CN101114459A - 磁盘驱动单元的电磁阻尼锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁盘驱动单元的电磁阻尼锁定装置，用于锁定磁盘驱动单元之磁头驱动臂组合的致动器，该电磁阻尼锁定装置包括协同响应由一电流产生的电磁场而将致动器锁定在预定的位置上的磁性元件和金属元件；其中，所述磁性元件和金属元件之一是固定的，另一个可随致动器移动，其中所述电磁阻尼锁定装置通过选择性地施加电流而阻止该磁性元件和金属元件分离，从而锁定致动器。

Description

磁盘驱动单元的电磁阻尼锁定装置

技术领域

本发明涉及一种磁盘驱动单元，尤其涉及一种磁盘驱动单元内的电磁阻尼(electromagnetic damping)锁定装置，该电磁阻尼装置能锁定磁盘驱动单元内磁头驱动臂组合(head gimbal assembly，HGA)的致动器(actuator)，从而防止由致动器驱动的磁头驱动臂组合的运动。

背景技术

一种常见的信息存储设备是磁盘驱动系统，其使用磁性媒介来存储数据，并且用设置于该磁性媒介上方的可移动读写头来选择性地从磁性媒介上读取数据或将数据写在磁性媒介上。

图1和图2揭示了一种传统磁盘驱动系统，磁盘101安装在主轴马达103上并由其旋转。音圈马达臂146上连接有磁头折片组合102，该磁头折片组合102上设置有微致动器及磁头105，该磁头105上安装有读写头。一音圈马达(voice-coil motor，VCM)控制音圈马达臂146的运动，进而控制磁头105在磁盘101的表面上的磁轨之间的移动，最终实现读写头在磁盘101上数据的读写。

所述马达臂146安装于所述磁盘驱动系统的基板(图未示)，一枢轴孔148位于所述马达臂146中间，所述马达臂146绕着该枢轴孔148转动。所述音圈马达包括连接在马达臂146一末端的线圈1 56。所有这些元件统称为磁头驱动臂组合(head stack assembly，HSA)。所述线圈156下方安装一下轭状片151，所述下轭状片151固定于磁盘驱动系统的基板并且与所述线圈156间隔一预定的距离。所述线圈156上方安装一上轭状片152，一磁块154固定于所述上轭状片152的下表面。在一选择性的排布中，所述磁块154也可以固定于所述下轭状片151的上表面。

伺服控制系统(图中未示)控制所述音圈马达，当所述磁盘驱动系统打开时，该伺服控制系统转动所述致动器及磁头105从磁头停放区到数据区；当所述磁盘驱动单元断电关闭时，该伺服控制系统转动所述磁头105从数据区到磁头停放区。图1虚线展示了马达臂146及其整个磁头驱动臂组合位于磁头停放区，而实线展示了马达臂146及其整个磁头驱动臂组合位于数据区的外边缘的情况。

传统磁盘驱动系统在读写时，所述磁盘101旋转产生的升力及所述磁头折片组合102产生的弹力提升磁头105到一个高度，在该高度，所述升力和弹力相互平衡。这样，所述磁头105上的读写头与所述磁盘101维持一个恒定的距离。但是，当所述磁盘驱动系统断电时，所述磁盘101旋转停止，所述升力变小。因此，如果所述磁头驱动臂组合仍然停留在数据区或者可以自由运动，会造成磁盘101、磁头105、装配于所述磁头105的读写头等中的一个或多个损坏。

一种防止上述损坏的传统方法是移动所述磁头105到磁头停放区并把该磁头105锁定在磁头停放区。锁定装置可以防止因外部震动或振动而引起的旋转，从而防止磁头从磁头停放区逃离到数据区。输入到所述线圈156的电流和磁块154形成的磁场之间相互作用，使伺服系统可以通过音圈马达控制磁头。

