Vibration of disk drive spindle is one of the major limiting factors in achieving higher track densities in hard disk drives. Vibration of a BLDC motor is a coupled phenomenon between mechanical characteristics and magnetic origins through the motor air-gap. In this paper, radial magnetic forces for symmetric and asymmetric BLDC motor are calculated with respect to the various rotor eccentricity using analytic method. Based on the results of the radial magnetic forces, transient whirl responses of the spindle motor are analyzed using finite element and transfer matrices. Results show that an asymmetric motor has a worse effects on unbalanced magnetic forces and vibration when mechanical and magnetic coupling exists.
The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings (HDB) in an HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Reynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigen value problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.
The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings in a HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Raynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigenvalue problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.
Head Disk Interface (HDI) in a Hard Disk Drive (HDD) has decreased to achieve high areal density. Thus, the contact between a slider and a disk becomes more important. The contact between the slider and the disk can cause severe wear and damage of both the slider and the disk. Especially, Touch Down (TD) that the contact occurs continuously and repeatedly is extremely dangerous. Therefore, it is necessary to analyze the unstable bouncing vibration of the slider in head-disk interface. In this paper, we investigate the characteristic and causes of the Touch Down.
최근 고성능의 SSD(Solid State Drive)가 등장하면서 단일노드의 입출력 성능이 대폭 상향되었다. 이에 SSD를 기반으로 하는 차세대 저장장치 플랫폼이 주목을 받게 되었고, 고속 연산이 필요한 서버 또는 데이터 센터 등에서 SSD 기반 저장장치를 구축하는 시도가 증가하고 있다. 그러나 SSD는 단위용량당 비용이 고가이기 때문에, SSD 기반 저장장치를 구성하기에는 아직 어려움이 있다. 따라서, 본 논문은 저가와 큰 용량이 장점인 HDD(Hard Disk Drive)와 SSD가 통합된 저장장치에서 파일을 관리하는 소프트웨어 HyPLVM(Hybrid Priority Logical Volume Manager)을 소개한다. HyPLVM은 사용자가 접근하는 파일, 디렉터리를 분석하여 파일에 우선순위를 부여하고, 이 우선순위 값에 따라 높으면 SSD에, 낮으면 HDD에 저장되도록 관리한다. 이로써, 접근빈도가 많은 파일에 한에서 SSD로 구성된 저장장치와 버금가는 입출력 성능을 산출하면서 저장장치 구축비용을 절감한다.
Kim, Dong-Woohn;Lee, Jin-Koo;Park, No-Cheol;Park, Young-Pil
Journal of Mechanical Science and Technology
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제17권5호
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pp.679-690
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2003
As the rate of increase in areal density of the HDD has accelerated, dynamic characteristics of the HDD actuator need to be improved with respect to the performance of the tracking servo and shock transmission. Therefore, it is important to analyze the vibration characteristic of the HDD actuator that consists of the VCM part, E-block and pivot bearing. In this paper, vibration modes of the HDD actuator are investigated the using finite element and experimental modal analyses methods. To develop a detailed finite element model, finite element models of each components of the actuator assembly are constructed and tuned to the results of the EMA. The VCM coil is modeled as an equivalent finite element model that has an orthotropic material property using auto-model updating program. Auto-model updating program with improved sensitivity based iterative method is applied to build a detailed finite element model using the result of the EMA. A detailed finite element model of the HDD actuator is then constructed and analyzed.
The HDD(hard disk drive) using Load/unload(L/UL) technology includes the benefits which are increased areal density, reduced power consumption and improved shock resistance than those of contact-start-stop(CSS). It has been widely used in portable hard disk drive and will become the key technology for developing the small form factor hard disk drive. The main objects of L/UL are no slider-disk contact or no media damage. For realizing those, we must consider many design parameters in L/UL system. In this paper, we focus on lift-off force. The 'lift-off' force, defined as the minimum air bearing force, is another very important indicator of unloading performance. A large amplitude of lift-off force increases the ramp force, the unloading time, the slider oscillation and contact-possibility. To minimize 'lift-off' force we optimizes the slider and suspension using the integrated optimization frame, which automatically integrates the analysis with the optimization and effectively implements the repetitive works between them. In particular, this study is carried out the optimal design considering the process of modes tracking through the entire optimization processes. As a result, we yield the equation which can easily find a lift-off force and structural optimization for suspension.
The vibration of the hard disk drive (HDD) systems, which comprises flexible disks, flexible shafts, bearings, and base structures, are analyzed by a finite element method (FEM) to cope with complicated coupling effects between them. The natural frequencies and mode shapes of the uncoupled, axial and bending coupled vibrations are calculated. Modal testing of the HDD systems is performed to validate the finite element analysis (FEA) results. Good agreement was obtained between the computed and experimental results. Sizing design sensitivity analysis (DSA) of the system was performed with the thickness of base structure and bearing stiffness as design variables. The DSA results tell how can I increase or decrease eigenvalue of the system effectively.
Various types of latch designs for hard disk drives using load/unload mechanism have been introduced to protect undesired release motions of a voice coil motor(VCM) actuator from sudden disturbances. Recently, various inertia-type latches have been widely used because locking performance is better than that of other types of latch. However there has been a limit in the inertia type in order to guarantee perfect latch and unlatch operations because of changes in latch/unlatch conditions due to mechanical tolerance and temperature-dependent friction. In this paper, a reliable and robust magnetic latch mechanism is proposed through only simple modifications of coil and yoke shapes in order to overcome the mechanical limit of current inertia-type latches. This new magnetic latch does not have only a simple structure but it also ensures reliable operations and anti-shock performance. The operating mechanism of the proposed latch is theoretically analyzed and optimally designed using an electromagnetic simulation.
As track density needs to increase to the order of 10, 000 tpi, the suspension has become a critical component in hard disk drives. One of the main obstacles to attain high track density is the structural resonances of the suspension in lateral direction. We investigate the suspension dynamics through the experimental modal analysis and the finite element method. An LDV (Laser Doppler Vibrometer) is employed to measure the response of the suspension which is excited by a shaker and an inpulse hammer for the free condition and the loaded condition, respectively. After comparing the experimental and numerical results, we study how the initial geometry of the bend region affects the suspension dynamics. It is found that the natural frequency of the sway mode decreases as the bend ratio and the bend angle increase. The shape of torsional mode changes as the mass of a slider increases, resulting in a local decrease in the natural frequency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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