CN102148040B - 基底构件以及包括该基底构件的硬盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基底构件以及包括该基底构件的硬盘驱动器(HDD)。HDD包括：基底构件；主轴马达，安装在基底构件中；数据存储盘，装配到主轴马达；以及致动器，可旋转地安装在基底构件中并用于将读/写头移动到盘上的期望位置，其中基底构件包括：第一底表面，设置在面对盘的区域中并具有安装主轴马达的中央部分；护罩，形成在第一底表面的圆周上并沿盘的外圆周延伸；以及两阶凹槽，形成在致动器的运行区域中，其中两阶凹槽包括形成在第一底表面上的第一阶凹槽和形成在第一阶凹槽的底表面上的第二阶凹槽。延伸护罩形成在基底构件的致动器的运行区域的上游侧，从护罩突出并沿盘的外圆周延伸。空气阻挡件被安装在致动器的运行区域的下游侧。

Description

基底构件以及包括该基底构件的硬盘驱动器
技术领域
本发明构思涉及硬盘驱动器，更具体地，涉及支撑主轴马达和致动器的基底构件(base member)以及包括该基底构件的硬盘驱动器。
背景技术
作为信息存储装置之一的硬盘驱动器(hard disk drive，HDD)被用来通过采用读/写头(read/write head)在盘上记录数据或者从盘再现数据。在HDD中，读/写头在通过致动器以在旋转盘的记录表面上方预定高度飞行的状态移动到期望位置的同时进行读/写操作。
在常规的HDD中，数据存储盘装配到主轴马达并旋转。数据存储盘的这种旋转在HDD中产生气流。气流使HDD振动并影响安装在致动器中的读/写头，从而引起位置误差信号(PES)。
HDD已经采用多个盘以存储大量的数据。然而，单个盘的数据存储量显著增加，因此已经推出了能够存储大量数据并采用单个盘的HDD。这意味着HDD的空置空间增加。因此，为了改善致动器附近的气流特性，采用单个盘的HDD可以改变基底构件的设计。
发明内容
本发明构思提供一种包括两阶凹槽(two-step recesses)的基底构件以及包括该基底构件的硬盘驱动器从而改善致动器附件的气流特性。
根据本发明构思的一个方面，提供一种硬盘驱动器(HDD)的基底构件，该基底构件支撑主轴马达和致动器，该主轴马达装配到数据存储盘，该致动器用于将读/写头移动到盘上的期望位置，该基底构件包括：第一底表面，设置在面对盘的区域中并具有安装主轴马达的中央部分；护罩(shroud)，形成在第一底表面的圆周上并沿盘的外圆周延伸；以及两阶凹槽，形成在致动器的运行区域中，其中该两阶凹槽包括形成在第一底表面上的第一阶凹槽和形成在第一阶凹槽的底表面上的第二阶凹槽。
第一阶凹槽和第二阶凹槽的侧表面可以是倾斜的。
HDD的基底构件还可以包括第二底表面，在第二底表面中安装用于可旋转地支撑致动器的致动器枢轴，并且第二底表面与第二阶凹槽的底表面在相同的平面上。
延伸护罩(extended shroud)可以形成在致动器的运行区域的上游侧，该延伸护罩从护罩突出并沿盘的外圆周延伸。延伸护罩可以延伸到第一阶凹槽的上游侧表面的起始点。
空气阻挡件(air block)可以安装在致动器的运行区域的下游侧。空气阻挡件可以安装在与第二阶凹槽的下游侧表面以及第一阶凹槽的连接到第二阶凹槽的下游侧表面的底表面相对应的位置。空气阻挡件可以与盘的外圆周间隔开2.5mm至3.5mm。
根据本发明构思的另一个方面，提供了一种HDD，该HDD包括：基底构件；主轴马达，安装在基底构件中；数据存储盘，装配到主轴马达；以及致动器，可旋转地安装在基底构件中并用于将读/写头移动到盘上的期望位置。
致动器可以包括：致动器臂，设置为在盘的下方运行；头万向节组件(head gimbal assembly)，安装在致动器臂的前端部并支撑滑块，读/写头安装在滑块上以弹性地偏置向盘的下表面；以及音圈马达(VCM)，用于旋转致动器臂。
致动器可以包括：下致动器臂，设置为在盘的下方运行；上致动器臂，设置为在盘的上方运行；头万向节组件，安装在下致动器臂和所述上致动器臂的每个的前端部并支撑滑块，读/写头安装在滑块上以弹性地偏向盘的下表面和上表面；以及VCM，用于旋转下致动器臂和上致动器臂。
盘减震器(disk damper)可以设置在盘的上部上，该盘减震器固定到基底构件并由基底构件支撑，并具有面对盘的部分上表面的形状。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明构思的示范性实施例将被更清楚地理解，在附图中：
图1是根据本发明构思的实施例的硬盘驱动器(HDD)的分解透视图；
图2是根据本发明构思的实施例的图1的基底构件的透视图；
图3是根据本发明构思的实施例在盘的旋转期间产生的气流的示意性平面图；
图4是沿图2的线B-B’截取的基底构件以及由根据本发明实施例的两阶凹槽产生的气流的速度变化的截面图；
图5是根据本发明构思的实施例的致动器臂、盘和两阶凹槽之间的间隙的截面图；
图6是根据本发明构思的实施例的盘、致动器、两阶凹槽、延伸掩蔽和空气阻挡件的相对位置及尺寸的俯视图；以及
图7是根据本发明构思的另一实施例的HDD的分解透视图。
具体实施方式
图1是根据本发明构思的实施例的硬盘驱动器(HDD)的分解透视图。图2是根据本发明构思的实施例的图1的基底构件110的透视图。
参照图1和图2，HDD包括基底构件110、盖构件120、主轴马达130、装配到主轴马达130的数据存储盘140以及移动主轴马达130和读/写头的致动器150，该读/写头用于将数据记录到盘140上的预定位置或者从盘140上的预定位置再现数据。
主轴马达130和致动器150安装在基底构件110上。盖构件120采用多个盖耦接螺钉129装配到基底构件110的上部，并且包覆和保护盘140、主轴马达130和致动器150。
主轴马达130安装在基底构件110上。盘140与主轴马达130结合。孔(hollow)141形成在盘140的中心，主轴马达130的轴(hub)132插入到孔141中，由此装配主轴马达130和盘140。盘夹具148用于将盘140牢固地固定到主轴马达130。盘夹具148利用多个夹具耦接螺钉149结合到主轴马达130的上部(例如，轴132的上端部)并压紧盘140，由此盘140被牢固地固定到主轴马达130的轴132。
夹持区域(clamping region)142设置在盘140中，在该夹持区域142中盘夹具148与孔141的周边接触。停驻区域(parking region)143设置在夹持区域142的周边，将在后面描述的滑块156停驻在停驻区域143中。其中不记录数据的非记录区域146沿着盘140的外圆周边缘设置。其中记录数据的记录区域144设置在停驻区域143和非记录区域146之间。其中记录数据的多个轨道145设置在盘140的记录区域144中。
致动器150包括：致动器臂152，可旋转地结合到安装在基底构件110中的致动器枢轴151；头万向节组件154，安装在致动器臂152的前端部并支撑滑块156，读/写头安装在滑块156上以弹性地偏向盘140的表面；以及音圈马达(VCM)158，使致动器臂152旋转。
VCM 158提供用于旋转致动器臂152的驱动力，由伺服控制系统控制，并通过输入到VCM音圈中的电流与磁体形成的磁场之间的相互作用在遵守弗莱明左手定则(Fleming′s left hand rule)的方向上旋转致动器臂152。具体地，如果HDD的电源打开并且盘140开始旋转，则VCM 158顺时针旋转致动器臂152使得其上安装有读/写头的滑块156从盘140的停驻区域143移动到记录区域144。相反地，如果HDD的电源切断并且盘140停止旋转，则VCM 158逆时针旋转致动器臂152使得滑块156从盘140的记录区域144移开。从盘140的记录区域144移开的滑块156可以停驻在设置在盘140的内圆周侧的停驻区域143中。此外，滑块156可以停驻在安装在盘140的外圆周侧的外侧的斜面(ramp)(未示出)中。
如上所述，与盘140装配的主轴马达130以及致动器150安装在基底构件110上。用于过滤包含在气流中的杂质的过滤器119可以安装在基底构件110的一个侧拐角中。第一底表面111形成在基底构件110的面对盘140的区域中。第二底表面112形成在基底构件110的安装有致动器枢轴151的区域中。主轴马达130安装在第一底表面111的中央部分中。用于支撑致动器枢轴151的枢轴支撑部分113设置在第二底表面112上。沿着盘140的外圆周延伸的护罩114形成在基底构件110的第一底表面111的圆周上。
两阶凹槽115和116以距第一底表面111的预定深度形成在基底构件110的致动器150的运行区域中。更具体地，第一阶凹槽115自第一底表面111以预定的深度形成，第二阶凹槽116自第一阶凹槽115的底表面115a以预定的深度形成。第二阶凹槽116的底表面116a可以与基底构件110的第二底表面112在相同的平面上。此外，第一阶凹槽115的上游侧表面115b和下游侧表面115c可以倾斜。第二阶凹槽116的上游侧表面116b和下游侧表面116c可以形成斜倾斜的表面。第一阶凹槽115和第二阶凹槽116的尺寸将在下面详细描述。
如上所述，如果两阶凹槽115和116形成在基底构件110的致动器150的运行区域中，则致动器150附近的气流特性将得以改善，例如气流的速度下降，从而可以改善位置误差信号(PES)。这将在下面更详细地描述。
从护罩114延伸的延伸护罩117可以形成在基底构件110的致动器150的运行区域的上游侧，更具体地，形成在第一阶凹槽115的上游侧。延伸护罩117可以沿着盘140的外圆周从护罩114突出预定的长度，并延伸到第一阶凹槽115的上游侧的侧表面115的起始点。
空气阻挡件118可以形成在基底构件110的致动器150的运行区域的下游侧，更具体地，形成在与第二阶凹槽116的下游侧表面116c以及第一阶凹槽115的连接到下游侧表面116c的底表面115a相对应的位置。空气阻挡件118可以沿盘140的外圆周延伸并与盘140的外圆周间隔开预定的间隙。空气阻挡件118的位置和尺寸将在下面详细描述。
如上所述，设置在基底构件110中的延伸护罩117和空气阻挡件118可以额外地改善致动器150附近的气流特性。这将在下面详细描述。
图3是根据本发明构思的实施例在盘140的旋转期间产生的气流的示意性平面图。图4是沿图2的线B-B’截取的基底构件110以及由根据本发明实施例的两阶凹槽115和116产生的气流的速度变化的截面图。
参照图3，如果盘140沿箭头A的方向旋转，则在盘14附近沿着盘140的圆周方向产生气流。如果没有在基底构件110中形成凹槽，则气流在盘140的圆周方向上的任何位置处具有相同的速度。然而，如果两阶凹槽115和116形成在基底构件110中，则气流的速度在形成有两阶凹槽115和116的区域中减小，也就是在致动器150的运行区域中减小。将参照图4来描述气流的速度在形成有两阶凹槽115和116的区域中减小的原因。
参照图4，盘140与基底构件110之间的间距从第一阶凹槽115到第二阶凹槽116逐渐地增加。气体通路的截面区域越宽，则根据扩散效应气流的速度越低，由此气流的速度在第二阶凹槽116中最小。相反地，盘140与基底构件110之间的间距从第二阶凹槽116到第一阶凹槽115逐渐地减小。因此，盘140和基底构件110之间的气流的速度根据喷嘴效应而从第二阶凹槽116到第一阶凹槽115以及第一底表面111和盘140之间逐渐变快并在最快。两阶凹槽115和116形成在基底构件110中，这防止了气压的突然变化并使气流的速度平滑地改变。此外，在盘140的外边缘附近产生旋涡。由于盘140和基底构件110之间的间距增大，所以从第一阶凹槽115朝着第二阶凹槽116，旋涡的尺寸增加并且其速度减小。
如上所述，如果两阶凹槽115和116形成在基底构件110的致动器150的运行区域中，则气流的速度平滑地减小，旋涡变弱，由此气流和旋涡对致动器152和盘140的影响减小。致动器150附近的气流特性改善，由此气流产生的PES可以改善。延伸护罩117和空气阻挡件118减小了盘140外边缘附近的旋涡的产生和影响，由此在盘140的外边缘区域中可以额外地改善PES。
图5是根据本发明构思的实施例的致动器臂152、盘140和两阶凹槽115和116之间的间距的截面图。图6是根据本发明实施例的盘140、致动器150、两阶凹槽115和116、延伸护罩117和空气阻挡件118的相对位置及尺寸的俯视图。
参照图5，例如在采用3.5英寸盘140的HDD中，盘140和致动器臂152之间的间距D1可以大致在0.8至0.9mm之间。致动器臂152与第一阶凹槽115的底表面115a之间的间距D2设计为间距D1的三倍。致动器臂152与第二阶凹槽116的底表面116a之间的间距D3设计为间距D1的六倍。
参照图6，在采用3.5英寸盘140的HDD中，如上所述，延伸护罩117可以延伸到第一阶凹槽115的上游侧的侧表面115b的起始点。连接延伸护罩117的端部和主轴马达130的旋转中心的线171与在致动器臂152的长度方向上的中心线172在读/写头设置在盘140的记录区域144的最内侧时可以彼此平行。第一阶凹槽115的底表面115a的在盘140的圆周方向上的宽度G可以大于约10mm。读/写头可以位于第一阶凹槽115的底表面115a的中心线。
当空气阻挡件118与盘140的边缘之间的间距H在2.5至3.5mm之间时，PES的减小效应可以在盘140的外边缘区域中进一步增加。空气阻挡件118的上游端部118a可以与第二阶凹槽116的底表面116a的端点齐平或者可以比该端点高。空气阻挡件118的下游端部118b可以与第一阶凹槽115的底表面115a的端点齐平或者比该端点低。空气阻挡件118的长度J可以是第一阶凹槽115的底表面115a在盘140的圆周方向上的宽度G的1.5倍。
当包括如上设计的底部构件110并采用3.5英寸盘140的HDD运行时，PES的测量结果在下面的表1中列出。
表1
  类型   两阶凹槽   延伸护罩   空气阻挡件   平均PES
  情形1   O   X   X   12.9
  情形2   O   X   O   13.0
  情形3   O   O   X   12.1
  情形4   O   O   O   10.85
在包括未形成有两阶凹槽的常规基底构件的HDD中，平均PES大致在13至14之间。
然而，如上面的表1所示，在两阶凹槽115和116形成在基底构件110中情形1至4中，所有的平均PES低于13。具体地，在第二阶凹槽116、延伸护罩117和空气阻挡件118形成在基底构件110中的情形4中，平均PES是10.85，这表明PES被大幅改善。
图7是根据本发明构思的另一实施例的HDD的分解透视图。
参照图7，盘140通过盘夹具110固定到HDD的主轴马达130。致动器150包括两个致动器臂152a和152b，这两个致动器臂152a和152b可旋转组合到安装于基底构件110中的致动器枢轴151。头万向节组件154结合到每个致动器臂152a和152b的前端部并支撑滑块156，读/写头安装在滑块156上以弹性地偏向盘140的表面。下致动器臂152b设置在盘140的下方。结合到下致动器臂152b的读/写头将数据记录到盘140的下表面上或者读取被记录的数据。上致动器臂152a设置在盘140的上方。结合到上致动器臂152a的读/写头将数据记录到盘140的上表面上或者读取被记录的数据。
图2所示的基底构件110可以应用到采用两个致动器臂152a和152b以及两个读/写头并使用盘140的下表面和上表面的HDD。除了图7的基底构件110之外，两阶凹槽115和116、延伸护罩117以及空气阻挡件118可以形成在HDD中。
盘减震器160可以设置在盘140的上部中，以降低气流引起的盘140的振动。盘减震器160固定到基底构件110并由基底构件110支撑，并且盘减震器160具有面对盘140的部分上表面的形状。
盘减震器160也可以应用到图1所示的HDD。
尽管已经参照本发明构思的示范性实施例具体示出并描述了本发明构思，但是应当理解，可以进行形式和细节上的各种变化而不脱离权利要求的精神和范围。
本申请要求于2010年2月5日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2010-0011184的权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (17)

1.一种硬盘驱动器，包括：
基底，支撑盘；
基底底表面，设置在所述基底上且在面对所述盘的区域中；
第一阶凹槽，设置在所述基底底表面上且包括第一阶凹槽底；和
第二阶凹槽，设置在所述第一阶凹槽底上且包括第二阶凹槽底，其中所述第一阶凹槽和所述第二阶凹槽的侧表面是倾斜的。
2.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，其中所述第一阶凹槽包括用于可旋转地支撑致动器的致动器枢轴。
3.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，还包括：
第一护罩，设置在所述基底底表面的圆周上并沿所述盘的外圆周延伸；
致动器，由所述基底支撑；以及
延伸护罩，设置在所述致动器的运行区域的上游侧，其中该延伸护罩从所述第一护罩突出并沿所述盘的外圆周延伸。
4.根据权利要求3所述的硬盘驱动器，其中所述延伸护罩延伸到所述第一阶凹槽的上游侧表面的起始点。
5.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，还包括设置在所述第二阶凹槽底的空气阻挡件，其中所述空气阻挡件设置在由所述基底支撑的致动器的运行区域的下游侧。
6.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，还包括设置在所述第二阶凹槽底上的空气阻挡件，其中所述空气阻挡件设置在与所述第二阶凹槽的下游侧表面以及连接到所述第二阶凹槽的下游侧表面的所述第一阶凹槽底相对应的位置。
7.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，还包括设置在所述第二阶凹槽底上的空气阻挡件，其中所述空气阻挡件与所述盘的外圆周间隔开2.5mm至3.5mm。
8.一种硬盘驱动器，包括：
基底构件，支撑数据存储盘；
第一底表面，设置在所述基底上且在面对所述盘的区域中；
第一护罩，形成在所述第一底表面的圆周上并沿所述盘的外圆周延伸；以及
两阶凹槽，包括设置在所述第一底表面上的第一阶凹槽和设置在所述第一阶凹槽的第一阶底表面上的第二阶凹槽，其中所述第一阶凹槽和所述第二阶凹槽的侧表面是倾斜的。
9.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，其中所述基底构件还包括第二底表面，该第二底表面包括用于可旋转地支撑致动器的致动器枢轴，其中该第二底表面在与所述第二阶凹槽的第二阶底表面相同的平面上。
10.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括：
致动器，被所述基底构件支撑；和
延伸护罩，设置在所述基底构件的所述致动器的运行区域的上游侧，其中该延伸护罩从所述第一护罩突出并沿所述盘的外圆周延伸。
11.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中所述延伸护罩延伸到所述第一阶凹槽的上游侧表面的起始点。
12.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括设置在所述第二阶凹槽的第二阶底表面中的空气阻挡件，其中该空气阻挡件设置在由所述基底构件支撑的致动器的运行区域的下游侧。
13.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括设置在所述第二阶凹槽的第二阶底表面中的空气阻挡件，其中所述空气阻挡件设置在与所述第二阶凹槽的下游侧表面以及所述第一阶凹槽的连接到所述第二阶凹槽的下游侧表面的第一阶底表面相对应的位置。
14.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括设置在所述第二阶凹槽的第二阶底表面中的空气阻挡件，其中所述空气阻挡件与所述盘的外圆周间隔开2.5mm至3.5mm。
15.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括由所述基底构件支撑的致动器，其中所述致动器包括：
致动器臂，用于在所述盘的下方运行；
头万向节组件，设置在所述致动器臂的前端部上并支撑读/写头，其中该读/写头被弹性地偏向所述盘的下表面；以及
音圈马达，用于旋转所述致动器臂。
16.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括被所述基底构件支撑的致动器，其中所述致动器包括：
下致动器臂，设置为在所述盘的下方运行；
上致动器臂，设置为在所述盘的上方运行；
头万向节组件，设置在所述下致动器臂和所述上致动器臂的前端部上，其中所述头万向节组件支撑读/写头并用于将所述读/写头弹性地偏向所述盘的下表面和上表面；以及
音圈马达，用于旋转所述下致动器臂和所述上致动器臂。
17.根据权利要求8所述的硬盘驱动器，还包括盘减震器，该盘减震器设置在所述盘的上部上且由所述基底构件支撑。
CN201110034931.XA 2010-02-05 2011-02-09 基底构件以及包括该基底构件的硬盘驱动器 Expired - Fee Related CN102148040B (zh)

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