DE-102025126759-A1 - FESTPLATTENLAUFWERKS-SCHWINGSPULENMOTOR-AKTOR MIT DRAHTSPULE GERINGER DICHTE UND SPULENVERSTEIFUNG HOHER DICHTE

Abstract

Eine Schwingspulenmotor-Baugruppe (VCMA), zum Beispiel für ein Festplattenlaufwerk, schließt eine Schwingspule mit geringer Dichte und eine innerhalb der Drahtspule angeordnete Spulenversteifung mit hoher Dichte ein. Die Schwingspule mit geringer Dichte, die kupferkaschiertes Aluminium oder Aluminiumdraht verwendet, ist konfiguriert, um die zweite Spulentorsionsmodusfrequenz der VCMA zu erhöhen und sie dadurch näher an die zweite Torsionsmodusfrequenz der Aktorarme zu bringen. In Verbindung damit ist die Versteifung mit hoher Dichte, die Stahl, Kupfer oder Zink verwendet, konfiguriert, um die Masse des VCMA zu erhöhen, um den Draht mit geringerer Dichte in Bezug auf den Schwerpunkt der VCMA um ihre Rotationsachse auszugleichen. Bei der Betrachtung unter Bedingungen der Vibrationen der Kundenbox und im Hinblick auf Positionsfehlersignale (PES) wird ein nicht unerheblicher Peak im PES-Spektrum aufgrund des zweiten Spulentorsionsmodus weitgehend eliminiert und die Stärke der PES wird auf etwa die Hälfte reduziert.

Inventors

• Takehiko Eguchi
• Hajime Eguchi

Assignees

• WESTERN DIGITAL TECHNOLOGIES, INC.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250708

Priority Date

20241106

Claims (20)