图2展示了一种锁定装置的局部放大图，该锁定装置包括阻尼部件164、金属片165、和位于音圈马达末端的锁扣凸起162。接触部件166位于上轭状片152，所述接触部件166与所述阻尼部件164碰撞停止。该阻尼部件164可以吸收一部分振动。在这样的传统系统中，所述金属片165由机械结构固定到位，从而避免不适当的旋转。

虽然上述技术有所改善，但其中仍存在些许不足。例如，所述阻尼部件164是实体元件，并存在于磁盘驱动系统中，而且该阻尼部件164具有其完整的结构，因此，制造和安装这样的机械元件成本较高。另外一个不足是关于实体阻尼部件164的实体碰撞停止过程。阻尼部件需要实体碰触。这种额外的实体碰触可能会导致额外的应力或振动。该额外的应力或振动可能会引起磁头折片组合振动及/或与磁盘碰触，从而导致毁坏磁头、磁盘等。

所以，需要一种改进的锁定装置及磁盘驱动系统来免受上述缺点并解决上述问题。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明之一目的在于提供一种用于磁头驱动臂组合的电磁阻尼锁定装置，该电磁阻尼锁定装置能锁定磁盘驱动单元内磁头驱动臂组合的致动器，从而防止由致动器驱动的磁头驱动臂组合的运动。

本发明之另一目的在于提供一种具有该电磁阻尼锁定装置的磁盘驱动单元。

为了实现上述第一目的，本发明提供的电磁阻尼锁定装置包括协同响应由一电流产生的电磁场而将致动器锁定在预定的位置上的磁性元件和金属元件；其中，所述磁性元件和金属元件之一是固定的，另一个可随致动器移动，其中所述电磁阻尼锁定装置通过选择性地施加电流而阻止该磁性元件和金属元件分离，从而锁定致动器。所述电流更适宜为涡电流。

在本发明的一个实施例中，所述磁性元件具有磁北或磁南极性，所述磁性元件设于磁头驱动臂组合，其中所述金属元件设于该磁性元件的后面，但不位于所述磁头驱动臂组合上。在该实施例中，所述金属元件为V形。所述预定位置是所述磁头驱动臂组合的中心轴与所述金属元件的一边缘对齐时的位置。

在本发明的另一个实施例中，所述金属元件设于磁头驱动臂组合，所述磁性元件位于该金属元件的后面，但不位于所述磁头驱动臂组合上。在该实施例中，所述磁性元件为V形。所述预定位置是所述磁头驱动臂组合的中心轴与所述磁性元件的一个边缘对齐时的位置。

为了实现上述另一目的，本发明提供的磁盘驱动单元包括：磁头驱动臂，该磁头驱动臂包括具有读/写磁头的磁头折片组合、连接该磁头折片组合的驱动臂及致动器；磁盘；驱动磁盘旋转的主轴马达；及用于锁定磁头驱动臂组合的致动器的电磁阻尼锁定装置；该电磁阻尼锁定装置包括协同响应由一电流产生的电磁场而将致动器锁定在预定的位置上的磁性元件和金属元件；其中，所述磁性元件和金属元件之一是固定的，另一个可随致动器移动，其中所述电磁阻尼锁定装置通过选择性地施加电流而阻止该磁性元件和金属元件分离，从而锁定致动器。所述电流更适宜为涡电流。

所述电磁阻尼装置还可以用为使所述致动器移动所述磁头驱动臂组合从数据区到预定位置，该数据区是所述读/写磁头可从所述磁盘读取数据或写入数据到所述磁盘的位置，该预定位置为磁头停放区，在磁头停放区所述读/写磁头不能从所述磁盘读取数据或写入数据到所述磁盘。

本发明之电磁阻尼锁定装置的制造工序简单，加工容易，又易于安装，另外在阻尼发生停止过程中不会产生实体接触，减少额外的实体碰撞，避免产生额外的应力或振动，从而更好的保护了读写头、磁头、磁盘等。

为使本发明更加容易理解，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

附图说明

图1为传统磁盘驱动单元的示意图，展示了致动器位于数据区和磁头停放区。

图2是传统致动器、音圈马达及致动器锁定装置的立体分解图。

图3A是本发明磁盘驱动单元的一具体实施例的立体图，其中磁头驱动臂组合及磁性元件从中爆炸出。

图3B是本发明具有涡电流阻尼锁定装置的磁盘驱动单元的俯视图。

图3C是本发明中磁头驱动臂组合的一具体实施例的详细立体图，其中磁性元件从中爆炸出。

图3D是本发明之具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的一具体实施例的详细立体图。

图3E是本发明磁盘驱动单元的部分视图，展示了具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的一具体实施例。

图3F是本发明之具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的另一具体实施例的详细立体图。

图4A是本发明磁盘驱动单元的另一具体实施例的详细立体图，其中磁头驱动臂组合及磁性元件从中爆炸出。

图4B是本发明之具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的一具体实施例的详细立体图。

图4C是本发明磁盘驱动单元一具体实施例的部分视图，展示了具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合。

图4D是本发明具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的另一具体实施例的详细立体图。

图5A是本发明中磁头驱动臂组合、金属元件和磁性元件另一具体实施例的详细视图。

图5B是本发明中音圈马达、金属元件和磁性元件的另一具体实施例的详细视图。

图6是本发明磁盘驱动单元又一具体实施例的立体图。

具体实施方式

下面的这些实施例都是利用磁场实现阻尼，从而不需要传统锁定装置中的实物阻尼装置。根据这些实施例，阻尼装置包含一个金属元件和一个或多个磁性元件。在一具体实施例中，所述磁性元件或者金属元件安装于音圈马达(VCM)的线圈的末端。另一实施例中，所述阻尼装置包含多个磁性及/或金属元件，这些磁性或者金属元件可以设置在线圈的任一侧，而不是仅仅一端。无论上述任何一实施例，其中都可产生电磁阻尼。这种阻尼阻止设于音圈马达的线圈的末端的金属元件或磁性元件运动。从而，这种阻尼的发生中没有实体的接触碰撞停止。

在本发明的一个优选实施例中用到涡电流，该涡电流产生电磁场而形成阻尼。涡电流可以减缓运动或引起运动系统减速。当运动磁场横向切割导体时，涡电流产生，反之亦然。这种相互运动导致电子或电流在导体内循环流动。这些循环的涡电流产生电磁场，该磁场平衡外部磁场的改变。一般而言，磁场越强(或者导体的电导率越大)，产生的电流越大，从而反作用力就越大。导体的电阻可以引起拖拽或延迟效应，这可以用于制动和阻尼。当然，这些技术是有利的，例如，没有机械磨损，还可以产生非常精确的阻尼力。不像传统磁盘驱动单元中的传统阻尼装置(需要实体接触实现碰撞停止)及传统制动装置(在各运动部件中产生摩擦力)，通过使用涡电流阻尼技术，将动能转换为热能，各个运动部件之间并没有实体接触。

现在请具体参考附图，在所有附图中类似的元件标记代表类似的元件。图3A是本发明磁盘驱动单元300的一个具体实施例的详细立体图。该磁盘驱动单元300包含基座301、用于旋转一个或多个磁盘302的主轴马达303、磁头驱动臂组合(HSA)305和支撑磁头驱动臂组合(HSA)305的轴承304。线圈307位于所述磁头驱动臂组合(HSA)305的末端，磁性轭状片309设于所述线圈307的顶部。磁性元件310安装于所述磁头驱动臂组合305的末端。所述磁性元件310可以是几乎任何形状或大小，只要该磁性元件310能适配在磁盘驱动单元内，并且能够反应产生的电磁场。另外，所述磁性元件310最好部分焊接或使用胶粘剂部分粘结于线圈307的支撑座。在具体实施中，还可以用其他技术使所述磁性元件310连接于所述线圈支撑座，这些技术可以直接或间接的代替上述技术或与上述技术结合使用。

