an entsprechenden Kommutationswinkeln der Rotordrehung angetrieben wird. Kleine Schwingungen, hierin als halbzufällige Verschiebungen bezeichnet, werden in die Kommutationswinkel, an denen der Antriebsstrom geschaltet wird, eingegeben. Diese Schwingungen bewirken, dass sich die Erregerfrequenz weiter ausbreitet, wodurch sich die maximale harmonische Anregung bei der Schaltfrequenz verringert.
In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Tabelle mit kleinen, halbzufälligen Phasenverschiebungs-Verschiebungen geführt und eine Verschiebung aus der Tabelle wird zum Kommutationspunkt (also dem Punkt oder Winkel, an dem eine Phasenveränderung im Antriebstrom auftritt) hinzugefügt. In einer Variation dieser Ausführungsform werden die Verschiebungseinträge aus der Tabelle erfasst und zu den Kommutationspunkten einer Rundlaufmusterreihe folgend hinzugefügt. Die Anzahl der Einträge in der Tabelle N ist vorzugsweise größer als die Anzahl der Kommutationspunkte P in einer einzigen Rotorumdrehung und ist eine Primzahl oder eine Zahl, die keinen gemeinsamen Teiler mit P aufweist. Das halbzufällige Muster der Phasenverschiebungen wiederholt sich daher alle N Plattenumdrehungen. Wenn nötig kann N ausreichend groß sein, so dass die Grundfrequenz der Musterwiederholung aus der Tabelle zu gering ausfällt, um wahrgenommen zu werden.
Vorzugsweise werden die halbzufälligen Kommutationsverschiebungen während der Hochfahrzeit nicht verwendet, wenn die elektronische Antriebsschaltung versucht, den Motor auf seine Nennbetriebsgeschwindigkeit zu bringen, und sie werden erst dann eingesetzt, nachdem der Motor die Betriebsgeschwindigkeit bereits erreicht hat. Dies verhindert unnötige Interferenzen mit der Hochfahrzeit der Plattenanordnung.
Es ist daher zu erwarten, dass ein gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugter Elektromotor weniger Geräusche abgeben wird als vom Benutzer erkannt werden und zusätzliche Vorteile aufgrund einer Verringerung der mechanischen Schwingungen bei den harmonischen, den Motor schaltenden Frequenzen aufweist.
Die Details der vorliegenden Erfindung werden, sowohl deren Struktur als auch deren Betrieb betreffend, am besten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen die jeweiligen Bezugszeichen die entsprechenden Komponenten kennzeichnen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vereinfachte Darstellung einer Plattenlaufwerks-Speichervorrichtung mit drehender Magnetplatte, die in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
2 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Hauptkomponenten einer Plattenlaufwerks-Speichervorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform.
3 stellt einen teilweisen Querschnitt eines Plattenlaufwerks-Spindelmotors in der Ebene der Drehachse gemäß der bevorzugten Ausführungsform dar.
4 zeigt einen vereinfachten Querschnitt eines Plattenlaufwerks-Spindelmotors in einer Ebene normal zur Drehachse gemäß der bevorzugten Ausführungsform.
5 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Abläufe zum Betrieb eines Plattenlaufwerks-Spindelmotors gemäß der bevorzugten Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Überblick über die Plattenlaufwerkskonstruktion
Ein Laufwerk mit drehender, starrer Magnetplatte umfasst üblicherweise eine oder mehrere glatte, flache Platten, die dauerhaft an einer gemeinsamen Spindel oder Nabe angebracht sind. Wenn mehr als eine Platte verwendet wird, werden die Platten auf der Spindel parallel zueinander gestapelt und so voneinander beabstandet, dass sie sich nicht berühren. Die Platten und die Spindel drehen sich gemeinsam bei konstanter Geschwindigkeit mithilfe des Spindelmotors.
Der Spindelmotor ist üblicherweise ein bürstenloser Gleichstrom-Motor mit einem elektromagnetischen Mehrphasen-Stator und einem Permanentmagnetrotor. Die verschiedenen Phasen des Stators werden nacheinander mit einem Antriebsstrom zur Drehung des Rotors angetrieben.
Jede Platte ist aus einer festen plattenförmigen Basis oder einem derartigen Substrat ausgebildet, wobei dieses ein Loch in der Mitte für die Spindel aufweist. Als Substrat wird üblicherweise Aluminium verwendet, obwohl auch andere Materialien, wie etwa Glas, Keramik oder Kunststoff, verwendet werden können. Das Substrat wird mit einer dünnen Schicht aus magnetisierbarem Material überzogen und kann zusätzlich noch mit einer Schutzschicht versehen werden.
Daten werden auf den Oberflächen der Platte oder Platten in der magnetisierbaren Schicht aufgenommen. Damit dies durchgeführt werden kann, werden kleine, magnetisierte Muster, die die Daten darstellen, in der magnetisierbaren Schicht ausgebildet. Die Datenmuster werden üblicherweise in kreisförmigen, konzentrischen Spuren angeordnet, obwohl auch die Bildung spiralförmiger Spuren möglich wäre. Jede Spur wird ferner in eine Reihe Sektoren unterteilt. Jeder Sektor bildet demzufolge einen Bogen und alle Sektoren einer Spur vervollständigen einen Kreis.
Ein beweglicher Aktuator positioniert einen Wandlerkopf zum Lesen oder Schreiben der Daten angrenzend an die Daten auf der Oberfläche. Der Aktuator kann mit dem Tonarm eines Schallplattenspielers und der Kopf mit der Plattennadel verglichen werden. Für jede Daten enthaltende Plattenoberfläche steht ein Wandlerkopf zur Verfügung. Der Aktuator dreht sich üblicherweise um eine parallel zur Drehachse der Platte(n) vorhandene Achse, um den Kopf in Position zu bringen. Der Aktuator umfasst typischerweise einen festen Block, der um eine Achse mit kammähnlichen Ar men herum angeordnet ist, die sich in Richtung der Platte erstrecken (und deswegen manchmal auch als „Kamm" bezeichnet wird), sowie einen Satz dünner, an den Armen befestigter Aufhängungen und einen elektromagnetischen, auf der anderen Seite der Achse angeordneten Motor. Die Wandlerköpfe sind an den Enden der Aufhängungen gegenüber dem Kamm angebracht, wobei für jede Aufhängung ein Kopf vorhanden ist. Der Aktuatormotor dreht den Aktuator zur Positionierung des Kopfes oberhalb der gewünschten Datenspur (Suchvorgang). Sobald der Kopf oberhalb der Spur platziert wurde, bringt die konstante Drehung der Platte schließlich den gewünschten Sektor an eine zum Kopf angrenzende Position und die Daten können dann gelesen oder geschrieben werden. Der Aktuatormotor ist üblicherweise eine elektromagnetische Spule, die auf dem Aktuatorkamm montiert ist und ein Satz Permanentmagnete ist in einer stationären Position auf der Basis oder Abdeckung angebracht; wenn die Spule angeregt wird, übertragt diese das Drehmoment auf den Kamm als Reaktion auf das von den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld.
