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WO1999008271A1 - Hard disk storage device with drive mechanism and protection against contamination - Google Patents

Hard disk storage device with drive mechanism and protection against contamination Download PDF

Info

Publication number
WO1999008271A1
WO1999008271A1 PCT/EP1998/004805 EP9804805W WO9908271A1 WO 1999008271 A1 WO1999008271 A1 WO 1999008271A1 EP 9804805 W EP9804805 W EP 9804805W WO 9908271 A1 WO9908271 A1 WO 9908271A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hard disk
air
disk memory
bearings
memory according
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/004805
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Brunk
Original Assignee
Precision Motors Deutsche Minebea Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Precision Motors Deutsche Minebea Gmbh filed Critical Precision Motors Deutsche Minebea Gmbh
Publication of WO1999008271A1 publication Critical patent/WO1999008271A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B17/00—Guiding record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor
    • G11B17/02—Details
    • G11B17/038—Centering or locking of a plurality of discs in a single cartridge
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B33/00—Constructional parts, details or accessories not provided for in the other groups of this subclass
    • G11B33/14—Reducing influence of physical parameters, e.g. temperature change, moisture, dust
    • G11B33/1446—Reducing contamination, e.g. by dust, debris

Definitions

  • the present invention relates to a drive for a hard disk memory according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a hard disk memory has become known from Japanese publication 8-331821, in which a fixed shaft, to which a winding head is fastened, is arranged on a stator in a manner known per se. Bearings spaced apart from one another are attached to the shaft and carry a rotor on which one or more magnetic data carriers are arranged in a rotationally fixed manner.
  • Hard disk storage the air is sucked in from the outside through the filter disk and - in an undesirable manner - is carried through the ball bearings into the disk storage space, with the risk that corresponding contaminants can be torn off the bearings and entered into the clean room.
  • JP 4-89685 A JP 61-90382 A further hard disk storage are known, in which an internal air exchange is shown in a closed clean room. There is no connection to the atmosphere. However, the air flows past the unprotected bearings, which means that there is a risk that oil particles will be torn out of the bearings and carried into the clean room.
  • the invention is therefore based on the object of developing a hard disk drive with a drive that works under clean room conditions so that the risk of
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • the essence of the invention lies in the fact that, according to the invention, air is now equalized in the self-contained clean room of the hard disk memory, according to the invention there is no ventilation to the outside and that this air equalization is such that it does not hit the bearings.
  • the air volume at the interfaces of the storage plates has to strive radially to avoid radial and frictional forces caused by the rotation of the motor and the flanged storage plates. This creates a vacuum inside the engine.
  • particles from inside the engine are also flushed into the air space of the HDD. This contamination can be severe Malfunctions up to a total failure of the HDD result.
  • pressure equalization can be achieved without the air having to flow along contaminated surfaces. This means that no more particles are released. With this principle, there is no air exchange with the ambient air outside the HDD.
  • the system is a closed loop.
  • the essence of the invention is therefore to steer a circuit air flow which is inevitably established in such a way that it does not hit the bearings or sweep past the bearings.
  • venting to the outside is thus avoided, and for the first time the air pressure differences in the clean room caused by the rotation of the hard disks are compensated for by the bypass air duct according to the invention.
  • the bearings can be encapsulated or sealed. Further constructive features as well as preferred embodiments emerge from the subclaims. All known seals, including labyrinth seals, magnetic seals and the like, can be used as seals.
  • the encapsulation of the bearings can be done by enclosing these bearings in one-piece or multi-part plastic housings or by casting or sealing the bearings.
  • Figure 1 Schematic of a section through a
  • Figure 2 Schematic of a section through a
  • Figure 3 A spindle motor in a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a spindle motor which is known per se and which consists of a stator plate 1 on which a hub 2 is fastened in a rotationally fixed manner.
  • the hub 2 carries two superimposed bearings 3, 4 which are in turn connected with their outer, rotatable part to a rotor 7 in a rotationally fixed manner.
  • the stator plate 1 also carries a winding head 5 which is arranged all around in a winding space 6 of the stator.
  • the rotor 7 also includes a permanent magnetic magnet ring 11 and a magnetically conductive yoke ring 12.
  • the rotor 7 is connected in a rotationally fixed manner to a plurality of data carriers 15 which rotate in an interior 13 of a housing 14 which is sealed off in an airtight manner.
  • the interior 13 of the housing 14 is accessible to the atmosphere via labyrinth-shaped seals (not shown in more detail), the length of the seals of these labyrinth seals being chosen so large that ideally no air exchange takes place with the atmosphere. This is a major difference from the Japanese pre-release.
  • one or more bores 8 are arranged in the hub 2 or parallel to the hub with corresponding parallel bores, which are connected in an air-tight manner to a bypass channel 9, which runs from the radial interior to the radial exterior through the Stator plate 1 is passed.