金属元件312安装于所述基座301。在本发明的一个优选实施例中，所述金属元件312为V形，并且与所述磁性元件310相对。当磁头位于数据区和磁头停放区时，所述V形金属元件312的两个部件312a、312b面对所述磁性元件310。当然，也可以用其他形状的金属元件替代所述V形金属元件。

图3B为具有涡电流阻尼锁定装置的磁盘驱动单元的详细视图。如上所述，所述轴承304设于它的中心区域，该轴承304支撑所述磁头驱动臂组合305。所述磁头驱动臂组合305支撑所述磁头306并定位该磁头306于磁头停放区315或数据区317。当所述磁盘驱动单元300断电停止工作时，所述磁头停留在所述磁头停放区315，所述磁性元件310面对所述金属元件312的部件312b。例如，所述金属元件312的部件312b的边缘与所述磁头驱动臂组合305的中心轴对齐。同样的，当所述磁头306位于数据区317，所述磁性元件310面对所述金属元件312的部件312a。例如，所述金属元件312的部件312a的边缘与所述磁头驱动臂组合305的中心轴对齐。图3e展示了所述磁头驱动臂组合305分别位于数据区和磁头停放区的中心轴y和y’。

图3C是本发明磁头驱动臂组合305一具体实施例的详细立体分解图。所述磁性元件309能够产生磁场，如图中具有方向的虚线所示。线圈307设于磁性元件之间，位于磁场中。当电流施加到所述线圈307(例如，当伺服系统命令磁头306开始读/写数据时)，电流将会导致所述线圈307在所述磁场下运动，所述磁头306将会从一个区域移动到其他区域。当然根据具体的实施需要，所述磁性元件的极性可以颠倒。

图3D和图3E揭示了本发明涡电流阻尼锁定装置如何工作的。图3D为具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的详细立体图。图3E为磁盘驱动单元的部分视图，展示了具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的一种实施例。具有磁北极性的磁性元件310从致动器向后延伸。当所述音圈马达移动所述磁头从数据区到磁头停放区时(例如，当磁盘驱动单元停止工作时)，所述磁性元件310将移动并面对设于所述磁盘驱动单元基座的所述金属元件312的部件312b。电磁阻尼将会在所述金属部件312b和所述磁性元件310之间发生，使具有所述磁性元件3 10的所述磁头驱动臂组合305的末端快速停止，从而锁定所述磁头驱动臂组合305到位。

同样的，所述磁头306开始从所述磁盘读取数据或写入数据到所述磁盘时，所述磁头306移向所述数据区317。涡电流阻尼在所述磁头到达外磁道之前产生，但所述磁性元件310和所述金属部件312b之间的磁力比所述磁性元件309产生的所述音圈马达动力小。当所述磁头在磁轨间运动时，所述涡电流对所述磁头没有任何影响，然而，所述电磁阻尼持续增加，并且当所述磁头306移动到所述数据区317的外磁道时所述电磁阻尼达到最大阻尼效应。同样，当所述磁性元件310面对所述金属元件312的部件312a时，所述涡电流阻尼锁定所述音圈马达，从而阻止所述磁头运动。

图3F如同图3D，展示了具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的一种具体实施例的详细立体图。但是，图3F中的磁性元件310’具有磁南极性，从所述磁头驱动臂组合向后延伸。

图4A为本发明磁盘驱动单元的另一种具体实施例的详细立体图。图4A如同图3A，但是，在图4A中，金属元件320设于所述磁头驱动臂组合305的末端。所述金属元件320可以是几乎任何形状或大小，只要该金属元件320适配在磁盘驱动单元内，并且能够反应产生的电磁场。另外，所述金属元件320最好部分焊接或使用胶粘剂部分粘结于线圈支撑座。在具体实施中，还可以用其他技术使所述金属元件320连接于所述线圈支撑座，这些技术可以直接或间接的代替上述技术或与上述技术相结合使用。

磁性元件322安装于所述基座301。在本发明的一个优选实施例中，所述磁性元件322为V形并且与所述金属元件320相对。当磁头位于数据区和磁头停放区时，所述V形磁性元件322的两个部件322a、322b(参图4C)面对所述金属元件320。当然，也可以用其他形状的金属元件替代所述V形磁性元件。

图4B和图4C揭示了本发明涡电流阻尼锁定装置如何工作的。图4B为本发明具有磁性和金属元件的磁头驱动臂组合的一个具体实施例的详细立体图。图4C为本发明磁盘驱动单元的部分视图，展示了具有磁性和金属元件的致动器的一个具体实施例。

具有磁北极性的磁性元件322位于所述磁头驱动臂组合的后端并向后延伸。当所述音圈马达移动所述磁头从所述数据区到所述磁头停放区时(例如，当磁盘驱动单元停止工作时)，所述金属元件320运动并面对所述磁性元件322的部件322b。所述磁性元件322的部件322b和所述金属元件320之间发生电磁阻尼，使具有所述金属元件320的所述磁头驱动臂组合305的末端快速停止，从而锁定所述磁头驱动臂组合305到位。

同样的，所述磁头开始从所述磁盘读取数据或写入数据到所述磁盘时，所述磁头移向所述数据区317。涡电流阻尼在所述磁头到达外磁道之前产生，在所述金属元件320和所述磁性元件的部件322b之间的磁力比所述磁性元件309产生的所述音圈马达动力小。当所述磁头在磁轨间运动时，所述涡电流对所述磁头没有任何影响，然而，所述电磁阻尼持续增加，并且当所述磁头移动到所述数据区317的外磁道时，所述电磁阻尼达到最大阻尼效应。同样，当所述金属元件320面对所述磁性元件322的部件322a时，所述涡电流阻尼锁定所述音图马达，从而阻止所述磁头运动。

如上所述，所述轴承304设于它的中心区域，该轴承304支撑所述磁头驱动臂组合305。所述磁头驱动臂组合305支撑所述磁头并定位该磁头于磁头停放区315或数据区317。当所述磁盘驱动单元300断电停止工作时，所述磁头停留在所述磁头停放区315，所述金属元件320面对所述磁性元件322的部件322b。例如，所述磁性元件322的部件322b的边缘与所述磁头驱动臂组合305的中心轴对齐。同样的，当所述磁头位于数据区，所述金属元件320将面对所述磁性元件322的部件322a。例如，所述磁性元件322的部件322a的边缘与所述磁头驱动臂组合305的中心轴对齐。

图4D如同图4B，展示了本发明具有磁性和金属元件的致动器的一个具体实施例的详细立体图。但是，图4D中的磁性元件322’具有磁南极性，且设于所述致动器的后面。

图5A是本发明中磁头驱动臂组合、金属元件和磁性元件的另一具体实施例详细视图。在图5A中，所述电磁阻尼锁定装置包含金属元件507，该金属元件507从所述线圈307的一边延伸出，并设于所述磁头驱动臂组合末端。磁性元件309向后延伸出一颈部503，磁性元件502从所述轴片503垂直向下延伸，并与所述金属元件507配合使用。在其他具体实施例中，所述金属和磁性元件的位置可以彼此交换，从而使所述磁性元件设于所述线圈307的末端，并且所述金属元件从所述颈部503垂直向下延伸并连接于所述磁性元件309。

图5B是本发明中音圈马达、金属元件和磁性元件的另一具体实施例的视图。金属元件511设于所述线圈307的末端。磁性元件510连接于所述音圈马达的磁性元件309，例如，垂直连接于所述音圈马达的磁性元件309。

图6揭示了本发明磁盘驱动单元，并展示了装配其上的锁定装置610、611。磁盘601装配于用于旋转所述磁盘601的主轴马达602。音圈马达驱动臂604携带磁头折片组合600，该磁头折片组合600包括具有读/写磁头的磁头滑块603及微致动器605。音圈马达(VCM)控制所述音圈马达驱动臂604的运动，从而控制磁头滑块603在所述磁盘601表面的磁轨间移动，从而使所述读/写磁头能从所述磁盘601读取数据或写入数据到所述磁盘601。在磁盘驱动单元工作时，所述磁头滑块603与旋转的磁盘601之间的空气动力相互作用产生升力。涡电流产生电磁场，从而所述锁定装置610、611将会导致所述马达驱动臂604在数据区和磁头停放区间运动。所述锁定装置610可以是金属元件，锁定装置611可以是磁性元件，反之亦然。同样，所述锁定装置610、611可以是不同的大小和形状。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种电磁阻尼锁定装置，用于锁定其上包括至少一个读/写头的磁头驱动臂组合的致动器，其特征在于该电磁阻尼锁定装置包括：

协同响应由一电流产生的电磁场而将致动器锁定在预定的位置上的磁性元件和金属元件；

其中，所述磁性元件和金属元件之一是固定的，另一个可随致动器移动，其中所述电磁阻尼锁定装置通过选择性地施加电流而阻止该磁性元件和金属元件分离，从而锁定致动器。

2.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述磁性元件具有磁北或磁南极性。

3.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述电流为涡电流。

4.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述磁性元件设于磁头驱动臂组合，所述金属元件设于该磁性元件的后面，但不位于所述磁头驱动臂组合上。

5.如权利要求4所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述金属元件为V形。

6.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述预定位置是所述磁头驱动臂组合的中心轴与所述金属元件的一边缘对齐时的位置。

7.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述金属元件设于磁头驱动臂组合，所述磁性元件位于该金属元件的后面，但不位于所述磁头驱动臂组合上。

8.如权利要求7所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述磁性元件为V形。

9.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述预定位置是所述磁头驱动臂组合的中心轴与所述磁性元件的一边缘对齐时的位置。

10.如权利要求1所述的电磁阻尼锁定装置，其特征在于：所述预定位置是磁头停放区。

11.一种磁盘驱动单元，包括：

磁头驱动臂，该磁头驱动臂包括具有读/写磁头的磁头折片组合、连接该磁头折片组合的驱动臂及致动器；

磁盘；

驱动磁盘旋转的主轴马达；及

用于锁定磁头驱动臂组合的致动器的电磁阻尼锁定装置；

其特征在于所述电磁阻尼锁定装置包括：

协同响应由一电流产生的电磁场而将致动器锁定在预定的位置上的磁性元件和金属元件；

其中，所述磁性元件和金属元件之一是固定的，另一个可随致动器移动，其中所述电磁阻尼锁定装置通过选择性地施加电流而阻止该磁性元件和金属元件分离，从而锁定致动器。

12.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述磁性元件具有磁北或磁南极性。

13.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述电流为涡电流。

14.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述磁性元件设于所述磁头驱动臂组合，所述金属元件设于所述磁盘驱动单元内该磁性元件的后面，但不位于所述磁头驱动臂组合上。

15.如权利要求14所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述金属元件为V形。

16.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述预定位置为所述磁头驱动臂组合的中心轴与金属元件的一边缘对齐时的位置。

17.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述金属元件设于所述磁头驱动臂组合，所述磁性元件位于所述磁盘驱动单元内该金属元件的后面，但不位于所述磁头驱动臂组合上。

18.如权利要求17所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述磁性元件为V形。

19.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述预定位置是所述磁头驱动臂组合的中心轴与磁性元件的一边缘对齐时的位置。

20.如权利要求11所述的磁盘驱动单元，其特征在于：所述电磁阻尼锁定装置还可用为使所述致动器移动所述磁头驱动臂组合从数据区到所述预定位置，该数据区是所述读/写磁头可从所述磁盘读取数据或写入数据到所述磁盘的位置，该预定位置为磁头停放区，在磁头停放区所述读/写磁头不能从所述磁盘读取数据或写入数据到所述磁盘。

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