회전 축(Spindle) , 스핀들 모터(Spindle Motor) 란?

 Spindle(회전 축)

스핀들(spindle)이란 플래터가 회전할 수 있도록 모터와 직접 연결된 축이다. 스핀들은 4 개의 볼트와 1.25" 크기의 고정용 비금속판을 사용하여 플래터를 축에 단단히 고정한다. 스핀들에 여러 장의 플래터를 설치할 때는 플래터 사이에 지름 1.25" 두께 1/8"의 스페이서(spacer)를 넣어 함께 고정한다.

 Spindle Motor(스핀들 모터)

모터는 플래터를 일정한 속도로 회전시키는 장치이다. HDD용 모터는 스핀들에 직접 연결되어 있기 때문에 '스핀들 모터'라고도 부른다. HDD를 포함한 대부분의 저장 장치들을 드라이브(drive)라고 부르는 것은 디스크를 모터로 구동(drive)하기 때문이다. 모터가 달린 장치의 이름 뒤에는 거의 다 '드라이브'란 명칭이 붙는다. 플로피 디스크 드라이브, CD-ROM 드라이브, Tape 백업 드라이브 모두 모터로 구동하는 장치들이다.HDD는 모델에 따라서 3600, 4500, 5400, 7200, 10,033 RPM(분 당 회전속도)의 속도로 회전한다.

스핀들 모터는 DC 브러시리스 (Brushless) 모터의 종류로, 플래터 중앙에 회전력을 전달시키며 속도가 높을수록 하드디스크의 액세스 타임(Access Time)이 빨라진다.
. 모터의 바깥쪽 부분인 회전부는 섹터 와이즈(sector-wise)된 영구자석으로, 고정부는 모터의 안쪽부분으로 전선이 감겨진 코일 요크(coil yoke)로 구성 되어 있다.
전류를 이 와인딩(winding)에 흘리게 되면 요크 부분이 자화되어 로터(Roter) 자석부분을 밀치게 된다. 이렇게 전류가 적절히 흐름과 멈춤을 하게 되면 자화된 요크 (yoke)는 항상 로터(Rotor) 자석을 밀치게 된다. 지속적인 회전이 발생하게 되어 로터(rotor)는 볼 베어링을 지지하게 된다.

모터의 구조가 이렇게 밀폐된 이유는 기존 모터에서 발생하였던 윤활류등을 첨가하여야 하는 구조를 탈피하기 위해서이다.
HDD에 전원이 들어가면 스핀들 축에 한 개 이상의 플레터가 서로 연결이 되어 있기 때문에 동시에 회전을 하게 된다. 여기서는 0.1% 내외의 회전오차로 정상속도를 유지해야만 플래터의 데이터를 정확하게 읽을 수 있다.
이를 위해서 스핀들 모터는 제어회로를 가지고 있다. 제어 회로는 스핀들 모터나 플래터가 회전할 때마다 인덱스 신호 (Index Singnal)를 받아들여, 1회전시 16.67 ms (1ms는 0.001초)를 유지하고 있는지 확인하면서, 속도가 빠르거나 늦을 때는 수정을 통해서 일정한 속도를 유지하게 된다.

데이터의 신뢰성 있는 읽기/쓰기를 위해서는 스핀들 모터의 정확한 회전율을 제어하는 것이 중요하다. 일반적으로 사용하는 스핀들 모터에는 하드디스크의 적은 전력 소비와 높은 열 발생 방지를 위해서 DC 브러시리스 모터를 사용하고 있다.
HDD는 스핀들 모터의 회전속도에 따라서 4200,5400,7200,10,000 15,000RPM의 다양한 회전속도를 가지게 된다.

일부 HDD 모델의 경우, 모터의 주축에 여러개의 디스크를 쌓아서 조립시에 디스크의 밸런스를 정확하게 조정하는 방법을 사용하기도 한다.