KR19990044991A - 자기디스크장치 및 자기디스크장치시스템 - Google Patents

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Abstract

고속으로 자기디스크매체를 회전시키는 기술 및 이 기술을 사용한 자기디스크장치시스템에 관한 것으로서, 고속으로 자디디스크매체를 회전시키고 고속회전에 의해 발생한 발열을 억제하는 대용량 및 고신뢰성과 고속액세스성능을 갖는 자기디스크장치 및 자기디스크장치시스템을 제공하기 위해서, 정보를 기록하는 자기디스크매체, 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브, 허브를 회전시키는 스핀들모터, 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드, 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및 자기디스크매체, 허브, 자기헤드, 액츄에이터를 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖는 자기디스크장치에 있어서, 허브에 유지된 자기디스크매체는 3.5인치폼팩터 자기디스크장치에 사용된 자기디스크매체보다 직경이 작은 구성으로 하였다.
이렇게 하는 것에 의해, 저소비전력과 저발열량이고, 고기억용량으로 고속액세스를 실행할 수 있는 자기디스크장치 또는 시스템을 실현할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

자기디스크장치 및 자기디스크장치시스템
본 발명은 자기디스크장치에 관한 것으로서, 특히 고속으로 자기디스크매체를 회전시키는 기술 및 이 기술을 사용한 자기디스크장치시스템에 관한 것이다.
고정밀도 외부기억장치 예를 들면 컴퓨터, 파일서버 또는 디스크어레이로서 사용되는 자기디스크장치시스템에 있어서, 자기디스크장치시스템내의 자기디스크매체의 기록면상에서 소정의 간격을 두고 부상하는 자기헤드에 의해, 목적 정보가 자속을 경유해서 자기디스크매체에 대해 기록되거나 재생된다는 것은 잘 알려져 있다.
근래, 자기디스크장치의 성능이 자기디스크장치시스템의 스루풋을 크게 결정하고 있다. 성능향상을 위해, 시스템의 향상에 있어서 다음의 보편적인 과제가 있었다.
1> 한정된 시스템 하드웨어내의 기억용량의 향상 (단위체적당 정보저장용량의 증대)
2> 자기디스크매체상의 목적 트랙으로 자기헤드를 이동시키기 위한 시간의 단축 (시크타임의 단축)
3> 자기디스크매체의 트랙상의 소정위치에 자기헤드가 위치결정되는 것을 대기하는 회전대기시간의 단축
본 발명에서는 자기디스크장치와 상위시스템 사이 및 자기디스크장치시스템과 상위시스템 사이의 정보의 입출력전송레이트를 증가시키고 또한 자기디스크매체의 회전속도를 증가시켜 이들 사항이 해결된다.
종래부터 약칭되어 온 "3.5인치"장치가 있다. 여기에서, "3.5인치"는 형상계수라 한다. "3.5인치"사이즈는 폭이 약 4인치(101.6㎜), 길이가 약 5.75인치(146.1㎜)인 자기디스크장치를 의미한다. 특별히 지정이 없으면 높이 약 1인치가 표준적이다.
자기디스크장치에 외접하는 직방체가 있는 경우, 자기디스크매체와 평행한 가장 넓은 면을 고려한다. 이 때, "3.5인치"장치의 가장 넓은 면은 "2.5인치"장치의 가장 넓은 면을 2개 포함할 수 있다. 마찬가지로, "5인치"장치의 가장 넓은 면은 "3.5인치"장치의 가장 넓은 면을 2개 포함할 수 있다. 상기 황금분할의 관계에 있는 형상을 폼팩터사이즈(form factor size)라 한다.
종래의 "3.5인치"자기디스크장치는 형상계수가 3.5인치인 하우징에 자기헤드부품을 지지하는 암, 자기디스크매체상의 소정위치에 자기헤드를 위치결정하는 암을 갖는 캐리지, 외표면상에 자기디스크매체를 유지하는 허브내에 회전기구를 갖는 인허브형 스핀들모터 및 상기 허브상에 적층된 최외직경이 95㎜인 자기디스크매체(이하, 간단히 "3.5인치"디스크라 한다)를 마련한 구조를 갖고 있다.
여기에서는 주로 높이가 약 1인치(25.4㎜)이거나 또는 높이가 약 1.63인치(41.4㎜)인 "3.5인치"자기디스크장치가 있다.
도 3은 종래의 "3.5인치" 자기디스크장치의 내부구조(평면도)를 도시한 도면이다. 하우징(13)의 외부사이즈는 3.5인치폼팩터사이즈(101.6㎜×146㎜)이다. 자기디스크매체(23)은 디스크클램프(33)에 의해 이 하우징내에서 소정의 속도로 회전하는 스핀들모터(43)에 고정되어 있다.
자기헤드(53)은 액츄에이터(캐리지와 코일)(63)의 선단에 고정되어 있다. 액츄에이터(63)은 피봇베어링(73)에 의해 하우징에 회전가능하게 고정되어 있다. 하우징(13)은 자기회로로 이루어진 보이스코일모터(83)을 고정한다. 액츄에이터(63)의 코일은 통전되어 전자력에 의해 회전토크를 발행하고 액츄에이터(63)을 구동한다. 따라서, 액츄에이터의 선단부에 지지된 자기헤드(53)은 대략 반경방향을 따라 디스크매체(23)상의 임의의 위치에 헤드가 위치결정되는 시크동작을 실행한다
공칭높이가 약 41㎜인 1.6인치높이 자기디스크장치에 있어서는 스핀들모터(43)은 8개의 "3.5인치"디스크매체(0.8㎜두께)를 적층해서 탑재하고 있다. 공칭높이가 약 25.4㎜인 1인치높이 자기디스크장치에 있어서는 4개의 "3.5인치"디스크매체를 적층해서 탑재하고 있다.
스핀들모터의 고속회전기술에 대한 다른 종래기술이 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화63-104282호(USP5,243,479호에 대응) 및 형상계수가 5.25인치인 하우징내에 "3.5인치"디스크매체 또는 "2.5인치"디스크매체를 적층한 구조를 나타낸 일본국 특허공개공보 평성04-205776호에 개시되어 있다.
본원의 발명자들은 종래기술보다 고속으로 도 3에 도시한 1.6인치높이 자기디스크장치의 자기디스크매체를 회전시키려고 시도하였다. 본 발명자들은 스핀들모터(43)의 회전속도가 7200rpm(종래 회전속도)에서 10000rpm으로 되면, 적층된 디스크매체(23)을 10개의 디스크에서 8개의 디스크로 감소시키는 경량화설계관점에도 불구하고 소비전력이 약 60% 상승하여 20W이상으로 된다는 것을 확인하였다.
또, 본 발명자들은 도 3에 도시한 바와 같은 1.6인치높이 자기디스크장치 주위에 냉각수단을 마련하지 않는 경우, 하우징(13)의 내부온도가 80℃이상으로 되는 것을 확인하였다. 냉각수단은 예를 들면 냉각용의 공기를 흐르게 하는 팬이다.
본원의 발명자들은 종래기술보다 고속으로 도 12에 도시한 1.6인치높이 자기디스크장치의 자기디스크매체를 회전시키려고 시도하였다. 스핀들모터(43)의 회전속도가 6300rpm(종래회전속도)에서 12000rpm으로 되면, 소비전력은 약 460%로 상승한다.
일본국 특허공개공보 평성4-205776호에는 5.25인치폼팩터사이즈 자기디스크장치용으로 설계된 하우징내에 "5.25인치"자기디스크매체보다 외부사이즈가 작은 자기디스크매체를 적층해서 탑재한 자기디스크장치가 개시되어 있다. 그러나, 고속회전 및 고밀도탑재에 의해 발생되는 발열의 증대는 고려되어 있지 않다.
일본국 특허공개공보 소화63-104282호(USP5,243,479에 대응)에는 자기매체의 회전속도의 증대는 개시되어 있지만, 방열은 충분히 고려되어 있지 않다.
본원의 발명자들은 1.6인치높이 "3.5인치"자기디스크장치용 하우징내에 "2.5인치"폼팩터 자기디스크장치용 자기디스크매체를 탑재하였다. 또, 본 발명자들은 정보의 고속전송레이트를 갖는 자기디스크장치를 제조하기 위해서, 12000rpm에서 매체를 회전시켰다(도 13, 도 14). 본 발명의 발명자들은 내부온도를 60℃이하로 유지하기 위해서, 두께 0.8㎜인 매체를 적용한 경우 8개 이하의 디스크매체를 탑재하고, 두께 0.635㎜인 매체를 적용한 경우 11개 이하의 디스크매체를 탑재해야만 한다는 것을 알아내었다. 즉, 본 발명자들은 정보저장용량을 어느 정도 희생하면 디스크매체를 고속으로 회전시킬 수 있고, 매체의 저장용량과 고속회전이 트레이드오프(trade-off) 관계인 것을 알아내었다.
여기에서, 2.5인치폼팩터 자기디스크장치용 디스크매체는 직경이 65±3㎜(최외경), 두께가 0.8㎜±0.2㎜ 또는 두께가 0.4㎜±0.2㎜이다. 매체의 일반적인 두께는 0.8㎜, 0.635㎜ 또는 0.381㎜이다.
하우징의 내부온도(시크동작중)를 소정의 온도이하 예를 들면 60℃이하로 유지하는 이유중의 하나는 디스크매체표면의 윤활제 및 스핀들모터의 베어링의 그리스의 장수명화를 위한 온도내로 충분한 마진을 설정하는 것에 의해 디스크장치의 장수명화를 도모하기 위함이다. 다른 이유는 자기헤드와 자기디스크매체 사이의 상태 및 슬라이더의 자세에 악영향을 미치지 않기 위함이다. 따라서, 디스크매체에 대한 정보의 기록 및 재생에 악영향을 미치지 않게 된다. 이렇게 해서 자기디스크장치의 온도사양을 보장할 수 있다.
그래서, 본원의 발명자들은 매체적층의 경량화와 매체의 고속회전속도를 달성하며 저장용량을 유지 또는 증대시키기 위해서, 자기디스크장치에 특별한 냉각기구를 부착해야 한다는 것을 알아내었다.
파일서버 또는 디스크어레이 등의 자기디스크장치시스템에 있어서, 자기매체를 고속으로 회전시키고 또 시스템의 고신뢰성을 유지하기 위해, 자기디스크장치에 냉각수단을 마련하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 고속으로 자디디스크매체를 회전시키고 고속회전에 의해 발생한 발열을 억제하는 대용량 및 고신뢰성을 갖는 자기디스크장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대용량 및 고속액세스성능을 갖는 자기디스크장치 및 자기디스크장치시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고속액세스성능 및 경제성을 갖는 자기디스크장치 및 자기디스크장치시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적은 본 명세서의 기술 및 도면에서 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 자기디스크장치의 측면단면도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 종래의 자기디스크장치의 평면도,
도 4는 두께 0.381㎜의 2.5인치 폼팩터사이즈인 자기디스크매체의 사시도,
도 5는 두께 0.381㎜의 1.8인치 폼팩터사이즈인 자기디스크매체의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예인 자기디스크장치의 평면도,
도 7은 도 6의 핀형상을 도시한 A-A부의 단면도,
도 8은 도 6의 핀형상을 도시한 A-A부의 제2 단면도,
도 9는 도 6의 핀형상을 도시한 A-A부의 제3 단면도,
도 10은 표준보다 높은 자기디스크장치인 본 발명의 제3 실시예의 단면도,
도 11은 도 10의 측면단면도,
도 12는 본 발명의 제4 실시예인 자기디스크장치의 측면단면도,
도 13은 도 12의 깊이방향의 측면도,
도 14는 공기의 흐름을 도시한 제4 실시예의 깊이방향의 측면도,
도 15는 도 12의 폭방향의 측면도,
도 16은 도 12의 폭방향의 변형된 측면도,
도 17은 본 발명의 제5 실시예를 도시한 자기디스크장치의 깊이방향의 측면도,
도 18은 본 발명의 제4 실시예를 도시한 자기디스크장치의 사시도,
도 19는 표준보다 높은 자기디스크장치를 도시한 본 발명의 제6 실시예의 측면단면도,
도 20은 본 발명의 제7 실시예를 도시한 자기디스크장치의 깊이방향의 측면도,
도 21은 본 발명의 제8 실시예를 도시한 자기디스크장치의 깊이방향의 측면도,
도 22는 본 발명의 제9 실시예를 도시한 자기디스크장치의 폭방향의 측면도,
도 23은 도 22에 도시한 자기디스크장치의 깊이방향의 측면도,
도 24는 도 22에 도시한 자기디스크장치의 깊이방향을 도시한 측면도,
도 25는 본 발명의 자기디스크장치를 탑재한 자기디스크장치시스템의 구성도,
도 26은 표준자기디스크장치와는 다른 부품배치 간격을 도시한 본 발명의 제4 실시예의 자기디스크장치의 사시도,
도 27은 도 26의 평면도.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 자기디스크장치는 형상계수 3.5인치의 자기디스크장치내에 "3.5인치"자기디스크매체보다 직경이 작은 자기디스크매체를 탑재한다. 경제적인 효과를 향상시키기 위해서(즉, 특별주문품 대신에 저렴한 범용품을 사용) 본 발명의 자기디스크장치는 형상계수가 3.5인치인 자기디스크장치내에 형상계수 2.5인치에서 사용하는 외부직경이 65㎜인 자기디스크매체를 탑재해도 좋다.
상기 구성에서는 액츄에이터, 스핀들모터 등을 수용해서 밀폐하는 하우징에 있어서 외부직경이 65㎜인 자기디스크매체의 주위에 95㎜-65㎜=30㎜의 공간이 발생한다. 자기디스크매체를 회전시키는 스핀들모터의 중심축으로 부터의 거리로 말하면, 15㎜의 여유가 생긴다.
자기디스크장치의 성능과 가격 사이의 트레이드오프 관계에 의해, 이 여유영역에 방열을 위한 부재를 배치해도 좋다. 또는, 이 방열부재를 배치하지 않고 자기디스크장치가 상기 공간에 부품을 배치하기 위한 여유를 갖고 있어도 좋다.
방열부재가 배치되어 있는 경우, 자기디스크매체의 외주부에 핀(오목볼록부)을 배치하도록 구성되어 있다.
외경이 65㎜인 자기디스크매체를 회전시키는 스핀들모터의 중심과 액츄에이터의 중심 사이의 간격은 40±1㎜이하로 되도록 배치해도 좋다. 또, 경제성이 추구되고, 기존의 액츄에이터부품이 사용되고, 보이스코일모터의 토크가 증가한다면, 상기 간격은 47.5㎜로 연장할 수도 있다. 이 간격은 풍손(windage loss)등을 고려해서 여유를 갖게 해도 좋다.
또, 내부직경 65㎜의 자기디스크매체 대신에 형상계수 1.8인치의 자기디스크장치용 자기디스크매체를 3.5인치 자기디스크장치에 사용해도 좋다. 외부직경이 48㎜인 자기디스크매체는 형상계수가 1.8인치인 자기디스크장치용의 일반적인 매체로서, 두께는 0.381㎜이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 자기디스크장치의 내부구성의 개략을 도시한 단면도이다. 하우징(11)은 공칭높이가 41.4㎜인 3.5인치 폼팩터사이즈이다. "2.5인치"자기디스크매체(21)(직경 65㎜, 두께 0.635㎜), 소정의 회전속도로 매체(21)을 회전시키는 스핀들모터(41), 피봇베어링(71) 주위에 자기헤드를 위치시키는 회전식 액츄에이터(61) 및 회전식 액츄에이터(61)을 구동하는 보이스코일모터(81)이 이 하우징(11)내에 고정되어 있다.
스핀들모터(41)의 고정방법은 나사고정 또는 압입에 의해 스핀들모터(41)을 수용하는 하우징(11)에 또는 하우징(11)과 하우징(11)의 내부공간을 밀폐하는 커버(101)에 스핀들모터(41)의 한쪽끝 또는 양쪽끝을 고정하는 것이다. 자기디스크매체(21)은 기판재료로서 Al(알루미늄) 또는 유리를 사용한다. 보다 경제적인 자기디스크장치를 위해서는 나사 및 압입 대신에 접착제를 사용해서 고정해도 좋다.
자기디스크매체(21)은 두께가 1.7㎜인 스페이서(141)을 거쳐 적층되어 있다. 매체 사이의 간격은 1.7㎜이다. 12개의 매체가 축방향으로 적층되어 있다. 자기디스크매체(21)은 디스크클램프(31)에 의해 15000rpm으로 회전할 수 있는 스핀들모터(41)에 고정되어 있다.
자기디스크매체(21)의 회전중심의 축(111)은 하우징(11)의 대략 중앙부에 배치되어 있다. 알루미늄합금으로 일체로 성형된 하우징(11)은 하우징외측의 4부분에 배치된 직선형상 핀(11a)를 갖고, 각각의 핀은 선단부의 두께t=2㎜, 선단부의 길이L=32㎜, 선단부 사이의 간격H=5㎜로 되어 있고, 각각의 핀은 자기디스크매체(21)의 회전중심의 축(111)에 대해 직각이다.
자기디스크매체(21)의 직경이 더 작기 때문에 예를 들면 0.8㎜의 동일두께의 "3.5인치"디스크매체를 "2.5인치"디스크매체로 변경하기 때문에, 1개의 디스크매체당 중량은 54%로 저감한다. 또, "3.5인치"디스크매체를 0.635㎜의 다른 두께의 "2.5인치"디스크매체로 변경하면, 1개의 디스크매체당 중량은 64%로 저감하였다. 그러므로, 스핀들모터가 회전시키는 회전체의 총중량을 저감시킬 수 있고, 회전기동특성이 향상하고 아이들회전시의 전류값(소비전력)을 감소시키는 효과가 있다.
자기디스크매체가 "3.5인치"에서 "2.5인치"로 변경되면, 예를 들면 "3.5인치"디스크매체가 10000rpm에서 회전할 때의 최대마진속도는 "2.5인치"디스크매체가 14600rpm에서 회전할 때의 최대마진속도와 동일하게 된다. 그러므로, 자기헤드(51)(도 2)에 의해 자속을 거쳐 자기디스크매체(21)에 대해 목적의 정보를 기록하고 재생하는 경우, 신호처리능력이 동일하거나 그 이상이면, 자기디스크매체(21)상에 동심원적으로 배치되어 있는 트랙을 따라 긴쪽방향의 기록밀도의 저감없이 매체의 고속회전을 실행할 수 있다.
자기디스크매체(21)이 회전하면, 이것은 자기디스크매체(21)을 둘러싸는 공기의 점성에 의해 마찰저항을 받는다. 자기디스크매체의 표면에 따른 공기흐름이 층류에서 난류로 되는 천이경계는 자기디스크매체(21)이 "3.5인치"디스크일 때 약 15000r.p.m이고, 매체가 "2.5인치"디스크일 때 약 30000rpm이다.
자기디스크매체(21)이 "3.5인치"에서 "2.5인치"로 변경되면, 스핀들모터(41)의 회전수한계에 대해서 천이경계가 매우 커진다. 마찰저항에서 야기된 회전부하시의 토크손실이 자기디스크매체의 직경의 4승에 비례해서 커지기 때문에, 스핀들이 동일한 속도로 매체를 회전시키면, "2.5인치"디스크매체의 토크손실은 "3.5"인치 디스크매체의 약 22%에 상당한다. 그러므로, 스핀들모터(41)이 소정의 아이들속도로 회전하면, 전류(소비전력)는 작아지고 풍손에 의해 발생한 발열을 억제할 수 있다.
핀(11a)는 하우징(11)의 여러부분에 마련되어 있고, 하우징(11)의 표면적을 증가시키고 열관류(heat-penetration flow)를 양호하게 하는 효과를 갖는다. 핀(11a)의 끝이 하우징(11)의 외부공기의 온도에 근접하게 된다. 스핀들모터(41)의 회전과 시스템에 의해 구동되는 액츄에이터(61)의 플러터가 열을 발생시키고 자기디스크장치의 내부온도를 상승시킨다. 핀(11a)는 이 온도상승을 저감시킨다.
핀은 두께가 0.5㎜이상이면, 방열계수는 거의 변환하지 않는다. 4부분의 핀의 길이L이 10㎜이상으로 되면, 방열은 효과적으로 된다. 따라서, 핀은 적어도 10000rpm회전에서 약 5℃, 12000rpm회전에서 약 8℃, 15000rpm회전에서 약 10℃의 온도상승을 억제할 수 있다. 핀의 길이L은 가능한한 길게 하는 것이 유리하다. 또, 핀의 표면적을 더욱 넓게 하기 위해 핀의 수를 가능한한 많게 해서 열관류를 양호하게 할 수 있다. 또, 자기디스크장치가 탑재된 자기디스크장치시스템의 케이스에 설치된 팬에 의해 이루어진 공기흐름중에 핀(11a)가 배치되면, 자기디스크장치의 냉각은 더욱 효과적으로 된다.
a) 소비전력(아이들회전시)은 스핀들이 10000rpm으로 회전할 때 6.3W이하로, 12000rpm으로 회전할 때 8.3W이하로, 15000rpm으로 회전할 때 11.8W이하로 억제할 수 있다.
b) 하우징(11)의 내부온도(시크동작시)는 스핀들이 10000rpm으로 회전할 때 47℃이하, 12000rpm으로 회전할 때 52℃이하, 15000rpm으로 회전할 때 58℃이하로 억제할 수 있다.
마지막으로, 시크동작시 하우징(11)의 내부온도는 자기디스크매체가 12개이고, 자기디스크장치가 팬없이 자기디스크장치시스템에 설치된 조건하에서 60℃이하로 할 수 있다.
상기 수치를 얻은 조건은 다음과 같다. 매체는 "2.5인치"이고(직경:65㎜, 두께:0.635㎜), 스택은 12개의 매체를 갖고, 매체 사이의 간격은 1.7㎜이고, 핀의 길이L=32㎜, 핀의 두께t=2㎜, 자기디스크장치의 주위온도는 25℃이고, 자기디스크장치시스템은 팬을 갖고 있지 않다.
자기헤드(51)과 액츄에이터(61)의 암은 자기디스크매체의 회전에 의해 발생한 일정한 공기흐름에서 저항을 받는다.
자기헤드(51)을 포함하는 액츄에이터(61)이 공기흐름에서 받는 저항을 저감할 수 있으면, 자기디스크매체(21)의 회전부하시의 토크손실을 저감할 수 있고 풍손에 의해 발생한 발열을 억제할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 자기디스크장치의 기본부품의 배치를 도시한 평면도이다.
자기디스크매체(21)의 직경이 더 작으므로, 자기디스크매체(21)의 회전중심(111)과 자기헤드(51)의 회전중심(121) 사이의 거리B는 도 3에 도시한 종래의 자기디스크장치에 비해 단축할 수 있다. 즉, 이 거리B를 40㎜(도 2)로 설정하면, 자기디스크매체(21)에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드(51)상의 갭은 회전중심(121)에서 R=37.5㎜위치에 배치할 수 있다. 또, 자기디스크매체(23)의 회전중심(113)과 자기헤드(53)의 회전중심(123) 사이의 거리로서 규정된 도 3에 도시한 종래의 자기디스크장치의 대응거리B는 54㎜이다. 자기디스크매체(21)의 직경이 종래의 매체(23)보다 더 작으므로, 매체의 주위공간은 15㎜의 여유를 갖는다. 그러므로, 54㎜-15㎜=39㎜를 도 2의 거리B로서 적용해도 좋다. 거리B로서 40㎜±1㎜를 제조공차를 고려한 현실적인 값으로 간주할 수 있다.
또, 경제적인 자기디스크장치를 제조하기 위한 액츄에이터의 기존의 표준부품을 사용하는 것을 고려하면, 도 2의 거리B는 상기R+10㎜=47.5㎜이어도 좋다. 이 경우에는 보이스코일모터의 토크가 증가하여 액세스속도의 열화를 보상해야만 한다.
상술한 본 발명은 자기헤드(53)을 포함하는 종래의 액츄에이터(63)보다 액츄에이터부를 더욱 작고 가볍게 만들 수 있다. 특히, 자기헤드(51)(도 2)을 포함하는 액츄에이터(61)의 회전부의 중량은 약 32gf(gram-force)∼36gf이고, 자기헤드(51)을 포함하는 액츄에이터(61)의 회전부의 관성모멘트는 약 5200gf·평방㎜∼5800gf·평방㎜이다. 도 2에 대응하는 종래의 자기디스크장치에 있어서, 종래 액츄에이터(63)의 회전부의 중량 및 관성모멘트는 각각 45gf, 14400gf·평방㎜이다.
본 발명을 적용한 경우, 즉 도 3의 종래의 자기디스크장치의 전류 1암페어당 0.2N·m의 출력을 갖는 보이스코일모터를 액츄에이터(61)을 구동하는 보이스코일모터(81)로서 사용한 경우, 자기디스크장치에서 평균액세스시간은 약 6msec로 단축할 수 있다. 여기에서, 평균액세스시간은 자기헤드(51)이 개시트랙에서 자기디스크매체(21)상에 동심형상으로 배치되는 목적지트랙에 위치결정되는 평균시간이다. 또, 이 경우 12개의 자기디스크매체(21)이 사용되고, 스핀들의 회전속도는 10000rpm이다. 본 발명의 발명자들은 액츄에이터(61)의 회전부의 중량이 36gf보다 작거나 또는 보이스코일모터의 토크가 전류 1암페어당 0.12N·m보다 크면, 평균액세스시간을 더욱 작게 단축할 수 있다는 것을 확인하였다. 액츄에이터(61)의 회전부의 중량이 36gf보다 작은 경우, 또 보이스코일모터의 토크가 전류 1암페어당 0.12N·m인 경우, 평균액세스시간은 약 7msec로 단축할 수 있다.
전류 1암페어당 0.12N·m의 토크를 갖는 보이스코일모터를 사용하는 액츄에이터는 평균액세스시간이 리드동작시 6.5msec, 라이트동작시 7.5msec이었다(본 발명의 제3 실시예에 있어서는 액츄에이터의 회전부의 중량은 53.0gf이다).
도 4는 직경이 2.5인치, 두께가 0.381㎜인 자기디스크매체의 사이즈를 도시한 도면이다. 도 5는 직경이 1.8인치, 두께가 0.381㎜인 자기디스크매체의 사이즈를 도시한 도면이다. 이들 사이즈가 다른 디스크매체(24), (25)를 도 1에 도시한 자기디스크매체(21)과 교체해서 자기디스크장치에 탑재하면 상술한 바와 같은 동일한 효과가 얻어지는 것은 물론이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예이고, 공칭높이가 41.4㎜ 또는 1.6인치이고 3.5인치폼팩터사이즈인 자기디스크장치의 평면도이다. 도 7은 도 6의 A-A부의 단면도이다.
본 실시예의 특징은 도 1과 마찬가지로 자기디스크장치가 하우징(16)의 측면전체에 핀을 배치하고 있고, 도 7에 도시한 바와 같이 1측면의 핀은 4㎜ 간격으로 배치된 4개의 직선형상 핀(16a)로 이루어져 있고, 각각의 핀은 선단의 두께가 3㎜이고 길이가 12㎜인 것이다. 각각 직경이 65㎜, 두께가 0.8㎜인 10개의 자기디스크매체(26)(도 6)이 1.84㎜간격으로 하우징에 수용되어 있다(도 7). 그들은 회전속도 12000rpm으로 구동할 수 있는 스핀들모터(36)(도 6)에 고정되어 있다. 하우징(16)내의 최대온도(시크동작시)는 55℃이하로 유지되고, 상기 경우의 아이들회전시 소비전력은 8.7W이다. 또, 자기디스크장치의 주위온도는 25℃이고, 자기디스크장치시스템의 케이스프레임상에는 팬이 없다.
도 8 및 도 9는 다른 핀의 형상을 도시한 도면이다. 도 8은 핀(16b)가 하우징(16)의 내측에 배치되었을 때 도 6의 A-A부의 단면을 도시한 도면이고, 도 9는 핀(16c)와 (16d)가 하우징(16)의 내외측에 배치되었을 때 도 6의 A-A부의 단면을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예인 높이가 68㎜인 "3.5인치"자기디스크장치를 도시한 도면이다. 이것은 "3.5인치"의 일반적인 높이보다 높다.
각각 직경이 65㎜, 두께가 0.8㎜인 15개의 자기디스크매체(22)는 두께 2㎜인 디스크스페이서(142)(도 11)를 개재해서 2㎜간격으로 허브(162)에 적층되어 있다. 여기에서, 예를 들면 회전속도 12000rpm으로 자기디스크매체(22)를 회전시킬 수 있는 수단(스핀들모터)은 허브(162)의 회전축방향으로 하우징 외측에 그의 코일(202), 고정자코어(192) 및 자석(212)를 구비하고 있다.
하우징(12)의 1측상에 5㎜간격으로 5개의 핀(12a)가 있다. 핀(12a)의 선단부는 두께가 2㎜이다. 핀의 길이는 32㎜이다. PCB(Printed Circuit Board) (152)는 SCSI-2인터페이스를 채용하고, 전압이 12V 및 24V인 전원을 공급하기 위한 단자를 갖는다. 단자는 하우징(12)에 대해 약 7㎜의 거리를 두고 배치되어 있다. 여기에서, 제시한 전압은 일예이다. 바람직한 회전속도가 얻어진다면, 12V 또는 24V 이외의 다른 전압을 이용할 수 있다. 스핀들모터의 특성에 의해 결정되는 전압의 다른 값을 채용해도 좋다.
본 실시예의 특징은 다음과 같다.
<1> 이 자기디스크장치는 스핀들모터 및 자기디스크매체의 고속회전에서 야기된 자성유체 밀봉재료의 누설 및 베어링의 마모를 방지하기 위해서, 보틈식(bottom type) 스핀들모터라 하고 베어링(182a)와 (182b)의 내륜을 회전시키는 도 11의 하우징(12) 아래에 수직으로 배치된 스핀들모터를 채용한다. 따라서, 보틈식 스핀들모터는 베어링내의 그리스와 자성유체 밀봉재료(222a), (222b)에 악영향을 미치지 않는다.
<2> 이 자기디스크장치는 스핀들모터를 기동하기 위해 돌입전류를 충분히 인가하고 구동회로의 전압강하를 보상하기 위해 전원공급을 고전압으로 한다. 이 스핀들모터는 자기디스크매체를 회전시키기 위한 충분한 토크를 갖고 고속으로 안정하게 회전시킬 수 있다.
PCB(152)는 하우징(12)에 대해 약 7㎜의 거리를 두고 배치되어 PCB의 발열에 의해 발생한 자기디스크장치의 온도상승을 억제하고 있다. 따라서, 본 실시예의 자기디스크장치는 1> 포맷된 기억용량이 6GB이고, 2> 소비전력이 10W이하이고, 3> 자기디스크장치의 주위온도가 25℃이고 자기디스크장치시스템의 케이스프레임의 팬에 의해 발생한 냉각공기흐름이 2m/s일 때 하우징(12)의 내부온도(시크동작시)가 55℃이다. 또, 자기디스크장치에서 상위시스템으로의 전송레이트는 10MB/s이상이다. 데이타전송레이트는 전자회로의 최적화에 의해 더욱 향상될 것으로 기대된다.
본 실시예와 관계없이, 스핀들모터의 코일(202)와 고정자코어(192) 등의 구동수단을 하우징(12)의 외측에서 충분히 떨어지게 배치하거나 PCB(152)와 하우징(12) 사이의 간격을 10㎜이상으로 설정하면, 자기디스크장치의 온도상승을 더욱 억제할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예인 자기디스크장치의 내부구조의 개략을 도시한 단면도이다. 하우징(11)과 커버(101)는 공칭높이가 41.4㎜인 3.5인치폼팩터사이즈이다. "2.5인치"자기디스크매체(21)(직경 65㎜, 두께 0.8㎜), 소정의 회전속도로 이 매체를 회전시키는 스핀들모터(41), 자기헤드를 위치결정시키기 위한 피봇베어링(71) 주위에서 회전하는 회전식 액츄에이터(61) 및 이 액츄에이터를 구동하는 보이스코일모터(81)이 하우징(11)내에 고정되어 있다.
스핀들모터(41)의 고정방법은 나사고정 또는 압입에 의해 스핀들모터(41)을 수용한 하우징(11)에 스핀들모터(41)의 한쪽끝을 고정하는 것이다. 스핀들모터(41)의 다른쪽 끝은 하우징(11)의 내부공간을 밀폐하는 커버(101)에 고정되어 있다. 자기디스크매체(21)은 그의 기판재료로서 Al(알루미늄) 또는 유리를 사용한다.
10개의 자기디스크매체(21)은 두께 1.84㎜인 디스크스페이서(141)을 개재해서 1.84㎜간격으로 회전축방향으로 적층되어 있다. 자기디스크매체(21)은 디스크클램프(31)에 의해 회전속도 12000rpm으로 회전할 수 있는 스핀들모터(41)에 고정되어 있다. 알루미늄합금으로 성형된 하우징(11)은 자기디스크매체(21)의 회전중심의 축(111)에 대해 직각인 직선형상 핀(11a)를 일체로 갖는다. 선단부의 두께t=2.5㎜, 선단부의 길이L=12㎜, 선단부 사이의 간격H가 3.5㎜이다.
하우징이 일체로 성형되면, 성형시의 용융재료의 원활한 흐름과 성형품의 기계적 물리적 특성을 균일화하기 위해서, 하우징의 두께를 1.5㎜이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 제품을 성형틀에서 분리할 때 제품의 냉각에 따른 수축에 의해 제품이 성형틀내부에 고착되는 경우, 제품은 테이퍼부를 필요로 한다. 테이퍼양은 각도로 약 1도 정도이다. 길이가 12㎜인 핀의 선단을 두께 1.5㎜로 하면, 핀의 기본두께는 1.9㎜이다. 선단의 길이가 15㎜이면, 핀의 기본두께는 약 2㎜이다.
자기디스크매체(21)은 직경이 더 작기 때문에 예를 들면 0.8㎜의 동일두께의 "3.5인치"디스크매체를 "2.5인치"디스크매체로 변경하면, 1개의 디스크매체당 중량은 약 54%로 저감한다. 0.635㎜의 다른 두께의 "2.5인치"디스크매체로 변경하면, 1개의 디스크매체당 중량은 약 64%로 저감한다. 따라서, 스핀들모터가 회전시키는 총중량을 저감할 수 있으므로, 회전기동시 특성을 향상시킬 수 있고, 아이들회전시 전류(소비전력)의 저감의 효과가 있다.
자기디스크매체를 "3.5인치"에서 "2.5인치"로 변경하면, 예를 들면 "3.5인치"디스크매체가 10000rpm에서 회전할 때의 최대마진속도는 "2.5인치"디스크매체가 14600rpm에서 회전할 때의 최대마진속도와 동일하다. 그러므로, 자기헤드(51)에 의해 자속을 거쳐 자기디스크매체(21)에 대해 목적의 정보를 기록하고 재생하는 경우, 신호처리성능이 동등 또는 이상이면, 자기디스크매체(21)상에 동심형상으로 배치된 트랙을 따라 긴쪽방향의 기록밀도의 저감없이 매체의 고속회전을 실행할 수 있다.
자기디스크매체(21)이 회전하는 경우, 자기디스크매체(21)은 주위의 공기의 점성에 의해 마찰저항을 받는다. 자기디스크매체의 표면을 따르는 공기흐름이 층류에서 난류로 되는 천이경계는 자기디스크매체(21)이 "3.5인치"디스크일 때 약 15000r.p.m이고, 매체가 "2.5인치"디스크일 때 약 30000rpm이다.
자기디스크매체(21)이 "3.5인치"에서 "2.5인치"로 변경되면, 스핀들모터(41)의 회전수한계에 대해서 천이경계가 충분히 크게 된다. 마찰저항에 의한 회전부하시의 토크손실이 자기디스크매체의 직경의 2승 또는 3승에 비례해서 커지기 때문에, 스핀들이 동일한 속도로 매체를 회전시키면, "2.5인치"디스크매체의 토크손실은 "3.5"인치 디스크매체의 약 50%∼34%에 상당한다. 그러므로, 스핀들모터(41)이 소정의 아이들속도로 회전하면, 전류(소비전력)는 작아지고 풍손에 의한 발열을 억제할 수 있다.
핀(11a)는 하우징(11)의 여러부분에 마련되어 있고, 하우징(11)의 표면적을 증가시키고 열관류를 양호하게 하는 효과를 갖는다. 핀(11a)의 끝이 하우징(11)의 외부공기의 온도에 근접하게 된다. 스핀들모터(41)의 회전과 시스템에 의해 구동되는 액츄에이터(61)의 플러터가 열을 발생시키고 자기디스크장치의 내부온도를 상승시킨다. 핀(11a)는 이 온도상승을 저감시킨다.
제조를 용이하게 하기 위해 선단 및 끝의 핀의 두께를 1.5㎜이상으로 해도 좋다. 핀의 길이를 길게 하면, 핀의 표면적이 넓어진다. 핀으로 부터의 열과 점성저항에 의한 열이 공기로 전도되기 때문에, 핀에 따라 흐르는 공기의 온도가 상승한다. 그러므로, 핀을 여러부분으로 분할해야만 한다. 도 13은 자기디스크장치의 깊이방향으로 3개로 분할한 핀(11b), (11c), (11d)의 형상을 도시한 도면이다.
여기에서, 허브의 회전축이 수직으로 되도록 자기디스크장치를 배치하면, 높이방향을 두께방향이라 한다. 자기디스크장치를 버드아이(bird's-eye)관점에서 보면, 긴 측을 깊이방향이라 하고, 짧은 측을 폭방향이라 한다. 이 분할된 핀은 두께방향으로 위치를 변경하는 계단형상으로 배치된다.
핀은 베이스(하우징)(11), 커버(101)을 탑재하는 탑재부(11g) 및 회로판을 탑재하는 탑재부(11h)로 둘러싸여진 공간에 배치되어 있다. 또, 이 공간은 도 14에 도시한 공기흐름(300)에 대한 유로를 형성한다.
핀(11a), (11b), (11c) 및 (11d)는 도 14와 도 18에 화살표(300), (301), (302)로 도시한 공기흐름에 대해 자기디스크장치의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 작용을 갖고 있다. 공기흐름에 있어서 공기흐름과 충돌하는 핀의 부분이 가장 잘 냉각된다. 냉각효율은 경계층의 발달에 의해 충돌부분에서 하류로 흐르는 공기에 대해 감소한다. 그러므로, 공기흐름에 대한 가장 효율이 좋은 것은 돌기형상 핀이다.
한편, 공기흐름에 없으면 방열면적이 냉각효율을 결정한다. 그러므로, 이 경우에는 스트랩(strap)형상 핀이 효과적이다. 또, 자기디스크장치의 하우징(11) 및 핀(11a) 등을 일체로 조립 또는 성형하는 것을 고려하면, 양호한 냉각효율을 갖는 실용적인 형상은 본 실시예와 같이 자기디스크장치를 둘러싸도록 배치된 짧은 스트랩형상 핀을 여러개 마련하는 것이다.
핀과 공기흐름이 가능한한 서로 충돌하는 것이 바람직하다. 또, 공기흐름의 에너지손실을 작게 하고 유속을 유지하며 유로를 확보할 필요가 있다. 또, 공기흐름이 모서리부(corner)와 충돌하는 경우 공기흐름의 손실을 작게 하고 냉각효율을 유지하기 위해서, 핀의 구조는 공기흐름과 직접 충돌하는 모서리부(공기 충돌부)에서 원만하게 둥근형상을 갖는 것이 바람직하다.
그러므로, 상기 현상을 고려한 본 발명에서는 여러개의 스트랩형상 핀이 두께방향의 위치를 변경해서 배치되어 있다. 즉, 도 14는 좌측에서 오는 공기흐름(300)을 도시한 도면이다. 짧은 화살표(300a)로 나타낸 공기흐름은 핀의 앞선단의 둥근부분(11b')와 순차 충돌하고 우선적으로 앞선단을 냉가하면서 도 14의 우측으로 빠져 나간다.
유속을 유지하기 위해서, 충돌공기와는 별도로 다른 공기흐름에 대해 긴 화살표(300b)로 나타낸 유로가 배치되어 있다. 따라서, 폭방향 핀(11a)와 깊이방향 핀(11b), (11c) 및 (11d)(도 13)에 있어서 인접하는 핀은 높이가 다르고(두께방향의 위치) 순차 그 높이를 변경해서 배치된다.
도 15는 폭방향으로 핀(11a)를 1조 설치한 도면으로서, 틀을 사용해서 일체성형에 의해 핀을 형성하기 때문에 열은 1단(조)이다. 좌우양방향으로 분리된 슬라이드코어라 불리는 틀로 깊이방향과 폭방향에 핀을 형성한다. 좌우의 슬라이드코어는 폭방향으로 핀의 중심부(11f)에 핀(11a)를 형성한다. 분리시 도 15에 도시한 화살표(400), (401)을 따라 각각의 슬라이더코어를 진행시켜 제품을 떼어놓는다.
폭방향의 핀(11a)는 그 모서리부의 둥근부분이 성형에 의해 형성된 경우 단일열 핀으로 된다. 그 모서리부의 둥근부분을 성형하지 않고 후에 형성하는 경우 높이를 다르게 하여 적어도 2열핀(도 16)을 제조할 수 있다. 슬라이드코어의 분리면은 2열핀 사이의 경계이다. 본 발명의 핀은 자기디스크장치의 표면적으로서 약 70,000평방㎜를 확보할 수 있다.
또, 틀에 대한 설명은 도 15를 사용해서 보충한다. 베이스(11)을 성형하기 위한 틀은 도 15의 상하방향으로 분리하는 통상의 메인틀과 핀(11a), (11b)를 형성하는 슬라이드코어로 이루어진다. 슬라이드코어는 통상의 메인틀의 분리동작에 따라 소정의 방향으로 슬라이드한다. 소정의 형상으로 핀을 형성하기 위해서, 슬라이드코어를 3개 이상 구성해도 좋다. 한편, 자기디스크장치의 발열 또는 회로판을 탑재하는 탑재부의 제조의 용이성을 유지하기 위해 슬라이드코어를 2개로 해도 좋다.
도 18은 3.5인치폼팩터사이즈를 만족시키고 베이스(하우징(11))에 커버(101)을 탑재하는 탑재부(11g)의 높이를 증가시킨 변형 실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예에 있어서는, a) 10개의 디스크매체를 실장한 소비전력(아이들회전시)은 회전속도10000rpm에서 5.5W로, 회전속도 12000rpm에서 7.0W로 억제할 수 있고, b) 온도상승(추종동작시, 주위온도 32℃)은 회전속도 12,000rpm에서 40℃이하로 억제할 수 있다. 냉각 공기흐름이 없는 경우도 회전속도 10,000rpm에서 46℃이하, 회전속도 12,000rpm에서 52℃이하로 억제할 수 있다.
상술한 수치는 10개의 "2.5인치"매체(직경 65㎜, 두께 0.635㎜)가 길이 12㎜, 두께 2㎜인 핀을 갖는 자기디스크장치에 1.84㎜간격으로 설치되는 조건에서 얻어진다. 또, 자기디스크장치의 외부온도는 32℃이고 자기디스크장치시스템의 케이스프레임상의 팬에 의해 발생한 냉기흐름이 없는 조건에서 얻어진다.
자기헤드(51)과 액츄에이터(61)의 암은 자기디스크매체의 회전에 의해 발생한 일정한 공기흐름에서 저항을 받는다. 공기흐름에서 자기헤드(51)을 수용하는 액츄에이터(61)에 의해 받는 저항을 저감할 수 있으면, 자기디스크매체(21)의 회전부하시의 토크손실을 저감할 수 있고 풍손에 의한 발열을 억제할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예를 도시한 도면이다. 즉, 커버탑재부(11g)는 상측으로 연장해서 41.4㎜로 하고, 공기유로를 크게 해서 핀수를 증가시킨 것이다.
도 19는 본 발명의 제6 실시예이고, 일반적인 "3.5인치"표준보다 높이가 높은 68㎜높이 "3.5인치"자기디스크장치를 도시한 도면이다. 15개의 자기디스크매체(22)는 두께가 2㎜인 디스크스페이서(142)(도 19)를 개재해서 2㎜간격으로 허브(162)에 적층되어 있다. 여기에서, 예를 들면 회전속도 12000rpm으로 자기디스크매체(22)를 회전시킬 수 있는 수단(스핀들모터)은 허브(162)의 회전축방향으로 하우징 외측에 그의 코일(202), 고정자코어(192) 및 자석(212)를 구비하고 있다. 하우징(12)의 1측에 6㎜간격으로 5개의 핀(12a)가 있다. 핀(12a)의 선단부는 두께가 2㎜이다. 핀의 길이는 32㎜이다.
PCB(152)는 SCSI-2인터페이스를 채용하고, 전압이 12V 및 5V인 전원을 공급하기 위한 단자를 갖는다. 본 실시예의 특징은 다음과 같다.
<1> 이 자기디스크장치는 스핀들모터 및 자기디스크매체의 고속회전에서 야기된 자성유체 밀봉재료의 누설 및 베어링의 마모를 방지하기 위해서, 보틈식 스핀들모터라 하고 베어링(182a)와 (182b)의 내륜을 회전시키는 도 19의 하우징(12) 아래에 수직으로 배치된 스핀들모터를 채용한다. 따라서, 보틈식 스핀들모터는 베어링내의 그리스와 자성유체 밀봉재료(222a), (222b)에 악영향을 미치지 않는다.
<2> 이 자기디스크장치는 스핀들모터를 기동하기 위해 돌입전류를 충분히 인가하고 구동회로의 전압강하를 보상하기 위해 전원공급을 고전압으로 한다. 이 스핀들모터는 자기디스크매체를 회전시키기 위한 충분한 토크를 갖고 고속으로 안정하게 회전할 수 있다.
PCB(152)는 하우징(12)에 대해 약 7㎜의 거리를 두고 배치되어 PCB의 발열에 의해 발생한 자기디스크장치의 온도상승을 억제하고 있다.
따라서, 본 실시예의 자기디스크장치는 1> 포맷된 기억용량이 15GB이고, 2> 소비전력이 14W이하이고, 3> 자기디스크장치에서 상위시스템으로의 전송레이트는 10MB/s이상이다.
데이타전송레이트는 전자회로의 최적화에 의해 향상될 것으로 기대된다. 본 실시예와 관계없이, 스핀들모터의 코일(202)와 고정자코어(192) 등의 구동수단을 하우징(12)의 외측에서 충분히 떨어지게 배치하거나 PCB(152)와 하우징(12) 사이의 간격을 10㎜이상으로 하면, 자기디스크장치의 온도상승을 더욱 억제할 수 있다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예, 즉 냉각팬(400)을 직접 탑재한 자기디스크장치를 도시한 도면이다. 냉각팬(400)은 회로판(PCB)에 의해 구동된다. 도면에 도시한 바와 같이, 커버탑재부(11g)와 회로판탑재부(11h)에 의해 둘러싸인 상기 유로를 통해서 공기흐름이 이루어지도록 냉각팬(400)이 배치된다. 냉각팬(400)에 의한 공기흐름의 방향은 가변으로 해도 좋다.
도 21은 본 발명의 제8 실시예를 도시한 도면이다.
이 자기디스크장치에 있어서, 자기디스크헤드(56)이 정확하게 위치결정되도록 자기디스크장치를 출하하기 전에 자기디스크매체(21)상에 위치결정 서보신호를 라이트한다. 베이스(하우징(11)), 커버(101), 디스크매체(21), 스핀들모터(41) 등의 구조부품이 조립된 후, 서보신호의 라이트가 실행된다. 서보신호를 라이트하기 위해서는 기준신호를 필요로 한다. 자기디스크장치는 기준신호가 통과할 구멍(11e)를 필요로 한다. 구멍(11e)는 베이스(하우징(11))의 측면에 배치될 필요가 있다. 구멍(11e)를 형성하기 위해 성형틀에 슬라이드코어를 사용할 필요가 있다. 슬라이드코어는 핀(11a)와 구멍(11e)를 동일면에서 형성할 수 있고 하우징(11)형성(핀(11a)등과 일체로 성형)을 용이하게 할 수 있다.
도 22는 본 발명의 제9 실시예를 도시한 도면이다.
폭 방향의 핀(11a)는 더욱 연장되어 있다. 그 일부분은 도 23 및 도 24에 도시한 깊이방향의 측면에 도달하고 있다. 표면적을 증가시키는 본 실시예에 있어서, 좌우방향으로 분할하는 성형틀(슬라이드코어)로 핀(11a)를 형성할 수 있다.
도 25는 도 1, 도 6, 도 10 및 도 11에서 설명한 여러개의 자기디스크장치(230)을 접속한 자기디스크장치시스템 또는 자기디스크어레이시스템의 개략도이다.
자기디스크장치시스템은 여러개의 자기디스크장치(230)을 탑재하거나 고정하는 케이스(240)과 이 케이스 내부의 제어유닛(250)을 마련하고 있다. 제어유닛(250)은 여러개의 자기디스크장치(23)을 전기적으로 접속하고 제어한다. 또, 자기디스크장치시스템은 제어유닛(250)과 여러개의 자기디스크장치(230)을 냉각하는 팬(260)을 마련하고 있다. 설치장소의 시스템 주위의 온도환경이 적정하거나 또는 시스템에 탑재된 자기디스크장치의 수가 충분히 적으면, 팬(260)은 생략할 수 있다. 팬(260)은 여러개의 자기디스크장치를 주로 냉각하기 위해 배치해도 좋다. 전용의 팬(260)은 제어유닛(250)을 위해 배치해도 좋다.
제어유닛(250)은 여러개의 자기디스크장치, 자기디스크장치시스템, 자기디스크장치 또는 자기디스크장치시스템을 사용하는 상위시스템에 대해 데이타의 수수를 주로 실행하고, 제어정보의 처리를 주로 실행한다.
팬(260)에 의한 공기흐름이 2m/s인 경우, 자기디스크장치(230)의 하우징의 최대온도(시크동작시)는 55℃이하로 유지된다. 여기에서, 이 자기디스크장치 주위의 파라미터는 다음과 같다. 자기디스크매체는 "2.5인치"사이즈에 대해 직경이 65㎜이고, 두께가 0.8㎜이다. 매체의 간격 또는 거리는 2.0㎜이다. 매체의 주위에 배치된 핀의 길이는 32㎜이고, 핀의 두께는 2㎜이고, 자기디스크매체의 개수는 15개이다. 매체를 회전시키는 스핀들의 회전속도는 12000rpm이다. 상기 자기디스크장치의 아이들회전시 소비전력은 10W이다. 허브중심과 액츄에이터중심 사이의 거리는 43.2㎜이고, 액츄에이터의 회전부의 중량은 53.0gf이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 제10 실시예인 1.6인치높이 "3.5인치"자기디스크장치를 도시한 도면이다.
하우징(2)는 공칭높이가 25.4㎜인 3.5인치폼팩터사이즈이다. 이 하우징에는 자기디스크매체(4), 소정의 속도로 매체를 회전시키는 스핀들모터(도시하지 않음), 피봇베어링(15) 주위에 자기헤드(11)을 위치결정시키는 회전식 액츄에이터(13) 및 액츄에이터용 구동수단인 보이스코일모터가 탑재되어 있다.
고정방법은 두가지가 있다. 스핀들모터의 고정방법의 하나는 나사고정 또는 압입에 의해 스핀들모터를 수용한 하우징(2)에 스핀들모터의 한쪽끝을 고정하는 것이다. 스핀들모터의 고정방법의 다른 하나는 나사고정 또는 압입에 의해 스핀들모터를 수용한 하우징(2)에 스핀들모터의 한쪽끝을 고정하고, 하우징(2)의 내부공간을 밀폐하는 커버에 스핀들모터의 다른쪽끝을 고정하는 것이다. 스핀들모터와 액츄에이터에 대한 축을 하우징에 접착제로 고정해도 좋다. 이 고정방법은 보다 경제적인 자기디스크장치를 실현할 수 있다.
본 실시예의 특징은 자기디스크매체(4)가 Al(알루미늄) 또는 유리로 이루어져 있고 직경이 "2.5인치"인 점이다. 각각 두께가 0.635㎜인 6개의 자기디스크매체(4)는 각각의 두께가 1.7㎜인 디스크스페이서를 개재해서 축방향으로 탑재되어 있다. 자기디스크매체(4)는 디스크클램프(8)과 나사(19)에 의해 안정하게 고정되어 있다. 자기디스크매체(4)의 주위에는 공간이 있다. 이 공간은 하우징(2)의 방열특성을 향상시키고, 하우징에 사용되는 부품을 선택하기 위한 자유도를 부여하고 있다.
자기디스크(4)의 회전중심(21')와 자기헤드(11)의 회전중심(23') 사이의 거리는 40㎜로 설정된다. 액츄에이터(13)은 하우징(2)에 피봇베어링(15)를 거쳐서 고정되어 있다. 기존의 액츄에이터부품을 사용하고 보이스코일모터의 토크가 증가되면, 이 거리는 자기디스크장치의 경제적인 구성을 위해 적어도 47.5㎜(=하기R+10㎜)로 할 수 있다.
두께가 0.8㎜인 "3.5인치"자기디스크매체 대신에 동일두께의 "2.5인치"자기디스크매체를 사용하면, 중량은 1매체당 약 54%로 감소한다. 두께가 0.8㎜인 "3.5인치"자기디스크매체 대신에 두께가 0.635㎜인 "2.5인치"자기디스크매체를 사용하면, 중량은 1매체당 약 64%로 감소한다. 스핀들에 의해 회전되는 매체의 총중량이 감소하기 때문에, 스핀들모터에 의한 회전기동의 특성향상과 아이들회전시의 전류(소비전력)의 저감의 효과가 있다.
도 27은 본 발명의 기본내부구성을 도시한 도면(평면도)이다.
통상보다 작은 자기디스크매체(4)를 사용하기 때문에, 자기디스크(4)의 회전중심(21')와 자기헤드(11)의 회전중심(23') 사이의 거리L은 종래의 자기디스크장치보다 더욱 단축할 수 있다. 자기디스크매체(4)에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드(11)의 갭(25')는 회전중심(23')에서 37.5㎜(=R)의 위치에 배치되어 있다.
따라서, 본 실시예에 있어서는 부품을 하우징에 자유롭게 배치할 수 있다. 성능(주기억용량)을 희생하면, 저렴한 부품을 사용할 수 있다. 그래서, 고속액세스기능과 저렴한 장치가격을 실현한 자기디스크장치 또는 자기디스크장치시스템을 제조할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 일반적인 공칭폼팩터사이즈 자기디스크장치 하우징보다 폼팩터사이즈가 더욱 작은 자기디스크매체를 사용하고, 하우징주위에 핀(오목볼록부)을 배치하기 때문에, 고속회전기술에서 발생한 종래의 문제를 해결할 수 있다. 또, 종래의 자기디스크장치보다 저소비전력과 저발열량이고, 고기억용량으로 고속액세스를 실행할 수 있는 자기디스크장치 또는 시스템을 실현할 수 있다.
디스크어레이시스템 또는 다른 자기디스크장치시스템에 본 발명의 자기디스크장치를 사용하는 경우, 종래의 시스템에 특별한 냉각기구를 추가하지 않고 종래의 자기디스크장치를 대체할 수 있다. 따라서, 고속동작 및 고기능의 실행과 기억용량의 증대를 용이하게 실현할 수 있다는 효과가 있다.
이상 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경가능한 것은 물론이다.

Claims (26)

  1. 정보를 기록하는 자기디스크매체,
    상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브,
    상기 허브를 회전시키는 스핀들모터,
    상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드,
    상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및
    상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터를 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖는 자기디스크장치에 있어서,
    상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 3.5인치폼팩터 자기디스크장치에 사용된 자기디스크매체보다 직경이 작은 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들모터는 10000rpm이상으로 회전하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자기디스크매체의 주위에 배치된 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  4. 정보를 기록하는 자기디스크매체,
    상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브,
    상기 허브를 회전시키는 스핀들모터,
    상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드,
    상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및
    상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터를 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖는 자기디스크장치에 있어서,
    상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 형상계수 2.5인치인 자기디스크매체보다 직경이 작은 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스핀들모터는 10000rpm이상으로 회전하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 허브의 회전중심과 상기 액츄에이터의 회전중심 사이의 거리가 적어도 40㎜±1㎜로 되도록 상기 허브와 상기 액츄에이터가 배치되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 허브의 회전중심과 상기 액츄에이터의 회전중심 사이의 거리가 40㎜와 47.5㎜ 사이로 되도록 상기 허브와 상기 액츄에이터가 배치되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 액츄에이터의 토크가 적어도 전류 1암페어당 0.12N·m인 경우, 상기 자기디스크매체상의 상기 소정의 위치에 상기 자기헤드를 위치결정하는 평균액세스시간은 7.5msec보다 짧은 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 액츄에이터의 회전부의 중량이 36gf보다 작은 경우, 상기 자기디스크매체상의 상기 소정의 위치에 상기 자기헤드를 위치결정하는 평균액세스시간은 7.5msec보다 짧은 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 자기디스크매체의 주위에 배치된 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 핀이 상기 허브의 회전축에 따른 평면으로 절단된 경우, 상기 핀은 그 단면형상이 오목볼록부를 갖는 부재인 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 핀이 상기 허브의 회전축에 따른 평면으로 절단된 경우, 상기 핀은 그 단면형상이 오목볼록부를 갖는 부재인 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 핀은 상기 하우징과 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 핀은 상기 하우징과 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  15. 정보를 기록하는 자기디스크매체, 상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브, 10000rpm이상으로 상기 허브를 회전시키는 스핀들모터, 상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드, 상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및 상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터를 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖고, 상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 3.5인치폼팩터 자기디스크장치에 사용된 자기디스크매체보다 직경이 작은 자기디스크장치를 여러개 탑재하고 고정하는 케이스와
    상기 자기디스크장치를 전기적으로 접속하고 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치시스템.
  16. 정보를 기록하는 자기디스크매체, 상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브, 10000rpm이상으로 상기 허브를 회전시키는 스핀들모터, 상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드, 상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및 상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터, 상기 자기디스크매체의 주위에 배치된 핀을 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖고, 상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 3.5인치폼팩터 자기디스크장치에 사용된 자기디스크매체보다 직경이 작은 자기디스크장치를 여러개 탑재하고 고정하는 케이스와
    상기 자기디스크장치를 전기적으로 접속하고 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 여러개의 자기디스크장치 또는 상기 제어유닛을 냉각하는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 여러개의 자기디스크장치 또는 상기 제어유닛을 냉각하는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치시스템.
  19. 제4항에 있어서,
    자기디스크장치의 깊이방향 또는 폭방향을 따라 상기 자기디스크매체의 주위에 배치된 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 깊이방향만 또는 상기 폭방향을 따라 배치된 핀은 자기디스크장치의 두께방향에서 서로 다른 위치에 배치된 여러개의 열을 갖는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 폭방향만 또는 상기 깊이방향을 따라 배치된 나머지핀은 1열 또는 2열을 갖는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  22. 제3항에 있어서,
    자기디스크장치의 깊이방향 또는 폭방향으로 공기흐름을 발생시키는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  23. 제10항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 자기디스크매체에 서보신호를 기록하기 위한 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치.
  24. 정보를 기록하는 자기디스크매체, 상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브, 상기 허브를 회전시키는 스핀들모터, 상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드, 상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및 상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터를 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖고, 상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 형상계수 2.5인치인 자기디스크매체보다 직경이 작은 자기디스크장치를 여러개 탑재하고 고정하는 케이스와
    상기 자기디스크장치를 전기적으로 접속하고 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치시스템.
  25. 정보를 기록하는 자기디스크매체, 상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브, 상기 허브를 회전시키는 스핀들모터, 상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드, 상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터 및 상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터, 상기 자기디스크매체의 주위에 배치된 핀을 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징을 갖고, 상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 형상계수 2.5인치인 자기디스크매체보다 직경이 작은 자기디스크장치를 여러개 탑재하고 고정하는 케이스와
    상기 자기디스크장치를 전기적으로 접속하고 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크장치시스템.
  26. 정보를 기록하는 자기디스크매체, 상기 자기디스크매체를 회전가능하게 유지하는 허브, 10000rpm이상으로 상기 허브를 회전시키는 스핀들모터, 상기 자기디스크매체에 대해 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드, 상기 자기디스크매체상의 소정의 위치에서 상기 자기헤드를 유지하고 위치결정하는 액츄에이터, 상기 자기디스크매체, 상기 허브, 상기 자기헤드, 상기 액츄에이터, 상기 자기디스크매체의 주위에 배치된 핀을 탑재한 3.5인치폼팩터사이즈형상의 하우징 및 자기디스크장치의 깊이방향 또는 폭방향으로 공기흐름을 발생시키는 팬을 갖고, 상기 허브에 유지된 상기 자기디스크매체는 3.5인치폼팩터 자기디스크장치에 사용되는 자기디스크매체보다 직경이 작은 자기디스크장치를 여러개 탑재하고 고정하는 케이스와
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