1. Datenspeicherungsvorrichtung, umfassend: Plattenmedien, die drehbar auf einer Spindel montiert sind; einen Kopfgleiter, umfassend einen Lese-Schreibkopf, der zum Schreiben auf ein zum Lesen von einem Plattenmedium der Plattenmedien konfiguriert ist; und einen Drehaktor, der konfiguriert ist, um den Kopfgleiter um einen Schwenkpunkt zu bewegen, um über die Betätigung durch eine Schwingspulenmotor-Baugruppe (VCM-Baugruppe) auf Abschnitte des Plattenmediums zuzugreifen, wobei die VCM-Baugruppe umfasst: eine Schwingspule, umfassend eine Drahtspule, wobei der Draht eine erste Dichte aufweist, und eine Versteifung, die innerhalb der Drahtspule angeordnet ist, wobei die Versteifung ein Material mit einer zweiten Dichte aufweist, die größer ist als die erste Dichte.
2. Datenspeicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Schwingspule konfiguriert ist, um eine Torsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe relativ zu einer Torsionsmodusfrequenz einer VCM-Baugruppe, die Draht mit einer höheren Dichte als der ersten Dichte aufweist, zu erhöhen.
3. Datenspeicherungsvorrichtung nach Anspruch 2 , wobei: die VCM-Baugruppe ferner eine Vielzahl von Armen umfasst, die von einem Schlitten ausgehen; und der Torsionsmodus ein zweiter Spulentorsionsmodus der VCM-Baugruppe ist, der einem Strukturdynamikmodus entspricht, bei dem der Schlitten und die Vielzahl von Armen in eine Richtung kippen und die VCM-Baugruppe in eine entgegengesetzte Richtung kippt.
4. Datenspeicherungsvorrichtung nach Anspruch 3 , wobei die Schwingspule konfiguriert ist, um die zweite Torsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe näher an eine zweite Torsionsmodusfrequenz der Vielzahl von Armen zu bringen.
5. Datenspeicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Versteifung mit der höheren zweiten Dichte konfiguriert ist, um die Masse der VCM-Baugruppe zu erhöhen, um den Draht mit der geringeren ersten Dichte in Bezug auf den Schwerpunkt der VCM-Baugruppe um ihre Rotationsachse auszugleichen.
6. Datenspeicherungsvorrichtung nach Anspruch 5 , wobei die Versteifung radial innerhalb der Drahtspule positioniert ist, sodass der Schwerpunkt der Versteifung in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Achse der Torsionsbewegung im Wesentlichen nahe der Achse der Torsionsbewegung liegt.
7. Datenspeicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei: der Draht aus einem Material aus einer Gruppe bestehend aus (i) kupferkaschiertem Aluminium und (ii) Aluminium aufgebaut ist; und das Versteifungsmaterial aus einem Material aus einer Gruppe bestehend aus (i) rostfreiem Stahl, (ii) Kupfer oder Kupferlegierung und (iii) Zink-Aluminium-Legierung aufgebaut ist.
8. Schwingspulenmotor-Baugruppe (VCM-Baugruppe), umfassend: eine Schwingspule, umfassend eine Drahtspule, wobei der Draht eine erste Dichte aufweist; und eine Versteifung, die innerhalb der Drahtspule angeordnet ist, wobei die Versteifung ein Material mit einer zweiten Dichte umfasst, die größer ist als die erste Dichte.
9. VCM-Baugruppe nach Anspruch 8 , wobei die Schwingspule konfiguriert ist, um eine Torsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe relativ zu einer Torsionsmodusfrequenz einer VCM-Baugruppe umfassend eine Schwingspule, die Draht mit einer höheren Dichte als der ersten Dichte aufweist, zu erhöhen.
10. VCM-Baugruppe nach Anspruch 9 , ferner umfassend: eine Vielzahl von Armen, die von einem Schlitten ausgehen; und wobei der Torsionsmodus ein zweiter Spulentorsionsmodus der VCM-Baugruppe ist, der einem Strukturdynamikmodus entspricht, bei dem der Schlitten und die Vielzahl von Armen in eine Richtung kippen und die Schwingspule in eine entgegengesetzte Richtung kippt.
11. VCM-Baugruppe nach Anspruch 10 , wobei die Schwingspule konfiguriert ist, um die zweite Torsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe näher an eine zweite Torsionsmodusfrequenz der Vielzahl von Armen zu bringen.
12. VCM-Baugruppe nach Anspruch 8 , wobei die Versteifung mit der höheren zweiten Dichte konfiguriert ist, um die Masse der VCM-Baugruppe zu erhöhen, um den Draht mit der geringeren ersten Dichte in Bezug auf den Schwerpunkt der VCM-Baugruppe um ihre Rotationsachse auszugleichen.
13. VCM-Baugruppe nach Anspruch 12 , wobei die Versteifung radial innerhalb der Drahtspule positioniert ist, sodass der Schwerpunkt der Versteifung in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Achse der Torsionsbewegung im Wesentlichen nahe der Achse der Torsionsbewegung liegt.
14. VCM-Baugruppe nach Anspruch 8 , wobei: der Draht aus einem Material aus einer Gruppe bestehend aus (i) kupferkaschiertem Aluminium und (ii) Aluminium aufgebaut ist.
15. VCM-Baugruppe nach Anspruch 14 , wobei: das Versteifungsmaterial aus einem Material aus einer Gruppe bestehend aus (i) rostfreiem Stahl, (ii) Kupfer oder Kupferlegierung und (iii) Zink-Aluminium-Legierung aufgebaut ist.
16. Festplattenlaufwerk, umfassend die VCM-Baugruppe nach Anspruch 15 .
17. Verfahren zum Herstellen einer Schwingspulenmotor-Baugruppe, das Verfahren umfassend: Bilden einer Schwingspule, die eine Drahtspule aufweist, wobei der Draht eine erste Dichte aufweist, die konfiguriert ist, um eine zweite Spulentorsionsmodusfrequenz der Schwingspulenmotor-Baugruppe relativ zu einer zweiten Spulentorsionsmodusfrequenz einer Schwingspulenmotor-Baugruppe umfassend eine Schwingspule, die Draht mit einer Dichte aufweist, die höher ist als die erste Dichte, zu erhöhen; und Anordnen einer Versteifung im Inneren der Drahtspule, wobei die Versteifung ein Material mit einer zweiten Dichte umfasst, die größer ist als die erste Dichte, und konfiguriert ist, um den Schwerpunkt der Schwingspulenmotor-Baugruppe um ihre Rotationsachse im Wesentlichen auszubalancieren.
18. Verfahren nach Anspruch 17 , wobei: das Bilden der Schwingspule das Bilden mit einem Drahtmaterial aus einer Gruppe bestehend aus (i) kupferkaschiertem Aluminium und (ii) Aluminium einschließt; und das Anbringen der Versteifung das Anbringen eines Versteifungsmaterials, das aus einem Material aus einer Gruppe bestehend aus (i) rostfreiem Stahl, (ii) Kupfer oder Kupferlegierung und (iii) Zink-Aluminium-Legierung aufgebaut ist, einschließt.
19. Festplattenlaufwerk (HDD), umfassend: Plattenmedien, die drehbar auf einer Spindel montiert sind; Mittel zum Lesen von einem und Schreiben auf ein Plattenmedium der Plattenmedien; und einen Drehaktor, der konfiguriert ist, um die Mittel zum Lesen und Schreiben zu bewegen, um über die Betätigung durch eine Schwingspulenmotor-Baugruppe (VCM-Baugruppe) auf Abschnitte des Plattenmediums zuzugreifen, wobei die VCM-Baugruppe umfasst: eine Schwingspule, die eine Drahtspule umfasst, eine Versteifung, die innerhalb der Drahtspule angeordnet ist, eine Vielzahl von Armen, die von einem Schlitten ausgehen, und Mittel zum Erhöhen einer zweiten Spulentorsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe, die einem Strukturdynamikmodus entspricht, bei dem der Schlitten und die Vielzahl von Armen in eine Richtung kippen und die Schwingspule in eine entgegengesetzte Richtung kippt, relativ zu einer zweiten Spulentorsionsmodusfrequenz einer VCM-Baugruppe, die ansonsten keine solchen Mittel umfasst.
20. HDD nach Anspruch 19 , wobei: das Mittel zum Erhöhen der zweiten Spulentorsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe konfiguriert ist, um die zweite Torsionsmodusfrequenz der VCM-Baugruppe näher an eine zweite Torsionsmodusfrequenz der Vielzahl von Armen zu bringen; und die VCM-Baugruppe ferner Mittel zum im Wesentlichen Ausbalancieren des Schwerpunkts der VCM-Baugruppe um ihre Rotationsachse umfasst.

Description

GEBIET DER AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsformen der Erfindung können sich allgemein auf Datenspeicherungsvorrichtungen wie Festplattenlaufwerke und insbesondere auf Ansätze zum Verbessern der Strukturdynamik der Schwingspulenmotor-Baugruppe in einem Festplattenlaufwerk beziehen. HINTERGRUND Ein Festplattenlaufwerk (HDD) ist eine nicht-flüchtige Speicherungsvorrichtung, die in einem Schutzgehäuse untergebracht ist und digital codierte Daten auf einer oder mehreren kreisförmigen Platten mit magnetischen Oberflächen speichert. Wenn ein HDD in Betrieb ist, wird jede Magnetaufzeichnungsplatte durch ein Spindelsystem schnell gedreht. Daten werden von einer Magnetaufzeichnungsplatte gelesen und auf diese geschrieben, wobei ein Lese-Schreibwandler (oder Lese-Schreib-„Kopf“), der durch einen Aktor über einer spezifischen Stelle einer Platte positioniert wird, verwendet wird. Ein Lese-Schreibkopf verwendet Magnetfelder zum Schreiben von Daten auf die und Lesen von Daten von der Oberfläche einer Magnetaufzeichnungsplatte. Ein Schreibkopf verwendet den Stromfluss durch seine Spule, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Elektrische Impulse werden an den Schreibkopf gesendet, mit unterschiedlichen Mustern positiver und negativer Ströme. Der Strom in der Spule des Schreibkopfes erzeugt ein örtlich eingegrenztes magnetisches Feld durch den Spalt zwischen dem Kopf und der Magnetplatte, das wiederum einen kleinen Bereich auf dem Aufzeichnungsmedium magnetisiert. Ein HDD schließt mindestens eine Kopf-Kardan-Aufhängung (Head Gimbal Assembly, HGA) ein, die im Allgemeinen einen Gleiter einschließt, in dem der Lese-Schreibkopf und eine Aufhängung untergebracht sind. Jeder Gleiter ist an dem freien Ende einer Aufhängung befestigt, die wiederum von dem starren Arm eines Aktors auskragt. Mehrere Aktorarme können zu einer einzigen beweglichen Einheit kombiniert werden, einer Kopf-Stapel-Baugruppe (Head Stack Assembly, HSA), die üblicherweise über ein rotierendes Schwenklagersystem verfügt. Die Aufhängung eines herkömmlichen HDD schließt üblicherweise einen relativ steifen Lastträger mit einer Montageplatte an seinem unteren Ende ein, die an dem Betätigungsarm befestigt ist und an deren freiem Ende eine Biegung angebracht ist, die den Gleiter und seinen Lese-Schreibkopf trägt. Da die Anzahl und die Leistungsfähigkeit von vernetzten Rechnersystemen zunehmen, besteht ein Bedarf an mehr Datenspeicherungssystemkapazität. Cloud Computing und Datenverarbeitung in großem Maßstab erhöhen ferner den Bedarf an digitalen Datenspeicherungssystemen, die in der Lage sind, erhebliche Datenmengen zu übertragen und zu speichern. Zu diesem Zweck ist eine Erhöhung der Speicherungskapazität von HDDs eines der ständigen Ziele bei der Weiterentwicklung der HDD-Technologie. Bei modernen HDDs sind betriebsbedingte Vibrationen (auch als „Customer Box Vibration“, Vibrationen in Kundenboxen, bezeichnet) eine der Hauptursachen für Spurfehlregistrierung (Track Misregistration, TMR), wobei TMR allgemein die tatsächliche Position eines Spurfolge-/Servokopfs relativ zu seiner Sollposition bezeichnet, d. h. die Varianz der Abweichung des Lese-Schreibkopfs von der Mitte einer Datenspur. Hauptursachen für betriebsbedingte Vibrationen sind (a) akustische Anregung durch Luftdruckschwankungen, die von Kühllüftern herrühren, und (b) strukturell übertragene externe Vibrationen. Alle Ansätze, die in diesem Abschnitt beschrieben werden können, sind Ansätze, die verfolgt werden könnten, aber nicht notwendigerweise Ansätze, die zuvor konzipiert oder verfolgt wurden. Daher sollte, sofern nicht anders angegeben, nicht angenommen werden, dass jeder der in diesem Abschnitt beschriebenen Ansätze lediglich aufgrund seiner Aufnahme in diesen Abschnitt als Stand der Technik qualifiziert ist. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Ausführungsformen werden exemplarisch und nicht beschränkt in den Figuren der beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, veranschaulicht:1 ist eine Draufsicht, die ein Festplattenlaufwerk (HDD) gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schwingspulenmotor-Baugruppe (Voice-Coil-Motor-, VCM-Baugruppe) gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;3A ist eine perspektivische Ansicht, die die Strukturdynamik einer VCM-Baugruppe veranschaulicht;3B ist eine Diagrammansicht, die einen zweiten Spulentorsionsmodus der VCM-Baugruppe von 3A veranschaulicht;4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine VCM-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; und5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Schwingspulenmotor-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG Generell werden Ansätze zur Verbesserung der Strukturdynamik eines Aktorsystems in einem Festplattenlaufwerk beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken der Erklärung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis d