CN101089988B - 磁盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

包含密封在其中的低密度气体的传统磁盘驱动器通过在护罩与其中要形成螺纹孔的厚壁区域之间存在的收缩空腔而经受气体泄漏。为了消除收缩空腔，通过在形成底座12的最后模铸阶段中挤压，强迫铝合金进入底座12的区域42中，在该区域42中要形成螺纹孔50。这个过程把铝合金的密度增大到2.7g/cm3以上，并且在用于螺纹孔的区域中的致密铝合金防止有引起气体泄漏的收缩空腔。

Description

磁盘驱动器
技术领域
本发明涉及一种磁盘驱动器，并且更具体地说，涉及一种能够在其中气密地保持诸如氦之类的低密度气体的密封磁盘驱动器。
背景技术
比以前要求更大容量和更高记录密度及更快访问速度的最近磁盘驱动器装有快速转动磁盘和快速运动磁头-万向架组件。快速转动和运动带来空气扰动，引起对于磁盘和磁头-万向架组件的振动。空气扰动和振动妨碍磁头准确和迅速地定位在磁盘上，该磁盘在其上密集地记录有数据。无法预测随机发生空气扰动的大小和周期使希望的定位更复杂和困难。此外，具有空气扰动和振动的磁盘驱动器产生噪声。
由于在磁盘驱动器中的快速转动由空气扰动产生的其它问题还有增加的功耗。快速转动的磁盘拖拉其周围的空气，在靠近转动磁盘的拖拉空气与远离转动磁盘的静止空气之间的边界处产生剪切力。这种剪切力是对抗磁盘转动的负载，并因此它叫做风阻损失。转动速度越大，风阻损失越大。克服这种风阻损失在高速下运行的电机需要很大电功率。
注意到空气扰动和风阻损失与在磁盘驱动器中的气体密度成比例增大的事实，已经提出通过用比空气轻的气体替换在密封磁盘驱动器中的空气来减小空气扰动和风阻损失的想法。
用于比空气轻的气体的候选对象包括氢气和氦气，从实际观点看后者更理想。填充有氦气体的密封磁盘驱动器没有上述问题，并因此能够利用安静的操作并且节省功率，来迅速和准确地定位控制。
不幸的是，氦气体具有这样小的分子尺寸和这样大的扩散系数，从而在操作期间，它容易从其外壳缺乏完全气密性的普通磁盘驱动器泄漏出。
在专利文件1(以后提到)中已经提出一种能够保持诸如氦气之类的容易泄漏低密度气体的气密结构。
根据专利文件1，磁盘驱动器具有在图7A(它是剖视图)中所示建造的外壳。外壳100包括底座120、从底座120延伸的侧壁、及激光焊接到侧壁的顶部上的盖110。外壳的内部102容纳HDD单元101。附加盖110的步骤在氦气体的气氛中完成，从而外壳的内部102填充有氦气体。借助于气密密封的盖110，生成的磁盘驱动器包含填充外壳的内部102的氦气体。
专利文件1也公开了另一种如图7B(它是放大剖视图)中所示用于磁盘驱动器的气密结构。双盖型的这种气密结构包括内盖240和外盖110。内盖240安置在底座120的凸缘221上，使它们的间隙完全以插入在其中的非气密密封件242填充。外盖110焊接到底座120的侧壁的顶部上。
[专利文件1]
美国专利公开申请No.2005/0068666
发明内容
以上提到的气密结构是不完整的，因为磁盘驱动器必须借助于根据其标准在其底座中制造的螺纹孔安装到外部单元上。只要底座通过模铸形成，即使底座由盖气密地封闭，这样的螺纹孔也往往允许低密度气体从磁盘驱动器的内部泄漏出。
通过螺纹孔的气体泄漏是由于模铸的性质。浇铸到模具中的熔化铝合金冷却和向内固化，但不是均匀彻底的。然而，它容易均匀地填充在模具空腔中的大部分，并且然后它在其中以恒定速率冷却和固化，由此允许生成模铸产品具有均匀密度。
