Die
vorliegende Erfindung betrifft Plattenspeichergeräte und insbesondere
Plattenspeichergerät
mit einem Spindelmotor mit verbesserten Druckmoment-, Beschleunigungs-
und Vibrationsverhalten.The
The present invention relates to disk storage devices, and more particularly
Disk storage device
with a spindle motor with improved pressure torque, acceleration
and vibration behavior.
Ein
solches Gerät
ist in EP 0 425 312
A2 offenbart, was den Oberbegriff des Anspruchs 1 reflektiert.Such a device is in EP 0 425 312 A2 discloses what reflects the preamble of claim 1.
Hintergrund
der Erfindungbackground
the invention
Plattenspeichergeräte, insbesondere
Plattenspeichergeräte,
bei denen eine oder mehrere magnetische Festspeicherplatten innerhalb
eines reinen Betriebsraums mit dem Rotor eines Spindelmotors direkt
gekoppelt sind, verwenden typischerweise einen bürstenlosen Außenläufer-Gleichstrommotor, um
die Speicherplatten in Rotation zu versetzen und an den Schreib-/Leseköpfen vorbeizuführen. Die Köpfe schreiben
und lesen digitale Daten auf der Oberfläche der Platten. In einem bürstenlosen
Außenläufermotor
umgibt ein Rotor mit einem ringförmigen
Permanentmagnet einen Multipol-Stator, der konzentrisch zur Nabe
gelagert ist, die die Drehachse des Motors darstellt.Disk storage devices, in particular
Disk storage devices,
where one or more magnetic disks within
a pure operating room with the rotor of a spindle motor directly
typically use a brushless external rotor DC motor to
rotate the disks and pass the read / write heads. The heads write
and read digital data on the surface of the disks. In a brushless
External rotor motor
surrounds a rotor with an annular
Permanent magnet a multipole stator concentric to the hub
is stored, which represents the axis of rotation of the motor.
Ein äußerer Rotor
stellt einen Rotor dar, der das Statorelement umgibt. Der Rotor,
erfordert einen Durchmesser, der sich zur Masse und zum Trägheitsmoment
des Rotors addiert, und verlängert
die Anlaufzeit des Motors, in der er seine normale Drehzahl erreicht,
die bei 6000 U/min und noch darüber
liegen kann. Die radial versetzt angeordnete Masse erhöht besonders
bei höherer
Drehzahl die Vibrationen.An outer rotor
represents a rotor surrounding the stator element. The rotor,
requires a diameter that is equal to mass and moment of inertia
of the rotor is added and lengthened
the start-up time of the engine in which it reaches its normal speed,
at 6000 rpm and above
can lie. The radially offset mass increases particularly
at higher
Speed the vibrations.
Eines
der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, ein Plattenspeichergerät mit einem
Spindelantriebsmotor anzugeben, welches eine verminderte Rotationsmasse,
kleineres Trägheitsmoment
und folglich auch verkürzter
Anlaufzeit, in der die Speicherplatten vom Starten her auf die Betriebsgeschwindigkeit
zu beschleunigen.One
The object of the present invention is to provide a disk storage device having a
Spindle drive motor indicate which a reduced rotational mass,
smaller moment of inertia
and consequently also shortened
Start-up time, in which the disks from the start to the operating speed
to accelerate.
Ein
weiteres Ziel ist es ein Plattenspeichergerät mit einem Spindelmotor vorzusehen,
der es aufgrund des begrenzten Durchmessers seiner Plattenträgernabe
erlaubt, beim Start einen Stapel von zahlreichen Platten genügend schnell
zu beschleunigen.One
Another goal is to provide a disk storage device with a spindle motor,
due to the limited diameter of its plate carrier hub
allows to start a stack of numerous plates fast enough
to accelerate.
Ein
weiteres Ziel ist ein Plattenspeichergerät mit einem größeren Durchmesser
für die
Spindellagervorrichtung, so dass die Plattenachse eine größere Stabilität erhält.One
Another goal is a disk storage device with a larger diameter
for the
Spindle bearing device, so that the plate axis receives greater stability.
Ein
weiteres Ziel ist ein Plattenspeichergerät mit einem geringeren Rundlauffehler
der Spindel, der durch das Spiel in den Lagersitzen verursacht wird.One
Another goal is a disk storage device with a lower concentricity error
the spindle caused by the play in the bearing seats.
Ein
weiteres Ziel ist ein Plattenspeichergerät mit einer größeren Spaltdichtung
zwischen dem reinen Betriebsraum, in dem die Platten laufen, und
den Bestandteilen des Spindelmotors.One
Another goal is a disk storage device with a larger gap seal
between the clean operating room where the panels are running, and
the components of the spindle motor.
Ein
zusätzliches
Ziel ist ein Plattenspeichergerät,
in dem die radial um den Stator verteilte Masse so reduziert ist
und bei höherer
Drehzahl schwingungsärmer
betrieben werden kann.One
additional
The goal is a disk storage device,
in which the mass distributed radially around the stator is so reduced
and at higher
Speed vibration poorer
can be operated.
