KR100240192B1 - 디스크 드라이브용 저소음 스핀모터 - Google Patents

Abstract

디스크 드라이브에 사용되는 저소음 스핀모터(제4도 및 제5도)는 내경과 외경이 다르고 바람직하게는 동일한 크기의 볼을 가지는 두개의 베어링(90,100)을 포함한다. 큰 베어링(100)내의 볼은 빠른 속도로 주행함으로써 작은 베어링(90)과 비교하여 잡음 주파수 및 공명주파수가 증가됨에 따라 두 베어링으로부터의 소음은 합성되지 않는다. 스핀모터를 사용하는 쇼형 경량의 디스크 드라이브가 설명된다.

Description

디스크 드라이브용 저소음 스핀모터

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 스핀모터를 포함하는 디스크 드라이브의 분해 사시도.

제2도는 덮개가 제거된 제1도의 디스크 드라이브의 평면도.

제3도는 제1도의 디스크 드라이브의 헤드 액추에이터 어셈블리의 분해 사시도.

제4도는 제1도의 디스크 드라이브내의 스핀모터의 부분단면 측면도.

제5도는 제2도의 5-5 선을 따라 취한 디스크 드라이브의 단면도.

제6도 및 제7도는 각각 제1도의 디스크 드라이브의 베이스의 상부 및 하부 사시도.

제8도는 제1도의 디스크 드라이브의 덮개의 사시도.

제9도 내지 제11도는 각각 제8도의 9-9 선, 10-10 선 및 11-11 선을 따라 취한 덮개의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 덮개 12 : 베이스

14 : 인쇄회로기판 24 : 디스크

28 : 액추에이터 30 : 아암

34 : 자기 어셈블리 38 : 인터페이스 회로

50 : 액추에이터 본체 51 : 상부판

52 : 지지아암 54 : 보이스 코일

56 : 충돌 방지 아암 62 : 래치 본체

64 : 자석 70 : 플러그 삽입물

다음에 열거하는 공동 계류출원은 본 출원의 관련출원으로 이들 모두 본 출원의 양수인에게 양도되었다.

안정화 디스크 드라이브 스핀모터 : 출원번호 370, 075 (출원일 : 1989년 6월 20일)

2.5 인치 단일 디스크 드라이브의 구조 : 출원번호 508, 960 (출원일 : 1990년 4월 12일)

디스크 드라이브 시스템 제어기 구조 : 출원번호 057, 289 (출원일 : 1987년 6월 2일)

디스크 드라이브 소프트웨어 시스템 구조 : 출원번호 152, 069 (출원일 : 1987년 2월 4일)

저전력 하드디스크 드라이브 시스템 구조 : 출원번호 152, 069 (출원일 : 1987년 2월 4일)

디스크 드라이브용 자기파킹장치 : 출원번호 269, 873 (출원일 : 1988년 11월 10일)

다중 삽입 구상 서보계를 사용하는 디스크 드라이브 시스템 : 출원번호 386, 504 (출원일 : 1989년 7월 27일)

상기한 관련출원은 본 명세서에서 참고자료로서 언급된다.

본 발명은 일반적으로 자기 디스크 드라이브에 사용되는 스핀모터에 관한 것으로, 특히 공진을 감소시킨 스핀모터에 관한 것이다.

디스크 드라이브 제조자 및 컴퓨터 제조자는 하드디스크 드라이브용 진동 및 충격저항 기준 또는 데이터 저장을 위한(디스크 파일) 표준을 통상적으로 설정한다. 이 표준은 휴대형 또는 랩탑 컴퓨터에 사용되거나 다른 열악한 환경에서 사용되는 디스크 드라이브에 엄격히 적용된다. 진동 및 충격 허용평가는 평가하고자 하는 드라이브를 진동판위에 설치하고 드라이브가 동작하고 있는 동안 주파수 및 진폭을 변화시키면서 드라이브를 진동시킴으로써 수행한다. 드라이브의 동작을 관측하여 탐색 및/또는 트랙추적 에러를 유발하는 인가 진동의 주파수 및 진폭을 결정한다. 탐색 및/또는 트랙추적 에러의결과 데이터 판독 및/또는 기록시 "유보"를 일으키게 되며, 인가된 진동에 민감한 디스크 드라이브는 허용평가에 실패할 수도 있다.

디스크 드라이브에 인가된 진동의 한가지 효과와 탐색 및/또는 트랙추적시 에러의 한가지 원인은 기계적인 오프 트래킹, 즉 디스크에 대한 헤드의 의도되지 않은 물리적인 운동이다. 기계적인 오프 트래킹은 모터 스핀들의 축에 수직인 평면에 대해 디스크를 경사지게 하거나 요동하게 하는 스핀 모터의 여러가지 구조적인 성분의 운동 또는 디스크에 대한 디스크 드라이브의 다른 성분의 운동에 의해 야기될 수도 있다.

하드디스크 드라이브에 적용되는 기준으로 진동저항, 소형, 경량, 저전력 및 제조의 용이성, 특히 부품수의 감소등을 들 수 있다. 이들 기준 모두는 컴퓨터 제조자가 특정 컴퓨터에 사용되는 또는 특정형태의 어플리케이션에 사용하기 위한 디스크 드라이브를 선택하는데 있어 중요하다. 인가된 진동에 대한 저항은, 인가된 진동 및 내부진동이 어떤 환경에서는 부가될 수도 있기 때문에 부분적으로는 스핀모터에 의해 겪게되는 내부동작진동에 따라 달라진다. 따라서, 인가된 진동에 대한 하드디스크 드라이브의 저항을 향상시키는 것은 디스크 드라이브 제조자의 끊임없이 추구되어온 목표이다.

본 발명의 목적은 공진이 감소된 디스크 드라이브에 사용되는 스핀모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 용이하게제조될 수 있는 저소음 스핀모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내경 및 외경이 달라서 다른 공진주파수를 갖는 두 개의 베어링을 갖는 스핀모터를 제공하는데 있다.

요약하면, 모터는 축과 다극 환상 자석을 포함하는 회전자와, 직경이 다른 두 개의 볼베어링을 구비함으로써 회전자를 축에 회전가능하게 장착하는 베어링 수단을 포함한다.

바람직하게는, 두 개의 베어링내의 볼은 동일한 크기이지만, 큰 베어링내의 베어링은 빠른 속도로 주행함으로써 큰 베어링의 공진주파수를 증가시킨다. 공진주파수가 다르기 때문에, 두 개의 베어링으로부터 잡음이 합성되지 않는다.

이하, 첨부도면을 통해 본 발명의 목적 및 특징을 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 스핀모터를 갖춘 디스크 드라이브의 분해 사시도이고, 제2도는 덮개가 제거된 디스크 드라이브의 평편도이다. 디스크 드라이브는 4인치 ×2 3/4 인치 × 0.75 인치의 치수를 가지며, 공동 계류출원에서는 데이터 기억용량이 20Mb 인데 반해 60Mb 의 데이터 기억용량을 제공하는 두 개의 디스크를 갖추고 있다. 드라이브의 길이는 3.5 인치 디스크 드라이브의 폭과 거의 같고, 그 폭은 3.5인치 디스크 드라이브의 길이의 반에 해당한다. 디스크 드라이브의 치수는 다음과 같다 : 길이 4 인치, 폭 2 3/4 인치, 높이 0.75 인치. 그밖에 디스크 드라이브의 일실시예는 약 6 온스 미만이다. 플러그-인 모듈로 디스크 드라이브를 실현할 경우, 디스크 드라이브는 하나의 컴퓨터에서 또다른 컴퓨터로 쉽게 자리바꿈할 수 있으며 랩탑 및 노트북 컴퓨터에서 쉽게 사용될 수 있다.

제1도에서, 덮개(10)와 베이스(12)는 그 지지면이 기계가공되어 적절한 끼워맞춤을 제공할 수 있는 주조 마그네슘 합금으로 만들어 진다. 베이스(12)의 하부에 배치된 인쇄회로기판(14)은 디스크 드라이브를 구동하는 회로를 구비한다. 덮개(10)는 스크류(도시안됨)가 덮개(10)의 구멍(16)을 통해 삽입되고 베이스(12)내의 구멍에 나사결합됨으로써 베이스(12)에 연결되어 한짝을 이룬다. 인쇄회로기판(14)내의 슬롯(20)은 베이스(12)에 연장되는 장착기둥(22)을 수용한다. 인쇄회로기판(14)의 일단부에서 코넥터(15)는 컴퓨터 시스템에 연결된다.

한쌍의 디스크(24)가 클램프(26)에 의해 스핀모터에 교정된다. 디스크는 스핀모터에 의해 회전함에 따라 다수의 아암(30)을 갖춘 액추에이터(28)는 아암(30)의 단부에 설치된 픽업 헤드(32)를 디스크(24)의 표면을 반경방향으로 이동시킴으로써 데이터를 기록하고 검색한다. 액추에이터(28)는 디스크 표면위에서 반경방향으로 헤드를 구동하는 자기 어셈블리를 포함한다. 이 자기 어셈블리는 도면부호 34로 표시되어 있다. 액추에이터 어셈블리는 제3도를 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

헤더(36)는 액추에이터 인터패이스 회로(38) 및 인쇄회로기판(14)상의 제어회로를 상호연결한다. 인터페이스 회로(38)는 유연한 리본 케이블(40)을 통해 엑추에이터(28)의 보이스 코일 모터와 상호연결된다.

제2도는 액추에이터 어셈블리를 더욱 상세하게 나타내기 위해 덮개를 제거하고 자기 상부판(51)을 부분적으로 제거한 디스크 드라이브를 평면도로서 나타낸 것이다. 액추에이터 본체(50)는 디스크 드라이브의 드라이브 베이스(12)에 회전가능하게 장착되며 보이스 코일(54)용 지지아암(52)을 포함한다. 충돌방지 아암(56)은 액추에이터 본체에서 연장된 부분으로 구성되어, 래치 본체(62)상에서 폴리우레탄 범퍼(60)와 결합하여 아암(30) 및 헤드(32)의 내향이동을 제한하는 래치판(58)을 지지한다. 래치판은, 디스크 드라이브가 작동하고 있지 않은 경우 액추에이터 어셈블리가 잠금위치에 있을 때 래치 본체(62)의 하우징내의 자석(64)에 의해 휨가능하게 보류될 수 있는 자기 투과성 재료로 만들어진다. 플라스틱 페그(66)로 만들어지는 제2 의 충돌방지부는 현수부(30) 및 헤드(32)의 외향이동을 제한한다. 페그(66)는 디스크(24)가 드라이브에서 제거될 때 현수부(30) 및 헤드(32)의 디스크 위치 밖으로의 이동을 촉진시키기 위해 제거될 수 있다.

제3도에는 액추에이터(28)가 분해상태로 도시되어 있다. 액추에이터는 강제 끼워맞춤상태로 베이스(12)내의 구멍(71)과 결합하는 플러그 삽입체(70)상에 장착된다. 플러그 삽입체(70)는 슬롯이 형성된 단부를 갖춘 축(72)에 의해 나사결합되는 나사단부를 구비한다. 축(72)은 하우징(76)(단면도로 도시됨) 내에서 두 개의 베어링(74)에 의해 지지된다. 하우징(76)은 액추에이터 베이스(50)에 의해 수용됨으로써 액추에이터 베이스가 베어링상에서 고정축(72) 및 삽입물(70) 둘레를 회전할 수 있게 된다.

자석 어셈블리는 그 일단부에서 노치(80)를 갖춘 바닥판(78)을 포함한다. 상부판(82)은 바닥판(78)의 노치(80)와 쌍을 이루는 돌조(84)를 구비한다. 자석(86)은록타이트(Loctite) 따위의 적절한 접착제에 의해 상부판(82)의 바닥면에 고정됨으로써 자석에는 자기차폐(88)부가 제공된다. 자석은 희토재료로 만들어지는 것이 바람직하며, 차폐부(88)는 알루미늄으로 만들어진다. 바닥판(78), 상부판(82) 및 래치 본체(62)는 자석(86)으로부터 코일(54)을 통과하는 자속의 경로를 제공한다.

래치판(58)은 래치 본체(62)의 슬롯(59)에 끼워맞춤되며, 래치 본체(62)의 일단부에 내장되는 자석(64)위에 설치되는 폴리우레탄 범퍼와 결합한다.

제4도는 디스크를 구동하는 스핀모터의 부분단면 측면도이다. 베어링 하우징(92)은 베이스(12)내의 쇼울더(94)에 접착결합된다. 축(96)은 베어링 하우징(92)내에서 두 개의 베어링(98, 100)에 의해 지지된다. 본 발명의 한가지 특징에 따라서, 베어링(98, 100)은 직경은 다르지만 크기는 동일한 볼을 구비함으로써 모터의 잡음을 감소시킨다. 특히, 직경이 큰 베어링은, 직경이 작은 베어링보다 더 높은 회전속도로 주행하기 때문에 더 높은 공진주파수를 가진다. 다른 공진주파수를 가짐으로써 두 개의 베어링의 진동 잡음은 함께 공진하지 않게 되어 잡음 또는 비트 주파수의 진폭은 감소된다.

9개의 코일(104)을 지지하는 적층 어셈블리(102)는 베어링 하우징(92)의 외측 둘레에 장착된다. 코일은 인쇄회로기판(14)상의 제어회로에 의해 전류를 공급받아서 축(96)상에 장착된 스핀들(도면에서는 110으로 표시되어 있음)을 회전시킨다. 모터는 전기자(코일) 어셈블리가 고정된 브러실리스 직류모터로서 동작한다.

스핀들(110)은 그 사이에 알루미늄 간격편(114)를 구비한 디스크(24)가 장착되는 허브(112)를 포함한다. 디스크는 스크류(116)에 의해 축에 부착되는 클램프(26)에 의해 허브(112)상에서 유지된다. 클램프(26)의 스포크의 폭은 디스크에 가해지는 압력을 결정하며, 스포크의 두께는 클램프의 변경 또는 "스프링"을 결정한다. 허브(112)는 축(96)의 플랜지(97)와 간섭 끼워맞춤상태로 결합된다.

6 개의 자극을 갖는 환상 자석(120)은 투과성이 우수한 저탄소강으로된 하우징(122)에 의해 허브(112)에 부착된다. 하우징은 접착제에 의해 허브에 부착된다. 코일(104)에 전류가 공급되면, 자기 링(120)과 링이 부착된 스핀들(110)이 구동된다.

제5도는 제2도의 5-5선을 따라 취한 단면도로서, 액추에이터 어셈블리(28)와 스핀모터를 예시한 것이다. 액추에이터 어셈블리는 각각 두 개의 디스크(24)의 표면에 접근하는 4개의 현수부(30) 및 헤드(32)를 포함한다. 인쇄회로기판(14)은 베이스(12)의 바닥위에 장착되며, 디스크 드라이브는 기둥(22) 및 스핀모터의 하우징(92)을 수용하는 쇼울더(94)에 의해 지지된다.

제6도 및 제7도는 각각 디스크 드라이브의 베이스(12)의 상부 및 하부를 사시도로서 나타낸 것이다. 베이스 모터에 전기적인 연결을 제공하는 리본 케이블(132)과 함께 스핀모터를 수용하는 홈이 형성된 영역(130)을 포함한다. 홈이 형성된 표면부(134)는 액추에이터의 축을 수용하는 쇼울더(71)와 함께 액추에이터의 바닥판을 수용한다. 개구부(136)는 헤더(36)(제1도)를 수용하며, 구멍(138)은 O.D. 충돌방지부와 결합하고 그를 수용하기 위한 것이다. 베이스의 둘레에 배치된 홈이 형성된 부분은 베이스와 덮개간을 밀봉시키는 가스켓을 수용한다. 상기 언급한 바와 같이, 덮개(10)는 물론 베이스(112)는 주조 마그네슘 합금으로 형성되고 그 지지표면은 스핀모터, 액추에이터 및 베이스에 장착되는 다른 부품을 수용할 수 있도록 기계가공되는것이 바람직하다.

제8도는 덮개(10)의 사시도이다. 필터재료(150)는 덮개내에서 지지대(152) 사이에서 지지된다. 디스크의 회전에 의해 생성되는 공기는 미립자를 제거하기 위한 필터(150)를 통과한다. 제9도 및 제10도는 각각 9-9선 및 10-10 선을 따라 취한 하우징의 단면도이고, 제11도는 11-11선을 따라 취한 덮개의 종단면도이다. 9-9 선을 따라 취한 단면도는 회전하는 디스크위에 있으며, 덮개는 외측으로 부풀어오름으로써 외압의 변화에 대한 강도를 증가시켜 사실상 벨빌형 스프링을 형성한다는 것을 주목할 필요가 있다. 디스크에서 떨어진 10-10 선을 따라 취한 단면은 제10도에 도시한 바와 같이 일반적으로 편평하다.

이상과 같이, 본 발명에 다른 저소음 스핀모터를 포함하는 소형경량의 디스크 드라이브를 설명하였다. 본 발명이 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이는 본 발명은 설명하기 위한 일예에 지나지 않으며 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 따라서, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는한 여러가지로 변형 및 응용이 가능하다.

Claims (6)

1. 디스크 드라이브에 사용되는 저소음 스핀모터로서, 축; 다극 환상 자석을 포함하는 회전자; 상기 회전자를 상기 축에 회전가능하게 장착하며, 내경과 외경이 서로 다르고 공진 주파수도 서로 다른 제1 및 제2 볼베어링을 포함하는 베어링 수단; 그리고 상기 회전자를 자기적으로 유도하여 회전시키며, 다수의 코일을 포함하는 고정자 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 스핀모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전자는 적어도 하나의 디스크를 수용하기 위한 지지 플랜지를 갖춘 허브와 상기 허브에 디스크를 고정하는 클램프를 또한 포함함을 특징으로 스핀모터.
3. 제2항에 있어서, 상기 회전자는 상기 허브에 현수되어 상기 환상 자석을 지지하는 하우징을 또한 포함함을 특징으로 하는 스핀모터.
4. 제3항에 있어서, 상기 베어링 수단은 상기 베어링이 위치하는 하우징을 또한 포함하여, 상기 고정자 수단은 다수의 코일 적층체를 포함하고, 상기 적층체는 상기 베어링 하우징의 둘레에 위치함을 특징으로 하는 스핀모터.
5. 제1항에 있어서, 상기 볼베어링의 볼은 동일한 크기로 이루어짐을 특징으로 하는 스핀모터.
6. 축과, 내경과 외경이 다르고 상기 축에 장착되는 제1 및 제2 볼베어링과, 상기 베어링이 내장되고 간섭 끼워맞춤 형태로 상기 베어스내에서 쇼울더와 결합하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 둘레에 위치하는 적층체와, 상기 적층체 상에서 지지되는 다수의 코일과, 상기 축에 의해 지지되고 상기 다중 디스크 기억매체를 지지하는 허브와, 상기 허브에 의해 지지되며 상기 코일 둘레에 위치하는 환상 자석으로 구성됨을 특징으로 하는 드라이브용 스핀모터.