CN105679338A - 流体动力轴承及其减振方法以及硬盘驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开流体动力轴承及其减振方法以及硬盘驱动器。一种流体动力轴承，包括槽结构，所述槽结构包括产生压力的槽图案，并且额外包括邻近产生压力的槽图案的圆周槽和邻近圆周槽的泵送槽图案。圆周槽可比相关的泵送槽图案和产生压力的槽图案更深并且可延伸360度，且泵送槽可位于轴承轴颈区域的入口处或附近，以帮助维持流体流动方向和最小压力。这样的流体动力轴承槽结构能提供改善的阻尼特性同时保持相对刚度，从而改善振动响应特性。
Description
技术领域
本发明的实施例可以总体上涉及流体动力轴承，更具体地涉及流体动力轴承槽结构。
背景技术
硬盘驱动器(Hard-Diskdrive，HDD)是装在保护外壳内并在一个或更多个具有磁性表面的圆盘上存储数字编码的数据的非易失性存储装置。当HDD操作时，每个磁记录盘通过主轴系统被快速旋转。利用通过致动器被定位于盘的特定位置上方的读/写头，从磁记录盘读数据和向磁记录盘写数据。读/写头使用磁场来从磁记录盘的表面读数据和向磁记录盘的表面写数据。写头使用流经线圈的电流，该电流产生磁场。电脉冲以不同图形的正电流和负电流被发送至写头。写头的线圈中的电流感应出跨过写头和磁盘之间的间隙的磁场，该磁场又磁化记录介质上的小区域。
用于旋转所述一个或更多个盘的主轴系统通常包括电动机总成(有时被称为主轴电动机总成)，该电动机总成包括轴承总成。实现轴承总成的一种方法是使用流体动力轴承(FluidDynamicBearing，FDB)，其通常可具有比滚珠轴承更长的寿命并且更适合较高振动的环境和/或低噪声需求。正如许多(如果不是所有)动力系统那样，电动机总成以及相应地相关轴承总成遭受振动力作用，因此具有独特的振动力响应。在HDD的情况下，差的振动响应特性例如能导致记录盘弯曲和/或盘堆叠倾斜等。这些影响又能导致诸如不可重复的跳动(Non-RepeatableRunout，NRRO)的磁道对准不良(TrackMisregistration，TMR)。此外，顾客要求满足苛刻的性能要求，这些性能要求可以包括通常涉及HDD的对振动力的操作耐力或操作容限的噪声要求以及振动要求。因此，对振动力响应的改进是动力系统、受外部振动影响的系统和类似系统的工程师和设计师面对的共同挑战。
此部分中描述的任何方法是能被实行的方法，但并非必然是以前已经被想到或实行的方法。因此，除非另外说明，不应当仅由于其在此部分中的包含而假定此部分中描述的任何方法有资格作为现有技术。
发明内容
本发明的实施例针对流体动力轴承(FDB)、包含这样的FDB的硬盘驱动器、以及用于对FDB轴颈轴承减振的相关方法。根据实施例的FDB包括槽结构，所述槽结构包括产生压力的槽图案，并且额外包括邻近产生压力的槽图案的圆周槽和邻近圆周槽的泵送槽图案。槽结构可被实施在轴承轴或轴承轴套上，不管每个相应部件旋转或是静止的。用于轴颈轴承的这样的FDB槽结构例如能提供改善的阻尼特性同时保持相对刚度，从而改善振动响应。
根据多种实施例，圆周槽延伸360度，并且泵送槽位于轴承轴颈区域即槽结构区域的入口处或附近。此外，其他实施例涉及组成槽结构的每个槽的各深度，其中圆周槽比相关的泵送槽图案和产生压力的槽图案更深。
本发明内容部分中讨论的实施例不打算建议、描述或教导本文中讨论的所有实施例。因此，相比于此部分中讨论的特征，本发明的实施例可包含额外的或不同的特征。此外，此部分中记述的未在权利要求中明确陈述的限制、元件、性能、特征、优点、属性或类似物不以任何方式限制任何权利要求的范围。
附图说明
实施例以示例的方式而不是以限制的方式示于附图的图中，附图中同样的附图标记代表类似的元件，并且附图中：