Üblicherweise wird ein Servo-Rückkopplungssystem zur Positionierung des Aktuators verwendet. Servomuster zur Identifizierung der Datenspuren werden auf zumindest eine Plattenoberfläche geschrieben. Der Wandler liest die Servomuster regelmäßig ab, um deren aktuelle Abweichung von der gewünschten Radialposition zu bestimmen und das Rückkopplungssystem regelt die Aktuatorposition, um die Abweichung zu verringern. Ältere Plattenlaufwerkskonstruktionen verwendeten oft eine ausschließlich für die Servomuster vorgesehene Plattenoberfläche. Neuere Konstruktionsarten benutzen üblicherweise eingebettete Servomuster, also die Servomuster werden an winkelig angeordneten Abschnitten auf jeder Plattenoberfläche aufgenommen, wobei der Bereich zwischen den Servomustern für die aufgenommenen Daten verwendet wird. Das Servomuster umfasst üblicherweise einen Synchronisierungsabschnitt, einen Spuridentifizierungsabschnitt zur Identifizierung einer Spurnummer und einen Spurzentrierungsabschnitt zur Lokalisierung der Spur-Mittellinie.
Der Wandlerkopf ist ein aerodynamisch geformter Materialblock (üblicherweise Keramik), auf dem ein magnetischer Lese-/Schreibwandler angebracht wird. Der Block oder das Gleitstück schwebt während der Drehung der Platte in einem sehr geringen Abstand oberhalb der Plattenoberfläche (auch als „Flughöhe" bezeichnet). Diese extreme Nähe zur Plattenoberfläche ist von großer Bedeutung für den Einsatz des Wandlers zum Lesen oder Schreiben der Datenspuren in der magnetisierbaren Schicht. Einige unterschiedliche Wandlerentwürfe werden eingesetzt. Viele aktuelle Plattenlaufwerksentwürfe verwenden ein induktives, mit einem dünnen Film versehenes Schreibwandlerelement und ein separates, magnetoresistives Lesewandlerelement. Die Aufhängungen üben eine Kraft auf die Wandlerköpfe in Richtung der Plattenoberfläche aus. Die aerodynamischen Eigenschaften des Gleitstücks wirken dieser Kraft entgegen und ermöglichen dem Gleitstück oberhalb der Plattenoberfläche in einem entsprechendem Abstand zum Datenzugriff zu schweben.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin die jeweiligen Nummern die entsprechenden Komponenten in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, ist 1 eine vereinfachte Darstellung einer Plattenlaufwerks-Speichervorrichtung mit drehender Magnetplatte 100 zur Verwendung in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform. Das Plattenlaufwerk 100 umfasst drehbare Platten 101, die starr an der Nabenanordnung oder Spindel 103 befestigt sind, die wiederum auf der Plattenlaufwerksbasis oder -gehäuse 104 angebracht ist. Die Spindel 103 und die Platten 101 werden von einem Antriebsmotor bei konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben. Der Antriebsmotor (in 1 nicht abgebildet) befindet sich im Inneren der Nabenanordnung 103. Die Daten werden auf den oberen und unteren Oberflächen 102 jeder Platte aufgenommen. Die Aktuatoranordnung 105 befindet sich auf einer Seite der Platten 101. Der Aktuator 105 dreht sich über einen Bogen um eine parallel zur Spindelachse befindliche Welle 106, die von einem elektromagnetischem Motor 107 angetrieben wird, um die Wandlerköpfe zu positionieren. Eine Abdeckung (nicht abgebildet) tritt in Kontakt mit der Basis 104, um die Platten und die Aktuatoranordnungen zu umschließen und zu schützen. Elektronische Module zur Steuerung des Laufwerksbetriebs und zur Kommunikation mit anderen Geräten, wie etwa einem Hauptrechner, sind auf einer Leiterplatte 112 angebracht. In dieser Ausführungsform wird die Leiterplatte 112 als auf der Außenseite des Gehäuses, das von der Basis 104 und der Abdeckung gebildet wird, befindlich dargestellt. Die Leiterplatte 112 könnte jedoch auch an der Innenseite des Kopf-/Plattengehäuses angebracht sein oder ein Abschnitt der Elektronik könnte im Inneren des Gehäuses befestigt sein, während ein anderer Abschnitt außerhalb des Gehäuses montiert ist. Eine Vielzahl an Kopf-/Aufhängungsanordnungen 108 sind starr mit den Stiften des Aktuators 105 verbunden. Ein aerodynamisches Gleitstück 109 mit einem Lese-/Schreibwandler 110 befindet sich, angrenzend an die Plattenoberfläche 102, am Ende jeder Kopf/Aufhängungsanordnung 108.
Während das Plattenlaufwerk 100 mit zwei Platten abgebildet ist, die über mehrere Plattenoberflächen zur Aufzeichnung verfügen, ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung auch ein Laufwerk mit einer einzigen Platte oder mit einer größeren Anzahl an Platten verwenden könnte und dass es möglich wäre, nur eine einzige Plattenoberfläche einer Platte zur Datenaufzeichnung zu nutzen.
