Brevet FR2551576A1 — publié le 19850308

i 2551576 La présente invention concerne une mémoire à disques magnétiques qui permet d'améliorer la densité d'enregistrement sur des disques magnétiques. Dans une mémoire à disques magnétiques de type courant, des disques magnétiques sont montés sur un arbre, qui, à son tour, est supporté dans un carter par un palier à billes Le palier à billes est lubrifié par un lubrifiant comme de l'huile ou de la graisse et un rotor monté sur l'arbre se trouve 10 en face d'un stator monté dans le carter Un boitier disposé au-dessus de l'arbre est monté sur le carter et ce boitier ferme hermétiquement une pièce tournante qui, par l'intermédiaire d'un filtre ou non, fait communiquer le gaz du boitier avec l'atmosphère. Les billes, le chemin de roulement intérieur, le chemin de roulement extérieur et le dispositif de maintien du palier à billes ne sont pas complètement sphériques ni circulaires et le palier à billes comporte une partie qui tourne tout en étant fermement 20 en contact Par conséquent, dans le palier à billes, des vibrations irrégulières se produisent pendant la rotation et ces dernières entrainent des vibrations de l'arbre et des disques magnétiques Des signaux sont enregistrés sous forme de pistes concentriques sur 25 les disques magnétiques mais, étant donné que ces disques vibrent, les intervalles entre des pistes enregistrées circulaires voisines ne peuvent être réduits pour augmenter la densité d'enregistrement. En outre, quand le palier à billes tourne, de la poussière, des matières étrangères et des substances volatiles s'échappent du lubrifiant du palier et adhèrent sur la surface des disques magnétiques et sur la surface d'une tête magnétique opposée à ces disques Par conséquent, la lecture et l'écriture 35 des disques magnétiques deviennent impossibles et la tête magnétique vient en contact avec les disques avec la poussière intercalée, ce qui peut endommager la tête magnétique Pour éviter la contamination des 2 2551576 disques magnétiques et des têtes, un joint du type à contact, un joint du type sans contact ou un joint à fluide magnétique est quelquefois utilisé pour un palier à billes Mais ces structures de joints ne sont pas parfaites quand le couple devient important ou l'étanchéité est insuffisante, et de plus, elles sont coûteuses Par ailleurs, le palier à billes développe un fort moment de frottement, et par conséquent, la puissance du moteur est grande et il est 10 difficile d'en réduire les dimensions De plus, le palier à billes et le moteur comprenant un rotor et un stator comme mécanisme d'entrainement développent de la chaleur et cette chaleur est transférée de façon non uniforme de sorte que les températures des différen15 tes parties des disques magnétiques ne sont pas uniformes. Les diverses parties des disques magnétiques subissent une dilatation termique non uniforme et par conséquent, il se produit un écart de positionnement dans les diverses parties des disques magnétiques de sorte que la densité d'enregistrement sur-les disques ne peut être améliorée. Un objet de l'invention est donc de proposer une mémoire à disques magnétiques qui permet d'améliorer la densité d'enregistrement sur des disques magnétiques. 25 Selon l'invention, des disques magnétiques sont montés sur une pièce tournante, un rotor monté sur la pièce tournante se trouve en face d'un stator monté sur une pièce fixe, un boitier disposé au-dessus de la pièce tournante enferme hermétiquement cette dernière 30 à travers ou non un filtre qui fait communiquer le gaz du boitier avec l'atmosphère, l'une de la pièce tournante et de la pièce fixe étant un carter et l'autre un enserble d'arbre, un trou cylindrique prévu dans le carter comportant une surface d'appui de poussée et une surface d'appui radiale cylindrique, l'arbre disposé dans le trou cylindrique comportant une surface de réception de poussée opposée àlasurface d'appui de poussée et une surface de réception radiale opposée 3 2551576 à la surface d'appui radiale, l'une au moins de la surface d'appui radiale et de la surface de réception radiale comprenant une rainure génératrice de pression dynamique et la pièce tournante étant supportée par la pièce fixe par l'intermédiaire d'un palier à rainures cylindriques de type à pression dynamique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs: La figure 1 est une coupe d'une mémoire à disques magnétiques selon un mode de réalisation de l'invention, et Les figures 2 à 4 sont des coupes de mémoires à disques magnétiques selon d'autres modes de réalisation de l'invention. Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, plusieurs disques magnétiques 1 sont 20 montés de façon équidistante sur une pièce cylindrique 3 de montage de disques magnétiques qui, à son tour, est montée sur la partie supérieure de la surface périphérique extérieure d'un carter cylindrique 5 Les disques magnétiques 1 sont donc montés sur le carter 5 par la 25 pièce de montage 3 Un rotor 7 est monté sur la partie inférieure de la surface périphérique ex Eérieure du carter 5 L Te carter cylindrique 5 comporte un alésage cylindrique 9 fermé à son extrémité supérieure et ouvert à son extrémité inférieure L'alésage cylindrique 30 9 comporte une surface d'appui de poussée plane 11 à son fond et une surface d'appui radiale 13 qui est une surface périphérique intérieure cylindrique L'arbre 17 d'un ensemble d'arbre 15 est disposé dans l'alésage cylindrique 9 L'ensemble d'arbre 15 comporte l'arbre 35 cylindrique 17 disposé dans l'alésage cylindrique 9 et une pièce de montage d'arbre 19 ajustée sur l'extrémité inférieure de l'arbre 17 L'ensemble d'arbre 15 4 2551576 comporte une surface 23 de réception de poussée, sphérique convexe, en face de la surface d'appui de poussée 11, avec une chambre de pression intercalée et une surface 27 de réception radiale cylindrique opposée à la surface d'appui radiale 13, avec un intervalle d'appui radial 25 intercalé La surface de réception radiale 27 comporte une rainure 35 génératrice de pression dynamique en spirale inclinée vers la gauche et vers le haut et un stator 37 est monté 10 sur la pièce de montage d'arbre 19 Le stator 37 se trouve en face du rotor 7 avec un entrefer radial intercalé et un boitier 31 disposé de manière à couvrir le carter 5 est monté sur la partie périphérique extérieure de la pièce de montage d'arbre 19 15 de l'ensemble d'arbre Le boitier 31 enferme hermétiquement le carter 5, les disques magnétiques 1, le rotor 7 et le stator 37 pour éviter les dommages et la poussière provenant de l'extérieur L'intérieur du boitier 31 peut communicquer avec l'atmosphère par un filtre approprié pour équilibrer la pression avec celle de l'atmosphère. Dans la mémoire à disques magnétiques réalisée de la manière décrite cidessus, le carter 5 est en contact avec l'ensemble d'arbre 15 -par son propre poids, lorsqu'il est immobile Quand le carter 5 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre vu par le dessus, avec le rotor 7 et le stator 37 comme mécanisme d'entrainement, un gaz tel que de l'air dans l'intervalle d'appui radial 25-circule dans la chambre de pression 21 sous l'effet du pompage de la rainure 35 de production de pression dynamique et le carter 5 flotte axialement La surface d'appui de poussée 11 tourne sans être en contact avec la surface de réception de poussée 23, et étant donné que la pression du gaz 35 dans l'intervalle d'appui radial 25 augmente par le pompage de la rainure 35 de production de pression dynamique, la surface d'appui radial 13 tourne sans être en contact avec la surface de réception radiale 27. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le carter est une pièce tournante et l'ensemble d'arbre 15 une pièce fixe, la pièce tournante étant supportée sur la pièce fixe par un palier à rainures cylindriques du type à pression dynamique. Les figures 2, 3 et 4 représentent d'autres modes de réalisation de l'invention En ce qui concerne ces modes de réalisation, les parties qui diffèrent de celles du premier mode de réalisation seront décrites 10 ci-après tandis que celles qui sont similaires à celles du premier mode de réalisation n'auront pas à être décrites en détail. La figure 2 montre un second mode de réa lisation de l'invention qui est une modification 15 du premier mode de réalisation Un trou de communication 29 est formé axialement dans la partie centrale de la surface d'appui radial 11 du carter cylindrique et ce trou de communication 29 débouche dans le boitier 31 La surface d'appui de poussée 11 comporte, 20 autour du trou de communication 29, une partie de contact annulaire 33 qui vient en contact avec la surface de réception de poussée 23 du carter cylindrique pour fermer le trou de communication 29 quand le carter 5 est immobile Le boitier 31 enfe-me complète25 ment et hermétiquement le carter 5, les disques magnétiques 1, le rotor 7 et le stator 37 pour éviter tout dommage et toute poussière provenant de l'extérieur Par ailleurs, ce second mode de réalisation est semblable au premier mode de réalisation. Dans la réalisation décrite ci-dessus, quand le carter 5 tourne,le gaz dans l'intervalle d'appui radial 25 circule dans la chambre de pression 21 sous l'effet du pompage de la rainure 35 de production de pression dynamique et le carter 5 flotte axialement. 35 Quand le carter 5 flotte, le gaz dans la chambre de pression 21 s'échappe par le trou de communication 29 dans le boitier 31 et la pression du gaz dans la chambre 6 2551576 de pression 21 est réglée à un niveau pratiquement constant par la variation du flottement du carter 5. La surface d'appui de poussée 11 maintient un léger flottement et tourne sans être en contact avec la 5 surface de réception de poussée 23 de sorte que le déplacement axial des disques magnétiques 1 pendant la rotation du carter 5 est faible Egalement, étant donné que la pression du gaz dans l'intervalle d'appui radial 25 est augmentée par le pompage de la rainure 10 35 de réduction de pression dynamique, la surface d'appui radial 13 sans être en contact avec la surface de réception radiale 27 Le gaz qui s'échappe par le trou de communication 29 circule en passant par le côté périphérique extérieur du disque magnétique 1 et par l'intervalle entre le rotor 7 et le stator 37 comme l'indique le pointillé sur la figure 2. Par conséquent, la chaleur développée dans le rotor 7 et le stator 37 est transmise par le courant de gaz et -les différentes parties des disques magnétiques 20 1 sont à une température uniforme de sorte qu'aucun écart de position résultant d'une différence de dilatation thermique n'est produit dans les différentes parties des disques magnétiques 1; la densité d'enregistrement des disques magnétiques 1 peut donc être 25 augmentée. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation qui est une modification du premier mode de réalisation L'ensemble d'arbre 15 comporte un arbre cylindrique 17 disposé dans l'alésage cylindrique 30 9 du carter cylindrique 5, une base 36 fixée sur l'extrémité inférieure de l'arbre 17 et une pièce 38 de montage de stator fixée sur la base 36 Un stator 37 est monté sur la pièce 38 de montage de stator de l'ensemble d'arbre 15 et un boitier 31 disposé au-dessus du carter 5 est fixé sur la partie périphérique extérieure de l'ensemble d'arbre 15 Un trou de communication 29 formé dans la partie centrale de 7 2551576 l'arbre 17 débouche dans la partie centrale de la surface de réception de poussée 23 Ce trou de communication 29 débouche dans la partie périphérique extérieure du stator 37, dans le boitier 31, par plusieurs passages 29 a (dont un seul est représenté) formés radialement dans la base 36 et plusieurs trous 29 b (dont un seul est représenté) formés dans la pièce 38 de montage de stator en communication avec les passages 29 a La surface d'appui de poussée 11 10 comporte, autour du trou de communication 29, une partie de contact annulaire 33 qui vient en contact avec la surface de réception de poussée 23 Pour fermer le trou de communication 29 quand le carter 5 est imi 5 ti Ie Par ailleurs, ce troisième mode de réalisation 15 est