图1是示出根据一实施例的硬盘驱动器的平面图；
图2是示出根据一实施例的流体动力轴承的分解透视图；
图3是示出根据一实施例的主轴电动机总成的横截面视图；
图4A是示出与流体动力轴承相关的产生压力的槽图案的示意图；
图4B是示出根据一实施例的与流体动力轴承相关的槽结构(grooveconfiguration)的示意图；
图4C是示出根据一实施例的对应于图4B的槽结构的相对深度的示意图；以及
图5是流程图，该流程图示出根据一实施例的用于使流体动力轴颈轴承减振的方法。
具体实施方式
对流体动力轴承(FDB)的改进得以描述。在以下描述中，出于解释的目的，许多具体细节被阐述以提供对在此描述的本发明实施例的透彻了解。然而，明显的是在此描述的本发明的实施例可以被实施而没有这些具体细节。在其他情况下，公知的结构和装置以框图形式示出，以避免不必要地模糊在此描述的本发明的实施例。
对示例性操作环境的物理描述
实施例可用于但不限于用于硬盘驱动器(HDD)存储装置的主轴电动机总成。因此，依照一实施例，说明HDD100的平面图示于图1中以说明示例性操作环境。
图1示出包括滑块110b的HDD100的部件的功能布置，滑块110b包括磁读取/记录头110a。合起来，滑块110b和头110a可被称为头滑块。HDD100包括至少一个头万向节总成(HeadGimbalAssembly，HGA)110，头万向节总成110包括头滑块、通常经由弯曲部(flexure)连接至头滑块的引线悬架110c、以及连接至引线悬架110c的负载梁110d。HDD100还包括至少一个可旋转地安装在主轴124上的磁记录介质120和连接至主轴124以旋转介质120的驱动电动机(不可见)。头110a包括分别用于写入和读取HDD100的介质120上存储的信息的写元件和读元件。介质120或多个盘介质可以使用盘夹具128被固定在主轴124上。
HDD100还包括连接至HGA110的臂132、托架134、包括电枢136和定子144的音圈电动机(VCM)，电枢136包括连接至托架134的音圈140，定子144包括音圈磁体(不可见)。VCM的电枢136被连接至托架134，且被配置来移动利用居间的枢轴承总成152被安装在枢轴148上的臂132和HGA110以访问部分介质120。在HDD具有多个盘的情形中，托架134被称为“E块”或梳子，因为托架被布置来支撑臂的共轴阵列，臂的共轴阵列赋予托架梳子的外观。
包括含有与头滑块联接的弯曲部的头万向节总成(例如HGA110)、与弯曲部联接的致动器臂(例如臂132)和/或负载梁、以及与致动器臂联接的致动器(例如VCM)的总成可合起来被称为头堆总成(HeadStackAssembly，HSA)。然而，HSA可以包括比描述的那些更多或更少的部件。例如，HSA可以指还包括电互连部件的总成。通常，HSA是被配置来为了读操作和写操作而移动头滑块以访问部分介质120的总成。
进一步参见图1，包括提供给头110a的写信号和来自头110a的读信号的电信号(例如至VCM的音圈140的电流)由柔性互连电缆156(“柔性电缆”)提供。柔性电缆156和头110a之间的互连可由臂电子(Arm-Electronics，AE)模块160提供，其可具有用于读信号的板载前置放大器、以及其它读通道和写通道电子部件。AE160可如所示那样被附接在托架134上。柔性电缆156被联接至电连接器区块164，电连接器区块164通过由HDD壳体168提供的电连通线提供电通信。也被称为基座的HDD壳体168与HDD盖子一起为HDD100的信息存储部件提供密封的保护外壳。
包括盘控制器和含有数字信号处理器(Digital-SignalProcessor，DSP)的伺服电子器件的其它电子部件提供电信号至驱动电动机、VCM的音圈140和HGA110的头110a。提供至驱动电动机的电信号使得驱动电动机能旋转，提供转矩至主轴124，转矩又被传递至固定在主轴124上的介质120。结果是，介质120沿方向172旋转。旋转的介质120导致气垫，该气垫充当滑块110b的空气轴承表面(ABS)骑在其上的空气轴承，从而滑块110b在介质120的表面上方飞行而不与信息记录在其中的薄的磁记录层接触。
提供给VCM的音圈140的电信号使HGA110的头110a能访问其上记录信息的轨道176。于是，VCM的电枢136经弧180摆动，这使HGA110的头110a能访问介质120上的各个轨道。信息存储于介质120上在介质120上诸如扇区184的扇区中布置的多个径向套叠的轨道中。相应地，每个轨道由多个扇形的轨道部分(或“轨道扇区”)例如扇形的轨道部分188组成。每个扇形的轨道部分188可由记录的数据以及包含伺服脉冲信号图案(例如ABCD伺服脉冲信号图案)和纠错码信息的头部组成，伺服脉冲信号图案是识别轨道176的信息。在访问轨道176时，HGA110的头110a的读元件读取向伺服电子器件提供位置误差信号(Position-error-signal，PES)的伺服脉冲信号图案，该伺服电子器件控制提供给VCM的音圈140的电信号，使头110a能跟随轨道176。一旦找到轨道176并且识别出特定的扇形的轨道部分188，则根据盘控制器从例如计算机系统的微处理器的外部代理接收的指令，头110a或者从该轨道176读取数据或者将数据写至轨道176。
HDD的电子结构包括用于执行它们各自的用于HDD的操作的功能的许多电子部件，诸如硬盘控制器(“HDC”)、接口控制器、臂电子模块、数据通道、电动机驱动器、伺服处理器、缓冲存储器等等。这样的部件中的两个或多个可被合并在被称为“片上系统”(SOC)的单个集成电路板上。即便不是全部，这样的电子部件中的若干个通常被布置在联接至HDD的底侧诸如联接至HDD壳体168的印刷电路板上。
本文提及的硬盘驱动器，例如参照图1示出和描述的HDD100，可包含有时被称为“混合驱动器”的数据存储装置。混合驱动器一般指具有与固态存储装置(SSD)结合的传统HDD(参见例如HDD100)两者的功能的存储装置，所述固态存储装置使用电可擦除和可编程的诸如闪存或其他固态(例如集成电路)存储器的非易失性存储器。由于不同类型的存储介质的操作、管理和控制通常不同，所以混合驱动器的固态部分可包括其自身对应的控制器功能，该功能可随HDD功能一起被集成到单个控制器中。混合驱动器可以被构建和配置成以许多方式操作和利用固态部分，非限制性地例如诸如通过将固态存储器用作缓冲存储器，用于存储频繁访问的数据，用于存储I/O密集型数据，等等。此外，混合驱动器可被本质上构建和配置成具有用于主机连接的一个或多个接口的在单个外壳中的两个存储装置，即传统HDD和SSD。
导言
束缚轴流体动力轴承(FDB)设计经常被用于重负载硬盘驱动器(HDD)，以提高结构刚度。两种类型的束缚轴FDB设计是流行的，一种具有圆锥形状，另一种是线轴型。对于圆锥形FDB，顶锥面和低锥面两者都具有提供更高的结构刚度、FDB刚度和运行电流的更大的直径。更高的结构刚度可降低振动响应，尤其在高于1500Hz的频率范围中。然而，更高的运行电流可以限制圆锥形FDB设计在高旋转速度(＞15000rpm)、较高盘数HDD中的实现。
相比之下，线轴型束缚轴FDB设计消耗显著少的运行电流，并且是高旋转速度HDD应用的更好的候选者。然而，线轴型束缚轴设计的结构刚度比圆锥形FDB设计的更低，因此能使其显露出更高的振动响应，尤其在高频率范围诸如在FDB径向模式(例如约3kHz)中。除了提高HDD结构刚度外，一种改善FDB径向模式下FDB和HDD盘片组振动响应的方法是降低FDB阻尼系数。然而，降低FDB阻尼往往是以减小FDB刚度为代价。在此存在至少一个与改进HDD的振动响应相关的挑战，那就是在保持刚度的同时降低阻尼。
