KR20050116141A - 전력소모량이 감소된 디스크 드라이브 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는, 디스크, 예를 들면 이동장치에 사용하기 위한 디스크를 위한 디스크 드라이브 유닛이, 디스크 드라이브 유닛 내에 위치되고, 동작 위치에서 디스크를 회전할 수 있게 지지하도록 적용된 스핀들(1)을 구비하여 구성된다. 전기 모터(2)는 스핀들(1)을 회전하기 위해서, 스핀들에 동작할 수 있게 결합된다. 시동 동안, 스핀들을 가속하기 위해서, 보조 전기 모터(3)가 스핀들에 접속될 수 있다. 이 보조 모터는 제로 속도에서 효과적으로 작업할 수 있도록 선택될 수 있다. 전기 모터는, 감소된 전력 소모량을 갖는 저전력 모터일 수 있다.

Description

전력소모량이 감소된 디스크 드라이브 유닛{DISK DRIVE UNIT HAVING REDUCED ELECTRICAL POWER CONSUMPTION}

본 발명은 디스크 드라이브 유닛에 관한 것으로, 특히 디스크 드라이브 유닛 내에 위치되고, 구동위치 내에서 회전가능하게 디스크를 지지하도록 적용된 스핀들(spindle)과, 스핀들에 동작가능하게 결합되어 스핀들을 회전시키는 전기 모터를 구비하여 구성되는 이동장치에 사용하기 위한 디스크 드라이브 유닛에 관한 것이다.

이 타입의 디스크 드라이브 유닛은 다양한 실시예로 공지되어 있다. 이 종류의 디스크 드라이브의 전력 소모량은 중요한 사항이 되고 있는데, 특히 디스크 드라이브가 이동장치에 사용되면, 흔히 이동장치의 전력 비축이 제한되므로, 문제를 겪게 된다.

US-A-5,016,124에는, 시동 시, 디스크 드라이브로의 에너지 공급을 제어하는 기록장치를 개시하고 있다. 이 기록장치에 있어서는, 비디오 신호를 기록하기 위해서 디스크 형상의 자기테이프를 구동하기 위한 디스크 드라이브가 있다. 이 디스크 드라이브 유닛의 전기 모터는, 모터 구동 전류를 제1값으로 제한하도록 배치된 제1회로와, 모터 구동전류를 제1값 보다 낮은 제2값으로 제한하도록 배치된 제2회로를 구비하여 구성되는 모터 제어회로를 갖는다. 이 방법은, 모터가, 필요시, 고속 회전을 위한 내장 속도를 갖도록 하고, 고속의 내장 속도가 필요하지 않을 때는 전력소모를 감소시킬 수 있는 모터 제어회로를 제공한다.

본 발명의 목적은, 전력소모가 더 감소된 디스크용의 디스크 드라이브 유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 디스크, 특히 이동장치용의 디스크 드라이브 유닛를 제공하는데, 이 디스크 드라이브 유닛는 디스크 드라이브 유닛 내에 위치되어 동작 위치 내에서 디스크를 회전할 수 있게 지지하도록 적용된 스핀들과, 스핀들에 동작할 수 있게 결합되어 스핀들을 회전시키는 전기 모터 및, 시동 동안 스핀들을 가속시키기 위해 스핀들에 접속가능한 보조 모터를 구비하여 구성된다. 바람직하게는, 이 보조 모터는 전기 모터이다.

본 발명에 따른 디스크 드라이브 유닛는, 2개의 모터를 구비하여 구성되는데, 각각은 그들의 특정 목적을 위해 선택되고 설계될 수 있다. 특히, 일반적인 회전 전기 모터(rotary electric motor)는 제로 속도(zero speed)에서 유효하지 않고, 시동시 비교적 큰 내마찰(bearing friction)을 극복해야 하므로, 이 회전 모터는 가속 동안 높은 전력을 소모한다. 따라서, 본 발명에서는, 스핀들의 회전을 시동하기 위해서 보조 모터를 사용하고, 전기 구동 모터는 선택된 속도를 유지하기 위해 주로 필요하게 된다. 회전 속도를 유지하는데 보다 적은 전력이 요구되고, 결과적으로 전기 주요 구동 모터는 보다 적은 파워(power)를 갖도록 설계될 수 있으므로, 보다 적은 전력을 소모할 수 있도록 설계될 수 있다.

스핀들 회전을 시동하기 위한 적합한 모터의 타입은, 전자기 또는 코일 모터와 같은 선형 모터이다. 이러한 모터는 회전 모터 보다 스핀들의 시동 동안 유효하다. 따라서, 전기 구동 모터 및 보조 모터는 서로 상보적이 된다.

스핀들의 감속 동안 보조 모터가 스핀들에 접속될 수 있고, 보조 모터가 스핀들로부터 에너지를 흡수 및 저장하기 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

이 방법에 있어서, 회전하는 스핀들의 동적 에너지는 다시 사용할 수 있게 되어, 디스크 드라이브 유닛의 전력 소모량을 더 감소시키게 된다. 스핀들로부터 에너지를 흡수 및 저장하기 위한 수단은, 청구항 제5항에 한정된 바와 같이 전기적일 수 있거나, 청구항 제6항에 청구된 바와 같이 기계적일 수 있다. 에너지를 흡수 및 저장하기 위한 대안적인 수단은, 명백히 생각할 수 있다.

선형 모터와 스핀들을 접속하는 하나의 방법이, 청구항 제7항에 한정된다. 이는 선형 운동을 원형 운동으로 변환하는 간단한 방법이다.

청구항 제8항의 실시예에 있어서는, 플런저는 스핀들에 대해서 중심 위치를 취하고, 플런저의 헤드 형상과 탄성 고정물은 플런저를 이 중심 위치로부터 이격시키거나 중심위치로 되돌리도록 이동시키기 위한 매우 간단한 수단이다.

이 실시예는, 감속 동안 스핀들로부터 동적 에너지를 흡수 및 저장하기 위해서 플런저가 사용되는 디스크 드라이브 유닛의 실시예에 사용하기 적합하다. 이러한 실시예는 청구항 제9항에서 한정된다. 이 실시예에 따라서, 플런저의 헤드는 스핀들을 구동하고 스핀들에 의해 구동되기 위해서, 스핀들의 2측면을 따라 이동할 수 있다. 이 실시예는 에너지를 사용하면서 스핀들을 더 이상 강제 정지(brake)시킬 필요가 없게 되는 장점이 있다. 본 발명에 따라서, 보조 모터는 스핀들을 강제 정지시키는 동시에, 이후의 사용을 위해 스핀들로부터 에너지를 저장한다.

또한, 본 발명은 상기된 바와 같은 디스크 드라이브 유닛를 구비하여 구성되는 하우징을 갖춘 이동장치와 관련되며, 청구항 제12항 및 제13항에서 한정된 바와 같은 디스크 드라이브 유닛의 스핀들을 구동하는 방법을 포함한다.

본 발명의 그 밖의 측면은 이하 기재된 실시예를 참조로 명백해진다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크 드라이브 유닛의 개략적인 측면도,

도 2 내지 도 6은 도 1에 따른 디스크 드라이브 유닛의, 동작 동안의 5가지 다른 위치에서의 실시예의 개략적인 평면도이다.

도면은 디스크 드라이브 유닛의 실시예를 나타낸다. 디스크 드라이브 유닛은 광디스크 등과 같은 디스크(도시생략)로부터 읽기 및/또는 쓰기를 위한 장치에 사용될 수 있다. 이 디스크 드라이브 유닛이 사용되는 장치는, 특히 이동 또는 휴대용 장치로서, 예를 들면 교체가능한 광데이터 디스크를 구비한 이동전화이다. 디스크는 카트리지 내에 수용될 수 있는 디스크이다. 이동장치는 디스크 드라이브 유닛을 수용하는 하우징을 갖게 된다. 하우징은, 디스크 드라이브 유닛의 스핀들에서, 삽입위치로부터 동작위치로의 디스크의 삽입 및 동작위치로부터 방출위치로의 배출을 허용하는 개구를 구비한다.

디스크 드라이브 유닛의 하나의 특정한 적용에 있어서, 유닛은 (예를 들면, 30mm의 직경을 갖는) 매우 작은 디스크로 설계된다. 이러한 디스크 드라이브 유닛는, 예를 들면 연속 동작에 비교해서 에너지를 절약하는, 소위 버스트 모드(burst mode)에서 동작할 수 있다. 데이터는, 예를 들면 33Mbit/s의 높은 유효속도로 디스크로부터 읽히고, 전형적으로 8MB의 버퍼에 위치된다. 예를 들면, 소정의 응용을 위한 데이터 사용자 속도는 1Mbit/s이고, 디스크의 가속은 1초를 취하게 된다. 이 가속은, 정적 및 동적 마찰(내마찰 및 공기 마찰)과 디스크 및 모터의 관성 및, 전기 모터의 전기적인 위상의 적용에 기인해서, 강한 에너지 손실을 일으킨다. 가속 후, 드라이브 유닛의 전력 손실은, 전형적으로 10팩토(factor) 감소된다. 이 일정한 속도 위상에서, 버퍼는 대략 2초 내에 데이터로 채워진다. 그 다음, 모터는 정지되고, 데이터는 대략 1분 동안 버퍼로부터 읽힐 수 있다. 디스크가 1시간의 음악을 포함하면, 디스크는 디스크의 플레이 동안, 대략 50배로 가속될 필요가 있다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 디스크 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에 있어서, 스핀들(1)은 디스크를 지지하는 턴테이블과, 턴테이블을 회전시키는 축 및, 디스크 드라이브 유닛의 전기 구동 모터의 회전부인 로터(2)를 포함한다. 소정의 일반적이거나 일반적이지 않은 회전 모터를 사용할 수 있다.

또한, 도면에 있어서는, 스핀들(1)에 접속할 수 있는 보조 모터(3)를 나타낸다. 보조 모터는, 전기 회전 모터의 동작을 제어하는 제어유닛(10)에 의해 제어되며, 전류가 유도될 수 있는 코일(4)을 구비하여 구성된다. 코일(4)의 가동에 따라 선형으로 구동하도록, 자화 플런저(5)는 코일(4)을 통과해서 연장한다. 코일은, 플런저(5)의 장축에 실질적으로 직교하는 축(6')에 대해서 바이어스된 힘에 대해서, 코일(4) 및 플런저(5)를 회전할 수 있는 탄성 고정물(6)에 탑재된다. 바이어스된 힘은, 스핀들(1)의 축을 통해 플런저(5)의 장축이 연장하는 중심 위치로 플런저(5)가 되돌아 오게 한다. 그 밖의 중심 위치를 고려할 수 있다.

스핀들(1)로부터 원격에 있는 일단부에서, 플런저(5)는 플런저(5)의 일방향 운동을 제한하는 스톱부(7)를 구비하여 구성된다. 다른 단부에서, 플런저(5)는 스핀들(1) 상의 톱니 휠(9)과 맞물리도록 적용된 톱니 헤드(8)를 구비하여 구성된다. 톱니 헤드는, 대략 라운드된 코너를 갖는 바둑판 형상이다. 맞물리는 톱니는 톱니 헤드(8)의 전체 외주를 따라 분배되고, 톱니 휠(9)의 톱니에 맞추어진다. 휠(9)은, 플런저 헤드가 구동력을 휠(9)에 발휘하여, 플런저의 선형 운동이 스핀들(1)의 회전 운동으로 변환되도록 하는, 기어 휠이나 마찰 휠또는, 그 밖의 몇몇 타입의 휠일 수 있다. 플런저(5)와 톱니 헤드(8) 및 톱니 휠(9)은 보조 모터(3)와 스핀들(1) 사이에서 접속 부재로서 작용한다.

이하, 디스크 드라이브 유닛의 동작을 상세히 설명한다.

도 2에서는, 스핀들(1)과 스핀들 상에 지지된 디스크는 정지하고 있다. 플런저(5)는 중심 위치에 있게 되어, 장축이 스핀들(1)의 축을 통해 연장하고, 톱니 헤드(8)가 스핀들(1) 상의 톱니 휠(9)과 맞물리지 않게 된다. 결과적으로, 보조 모터(3)는 스핀들(1)과 접속되지 않는다.

도 3에 있어서, 제어유닛(10)이 디스크 회전 명령을 수신하면, 스핀들(1)을 기동할 필요가 있게 된다. 이 목적을 위해서, 제어유닛은, 코일(4)을 통해 전류를 진행시킴으로써, 코일(4)을 활성화시킨다. 이에 따라 형성된 자기장은 플런저(5)가 스핀들(1)을 향하도록 한다. 결과적으로, 톱니 헤드(8)는 스핀들(1) 상에서 톱니 휠(9)과 맞물리게 된다. 플런저(5)에 작용하는 힘과, 톱니 휠(9)과 맞물리는 톱니 헤드(8)의 측면의 배향에 기인해서, 플런저(5)는 결합된 선형 및 회전 운동을 하게 되고, 코일(4)과 플런저(5)는 탄성 고정물(6)의 축(6')에 대해서 회전한다. 이 운동의 결과, 톱니 헤드(8)는 톱니 휠(9)이 회전하게 하는 동시에 톱니 헤드(8)가 휠(9)의 외주를 따라서 진행하게 한다. 스핀들(1)의 가속에 기인해서, 스핀들 상에 지지되는 디스크 역시 가속된다.

도 4에 있어서는, 플런저(5)는 스톱부(7)가 저지되는 극단의 위치로 이동한다. 플런저가 코일(4)에 대해서 이 위치에 도달할 때, 톱니 헤드(8)는 톱니 휠(9)을 넘어서 진행하고, 스핀들(1)의 다른 측면 상에서 이 휠(9)과 맞물리지 않게 된다. 탄성 고정물(6)은 플런저(5) 상에 복원력을 유지하므로, 톱니 헤드(8)가 톱니 휠(9)과 계속 맞물리도록 하고, 플런저(5)의 장축이 스핀들(1)의 축을 통해 연장하는 그 중심 위치로 플런저(5)가 되돌아가게 한다. 이 위치에서, 코일(4)은 비활성화되고, 플런저(5)는 이 위치에 남게 되거나 또는, 이 위치에서 활동적으로 잠금된다. 스핀들(1)의 톱니 휠(9) 주위로의 톱니 헤드(8)의 운동 동안, 스핀들(1)은 충분한 범위로 가속되므로, 회전 모터에 인계(take over)할 수 있게 되어, 스핀들을 요구되는 회전 속도로 유지할 수 있다.

디스크가 다시 정지될 때, 그러므로 디스크가 감속될 필요가 있을 때, 디스크 드라이브 유닛의 회전 모터는 비활성화되고, 제어유닛(10)은 짧은 역전류 펄스로 코일(4)을 활성화시킨다. 이 역전류 펄스는 대향 방향으로 자기장을 일으키므로, 플런저(5)가 대향 방향으로 이동하게 한다. 펄스는 플런저(5)의 톱니 헤드(8)가 스핀들(1) 상에서 톱니 휠(9)과 맞물리기에 충분한 정도면 된다. 톱니 헤드(8)가 회전하는 톱니 휠(9)과 맞물리면, 스핀들(1) 및 디스크의 관성은 톱니 헤드(8)를 구동시키면서, 플런저(5)를 코일(4)쪽으로 되돌려 밀게 한다. 탄성 고정물(6)은 톱니 헤드(8)가 톱니 휠(9)과 다시 맞물리게 한다.

이 공정 동안, 스핀들(1) 및 디스크의 기계적인 동적 에너지는, 코일(4)의 전기 에너지로 변환되어, 전류를 생성한다. 이 에너지는 이후의 스핀들(1)의 재기동을 위해, 예를 들면 커패시터(11)에 저장될 수 있다. 다른 옵션으로는, 에너지를 흡수 및 저장하기 위한 수단에 에너지를 전달하는 수단으로서의 역활을 하는 플런저(5)에 접속된 스프링(도시 생략) 내에 에너지를 저장하는 것이 있다.

톱니 헤드(8)가 톱니 휠(9)과 맞물리지 않게 될 때, 코일(4)을 통한 다른 짧은 역전류 펄스가 플런저(5)의 톱니 헤드(8)와 톱니 휠(9)을 분리하므로, 플런저(5)가 초기 위치도 되돌려져서, 잠금된다.

도 6은 다음 가속을 위해 준비하고 있는, 플런저(5)의 초기 위치를 나타낸다. 다음 가속 동안, 코일(4)로부터의 에너지와 커패시터 및/또는 스프링 또는 그 밖의 저장 수단으로부터의 에너지가 플런저(5)를 구동하기 위해 사용된다.

상기된 바와 같이, 본 발명은 매우 낮은 에너지 소모량를 갖는 디스크 드라이브 유닛을 제공하는 것이 명백하다.

본 발명은 도시된 도면 및 상세한 설명에 제한되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 기재된 다양한 실시예의 형태는 결합될 수 있고, 특정 형태가 대안으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 보조 모터는 회전하는 전자기 모터일 수도 있다.

명세서 및 청구항에 있어서, 단수의 표현에 의해 그 복수의 표현이 제외되는 것으로 해석되어서는 안 되며, "구비하여 구성되는"은 추가적인 소자 또는 단계를 제외하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 단일의 공정 또는 유닛이, 청구항에 인용된 다수 수단의 기능을 수행할 수 있다.

본 명세서의 바람직한 실시예에 있어서는, 디스크는 광데이터 디스크이다. 그런데, 본 발명은 모든 종류의 디스크, 예를 들면 강유전성, 자기성, 자기광학적, 광학적, 니어 필드(near-field), 액티브 차지 스토리지(active charge storage) 디스크 또는, 이들 기술 또는 그 밖의 읽기 및/또는 쓰기 기술의 조합을 사용하는 그 밖의 디스크에 대해 사용할 수 있다.

Claims (13)

1. 디스크 드라이브 유닛 내에 위치되어 동작 위치 내에서 디스크를 회전할 수 있게 지지하도록 적용된 스핀들(1)과, 스핀들(1)에 동작할 수 있게 결합되어 스핀들을 회전시키는 전기 모터(2) 및, 시동 동안 스핀들을 가속시키기 위해 스핀들에 접속가능한 보조 모터(3)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   보조 모터(3)는 전기 모터인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
3. 제2항에 있어서,

   보조 모터(3)는, 스핀들의 감속 동안 스핀들(1)에 접속될 수도 있고, 보조 모터는 스핀들(1)로부터 에너지를 흡수 및 저장하기 위한 수단(4,11)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
4. 제3항에 있어서,

   시동 동안, 스핀들(1)을 일방향으로 가동하도록 선형 모터(3)가 적용되고, 선형 모터(3)는 감속 동안 스핀들(1)에 의해 구동되도록 대향 방향으로 가동되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   에너지를 흡수하기 위한 수단이 선형 모터(3)의 코일(4)을 구비하여 구성되고, 에너지를 저장하기 위한 수단이 커패시터(11)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   에너지를 흡수 및 저장하기 위한 수단이, 선형 모터(3)의 이동부(5)에 접속된 스프링을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   보조 모터(3)가 헤드(8)를 갖춘 플런저(5)를 구비하여 구성되고, 스핀들(1)이 보조 모터 플런저의 헤드에 맞물릴 수 있는 휠(9)을 구비하여 구성되며, 플런저(5)와 헤드(8) 및 휠(9)이 보조 모터(3)와 스핀들(1) 사이의 접속 부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
8. 제7항에 있어서,

   보조 모터(3)는, 플런저 헤드(8)를 스핀들 휠(9) 주위로 이동하도록 허용하기 위해서, 플런저(5)의 장축에 실질적으로 직교하도록 연장하는 축(6')에 대해서 회전할 수 있고, 플런지의 헤드는, 스핀들 휠을 향해 맞물리기 위한 중심 위치 내의 플런저 헤드의 수직 운동이 스핀들(10) 주위로의 플런저 헤드의 운동을 발생시키는 형상을 하게 됨으로써, 스핀들을 회전시키며, 보조 모터는 플런저를 중심 위치를 향해 바이어스하는 탄성 고정물(6)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
9. 제5항 및 제8항에 있어서,

   플런저 헤드(8)는, 스핀들의 시동 후 중심 위치로부터 시작하여, 스핀들(1)의 휠(9)과의 맞물림에 의해, 감속 동안 스핀들로부터 흡수 수단(4)에 에너지를 전달하는 수단이고, 드라이브 유닛의 제어수단(10)은 역전류 펄스에 의해 보조 모터(3)를 가동하도록 적용되어, 전기 모터(2)가 비활성화된 후, 플런지 헤드(8)가 시작 위치로 당겨져서, 플런저 헤드가 스핀들 휠(9)과 맞물려지도록 함으로써, 플런저(5)를 시동 위치로 가져오는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    보조 모터(3)의 코일(4)이 상기 탄성 고정물(6)과 함께 구비되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 유닛.
11. 상기 항 중 어느 한 항에 따른 디스크 드라이브 유닛를 구비하여 구성되는 하우징을 갖춘 것을 특징으로 하는 이동장치.
12. 스핀들을 회전하기 위해서 요구되는 시퀀스에 따라 디스크 드라이브 유닛의 스핀들을 구동하는 방법으로서,

    스핀들을 가속하기 위해서, 스핀들에 동작할 수 있게 보조 전기 모터를 접속하도록 보조 전기 모터를 가동하는 단계와,

    보조 전기 모터를 스핀들로부터 분리하고, 요구되는 회전 속도로 스핀들을 유지하기 위해서, 주요 전기 모터를 가동하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들을 구동하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    스핀들의 회전을 정지하기 위해 요구되는 시퀀스로,

    주요 전기 모터를 비활성화하는 단계와,

    스핀들로부터의 동적 에너지를 스핀들의 동적 에너지를 흡수 및 저장하기 위한 수단으로 전달하기 위해서, 스핀들에 동작할 수 있게 보조 전기 모터를 접속하도록 보조 전기 모터를 가동하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들을 구동하는 방법.