  • this bypass channel 9 it can be z. B. to act on the circumference evenly offset at an angle of 120 ° channels extending radially outwards, the respective bypass channel 9 opening into the air gap 10 between the radially outer air gap between the stator plate 1 and the rotor 7.
  • FIG. 2 shows a possibility of how the winding space 6 can also be compensated with such a bypass air flow.
  • air flow 22 first flows through the radially inner air gap 16, flows through the winding space 6 and then enters the radially outer air gap 10 through a channel 17 in the stator plate 1, where the channel 17 opens into this air gap 10.
  • the channel 17 is generally always present in known spindle motors, so that it is essential that only air-tight bores pass through the hub 2 and are air-tightly connected to radially outwardly directed bypass channels 9.
  • the invention is not restricted to the illustrated embodiments of the spindle motors. It is of course possible to interchange the stator with the rotor and to create the analog direction of movement, and other constructions of spindle motors are also encompassed by the present invention. The only thing that matters is that the radially inner parts of the spindle motor are connected in an air-tight manner to the radially outer parts of the spindle motor via corresponding air-guiding bores, one or more bypass channels being able to be used.
  • vent shown in Figure 3 can be present in an alternative embodiment, i. H. it can either be vented at the bottom via the bypass duct 9 or alternatively optionally vented at the top via the bypass duct 26 and in a third embodiment both venting with the bypass ducts 9 and 26 can also be present.
  • An air exchange with the surroundings is not planned.
  • the housing 14 with its interior 13 is essentially closed off from the atmosphere and only - if at all - has access to the atmosphere via long labyrinth seals, so that Corresponding particles cannot penetrate from the atmosphere into the interior through the labyrinth route, so that the interior 13 is closed off particle-free from the atmosphere.
  • a corresponding pressure equalization can therefore take place between the interior 13 and the atmosphere, but no significant air exchange should take place.
  • the present invention now shows that it is possible for the first time with the measures described for the arrangement of bypass channels that take place in the interior

Landscapes

  • Rotational Drive Of Disk (AREA)

Abstract

The invention relates to a hard disk storage device with a drive mechanism, consisting essentially of a stator and a driveable rotor (7). According to the invention, the hard disk storage device is equipped with at least one data carrier. The stator and rotor are enclosed in relation to the environment. Air is exchanged in the clean room of the hard disk storage device without ventilation to the outside, said clean room being closed in itself. The invention also provides that the bearings (3, 4) are enclosed and are located beyond the current of air to prevent particles from said bearings from being introduced into the clean room.

Description

Festplattenspeicher mit Antrieb wd g^hutz gegenHard disk drive with wd ^ g Conservation against
VoT-iin-riai ni iTiqynVoT-iin-riai ni iTiqyn
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Antrieb für einen Festplattenspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a drive for a hard disk memory according to the preamble of patent claim 1.
Aus der japanischen Veröffentlichung 8-331821 ist ein derartiger Festplattenspeicher bekannt geworden, bei dem in an sich bekannter Weise auf einem Stator eine feststehende Welle angeordnet ist, an welcher ein Wicklungskopf befestigt ist. Auf der Welle sind voneinander beabstandete Lager befestigt, welche einen Rotor tragen, auf dem drehfest ein oder mehrere magnetische Datenträger angeordnet sind.Such a hard disk memory has become known from Japanese publication 8-331821, in which a fixed shaft, to which a winding head is fastened, is arranged on a stator in a manner known per se. Bearings spaced apart from one another are attached to the shaft and carry a rotor on which one or more magnetic data carriers are arranged in a rotationally fixed manner.
Bei derartigen Festplattenspeichern besteht stets das Problem, daß in dem Reinraum, in dem die Datenträger rotieren, Schmutzpartikel von dem Antrieb her eingetragen werden können.With such hard disk memories, there is always the problem that dirt particles can be introduced by the drive in the clean room in which the data carriers rotate.