2 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Hauptelemente des Plattenlaufwerks 100, das zeigt, wie diese miteinander und mit den Wandlerköpfen, dem Aktuatormotor und dem Spindelmotor gemäß der bevorzugten Ausführungsform verbunden sind. Eine Dateisteuerung 201 stellt eine Datenschnittstelle für einen Host zur Verfügung. Der „Host" ist üblicherweise ein Computersystem, obwohl es auch eine Spezialvorrichtung, wie etwa ein Handheld-Computer (PDA), eine digitale Steuerung einer maschinellen Anlage, wie z. B. ein Kraftfahrzeug oder Roboter, oder jede Variation einer digitalen Vorrichtung sein kann. Die Steuerung 201 stellt ebenfalls eine allgemeine Steuerung des Plattenlaufwerksbetriebs 100 bereit, einschließlich von Funktionen, wie Befehlsinterpretation, Sektor-Mapping, Einschaltabläufen, Diagnostik, Fehlerbehebung, etc. Eine Kanalelektronik 202 stellt die Modulations- und Demodulationsfunktionen zum Schreiben der Daten auf und Lesen der Daten von der Plattenoberfläche zur Verfügung. Ein Servoprozessor 203 interpretiert die vom Lesen der Servomuster auf der Platte erhaltenen Servosignale zur Steuerung des Aktuator- und des Spindelmotors; er antwortet auch zur Signalabfrage von der Dateisteuerung 201. Der Servoprozessor 203 bestimmt die notwendigen Parameter für den Aktuator- und den Spindelmotor und stellt diese als Eingaben für die Aktuatormotor-Antriebsschal tung 204 und die Spindelmotor-Antriebsschaltung 205 zur Verfügung. Die Aktuatormotor-Antriebsschaltung 204 wiederum stellt den Antriebsstrom für den Aktuator-Schwingspulenmotor (VCM) 107 bereit, wobei sie den Aktuator 105 in der gewünschten Position platziert. Die Spindelmotor-Antriebsschaltung 205 stellt den Antriebsstrom für den Spindelmotor 206 zur Verfügung, wobei sie den Motor mit einer gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit, wie sie hierin ausführlich beschrieben wird, antreibt.
Wandler 110 sind mittels Zuleitungsdrähten am Schreibmultiplexer 213 und am Lesemultiplexer 211 angebracht, die wiederum mit dem Schreibansteuerelement 212 bzw. zum Leseverstärker 210 gekoppelt sind. Der Leseverstärker 210 stellt Eingaben zur Kanalelektronik 202 zur Verfügung. Die Kanalelektronik stellt Eingaben zum Schreibansteuerelement 212 bereit. Die Multiplexer 211 und 213 wählen einen der Köpfe zum Schreiben oder Lesen aus als Reaktion auf das Steuersignal 214 der Dateisteuerung 201. Magnetische, Daten darstellende Muster oder Servosignale werden von magnetoresistiven Leselementen in den Wandlern 110 abgefühlt, durch den Leseverstärker 210 verstärkt und der Kanalelektronik 202 zur Verfügung gestellt. Die Kanalelektronik umfasst vorzugsweise einen PRML-Filter (partial response maximum likelihood) zum Dekodieren der Datensignale in kohärente Daten zur Verwendung durch ein Hostsystem. Wenn die Daten geschrieben werden, kodiert die Kanalelektronik 202 die Daten in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Kodierungsformat und stellt diese Daten dem Schreibansteuerelement 212 zur Verfügung, welches wiederum den Strom durch ein induktives Schreibelement leitet, um das Schreiben der Daten auf die Plattenoberfläche zu bewirken.
Die Positionierung der Wandler 110 wird durch ein Servo-Rückkopplungsschleifensystem erzielt, welches Wandler 110, Leseverstärker 210, Kanalelektronik 202, Servoprozessor 203, Aktuatoransteuerelement 204 und Aktuatormotor 107 umfasst. Wandler 110 lesen die in regelmäßigen Abständen auf den Plattenoberflächen 101 aufgenommenen Servomuster ab; diese werden durch den Leseverstärker 210 verstärkt; die Servomuster werden durch die Kanalelektronik 202 in Positionierungs-Information umgewandelt; die Positionierungs-Information wird vom Servorprozessor 203 zur Bestimmung der zum Aktuatormotor 107 zu leitenden Antriebsstrommenge interpretiert; und daraufhin erzeugt das Aktuatoransteuerelement 204 den benötigten Antriebsstrom als Reaktion auf ein Steuersignal vom Servoprozessor 203. Der Servoprozessor 203 verwendet die gleiche Information zur Interpretation der Winkel-Position und stellt dem Spindelmotor-Ansteuerelement 205 das entsprechende Steuersignal zur Verfügung.
Die Dateisteuerung 201 umfasst vorzugsweise einen programmierbaren Prozessor 221, der ein Steuerprogramm 231 ausführt, welches sich im ROM-Speicher (Nur-Lese-Speicher) 222 befindet. ROM 222 ist ein nichtflüchtiger Halbleiter-Schreib-Lese-Speicher, dessen Inhalte nicht verloren gehen, wenn das Plattenlaufwerk 100 abgeschaltet wird. ROM enthält ferner eine zufallsverändernde Tabelle 232, die einen Satz zufälliger Winkel-Verschiebungen zur Kommutation des Spindelmotors 206 aufweist, wie hierin noch näher beschrieben wird. Die Dateisteuerung umfasst ebenfalls einen flüchtigen Lese-/Schreibspeicher (RAM) 223. RAM 223 wird als temporärer Cache für Daten verwendet, die von einer oder mehreren Plattenoberflächen gelesen und auf diese geschrieben werden. RAM 223 wird ebenfalls zur Speicherung von Zustandsgrößen eingesetzt, die für den Laufwerksbetrieb notwendig sind.
Obwohl bestimmte Plattenlaufwerkseigenschaften oben dargestellt und beschrieben wurden, und dabei im Besonderen die separaten, magnetoresistiven Lese- und die induktiven Schreibwandlerelemente, ist hierbei verständlich, dass diese lediglich zur Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsform dienen und dass es sehr wohl möglich ist, die vorliegende Erfindung mit anderen Wandlerelementen oder alternativen Plattenlaufwerks-Entwurfseigenschaften zu verwenden. Ferner ist hierbei verständlich, dass verschiedene elektronische Komponenten, wie z. B. Dateisteuerung 201, Kanal 202 und Servoprozessor 203, in 2 aus Anschauungsgründen dargestellt sind und dass einer oder mehrere dieser Komponenten in einem einzigen Modul kombiniert werden können oder in mehreren Modulen verwendet werden können.
