DE69121892T2

DE69121892T2 - Geraeuscharmer spin-motor zum gebrauch im plattenantrieb

Info

Publication number: DE69121892T2
Application number: DE69121892T
Authority: DE
Inventors: Frederick Stefansky
Original assignee: Conner Peripherals Inc
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2011-05-23
Also published as: DE69121892D1; JPH05507578A; EP0535018A1; US5274288A; KR930700999A; EP0535018A4; JP3051759B2; KR100240192B1; EP0535018B1; WO1991019344A1

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen

Die Anmeldung bezieht sich auf die folgenden, parallel anhängigen Anmeldungen der Anmelderin:
Stabilisierter Plattenantriebs-Spinnmotor, CONN-6979, Aktenzeichen Nummer 370 075, angemeldet am 20.06.1989.
Aufbau von zweieinhalb Zoll Durchmesser-Einzelplattenantrieben, Aktenzeichen Nummer 508 860, angemeldet, am 12.04.1990;
Plattenantriebs-Systemkontrollgestaltung, Aktenzeichen Nummer 057 289, angemeldet, am 02.06.1987;
Plattenantriebs-Softwaresystemaufbau, Aktenzeichen Nummer 057 806, angemeldet am 02.06.1987;
Hartplattenantriebs-Systemaufbau für niedrige Leistungen, Aktenzeichen Nummer 152 069, angemeldet am 04.02.1987;
magnetische Parkvorrichtung für Plattenantrieb, Aktenzeichen Nummer 269 873, angemeldet am 10.11.1988; und Plattenantriebssystem unter Verwendung mehrfach eingelagerter Quadratur Servofeld er, Aktenzeichen Nummer 386 504, angemeldet am 27.07.1989.
Auf jede dieser Anmeldungen wird hiermit Bezug genommen.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Spinnmotoren, sowie bei Magnetplattenantrieben verwendet, genauer gesagt einen Spinnmotor mit verringerter Resonanz.
Plattenantriebshersteller sowie Computerhersteller stellen üblicherweise Normen für die Vibration sowie den Stoßwiderstand für Hartplattenantriebe (oder Plattengruppen) für die Datenspeicherung auf. Diese Normen können strenger sein für solche Plattenantriebe, die zur Anwendung bei tragbaren oder Laptop-Computern oder anderen rauhen Umgebungen vorgesehen sind. Vibration sowie Stoßverträglichkeitsbewertungen können dadurch durchgeführt werden, daß der zu begutachtende Antrieb auf einen Vibrationstisch verbracht und Vibrationen variierender Frequenz und Amplitude unterworfen wird, während der Antrieb arbeitet. Das Verhalten des Antriebs wird überwacht, um die Frequenz und die Amplitude der aufgebrachten Vibrationen zu erfassen, welche Abweichungen beim Aufsuchen und/oder Folgen der Rille nach sich ziehen. Fehler bezüglich des Suchens und/oder Folgens einer Rille führen oft zu "Hesitationen" beim Lesen und/oder Einschreiben von Daten und Plattenantrieben, die gegenüber aufgebrachten Vibrationen empfindlich sind, können Verträglichkeitsbewertungen nicht bestehen.
Eine Auswirkung von auf einen Plattenantrieb aufgebrachten Vibrationen sowie eine Fehlerquelle beim Aufsuchen und Folgen einer Rille ist das mechanische Verlassen einer Rille, das heißt eine unerwünschte physikalische Bewegung des Kopfes in bezug auf die Platte (n). Mechanisches "Ausrillen" kann durch Bewegungen verschiedener Bauteile des Spinnmotors hervorgerufen werden, was dazu führt, daß die Platte aus einer Ebene senkrecht zur Achse des Spinnmotors herauskippt oder wackelt, oder durch Bewegungen anderer Bauteile des Plattenantriebes in bezug auf die Platte.