In der gesagten japanischen Vorveröffentlichung JP 8-331821 soll das Eindringen von Schmutzpartikeln aus dem Antrieb in den Reinraum dadurch vermieden werden, daß eine Entlüftung des Wickelraumes des Antriebes nach außen hin durch die Nabe erfolgt. Wenn der Wickelkopf sich aufgrund desIn Japanese publication JP 8-331821 said, the penetration of dirt particles from the drive into the clean room is to be avoided by venting the winding space of the drive to the outside through the hub. If the winding head is
Stromdurchflusses erwärmt, wird nämlich das Luftvolumen vergrößert und dieses sich vergrößernde Luftvolumen soll nach außen abgeleitet werden. Hierbei ist gezeigt, daß eine zentrale Bohrung in der Nabe vorhanden ist, die nach außen führt und die nach außen durch eine Filterscheibe abgedichtet wird. Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß es einen Zugang zur äußeren Atmosphäre gibt, welcher Zugang lediglich durch eine Filterscheibe abgedeckt wird. Dadurch besteht aber die Gefahr, daß trotz des Vorhandenseins der Filterscheibe von außen her Verunreinigungen in den Reinraum eingetragen werden, und im übrigen besteht der Nachteil, daß entsprechende Druckunterschiede, die aufgrund der Rotation im Reinraum entstehen, durch die besagte Entlüftung im Wickelraum nicht beseitigt werden. Bei dieser Druckschrift besteht sogar der Nachteil, daß beim Betrieb eines derartigenCurrent flow heated, namely the air volume is increased and this increasing air volume is to be discharged to the outside. It is shown here that there is a central bore in the hub which leads to the outside and which is sealed to the outside by a filter disk. However, such an arrangement has the disadvantage that there is access to the outside atmosphere, which access is only covered by a filter disk. As a result, there is a risk that, despite the presence of the filter disk, contaminants will be introduced into the clean room from the outside, and for the rest there is the disadvantage that corresponding pressure differences which arise due to the rotation in the clean room are not eliminated by said ventilation in the winding room . In this document there is even the Disadvantage that in the operation of such
Festplattenspeichers die Luft durch die Filterscheibe von außen her angesaugt wird und - in nicht erwünschter Weise - durch die Kugellager in den Plattenspeicherraum getragen wird, wobei die Gefahr besteht, daß entsprechende Verunreinigungen von den Lagern abgerissen und in den Reinraum eingetragen werden könne .Hard disk storage the air is sucked in from the outside through the filter disk and - in an undesirable manner - is carried through the ball bearings into the disk storage space, with the risk that corresponding contaminants can be torn off the bearings and entered into the clean room.
Mit der DE 33 40 170 AI , der JP 4-89685 A, der JP 61-90382 A sind weitere Festplattenspeicher bekannt geworden, bei denen ein interner Luf austausch in einem abgeschlossenen Reinraum gezeigt ist. Es besteht keine Verbindung zur Atmosphäre. Allerdings strömt die Luft an den ungeschützten Lagern vorbei, wodurch die Gefahr besteht, daß Ölpartikel aus den Lagern herausgerissen werden und in den Reinraum hinein getragen werde .With DE 33 40 170 AI, JP 4-89685 A, JP 61-90382 A further hard disk storage are known, in which an internal air exchange is shown in a closed clean room. There is no connection to the atmosphere. However, the air flows past the unprotected bearings, which means that there is a risk that oil particles will be torn out of the bearings and carried into the clean room.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Festplattenspeicher mit Antrieb, der unter Reinraumbedingungen arbeitet, so weiterzubilden, daß die Gefahr derThe invention is therefore based on the object of developing a hard disk drive with a drive that works under clean room conditions so that the risk of
Verunreinigungen in den Festplattenspeicherraum wesentlich verringert wird.Contamination in the hard disk space is significantly reduced.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.To achieve the object, the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß nun erfindungsgemäß ein Luftausgleich in dem in sich abgeschlossenen Reinraum des Festplattenspeichers erfolgt, wobei erfindungsgemäß keinerlei Entlüftung nach außen hin erfolgtund daß dieser Luftausgleich so geführt ist, daß er die Lager nicht trifft.The essence of the invention lies in the fact that, according to the invention, air is now equalized in the self-contained clean room of the hard disk memory, according to the invention there is no ventilation to the outside and that this air equalization is such that it does not hit the bearings.
Das Luftvolumen an den Grenzflächen der Speicherplatten hat durch Reibung und Zentrifugalkräfte durch die Rotation des Motors und der angeflanschten Speicherplatten das Bestreben radial auszuweichen. Dadurch entsteht im Innern des Motors ein Unterdruck. Wenn Luft in diesen Motorraum nachströmt, werden damit auch Partikel aus dem Inneren des Motors in den Luftraum der HDD gespül . Diese Kontamination kann schwere Funktionsstörungen bis hin zu einem Totalausfall der HDD nach sich ziehen. Durch einen Bypass, der den Innenraum kurzschließt kann ein Druckausgleich erzielt werden, ohne daß die Luft an verunreinigten Flächen entlangströmen muß. Damit werden keine Partikel mehr freigesetzt. Es besteht bei diesem Prinzip keinerlei Luftaustausch mit der Umgebungsluft außerhalb der HDD. Das System ist ein geschlossener Kreislauf.The air volume at the interfaces of the storage plates has to strive radially to avoid radial and frictional forces caused by the rotation of the motor and the flanged storage plates. This creates a vacuum inside the engine. When air flows into this engine compartment, particles from inside the engine are also flushed into the air space of the HDD. This contamination can be severe Malfunctions up to a total failure of the HDD result. By means of a bypass that short-circuits the interior, pressure equalization can be achieved without the air having to flow along contaminated surfaces. This means that no more particles are released. With this principle, there is no air exchange with the ambient air outside the HDD. The system is a closed loop.
Dieser Kreislauf-Luftstrom -der aufgrund der erfindungsgemäßen Bypassführung zwangsläufig entsteht - ist nun erfindungsgemäß so geführt, daß er nicht an den Lagern vorbeiführt. Darüber hinaus sind die Lager mit einer Kapselung gegen das Austreten von Partikeln geschützt, sodaß hierdurch doppelte Sicherheit besteht, daß keine Partikel aus den Lagern in den Luftstrom eingetragen werden.This circulation air flow - which inevitably arises due to the bypass guide according to the invention - is now guided according to the invention in such a way that it does not bypass the bearings. In addition, the bearings are encapsulated to protect against the escape of particles, so that there is double certainty that no particles from the bearings are introduced into the air flow.
Das Wesen der Erfindung liegt demnach darin, einen zwangsläufig sich einstellenden Kreislaufluftstro so zu lenken, daß er nicht die Lager trifft oder an den Lagern vorbeistreicht.The essence of the invention is therefore to steer a circuit air flow which is inevitably established in such a way that it does not hit the bearings or sweep past the bearings.
Erfindungsgemäß wird also eine Entlüftung nach außen vermieden, und es werden nun erstmals die durch die Drehung der Festplatten entstehenden Luftdruckunterschiede im Reinraum durch die erfindungsgemäße Bypass-Luftführung ausgeglichen.According to the invention, venting to the outside is thus avoided, and for the first time the air pressure differences in the clean room caused by the rotation of the hard disks are compensated for by the bypass air duct according to the invention.
Es wurde nämlich festgestellt, daß beim Betrieb eines derartigen Festplattenspeichers am radial außen liegenden Umfang der Datenträger ein höherer Luftdruck besteht als vergleichsweise im Drehmittelpunkt der Nabe, was dazu führt, daß die Luft das Bestreben hat, sich auszugleichen und von dem Ort höheren Luftdrucks in den Ort niedrigeren Luftdrucks zurückströmt. Hierbei wurde nun festgestellt, daß derartige Entlüftungsphänomene gerade in unerwünschter Weise durch die Verunreinigungen tragenden Lager erfolgen, was dazu führt, daß dann schließlich auch der Reinraum des HDD mit Partikeln verunreinigt wird.It has been found that when such a hard disk storage is used on the radially outer circumference of the data carrier, there is a higher air pressure than in the center of rotation of the hub, which means that the air tends to balance itself and from the location of higher air pressure in the Flows back to the location of lower air pressure. It has now been found that venting phenomena of this type take place in an undesirable manner due to the bearings carrying contaminants, which leads to the fact that the clean room of the HDD is finally also contaminated with particles.
Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, in der Nähe des Drehmittelpunktes, das heißt, in der Nabe, eine axiale, die Nabe luftschlüssig durchsetzende Bohrung (oder Schlitz oder Durchbruch) anzuordnen, die zentrisch oder exzentrisch die Nabe durchsetzt . An diese Bohrung schließen sich radiale Kanäle luftschlüssig an, die von den radial außenliegenden Bereichen des Plattenspeichers radial einwaärts gerichtet sind.For this reason, it is proposed to have an axial, near the center of rotation, that is, in the hub Arrange hub (or slot or breakthrough) that penetrates in an air-tight manner and that passes through the hub centrally or eccentrically. Radial channels adjoin this bore in an air-tight manner, which are directed radially inward from the radially outer regions of the disk storage.
Statt eine zirkulären Luftführung mit einer (oder mehreren) axialen Bohrungen in Verbindung mit radialen Kanälen kann auch nur eine Luftführung über radiale Kanäle vorgesehen werden.Instead of a circular air duct with one (or more) axial bores in connection with radial ducts, only one air duct via radial ducts can also be provided.
Es werden hierbei bewußt Entlüftungen im radial äußeren Raum des Reinraumes in luftschlüssiger Verbindung zu den radial innenliegenden Teilen geführt, wobei die Lagerräume nicht mit durchspült werden und von diesen Ausgleichsluftströmen freigehalten werden, um zu vermeiden, daß in unerwünschter Weise Kontaminationen aus den Lagern in den Reinraum herausgetragen werden.There are deliberately vented in the radially outer space of the clean room in an air-tight connection to the radially inner parts, whereby the storage rooms are not flushed through and are kept free of these compensating air streams in order to avoid contamination from the bearings in the clean room in an undesirable manner be carried out.
Die Lager können gekapselt bzw. abgedichtet sein. Weitere konstruktive Merkmale sowie bevorzugte Ausfuhrungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Als Dichtungen können alle bekannten Dichtungen, einschließlich Labyrinthdichtungen, Magnetdichtungen und dgl. verwendet werden. Die Kapselung der Lager kann durch Einschließen dieser Lager in ein- oder mehrteilige Kunststoffgehäuse oder auch durch Vergießen oder Versiegeln der Lager erfolgen.The bearings can be encapsulated or sealed. Further constructive features as well as preferred embodiments emerge from the subclaims. All known seals, including labyrinth seals, magnetic seals and the like, can be used as seals. The encapsulation of the bearings can be done by enclosing these bearings in one-piece or multi-part plastic housings or by casting or sealing the bearings.