然而，对于其中制造螺纹孔的模具的那些部分情况并不是这样。这些部分比其周围部分具有更厚和更复杂的形状，并因此防止熔化物均匀流动、完全填充、及快速冷却，但允许它(比其周围更长时间地保持热)在冷却期间膨胀。生成模铸产品具有很多收缩空腔，在该收缩空腔中，铝合金具有减小的密度。这些收缩空腔自身适于低密度气体从磁盘驱动器内部通到螺纹孔。
具有填充有低密度气体的外壳的磁盘驱动器经受大都通过在外壳的底部中制造的螺纹孔的气体泄漏。为了防止气体泄漏，必须减小在螺纹孔附近出现的收缩空腔。
本发明的目的是，提供一种具有外壳的磁盘驱动器，该外壳由于在螺纹孔附近的收缩空腔的减小而防止从其泄漏出低密度气体。
根据本发明的一个方面，提供一种类型的磁盘驱动器，包括：底座；主轴电机，固定到所述底座的底部；磁盘，固定到所述主轴电机以旋转；致动器组件，安装在所述底座上；磁头-万向架组件，固定到所述致动器组件；磁头，附接到所述磁头-万向架组件的前端，并用于向所述磁盘记录数据和从所述磁盘再现数据，其中，所述致动器组件在所述磁盘上在其径向方向上运动所述磁头；和顶盖，连接到所述底座，使所述底座和所述顶盖形成气密地填充有比空气轻的气体的内部空间。其中，所述底座由模铸铝合金制成，并且具有从所述底座的底部表面向内形成的螺纹孔，以及所述螺纹孔由通过挤压而填充以便具有不低于2.7g/cm3且高于构成整个底座的模铸铝合金的密度的密度的模铸铝合金包围。
根据本发明的另一方面，提供一种类型的磁盘驱动器，包括：底座；主轴电机，固定到所述底座的底部；磁盘，固定到所述主轴电机以旋转；致动器组件，安装在所述底座上；磁头-万向架组件，固定到所述致动器组件；磁头，附接到所述磁头-万向架组件的前端，并用于向所述磁盘记录数据和从所述磁盘再现数据，其中，所述致动器组件在所述磁盘上在其径向方向上运动所述磁头；和顶盖，连接到所述底座，使所述底座和所述顶盖形成气密地填充有比空气轻的气体的内部空间。其中，整个所述底座由密度为2.6至2.7g/cm3的模铸铝合金制成，并且具有从所述底座的底部表面向内形成的螺纹孔，以及所述螺纹孔由通过挤压而填充以便具有不低于2.7g/cm3的密度的模铸铝合金包围。
根据本发明的磁盘驱动器保持在其中填充的低密度气体，而没有通过在其底座中形成的螺纹孔的泄漏。
附图说明
图1是剖视图(沿在图3中的线A-A得到)，表示属于本发明实施例的磁盘驱动器的底座的侧壁。
图2是分解立体图，表示属于本发明实施例的磁盘驱动器的整个结构。
图3是俯视图，表示属于本发明实施例的磁盘驱动器的底座(其中还未安装HDA)。
图4是后视图，表示在图3中表示的底座。
图5是剖视图，表示气体泄漏往往通过其发生的底座的部分。
图6是表明如何通过挤压填充铝合金的图。
图7A是剖视图，表示传统磁盘驱动器的外壳的密封结构。
图7B是剖视图，表示传统磁盘驱动器的外壳的密封结构。
具体实施方式
下面给出实现在附图所表明的本发明的最好模式。图2是分解立体图，表示根据本发明的磁盘驱动器。磁盘驱动器10具有底座12、从底座12延伸的侧壁14、内盖22、及外盖20。这些元件构成外壳，使内盖22螺纹固定到侧壁14的凸缘16上，并且外盖焊接到侧壁14的顶部上。外壳容纳用于数据记录和再现的如下元件：主轴电机30，它固定到底座12的底部上；磁盘32(作为数据记录介质)，它为了其转动固定到主轴电机30上；致动器组件34(包括音圈电机)，它安装在底座12上；磁头万向架组件，它为了其驱动固定到致动器组件34上；磁头38，它附着到磁头万向架组件36的前端上。当磁头万向架组件36在磁盘32的径向方向上旋转时，磁头38定位在磁盘32上，从而它向磁盘32记录数据和从磁盘32再现数据。它与具有空气承载表面(ABS)的滑动器是整体。
