Motor hard diska

Motor hard diska

Hard disk je kompaktna mehatronička komponenta i za njegov motor nije dostupno puno prostora. Sa druge strane, motori hard diskova (tzv “spindle motori”) moraju biti u mogućnosti da generišu obrtni moment dovoljno veliki da bi se magnetne ploče okretale željenom brzinom. Ovo suštinski znači da je krucijalni zahtev, postavljen pred spindle motore, da odnos njihove snage i zapremine bude veliki.

Motori hard diskova namenjeni su radu pri velikim brzinama u dugom vremenskom periodu. Ovaj princip je sam po sebi problematičan i može lako dovesti do defekta. U jednom periodu, u industriji hard diskova, bio je prisutan trend stalnog porasta brzine okretanja motora, pa su pojedini uređaji dostizali i brzine preko 15,000 rpm.

Treba imati u vidu da je kontrola brzine obrtanja ploča, tj. preciznog dostizanja i održavanja željene brzine, vrlo značajna za obavljanje osnovnih funkcija hard diska – čitanja i pisanja podataka. Sa povećanjem kapaciteta hard diskova, tj. povećanjem gustine podataka zapisanih na pločama, kontrola brzine okretanja motora postaje sve teži zadatak.

Dodatni uslovi postavljeni pred spindle motore su: nizak nivo buke, niska cena, mala potrošnja električne energije i što manje zagrevanje u toku rada. Sve pomenute uslove, u većoj ili manjoj meri, zadovoljavaju jednosmerni elektromotori bez četkica (“brushless DC electric motor”). Ovi motori na rotoru imaju permanentni magnet, dok se kroz statorske namotaje propušta struja koja dovodi do zakretanja rotora.

Strujom, koja prolazi kroz statorske namotaje, upravlja se elektronskim sklopom, tzv. invertorom, koji zamenjuje klasični komutator (kolektor). U sklopu motora postoji i senzor položaja rotora, na osnovu koga se upravlja radom samog invertora.

motor-hard-diska

 

Slika 1: Konfiguracija motora DiamondMax10 hard diska (s leva na desno):
jezgro statora, nosač ploča (“šeširić”) i osovinica rotora, poklopac koji pričvršćuje ploče za nosač

Obrtni delovi spindle motora su osovinica rotora (“spindle”) i nosač ploča (“šeširić”) sa stalnim magnetom. Jezgro statora je kruto vezano za kućište hard diska. Uležištenje osovinice rešeno je primenom, ranije kotrljajnih, a danas gotovo isključivokliznih ležajeva. Nosač ploča je kruto vezan za osovinu rotora, a za njega je zavrtnjima vezan pričvršćivač ploča. Na taj način magnetne ploče rotiraju zajedno sa osovinicom rotora.

Na starijim modelima hard diskova glavno opterećenje spindle motora nastajalo je prilikom njegovog pokretanja usled lepljenja feritnih jezgara glava diska za magnetne ploče. Uvođenjem principa parkiranja glava na rampu ovaj problem je rešen. Danas, glavno opterećenje spindle motora potiče od otpora vazduha (“windage friction“) koji se javlja usled velike brzine okretanja ploča.

Na rešavanju ovog problema uveliko rade timovi stručnjaka vodećih svetskih proizvođača hard diskova. Najčešće pominjano rešenje jeste punjenje unutrašnjosti hard diskova helijumom. Rad spindle motora i obrtanje ploča u kontrolisanoj sredini smanjili bi otpor vazduha i opterećenje motora, a, sa druge strane, omogućili bi veći broj obrtaja i brži rad hard diskova.

Nastavak uskoro…

Žarko Damjanović