KR20020039235A - 디스크의 저온 구동을 가능하게 하는 방법 및 장치 - Google Patents

디스크의 저온 구동을 가능하게 하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

추운 기후일 경우, 윤활유의 증가된 점성으로 인한 직접 액세스 저장 장치의 스핀들 모터 조합의 정규 회전 작동을 위해 더욱 높은 토오크가 요구되는 문제점을 극복하기 위하여, 윤활유의 점성 감소를 위한 스핀들 모터 조합의 가열을 국부화하고, 스핀들 모터 조합의 회전수 상승(spin-up) 동안이나 그 이후에 디스크 드라이브를 자체 가열되도록 한다.

Description

디스크의 저온 구동을 가능하게 하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ENABLING COLD TEMPERATURE PERFORMANCE OF A DISK}
본 발명은 디스크의 저온 구동을 가능하게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
자기 디스크 드라이브 저장 장치로 전원을 공급하고 이의 회전수를 상승시키려는 시도가 광범위하고 종종 회복 불가능한 손상 및 데이터의 손실을 가져오게 하는 환경 조건들이 있다. 이러한 유해 환경 조건들 중, 저온(cold temperature)을 들 수가 있다. 제조업자들은 종종 컴퓨터 시스템의－특히 개인용 컴퓨터들과 랩탑(laptop) 컴퓨터들의－사용자들에게 장치가 "안전한" 온도까지 데워질 때까지는 "저온의" 또는 "얼어있는" 장치를 턴 온 시키는 것을 피하도록 경고하고 있다. 불행하게도, 사용자들은 이러한 경고들에 주의를 기울이지 않거나 이를 완전히 무시하는 경우가 종종 있다. 따라서, 장치의 온도가 충분히 올라가기 전에 "저온의" 또는 "얼어있는" 장치를 턴 온 하는 등의 위 권유에 따르지 않는 시도들에 의해 초래되는 손상 및/또는 데이터 손실로부터 이러한 컴퓨터 시스템들을 보호하는 것이 필수적이다.
직접 액세스 저장 장치(direct access storage device)들, 또는 하드 드라이브들은 현재 컴퓨터에서 널리 사용되고 있다. 디스크 드라이브 장치는, 종종 적층된(stacked), 일반적으로는 회전하는 강체의(rigid) 자기 디스크들－예를 들어－을 내포하며, 디스크들의 표면들에 자화된 형태로 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 데이터는 디스크 표면상에서 방사상의 간격을 가지는, 데이터 정보의 궤적을 따른 배열들에 기록될 수 있다. 구동 축(drive axis)을 향하는 그리고 구동 축으로부터멀어지는 궤적을 따라 구동되는 변환기 헤드는 디스크들에 데이터를 기록하며, 디스크들로부터 데이터를 판독한다.
도 2는 자기 디스크 드라이브 장치(102) 및 인터페이스 제어 장치(114)를 포함하는 데이터 저장 디스크 파일(100)의 한 예를 나타낸다. 자기 디스크 드라이브 장치(102)는 디스크 드라이브 외장(122) 내에 포함될 수 있는 적어도 하나의 자기 표면(118)을 가지는 적어도 하나의 디스크(116)를 포함한다. 디스크(116)는 집적된 스핀들 모터 조합(126) 상에서 위 조합에 의하여 회전하도록 장착된다. 각각의 자기 디스크 표면(118) 상의 정보는, 회전하는 디스크 표면(118)을 가로지르는 방사상의 성분을 가지는 궤적 상에서 이동 가능하며 각각의 자기 디스크에 대응하는 변환기 헤드 조합(128)에 의해서 디스크 표면(118)으로 기록되거나 그로부터 판독된다. 각각의 변환기 헤드 조합(128)은 서스펜션 암(suspension arm) 조합(130)에 의해서 운송될 수 있다. 서스펜션 암 조합들(130)은, 내부의 자석 및 코어 조합과 함께 작동하는 액튜에이터 코일 모터(132)에 의하여, 동시에 축 중심의(pivotal) 운동을 하도록 일체로 결합되어 있다. 액튜에이터 코일 모터(132)에 인가되는 구동 신호들은, 정보가 기록되거나 판독되는 디스크 표면(118)들 위의 정보 저장 트랙들에 대응하도록 변환기 헤드 조합(128)들을 위치시키기 위하여 서스펜션 암 조합(130)들을 일체로서 함께 이동시킨다.
특히, 디스크 드라이브 장치(102)는 저온에 의해 영향받을 수 있는 두 개의 주된 기계적 기구(mechanism)를 갖는다. 첫 번째 기구는 판독/기록 헤드들이 놓여지는 액튜에이터 코일 모터(132)이며, 두 번째 기구는 스핀들 모터 조합(126)이다.추운 날씨가 스핀들 모터 조합(126)에 미치는 문제점은 온도가 떨어질수록 토크(torque) 상수가 증가하기 때문에, 베어링의 윤활유의 점성이 증가하게 되어 디스크 드라이브를 동작 또는 회전시킬 수 있는 성능 및 능력에 영향을 미치게 된다.