磁盘驱动器还具有FPC组件(未表示)，磁头38和电机通过该FPC组件连接到它们在外壳外的控制电路板上。FPC组件也把数据传输到用于记录和复制的磁头和从其传输数据，并且把电力供给到电机。顺便说明，术语HDA(磁盘组件)下面将用来集体地指示容纳在外壳中的主轴电机30、磁盘32、致动器组件34、及磁头万向架组件36。
外壳通过在低密度气体的气氛中把它用内盖22封闭、或者把低密度气体注射在以前已经设有内盖22的外壳中而气密地填充有低密度气体。低密度气体包括氦气和氢气，前者因为其稳定性是优选的。
外壳通过把外盖20激光焊接到从底座12延伸的侧壁的顶部上而完全密封。底座12和外盖20应该由从耐用性和可靠性的观点看选择的适当材料形成。对于激光焊接，模铸铝适用于底座，并且压制铝或机加工铝适用于外盖。
根据本发明的磁盘驱动器在其制造过程期间经历组装和检查步骤。组装步骤生产能够操作的临时组装单元，该临时组装单元随后在检查步骤中检查性能。缺陷单元，如果发现，则返回到组装步骤用于重做(不合格零件的更换)。为了便于重做，内盖22借助于通孔24(形成在内盖22的周缘中)和螺纹孔18(形成在底座12中)临时螺纹固定到从底座12延伸的侧壁14的凸缘16上。在检查步骤之后，外盖20为了气密密封永久地被固定。
内盖22由不锈钢、铝、或黄铜的板形成。它在其与凸缘16相接触的整个周缘上具有弹性体(如氟橡胶)的带状密封件。这个密封件把氦气体临时保持在外壳中，并且保持由底座12和内盖22围绕的内部空间(保持HDA)远离当固定外盖20时出现的气体和灰尘。
从上方所看到的还未安装HDA的底座表示在图3中。在底座内是护罩的内部空间52以保持磁盘32。
从后部所看到的底座表示在图4中。它具有用来根据标准把磁盘驱动器固定到外部单元上的螺纹孔50。
图5是沿在图3中的线A-A得到的剖视图。要注意，在底座的背面中的螺纹孔50(表示在图4中)靠近在底座前面的护罩的内部空间52，如由箭头54指示的那样。在其中形成螺纹孔50的侧壁14的该部分比其周围部分厚，并因此具有较低密度(它导致多个收缩空腔)。在侧壁14中的这样的收缩空腔形成让底密度气体(密封在外壳中)从护罩的内部空间52泄漏到螺纹孔50的通道。另一个螺纹孔50也靠近其中要安装磁头万向架组件的空间，并且这引起气体从外壳泄漏的问题。
解决与气体泄漏有关的问题的本发明设计成，增大在螺纹孔的附近的铝合金的密度。这个目的通过在用于铝合金底座的模铸的最后阶段中强迫铝合金(通过挤压)进入底座12的该区域42中而实现，螺纹孔50要形成在该区域42中。具有用于螺纹孔的致密区域的底座12表示在与图5相对应的图1的截面中。作为挤压的结果，铝合金的密度在其中要形成螺纹孔50的区域42中增大到约2.7g/cm3。增大的密度减小在区域42中的收缩空腔，由此防止通过其中形成螺纹孔50的区域42的气体泄漏。
铝合金的挤压(或局部压制)以在图6(在图4中的箭头Y的方向上看)中所示的如下方式实现。示出了在模铸的最后阶段中的底座12，省去模具。紧接着在底座12的模铸铝合金固化之前，使得衬套60的前端与用于在底座12中的螺纹孔的区域42的顶部相接触，并且在箭头的方向上驱动柱塞62，从而保持在衬套60与柱塞62之间的熔化铝合金40被强迫进入底座12的区域42中。如此挤压的熔化铝合金40破坏在区域42中的收缩空腔。柱塞62以150kgf/cm2的压力驱动，这等效于对于每个螺纹孔的9000kgf/cm2的压力。以这种方式在压力下用铝合金填充使在用于螺纹孔50的区域42中的铝合金密度增大到高于2.7g/cm3。
在压力下用铝合金填充的上述过程不仅可以应用于螺纹孔50，而且也可以应用于其中从底座12外侧或内侧形成螺纹孔或孔的其它部分54和56(表示在图3中)。它完全防止由于收缩空腔导致的气体泄漏。
上述挤压可以通过在模铸之前在其中需要螺纹孔的底座部分中插入特定密度的金属预模制件(其中形成有螺纹孔)而代替。
在上述实施例中得到的底座的特征在于，铝合金作为整体具有2.6至2.7g/cm3的密度，并且在挤压区域中的铝合金具有不低于2.7g/cm3的密度，并且它表明没有来自外壳的气体泄漏的迹象。
包含完全密封在其中的氦气体的磁盘驱动器(无气体泄漏)由于快速和准确定位控制、节电、低噪声水平、及高速磁盘转动与快速磁头万向架组件驱动(没有节电)而实现改进的性能。另外，完全密封的外壳使得HDA免于温度和大气压力的波动，并且也保护在HDA中的机油免于通过氧化而变坏。
附图标号说明
10…磁盘驱动器，12…底座，14…侧壁，16…凸缘，18…螺纹孔，20…外盖，22…内盖，24…通孔，30…主轴电机，32…磁盘，34…致动器组件，36…磁头万向架组件，38…磁头，40…铝合金，42…其中要形成螺纹孔的区域，50…螺纹孔，54、56…孔，60…衬套，62…柱塞

Claims (6)

1.一种类型的磁盘驱动器，包括：
底座；
主轴电机，固定到所述底座的底部；
磁盘，固定到所述主轴电机以旋转；
致动器组件，安装在所述底座上；
磁头-万向架组件，固定到所述致动器组件；
磁头，附接到所述磁头-万向架组件的前端，并用于向所述磁盘记录数据和从所述磁盘再现数据，其中，所述致动器组件在所述磁盘上在其径向方向上运动所述磁头；和
顶盖，连接到所述底座，使所述底座和所述顶盖形成气密地填充有比空气轻的气体的内部空间，
其中，所述底座由模铸铝合金制成，并且具有从所述底座的底部表面向内形成的螺纹孔，以及
所述螺纹孔由通过挤压而填充以便具有不低于2.7g/cm3且高于构成整个底座的模铸铝合金的密度的密度的模铸铝合金包围。
2.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，所述螺纹孔靠近容纳所述磁盘的护罩。
3.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，所述螺纹孔用于把所述磁盘驱动器固定到外部单元上。
4.一种类型的磁盘驱动器，包括：
底座；
主轴电机，固定到所述底座的底部；
磁盘，固定到所述主轴电机以旋转；
致动器组件，安装在所述底座上；
磁头-万向架组件，固定到所述致动器组件；
磁头，附接到所述磁头-万向架组件的前端，并用于向所述磁盘记录数据和从所述磁盘再现数据，其中，所述致动器组件在所述磁盘上在其径向方向上运动所述磁头；和
顶盖，连接到所述底座，使所述底座和所述顶盖形成气密地填充有比空气轻的气体的内部空间，
其中，整个所述底座由密度为2.6至2.7g/cm3的模铸铝合金制成，并且具有从所述底座的底部表面向内形成的螺纹孔，以及
所述螺纹孔由通过挤压而填充以便具有不低于2.7g/cm3的密度的模铸铝合金包围。
5.根据权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，所述螺纹孔靠近容纳所述磁盘的护罩。
6.根据权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，所述螺纹孔用于把所述磁盘驱动器固定到外部单元上。
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