Zusammenfassung
der ErfindungSummary
the invention
Die
oben aufgeführten
Ziele werden zusammen mit weiteren Zielen durch ein Plattenspeichergerät gemäß Anspruch
1 erreicht, welches einen Innenläufermotor
verwendet, in dem die Spindelwelle an der Plattenträgernabe
befestigt ist und mit ihr zusammen rotiert. Für die Spindel ist ein Lagertragrohr
vorgesehen mit einem größeren Durchmesser
und einer größeren Stabilität im Vergleich
zu einem feststehenden Schaft oder Träger, wie man sie typischerweise für Träger des
Plattenstapels in einem Gerät
mit Außenläufermotor
verwendet. Das Lagertragrohr trägt Lager,
in denen die Spindelwelle angebracht ist und erlaubt einen größeren axialen
Zwischenraum zwischen den Lagern, was einen geringeren Rundlauffehler
der Welle zur Folge hat. Gleichzeitig wirkt das Lagertragrohr dazu,
Verunreinigungen von den Lagern im inneren Motorraum aufzufangen
und eine Kontamination des reinen Betriebsraumes zu reduzieren.The
listed above
Targets become along with other goals by a disk storage device according to claim
1 reached, which is an internal rotor motor
used in which the spindle shaft on the plate carrier hub
attached and rotated together with her. For the spindle is a bearing support tube
provided with a larger diameter
and greater stability in comparison
to a fixed shaft or support, as is typical for wearers of the
Disk stack in a device
with external rotor motor
used. The bearing tube carries bearings,
where the spindle shaft is mounted and allows a larger axial
Space between the bearings, resulting in a lower concentricity error
the wave results. At the same time, the bearing support tube acts to
Contain impurities from the bearings in the inner engine compartment
and to reduce contamination of the clean room.
Dadurch,
dass der innerhalb des Geräts
angeordnete Rotor zusammen mit der Plattenträgernabe um den Außendurchmesser
des Lagertragrohrs rotiert, entsteht eine verlängerte „Spaltdichtung", die Verunreinigungen
aus den Lagern wirksamer zurückhält, ohne
dass man teure Ferrofluiddichtungen verwenden muss. Das eine Ende
des Lagertragrohrs reicht bis in einen inneren Hohlraum in der Plattenträgernabe.
Darum muss auch die Plattenträ gernabe
innen hohl sein, so dass diese Art der Rotoranordnung zu einer verkleinerten
Rotationsmasse führt,
was wiederum die Beschleunigung verbessert und ebenso die Schwingungen
der Spindel reduziert.Thereby,
that within the device
arranged rotor together with the plate carrier hub around the outer diameter
of the bearing tube rotates, creates a prolonged "gap seal", the impurities
retains more effectively from the camps, without
that you have to use expensive ferrofluid seals. The one end
of the bearing support tube extends into an inner cavity in the plate carrier hub.
That's why the plate carrier has to be
be hollow inside, so that this type of rotor assembly to a reduced
Rotational mass leads,
which in turn improves the acceleration and also the vibrations
reduced the spindle.
In
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie diese
in den Zeichnungen dargestellt sind, werden die hier aufgeführten und
zusätzliche
Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung dargestellt.In
the following description of preferred embodiments, such as these
are shown in the drawings, those listed here and
additional
Objects, features and advantages of the invention shown.
Kurze Beschreibung
der ZeichnungenShort description
the drawings
1 zeigt
einen Querschnitt entlang der Spindelachse eines Plattenspeichergerätes einer ersten
Ausgestaltung der Erfindung. 1 shows a cross section along the spindle axis of a disk storage device of a first embodiment of the invention.
2, 3, 4 und 5 zeigen
jeweils Querschnitte entlang der Spindelachse mit modifizierten
Spindelmotoren. 2 . 3 . 4 and 5 each show cross sections along the spindle axis with modified spindle motors.
6 und 7 zeigen
Ausschnitte aus den Querschnitten der vorherigen Ausführungen
mit Bearbeitungsdetails von wichtigen Teilen der Bodenplatte, der
Nabe und des Lagertragrohrs. 6 and 7 show sections of the cross sections of the previous versions with machining details of important parts of the bottom plate, the hub and the bearing tube.
8 zeigt
einen Querschnitt entlang der Spindelachse einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. 8th shows a cross section along the spindle axis of a further embodiment of the invention.
9 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie 9-9 von 8 senkrecht
zur Spindelachse und zeigt die Lage der Lamellen und Windungen des
Stators in Beziehung zum Magnetring des Rotors. 9 shows a cross section along the line 9-9 of 8th perpendicular to the spindle axis and shows the position of the lamellae and windings of the stator in relation to the magnetic ring of the rotor.
10 zeigt
für eine
weitere Modifikation des Spindelmotors den Querschnitt entlang der
Spindelachse. 10 shows for a further modification of the spindle motor, the cross section along the spindle axis.
11 zeigt
eine ähnliche
Aussicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
des Spindelmotors. 11 shows a similar view of another embodiment of the spindle motor.
Ausführliche
Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleFull
Description of preferred embodiments
Entsprechend 1 hat
das Plattenspeichergerät,
das beispielsweise ein magnetisches Festplattenspeichergerät (HDD)
sein kann, ein Gehäuse
mit einer Deckplatte 10 und einer Bodenplatte 12,
die zusammen mit (nicht gezeigten) Seitenwänden einen im wesentlichen
versiegelten Reinraum CR einschließen. Der Reinraum CR entsteht
bei der abschließenden Versiegelung
und entspricht den für HDD üblichen
Reinheitsnormen der Industrie. Eine oder mehrere Speicherplatten 30 befinden
sich zusammen mit Schreib-/Leseköpfen 32 im
Reinraum. Während
des Betriebs „fliegen" diese Köpfe auf
einem dünnen
Luftpolster nahe an der Oberfläche
der rotierenden Platten, wobei sie auf magnetische Weise digitale
Daten in den Spuren auf den Plattenoberflächen lesen oder aufzeichnen
(schreiben).Corresponding 1 For example, the disk storage device, which may be, for example, a magnetic hard disk storage (HDD) device, has a housing with a cover plate 10 and a bottom plate 12 which, together with side walls (not shown), enclose a substantially sealed clean room CR. The clean room CR is produced during the final sealing and corresponds to the usual purity standards of the industry for HDD. One or more storage disks 30 are located together with read / write heads 32 in the clean room. During operation, these heads "fly" on a thin air cushion near the surface of the rotating disks, magnetically reading or recording (writing) digital data in the tracks on the disk surfaces.
Die
Platten 30 drehen sich z. B. mit einer Drehzahl von 3000–10000 U/min.
Die Platten sind an einer Nabe 22 befestigt, die Teil einer
Rotoranordnung 20 eines bürstenlosen Gleichstrom-Spindelmotors
ist. Die Antriebselemente des Spindelmotors sind innerhalb des Reinraums
in einer Vertiefung 13 der Bodenplatte 12 des
HDD-Gehäuses
gehalten. Die zylinderförmige
Nabe ist so dimensioniert, dass sie durch das Loch in der Mitte
der Speicherplatten passt. Die unterste Speicherplatte 30,
die Teil eines Plattenstapels sein kann, liegt auf einem schulterförmigen Ansatz 28 auf,
der sich um die Nabe in radialer Richtung erstreckt. Die Nabe 22 kann
aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Dieses Material ist nach seiner
Bearbeitung für
einen Reinraum geeignet. Ein oder mehrere Abstandsringe 34 separieren
die Speicherplatten und ein Klammerelement 36 ist am geschlossenen
Ende des Rotors 20 befestigt und drückt so gegen den Plattenstapel,
dass die Verbindung zwischen den Platten und Nabe 22 gewährleistet
ist.The plates 30 turn z. B. at a speed of 3000-10000 U / min. The plates are on a hub 22 attached, the part of a rotor assembly 20 a brushless DC spindle motor is. The drive elements of the spindle motor are within the clean room in a recess 13 the bottom plate 12 held the HDD housing. The cylindrical hub is sized to fit through the hole in the center of the disks. The lowest storage disk 30 , which can be part of a stack of plates, lies on a shoulder-shaped approach 28 on, which extends around the hub in the radial direction. The hub 22 may consist of an aluminum alloy. This material is suitable for a clean room after processing. One or more spacer rings 34 separate the storage disks and a clamp element 36 is at the closed end of the rotor 20 fastened and pushes against the plate stack that the connection between the plates and hub 22 is guaranteed.
Der
Rotor 20 rotiert auf einer Welle 23, die in den
Rotor an dessen geschlossenem Ende eingepresst oder auf andere Weise
eingefügt
ist. Die Welle 23 ist auf einem axial beabstandeten Lagerpaar 16 und 18 so
montiert, dass sie um die Spindelachse 15 zu rotieren vermag.
Die Lager 16 und 18 sind an der Innenseite eines
Lagertragrohres 14 oder an einen anderen zylinderförmigen Träger montiert,
der selbst integrierter Bestandteil der Vertiefung in der Bodenplatte 13 oder
dort befestigt ist. Ein Lagerabstandshalter 39 hält die beiden
Lager 16 und 18 an den korrekten axialen Stellen.
Die Vertiefung 13 kann ein integrierter Bestandteil der
Bodenplatte 12 des HDD-Gehäuses sein, sie kann aber auch
in Form eines Flansches daran befestigt werden. Im letzteren Fall
kann man den Spindelmotor als eine separate Einheit fertigen und
ganz zum Schluss beim Zusammenbau der HDD-Anordnung in eine Ausnehmung des
HDD-Gerätegehäuses einsetzen.The rotor 20 revolves on a wave 23 which is pressed into the rotor at its closed end or otherwise inserted. The wave 23 is on an axially spaced pair of bearings 16 and 18 mounted so that they are around the spindle axis 15 to rotate. Camps 16 and 18 are on the inside of a bearing tube 14 or mounted on another cylindrical support, which itself is an integral part of the recess in the bottom plate 13 or attached there. A bearing spacer 39 holds the two camps 16 and 18 at the correct axial locations. The depression 13 can be an integral part of the bottom plate 12 be the HDD housing, but it can also be attached in the form of a flange. In the latter case, you can make the spindle motor as a separate unit and use at the very end in the assembly of the HDD assembly in a recess of the HDD device housing.
Der
Spindelmotor weist des Weiteren einen ringförmigen Permanentmagnet 24 auf,
der an einem zylindrischen ferromagnetischen Träger 26 befestigt ist.
Letzterer ist wiederum am unteren Ende der Nabe 22 der
Rotoranordnung fixiert. Die Nabe 22 ist in ihrer Mitte eine
zylinderförmig
gestaltete Ausnehmung 29, welche über das obere Ende des Lagertragrohres 14 passt.
Ein enger Spalt 50 ist zwischen der Außenfläche des Lagertragrohres und
der Innenfläche
des Rotors 20 ausgebildet und bildet so eine „Spaltdichtung", die das Eindringen
von Partikeln oder Verunreinigungen, die von den Lagern 16 und 18 stammen, in
den Reinraum vermindert. Um diesen Dichtungseffekt zusätzlich zu
verbessern, ist über
dem Lager 18 eine Dichtscheibe 38b eingesetzt.
Angepasste Innenflächen 19a und 19b der
Bodenplatte 12 des Gehäuses
umgeben den Rand des Flansches 28 für die Plattenträgernabe 22 angepasst.
Zwischen der Außenfläche des
Flansches 28 und den Flächen 19a und 19b ist
ein enger Spalt 52 gebildet, der als zusätzliche
Spaltdichtung das Eindringen von Verunreinigungen in den Reinraum
verhindert. Das untere Ende des Lagertragrohres 14 ist
mit einer eingesetzten Kappe 38a abgeschlossen.The spindle motor further includes an annular permanent magnet 24 on, attached to a cylindrical ferromagnetic carrier 26 is attached. The latter is in turn at the bottom of the hub 22 the rotor assembly fixed. The hub 22 is in its center a cylindrical shaped recess 29 , which over the upper end of the bearing tube 14 fits. A narrow gap 50 is between the outer surface of the bearing support tube and the inner surface of the rotor 20 thus forming a "gap seal" that prevents the ingress of particles or contaminants from the bearings 16 and 18 come reduced in the clean room. To further improve this sealing effect is above the bearing 18 a sealing washer 38b used. Adapted interior surfaces 19a and 19b the bottom plate 12 of the housing surround the edge of the flange 28 for the plate carrier hub 22 customized. Between the outer surface of the flange 28 and the surfaces 19a and 19b is a narrow gap 52 formed, which prevents the entry of impurities in the clean room as an additional gap seal. The lower end of the bearing tube 14 is with an inserted cap 38a completed.
In
der Vertiefung 13 der Bodenplatte ist ein Stator 40 angeordnet,
der den Rotormagneten 24 umschließt. Die Lamellen 43 des
Stators 40 sind von Windungen 42 umgeben und zahlreiche
Polen des Stators und dem Magneten 24 befindet sich ein
zylinderförmiger
Luftspalt 25. Die Statorausführung eines hierzu ähnlichen
Spindelmotors (8) ist in 9 dargestellt,
wobei der Stator 40 (in 9 mit 140 bezeichnet)
beispielsweise aus 12 gleichmäßig angeordneten Polen mit
dazugehörigen
Windungen bestehen, welche z. B. mit acht Rotorpolen (schematisch
als Punkte auf dem Magneten 24 angedeutet) zusammenarbeiten. Über einen
(nicht gezeigten) Schaltkreis werden zeitlich genau festgelegte
Stromstöße in die
Statorwindungen eingespeist, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen,
der zusammen mit dem im Magneten 24 erzeugten Fluss ein
Drehmoment auf den Rotor 20 überträgt. Der so in Drehung versetzte
Rotor ermöglicht
den Datentransfer zwischen den Schreib-/Leseköpfen 32 und den Aufzeichnungsflächen der
Platten 30.In the depression 13 the bottom plate is a stator 40 arranged, the rotor magnet 24 encloses. The slats 43 of the stator 40 are of turns 42 surrounded and numerous poles of the stator and the magnet 24 there is a cylindrical air gap 25 , The stator design of a spindle motor similar thereto ( 8th ) is in 9 shown, wherein the stator 40 (in 9 With 140 for example) 12 evenly ordered Poland with associated turns exist, which z. B. with eight rotor poles (schematically as points on the magnet 24 indicated) work together. Through a circuit (not shown), timely predetermined surges are fed into the stator windings to produce a magnetic flux which, together with that in the magnet 24 flow generated a torque on the rotor 20 transfers. The thus rotated rotor allows the data transfer between the read / write heads 32 and the recording surfaces of the plates 30 ,
2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines Plattenspeichergeräts
mit einer modifizierten Rotoranordnung 20'. Der aus Aluminium bestehenden Nabe 22' ist ein ferromagnetisches
Teil 37 eingefügt, das
knapp über
der Oberkante der Windungen 42 entlang läuft, sich
in einer Biegung bis knapp über
die Innenfläche 19b der
Bodenplatte 12 des Gehäuses erstreckt
und mit dieser einen engen Spalt bildet. Dieses Einsatzstück 37 dient
als Schutz für
die Speicherplatten gegen magnetischen Störfluss. Die ferromagnetische
Halterung 26' erstreckt
sich in gleichmäßigem Abstand
im Wesentlichen gleich lang wie das Lagertragrohr 14. Die
Außenfläche des
Lagertragrohres 14 und die Innenfläche der zylinderförmigen Halterung 26' sind genau
bearbeitet, so dass sie zusammen eine enge „Spaltdichtung" bilden. 2 shows a second embodiment of a disk storage device with a modified rotor assembly 20 ' , The aluminum hub 22 ' is a ferromagnetic part 37 inserted just above the top of the turns 42 running along, curving up just above the inner surface 19b the bottom plate 12 extends the housing and forms a narrow gap with this. This insert 37 serves as protection for the disks against magnetic interference. The ferromagnetic holder 26 ' extends at a uniform distance substantially the same length as the bearing tube 14 , The outer surface of the bearing tube 14 and the inner surface of the cylindrical holder 26 ' are precisely machined so that together they form a tight "gap seal".
3 zeigt
eine dritte Ausführung
eines Plattenspeichergerätes
mit einem modifizierten Rotor 20''.
An der aus Aluminium bestehenden Nabe 22'' ist ein
flaches, ferromagnetisches Teil 37' als Schild mit Abstand zur Oberseite
der Statorwindungen befestigt. Der Flansch 28' der Nabe 22'' hat zum Ende hin eine abgeschrägte Oberfläche 35,
die mit der ihr korrespondierenden Innenseite 19c des Gehäuses 12 eine
Spaltdichtung bildet. Die Innenseite 19c ersetzt die Flächen 19a und 19b von 2.
Besonders für kleinere
Geräte
vereinfacht die Anordnung von 3 die Herstellung
und spart Kosten. 3 shows a third embodiment of a disk storage device with a modified rotor 20 '' , On the aluminum hub 22 '' is a flat, ferromagnetic part 37 ' attached as a shield with distance to the top of the stator windings. The flange 28 ' the hub 22 '' has a bevelled surface towards the end 35 , with its corresponding inside 19c of the housing 12 forms a gap seal. The inside 19c replaces the surfaces 19a and 19b from 2 , Especially for smaller devices simplifies the arrangement of 3 the production and saves costs.
Im
Ausführungsbeispiel
der 4 ersetzt eine Nabe aus Stahl die Aluminiumnabe
der vorherigen Ausführungen
und erübrigt
die Notwendigkeit von zusätzlichen
magnetischen Joch- und magnetischen Abschirmteilen. Diese Ausführung ermöglicht sowohl
eine weitere Verkleinerung als auch geringere Herstellungskosten.In the embodiment of 4 A steel hub replaces the aluminum hub of the previous designs and eliminates the need for additional magnetic yoke and magnetic shielding components. This embodiment allows both a further reduction and lower production costs.
In
der in 5 dargestellten Ausführung ist das ferromagnetische
Einbauteil 37 und die Halterung 26 für den Ferromagneten
aus 2 durch das magnetisches Abschirmjoch 57 ersetzt,
das Bestandteil einer darüber
hinaus modifizierten und bearbeiteten Form der aus Aluminium bestehenden
Nabe 20''' ist. Zusätzlich ist ein separater Montageflansch 59 dargestellt,
der an die Bodenplatte 12 des Reinraumgehäuses montiert
ist und als Halterung des Spindelmotors dient.In the in 5 illustrated embodiment is the ferromagnetic insert 37 and the holder 26 for the ferromagnet 2 through the magnetic shield yoke 57 which is part of a modified and machined form of aluminum hub 20 ''' is. In addition, there is a separate mounting flange 59 shown at the bottom plate 12 the clean room housing is mounted and serves as a holder of the spindle motor.
Die
Flächen
der Bodenplatte 13 und der Nabe 22, die für das Ausführungsbeispiel
aus 1 genau bearbeitet werden müssen, sind in 6 und 7 mit
fetten Linien gekennzeichnet. Es sind dies die Flächen 19a und 19b,
die vertikalen Flächen
und die Deckfläche
des Lagertragrohres 14 und die Innenfläche der Bodenplatte im Bereich 12,
wo die untere Ecke des Rotors 20 vorbeirotieren muss. Die Nabe 22 ist,
wie in 7 gezeigt, entlang der Oberfläche ihres Flansches 28 und
an ihrer inneren Ausnehmung der Nabe genau zu bearbeiten. All diese Flächen sollten
zur Gewährleistung
einer genauen Anpassung bevorzugt in einer Aufspannung bearbeitet
werden.The surfaces of the bottom plate 13 and the hub 22 that made for the embodiment 1 must be dealt with exactly, are in 6 and 7 marked with bold lines. These are the surfaces 19a and 19b , the vertical surfaces and the top surface of the bearing tube 14 and the inner surface of the bottom plate in the area 12 where the bottom corner of the rotor 20 has to whiz by. The hub 22 is how in 7 shown along the surface of its flange 28 and to work on the inner recess of the hub exactly. All of these surfaces should preferably be machined in one setting to ensure accurate adjustment.
Das
in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel des Plattenspeichergerätes entspricht
in den wesentlichen Teilen dem in 1 dargestellten.
So wird auch hier beispielsweise das Gehäuse von einer Bodenplatte 112,
einer Deckplatte 110 und nicht dargestellten Seitenwänden aufgespannt,
die einen im wesentlichen versiegelten Reinraum CR analog dem in 1 einschließen. Die
Speicherplatten 130 sind an einer Nabe 122 befestigt,
die selbst Teil eines Rotors 120 eines bürstenlosen
Gleichstrom-Spindelmotors ist. Die Antriebselemente des Spindelmotors
sind innerhalb des Reinraumes in einer Vertiefung 113 der Bodenplatte
des HDD-Gehäuses
gelagert. Die zylinderförmige
Nabe 122 passt mit ihrem Durchmesser durch das Loch in
der Mitte der Speicherplatten. Die unterste Speicherplatte, die
auch Teil eines Plattenstapels sein kann, liegt auf einer sich von
der Nabe 122 radial erstreckenden Schulter 128 auf.
Die Nabe 122 kann aus einer Aluminiumlegierung bestehen, ein
Material, das nach seiner Bearbeitung für einen Reinraum geeignet ist.
Ein oder mehrere Abstandsringe 134 trennen die Speicherplatten
und ein Klammerelement 136 ist am geschlossenen Ende des
Rotors 120 befestigt und drückt so gegen den obersten 134 dieser
Abstandsringe, dass die Platten an die Nabe 122 gekoppelt
sind.This in 8th shown embodiment of the disk storage device corresponds in the essential parts of in 1 shown. So here, for example, the case of a bottom plate 112 , a cover plate 110 and not shown side walls spanned, the a substantially sealed clean room CR analogous to the in 1 lock in. The storage disks 130 are at a hub 122 attached, itself part of a rotor 120 a brushless DC spindle motor is. The drive elements of the spindle motor are within the clean room in a recess 113 the bottom plate of the HDD housing stored. The cylindrical hub 122 fits with its diameter through the hole in the middle of the storage disks. The lowest storage disk, which can also be part of a disk stack, lies on one of the hub 122 radially extending shoulder 128 on. The hub 122 may consist of an aluminum alloy, a material that is suitable for a clean room after its processing. One or more spacer rings 134 separate the storage disks and a clamp element 136 is at the closed end of the rotor 120 attached and pushes against the top 134 These spacer rings that the plates to the hub 122 are coupled.
Die
Rotoreinheit 120 rotiert auf einer Welle 123,
die in den Rotor eingepresst oder auf andere Weise an dessen geschlossenem
Ende befestigt ist. Die Welle 123 ist in einem Paar von
axial beabstandeten Lagern 116 und 118 gehalten,
so dass sie um die Spindelachse 115 rotieret. Die Lager 116 und 118 sind
an der Innenseite eines Lagertragrohres 114 oder an einen
anderen zylinderförmigen
Träger
montiert, der selbst integrierter Bestandteil der Vertiefung 113 in
der Bodenplatte oder dort befestigt ist. Die Vertiefung 113 kann
ein integrierter Bestandteil der Bodenplatte 112 des HDD-Gehäuses sein,
sie kann aber auch in Form eines abnehmbaren Montageflansches sein.
Im letzteren Fall kann man den Spindelmotor als eine separate Einheit
fertigen, welche am Schluss in eine Ausnehmung des HDD-Gerätegehäuses eingesetzt
wird.The rotor unit 120 revolves on a wave 123 which is pressed into the rotor or otherwise secured to its closed end. The wave 123 is in a pair of axially spaced bearings 116 and 118 held so that they are around the spindle axis 115 rotieret. Camps 116 and 118 are on the inside of a bearing tube 114 or mounted on another cylindrical support, which itself is an integral part of the recess 113 in the bottom plate or there is fixed. The depression 113 can be an integral part of the bottom plate 112 of the HDD housing, but it can also be in the form of a removable mounting flange. In the latter case, one can manufacture the spindle motor as a separate unit, which at the end into a recess of the HDD Gerätege housing is used.
Ein
weiterer Bestandteil des Spindelmotors ist ein ringförmiger Permanentmagnet 124,
der an einem zylindrischen ferromagnetischen Träger 126 befestigt
ist. Letzterer ist am unteren Ende der Nabe 122 der Rotoranordnung
befestigt. Die Nabe 122 ist in ihrer Mitte zylinderförmig 129 so
ausgehöhlt,
dass das obere Ende des Lagertragrohres 114 hineinpasst.
Das Trägerteil 126 des
Magneten umschließt das
Lagertragrohr 114. Ein enger Spalt 150 entsteht dabei
zwischen der Außenfläche des
Lagertragrohres und der Innenfläche
des Rotors 120 und bildet so eine „Spaltdichtung", die das Eindringen
von Partikeln und anderen Verunreinigungen aus den Lagern 16 und 18 in
den Reinraum vermindert. Ein Ring 144 ist in die Gehäusewand 112 eingesetzt
und umgibt den Flansch 128 der Plattenbefestigung der Nabe 122.
Zwischen der Außenfläche des
Flansches 128 und der Innenflä che des Ringes 144 ist
ein enger Spalt 152 gebildet, der als zusätzliche
Spaltdichtung das Eindringen von Verunreinigungen in den Reinraum
verhindert.Another component of the spindle motor is an annular permanent magnet 124 attached to a cylindrical ferromagnetic carrier 126 is attached. The latter is at the bottom of the hub 122 attached to the rotor assembly. The hub 122 is cylindrical in the middle 129 so hollowed out that the upper end of the bearing tube 114 fits. The carrier part 126 of the magnet encloses the bearing support tube 114 , A narrow gap 150 arises between the outer surface of the bearing support tube and the inner surface of the rotor 120 and thus forms a "gap seal" which prevents the ingress of particles and other contaminants from the bearings 16 and 18 reduced to the clean room. A ring 144 is in the housing wall 112 inserted and surrounds the flange 128 the plate mounting of the hub 122 , Between the outer surface of the flange 128 and the Innenflä surface of the ring 144 is a narrow gap 152 formed, which prevents the entry of impurities in the clean room as an additional gap seal.
Eine
Statoranordnung 140 ist in der Vertiefung 113 der
Bodenplatte gehalten und umschließt den Rotormagneten 124.
Die Lamellen des Stators 140 sind mit Windungen 142 umgeben
und zahlreichen Pole sind vom Magneten 124 durch einen
zylinderförmigen
Luftspalt 125 getrennt. Der Stator 140 kann, wie
in 9 dargestellt, beispielsweise aus 12 gleichmäßig beabstandeten
Polen und den dazugehörigen
Windungen bestehen, welche z. B. mit acht Rotorpolen (schematisch
als Punkte auf dem Magneten 124 angedeutet) zusammenwirken. Über einen (nicht
gezeigten) Schaltkreis werden zeitlich genau festgelegte Strompulse
in die Statorwindungen eingespeist, um einen magnetischen Fluss
zu erzeugen, der zusammen mit dem im Magneten 124 erzeugten Fluss
ein Drehmoment auf den Rotor 120 generiert. Der so in Drehung
versetzte Rotor ermöglicht
einen Datentransfer zwischen den Schreib-/Leseköpfen 132 und den Aufzeichnungsflächen der
Platten 130.A stator arrangement 140 is in the depression 113 the bottom plate and surrounds the rotor magnet 124 , The slats of the stator 140 are with turns 142 surrounded and numerous poles are from the magnet 124 through a cylindrical air gap 125 separated. The stator 140 can, as in 9 shown, for example 12 evenly spaced poles and the associated turns exist which z. B. with eight rotor poles (schematically as points on the magnet 124 indicated). Through a circuit (not shown), timed current pulses are fed into the stator windings to produce a magnetic flux which, together with that in the magnet 124 flow generated a torque on the rotor 120 generated. The thus rotated rotor allows a data transfer between the read / write heads 132 and the recording surfaces of the plates 130 ,
10 zeigt
eine andere Variante eines Plattenspeichergerätes mit einer modifizierten
Rotoreinheit 120'.
Die Unterseite des geschlossenen Abschlusses der Nabe 122' weist eine
Ringnut 154 auf, die im Zusammenwirken mit dem Vorsprung
am oberen Ende des Lagertragrohres 114 eine Labyrinthdichtung 156 bildet,
die zusätzlich
dazu beiträgt,
dass keine Verunreinigungen in den Reinraum gelangen. 10 zeigt
darüber
hinaus diese modifizierte Rotoreinheit 122', in der der ferromagnetische Träger 126' des Magneten
mit einem sich radial erstreckenden Vorsprung 127 versehen
ist, der sich bis hin zum Flansch 128' des Plattenträgers erstreckt. Der Vorsprung 127 reicht
bis über
das Ende des Magneten 124 und den Luftspalt 125 und
deckt teilweise sogar die Polflächen
der Statorlamellen ab. Jeglicher magnetische Streufluss, der aus
dem Bereich des Luftspaltes des Motors hervortritt und auf die Speicherplatten 130 treffen
könnte,
wird von diesem Vorsprung 127 zurückgehalten. 10 shows another variant of a disk storage device with a modified rotor unit 120 ' , The underside of the hub closed close 122 ' has an annular groove 154 on, in cooperation with the projection at the upper end of the bearing tube 114 a labyrinth seal 156 which additionally contributes to preventing any contaminants from entering the clean room. 10 moreover shows this modified rotor unit 122 ' in which the ferromagnetic carrier 126 ' the magnet having a radially extending projection 127 is provided, extending down to the flange 128 ' of the disc carrier extends. The lead 127 extends beyond the end of the magnet 124 and the air gap 125 and partially even covers the pole faces of the stator blades. Any stray magnetic flux that comes out of the area of the air gap of the motor and on the storage disks 130 could take this advantage 127 retained.
11 zeigt
eine weitere Variante des Datenspeichergerätes mit einer weiteren Modifizierung des
Spindelmotors. Die Rotoreinheit 160 ist mit einer inneren
Hülse 162 versehen,
welche innerhalb des Nabenteils eingepresst oder eingeklebt ist.
Der ringförmige
Permanentmagnet 167 und das ferromagnetische Trägerteil 166 sind
an einem Ende der Hülse 162 befestigt.
Die Hülse 162 kann
aus einer Aluminiumlegierung bestehen und ist im Hinblick auf ihren Innendurchmesser
genau bearbeitet. Der Außendurchmesser
des Lagertragrohrs 114 kann exakt bearbeitet sein, um einen
engen Abstand bezogen auf die Hülse 162 zu
erlauben, so dass die Spaltdichtung 150 sehr eng ist, wodurch
sie den Übertritt
von Verunreinigungen in den Reinraum CR wirksamer verhindern kann. 11 shows a further variant of the data storage device with a further modification of the spindle motor. The rotor unit 160 is with an inner sleeve 162 provided, which is pressed or glued within the hub part. The annular permanent magnet 167 and the ferromagnetic carrier part 166 are at one end of the sleeve 162 attached. The sleeve 162 can consist of an aluminum alloy and is precisely machined with respect to its inner diameter. The outer diameter of the bearing tube 114 can be machined to a close distance relative to the sleeve 162 to allow, so the gap seal 150 is very narrow, whereby it can prevent the passage of impurities into the clean room CR more effective.
Die
Hülse 162 platziert
den Magnetring 167 und den Luftspalt weiter von der Rotationsachse weg.
Dies führt
zu einem größeren Radius
des Magneten 167 und des Luftspaltes 125, d. h.
beide haben einen weitaus größeren Durchmesser
als die Plattenträgernabe 164.
In diesem Punkt ist die Variante der 11 ähnlich der
von 1. Das Resultat ist ein höheres Drehmoment für den Motor,
ohne dass man die Spindelhöhe
oder den Nabendurchmesser vergrößern müsste. Diese
erfindungsgemäße Art der Motorkonstruktion
hat tatsächlich
den Vorteil, dass das vom Motor erzeugte Drehmoment im wesentlichen
unabhängig
von Spindelhöhe
und Nabendurchmesser ist.The sleeve 162 places the magnetic ring 167 and the air gap further away from the axis of rotation. This leads to a larger radius of the magnet 167 and the air gap 125 ie both have a much larger diameter than the plate carrier hub 164 , In this point, the variant of the 11 similar to that of 1 , The result is a higher torque for the motor without having to increase the spindle height or the hub diameter. This type of engine design according to the invention actually has the advantage that the torque generated by the engine is substantially independent of spindle height and hub diameter.
Ein
Plattenspeichergerät
mit der in dieser Erfindung vorgestellten Art der Konstruktion der
rotierenden Welle des Innenläufermotors
bringt also, wie oben gezeigt, mehrere Vorteile. Einige davon werden im
Folgenden aufgelistet.One
Disk storage device
with the type of construction proposed in this invention
rotating shaft of the internal rotor motor
So brings, as shown above, several advantages. Some of them are in the
Listed below.
Die
Rotoreinheit besitzt eine reduzierte Masse, weil der Nabenabschnitt
im Wesentlichen hohl ist und der Magnetring und das ferromagnetische
Trägerteil
nicht wie beim Außenläufermotor
an einen sich radial erstreckenden Träger befestigt sein muss, wodurch
die Rotormasse reduziert und näher
von der Rotorachse positioniert werden kann. Diese Merkmale erlauben,
die Spindeleinheit bei gleichem Antriebsmoment in kürzerer Zeit
auf die Betriebsgeschwindigkeit zu beschleunigen, und führen bei
höherer
Betriebsgeschwindigkeit zu geringeren Schwingungen. Darüber hinaus
kann auf diese Weise der Durchmesser des Motors vergrößert werden,
ohne parallel dazu die Rotormasse zu erhöhen.The
Rotor unit has a reduced mass, because the hub section
is essentially hollow and the magnetic ring and the ferromagnetic
support part
not like the external rotor motor
must be attached to a radially extending support, whereby
the rotor mass is reduced and closer
can be positioned by the rotor axis. These features allow
the spindle unit with the same drive torque in a shorter time
to speed up the operating speed, and lead
higher
Operating speed to lower vibrations. Furthermore
can be increased in this way the diameter of the engine,
without parallel to increase the rotor mass.
Des
Weiteren ist die Spindelachse durch das einen vergleichsweise großen Durchmesser
aufweisende Lagertragrohr bzw. zylindrischer Struktur befestigt,
was im Vergleich zu einer Konstruktion, in der die Spindel an einer
ruhenden Welle bzw. Lagerzapfen gelagert ist, stabiler ist.Furthermore, the spindle axis is aufwei by a comparatively large diameter attached bearing support tube or cylindrical structure attached, which is more stable compared to a construction in which the spindle is mounted on a stationary shaft or journal.
Da
sich die Bestandteile des Stators außerhalb der Spindelachse befinden,
bleibt für
die beiden Lager im Zentrum der Anordnung mehr Platz und sie können weiter
voneinander beabstandet werden, um Rundlauffehler der Spindel, der
aus ihrem Spielraum resultiert, zu verkleinern.There
the components of the stator are outside the spindle axis,
stays for
the two camps in the center of the arrangement more space and they can continue
be spaced apart from each other to concentricity error of the spindle, the
out of their scope results in downsizing.
Die
vorliegende Konstruktion des Rotors führt auch zu einer verlängerten,
zylindrischen Spaltdichtung, so dass der Reinraum gegenüber den
Lagern besser isoliert ist. Diese Spalt dichtung kann zusammen mit
einer oder mehreren Labyrinthdichtungen (wie z. B. die, die in 10 durch
den Spalt 156 gebildet ist) einen verbesserten Schutz des
Reinraums vor dem Eindringen von Verunreinigungen bieten.The present design of the rotor also results in an elongated, cylindrical gap seal so that the clean room is better insulated from the bearings. This gap seal can be used together with one or more labyrinth seals (such as those used in 10 through the gap 156 formed) provide improved protection of the clean room from the ingress of contaminants.
Obwohl
diese Erfindung mit Hilfe ganz bestimmter Ausführungsbeispiele dargestellt
und beschrieben wurde, sind selbstverständlich auch noch andere Variationen,
Modifikationen und Alternativen denkbar neben denen, die nach dem
Stand der Technik entsprechend der voranstehenden Ausführungen gefertigt
werden können.
Die vorliegende Erfindung will also alle Alternativen, Modifikationen
und Variationen umfassen, die innerhalb des Bereichs liegen, der
durch die nachfolgenden Patentansprüche abgesteckt ist.Even though
this invention with the help of very specific embodiments illustrated
and of course, there are other variations
Modifications and alternatives are conceivable besides those following the
State of the art manufactured according to the above statements
can be.
The present invention thus wants all alternatives, modifications
and include variations that are within the range that
staked by the following claims.