Es können also sämtliche bekannten ^Containment-Technologien^ verwendet werden, die dafür sorgen, daß aus den Lagern keine Partikel austreten.All known ^ containment technologies ^ can therefore be used, which ensure that no particles escape from the bearings.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject matter of the present invention results not only from the subject matter of the individual patent claims, but also from the combination of the individual patent claims with one another.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents, including the summary, in particular the spatial training shown in the drawings are considered claimed according to the invention insofar as they are new compared to the prior art, individually or in combination.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing several possible embodiments. Here, from the drawings and their description, further features and advantages of the invention that are essential to the invention emerge.
Es zeigen:Show it:
Figur 1: Schematisiert einen Schnitt durch einenFigure 1: Schematic of a section through a
Spindelmotor in einer ersten Ausführungsform;Spindle motor in a first embodiment;
Figru la: Ein Druck-Durchmeser-Diagramm;Figru la: A pressure-diameter diagram;
Figur 2 : Schematisiert einen Schnitt durch einenFigure 2: Schematic of a section through a
Spindelmotor in einer zweiten Ausführungsform;Spindle motor in a second embodiment;
Figur 3: Einen Spindelmotor in einer dritten Ausfuhrungsform.Figure 3: A spindle motor in a third embodiment.
In Figur 1 ist ein an sich bekannter Spindelmotor dargestellt, der aus einer Statorplatte 1 besteht, auf der eine Nabe 2 drehfest befestigt ist. Die Nabe 2 trägt übereinanderliegend zwei voneinander beabstandete Lager 3,4, die ihrerseits mit ihrem äußeren, drehbaren Teil mit einem Rotor 7 drehfest verbunden sind.FIG. 1 shows a spindle motor which is known per se and which consists of a stator plate 1 on which a hub 2 is fastened in a rotationally fixed manner. The hub 2 carries two superimposed bearings 3, 4 which are in turn connected with their outer, rotatable part to a rotor 7 in a rotationally fixed manner.
Die Statorplatte 1 trägt im weiteren einen Wickelkopf 5, der in einem Wickelraum 6 des Stators ringsumlaufend angeordnet ist.The stator plate 1 also carries a winding head 5 which is arranged all around in a winding space 6 of the stator.
Zum Rotor 7 gehört in ansich bekannter Weise noch ein permanentmagnetischer Magnetring 11 und ein magnetisch leitfähiger Rückschlußring 12.In a manner known per se, the rotor 7 also includes a permanent magnetic magnet ring 11 and a magnetically conductive yoke ring 12.
Der Rotor 7 ist drehfest mit mehreren Datenträgern 15 verbunden, die in einem Innenraum 13 eines ansich luftdicht abgeschlossenen Gehäuses 14 rotieren. Der Innenraum 13 des Gehäuses 14 ist über nicht näher dargestellte, labyrinthförmige Dichtungen zur Atmosphäre hin zugänglich, wobei die Dichtungslänge dieser Labyrinthdichtungen so groß gewählt ist, daß im Idealfall kein Luftaustausch mit der Atmosphäre stattfindet. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu der japanischen Vorveröffentlichung.The rotor 7 is connected in a rotationally fixed manner to a plurality of data carriers 15 which rotate in an interior 13 of a housing 14 which is sealed off in an airtight manner. The interior 13 of the housing 14 is accessible to the atmosphere via labyrinth-shaped seals (not shown in more detail), the length of the seals of these labyrinth seals being chosen so large that ideally no air exchange takes place with the atmosphere. This is a major difference from the Japanese pre-release.
Es hat sich nun gemäß der Figur la gezeigt, daß bei einem derartigen rotierenden Festplattenspeicher bei der Position 19 (d. h. also radial auswärts) der Datenträger 15 eine höhere Luftgeschwindigkeit ergibt als bei dem radial innenliegenden Teil dieser Datenträger 15, wo bei Position 20 eine niedrigere Luftgeschwindigkeit 21 erreicht wird. Weil also die Luftgeschwindigkeit vom radial inneren Teil des Innenraumes 13 zum radial äußeren Teil ansteigt, kommt es zu entsprechenden Druckunterschieden, und es gibt Tendenzen während des Betriebes, daß sich der Druck schlagartig ausgleicht. Ein derartiger Druckausgleich hat bisher in unerwünschter Weise auch durch die Lager 3,4 stattgefunden, wodurchIt has now been shown according to FIG. 1 a that with such a rotating hard disk storage at position 19 (ie, radially outward), the data carrier 15 results in a higher air speed than in the radially inner part of this data carrier 15, where at position 20 a lower air speed 21 is reached. Because the air speed increases from the radially inner part of the interior 13 to the radially outer part, there are corresponding pressure differences, and there are tendencies during operation that the pressure suddenly equalizes. Such pressure equalization has so far also taken place undesirably through the bearings 3, 4
Verunreinigungen in den Innenraum 13 gerissen wurden.Contaminants were torn into the interior 13.
Dies wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, daß in der Nabe 2 oder parallel zur Nabe mit entsprechenden Parallelbohrungen eine oder mehrere Bohrungen 8 angeordnet sind, welche luftschlüssig mit einem Bypasskanal 9 verbunden sind, der von dem radialen Innenraum zu dem radialen Außenraum durch die Statorplatte 1 hindurchgeführt ist. Bei diesem Bypasskanal 9 kann es sich z. B. um drei am Umfang gleichmäßig im Winkel von 120° versetzte Kanäle handeln, die sich strahlenförmig nach außen erstrecken, wobei der jeweilige Bypasskanal 9 in den Luftspalt 10 zwischen dem radial äußeren Luftspalt zwischen der Statorplatte 1 und dem Rotor 7 mündet.This is now avoided according to the present invention in that one or more bores 8 are arranged in the hub 2 or parallel to the hub with corresponding parallel bores, which are connected in an air-tight manner to a bypass channel 9, which runs from the radial interior to the radial exterior through the Stator plate 1 is passed. In this bypass channel 9, it can be z. B. to act on the circumference evenly offset at an angle of 120 ° channels extending radially outwards, the respective bypass channel 9 opening into the air gap 10 between the radially outer air gap between the stator plate 1 and the rotor 7.
Es ergibt sich dann die in Pfeilrichtungen in Figur 1 angegebene Kreislaufluftströmung 22, welche einen Druckausgleich zwischen dem radial innenliegenden Teil 20 und dem radial außenliegenden Teil 19 des Innenraumes 13 bewirkt. Wegen diesem zwangsläufigen Druckausgleich kann es dann nicht mehr zu diesen schlagartigen Ausgleichsphänomenen kommen, welche den Lagerraum der Lager 3,4 in unerwünschter Weise durchspülen. Die Lager 3,4 sind also absichtlich von dieser Ausgleichsströmung ausgenommen, so daß nicht mehr die Gefahr besteht, daß Luft aus diesen Lagerräumen und aus den umgebenden Teilen dieser Lager herausgerissen wird.The result is the circulating air flow 22 indicated in the arrow directions in FIG. 1, which effects a pressure equalization between the radially inner part 20 and the radially outer part 19 of the interior 13. Because of this inevitable pressure equalization, it is then no longer possible for these abrupt equalizing phenomena to occur, which flush the storage space of the bearings 3, 4 in an undesirable manner. The bearings 3, 4 are therefore deliberately excluded from this compensating flow, so that there is no longer any danger that air will be torn out of these storage rooms and from the surrounding parts of these bearings.
Es versteht sich von selbst, daß ein Druckunterschied - wie in Figur la dargestellt - nicht nur zwischen den Positionen 19,20 besteht, sondern auch im Bereich zwischen diesen Positionen, d. h. z. B. auch in dem Wicklungskopf ist einem derartigen Druckunterschied ausgesetzt, und die Figur 2 zeigt eine Möglichkeit, wie auch der Wicklungsraum 6 mit einer derartigen Bypassluftströmung ausgeglichen werden kann.It goes without saying that a pressure difference - as shown in Figure la - not only exists between the positions 19, 20, but also in the area between these positions, i. H. z. B. also in the winding head is exposed to such a pressure difference, and FIG. 2 shows a possibility of how the winding space 6 can also be compensated with such a bypass air flow.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß von den Wicklungsköpfen 5 praktisch keine Verunreinigungen ausgehen, so daß auch dieser Wicklungsraum 6 in den Ausgleichsluftstrom einbezogen werden kann, so wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Hier sind wiederum drei kürzere Bypasskanäle 9 in der Statorplatte eingearbeitet und sind luftschlüssig einerseits mit der Längsbohrung in der Nabe 2 verbunden, die aus Fertigungsgründen an ihrer Unterseite fest mit einer zugeordneten Scheibe 23 verschlossen ist. Der durch den Bypasskanal 9 strömendeIt has been found that practically no impurities emanate from the winding heads 5, so that this winding space 6 can also be included in the compensating air flow, as shown in FIG. Here, in turn, three shorter bypass channels 9 are incorporated in the stator plate and are air-tightly connected on the one hand to the longitudinal bore in the hub 2, which for manufacturing reasons is firmly closed on its underside with an associated disk 23. The one flowing through the bypass duct 9
Luftstrom 22 durchströmt erfindungsgemäß zunächst den radial innenliegenden Luftspalt 16, durchströmt den Wickelraum 6 und tritt dann durch einen Kanal 17 in der Statorplatte 1 in den radial außenliegenden Luftspalt 10 ein, wo der Kanal 17 in diesen Luftspalt 10 mündet.According to the invention, air flow 22 first flows through the radially inner air gap 16, flows through the winding space 6 and then enters the radially outer air gap 10 through a channel 17 in the stator plate 1, where the channel 17 opens into this air gap 10.
Der Kanal 17 ist bei bekannten Spindelmotoren in der Regel immer vorhanden, so daß es wesentlich ist, daß lediglich luftschlüssige Bohrungen durch die Nabe 2 hindurchführen und mit radial nach außen gerichteten Bypasskanalen 9 luftschlüssig verbunden sind.The channel 17 is generally always present in known spindle motors, so that it is essential that only air-tight bores pass through the hub 2 and are air-tightly connected to radially outwardly directed bypass channels 9.
In Figur 3 ist als weiteres Beispiel dargestellt, daß die Nabe 2 vollständig verschlossen ist und keinerlei luftführende Bohrungen trägt, wobei dann ein Druckausgleich nur noch im radial äußeren Bereich stattfindet, nämlich im Bereich des radial außenliegenden Luftspaltes 10 in Verbindung zu einer noch weiter radial außenliegenden Öffnung 18, wobei die beiden Teile durch radial nach außen führende Bypasskanäle 9 verbunden sind, durch welche wiederum die erwähnte Luftströmung 22 strömt.In Figure 3 it is shown as a further example that the hub 2 is completely closed and no air leading Bores carries, then a pressure equalization only takes place in the radially outer region, namely in the region of the radially outer air gap 10 in connection with an even further radially outer opening 18, the two parts being connected by radially outwardly leading bypass channels 9, through which again the aforementioned air flow 22 flows.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen der Spindelmotoren beschränkt. Es ist selbstverständlich möglich, den Stator mit dem Rotor zu vertauschen und die analoge Bewegungsrichtung zu schaffen, und ebenso sind andere Konstruktionen von Spindelmotoren von der vorliegenden Erfindung umschlossen. Es kommt immer lediglich darauf an, möglichst die radial innenliegenden Teile des Spindelmotors über entsprechende luftführende Bohrungen mit den radial außenliegenden Teilen des Spindelmotors luftschlüssig zu verbinden, wobei einer oder mehrere Bypasskanäle verwendet werden können.The invention is not restricted to the illustrated embodiments of the spindle motors. It is of course possible to interchange the stator with the rotor and to create the analog direction of movement, and other constructions of spindle motors are also encompassed by the present invention. The only thing that matters is that the radially inner parts of the spindle motor are connected in an air-tight manner to the radially outer parts of the spindle motor via corresponding air-guiding bores, one or more bypass channels being able to be used.
In Figur 3 ist beispielsweise dargestellt, daß auch im Deckelbereich des Gehäuses 14 ein derartiger Luftausgleich stattfindet, wo erkennbar ist, daß der Luftausgleich zwischen einer radial innenliegenden Öffnung 24 zu einer radial außenliegenden Öffnung 25 über einen zugeordneten Bypasskanal 26 erfolgt.In Figure 3 it is shown, for example, that such an air equalization also takes place in the cover area of the housing 14, where it can be seen that the air equalization takes place between a radially inner opening 24 to a radially outer opening 25 via an associated bypass channel 26.
Die in Figur 3 dargestellte Entlüftung (oben und unten) kann in alternativer Ausfuhrungsform vorhanden sein, d. h. es kann entweder eine Entlüftung unten über den Bypasskanal 9 erfolgen oder auch wahlweise eine Entlüftung oben über den Bypasskanal 26 und in einer dritten Ausführungsform können auch beide Entlüftungen mit den Bypasskanalen 9 und 26 vorhanden sein. Ein Luftaustausch mit der Umgebung ist nicht vorgesehen.The vent shown in Figure 3 (above and below) can be present in an alternative embodiment, i. H. it can either be vented at the bottom via the bypass duct 9 or alternatively optionally vented at the top via the bypass duct 26 and in a third embodiment both venting with the bypass ducts 9 and 26 can also be present. An air exchange with the surroundings is not planned.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es also wichtig, daß das Gehäuse 14 mit seinem Innenraum 13 im wesentlichen von der Atmosphäre abgeschlossen ist und nur - wenn überhaupt - Zugang zur Atmosphäre über lange Labyrinthdichtungen hat, so daß entsprechende Partikel von der Atmosphäre in den Innenraum nicht durch die Labyrinthstrecke dringen können, so daß also der Innenraum 13 von der Atmosphäre her partikelfrei abgeschlossen wird. Es kann also ein entsprechender Druckausgleich zwischen dem Innenraum 13 und der Atmosphäre stattfinden, aber es sollte kein wesentlicher Luftaustausch stattfinden.In the present invention it is therefore important that the housing 14 with its interior 13 is essentially closed off from the atmosphere and only - if at all - has access to the atmosphere via long labyrinth seals, so that Corresponding particles cannot penetrate from the atmosphere into the interior through the labyrinth route, so that the interior 13 is closed off particle-free from the atmosphere. A corresponding pressure equalization can therefore take place between the interior 13 and the atmosphere, but no significant air exchange should take place.
Die vorliegende Erfindung zeigt nun, daß es erstmals möglich ist, mit den beschriebenen Maßnahmen der Anordnung von Bypasskanalen die im Innenraum stattfindendenThe present invention now shows that it is possible for the first time with the measures described for the arrangement of bypass channels that take place in the interior
Luftausgleichsphänomene zu beherrschen und damit zu verhindern, daß aus den im Innenraum angeordneten, Verschmutzungen abgebenden Teilen in unerwünschter Weise derartige Verschmutzungsteilchen in den Innenraum gelangen. To master air-balancing phenomena and thus to prevent such dirt particles from entering the interior in the interior, which emit pollution, in an undesirable manner.
ZEICHNUNGSLEGENDEDRAWING LEGEND
1. Statorplatte1. Stator plate
2.Nabe2nd hub
3. Lager3rd camp
4. Lager4th camp
5.Wickelkopf 6.Wickelraum5. winding head 6. winding space
7.Rotor7.Rotor
8.Bohrung8.Bore
9.Bypasskanal9.Bypass channel
10.Luftspalt 11.Magnetring10. Air gap 11. Magnet ring
12.Rückschlußring12. Yoke ring
13. Innenraum13. Interior
14.Gehäuse14. Housing
15.Datenträger 16. Luftspalt15.Disk 16. Air gap
17. Kanal17th channel
18.Öffnung18.Opening
19.Position19th position
20.Position 21.Luftgeschwindigkeit20. Position 21. Air speed
22. Luftströmung22. Air flow
23.Scheibe23rd disc
24.Öffnung24.Opening
25.Öffnung 26. Bypasskanal 25th opening 26th bypass channel

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Festplattenspeicher mit Antrieb, im wesentlichen bestehend aus einem Stator und einem antreibbaren Rotor, der mit mindestens einem Datenträger bestückt ist, wobei Stator und Rotor gegenüber der Umgebung gekapselt sind, wobei ein Luftaustausch in dem in sich abgeschlossenen Reinraum des Festplattenspeichers ohne Entlüftung nach außen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (3,4) gekapselt sind und außerhalb des Luftstromes liegen.1. Hard disk storage with drive, consisting essentially of a stator and a drivable rotor, which is equipped with at least one data carrier, the stator and rotor being encapsulated from the environment, with an air exchange in the self-contained clean room of the hard disk storage without ventilation to the outside takes place, characterized in that the bearings (3, 4) are encapsulated and lie outside the air flow.
2. Festplattenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontrollierte Luftführung2. Hard disk memory according to claim 1, characterized in that a controlled air flow
(8, 9, 10;8, 9, 10, 16;10, 18;24, 25) zwischen radial innen liegenden und radial außen liegenden Stellen nach Art eines internen Druckausgleichs vorgesehen ist.(8, 9, 10; 8, 9, 10, 16; 10, 18; 24, 25) between radially inner and radially outer locations is provided in the manner of an internal pressure equalization.
3. Festplattenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kontrollierte Luftführung aus mindestens einer axialen Bohrung (8) besteht, welche die feststehende Nabe (2) durchsetzt.3. Hard disk drive according to claim 2, characterized in that the controlled air duct consists of at least one axial bore (8) which passes through the fixed hub (2).
4. Festplattenspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (8) die Nabe (2) zentrisch durchsetzt.4. Hard disk memory according to claim 3, characterized in that the bore (8) passes through the hub (2) centrally.
5. Festplattenspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (8) die Nabe (2) exzentrisch durchsetzt.5. Hard disk memory according to claim 3, characterized in that the bore (8) passes through the hub (2) eccentrically.
6. Festplattenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein im wesentlichen radial verlaufender Bypasskanal (9,26) vorhanden ist.6. Hard disk memory according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one substantially radially extending bypass channel (9.26) is present.
7. Festplattenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) des Festplattenspeichers mit einer oder mehreren Öffnungen (18,24,25) zum Anschluß an den jeweiligen Bypasskanal (9,26) versehen ist. 7. Hard disk memory according to one of claims 1 to 6, characterized in that the housing (14) of the hard disk memory is provided with one or more openings (18, 24, 25) for connection to the respective bypass channel (9.26).
8. Festplattenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) mit einer Labyrinthdichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet ist 8. Hard disk memory according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing (14) is sealed with a labyrinth seal from the environment
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