通常的线轴型束缚轴FDB设计包括两个轴颈轴承，并且人字形槽设计是提供高轴承刚度和稳定性的最常用设计。FDB的刚度和阻尼系数由以下决定：(1)轴承几何结构，诸如直径、轴承径向间隙、轴承长度；(2)轴承槽图案，诸如槽角度、槽深度、槽宽度；以及(3)运转速度、温度和润滑性能。降低FDB阻尼的一种直接的方法是增大轴承径向间隙，但同时FDB刚度被成比例地减小。降低FDB阻尼的其他方法可包括优化槽图案，然而FDB刚度仍应当被保持在相同水平。
此外，通常的产生压力的槽图案被设计为从两个方向吸入流体。然而，对于如所需那样向轴承轴颈区域供应充足的流体以及足够快地供应流体以支撑轴，像那样的槽图案会出现困难。例如，通常的产生压力的槽图案可出现每个端部处(即每个“入口区域”处)的低压，事实上有时是亚环境压力，其对轴承性能是有害的。因此，提高入口区域处的压力是所希望的，以降低FDB的阻尼特性，同时保持刚度。
流体动力轴承
图2是示出根据一实施例的流体动力轴承的分解透视图。用于流体动力轴承(FDB)诸如FDB200的一般结构包括包住轴套204的壳体202，轴206被放置在轴套204中。流体被密封在轴206和轴套204之间的间隙内。在轴颈区域，即轴206的支撑在轴承流体上的部分，不论情况怎样，流体由轴或轴套的旋转运动加压。通常，使用该间隙中的槽图案来帮助加压和引导轴承流体，这在此被更详细地说明。此外，流体动力轴承还可包括在底部并且与轴206接触的推力轴承208，在这种情况下，FDB200提供以下两者：主要通过轴206和轴套204在轴颈区域施加的对轴的径向为主的支承；以及主要通过FDB200的推力轴承208部件的对轴的轴向(或推力方向)为主的支承。
图3是横截面视图，该视图示出根据一实施例的主轴电动机总成。具体地，图3中示出的主轴电动机总成300被显示处于硬盘驱动器(HDD)情况下，该硬盘驱动器包括可旋转地联接至主轴电动机总成的一个或更多个记录盘312(或者一般为“记录介质”)，该主轴电动机总成通常被连接至HDD基座314。FDB被显示处于主轴电动机总成300的中心，并且为所述一个或更多个记录盘312提供旋转轴。
类似于图2的FDB200，图3中显示的FDB包括置于轴套304内的流体和轴306，轴套304被装在壳体302中且由密封件310密封。图3的(a)示出在轴套304的内表面上形成的产生压力的槽图案303，所示出的槽图案303一般被称作人字形槽图案。槽图案303用来产生流体压力并且收集流体(例如在人字形槽图案的情形中，在人字形图案的两翼的锐利末端处)，从而提供集中的或局部的支承力。用于FDB的产生压力的槽图案的形状可以在实施方式与实施方式之间不同，因此为了示例的目的并且基于其相当常见的使用，人字形槽图案在此处被示出。
图3中还示出推力轴承308，其具有如图3的(b)中所示的螺旋槽图案。螺旋槽推力轴承被使用以减小摩擦和磨损，而不使用加压润滑剂。主要归因于推力轴承的槽图案，轴承旋转产生分离轴承表面所需的压力。推力轴承的使用可在实施方式和实施方式之间不同，因此实施例不必然需要推力轴承，除非权利要求中特别指出。如同FDB一样，用于推力轴承的产生压力的槽图案的形状可在实施方式和实施方式之间不同，因此为了示例的目的并且基于其相当常见的使用，螺旋槽图案在此处被示出。
流体动力轴承槽结构
图4A是示出与流体动力轴承(FDB)相关的产生压力的槽图案的示意图。产生压力的槽图案303a和产生压力的槽图案303b每个用来产生流体压力并收集流体，从而提供集中的或局部的支承力。产生压力的槽图案303a、303b的形状类似于通常被称为人字形槽图案(HDD领域已知的常用槽图案)的槽图案。
图4B是示出根据一实施例的与流体动力轴承(FDB)相关的槽结构的示意图。图4B示出两个槽结构，槽结构403a和槽结构403b。例如，一个槽结构403a可被用作一流体动力轴颈轴承(例如上轴承)的一部分，并且另一个槽结构403b可被用作另一个流体动力轴颈轴承(例如下轴承)的一部分。然而，所使用的FDB的数目可在实施方式与实施方式之间不同，这样，例如，相关的主轴电动机总成或相关的硬盘驱动器可被配置为仅有单个FDB。
产生压力的槽图案403a和产生压力的槽图案403b每个用来产生流体压力并收集流体，从而提供集中的或局部的支承力。根据一实施例，槽结构403a包括产生压力的槽图案403a-1、邻近产生压力的槽图案403a-1的圆周槽403a-2、以及邻近圆周槽403a-2的泵送槽图案403a-3。产生压力的槽图案403a-1的形状可在实施方式与实施方式之间不同。根据一实施例，产生压力的槽图案403a-1类似于通常被称为人字形槽图案的槽图案。如所讨论的那样，人字形槽图案用来泵送油或其他流体至槽图案的顶点，从而在此局部区域产生峰值压力，该峰值压力又增大相应FDB的负载能力。
根据一实施例，圆周槽403a-2延伸360度。例如，对于被配置在FDB轴套上的槽结构403a，圆周槽403a-2将延伸360度，或者延伸围绕轴套的圆周的整个路线。类似地，对于被配置在FDB轴上的槽结构403a，圆周槽403a-2将延伸360度，或者延伸围绕轴的圆周的整个路线。非限制性地例如，当与不包含这样的槽的类似FDB设计相比较时，FDB中诸如圆周槽403a-2的槽的使用已经显示出降低FDB的阻尼差不多约25％。此外，再次与不包含这样的槽的类似FDB设计相比较时，FDB中诸如圆周槽403a-2的槽的使用已经显示出降低了FDB的阻尼而不降低FDB的刚度，即同时保持了FDB的刚度。圆周槽403a-2的前述效果的至少部分原因在于槽结构403a的不同部件的相对深度，所述相对深度被参照图4C更详细地描述。
根据一实施例，泵送槽图案403a-3如图所示位于或邻近FDB的入口区域，即在槽区域的入口处。根据一实施例，泵送槽图案403a-3类似于产生压力的槽图案403a-1的延伸部分。例如，如图4B中所示，当产生压力的槽图案403a-1被实施为人字形槽图案时，那么如果没有图案中对应于圆周槽403a-2的中断，泵送槽图案403a-3类似于该人字形槽图案的延伸部分。
根据一实施例，泵送槽图案403a-3被配置来维持封闭在FDB内的流体(例如油或其他润滑剂)的朝特定方向且处于或高于特定的最小压力的流动，该方向和最小压力两者的具体值可在实施方式和实施方式之间不同。例如，泵送槽图案403a-3可帮助维持流体穿过圆周槽403a-2并且进入产生压力的槽图案403a-1区域且最终抵达产生压力的槽图案403a-1的预期区域(例如人字形图案的顶点)的流动，还帮助维持高到足以克服压力下降或不流动的流体压力，否则所述压力下降或不流动可能与圆周槽403a-2的影响相符。
由于入口区域处这些额外的槽，FDB刚度能在FDB阻尼被减小的同时被保持为大约相同，因此振动力响应得到改善。入口区域处的这些额外槽也可改善FDB的可靠性。在起停操作期间，旋转零件势必下触固定零件，于是上轴颈轴承和下轴颈轴承的两个入口区域受到起停下触影响。几千个起停循环之后，常见的是两个入口区域显示出磨损，例如槽图案可被磨坏。然而，入口区域处的额外的槽能提高FDB起停操作的重复循环中的可靠性，例如产生压力的槽图案的可靠性。