저온에서의 디스크 드라이브 장치(102)의 작동을 위한 현재의 해결책들은 저항성 히터를 디스크 드라이브 장치(102)의 상부 커버(122)에 부착하는 것을 포함하는데, 여기서 위의 히터는 캡탄 박판(captan sheet)에 싸여진 저항선일 수 있다. 주변 온도를 측정하기 위하여, 서미스터(thermistor) 또는 이와 균등한 온도 센서가 디스크 드라이브 장치(102) 또는 그 주변에 설치된다. 시스템의 전원이 상승하는 동안, 액튜에이터 코일 모터(132) 또는 스핀들 모터 조합(126)의 회전수 상승 이전에 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 측정된다. 측정된 온도가 미리 정하여진 최소 문턱 온도 이하라면, 전류(직류, 교류 또는 펄스 전류)가 히터에 공급될 수 있으며, 온도가 한번 더 측정될 수 있다. 상술한 단계들은 측정된 온도가 최저 문턱 온도(minimum threshold temperature) 이상이 될 때까지 필요에 따라 반복될 수 있다. 이 때, 히터는 턴 오프 되며, 디스크 드라이브 장치(102)로 전원이 공급될 수 있다. 액튜에이터 코일 모터(132) 및 스핀들 모터 조합(126)은, 회전 및 판독/기록 액세스 동안, 디스크 드라이브를 자기 가열(self-heat)하기 위하여 충분한 방출 열을 제공하여야 한다. 그러나, 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 설정된 한계 아래로(즉, 예를 들어 10℃ 만큼 최저 문턱 온도 아래로) 떨어지는 경우, 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 최저 문턱 온도 이상이 될 때까지 위의 히터가다시 한번 턴 온 된다. 이 방법은 액튜에이터 코일 모터(132) 및 스핀들 모터 조합(126)의 회전수 상승 이전에 전체 디스크 드라이브 장치(102)를 완전히 가열하기 위하여 충분한 양의 전력을 필요로 한다.
따라서, 추운 기후 환경이 하드디스크 드라이브의 정상 작동에 미치는 문제점들을 극복하는 것이 반드시 필요하며, 이는 현재까지는 단지 "안전한" 온도까지 장치가 데워질 때까지 "저온의" 또는 "얼어있는" 시스템들을 턴 온 시키는 것을 피하는 것에 의하여 이루어져 왔다. 이러한 경고들은 종종 사용자들에 의하여 간과되거나 완전히 무시되어질 수 있기 때문에, 위 권유를 따르지 않고 장치의 온도가 충분히 올라가기 전에 "저온의" 또는 "얼어있는" 장치를 턴 온 하려는 시도들에 의해 초래되는 손상 및/또는 데이터 손실로부터 이러한 컴퓨터 시스템들을 보호하는 것이 절실하게 요구된다.
본 발명은 디스크의 저온 구동을 가능하도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 주요한 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 디스크의 저온 구동을 가능하도록 하기 위하여 상술한 문제점들을 해결한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 그리고 또 다른 목적들은 여기서 개시되는 디스크의 저온 구동을 가능하게 하는 방법 및 장치에 의해서 달성된다.
온도가 감소할수록 필요한 회전 토크가 증가하는 사실의 관측을 기초로, 본 발명에서는 스핀들 모터 조합을 국부적으로 가열함으로써 윤활유의 점성의 증가에의해 더 높은 토크가 요구되는 문제를 극복한다. 따라서, 윤활유의 점성은 감소하며, 그에 따라 스핀들 모터 조합의 회전수 상승(spin-up) 동안 및 그 이후에 디스크 드라이브에 의한 자기 가열(self-heating)이 가능하도록 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 소 전류(DC, AC 또는 펄스 전류)가 디스크 드라이브 장치의 고정자(stator)의 하나 이상의 권선(winding)들에 인가된다. 권선의 전기적 저항에 의하여, 열은 스핀들 모터 조합에서 분산 소비(dissipate)되며, 소비되는 열은 베어링과 베어링 윤활유 내로 전달된다. 이때 윤활유는 최저 문턱 온도(minimum threshold temperature)까지 데워질 수 있으며, 그에 따라서 스핀들 모터 조합의 정상 작동을 위해 안전한 환경을 제공한다.
디스크 드라이브의 고정자 권선으로 전류－일정한 DC 전류, AC 전류 또는 펄스 전류 중 어느 하나를 포함하는－를 제공함에 있어서 필요로 하는 시간의 길이(즉, 어느 정도의 시간동안 전류를 제공하는가)는 다음 중의 하나를 통하여 결정할 수 있다. 첫 번째로, 스핀들 모터 조합의 전압 측정을 고려하면, 주어진 권선 상에서의 전류 또는 전압의 변화에 의존하여 변화하는 온도에 따라 권선들의 저항이 변화하기 때문에, 권선들의 저항의 변화를 얻기 위해서는 스핀들 모터 조합에 대한 실험적 측정이 행하여질 수 있다. 이러한 측정들은 디스크 드라이브 장치의 제어기(controller) 내에 테이블(table)의 형태로 저장될 수 있으며, 한번 저항 값이 얻어지면 스핀들 모터 조합의 정상적인 회전 작동이 개시될 수 있다.
두 번째로, 디스크 구동 장치의 카드(card) 상에 서미스터(thermistor)가 제공될 수 있다. 제어기는 전력 상승(power up)에 앞서 우선, 디스크 드라이브 카드온도를 측정한다. 디스크 드라이브 장치 카드의 온도가 최저 문턱 온도보다 낮은 경우, 제어기는 측정된 온도와 가장 근접한 온도를 찾기 위해서 테이블 조사를 수행한다. 다음에, 제어기는 스핀들 모터 조합의 회전수 상승 이전에, 테이블에 지정된 대로, 주어진 시간동안 고정자 권선으로 전류를 인가한다.
회전수 상승 시간은, 각각의 모터에 대하여, 스핀들 모터 고정자 권선(들)으로의 전류 주입 시간에 대한 베어링 온도를 측정하여 실험적으로 결정될 수 있다.
마지막으로, 제어기에 대한 폐 루프 귀환(closed loop feedback)이 가열 주기(heating cycle)를 위해 제공된다. 스핀들 모터에 부착된 서미스터는 디스크 드라이브 장치에 초기 회로가 인가되면 그 측정값이 조사된다. 측정된 온도가 최저 문턱 온도보다 낮은 경우, 제어기는 전류－DC, AC 또는 펄스 전류 중의 어느 하나를 포함하는－를 스핀들 모터 권선에 공급하며, 이후 스핀들 모터 조합의 정상적인 회전수 상승을 가능하게 하는 최저 문턱 서미스터 온도가 얻어질 때까지 서미스터 온도를 계속 관측한다.
본 발명의 제2 실시 예는 상술된 제1 실시 예와 유사하나, DC, AC 또는 펄스 전류의 어느 하나를 포함하는 전류를 인가하는 대신에, 스핀들 모터 조합의 상(phase)들을 여자(excite)시켜, 회전축의 마모(fretting)를 피하면서, 스핀들 모터 조합을 "전-후방으로(back-and-forth)" 흔들어주어(rock) 열이 권선들 내에서 분산 소모되도록 하며, 그 결과로, 열이 윤활유 내로 분산 소모되도록 한다. 권선들 내에서 분산 소모되도록 열을 발생시키기 위해 상들을 흔들어주는(rock) 시간의 길이는 상술된 예시적 방법들에 의하여 결정될 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예는 스핀들 모터 조합의 외부에 직접 히터를 제공하는 것이다. 또는 그 대신에 스핀들 모터 조합 내의 베어링 조합에 인접하도록 집적시킬 수도 있다. 히터 및 서미스터는 동일한 케이블 다발 내에 다중 상(multiple phase)들 및 중성 선의 형태로 배선될 수도 있으며, 스핀들 모터 조합만을 가능한 한 빠르고 효율적으로 가열하는데 중점을 두도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 전력 상승 과정의 한 예를 표현한 순서도를 나타낸다.
도 2는 데이터 저장 디스크 파일의 한 예를 나타내는 개략도 이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따르는 스핀들 모터 조합의 한 예의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따르는 사용을 위한 회전 자기 디스크 드라이브 저장 장치의 한 예이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따르는 디스크 드라이브 스핀들 모터의 한 예이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실시 예에 따르는 전력 상승 과정의 한 예를 묘사하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시 예에 따르는 전력 상승 과정의 한 예를 묘사하는 순서도이다.
본 발명을 상세히 설명하기 전에, 서로 다른 도면에서 동일한, 대응하는 또는 유사한 부분들을 지정하기 위하여 유사한 참조 번호들이나 문자들이 사용되었음에 유의하여야 한다. 나아가서, 이하의 상세한 설명에서는 실시 예들 및 값들(value)이 주어지나 본 발명은 그에 국한되지 않는다.
본 발명의 제1 실시 예－도 2에 나타낸 데이터 저장 디스크 파일(100)과 같은, 예시된 데이터 저장 디스크 파일에 적용될 수 있는－에 의하면, 전류(소량의 일정한 DC 전류, AC 전류 또는 펄스 전류의 어느 하나를 포함하는)는 디스크 드라이브 장치(102)의 하나 이상의 고정자(135) 권선으로 공급될 수 있다. 권선들의 전기 저항에 의하여, 열은 스핀들 모터 조합(126) 내에서 분산 소모될 수 있으며, 그리고 열은 베어링과 베어링 윤활유로 전도될 수 있다. 스핀들 모터 조합(126)의 단면도인 도 3에 베어링 조합(127)을 나타내었다. 이 때, 윤활유는 최저 문턱 온도까지 데워지며, 그에 따라 스핀들 모터 조합(126)의 정상적인 작동을 위한 안전한 환경이 제공된다.
디스크 드라이브 장치(102)의 고정자 권선으로 전류를 공급하는 시간의 크기는 다음 중의 하나를 통하여 결정한다. 첫 번째로, 스핀들 모터 조합(126)의 전압 측정을 고려하면, 주어진 권선 상의 전류 또는 전압의 변화에 따라 온도가 변화하기 때문에, 권선 저항의 변화를 결정하기 위하여 스핀들 모터 조합(126)에 대한 실험적 측정이 이루어질 수 있다. 이와 같은 측정 결과들은 제어 장치(114) 내의 테이블에 저장될 수 있으며, 한번 주어진 저항 값이 얻어지면 스핀들 모터 조합(126)의 정상적인 작동이 개시될 수 있다.
두 번째로, 서미스터가 디스크 드라이브 장치(102)의 카드로 제공될 수 있다. 도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 사용을 위한 회전 자기 디스크 드라이브 저장 장치(100)－도 2에서 나타낸－의 도면을 나타낸다. 디스크 드라이브 장치(102)는 회전 가능한 디스크들(116)을 포함하는데, 이들은 중심축 조합(hub assembly) 또는 회전축(spindle)(126A)에 단단히 부착되며, 디스크 드라이브 베이스(104) 상에 탑재된다. 회전축(126A) 및 디스크들(116)은 스핀들 모터 조합(126)에 의하여 일정한 회전 속도로 구동된다. 스핀들 모터 조합(126)은 도 4에는 도시되지 않는다. 데이터는 디스크(116)의 표면(118) 상에 기록된다. 디스크(116)의 한쪽 면에 위치된 액튜에이터 조합(105)은, 전자기적 모터(107)에 의해 구동되어 변환기 헤드(128)의 위치를 바꾸어주며, 회전축(126A)에 평행한 축(106) 주위의 원호(arc)를 따라서 회전한다. 도 2에 나타낸 커버(122)는 디스크와 액튜에이터 조합들을 둘러싸고 보호하기 위해 베이스(104)와 결합된다. 드라이브의 작동을 제어하며, 호스트 컴퓨터를 포함하는 다른 장치들과의 통신을 수행하는 전자회로 모듈이 회로 카드(112) 상에 탑재된다. 회로 카드(112)는 베이스(104) 및 커버(122)에의하여 형성된 공간의 내부에 탑재될 수도 있고, 또는 전자회로의 일부가 상기 공간의 내부에 탑재되고 다른 부분이 상기 공간의 외부에 탑재될 수도 있지만, 상기 공간의 외부에 탑재될 수도 있다. 다수의 헤드/서스펜션 조합(130)이 액튜에이터(105)의 뾰족한 끝단에 단단히 결합되어 있다. 변환기 헤드들(128)과 함께 공기역학적 슬라이더(109)가 디스크 표면(118)에 인접해 있는 각각의 헤드/서스펜션 조합(108)의 끝단에 위치되어질 수 있다. 디스크 표면과 헤드들을 보호하기 위해서, 그리고 완전히 정지한 상태(dead stop)로부터 스핀들 모터 조합(126)이 보다 쉽게 동작 개시되도록 하기 위해서, 디스크 구동 장치(102)가 사용중이 아닐 때에는 슬라이더와 변환기 헤드 조합(109)이 로딩되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 액튜에이터(105)는 디스크(116)의 중심으로부터 멀어지도록 회전시켜질 수 있으며, 각각의 서스펜션(108) 끝단의 돌출부(115)가 램프 조합(117)의 각각의 램프 표면을 가리게 되며, 디스크 표면(116)으로부터 슬라이더(109)를 들어올리게 된다. 서미스터(120)는 베이스(104) 및 커버(122)에 의해 형성되는 공간의 외부에 장착되는데, 상기 회로 카드(112)와 마찬가지로 서미스터는 상기 공간의 내부에 장착될 수도 있다.
제어기(114)는 전력 상승에 앞서, 디스크 드라이브 온도를 우선 감지한다. 디스크 드라이브 장치 카드의 온도가 최저 문턱 온도보다 낮을 경우, 제어기(114)는 측정된 온도와 가장 근접한 온도를 찾기 위해 테이블의 조사를 수행할 수 있다. 이후 제어기(114)는 스핀들 모터 조합(126)의 회전수 상승 이전에, 테이블에 정하여진 시간동안 고정자 권선으로 전류를 인가할 수 있다.
일반적으로, 초기 전력이 디스크 드라이브 장치(102)에 인가되면 서미스터의 측정값이 조사된다. 만일 측정된 온도가 최저 문턱 전압보다 낮은 경우, 제어기(114)는 스핀들 모터 권선들로 전류를 공급할 수 있으며, 그리고 이때 스핀들 모터 조합(126)의 정상적인 회전수 상승을 가능하도록 하기 위한 최저 문턱 서미스터 온도가 얻어질 때까지 계속적으로 서미스터 온도를 관측한다. 인가된 전류는 DC, AC 또는 펄스 전류의 어느 하나일 수 있다.
도 1에서는, 과정 1에서의 전원 온 또는 개시 명령 이후에, 과정 5에서 서미스터(120)가 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 섭씨 0도 이하인지의 여부를 나타내게 된다. 만일 온도가 섭씨 0도보다 높다면, 과정 15에서 제어기(114)는 히터가 꺼져있음을 나타내는 상태신호(status)를 수신하게 되며, 하드디스크 드라이브의 전력 상승 과정이 과정 40에서 개시된다. 그러나, 온도가 섭씨 0도 이하라면, 제어기(114)는 과정 10에서 히터가 켜져 있음을 나타내는 상태신호를 수신하게 되며, 과정 20에서 하드디스크 드라이브는 미리 정하여진 시간동안 가열된다. 과정 25에서, 온도가 섭씨 0도보다 낮은가의 여부가 다시 한번 결정된다. 온도가 섭씨 0도보다 낮다면, 제어기(114)는 디스크 드라이브가 작동 준비되지 않았음을 나타내는 상태신호를 수신하며, 그리고 전원 개시(power-on) 과정은 과정 35에서 종료된다. 그러나, 과정 25에서 검출된 온도가 섭씨 0도 이상이면, 과정 40의 하드디스크 전력 상승 과정이 시작된다. 과정 45에서는, 하드디스크 드라이브가 작동 준비되었는지 여부의 검출이 이루어질 수 있다. 만일 그렇다면, 그에 대응하는 상태가 제어기(114)에 보고될 수 있으며, 전원 개시 과정은 과정 60에서 종료한다. 그러나, 만일 디스크 드라이브가 준비되지 않은 상태라면, 과정 65에서 이러한 상태신호가 제어기(114)에 보고되며, 과정 70에서 전원 상승 과정이 종료된다.
이를 대신하여, 스핀들 모터 고정자 권선으로 전류를 주입하는 시간에 따른 베어링 온도를 측정하여, 각각의 모터에 대한 회전수 상승 시간을 실험적으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어기(114)에 대한 폐루프 귀환이 가열 사이클(cycle)을 위해 제공될 수 있다. 과정 601의 전원 온 또는 개시 명령 이후에, 과정 605에서 서미스터(120)는 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 섭씨 0도 이하인지의 여부를 나타낸다. 만일 온도가 섭씨 0도보다 크다면, 제어기(114)는 과정 615에서 히터가 꺼져 있음을 나타내는 상태신호를 수신하며, 그리고 하드디스크 드라이브 전원 상승 과정이 과정 640에서 개시된다. 그러나, 만일 온도가 섭씨 0도 이하라면, 제어기(114)는 과정 610에서 충분한 가열을 위해 기대 또는 추산된 시간동안 히터가 켜져 있어야 함을 나타내는 복귀 상태신호를 수신한다. 그리고 하드디스크 드라이브는 추산된 시간(X 분)동안 과정 620에서 가열된다. 과정 622에서는, 실제 가열 시간이 추산된 시간 X에 비하여 적은지 여부가 결정된다. 만일 그렇다면, 온도가 섭씨 0도 보다 낮은지 여부가 과정 625에서 다시 한번 측정된다. 이때, 만일 온도가 섭씨 0도 보다 낮다면, 실제 가열된 시간이 추산된 시간 X에 비하여 적은지 여부에 대하여 다시 한번 결정한다. 만일 온도가 섭씨 0도 보다 낮지 않다면, 과정 640에서의 HDD 전원 상승 과정을 개시한다. 과정 645에서는, 하드디스크 드라이브가 준비된 상태인지 여부가 결정된다. 만일 그렇다면, 그에 대응하는상태신호가 과정 650에서 제어기(114)로 보고될 수 있으며, 그리고 전원 상승 과정은 과정 660에서 종료된다. 그러나, 만일 디스크 드라이브가 준비된 상태가 아니라면, 이를 나타내는 상태신호는 과정 665에서 제어기(114)로 보고될 수 있으며, 그리고 전원 상승 과정은 과정 670에서 종료된다. 그러나, 과정 622에서 만일 실제 가열 시간이 추산된 시간 X에 비해 적지 않다면, 제어기(114)는 과정 623에서 히터가 꺼져 있음을 나타내는 상태신호를 수신한다. 그리고, 나아가서 과정 630에서 디스크 드라이브가 준비되지 않았음을 나타내는 상태신호를 수신하며, 전원 상승 과정은 과정 635에서 종료된다.
본 발명의 제2 실시 예는 상술된 제1 실시 예와 유사하나, DC, AC 또는 펄스 전류를 인가하는 대신에 스핀들 모터 조합(126)의 상(phase)들을 여자(excited)시켜 스핀들 모터 조합(126)을 "전-후방으로(back-and-forth)" 흔들어주어(rock) 열이 권선들 내에서 분산 소모되도록 하며, 그 결과로, 열이 윤활유 내로 분산 소모되도록 한다. 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 스핀들 모터 조합(126)은 권선들 및 영구자석 회전자와 함께 전기적 고정자를 가진 브러시 없는(brushless) DC 모터이다. 다른 상 수 또는 델타 결선과 같은 다른 결선 방식들이 가능하지만, 고정자 권선들은 중앙에 탭(tap)을 가진 3상 Y 결선방식으로 연결된다. 또한, 자극(pole)들의 수는 달라질 수 있지만, 바람직하게는, 고정자 권선들(301-309)은 직렬 연결되어, 각 상당 3개의 자극(pole)들을 가지도록 배열된다. 고정자 권선들의 3개의 상들은 스핀들 모터 구동기 내의 각각의 구동 트랜지스터에 의하여 구동된다. 주어진 상의 모든 자극들은 결합된 상(phase) 배선상의 공통 구동 회로에 의하여 구동된다. 즉, 자극들(301, 304 및 307)은 직렬 연결되며, A상 배선에 의하여 구동된다. 그러나, 이를 대신하여, 동일한 상의 다른 자극들에 대해 별도의 구동 트랜지스터를 제공하는 것도 가능하다.
도 5는 통상의 디스크 드라이브 스핀들 모터의 구성을 나타낸다. 상들, 자극들 및 다른 요소들의 구체적인 구성은 본 발명에 대해 결정적이지 않다. 여기서 설명된 디스크 강제 메커니즘은 다양한 스핀들 모터 사양 중의 어떠한 것을 가지는 디스크 드라이브에서도 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명과 관련하여, 권선들 내에서 분산 소모되도록 열을 발생시키기 위해 상들을 흔들어주는(rock) 시간의 길이는 상술된 예시적인 방법들에 의하여 결정될 수 있다.
도 4에 나타낸 본 발명의 제3 실시 예는 스핀들 모터 조합(126)의 외부에 직접 부착되거나, 또는 이를 대신하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 베어링 조합에 인접하게 스핀들 모터 조합(126) 내에 집적될 수 있는 가열 요소(150)를 포함한다. 예를 들면, 가열 요소(150)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 고정자(135)나 또는 탑재 플랜지(134)를 포함하는 스핀들 모터 조합(126)의 다른 외부 영역에 기계적으로 부착될 수 있는 저항성 가열 요소를 포함할 수 있다. 나아가서, 저항성 가열 요소일 수 있는 가열 요소(150)는 도 3에 나타낸 바와 같이 스핀들 모터 조합(126) 내의 중앙부 영역(137)에 배치될 수 있다. 가열 요소(150) 및 서미스터는 3 상들 및 중성선(Y 결선을 가정할 때)의 형태로 동일한 케이블 다발 내에 배선될 수 있으며, 스핀들 모터 조합만을 가능한 한 빠르고 효율적으로 가열하도록 탑재될 수 있다.
본 발명의 제4 실시 예를 도 7에 나타내었는데, 이것은 스핀들 모터조합(126)을 작동 개시시키기 위하여 인가되는 전류 I를 이용한 전원 상승 과정을 나타낸다. 즉, 스핀들 모터 제어기들이 스핀들 모터 조합을 작동 개시시키기 위하여 현재 인가되는 전류의 크기를 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 의하여, 과정 701의 전원 온 또는 개시 명령 이후에, 과정 705에서 서미스터(120)는 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 섭씨 0도 이하인지 여부를 나타내게 된다. 만일 온도가 섭씨 0도 보다 크다면, 이 때 스핀들은 작동 개시되며 과정 740에서 정규 작동이 진행되고, 과정 790에서 전원-온 과정이 종료된다. 하지만, 디스크 드라이브 장치(102)의 온도가 섭씨 0도 이하라면, 가열 요소(150)는 턴 온 되며, 서미스터(120)는 과정 715에서 디스크 드라이브 장치(102)의 온도 T가 최저 문턱 온도(Tmin) 이상인지 여부를 나타낸다. 만일 온도 T가 최저 문턱 온도(Tmin)보다 낮다면, 디스크 드라이브 장치(102)의 가열은 과정 720에서 계속되며, 그리고 전원 상승 과정은 과정 715의 판단으로 복귀한다. 그러나, 만일 T > Tmin이면, 히터는 과정 725에서 꺼진다.
이 때, 과정 730에서, 스핀들 모터 조합(126)으로 인가되는 전류 I는 당 업계에서는 공지된 전류 센서(도시하지 않음)에 의하여 측정되며, 제어기(114)는 전류 I가 최대 문턱 전류(Imax)－스핀들 모터 조합(126)이 작동 개시하는 동안에 허용되는 최대 전류를 말함－보다 큰지 여부를 결정한다. 만일 I가 Imax보다 작다면, 회전 작동 개시 및 정규 작동이 과정 740에서 진행되며, 그리고 전원-온 과정은 과정 790에서 종료된다. 그러나, 만일 I가 Imax보다 크다면, 가열 요소(150)가 과정 745에서 다시 턴 온 되며, 그리고 과정 750에서 서미스터(120)는 디스크 드라이브장치(102)의 온도 T가 최대 문턱 온도(Tmax)이하인지 여부를 판단한다. 만일 온도 T가 최대 문턱 온도(Tmax)보다 크다면, 과정 755에서 오류 보고가 제어기(114)에 대하여 이루어지며, 개시 과정은 과정 790에서 종료된다. 그러나, 과정 750에서 디스크 드라이브 장치(102)의 온도 T가 최대 문턱 온도(Tmax) 이하이면, 스핀들 모터 조합(126)에 인가되는 전류 I는 과정 767에서 다시 측정되며, 제어기(114)는 I가 최대 문턱 전류(Imax)보다 큰지 여부를 과정 765에서 판단한다. 만일, I가 Imax보다 크다면, 스핀들 모터 조합(126)의 가열이 과정 770에서 계속되며, 그리고 개시 과정은 과정 750으로 복귀한다. 그러나, 만일 I가 Imax보다 작다면, 제어기(114)는 가열 요소(150)를 턴 오프하며, 이후 회전이 개시되고 정규 작동이 과정 780에서 진행되며, 과정 790에서 전원-온 과정이 종료한다.
이러한 제4 실시 예에 의하여, 스핀들 개시 전류 I는 스핀들 마찰을 나타내는 지시자(indicator)로 작용하며, 그에 따라 스핀들 모터 조합(126)이 정규 작동을 위한 준비가 되어 있음을 나타내게 된다.
상술된 본 발명의 방법적 실시 예들은 상술된 본 발명의 다양한 장치적 실시 예들에 대해서도 적용될 수 있다. 예를 들어, 방법 실시 예들은 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 대한 저온 유발 손상(cold temperature induced damage)을 방지하기 위하여, 어떠한 컴퓨터에도 적용될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 대한 기술을 맺는다. 본 발명은 그의 예시적인 실시 예들을 참조하여 설명되었지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여, 본 발명에 적용된 원리와 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 다른 변형들이나 실시 형태들이 고안될 수 있음을 이해하여야 한다. 특히, 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이, 앞서 개시된 발명의 상세한 설명, 도면들 및 첨부된 청구범위의 범위 내에서 부수적인 결합의 배열들 및/또는 구성 부분들에 있어서 적당한 변경이나 변형이 가능하다. 구성 부분들 및/또는 배열들에서의 변경이나 변형뿐만 아니라, 대체적인 사용들도 당업자에게는 역시 자명하다.
본 발명에 의하여 저온에 의해 유발되는 손상 및/또는 데이터 손실을 방지할 수 있으므로 하드디스크 등의 컴퓨터용 저장장치의 저온 구동이 가능하여 진다.

Claims (22)

  1. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 방법에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합의 권선들로 전류를 인가하는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시하는 단계를 포함하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류는 DC 전류, AC 전류 및 펄스 전류 중의 어느 하나인 저온 유발 손상 방지 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 권선들 중 하나에서의 저항이, 인가된 전류에 대응하는, 미리 정하여진 값에 도달하기 위해 필요로 하는 시간 동안, 상기 스핀들 모터 조합의 상기 권선들로 상기 전류를 인가하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 권선들 중 하나에서의 저항이, 상기 DASD 내의 제어기에 저장된 테이블을 기초로 한, 미리 정하여진 값에 도달하기 위해 필요로 하는 시간 동안, 상기 스핀들 모터 조합의 상기 권선들로 상기 전류를 인가하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어기 내의 상기 테이블에 저장된 전류 값들에 대응하는 상기 권선들의 저항 값들은, 각각의 권선에 인가되는 전류 또는 전압 크기의 변화에 따라 상기 권선들 각각에서의 변화하는 저항 값들을 측정함으로써 미리 결정되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 스핀들 모터 조합의 권선들에 인가되는 전류는, 상기 DASD의 제어기 내에 저장된 테이블 내의 측정된 DASD의 온도에 대응하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전류는, 상기 스핀들 모터 조합의 베어링들이 미리 정하여진 최저 문턱 온도에 도달하기 위해 필요로 하는 시간 동안 상기 권선들로 공급되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  8. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 방법에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합의 상(phase)들을 여자(excite)시키는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시하는 단계를 포함하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스핀들 모터 조합의 상들을 여자 시키는 단계는, 미리 정하여진 속도 비율로, 시계방향－반시계방향의 방식으로, 상기 상들을 전방－후방으로 흔들어 주는 단계를 포함하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 스핀들 모터 조합의 상들은, 상기 스핀들 모터 조합의 베어링 조합이 최저 문턱 온도에 도달할 때까지 여자되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스핀들 모터 조합의 상들은, 상기 스핀들 모터 조합의 상기 베어링 조합의 윤활유가 최저 문턱 온도에 도달할 때까지 여자되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  12. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 방법에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합을 가열하는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시하는 단계를 포함하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스핀들 모터 조합의 가열은, 상기 DASD의 제어기 내에 저장된 테이블의 측정된 DASD의 온도에 대응하는 시간동안 수행되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 스핀들 모터 조합을 가열하는 단계는, 상기 스핀들 모터 조합의 베어링들이 미리 정하여진 최저 문턱 온도에 도달하기 위해 필요로 하는 시간 동안 상기 권선들로 전류를 공급하는 단계를 포함하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  15. 제1항, 제8항 또는 제12항의 어느 한 항에 있어서, 상기 DASD의 온도는 내부의 카드 상에 장착된 서미스터에서 측정되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  16. 제1항, 제8항 또는 제12항의 어느 한 항에 있어서, 상기 DASD의 온도는 상기 스핀들 모터 조합 상에 장착된 서미스터에서 측정되는 저온 유발 손상 방지 방법.
  17. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 프로그램에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하기 위한 코드와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합의 권선들로 전류를 인가하기 위한 코드와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하면 상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시시키기 위한 코드를 포함하는 저온 유발 손상 방지 프로그램.
  18. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 프로그램에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하기 위한 코드와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합의 상(phase)들을 여자(excite)시키기 위한 코드와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승한 경우 상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시시키기 위한 코드를 포함하는 저온 유발 손상 방지 프로그램.
  19. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 프로그램에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하기 위한 코드와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합을 가열하기 위한 코드와,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하면 상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시시키기 위한 코드를 포함하는 저온 유발 손상 방지 프로그램.
  20. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지하는 방법에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하는 단계와,
    상기 DASD의 측정된 온도가 섭씨 0도보다 낮은 경우, 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상기 스핀들 모터 조합의 온도를 상승시키기 위해 상기 스핀들 모터 조합을 가열하는 단계와,
    상기 스핀들 모터 조합이 미리 정하여진 임계 시간 이상 가열되었을 때 상기 스핀들 모터 조합의 가열을 중단하며, 상기 스핀들 모터 조합에 전류를 공급하며, 상기 스핀들 모터 조합에 인가된 전류를 측정하며, 상기 측정된 전류를 최대 문턱 전류와 비교하는 단계－여기서, 상기 측정된 전류가 상기 최대 문턱 전류보다 적을 때, 상기 스핀들 모터의 회전 작동이 시작됨－와,
    상기 측정된 전류가 상기 최대 문턱 전류를 넘을 때 상기 스핀들 모터를 재 가열하며, 재 가열된 스핀들 모터 조합의 측정된 온도가 최대 문턱 온도 이하일 때 상기 스핀들 모터 조합으로 전류를 재 인가하며, 상기 스핀들 모터 조합으로 재 인가된 전류를 재 측정하며, 상기 재 측정된 전류를 상기 최대 문턱 전류와 재 비교하는 단계－여기서, 상기 재 가열된 스핀들 모터 조합의 재 측정된 온도가 상기 최대 문턱 온도 보다 높을 때 상기 재 가열이 중지되고 오류 보고가 이루어짐－또한 여기서, 상기 재 측정된 전류가 상기 최대 문턱 전류를 초과할 때 상기 스핀들 모터 조합의 재 가열이 더 계속되며, 상기 방법은 상기 스핀들 모터 조합의 재 가열로 복귀함－또한 여기서, 상기 재 측정된 전류가 상기 최대 문턱 전류를 초과하지 않을 때 상기 스핀들 모터 조합의 재 가열이 종료되며, 상기 스핀들 모터의 회전 작동이 개시됨－를 포함하는 저온 유발 손상 방지 방법.
  21. 직접 액세스 저장 장치(direct access storage device: DASD)의 스핀들 모터 조합에 미치는 저온 유발 손상을 방지 가능한 프로세서에 있어서,
    상기 DASD의 온도를 측정하기 위한 수단과,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하기 위해 필요로 하는 시간동안 상기 스핀들 모터 조합의 권선들로 전류를 인가하기 위한 수단과,
    상기 스핀들 모터 조합의 온도가 정규 작동을 위한 최저 문턱 온도까지 상승하면 상기 스핀들 모터 조합의 회전 작동을 개시시키기 위한 수단을 포함하는 저온유발 손상을 방지 가능한 프로세서.
  22. 제21항에 있어서, 상기 전류를 인가하기 위한 수단은 상기 권선들 중 하나에서의 저항이, 인가된 전류에 대응하는, 미리 정하여진 값에 도달하기 위해 필요로 하는 시간 동안, 상기 스핀들 모터 조합의 상기 권선들로 상기 전류를 인가하는 저온 유발 손상을 방지 가능한 프로세서.
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