In der bevorzugten Ausführungsform wird als Spindelmotor 206 ein bürstenloser Gleichstrom-Motor mit elektromagnetischem Mehrphasen-Stator und einem Perma nentmagnetrotor vom sogenannten In-Hub-Design verwendet. 3 ist ein teilweiser Querschnitt des Spindelmotors 206 in der Ebene der Drehachse. Motor 206 umfasst eine Basis 301, die starr mit der Basis 104 des Plattenlaufwerks 100 verbunden ist. Das Rotorgehäuse 302 umschließt die verschiedenen Motorkomponenten. Das Rotorgehäuse umfasst einen Hauptwellenabschnitt 310, der in die Aufhängungen 303 eingreift, die wiederum an einem hohlen, zylinderförmigen Vorsprung 312 der Basis 301 angebracht sind.
Das Rotorgehäuse umfasst einen Flansch 311, der von der äußeren Unterkante nahe der Basis nach vorne vorsteht. Wenn eine oder mehrere Platten 101 im Plattenlaufwerk 100 eingebaut werden, werden diese oberhalb des Rotorgehäuses 302 angepasst und durch den Flansch 311 gestützt, das Rotorgehäuse steht dann durch die Hauptöffnung der Platten 101 hindurch vor, während die Platten an den Flansch mit Klemmen und Zwischenstücken (nicht abgebildet) festgeklemmt werden. Aufgrund dieser Befestigungsart drehen sich die Platten gemeinsam mit dem Rotorgehäuse 302.
Ein Multipol-Stator 305, umfassend mehrere Sätze von Eisenlametten 306, die von Drahtspulen 307 umgeben sind 306, ist starr mit dem zylinderförmigen Vorsprung 312 der Basis 301 verbunden. Eine Vielzahl an ringsum beabstandet angeordneten Permanentmagneten mit alternierender Polarität 304 sind starr mit dem Rotorgehäuse 302 verbunden, um das Drehmoment in Gegenwart eines beweglichen, vom Stator 305 erzeugten elektromagnetischen Feldes auf das Rotorgehäuse 302 zu übertragen.
4 zeigt einen vereinfachten Querschnitt des Motors 206 in einer zu Drehachse senkrechten Ebene. 4 stellt die Anordnung mehrere Statorpole und Rotormagneten dar, wobei die Statorwicklungen zur besseren Veranschaulichung schematisch abgebildet sind. Wie abgebildet, sind die Statorwicklungen in drei Phasen mit drei Polen pro Phase, also mit insgesamt neun Polen 401 bis 409, angeordnet. Alle Wicklungen einer einzigen Phase sind in Reihe geschaltet. Die drei Phasen sind miteinander in der bekannten „Sternkonfiguration" gekoppelt, worin alle Phasen mit einem gemeinsamen Hauptknoten gekoppelt sind. Während des Betriebs kann der Strom jederzeit durch zwei Phasen geleitet werden und zwar indem er zuerst durch eine erste Phase in einer Vorwärtsrichtung und dann durch eine zweite Phase in umgekehrter Richtung geleitet wird. So wird, wenn etwa ein Stromquellen-Treiber für Phase A und ein Stromsenken-Treiber für Phase B eingeschaltet werden, Strom von der Phase-A-Leitung in Reihe durch die Phase-A-Wicklungen 401, 404 und 407 und wieder zurück in Reihe durch die Phase-B-Wicklungen 408, 405 und 402 und hinaus durch die Phase-B-Leitung fließen. In diesem Fall fließt kein Strom in den Phase-C-Wicklungen, da sowohl der Treiber als auch die Senke für Phase C abgeschaltet sein werden. Das angetriebene Phasenpaar wird gewechselt, um das magnetische Steuerfeld des Stators zu drehen. Die Permanentmagnete 421 bis 432 sind ringsum auf der inneren, kreisförmigen Oberfläche des Rotorgehäuses 302 in alternierender Polarität angeordnet, wie in der Abbildung zu sehen. Die Magneten „jagen" das sich drehende, magnetische Antriebsfeld, was dazu führt, dass sich der Rotor mit der Drehgeschwindigkeit des Antriebsfelds dreht.
In der in 4 dargestellten beispielhaften Konfiguration des Stator-/Rotorpols wird jedes Antriebsphasenpaar des Stators mit jedem Pol der Rotorumdrehung umgekehrt, also tauten die Phasenpaare A-B, A-C, B-C für den einen Pol und B-A, C-A, C-B für den nächsten Pol. Dies bedeutet, dass für einen Drei-Phasen-Stator und einen Rotor mit 12 Polen erwartet wird, dass die Antriebsphasenpaare des Stators 36-mal gewechselt werden müssen, um eine komplette Umdrehung des Rotors durchzuführen. Daher ist für diese Konfiguration ein Wechsel der angetriebenen Statorpaare notwendig, die bei einer Rotorumdrehung alle 10 Grad durchzuführen ist. Die Winkel-Position des Rotors, an der die Statorphasen geschaltet werden, wird als Kommutationspunkt bezeichnet. In einem herkömmlichen Motor würden die Nennkommutationspunkte bei 0°, 10°, 20°, 30°, etc. von einer Winkel-Referenzposition des Rotors aus gesehen auftreten. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden kleine, zufallsähnliche Abänderungen dieser Kommutationspunkte eingeführt. So können die Kommutationspunkte einer bestimmten Umdrehung beispielsweise bei 0,23°, 9,89°, 99,97°, 30,30°, usw. auftreten. Vorzugsweise tritt die Kommutation nicht bei jeder Umdrehung am selben Punktesatz auf, so dass in einer darauffolgenden Rotorumdrehung die Kommutationspunkte anders lauten.
Es ist verständlich, dass viele Variationen bezüglich der Anordnung des Stators und der Rotorpole möglich sind. Während zwölf Permanentmagnetpole am Rotor befestigt in 4 abgebildet sind und der Stator neun Pole enthält (drei Phasen mit jeweils drei Polen), ist für Fachleute auf diesem Gebiet erkennbar, dass die Anzahl der Permanentmagnetpole und der Statorphasen sowie der Kommutationspunkte variieren kann. Ferner ist ersichtlich, dass die Statorphasen in einer „Dreieckskonfiguration" verbunden werden können oder dass in einer weiteren Abänderung die abgebildete „Sternkonfiguration" eine Hauptanzapfung enthalten kann, die die Anregung einer einzigen, beliebig ausgewählten Phase ermöglicht. Außerdem wäre es möglich, separate Laufwerksschaltungen und/oder separate Antriebslinien für die Wicklungen der gleichen Phase bereitzustellen, so dass die Wicklungen parallel und nicht in Serie angetrieben werden.
Ferner ist ersichtlich, dass die 3 und 4 für das Blockdiagramm der Hauptkomponenten eines herkömmlichen Plattenlaufwerks-Spindelmotors vorgesehen sind. Viele Abänderungen in Bezug auf Design und Platzierung der Aufhängungen, Magnete, Spulen, Klemmmechnismen und Ähnlichem sind innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung möglich.
Für die Kommutation ist es notwendig, dass der Servoprozessor 203 die aktuelle Winkel-Position des Rotors bestimmt. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Positionsinformation von einem Lesewandler abgelesen und durch einen Kanal 202 kodiert und dann zum Bestimmen der Winkel-Position verwendet, wenn der Rotor sich bei Betriebsgeschwindigkeit dreht. Im Allgemeinen wird ein alternatives Verfahren beim Einschaltvorgang verwendet, während der Motor vom Stillstand zur Umdrehungsgeschwindigkeit hochgefahren wird. Alternativ dazu, kann jedes der verschiedenen, alternativen Verfahren bei Umdrehungsgeschwindigkeit ebenfalls angewendet werden. Alternative Verfahren umfassen das Abfühlen der Gegen-EMK der Statorspulen oder das Bereitstellen eines separaten Abfühlmechanismus, wie etwa ei nes magnetischen Kodierrades. Der Servoprozessor 203 verwendet die Positionsinformation zur Bestimmung des anzutreibenden Statorphasenpaars sowie die Stärke des benötigten Antriebsstroms und gibt diese Parameter im Spindelmotor-Ansteuerelement 205 ein, das dann den benötigten Strom erzeugt.
Vorzugsweise umfasst der Servoprozessor 203 ein Kommutationsregister 225, das die Kommutationspunkte und die entsprechenden, anzutreibenden Motorphasen speichert. Der Servoprozessor 203 vergleicht die aktuelle Rotorposition mit den im Kommutationsregister 225 gespeicherten Werten, um das korrekte, anzutreibende Statorphasenpaar zu bestimmen. Das Kommutationsregister 225 umfasst bevorzugterweise 36 Einträge, die für eine komplette Rotorumdrehung ausreichend sind, obwohl es auch eine geringere Anzahl an Einträgen enthalten könnte, die einem Rundlaufmuster folgend gedreht werden.
In der bevorzugten Ausführungsform steuert das im Prozessor 221 der Dateisteuerung 201 vorhandene ausführende Steuerprogramm 231 den Betrieb des Plattenlaufwerks 100, um die Werte im Kommutationsregister 225 abzuändern, was die Erzeugung von geringen, halbzufälligen Abänderungen der Kommutationspunkte beim Servoprozessor hervorruft. Dieser Ablauf ist in einem Flussdiagramm in 5 abgebildet.
Wie in 5 zu sehen, befindet sich das Plattenlaufwerk 100 anfangs in einem ausgeschalteten Zustand. Im Ausschaltzustand wird dem Spindelmotor keine Energie zugeführt. Nach dem Einschalten (Block 501) verlässt Laufwerk 100 den Ausschaltzustand. Dieser Vorgang kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Laufwerk 100 kann komplett ohne Energie sein, also tatsächlich ausgeschaltet sein; in diesem Fall verlässt es den Ausschaltzustand (verlässt Block 501), wenn Energie von einer externen Quelle, etwa einem Zündschalter, zugeführt wird, was die Steuerung 201 zum Einschalten und ein Steuerprogramm zum Ausführen im Prozessor 221 bringt. Alternativ dazu, kann die externe Energie jederzeit dem Laufwerk zugeführt werden, aber die Steuerung 201 kann die Energieversorgung des Spindelmotors, des Kanals und anderer Elektronikkomponenten unterbrechen; in diesem alter nativen Beispiel wartet der Prozessor 221 in einer Ruhestellung auf einen externen Befehl, eine Unterbrechung oder ein ähnliches Ereignis, um den Block 501 zu verlassen.
Nach dem Verlassen des Blocks 501 beginnt das Steuerprogramm mit dem Einschalten des Plattenlaufwerks, was ebenfalls umfasst, dass der Spindelmotor 206 auf Arbeitsgeschwindigkeit (Schritt 502) gebracht wird. Im Allgemeinen können Plattenwandler keine auf den Platten aufgenommenen Daten ablesen, bevor nicht der Spindelmotor fast auf Arbeitsgeschwindigkeit läuft. Daher übermittelt die Steuerung einen entsprechenden Einschaltbefehl an den Servoprozessor 203, um diesen in einem Einschaltzustand zu platzieren. Etwa zur selben Zeit übermittelt die Steuerung 201 einen Wertesatz zur Speicherung im Kommutationsregister 225, wobei diese Werte die Nennkommutationspunkte (also 0, 10, 20, 30, etc.) für den Spindelmotor 206 sind. In einigen Fällen kann der Motor Startschwierigkeiten haben und die Steuerung kann diesen mittels einer anderen der bekannten Starttechniken in Bewegung versetzen.
Wenn sich der Servoprozessor 203 im Einschaltzustand befindet, führt dies dazu, dass das Spindelmotor-Ansteuerelement 205 die entsprechenden Statorwicklungspaare mit einem vorbestimmten Einschaltstrom (üblicherweise die zulässige Maximalmenge) antreibt. Der Servoprozessor bestimmt die Winkel-Position, wie oben erläutert, und vergleicht diese mit den Nennkommutationswerten im Register 225 und schaltet die Statorphasenpaare, sobald jeder Kommutationspunkt erreicht ist.
Das Steuerprogramm kontrolliert dann alternativ einen Einschaltzeitgeber (Schritt 503), während es darauf wartet, dass der Motor seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht (Schritt 504). Der Motor kann einige Sekunden brauchen, um die Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen. In dieser Zeit kann die Steuerung Diagnostik oder andere Funktionen ausführen, während der Servoprozessor 203 weiterhin den Spindelmotor 206 mit der Nennarbeitsgeschwindigkeit unter Verwendung der im Register 225 gespeicherten Nennkommutationswerte antreibt. Wenn der Motor die Arbeitsgeschwindigkeit nicht innerhalb eines vorbestimmten Maximalzeitrahmens erreicht, wird die „Ja-Abzweigung" von Schritt 503 weiter ausgeführt und eine Fehlermeldung wird erstellt (Schritt 505). Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit vor dem Zeitlimit erreicht, wird der „Ja-Abzweigung" von Schritt 504 genommen.
Nach dem Erreichen der Arbeitsgeschwindigkeit initialisiert das Steuerprogramm eine Indexvariable für die zufallsverändernde Tabelle 232 (Schritt 510). Tabelle 232 enthält eine Anordnung an Verschiebungswerten, die zu den Nennkommutationswinkeln zur Bestimmung der tatsächlichen Nennkommutationswerte hinzugefügt werden, um vom Servoprozessor zum Umschalten der Statorphasen verwendet zu werden. Die Werte in Tabelle 232 können von jedem zufälligen oder halbzufälligen Vorgang erzeugt werden oder so berechnet werden, dass sie ganz und gar nicht zufällig sind, sondern lediglich wie zufällig oder verstreut erscheinend auftreten, wenn diese zu den Nennkommutationswinkeln, wie hierin beschrieben, dazugefügt werden. Diese Werte sind dauerhaft im ROM 222 gespeichert, so dass sie sich nicht ändern können. Die Anzahl der in der Tabelle 232 gespeicherten Werte ist vorzugsweise größere als die Anzahl der Kommutationspunkte einer Rotorumdrehung, also größer als 36 in der Konfiguration der bevorzugten Ausführungsform. Damit die wie zufällig erscheinend auftretenden Verschiebungen während des Betriebs verstärkter in Erscheinung treten können, ist vorzuziehen, dass die Anzahl der Einträge in Tabelle 232 eine Primzahl ist oder das es eine Nichtprimzahl ist, die keinen gemeinsamen Teiler mit der Anzahl der Kommutationspunkte in einer Rotorumdrehung hat.
Das Steuerprogramm erzeugt dann einen Satz von 36 Kommutationspunkten (Winkeln) für eine einzige, komplette Rotorumdrehung, wie in den Schritten 511 bis 514 zu sehen. Es initialisiert zuerst eine Schleifenvariable i auf 1 (Schritt 511). Ein einziger Kommutationspunkt (KP(i)) wird dann als Summe des Nennkommutationspunkts (KP_N(i)) entsprechend der Schleifenvariable und einer Verschiebung der Tabelle 232 gemäß der Tabellenindexvariable (Schritt 512) berechnet. Das Steuerprogramm inkrementiert dann die Schleifenvariable i und die Tabellenindexvariable (Schritt 513). Die Schleifenvariable i wird mit 1 inkrementiert; der Tabellenindex kann dann mit 1 inkrementiert werden, um einfach einem Rundlaufmuster folgend die Einträge in Tabelle 232 zu durchsuchen, aber es wäre als Alternative dazu auch möglich, zusätzli che Änderungen durch Inkrementieren des Tabellenindexes auf Grundlage einer anderen Basis zu erzielen. So könnte etwa der Tabellenindex durch den. aktuellen Wert von i oder einigen niederwertigeren Bits in einem Systemtaktgeber inkrementiert werden. Da die Anzahl der Tabellenindexwerte die Anzahl der Einträge in Tabelle 232 nicht übersteigen sollte, ist der neue Index die Summe des alten Index und der inkrementierte Betrag, Modulo N, wobei N die Anzahl der Einträge in Tabelle 232 ist.
Das Steuerprogramm überprüft dann die Werte von i (Schritt 514) und wenn diese nicht über 36 (Anzahl der Kommutationspunkte in einer Umdrehung) hinausgehen, werden die Schritte 512 und 513 wiederholt. Wenn dadurch 36 neue Kommutationspunkte erzeugt wurden, wird" ab Schritt 514 die „Ja-Abzweigung weiter verfolgt.
Das Steuerprogramm wartet dann auf den Spindelmotor, damit dieser seine aktuelle Umdrehung abschließt (Schritt 515). Wenn die Umdrehung komplett ist, wird an Schritt 515 die „Ja-Abzweigung" genommen. Das Steuerprogramm ruft dann bei der Steuerung 201 eine Übertragung der 36 neuen Kommutationspunktwerte an den Servoprozessor 203 hervor und speichert diese in den entsprechenden Einträgen des Kommutationsregisters 225 (Schritt 526). Dies wird dazu führen, dass die neuen Kommutationspunktwerte bei der nächsten erfolgreich durchgeführten Rotorumdrehung verwendet werden.
Wenn keine Herunterfahranzeige empfangen wurde (Schritt 517), kehrt das Steuerprogramm wieder zu Schritt 511 zurück, um einen neuen Satz Kommutationspunktwerte für die nächste Rotorumdrehung zu berechnen. Wenn eine Herunterfahranzeige empfangen wurde, wird die „Ja-Abzweigung" von Schritt 517 weiterverfolgt und der Motor wird abgeschaltet (Schritt 506).
Es ist verständlich, dass nicht mit Spindelmotorabläufen in Verbindung stehende Plattenlaufwerksabläufe nicht in 5 dargestellt wurden. Es ist eine Tatsache, dass Steuerprogramme 231 üblicherweise mehrere, zusammen ausgeführte Aufgaben enthalten und die Steuerung des Spindelmotors lediglich eine davon darstellt. Ein herkömmliches Plattenlaufwerk reagiert auf viele verschiedene Befehlsarten; ein darauf reagierendes Verhalten kann sehr komplex sein; Informationsaustausch mit dem Host kann viele Schritte erfordern; etc. Auf diese Details wurde zwecks Übersichtlichkeit in der hierin aufgeführten Beschreibung nicht eingegangen.
