DE3419814C1 - Motorspindel fuer Magnetplattenspeicher - Google Patents

Motorspindel fuer Magnetplattenspeicher

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Description

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Die Erfindung betrifft eine Motorspindel für Magnetplattenspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Von Magnetplattenspeichern für elektronische Rechenanlagen wird eine möglichst hohe Speicherkapazität bei kleinsten möglichen geometrischen Abmessungen verlangt.
Dies gilt im besonderen Maße für solche Magnetplattenspeicher, die in Verbindung mit sogenannten personal computern eingesetzt oder in diese eingebaut werden.
Zur Erzielung einer maximalen Speicherkapazität, bei gegebenem Plattendurchmesser und gegebener Gesamthöhe des Laufwerks, ist die Ausnützung der gesamten verfügbaren Bauhöhe durch den Plattenstapel von besonderer Bedeutung.
Für Plattenspeicherantriebe sind riemengetriebene Spindeln bekannt, deren Welle am oberen Ende einen Flansch zur Aufnahme der Magnetplatten am unteren Ende eine Riemenscheibe für einen Flachriemen trägt. Der Antriebsmotor ist bei dieser Konstruktion seitlich neben dem Plattenstapel angebracht.
Diese Konstruktion wird insbesondere bei größeren Plattenspeichern in 14-Zoll-Technik angewandt.
Weiterhin bekannt sind zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift 33 27 123.2 Direktantriebe, bei denen der bürstenlose Gleichstrommotor unterhalb der die Platten tragenden Spindel angeordnet ist.
Bekannt sind außerdem aus der Patentschrift 8 66 814 Kleinstmotoren, zum Beispiel für Spielzeugeisenbahnen, bei denen aus Gewichtsgründen Kugeln unmittelbar in einem Blechziehteil lauf en, so daß auf herkömmliche Kugellager verzichtet werden kann. Das Blechteil ist Bestandteil des Gehäuses.
Weiterhin sind bekannt, zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 08 017, kombinierte Radial-/Axialwälzlager, bei denen die Axiallagerung durch Kugeln gebildet wird, die auf einem konischen Wellenende beziehungsweise einer Hülse mit konischer Stirnfläche abrollen. Das Außenteil ist in beiden Fällen ein kegelig eingebördeltes Blechteil.
Bekannt sind ferner Plattenspeicherantriebe in 51A1 Zoll-Technik, bei denen im Unterschied zur deutschen Offenlegungsschrift 33 27 123.2 ein bürstenloser Gleichstrommotor in das plattentragende Oberteil der Spindel integriert ist. Bei diesem Antrieb ist die Welle feststehend. Der Rotor ist in zwei herkömmlichen Kugellagern gelagert, deren Außenringe sich drehen. Das Statorpaket ist mit der feststehenden Welle verklebt. Derartige Lagerungen zeigen ungünstigeres Geräuschverhalten als solche mit rotierendem Innenring.
Der Plattendurchmesser des Festplattenlaufwerks ist genormt und beträgt 5V4 Zoll oder 133 mm. Ebenfalls genormt ist der Bohrungsdurchmesser der Platten, der bei 5V4 Zoll-Platten 40 mm beträgt.
Nicht genormt, aber international standardisiert, ist die Bauhöhe des kompletten Laufwerks einschließlich Gehäuse. Unterschieden werden »half height« und »full height«-Versionen. Die sogenannte »full height«-Ausführung begrenzt die Bauhöhe der Motorspindel auf ca. 80 mm, die Bauhöhe der Motorspindel für eine »half height«-Ausführung ist auf ca. 40 mm begrenzt.
Die Dicke der Platten und deren Teilung, das heißt, der axiale Abstand zweier Platten ist im Prinzip ebenfalls standardisiert, der axiale Mindestabstand ergibt sich aus der Bauhöhe Lese-Schreibkopfanordnung. Dabei ist bei gegebenem Plattendurchmesser, gegebener Bauhöhe des Laufwerks und gegebener Teilung, die mögliche Anzahl der Platten dann maximiert, wenn näherungsweise die gesamte lichte Bauhöhe des Laufwerks für den Plattenstapel ausgenutzt werden kann.
Bei einer Konstruktion, entsprechend deutscher Offenlegungsschrift 33,27 123.2, geht ein Teil der lichten Bauhöhe für den außenliegenden Motor verloren, da die Platte auf der Spindelhaube (Fig. 14, Bauteil 22) befestigt werden.
Eine kritische Größe für die motorische Auslegung eines Plattenspeicherantriebs ist die Hochlaufzeit, da die Lese-Schreibköpfe erst nach Erreichen einer gewissen Mindestdrehzahl von der Plattenoberfläche abheben. Diese Hochlaufzeit wird durch das Anlaufmoment des Motors bestimmt, im wesentlichen also von Motorgröße und Wirkungsgrad. Mit der Zahl der Platten nimmt demnach der Leistungsbedarf einer Motorspindel linear zu.
Die Ausführung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 33 27 123.2 hat den Nachteil, daß der höhere Leistungsbedarf nur durch Vergrößerung der Bauhöhe des Motor-Bauteils (26, F i g. 14) des außerhalb der Spindelhaube (Bauteil 22, F i g. 14) liegenden Motors erreichen läßt. Diese Maßnahme begrenzt die erreichbare Plattenanzahl, da die zulässige Bauhöhe der Motorspindel aus der Summe der Teilhöhen für Rotor und Plattenaufnahme gebildet wird. Eine größere Teilhöhe für den Plattenstapel vermindert die Resthöhe für den Rotor, wogegen ein höherer Leistungsbedarf für zusätzliche Platten eine größere Bauhöhe des Rotors erforderlich macht. Beide Forderungen sind gegenläufig, so daß in der Praxis Motorspindeln dieser Bauart für »full height«-Laufwerke mit mehr als 4—5 Platten nicht darstellbar sind, »half height«-Laufwerke können nur mit zwei Platten realisiert werden.
Dies ist nachteilig, da die Speicherkapazität derartiger Laufwerke unmittelbar von der Zahl der verwendeten Platten abhängt.
Die geschilderten Nachteile versucht die vorliegende Erfindung zu beseitigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motorspindel für Speicherplattenlaufwerke so auszubilden, daß sowohl
das Verhältnis von Statorquerschnitt und Rotorinnenfläche als auch der Lagerabstand und die Teilkreise der beiden Kugellager optimiert sind.
Dies wird erreicht gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Als Vorteil ergibt sich, daß auf diese Weise ein möglichst großer Teil der Gesamthöhe der Spindel vom Plattenteller genutzt wird.
Motorspindeln gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Bereitstellung größerer Speicherkapazitat bei gegebener Bauhöhe und höchster Laufgenauigkeit.
Für die weitere Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die F i g. 1 und 2 Bezug genommen.
Die Motorspindel ist motorseitig als Außenläufer gestaltet, die Welle (2) ist mit dem Rotor (3), der den Plattenstapel (1) trägt, fest verbunden. Das obere Lager (4) ist ein sogenanntes zerfallendes Lager, die äußere Laufbahn (5) ist Bestandteil der Statorbüchse (6), die innere Laufbahn (7) ist in die Welle (2) eingearbeitet, der Käfig (8) dieses Kugellagers ist selbsthaltend. Hierdurch wird eine problemlose Montierbarkeit des Lagers gewährleistet.
Über das untere, zweischultrige Kugellager (9) und eine Tellerfeder (10) wird das obere Lager (4) vorgespannt. Die Statorwicklung (11), die Statorbüchse (6) und die Leiterplatte (12) für die Hallsensoren bilden eine einbaufertige Einheit, die in die Fußplatte (13) eingepreßt wird. Die Abdichtung erfolgt zum Beispiel über eine Flüssigkeitsdichtung (14).
Die Motorspindel gemäß vorliegender Erfindung bietet folgende Vorteile:
Im Gegensatz zu einer bekannten Bauweise, bei der der Rotor sich um die feststehende Welle dreht, kann die notwendige hermetische Abdichtung gegen den Plattenraum mit nur einer Flüssigkeitsdichtung (14) vollständig abgedichtet werden. Dadurch ergibt sich der wesentliche Kostenvorteil, daß die Montage der Motorspindel weitgehend außerhalb von Reinräumen erfolgen kann und erst bei beziehungsweise nach Befüllung der Flüssigkeitsdichtung unter Reinraumbedingungen gearbeitet werden muß, also nur bei der Endreinigung, Funktionsprüfung und Verpackung der Motorspindel.
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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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- Leerseite -

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Motorspindel für Magnetplattenspeicher, wobei
in einem Rotor die übrigen Teile eines bürstenlosen Gleichstrommotors baulich integriert sind, mit einer Kugellager-Lagerung, die ein unteres zweischultriges Kugellager aufweist, wobei die Lagerung mittels einer Tellerfeder vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem als Außenläufer ausgebildeten Rotor (3) fest verbundene Welle (2) eine integrierte obere Lagerung (4) aufweist, deren äußere Laufbahn (5) Bestandteil der Statorbüchse (6) ist und deren innere Laufbahn (7) Bestandteil der Welle (2) ist, wobei die Statorbüchse in die Fußplatte (13) eingepreßt ist und die Vorspannung der Lagerung durch die Tellerfeder (10) über das untere zweischultrige Kugellager (9) gegen die Statorbüchse (6) erfolgt.
2. Motorspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vollständige Abdichtung des gesamten Rotorinnenraums mit einer einzigen Dichtung (14) erzielt wird.
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