semblable au premier. Dans ce mode de réalisation, le carter 5 tourne, le gaz ayant circulé par la chambre de pression 21 sous l'effet du pompage de la rainure 35 de production de pression dynamique s'échappe par le trou de 20 communication 29 dans le boitier 31 quand le carter flotte Par conséquent, le carter 5 maintient un léger flottement et tourne sans être en contact avec l'ensemble d'arbre 15 et le gaz qui s'échappe par le trou de communication 29 circule en passant par l'intervalle entre le rotor 7 et le stator 37 dans le trou cylindrique 9 comme indiqué en pointillé sur la figure 3. La figure 4 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention Le carter 5 comporte une 30 base 39, un manchon 41 monté sur la base 39 avec un alésage cylindrique 9 ouvert vers le haut, un support 43 ajusté sur la partie inférieure de la surface périphérique intérieure du manchon 41 et une pièce de montage de stator fixée sur la partie inférieure 35 de la surface périphérique extérieure du manchon 41. La pièce 45 de montage de stator du carter comporte une partie cylindrique 45 a dans laquelle un stator 37 est monté coaxialement avec le manchon 41 et ce dernier comporte une surface d'appui de poussée plane 11 et une surface d'appui radiale 13 définissant le trou cylindrique 9 Un ensemble d'arbre 15 est disposé dans le trou cylindrique 9 et il est constitué par un arbre 17 disposé dans le trou cylindrique 9 et une pièce 47 de montage de rotor monté sur la partie centrale axialement de l'arbre 17 La pièce 47 de montage de rotor comporte une partie cylindrique 47 a opposée au manchon 41 et à la partie cylindrique 45 a de la pièce de montage de stator L'ensemble d'arbre 15 comporte une surface 23 de réception de poussée sphérique convexe, opposée à la surface d'appui de poussée 11, avec une chambre de pression 21 intercalée 15 et une surfaee de réception radiale cylindrique 27 opposée à la surface d'appui radiale 13 avec un intervalle d'appui radial 25 intercalé Un trou de communication 29 est prévu dans la partie centrale de la surface d'appui de poussée 11 Le trou de communication 29 débouche dans la chambre intérieure d'un boitier d'étanchéité 31 sur le côté de la périphérie extérieure de la partie de montage de stator cylindrique 45 a, par des passages 29 a (dont un'seul est représenté) formés radialement dans le S 9 cle 39 25 et un trou 29 b formé dans la pièce de montage de stator 45 Un filtre 50 est prévu sur la pièce'de montage de stator 45 dans sa partie o est formé le trou 29 b et il nettoie l'air qui circule dans le boitier 31, tomme cela sera expliqué par la suite. La surface d'appui de poussée 11 comporte, autour du trou de communication 29, une partie de contact annulaire 33 qui vient en contact avec la surface de réception de poussée 23 pour fermer le trou 29 quand l'ensemble d'arbre 15 est immobile. Des rainures en spirale 35 génératrices de pression dynamique dont les extrémités opposées axialement sont en forme de chevrons et dont les parties intermédiaires sont inclinées vers le haut et vers la gauche 9 2551576 sont prévues dans la surface de réception radiale 27 de l'arbre 17 et un rotor 7 est monté sur la pièce de montage de rotor 47 de l'arbre Le rotor 7 est opposé au stator 37 avec un entrefer radial intercalé. Des disques magnétiques 1 sont montés sur la partie supérieure de l'ensemble d'arbre 15 au moyen d'une piece 3 de montage de disques magnétiques Le boitier 31 couvrant l'ensemble d'arbre 15 est monté sur la partie périphérique extérieure du carter 5 et couvre ce dernier, 10 les disques magnétiques 1, le rotor 7 et le stator 37 pour éviter les dommages et la poussière provenant de l'extérieur. Le boitier 31 peut comporter un trou 31 a et i'rtérieur et l'extérieur du boîtier peuvent communiquer 15 par le filtre 50 pour équilibrer la pression dans le boitier avec la pression extérieure ou pour produire un effet de circulation de l'air dans le boîtier. Dans la mémoire à disqu E magnétiques réalisée de la manière décrite cidessus, quand l'ensemble 20 d'arbre 15 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, vu par le dessus, avec le rotor 7 et le stator 37 du mécanisme d'entraînement, un gaz tel que de l'air dans l'intervalle d'appui radial 25 circule dans la chambre de pression 21 sous l'effet du pompage de la rainure 35 de production de pression dynamique et l'ense Tble l'arbre 15 flotte axialement Quand l'ensable d'arbre 15 flotte, le gaz dans la chambre de pression 21 s'échappe par le trou de communication 29 dans le boitier 31 et la pression du gaz dans la chambre 21 est réglée à 30 un niveau pratiquement constant par la variation du flottemrnt de l'ensemble d'arbre 15 La surface de réception de poussée 23 Maintient un léger flottement et tourne sans être en contact avec la surface d'appui de poussée 11 et, étant donné que la pression dans l'intervalle d'appui radiale 25 augmente sous l'effet du pompage de la rainure de production de pression dynamique , la surface de réception radiale 27 tourne sans être en contact avec la surface d'appui radiale 13. Etant donné que les parties d'extrémités opposées radialement de la rainure 35 de production de pression dynamique sont en forme de chevron, la pression du gaz aux parties d'extrémités opposées 5 axialement de l'intervalle d'appui radial 25 est plus élevée et les vibrations de l'ensemble d'arbre sont faibles Le gaz qui s'échappe par le trou de communication 29 circule en passant par l'entrefer entre le rotor 7 et le stator 37, dans l'alésage cylindrique 9 comme l'indique le trait pointillé sur la figure 4 Dans le mode de réalisation de la figure 4, l'ensemble d'arbre 15 est une pièce tournante et le carter 5 est une pièce fixe, la pièce tournante étant supportée sur la pièce fixe par un palier à rainures cylindriques de type à pression dynamique. Le stator peut être monté sur la surface périphérique extérieure du manchon 41 de sorte que ce stator peut être en face du rotor monté sur la surface périphérique intérieure de la pièce de montage de rotor 20 47. Dans les modes de réalisation qui ont été décrits, la rainure 35 génératrice de pression dynamique est prévue dans la surface de réception radiale 27 mais, en variante, cette rainure 35 génératrice de 25 pression dynamique pourrait être prévue à la fois dans la surface de réception radiale 27 et la surface d'appui radiale 13 Ou seulement dans cette dernière. Par ailleurs, la surface d'appui de poussée 11 et la surface de réception de poussée 23 peuvent comporter le trou de communication 29 débouchant dans le boitier 31 En outre, la surface d'appui de poussée et la surface de réception de poussée 23 peuvent être convexes, concaves ou planes. Egalement, le moteur peut être un moteur 35 du type à opposition plane dans lequel le rotor 7 et le stator 37 sont opposés entre eux avec un entrefer axial intercalé. 1 1 Dans la mémoire à disques magnétiques selon l'invention, la pièce tournante tourne sans être en contact avec la pièce fixe et par conséquent; la pièce tournante vibre à peine et les disques magnétiques 1 montés sur la pièce tournante ne vibrent pas de sorte que la densité d'enregistrement peut être améliorée en réduisant les intervalles entre les parties annulaires enregistrées voisines des disques magnétiques 1 En outre, étant donné que la densité d'enregistrement des disques magnétiques 1 peut être améliorée, ces disques peuvent être compacts et légers En outre, le palier à rainures cylindriques du type à pression dynamique n'utilise pas d'huile ou de graisse comme lubrifiant et la 15 pièce tournante est supportée sur la pièce fixe par un gaz comme de l'air pendant sa rotation Par consequent, les disques magnétiques 1 et la tête magnétique, non représentée, qui se trouvent en face des disques magnétiques 1 ne sont pas contaminés 20 et il n'arrive jamais que la lecture-et i'écriture des disques magnétiques 1 soient impossibles ou que la tête magnétique soit endommagée Par ailleurs, il n'est pas nécessaire d'utiliser un joint du type à contact, un joint du typé sans contact ou un joint à fluide magnétique utilisé