类似于槽结构403a，根据一实施例，FDB可具有另一个槽结构403b，其在图4B中被简单地示为槽结构403a的镜像结构。于是，槽结构403b包括产生压力的槽图案403b-1、圆周槽403b-2和泵送槽图案403b-3。对应于槽结构403a的前面的描述还可适用于槽结构403b，因此为了简要和清晰起见在此不再重复。因此，对于与类似的产生压力的槽图案403b-1、圆周槽403b-2和泵送槽图案403b-3有关的信息，参照与产生压力的槽图案403a-1、圆周槽403a-2和泵送槽图案403a-3相关的描述。然而，注意，槽结构403a和槽结构403b不必被相同或相似地配置，且FDB的数目可在实施方式与实施方式之间不同。
图4C是示意图，其示出根据一实施例的对应于图4B的槽结构的相对深度。在中心区域，在对应于上FDB和下FDB的槽结构403a、403b之间，深度410表示非槽区域中FDB轴和轴套之间的轴颈轴承径向间隙，例如轴206和轴套204之间的间隙(图2)。这是储存器区，因此具有由深度410示出的较显著的间隙。
产生压力的槽深度408被显示成比由深度410显示的储存器径向间隙显著浅，这示出产生压力的槽图案403a-1、403b-1包括在轴套204或轴206(图2)材料内被凹进(非限制性地例如被机器加工)一定距离的槽。非限制性地例如，轴颈轴承储存器凹进深度410可为大约20-50微米，然而产生压力的槽深度408可为约2-9微米。在这点上，注意，图4C不打算按精确比例绘制，更确切地说，图4C将提供与在此描述的槽结构403a、403b相关的一般形象化和概念化的相对深度。
进一步参照图4C，根据一实施例，圆周槽深度406被显示成比产生压力的槽深度408更深，由此示出圆周槽403a-2、403b-2是相比于如产生压力的槽深度408表示的各产生压力的槽图案403a-1、403b-1，在轴套204或轴206(图2)材料内凹进(非限制性地例如被机器加工)更深的一定距离的相对且充分深的槽。此外，还注意，根据一实施例，圆周槽深度406被显示成比泵送槽深度404更深，由此示出圆周槽403a-2、403b-2是相比于各产生压力的槽图案403a-1、403b-1和各泵送槽图案403a-3、403b-3，在轴套204或轴206(图2)材料内凹进更深的一定距离的相对且充分深的槽。深度406的实际值可在实施方式与实施方式之间不同，但至少部分地是圆周槽深度406的配置影响对应FDB的阻尼或阻尼性能(dampingcapability)。
仍然参照图4C，根据一实施例，泵送槽深度404被显示成比产生压力的槽深度408更深，从而示出泵送槽图案403a-3、403b-3是相比于各产生压力的槽图案403a-1、403b-1，在轴套204或轴206(图2)材料内凹进(非限制性地例如被机器加工)更深的一定距离的相对更深的槽，但不是像如圆周槽深度406表示的各圆周槽图案403a-2、403b-2一样深。深度404的实际值可在实施方式与实施方式之间不同，然而至少部分地是泵送槽深度404的配置，以及其形式和形状，影响相应的FDB流体流动方向和压力，以有效地(至少部分地)抵消圆周槽403a-2、403b-2的一些不良影响。优选地，并且作为非限制性示例，至少部分地基于泵送槽深度404和产生压力的槽深度408的相对深度，泵送槽图案(例如403a-3)的有效“力量”小于产生压力的槽图案(例如403a-1)的，从而与产生压力的槽图案相比产生更低的流速和压力。
最后，根据一实施例，入口区域深度402被显示成比产生压力的槽深度408更深，于是示出相比于各产生压力的槽图案403a-1、403b-1，入口区域在轴套204或轴206(图2)材料内相对更深，但是不是如各圆周槽图案403a-2、403b-2一样深。深度402的实际值可在实施方式与实施方式之间不同，且为了示例性目的，被显示成大约与泵送槽深度404一样深。
根据实施例，槽结构403a和/或槽结构403b可形成在FDB轴套(例如图2的轴套204和图3的轴套304)上，不论轴套是旋转零件(转子)还是静止零件(定子)。根据实施例，槽结构403a和/或槽结构403b可形成在FDB轴(例如图2的轴206和图3的轴306)上，不论轴是旋转零件(转子)还是静止零件(定子)，例如在HDD束缚轴FDB主轴电动机设计中。
用于对流体动力轴承轴颈轴承减振的方法
图5是流程图，其示出根据一实施例的用于对流体动力轴颈轴承减振的方法。
于框502，在流体动力轴颈轴承的轴或轴套上，形成定位于轴颈轴承的入口区域处或轴颈轴承的入口区域附近的泵送槽图案。例如，泵送槽图案403a-3(图4B)被机器加工或者以其它方式形成在FDB轴套(例如图2的轴套204或图3的轴套304)上或FDB轴(例如图2的轴206或图3的轴306)上，处于轴颈轴承的入口区域处或邻近轴颈轴承的入口区域，例如对于上轴颈轴承邻近槽图案403a(图4B)开始的地方。如所讨论的那样，轴颈轴承区域是支承力施加于轴的区域，其被设计为总体上是槽结构区域，并且更具体地是与产生压力的槽图案(例如图4B的403a-1)对应的区域。这样，泵送槽图案优选地邻近产生压力的槽图案形成。如所讨论的那样，泵送槽图案通过影响相应的FDB流体流动方向和压力以有效地(至少部分地)抵消圆周槽的一些不良影响来工作。
于框504，圆周槽邻近于泵送槽图案形成且延伸360度。例如，圆周槽403a-2(图4B)被机器加工或者以其它方式形成在FDB轴套上或FDB轴上，邻近泵送槽图案403a-3(例如于框502形成)，并且不管情形是哪种，延伸围绕轴套或轴的整个路线。如所讨论的那样，圆周槽通过影响对应FDB的阻尼或阻尼性能来工作。
于框506，产生压力的槽图案邻近于圆周槽形成。例如，产生压力的槽图案403a-1(图4B)，诸如人字形槽图案，被机器加工或者以其它方式形成在FDB轴套上或FDB轴上，邻近圆周槽403a-2(例如于框504形成)。如所讨论的那样，产生压力的槽图案用来泵送油或其他流体至槽图案的某局部区域(例如至人字形槽图案的顶点)，从而在此局部区域产生峰值压力，该峰值压力又增大对应FDB的负载能力。
根据一实施例，于框502形成的泵送槽图案的深度(例如图4C的泵送槽深度404)大于于框506形成的产生压力的槽图案的深度(例如图4C的产生压力的槽深度408)，且于框504形成的圆周槽的深度(例如图4C的圆周槽深度406)大于泵送槽图案的深度(泵送槽深度404)。
虽然参照图5描述的方法以具体的顺序描述了一定的步骤，但是实施例不必限于执行这样的步骤的任何具体顺序。因此，泵送槽图案、圆周槽和产生压力的槽图案的形成可以以具体制造工艺所需的或适合于具体制造工艺的任何顺序来执行。非限制性地例如，泵送槽和产生压力的槽图案可在单个步骤中形成，接着在它们之间形成更深的圆周槽。
扩展和替代
在之前的描述中，已经参照诸多具体细节描述了本发明的实施例，所述具体细节可在实施方式与实施方式之间不同。因此，可以对其做出各种修改和改变而不脱离实施例的更宽的主旨和范围。因此，什么是发明以及申请人想要什么成为发明，其唯一和独有的标志是本申请发布的呈现权利要求发布所具有的特定形式的权利要求的集合，包括任何后续的修正。在此针对这样的权利要求中包含的术语明确阐述的任何定义应当如用在权利要求中那样规定这样的术语的含义。因此，权利要求中没有明确陈述的限制、元件、性能、特征、优点或属性不应当以任何方式限制这样的权利要求的范围。因此，说明书和附图将在示意性而非限制性的意义上被考虑。
此外，在此说明中，一些工艺步骤可以按具体的顺序被阐述，并且字母标号和字母数字标号可被用来标识某些步骤。除非在描述中明确地声明，实施例不必限于执行这样的步骤的任何具体顺序。特别地，标号仅被用于步骤的方便的识别，并且不是要指定或要求执行这样的步骤的具体顺序。
Claims (23)
1.一种流体动力轴承，包括：
轴套；
设置在所述轴套内的轴；以及
槽结构，包括：
产生压力的槽图案，
邻近所述产生压力的槽图案的圆周槽，以及
邻近所述圆周槽的泵送槽图案。
2.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述槽结构是轴颈轴承槽结构，且其中所述泵送槽位于所述轴颈轴承槽结构的入口区域处或附近。
3.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述圆周槽延伸360度。
4.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述圆周槽的深度大于所述泵送槽图案的深度。
5.如权利要求4的流体动力轴承，其中所述泵送槽图案的深度大于所述产生压力的槽图案的深度。
6.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述产生压力的槽图案类似于人字形槽图案。
7.如权利要求6的流体动力轴承，其中所述泵送槽图案类似于所述产生压力的人字形槽图案的延伸部分。
8.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述轴套包括所述槽结构。
9.如权利要求8的流体动力轴承，其中所述轴套是转子。
10.如权利要求8的流体动力轴承，其中所述轴套是定子。
11.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述轴包括所述槽结构。
12.如权利要求11的流体动力轴承，其中所述轴是转子。
13.如权利要求11的流体动力轴承，其中所述轴是定子。
14.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述圆周槽被配置为降低所述流体动力轴承的阻尼。
15.如权利要求1的流体动力轴承，其中所述泵送槽图案被配置为维持所述流体动力轴承内朝特定方向并且高于特定的最小压力的流体的流动。
16.一种硬盘驱动器，包括：
主轴电动机，包括：
主轴，盘介质被可旋转地安装在所述主轴上，以及
流体动力轴承，包括：
轴套，
设置在所述轴套内的轴，
所述轴套和所述轴之间的间隙，所述间隙由所述轴套的内表面和所述轴的外表面限定，以及
槽结构，包括：
产生压力的槽图案，
邻近所述产生压力的槽图案的圆周槽，以及
邻近所述圆周槽的泵送槽图案；
头滑块，其包括被配置为从所述盘介质读取和向所述盘介质写入的读/写头；以及
音圈致动器，其被配置为移动所述头滑块以访问部分所述盘介质。
17.如权利要求16的硬盘驱动器，进一步包括：
所述间隙内用于向所述轴施加支承力的流体。
18.如权利要求16的硬盘驱动器，其中所述槽结构是轴颈轴承槽结构，且其中所述泵送槽位于所述轴颈轴承的入口区域处或附近。
19.如权利要求16的硬盘驱动器，其中所述圆周槽延伸360度。
20.如权利要求16的硬盘驱动器，其中所述圆周槽的深度大于所述泵送槽图案的深度且所述泵送槽图案的深度大于所述产生压力的槽图案的深度。
21.如权利要求16的硬盘驱动器，其中所述轴套的所述内表面包括所述槽结构。
22.如权利要求16的硬盘驱动器，其中所述轴的所述外表面包括所述槽结构。
23.一种用于对流体动力轴颈轴承减振的方法，该方法包括：
在所述轴颈轴承的轴或轴套上，
形成位于所述轴颈轴承的入口区域处或附近的泵送槽图案；
形成邻近所述泵送槽图案且延伸360度的圆周槽；以及
形成邻近所述圆周槽的产生压力的槽图案；
其中所述泵送槽图案的深度大于所述产生压力的槽图案的深度，且所述圆周槽的深度大于所述泵送槽图案的深度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160615 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |