DE7930964U1 - MAGNETIC DISK DRIVE - Google Patents
MAGNETIC DISK DRIVEInfo
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Description
DT-231 - 4 -DT-231 - 4 -
Aktenzeichen: G 79 30 964.1File number: G 79 30 964.1
Anmelderin: Papst-Motoren KG 2. Juli 1984Applicant: Papst-Motoren KG July 2, 1984
S/RS / R
MagnetplattenantriebMagnetic disk drive
Die Erfindung betrifft einen Magnetplattenantrieb mit einem von exner Trennwand begrenzten Raum zur Aufnahme mindestens einer gegenüber einem magnetischen Lese/Schreibkopf drehbaren Magnetplatte, die von einer Nabe getragen ist, welche über eine in einer feststehenden Halterung gelagerte Antriebswelle von einem außerhalb des Plattenaufnahmeraums angebrachten Gleichstrommotor direkt angetrieben ist, sowie mit einem mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Lüfter.The invention relates to a magnetic disk drive with a space limited by an external partition wall for receiving at least a magnetic disk rotatable with respect to a magnetic read / write head, which is carried by a hub which via a A drive shaft mounted in a stationary holder from a drive shaft outside of the disk receiving space DC motor is driven directly, as well as with a non-rotatably connected to the drive shaft fan.
Bei einem bekannten Magnetplattenantrieb dieser Art (US-PS 4,101,945) weist der Gleichstrommotor einen mit der Antriebswelle verbundenen scheibenförmigen Rotor in Gestalt einer gedruckten Leiterplatte auf, welche die Motorwicklung als gedruckte Schaltungsanordnung trägt, die über Bürsten mit Strom beaufschlagt wird und der eine statorseitige Dauermagnetanordnung unter Bildung eines ebenen Luftspalts gegenübersteht. Die die Magnetplatte tragende Nabe stellt den Rotor des Lüfters dar, der einen Kühlluftstrom entlang der in zwei Kugellagern gelagerten Antriebswelle anzieht und zugleich flächige Luftfilme zu beiden Seiten der Magnetplatte erzeugt.In a known magnetic disk drive of this type (US Pat. No. 4,101,945), the DC motor has one with the drive shaft connected disc-shaped rotor in the form of a printed circuit board, which the motor winding as a printed Carries circuit arrangement which is supplied with current via brushes and which has a stator-side permanent magnet arrangement faces with the formation of a flat air gap. The hub carrying the magnetic disk represents the rotor of the fan that draws a flow of cooling air along the drive shaft, which is mounted in two ball bearings, and at the same time creates two-dimensional air films generated on both sides of the magnetic disk.
Bei dem bekannten Magnetplattenantrieb läßt der erzielbare Gleichlauf zu wünschen übrig. Außerdem ist die Gefahr hoch, daß Schmutzteilchen in den Plattenaufnahmeraum gelangen.In the known magnetic disk drive, the synchronism that can be achieved leaves something to be desired. In addition, the risk is high that dirt particles get into the disk receiving space.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetplattenantrieb der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei kompakter Ausbildung ein verbesserter Gleichlauf erzielt und die Gefahr eines Eindringens von Schmutzpartikeln in den Plattenaufnahmeraum minimiert wird.The invention is based on the object of a magnetic disk drive to further develop the type mentioned at the beginning, that with a compact design an improved synchronization is achieved and the risk of dirt particles penetrating is minimized in the disk receiving space.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gleichstrommotor als bürstenloser Außenläufermotor ausgebildet ist, an dessen mit der Antriebswelle drehfest verbundenem Motorgehäuse der Lüfter außerhalb des Plattenaufnahmeraums sitzt.This object is achieved in that the The DC motor is designed as a brushless external rotor motor, on which it is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner Motor housing the fan sits outside of the disk receiving space.
Bürstenlose Außenläufermotoren, die an sich z.B. aus der DE-OS 25 14 067 bekannt sind, haben als Teil eines Magnetplattenantriebs den besonderen Vorzug, daß aufgrund ihres großen Trägheitsradius in Verbindung mit der für Magnetplattenantriebe typischen hohen Drehzahl (beispielsweise 3000 bis 5000 min ) eine sehr hohe Schwungwirkung und damit ein hervorragender Gleichlauf erzielt werden. Durch den bürstenlosen Aufbau wird ein Bürstenabrieb vermieden, womit eine Quelle für Schmutzpartikel von vorne herein ausgeschlossen wird. Durch Anordnen des Lüfters am Motorgehäuse außerhalb des Plattenaufnahmeraums ist darüberhinaus gewährleistet, daß der vom Lüfter erzeugte Kühlluftstrom keine Schmutzpartikel aus den Lagern der Antriebswelle oder von der Antriebsaußenseite aus hinein in den Plattenaufnahmeraum mitreißt.Brushless external rotor motors, which are known per se from DE-OS 25 14 067, as part of a magnetic disk drive, have the particular advantage that, due to their large radius of inertia in connection with the high speed typical for magnetic disk drives (for example 3000 to 5000 min), a very high speed high swing effect and thus excellent synchronization can be achieved. The brushless design avoids brush abrasion, which means that a source of dirt particles is excluded from the outset. By arranging the fan on the motor housing outside of the disc receiving space is also guarantees that the cooling air flow generated by the fan entrains no dirt particles from the bearings of the drive shaft or of the drive outside of into the disc accommodating space.
Der Lüfter kann zweckmäßig an der von der Nabe abgewendeten Stirnseite des Motorgehäuses angeordnet und dabei von einem Lüfterrad gebildet sein, das an der von der Nabe abgewendeten Stirnseite des Motorgehäuses anliegt. Entsprechend einer abge-The fan can expediently arranged on the end face of the motor housing facing away from the hub and thereby from one Be formed fan wheel which rests against the end face of the motor housing facing away from the hub. According to a
wandelten Ausführungsform kann aber auch das Motorgehäuse eine zylindrische Außenfläche aufweisen, an der in Abstand voneinander liegende Lüfterflügel befestigt sind.Converted embodiment can also be the motor housing have a cylindrical outer surface to which spaced fan blades are attached.
In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Führungen zum Einleiten eines von dem Lütter ausgebildeten Xühlluftstroms in einen von dem Plattenaufnahmeraum durch die einen Teil eines Antriebsgehäuses bildende Trennwand getrennten Raum zur Aufnahme der dem Lese/Schreibkopf zugeordneten Elektronik vorgesehen. Dies gestattet eine wirkungsvolle Kühlung der dem Lese/Schreibkopf zugeordneten Elektronik ohne die Gefahr des Einschleppens von Schmutzpartikeln in den Plattenaufnahmeraum.In a preferred further embodiment of the invention, guides for introducing one formed by the Lütter are Xühlluftstroms into one of the disk receiving space through the partition wall forming part of a drive housing a separate space is provided to accommodate the electronics associated with the read / write head. This allows an effective one Cooling of the electronics associated with the read / write head without the risk of dragging in dirt particles into the disk receiving space.
Zu einer besonders robusten und gedrängten Bauweise wird beigetragen, wenn ferner das drehbare Motorgehäuse einen mit der Antriebswelle fest verbundenen Boden und eine dem Plattenaufnahmeraum zugewendete offene Oberseite hat sowie an seiner zylindrischen Innenfläche eine Dauermagnetanordnung trägt, und wenn die Halterung eine aus dem Motorgehäuse nach oben mittig herausragende Hülse, in welcher die Antriebswelle gelagert ist, und einen über dem Motorgehäuse liegenden, mit der Hülse fest verbundenen Montageflansch aufweist. Der Montageflansch wird vorteilhaft unmittelbar an der Trennwand angebracht.A particularly robust and compact design is contributed if the rotatable motor housing also has a with the drive shaft firmly connected bottom and an open top facing the disk receiving space and carries a permanent magnet assembly on its cylindrical inner surface and, if the bracket, one from the motor housing sleeve protruding upwards in the center, in which the drive shaft is mounted, and one above the motor housing has lying, fixedly connected to the sleeve mounting flange. The mounting flange is advantageous directly attached to the partition.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen 9 bis 12. Sie führen zu einer Anordnung, die eine vom Motor gesonderte, zusätzlichen Raum beanspruchende Steuereinheit und ein Verbindungskabel zwischen einer solchen Steuereinheit und den Motorwicklungen vermeidet. Die Antriebselektronik und die Drehzahlregelschal-Preferred further refinements of the invention emerge from the subclaims 9 to 12. They lead to a Arrangement that has a control unit that is separate from the engine and takes up additional space and a connecting cable between such a control unit and the motor windings. The drive electronics and the speed control switch
tung lassen sich so im Bereich der Umhüllenden des Motorgehäuses unterbringen. Die Antriebselektronik und die Drehzahlregelschaltung können auf einer oder auf beiden Seiten des Schaltungsträgers sitzen, der seinerseits in oder benachbart dem Motorgehäuse angeordnet sein kann und der zweckmäßig hinsichtlich seiner Abmessungen an das Motorgehäuse so angepaßt ist, daß er über dieses nicht hinaussteht. Die Motoranordnung bildet auf diese Weise eine in sich geschlossene Einheit, von der lediglich Leitungen zum Anschluß an eine externe Stromquelle abgehen. Die Gesamtanordnung bleibt leicht und ist in hohem Maße verläßlich.processing can be in the area of the envelope of the motor housing accommodate. The drive electronics and the speed control circuit can sit on one or both sides of the circuit carrier, which in turn is in or adjacent to it the motor housing can be arranged and expediently in terms of its dimensions to the motor housing is adapted so that it does not go beyond this. In this way, the motor arrangement forms a self-contained one Unit from which only lines for connection to an external power source extend. The overall arrangement remains light and is highly reliable.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments explained in more detail. In the accompanying drawings show:
Fig. 1 teilweise im Schnitt, eine SeitenansichtFig. 1 partially in section, a side view
eines Magnetplattenantriebs nach der Erfindung, in dessen Gehäuse eine bürstenlose Gleichstrommotoranordnung montiert ist,a magnetic disk drive according to the invention, in the housing of a brushless DC motor assembly is mounted,
Fig. 2 in kleinerem Maßstab eine schematischeFig. 2 is a schematic on a smaller scale
Draufsicht auf den einen Teil der Motoranordnung bildenden Schaltungsträger mit Antriebselektronik und Drehzahlregelschaltung, Top view of the circuit carrier forming part of the motor assembly with Drive electronics and speed control circuit,
Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene DraufsichtFig. 3 is a partially broken away plan view
auf den Magnetplattenantrieb nach Fig. 1, wobei die Gehäuseabdeckung und die Nabe weggelassen sind,on the magnetic disk drive according to FIG. 1, the housing cover and the hub are omitted
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Fig. 4 einen Querschnitt der MotoranordnungFigure 4 is a cross section of the engine assembly
undand
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei jeFig. 5 is a view similar to FIG. 1, each
doch auf der Außenfläche des Motorgehäuses eine Reihe von LüfterflugeIn sitzt.but there are a number of fan blades on the outer surface of the motor housing sits.
Der veranschaulichte Magnetplattenantrieb 68 ist mit einer Gleichstrommotoranordnung 10 ausgestattet. Diese weist einen konventionellen bürstenlosen Gleichstrommotor 11 mit einer drehbaren Antriebswelle 12, einem die Motorspulen, die Eisenkerne und die Dauermagnete (im folgenden näher erläutert) umschließenden Gehäuse 14, einer Antriebselektronik 16 für die Spulen und einer Drehzahlregelschaltung 18 auf, die mit der Antriebseleketronik 16 gekoppelt ist, um die Drehzahl der Welle 12 zu regeln. Die vorstehend genannten Komponenten des Motors 11 sind als solche bekannt. Sie bilden zusammen einen herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotor .The illustrated magnetic disk drive 68 is equipped with a DC motor assembly 10. This shows you conventional brushless DC motor 11 with a rotatable drive shaft 12, one of the motor coils, the iron cores and the permanent magnets (explained in more detail below) enclosing housing 14, drive electronics 16 for the coils and a speed control circuit 18, which is coupled to the drive electronics 16 in order to regulate the speed of the shaft 12. The above Components of the engine 11 are known as such. Together they form a conventional brushless DC motor .
Mit einem feststehenden Teil oder einer zentralen Abstützung oder Halterung 22 des Motors 11 ist ein ringförmiger Schaltungsträger 20 verbunden, auf dem die Antriebselektronik und die Drehzahlregelschaltung 18 montiert sind, so daß diese gemeinsam mit dem Motor 11 eine kompakte E:nheit bilden und eine vom Motor gesonderte Steuereinheit entfällt.With a fixed part or a central support or bracket 22 of the motor 11 is an annular circuit carrier 20 connected, on which the drive electronics and the speed control circuit 18 are mounted, so that these together with the motor 11 form a compact unit and there is no need for a control unit separate from the engine.
Entsprechend Fig. 1 sind die verschiedenen Komponenten 24 der Antriebselektronik 16 und der Drehzahlregelschaltung in einem Raum 26 zwischen dem oberen Rand 28 des Motorgehäuses 14 und einem ringförmigen Montageflansch 30 unterge-According to FIG. 1, the various components 24 of the drive electronics 16 and the speed control circuit in a space 26 between the upper edge 28 of the motor housing 14 and an annular mounting flange 30 under
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bracht, der mit der zentralen Halterung 22 starr verbunden ist. Von den Schaltungsstufen 16 und T8 gehen Leitungen 31 ab, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen werden können.brought, which is rigidly connected to the central bracket 22. Lines 31 go from circuit stages 16 and T8 that can be connected to a DC voltage source.
Zu der Anordnung 10 gehört ein Lüfter 32 mit einer Anzahl von Lüfterflügeln 33, der mit dem vom Boden des Gehäuses 14 nach unten vorstehenden einen Ende 34 der Welle 12 fest verbunden ist. Mit dem Lüfter 32 kann ein Kühlluftstrom seitlich und in Richtung des Pfeils 36 (Fig. 1) geführt werden. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform kann gemäß Fig. 5 eine Anzahl von Lüfterflügeln 33a an der Außenfläche des Gehäuses 14 angebracht sein, um sich mit diesem zu drehen. Diese Lüfterflügel lassen Kühlluft in der mittels Pfeilen 36a angedeuteten Weise strömen.The arrangement 10 includes a fan 32 with a number of fan blades 33, the one from the bottom of the housing 14 downwardly protruding one end 34 of the shaft 12 is firmly connected. With the fan 32, a cooling air flow can laterally and in the direction of arrow 36 (Fig. 1). According to a modified embodiment For example, a number of fan blades 33a can be attached to the outer surface of the housing 14 as shown in FIG to turn this one. These fan blades allow cooling air to flow in the manner indicated by means of arrows 36a.
Fig. 4 zeigt im einzelnen den Aufbau des Motors 11. Die Welle 12 ist mit dem Boden 40 des Gehäuses 14 über eire Buchse 38 fest verbunden. Das Gehäuse 14 hat eine offene Oberseite 42, so daß eine die Welle umgebende, mittig angeordnete Hülse 44 aus dem Gehäuse nach oben herausragen kann. Die Hülse 44 bildet einen Teil der zentralen Halterung 22; sie sitzt mit Preßsitz in einer mit dem Flansch 30 einteilig verbundenen Nabe 46. Die Welle 12 ist in der Hülse 44 über zwei Lager 48 drehbar gelagert, so daß die Welle und das Gehäuse 14 gegenüber der Hülse und dem Flansch 30 rotieren, wenn der Flansch in fester Lage mit Bezug auf benachbarte Bauteile montiert ist, wie dies im folgenden näher erläutert ist. Zwei in Abstand voneinander liegende Sicherungsringe 50 halten die Lager an Ort und Stelle. Eine von einem Sicherungsring 54 gehaltene Bellview-Scheibenanordnung 52 spannt die Welle gegenüber der Hülse 44 nach oben vor. 4 shows the structure of the motor 11 in detail. The shaft 12 is firmly connected to the bottom 40 of the housing 14 via a bushing 38. The housing 14 has an open upper side 42 so that a centrally arranged sleeve 44 surrounding the shaft can protrude upwards from the housing. The sleeve 44 forms part of the central bracket 22; it is seated with a press fit in a hub 46 integrally connected to the flange 30. The shaft 12 is rotatably mounted in the sleeve 44 via two bearings 48, so that the shaft and the housing 14 rotate with respect to the sleeve and the flange 30 when the flange is mounted in a fixed position with respect to adjacent components, as is explained in more detail below. Two spaced apart retaining rings 50 hold the bearings in place. A Bellview washer assembly 52 held by a locking ring 54 biases the shaft upward relative to the sleeve 44.
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if An der Innenfläche des Gehäuses 14 ist eine Anzahl vonIf on the inner surface of the housing 14 is a number of
Dauermagneten 56 befestigt, die sich zusammen mit dem Gehäuse drehen. Diese Magnete umfassen Eisenkerne 58 für eine Anzahl von Spulen 60 und 62. Die Magnete 56, Kerne 58 und Spulen 60 und 62 stellen konventionelle Bauelemente von bürstenlosen Gleichstrommotoren dieser Art dar. Das Gehäuse 14 und die Magnete 56 bilden den Rotor des Mcbors 11.Permanent magnets 56 attached, which are together with the housing turn. These magnets comprise iron cores 58 for a number of coils 60 and 62. The magnets 56, 58 cores and coils 60 and 62 constitute conventional components of brushless DC motors of this type. The housing 14 and the magnets 56 form the rotor of the Mcbor 11.
Der ringförmige Schaltungsträger 20 hat im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser wie das Gehäuse 14 und der Flansch 30. Der Schaltungsträger 20 liegt damit innerhalb der Umhüllenden des Motors 11 und bildet zusammen mit diesem eine kompakte Einheit. Der Schaltungsträger 20 weist eine durchgehende mittlere öffnung 64 (Fig. 2) auf, die von ausreichender Größe ist, um den Schaltungsträger über die Hülse 44 zu schieben und gegen eine untere, flache Stirnfläche 66 der Nabe 46' anzulegen (Fig. 4) . Der Schal Lungsträger 20 ist an der Stirnfläche 66 auf beliebige, zweckentsprechende Weise festgelegt, beispielsweise durch Befestigungselemente oder einen Kleber. Die axiale Länge der Nabe 46 ist ausreichend groß bemessen, um die Komponenten 24 in dem Raum 26 unterbringen zu können, ohne daß dabei der Flansch 30 störend im Weg ist.The annular circuit carrier 20 has essentially the same outer diameter as the housing 14 and the flange 30. The circuit carrier 20 is thus within the envelope of the motor 11 and together with it forms one compact unit. The circuit carrier 20 has a continuous central opening 64 (FIG. 2) which is of sufficient size The size is to push the circuit carrier over the sleeve 44 and against a lower, flat end face 66 the hub 46 'to apply (Fig. 4). The scarf lung carrier 20 is on the end face 66 on any, appropriate Way fixed, for example by fasteners or an adhesive. The axial length of the hub 46 is sufficient dimensioned large in order to be able to accommodate the components 24 in the space 26 without the flange 30 being disruptive is in the way.
Der Magnetplattenantrieb 68 weist entsprechend den Fign. 1 und 3 ein Gehäuse 70 mit einem Unterteil 72 und einer abnehmbaren Abdeckung 74 auf. Der über dem Unterteil 72 innerhalb der Abdeckung 74 liegende Raum 76 kann zwei drehbare Magnetplatten 78 und 80 aufnehmen, die an einer Nabe 82 befestigt sind, die ihrerseits mit dem oberen Ende der Welle 12 einstellbar und lösbar verbunden werden kann.The magnetic disk drive 68 has according to FIGS. 1 and 3, a housing 70 with a lower part 72 and a removable one Cover 74 open. The space 76 overlying the lower part 72 within the cover 74 can have two rotatable Magnetic plates 78 and 80 which are attached to a hub 82, which in turn with the upper end of the shaft 12 can be connected adjustable and detachable.
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Das Unterteil 72 bildet einen Raum 84 zur Aufnahme der Motoranordnung 10. Es weist einen oberen Steg 86 auf, mit dem der Flansch 30 lösbar verbunden ist, beispielsweise mit Hilfe von Befestigungsschrauben oder dergleichen. In dieser Lage reicht die Welle 12 durch eine Öffnung 90 im Steg 86 hindurch, so daß das obere Ende der Welle in den Raum 76 hineinragt und die Nabe 82 mit der Welle 12 verbunden werden kann, um sich gemeinsam mit dieser in dem Raum 76 zu drehen. Wird bei der Motoranordnung 10 der Lüfter 32 vorgesehen, dann ist er mit dem unteren Ende der Welle 12 verbunden und bläst Kühlluft in Richtung des Pfeils 36 in einen seitlichen Bereich 102, der Leiterplatten und andere elektronische Komponenten enthalten kann, die mit verschiebbaren Lese/Schreibköpfen 94 (Fig. 1) verbunden sind, die den Magnetplatten 78 und 80 zugeordnet sind.The lower part 72 forms a space 84 for receiving the motor assembly 10. It has an upper web 86 with which the flange 30 is releasably connected, for example with the aid of Fastening screws or the like. In this position, the shaft 12 extends through an opening 90 in the web 86, see above that the upper end of the shaft protrudes into the space 76 and the hub 82 can be connected to the shaft 12 to itself to rotate together with this in the room 76. If the fan 32 is provided in the motor arrangement 10, then it is included connected to the lower end of the shaft 12 and blows cooling air in the direction of arrow 36 in a lateral area 102, the May contain circuit boards and other electronic components fitted with sliding read / write heads 94 (Fig. 1) associated with the magnetic disks 78 and 80.
Die Motoranordnung 10 ist am Unterteil 72 angebracht, wobei der Flansch 30 mit dem Steg 86 verbunden ist. Im Betrieb wird der Antriebselektronik 16 und der Drehzahlregelschaltung 18 Strom zugeführt, so daß der Motor 11 zu laufen beginnt. Dadurch drehen sich die Welle 12 und das Gehäuse 14 innerhalb des Raums 84 gegenüber dem Flansch 30 und der Halterung 22. Bei rotierendem Motorgehäuse 14 werden die Magnetplatten 78 und 80 gegenüber den Köpfen 94 gedreht, während der Schaltungsträger 20 stationär bleibt. Die Lüfterflügel 33 oder 33a laufen zusammen mit dem Gehäuse 14 um und bilden seitlich gerichtete Kühlluftströme aus.The motor assembly 10 is attached to the lower part 72, the flange 30 being connected to the web 86. In operation will the drive electronics 16 and the speed control circuit 18 Power is supplied so that the motor 11 starts to run. This causes the shaft 12 and housing 14 to rotate within of the space 84 opposite the flange 30 and the bracket 22. With the motor housing 14 rotating, the magnetic plates 78 and 80 rotated with respect to the heads 94 while the circuit substrate 20 remains stationary. The fan blades 33 or 33a run together with the housing 14 and form laterally directed cooling air flows.
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