Im Allgemeinen werden die zur Implementierung der veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung ausgeführten Abläufe, ob sie nun als Teil eines Betriebssystems oder als spezifische Anwendung, Modul oder Befehlssequenz implementiert werden oder nicht, hierin als „Programme" oder „Steuerprogramme" bezeichnet. Die Programme umfassen üblicherweise Befehle, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren in den Geräten oder Systemen in einem Computersystem gemäß der Erfindung gelesen und ausgeführt werden, bewirken, dass diese Geräte oder Systeme die notwendigen Schritte durchführen, um die Schritte auszuführen oder die Elemente, welche die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen zu erzeugen. Während die Erfindung im Zusammenhang voll funktionierender, digitaler Geräte, wie etwa Plattenlaufwerke, hierin beschrieben wurde und wird, sind die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung dazu in der Lage, als Programmprodukte verschiedenster Gestaltungsformen verteilt zu werden und die Erfindung wendet dies, ungeachtet bestimmter Typen von Signalträgermedien, die zum tatsächlichen Ausführen der Verteilung verwendet werden, ebenfalls an. Beispiele für Signalträgermedien umfassen beschreibbare Medientypen, wie etwa flüchtige und nichtflüchtige Speichervorrichtungen, Disketten, Festplattenlaufwerke, CD-ROMs, DVDs, Magnetbänder, sowie Übertragungsmedien, wie etwa digitale und analoge Kommunikationsverbindungen, einschließlich der drahtlosen Kommunikationsverbindungen, ohne dabei jedoch auf die genannten Beispiele beschränkt zu sein. Beispiele für Signalträgermedien sind in 1 (Plattenoberfläche 102) und in 2 (ROM 222) abgebildet.
In der oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform wird der bürstenlose Gleichstrom-Elektromotor als Spindelmotor einer Laufwerks-Datenspeichervorrichtung mit drehender Magnetplatte verwendet. Ein derartiger Motor könnte jedoch auch in anderen Umgebungen eingesetzt werden. Als Alternative dazu könnte er auch als Spin-Motor für eine optische Plattendaten-Speichervorrichtung verwendet werden.
Schließlich könnte es als Elektromotor in einer Vielzahl an Anwendungen eingesetzt werden, die mit der Speicherung von Daten nichts zu tun haben.
In der bevorzugten Ausführungsform erzeugt ein auf einem programmierbaren Prozessor einer Plattendateisteuerung vorhandenes, ausführendes Steuerprogramm die Kommutationspunkte unter Bezugnahme auf eine halbzufällige Verschiebungen aufweisende Tabelle und übermittelt diese Daten an ein Kommutationsregister, das von einem Servoprozessor verwendet wird, um die tatsächliche Kommutation durchzuführen. Diese Anordnung stellt die Fähigkeit zum Ausschalten der Verwendung der halbzufälligen Variationen während der Motorstartphase sowie eine erhebliche Designflexibilität zur Verfügung. Es ist jedoch feststellbar, dass geringe halbzufällige Verschiebungen der Kommutationspunkte durch die Verwendung verschiedener Hardware- und Softwarevariationen erzielt werden könnten. Der Servoprozessor selbst kann beispielsweise Änderungen der Kommutationspunkte erzeugen oder die gesamte Motorsteuerlogik enthalten.
In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Satz Verschiebungswerte in einer zufallsverändernden Tabelle gespeichert und schrittweise zu den Kommutationswinkeln hinzugefügt, um den Effekt geringer Zufallsabweichungen bei den Kommutationswinkeln zu erzeugen. Eine derartige Tabelle wird aufgrund ihrer einfacheren Berechnung bevorzugt. Es ist für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass es zahlreiche Verfahren zur Erzeugung eines ähnlichen Effekts gibt. So könnten beispielsweise eine Zufallszahl-Erzeugungsfunktion oder eine spezielle Vorrichtung die sogenannten Zufallszahlen zum Hinzufügen zu den Nennkommutationswinkeln generieren. Es ist ebenfalls möglich, dass Verschiebungen gemäß eines ausgeklügelten Musters hergeleitet werden, das absolut nicht zufällig sein sollte und welches jedoch lediglich dazu vorgesehen ist, dass das Motorgeräuschspektrum an harmonischen, mit der Kommutationsfrequenz assoziierten Maximalwerten verbreitert wird. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist vorgesehen, dass die Bezeichnung „halbzufällige Verschiebung" jedes Verfahren umfasst, sowohl die hierin beschriebenen als auch andere Verfahren, das eine Streuung an Verschiebungen von einem Nennkommutationsprofil erzeugt.

Claims

Elektromotor, umfassend: eine Basis; einen elektromagnetischen Mehrphasen-Stator, der an der Basis montiert ist; einen drehbar an der Basis montierten Rotor, wobei der Rotor zumindest einen Permanentmagneten aufweist, der den Rotor als Reaktion auf alternierende Magnetfelder, die vom Stator erzeugt werden, dreht; dadurch gekennzeichnet, dass dieser weiters Folgendes umfasst: eine Motorantriebsvorrichtung, wobei die Motorantriebsvorrichtung dem elektromagnetischen Mehrphasen-Stator Antriebsstrom zuführt, wobei die Spindelmotorantriebsvorrichtung die Phasen des Antriebsstroms nacheinander an entsprechenden Drehwinkeln des Rotors umschaltet, wobei die Spindelmotorantriebsvorrichtung jeden aufeinander folgenden Drehwinkel, an dem die Motorantriebsvorrichtung die Phase des Antriebsstroms umschaltet, um eine halbzufällige Verschiebung ändert.
Elektromotor nach Anspruch 1, worin jede halbzufällige Verschiebung aus einer Tabelle erhalten wird, die eine Vielzahl an halbzufälligen Verschiebungswerten enthält.
Elektromotor nach Anspruch 2, worin die Motorantriebsvorrichtung aufeinanderfolgende halbzufällige Verschiebungswerte einem Rundlaufmuster folgend aus der Tabelle entnimmt, wobei die Anzahl der halbzufälligen Verschiebungseinträge N in der Tabelle die Anzahl der Kommutationspunkte P im elektromagnetischen Stator überschreitet.
Elektromotor nach Anspruch 3, worin der größte gemeinsame Teiler von N und P eins ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, worin die Motorantriebsvorrichtung beim Einschalten des Elektromotors jeden aufeinander folgenden Drehwinkel nicht um die entsprechende halbzufällige Verschiebung ändert, bis der Elektromotor eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht hat, und danach jeden der aufeinander folgenden Drehwinkel um die entsprechende halbzufällige Verschiebung ändert.
Elektromotor nach Anspruch 1, worin die Motorantriebsvorrichtung Folgendes umfasst: einen Speicher; einen programmierbaren Prozessor, der ein im Speicher gespeichertes Steuerprogramm ausführt; ein Kommutationsregister zur Identifizierung einer Vielzahl an Kommutationspunkten, worin Daten im Kommutationsregister durch das auf dem programmierbaren Prozessor ausgeführte Steuerprogramm bereitgestellt werden; und eine Kommutationsvorrichtung, die die Phasen des Antriebsstroms an den durch das Kommutationsregister spezifizierten Kommutationspunkten umschaltet.
Laufwerks-Datenspeichervorrichtung mit drehender Magnetplatte, umfassend: eine Plattenlaufwerksbasis; eine drehbar angebrachte Platten- und Spindelanordnung, wobei die Platten- und Spindelanordnung zumindest eine starre Platte zur Aufzeichnung magnetisch kodierter Daten auf zumindest einer Oberfläche der zumindest einen starren Platte um fasst, wobei die zumindest eine Platte dauerhaft an der Platten- und Spindelanordnung angebracht ist; einen beweglichen Aktuator, der zumindest einen Wandlerkopf trägt, wobei der Aktuator den zumindest einen Wandlerkopf so positioniert, dass dieser auf die magnetisch kodierten Daten auf der zumindest einer Oberfläche der zumindest einen drehbar befestigten Platte zugreift; einen elektrischen Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors, wobei der Elektromotor einen elektromagnetischen Mehrphasen-Stator und einen Rotor mit zumindest einem Permanentmagneten umfasst, der den Rotor als Reaktion auf alternierende Magnetfelder, die vom Stator erzeugt werden, dreht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Definieren einer Vielzahl von Nennkommutationswinkeln zum Umschalten der jeweiligen Phase des durch elektrischen Strom angetriebenen elektromagnetischen Stators; das Hinzufügen einer entsprechenden halbzufälligen Verschiebung zu jedem Nennkommutationswinkel zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl an eingestellten Kommutationswinkeln; und das Umschalten der Phasen des durch elektrischen Strom angetriebenen elektromagnetischen Stators an der entsprechenden Vielzahl an eingestellten Kommutationswinkeln.
Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors nach Anspruch 8, worin der Schritt des Hinzufügens einer entsprechenden halbzufälligen Verschiebung zu jedem Nennkommutationswinkel den Schritt des Erhaltens der entsprechenden halbzufälli gen Verschiebung aus einer Tabelle, die eine Vielzahl an halbzufälligen Verschiebungswerten enthält, umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors nach Anspruch 9, worin der Schritt des Erhaltens der entsprechenden halbzufälligen Verschiebung aus einer Tabelle das einem Rundlaufmuster folgende Zugreifen auf die Vielzahl an halbzufälligen Verschiebungswerten in der Tabelle umfasst, wobei die Anzahl der halbzufälligen Verschiebungseinträge N in der Tabelle die Anzahl der Kommutationspunkte P im elektromagnetischen Stator überschreitet.
Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors nach Anspruch 10, worin der größte gemeinsame Teiler von N und P eins ist.
Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors nach Anspruch 8, worin der Schritt des Hinzufügens einer entsprechenden halbzufälligen Verschiebung zu jedem Nennkommutationswinkel zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl an eingestellten Kommutationswinkeln nicht durchgeführt wird, bis der Elektromotor eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht hat, und danach durchgeführt wird.
Programmprodukt zur Steuerung des Betriebs eines Elektromotors, wobei der Elektromotor einen elektromagnetischen Mehrphasen-Stator und einen Rotor mit zumindest einen Permanentmagneten umfasst, der den Rotor als Reaktion auf alternierende Magnetfelder, die vom Stator erzeugt werden, dreht, wobei das Programmprodukt eine Vielzahl an von einem Prozessor ausführbaren Befehlen umfasst, die auf einem von der Steuervorrichtung des Elektromotor lesbaren Signalträgermedium gespeichert sind, worin die Befehle, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, die Motorssteuervorrichtung zur Durchführung der folgenden Schritte veranlasst: das Definieren einer Vielzahl von Nennkommutationswinkeln zum Umschalten der jeweiligen Phase des durch elektrischen Strom angetriebenen elektromagnetischen Stators; das Hinzufügen einer entsprechenden halbzufälligen Verschiebung zu jedem Nennkommutationswinkel zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl an eingestellten Kommutationswinkeln; und das Umschalten der Phasen des durch elektrischen Strom angetriebenen elektromagnetischen Stators an der entsprechenden Vielzahl an eingestellten Kommutationswinkeln.
Programmprodukt nach Anspruch 13, worin der Schritt des Hinzufügens einer entsprechenden halbzufälligen Verschiebung zu jedem Nennkommutationswinkel den Schritt des Erhaltens der entsprechenden halbzufälligen Verschiebung aus einer Tabelle, die eine Vielzahl an halbzufälligen Verschiebungswerten enthält, umfasst.
Programmprodukt nach Anspruch 14, worin der Schritt des Erhaltens der entsprechenden halbzufälligen Verschiebung aus einer Tabelle das einem Rundlaufmuster folgende Zugreifen auf die Vielzahl an halbzufälligen Verschiebungswerten in der Tabelle umfasst, wobei die Anzahl der halbzufälligen Verschiebungseinträge N in der Tabelle die Anzahl der Kommutationspunkte P im elektromagnetischen Stator überschreitet.
Programmprodukt nach Anspruch 15, worin der größte gemeinsame Teiler von N und P eins ist.
Programmprodukt nach Anspruch 13, worin der Schritt des Hinzufügens einer entsprechenden halbzufälligen Verschiebung zu jedem Nennkommutationswinkel zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl an eingestellten Kommutationswinkeln nicht durchgeführt wird, bis der Elektromotor eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit erreicht hat, und danach durchgeführt wird.