Zu den Kriterien, denen Hartplattenantriebe unterworfen werden, gehören Vibrationswiderstand, geringer Bauraum, niedriges Gewicht, niedrige Leistung sowie Bedienungskomfort und insbesondere verringerte Teilezahl. Alle diese Kriterien sind üblicherweise für einen Computerhersteller wichtig beim Auswählen eines Plattenantriebs zur Anwendung bei einem speziellen Computer oder für eine spezielle Anwendungsart. Widerstand gegenüber aufgebrachten Schwingungen hängt teilweise von den internen Betriebsvibrationen ab, die von einem Spinnmotor ausgehen, da aufgebrachte und interne Vibrationen unter gewissen Umständen zusammenkommen können. Demgemäß ist das Verbessern des Widerstandes von Hartplattenantrieben gegenüber aufgebrachten Vibrationen ein ständiges Ziel von Plattenantriebsherstellern.
Gemäß der Erfindung wird ein geräuscharmer Spinnmotor geschaffen zur Anwendung bei einem Plattenantrieb, umfassend: eine Welle, einen Rotor mit einem mehrpoligen Ringmagneten, ein Lager zum Lagern des Rotors auf der Welle, einen Stator zum magnetischen Induzieren des Rotorumlaufs; dabei umfaßt der Stator eine Mehrzahl von Wicklungen, und das Lager umfaßt ein erstes und ein zweites Kugellager; er ist dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Kugellager unterschiedliche Innendurchmesser und unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, wobei die Kugellager unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben, so daß das Geräusch der Kugellager nicht im Verbund auftritt.
Der Spinnmotor hat am besten zwei Lager mit verschiedenen Innendurchmessern und verschiedenen Außendurchmessern, und die Lager haben unterschiedliche Resonanzfrequenzen.
Der Motor beinhaltet vorzugsweise eine Welle, einen Rotor mit einem mehrpoligen Ringmagneten sowie eine Lagerung mit zwei Kugellagern unterschiedlicher Durchmesser zum drehbaren Lagern des Rotors auf der Welle. Ein Stator mit mehreren Wicklungen induziert den Rotorumlauf.
Die Kugeln der beiden Lager sind am besten von gleicher Größe, laufen jedoch im größeren Lager bei höherer Geschwindigkeit um, so daß die Resonanzfrequenz des größeren Lagers gesteigert wird. Da die Resonanzfrequenzen unterschiedlich sind, wird das Geräusch der beiden Lager nicht aufaddiert.
Die Erfindung sowie deren Aufgaben und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Einzelbeschreibung eines Plattenantriebes mit einem Spinnmotor gemäß der Erfindung, so wie aus den beigefügten Ansprüchen zusammen mit der Zeichnung.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine perspektivische Exposionsdarstellung eines Plattenantriebes mit einem Spinnmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 ist eine Draufsicht des Plattenantriebes von Figur 1 bei abgenommenen Deckel.
Figur 3 ist eine Exposionsansicht der Kopf-Aktuatoreinheit des Plattennantriebs von Figur 1.
Figur 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Spinnmotors des Plattenantriebs von Figur 1.
Figur 5 ist eine Schnittansicht des Plattenantriebes entlang der Linie 5-5 in Figur 2.
Die Figuren 6 und 7 sind eine perspektivische Draufsicht beziehungsweise Ansicht von unten auf die Basis des Plattenantriebs von Figur 1.
Figur 8 ist eine perspektivische Ansicht des Deckels des Plattenantriebs von Figur 1.
Die Figuren 9 bis 11 sind Schnittansichten durch den Deckel von Figur 8 entlang der Linien 9-9, 10-10 und 11-11.

Einzelbeschreibung der dargestellten Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine perspektivische Exposionsansicht eines Plattenantriebs mit einem Spinnmotor 90 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 2 ist eine Draufsicht des Plattenantriebes bei abgenommenem Deckel. Der Plattenantrieb hat den Formfaktor 4" x 23/4" x 0,75" (101.6 x 69,85 x 19,05 mm), wobei die beiden Platten sechs Megabyte der Datenspeicherung in der parallel anhängigen Anmeldung aufweisen. Die Länge des Antriebes ist etwa gleich der Breite eines dreieinhalb Zoll (38,1 mm) Antriebs, und die Breite ist annähernd gleich der Hälfte der Länge eines dreieinhalb Zoll (88,9 mm) Antriebs. Die Abmessungen des Plattenantriebs sind die folgenden: Länge 4 Zoll (101,6 mm), Breite 23/4 Zoll (69,85 mm); und Höhe 0,75 Zoll (19,05 mm). Ferner wiegt eine Ausführungsform des Plattenantriebes weniger als annähernd sechs Unzen (0,17 kg). Das Betreiben des Plattenantriebs mit Stecker ermöglicht es, den Plattenantrieb leicht von einem Computer zu einem anderen zu überführen und als Laptop und bei einem Laptop und einem Notebook-Computer zu verwenden.
Bei Figur 1 sind Deckel 10 und Basis 12 aus einer Gußmagnesiumlegierung hergestellt; die Lagerflächen sind bearbeitet zum Erzielen eines besseren Sitzes. Eine gedruckte Schaltkarte 14 am Boden der Basis 12 enthält eine Schaltung zum Betätigen des Plattenantriebs. Deckel 10 läßt sich mit Basis 12 zusammenfügen mittels nicht dargestellter Schrauben, die durch Bohrungen 16 in Deckel 10 hindurchgeführt und in Gewindebohrungen 18 in der Basis 12 eingeschraubt werden. Aussparungen 20 in der gedruckten Schaltkarte 14 nehmen Vorsprünge 22 der Basis 12 auf.
Ein Stecker 15 an einem Ende der gedruckten Schaltkarte 14 stellt einen Anschluß zum Computersystem her.
Ein Paar von Platten 24 ist mittels einer Klammer 26 an einem Spinnmotor befestigt. Beim Umlauf der Platten durch den Spinnmotor bewegt ein Akutator 28 mit einer Mehrzahl von Armen 30 Aufnahmeköpfe 32, die am Ende des Armes 30 angeordnet sind, über die Flächen der Platten 24 zum Aufzeichnen und wiedergeben von Daten. Aktuator 28 umfaßt eine Magneteinheit 34 zum Bewegen der Köpfe über die Plattenflächen. Die Aktuatoreinheit wird unter Bezugnahme auf Figur 3 im einzelnen beschrieben werden.
Ein Header 36 schaltet die Aktuator-Interfaceschaltung 38 mit der Steuerschaltung auf der gedruckten Schaltkarte 14 zusammen. Die Interfaceschaltung 38 ist mit dem Tonspulenmotor von Aktuator 28 über ein flexibles Kabel 40 verbunden.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf den Plattenantrieb bei abgenommenem Deckel und bei teilweise entfernter magnetischer Oberplatte 51, um die Aktuatoreinheit besser zu zeigen. Ein Aktuatorkörper so ist drehbar auf der Antriebsbasis 12 des Plattenantriebs gelagert, wobei das Aktuatorgehäuse Tragarme 52 für die Tonspule 54 enthält. Ein Crashstop geht vom Akutatorgehäuse aus und trägt eine Verriegelungsplatte 58, die einen Polyurethananschlag 60 am Verriegelungskörper 62 erfaßt, um die Einwärtsbewegung des Armes 30 und des Kopfes 32 zu begrenzen. Die Verriegelungsplatte umfaßt magnetisch permeables Material, das dann elastisch von einem Magneten 64 in einem Gehäuse des Verriegelungskörper 62 gehalten werden kann, wenn sich die Akutatoreinheit in einer verriegelten Position befindet, während der Plattenantrieb nicht arbeitet. Ein zweiter Crashstop umfaßt einen Plastikstift 66 und begrenzt die Aufwärtsbewegung der Aufhängung 30 und des Kopfes 32. Stift 66 kann abgenommen werden, um eine Bewegung der Aufhängung 30 und des Kopfes 32 aus dem Bereich der Platte dann zu ermöglichen, wenn die Platten 64 vom Antrieb abgenommen werden.
In Figur 3 ist eine Exposionsansicht des Aktuators 28 veranschaulicht. Der Akutator ist auf einem Zapfeneinsatz 70 gelagert, der in eine Bohrung 71 in der Basis 12 im Pressitz eingreift. Der Zapfeneinsatz 70 hat ein Gewindeende, das mit einem Schaft 72 mit geschlitztem Endteil eingeschraubt ist. Schaft 72 trägt zwei Lager 74 mit einem Gehäuse 76 (im Schnitt dargestellt). Gehäuse 76 ist von der Aktuatorbasis 50 aufgenommen, so daß sich die Aktuatorbasis auf den Lagern um den stationären Schaft 72 und den Einsatz 70 verdrehen kann.
Die Magneteinheit umfaßt eine Bodenplatte 78 mit einer Aussparung 80 an ihrem einen Ende. Eine Oberplatte 82 weist einen Vorsprung 84 auf, der in die Aussparung 80 der Bodenplatte 78 paßt. An der Unterseite der Oberplatte 82 ist mittels eines Klebstoffes wie zum Beispiel Loctite ein Magnet 86 befestigt und ein Magnetschirm 88 liegt über dem Magneten. Der Magnet besteht am besten aus einer Seltenen Erde, um Schirm 88 besteht aus Aluminium. Bodenplatte 78, Oberplatte 82 und Verriegelungskörper 62 bilden einen Weg für den Magnetfluß vom Magneten 86 durch die Wicklung 54.
Die Verriegelungsplatte 58 paßt in einen Schlitz 59 im Verriegelungskörper 62 und erfaßt sodann den Polyurethananschlag, der am Magneten 64 angeordnet ist und der sich in einem Ende des Verriegelungskörpers 62 befindet.
Figur 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Spinnmotors zum Antreiben der Platten. Ein Lagergehäuse 92 ist an einer Schulter 94 der Basis 12 angeklebt. Ein Schaft 96 trägt zwei Lager 98 und 100 im Lagergehäuse 92. Gemäß einem Merkmal der Erfindung haben die Lager 98, 100 unterschiedliche Durchmesser, jedoch Kugeln derselben Größe, was zu einer Verringerung des Motorgeräusches führt. Genauer gesagt hat sich herausgestellt, daß das größere Lager eine höhere Resonanzfrequenz hat, da die Kugeln bei höherer Geschwindigkeit umlaufen, als die Kugeln im kleineren Lager. Dadurch, daß zwei verschiedene Resonanzfrequenzen vorliegen, kommt es nicht zu einer Resonanz des Vibrationsgeräusches der beiden Lager, wodurch die Stärke des Geräusches verringert wird und sich die Frequenzen überlagern. Um das Lagergehäuse 92 herum ist ein Blechpaket 102 angeordnet, das neun Wicklungen 104 trägt. Die Wicklungen werden durch die Steuerschaltung der bedruckten Schaltkarte 14 beaufschlagt, um einen Plattenteller 110 anzutreiben, der auf Schaft 96 sitz. Der Motor arbeitet als bürstenloser Gleichstrommotor mit stationärer Ankereinheit.
Wickelteller 107 weist eine Nabe 112 auf, auf der sich die Platten 24 befinden, mit einem zwischengefügten Aluminium-Abstandshalter 114. Die Platten sind auf der Nabe 112 mittels der Klammer 26 gehalten, die durch eine Schraube 116 am Schaft befestigt ist. Die Breite der Sprossen der Klammer 26 bestimmen den auf die Platten ausgeübten Druck, und die Stärke der Sprossen bestimmt die Federkraft der Klammer. Nabe 112 erfaßt Flansch 97 von Schaft 96 in einem Festsitz.
Ein sechspoliger Ringmagnet 120 ist an Nabe 112 mittels eines Gehäuses 122 aus hochpermeablem Stahl niedrigen Kohlenstoffgehalts befestigt. Das Gehäuse ist an der Nabe durch Klebstoff befestigt. Durch Beaufschlagen der Wicklungen 104 werden Magnetring 120 und Plattenteller 110 angetrieben, an welcher der Ring befestigt ist.
Figur 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von Figur 1 von der Seite her zur Veranschaulichung der Aktuatoreinheit 28 und des Spinnmotors. Die Aktuatoreinheit enthält vier Aufhängungen 30 und Köpfe 32, deren jeder von einer Seite der beiden Platten 24 her zutritt. Die gedruckte Schaltkarte 14 ist am Boden der Basis 12 befestigt, wobei der Plattenantrieb von einem Vorsprung 22 und der Schulter 94 getragen ist, die das Gehäuse 92 des Spinnmotors aufnimmt.
Die Figuren 6 und 7 sind eine perspektivische Draufsicht auf die Basis 12 des Plattenantriebs beziehungsweise eine perspektivische Ansicht von unten. Die Basis umfaßt einen ausgesparten Bereich 130 zum Aufnehmen des Spinnmotors, wobei das Kabel 132 einen elektrischen Anschluß zum Motor herstellt. Ein ausgesparter Oberflächenbereich 134 nimmt die Bodenplatte des Aktuators auf, wobei die Schulter 71 den Schaft des Aktuators aufnimmt. Eine Öffnung 136 nimmt den Header 36 auf (Figur 1), und eine Öffnung 138 dient zum Aufnehmen des Crashstops. Ein ausgesparter Bereich 140 um den Umfang der Basis nimmt eine Dichtung auf, die eine Abdichtung zwischen Basis und Deckel schafft. Wie oben erwähnt, sind Basis 112 wie auch Deckel 10 am besten aus einer Gußmagnesiumlegierung hergestellt, deren Tragflächen bearbeitet sind, um den Spinnmotor, den Aktuator sowie andere an der Basis montierte Teile aufzunehmen.
Figur 8 ist perspektivische Ansicht des Deckels 10. Filtermaterial 150 ist zwischen Stutzen 152 im Deckel angeordnet. Durch die umlaufenden Platten erzeugte Luftströmung tritt durch Filter 150 hindurch, um partikelförmiges Material zu entfernen. Die Figuren 9 und 10 sind Querschnittsansichten des Gehäuses entlang der Linie 9-9 und 10-10; Figur 11 ist ein Längsschnitt des Deckels entlang der Linie 11-11. Die Schnittansicht entlang der Linie 9-9 verläuft im wesentlichen oberhalb der umlaufenden Platten; man beachte, daß der Deckel nach außen ausgebeult ist, um die Steifigkeit gegenüber äußeren Druckänderungen zu vergrößern und um eine Art Tellerfeder zu bilden. Die Schnittansicht gemäß der Linie 10-10 jenseits der Platten ist im wesentlichen flach, wie in Figur 10 gezeigt.

Claims

1. Geräuscharme Spinnmotor (90) zur Anwendung bei einem Plattenantrieb, umfassend:

eine Welle (96),

einen Rotor mit einem mehrpoligen Ringmagneten (120),

eine Lagerung (98, 100) zum drehbaren Lagern des Rotors auf der Welle (96),

einen Stator (102) zum magnetischen induzieren einer Drehbewegung des Rotors,

der Stator (102) umfaßt eine Mehrzahl von Wicklungen (104), und die Lagerung (98, 100) umfaßt ein erstes und ein zweites Kugellager, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Kugellager unterschiedliche Innendurchmesser und unterschiedliche Außendurchmesser haben, so daß die Kugellager unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben, derart, daß sich das Geräusch der Kugellager nicht addiert.

2. Spinnmotor nach Anspruch 1, wobei der Rotor weiterhin eine Nabe (112) aufweist, die einen Tragflansch zur Aufnahme wenigstens einer Platte (24) hat, und eine Klammer (26) zum Festklammern einer Platte (24) an der Nabe (112).

3. Spinnmotor (90) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor weiterhin ein Gehäuse (122) umfaßt, das von der Nabe (112) herab hängt, um den Ringmagneten (120) aufzunehmen.

4. Spinnmotor (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lagerung (98, 100) weiterhin ein Gehäuse (92) aufweist, in welchem die Lager angeordnet sind, und wobei der Stator ein Mehrspulen-Blechpaktet (102) aufweist, das um das Lagergehäuse (92) herum angeordnet ist.

5. Spinnmotor (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Kugellager eine erste Anzahl von Kugeln, und da zweite Kugellager eine zweite Anzahl von Kugeln aufweist, wobei alle Kugeln der ersten und der zweiten Anzahl von Kugeln ein und dieselbe Größe haben.

6. Spinnmotor (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Kugellager eine erste Anzahl von Kugeln, und das zweite Kugellager eine zweite Anzahl von Kugeln hat, wobei die erste Anzahl von Kugeln und die zweite Anzahl von Kugeln solche Größen aufweisen, daß bei Betrieb des Spinnmotors die erste Anzahl von Kugeln und die zweite Anzahl von Kugeln unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten haben.