dans les paliers à billes courants, ce qui conduit à un prix réduit En outre, le palier à rainures cylindriques du type à pression dynamique produit moins de frottements que le palier à billes et par conséquent, la puissance du moteur peut être 30 plus faible, ce qui permet de réduire ses dimensions. En outre, la pièce tournante tourne sans être en contact avec la pièce fixe, ce qui conduit à un effet excellent en ce que le palier à rainures cylindriques du type à pression dynamique ne produit pas de chaleur et que 35 l'élévation de température du gaz dans le boitier 31 est faible, effet qui ne pouvait pas être obtenu dans les mémoires à disques magnétiques de la technique antérieure. 12 2551576 REVENDICATIONS 1 Mémoire à disques magnétiques caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce tournante ( 3) une pièce fixe pour-supporter ladite pièce tournante, un palier à pression dynamique ( 35) prévu entre ladite pièce tournante et ladite pièce fixe, plusieurs disques magnétiques ( 1) d'enregistrement d'informations, montés en étant espacés axialement les uns des autres sur la partie périphérique extérieure de ladite pièce tournante, un rotor annulaire ( 7) prévu sur la 10 partie périphérique extérieure de ladite pièce tournante, espacée axialement desdits disques magnétiques, un stator annulaire ( 37) fixé sur ladite pièce fixe et faisant face radialement audit rotor annulaire, ledit stator et ledit rotor constituant ensemble un moteur 15 électrique et un boitier ( 31) fixé sur ladite pièce fixe et entourant lesdits disques magnétiques, ladite pièce tournante, ledit rotor et ledit stator pour les protéger contre toute influence extérieure. 2 Mémoire à disques selon la revendication 20 1, caractérisée en ce que l'une de ladite pièce tournante et de ladite pièce fixe est un carter ( 5) et l'autre est un ensemble d'arbre ( 15), un alésage cylindrique ( 9) prévu dans ledit carter ( 5) comportant une surface d'appui de poussée ( 11) et une surface 25 d'appui radiale cylindrique ( 13), ledit ensemble d'arbre ( 15) étant disposé dans ledit alésage cylindrique ( 9) et comportant une surface de réception de poussée ( 23) opposée à ladite surface d'appui de poussée ( 11) et une surface de réception radiale ( 27) opposée à 30 ladite surface d'appui radiale ( 13), l'une au moins de ladite surface d'appui radiale ( 13) et de ladite surface de réception radiale ( 27) comportant une rainure génératrice de pression dynamique ( 35) et ladite pièce tournante étant supportée par ladite pièce fixe par l'intermédiaire d'un palier à rainures cylindriques du type à pression dynamique. 13 2551576 3 Mémoire à disques selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'une au moins de ladite surface d'appui de poussée ( 11) et de ladite surface de réception de poussée ( 23) comporte un trou de communication ( 29) débouchant dans ledit boitier ( 31), ladite surface d'appui de poussée ( 11) comportant autour dudit trou de communication ( 29), une partie de contact annulaire ( 33) agencée pour venir en contact avec ladite surface de réception de poussée ( 23) 10 quand ladite pièce tournante est immobile. 4 Mémoire à disques selon la revendication 3, caractérisée en ce que du gaz qui s'échappe par ledit trou de communication ( 29) pendant la rotation de ialte pièce tournante circule dans l'entrefer entre ledit rotor ( 7) et ledit stator ( 37) par ledit alésage cylindrique ( 9). Mémoire à disques selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite rainure génératrice de pression dynamique ( 35) est une rainure en spirale. 20 6 Mémoire à disques selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite rainure génératrice de pression dynamique ( 35) consiste en des rainures en chevrons, prévues aux parties d'extrémités opposées axialement. 7 Mémoire à disques selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite pièce tournante est le carter ( 5). 8 Mémoire à disques selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite pièce tournante est 30 l'ensemble d'arbre ( 15).