CN110910911A - 一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其包括盘片以及位于所述盘片上方的读写头组件，所述读写头组件包括读写头外壳以及设置在所述读写头外壳内部的读写磁头和磁流体冷却组件，所述磁流体冷却组件包括用于储存磁流体的储存器、与所述储存器连通的磁流体冷却管道、以及与所述磁流体冷却管道接触的冷却结构，所述磁流体冷却管道包括缠绕在所述读写磁头表面的缠绕管道。本发明通过在所述读写头外壳内设置所述磁流体冷却组件，能够有效将所述读写磁头在信息读写过程中产生的热量运输到冷却结构，以实现对所述读写磁头的快速降温，从而有效提升硬盘读写装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及硬盘领域，尤其涉及一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置。
背景技术
硬盘是由盘片、磁头、盘片转轴及控制电机等组合在一起的数据存储装置。盘片上的磁性颗粒可提供无限次的数据记录和擦除，盘片可以实现每分钟几千转的高速旋转，读写磁头可以定位在盘片上的指定位置上进行数据的读写操作。
现有的硬盘在信息读写过程中，由于读写操作时盘片具有高速转动，所述磁头在读写信息时容易产生较高的热量导致磁头温度升高。然而，现有技术并不能快速有效地对磁头进行有效降温，将导致信息读写精度下降且容易损坏盘片，使得硬盘的使用寿命变短。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置，旨在解决现有技术并不能快速有效地对磁头进行有效降温，导致信息读写精度差且容易损坏盘片，使得硬盘的使用寿命变短的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，包括盘片以及位于所述盘片上方的读写头组件，所述读写头组件包括读写头外壳以及设置在所述读写头外壳内部的读写磁头和磁流体冷却组件，所述磁流体冷却组件包括用于储存磁流体的储存器、与所述储存器连通的磁流体冷却管道、以及与所述磁流体冷却管道接触的冷却结构，所述磁流体冷却管道包括缠绕在所述读写磁头表面的缠绕管道。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述磁流体包括基载液以及分散在所述基载液中的纳米四氧化三铁颗粒。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述基载液为去离子水、煤油、机油、磷酸盐溶液和氟醚油中的一种或多种
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述读写头组件还包括用于固定所述读写磁头的磁头安装座，所述磁头安装座包括第一容纳腔以及环绕设置在所述容纳腔外侧的环形片，所述第一容纳腔上设置有若干个用于穿过所述磁流体冷却管道的穿孔。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述读写磁头包括与所述第一容纳腔底部固定连接的柱形磁体，所述柱形磁体的上端设置有用于连接读写头输入输出信号线的信号接口，所述柱形磁体的下端设置有两个向内倾斜且对称设置的磁片；所述缠绕管道缠绕在所述柱形磁体的表面。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述第一容纳腔内部设置有内螺纹，所述柱形磁体外部设置有外螺纹，所述柱形磁体与所述第一容纳腔通过螺纹连接。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述磁流体冷却管道还包括位于所述储存器两侧且与所述储存器连通的第一冷却管道和第二冷却管道，所述第一冷却管道和第二冷却管道的下方均设置有所述冷却结构。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述第一冷却管道和第二冷却管道均为呈S型排列的管道。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述冷却结构包括半导体冷却芯片、设置在所述半导体冷却芯片上方的若干个能量传导块以及设置在所述半导体冷却芯片下方的若干个散热翅片。
所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其中，所述储存器包括用于储存磁流体的第二容纳腔、设置在所述第二容纳腔上方的密封盖，以及设置在所述密封盖下端的过滤网。
有益效果：本发明提供的基于磁流体冷却的硬盘读写装置包括盘片以及位于所述盘片上方的读写头组件，所述读写头组件包括读写头外壳以及设置在所述读写头外壳内部的读写磁头和磁流体冷却组件，所述磁流体冷却组件具有结构简单，设计紧凑，换热效率高的优点，通过所述磁流体冷却组件能够有效将所述读写磁头在信息读写过程中产生的热量运输到冷却结构，以实现对读写磁头的快速降温，从而有效提升硬盘读写装置的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明读写头组件的二分之一剖面结构示意图。
图3为本发明读写磁头与磁头安装座组装后的剖面结构示意图。
图4为本发明读写头组件的内部俯视结构示意图。
图5为本发明冷却结构的结构示意图。
图6为本发明储存器的四分之一剖面结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置，如图所示，其包括盘片10以及位于所述盘片10上方的读写头组件20，所述读写头组件20包括读写头外壳21以及设置在所述读写头外壳21内部的读写磁头30和磁流体冷却组件40，所述磁流体冷却组件40包括用于储存磁流体的储存器50、与所述储存器50连通的磁流体冷却管道60、以及与所述磁流体冷却管道60接触的冷却结构70，所述磁流体冷却管道60包括缠绕在所述读写磁头30表面的缠绕管道61。
本实施例以磁流体作为换热过程中的热量交换介质，所述磁流体在所述读写磁头30的磁场作用下产生热磁流动效应，使得磁流体流经所述缠绕管道61和与所述冷却结构70接触的磁流体冷却管道部位并往复循环，所述磁流体在流经所述缠绕管道61时吸收所述读写磁头30产生的热量变成高温磁流体，所述高温磁流体在流经与所述冷却结构70接触的磁流体冷却管道部位时，所述冷却结构可对所述高温磁流体进行冷却降温，从而实现对流换热；也就是说，本实施例通过在所述读写头外壳21内部设置所述磁流体冷却组件能够有效将所述读写磁头30在信息读写过程中产生的热量运输到冷却结构进行换热，以实现对读写磁头30的快速降温，从而有效提升信息读写精度以及硬盘读写装置的使用寿命。
本实施例提供的基于磁流体冷却的硬盘读写装置具有结构简单，设计紧凑，各组成部分相对独立的优点，方便维护和检修；所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置还具有良好互换性特点，可以实现模块化、系列化和快速设计；所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置对工作环境无特殊要求，能够适应各种特殊环境，且读写磁头的降温效果好，硬盘读写装置内部的散热效率快，可有效提升所述硬盘读写装置的使用寿命。
在一些实施方式中，所述磁流体包括基载液以及分散在所述基载液中的纳米四氧化三铁颗粒。本实施例中，所述纳米四氧化三体颗粒可采用固相反应法或化学共沉淀法制备得到，为获得纯净的纳米四氧化三铁颗粒，优选采用化学共沉淀法，所述纳米四氧化三铁颗粒为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。
在一些实施方式中，可根据散热需求将纳米四氧化三铁颗粒分散在基载液中，得到不同体积分数的纳米四氧化三铁溶液。作为举例，所述基载液为去离子水、煤油、机油、磷酸盐溶液和氟醚油中的一种或多种，但不限于此，在选用时需要综合考虑实验流体的粘度、压力和经济性来选择不同磁化强度的磁流体，磁化强度越高，所述磁流体的固体特性越明显，传热效率会越高，但是其转动阻力越明显，因此需根据实际需求来设计不同的磁流体。
在一些实施方式中，如图2和图3所示，所述读写头组件20还包括用于固定所述读写磁头30的磁头安装座80，所述磁头安装座80包括第一容纳腔81以及环绕设置在所述第一容纳腔81外侧的环形片82，所述第一容纳腔81上设置有若干个用于穿过所述磁流体冷却管道的穿孔。在本实施例中，所述磁头安装座80通过所述环形片82便于固定安装在所述读写头外壳21的内部；所述第一容纳腔81的上侧边和下侧边均设置有2个穿孔83，所述缠绕管道61的两端先通过所述下侧边的两个穿孔弯曲伸入所述第一容纳腔81的内部，之后再从所述上侧边的两个穿孔穿出到所述第一容纳腔81的外部，所述缠绕管道61的两端穿出所述第一容纳腔81的外部后各连接有一个冷却管道转接头62，所述缠绕管道61通过所述冷却管道转接头62与所述磁流体冷却管道60的另外两个端口63连通，形成磁流体的循环通路。
在一些实施方式中，如图3所示，所述读写磁头30包括与所述第一容纳腔81底部固定连接的柱形磁体31，所述柱形磁体31的上端设置有用于连接读写头输入输出信号线的信号接口32，所述柱形磁体31的下端设置有两个向内倾斜且对称设置的磁片33；所述缠绕管道61缠绕在所述柱形磁体31的表面。本实施例中，所述读写磁头30在信息读写过程中，所述设置在柱形磁体31下端的磁片33与盘片10直接接触，所述磁片33产生的热量传输到所述柱形磁体31，缠绕在所述柱形磁体31表面的缠绕管道61通过其内部磁流体吸收所述热量并将所述吸收热量后的磁流体传输至冷却结构进行换热，以此实现所述读写磁头30的快速降温，从而提升所述读写磁头的精细信息读写以及所述硬盘读写装置的使用寿命。本实施例中，所述读写磁头30通过其信号接口32接入读写头输入输出信号线，所述读写磁头30产生的磁场除了实现信息读写功能外，同时还驱动所述磁流体冷却管道60中的磁流体发生热磁流动，以实现对读写磁头的降温冷却。
在一些实施方式中，为便于拆卸组装和更换，所述读写磁头30与所述磁头安装座80可拆卸连接。作为举例，所述读写磁头30的柱形磁体31外部设置有外螺纹，所述磁头安装座80的第一容纳腔81内部设置有内螺纹，所述柱形磁体31与所述第一容纳腔81通过所述外螺纹与内螺纹的适配进行螺纹连接，从而实现读写磁头30与所述磁头安装座80的连接。
在一些具体的实施方式中，所述读写磁头30与所述磁头安装座80还可通过胶黏剂进行固定粘结。
在一些实施方式中，如图3和图4所示，所述磁流体冷却管道60还包括位于所述储存器50两侧且与所述储存器50连通的第一冷却管道64和第二冷却管道65，所述第一冷却管道64和所述第二冷却管道65的下方均设置有所述冷却结构70。为了提升所述磁流体冷却组件的换热效率，本实施例设置了两条冷却管道，每条冷却管道下方均设置有冷却结构70。
在一些具体的实施方式中，所述第一冷却管道64和第二冷却管道65均为呈S型排列的管道。位于所述缠绕管道61的磁流体在吸收所述读写磁头30的热量后会依次流经所述第一冷却管道64和第二冷却管道65，本实施例通过将所述第一冷却管道64和所述第二冷却管道65设置为S型，可有效提高冷却管道与所述冷却结构的接触面积，从而有效提升磁流体冷却组件的换热效率，实现对所述读写磁头30的快速降温，进而实现所述读写磁头的精细信息读写以及所述硬盘读写装置的使用寿命。
在一些实施方式中，如图4所示，所述读写头外壳21设置为Y型结构，所述第一冷却管道64和第二冷却管道65分别设置在所述Y型读写头外壳的左斜部和右斜部；所述储存器50设置在所述Y型读写头外壳中左斜部和右斜部的连接处，所述读写磁头30与所述磁头安装座80则设置在所述Y型读写头外壳中的竖直部。本实施例将所述读写头外壳21的形状设置为Y型，这是因为在紧贴Y型外壳轮廓布设冷却管道能够使得冷却管道设置的更长，增加换热面积，同时组件整体结构更加紧凑。
在一些实施方式中，如图1、图4-图5所示，所述第一冷却管道64与所述第二冷却管道65的下方均设置有冷却结构70，以所述第一冷却冷却管路64下方的冷却结构70为例，所述冷却结构70包括与第一冷却管道64直接接触的若干个能量传导块71，位于所述能量传导块71下方的半导体冷却芯片72以及位于所述半导体冷却芯片72下方的若干个散热翅片73。在本实施例中，所述半导体冷却芯片72连接芯片电源后，可迅速制冷，此时所述能量传导块71相当于导冷块，当吸收了读写磁头30热量的高温磁流体流经所述第一冷却管道64时，所述能量传导块71可将所述半导体冷却芯片63产生的冷气迅速传导至所述高温磁流体内，使所述高温磁流体的温度迅速下降，以实现高效率的对流换热。在本实施例中，所述能量传导块71还可以有效避免所述半导体冷却芯片72直接接触所述第一冷却管道64，从而避免所述第一冷却管道64内部的磁流体发生凝聚，从而阻碍或阻塞所述第一冷却管道64中磁流体的流动。作为举例，所述半导体冷却芯片72上方可设置3个能量传导块71，所述半导体冷却芯片72下方可设置3个所述散热翅片73，所述散热翅片73主要用于散去所述半导体冷却芯片72在制冷过程中产生的热量。
在一些具体实施方式中，为提升所述磁流体冷却组件40的对流换热效率，可在所述第一冷却管道64和所述第二冷却管道65的上下两端均设置所述冷却结构70，使所述磁流体冷却组件40的换热效率加倍。
在一些实施方式中，如图2和图6所示，所述储存器50包括用于储存磁流体的第二容纳腔51、设置在所述第二容纳腔51上方的密封盖52，以及设置在所述密封盖52下端的过滤网54。在本实施例中，所述密封盖52可防止位于所述第二容纳腔51内部的磁流体发生泄露，所述过滤网54主要用于过滤磁流体在流动过程中形成的微纳米聚集颗粒、流道内沉积灰尘，从而有效避免磁流体在流动过程中受阻碍。
在一些具体的实施方式中，如图6所示，所述过滤网54包括呈矩阵排列的若干个过滤片541，所述过滤片541上设置有多个过滤孔542。所述过滤孔422的大小可根据需求设定。
在一些实施方式中，如图1所述，所述盘片10上设置有数据记录区11和磁头停放区12。具体来说，磁头停放区12设置在盘片10的边缘位置，磁头停放区12包围所述数据记录区11，硬盘工作时，所述读写磁头30悬浮在所述数据记录区11上进行数据的写入和读取，而当硬盘停止工作时，所述读写磁头30放置到磁头停放区12内。
综上所述，本发明以磁流体作为换热过程中的热量交换介质，所述磁流体在所述读写磁头的磁场作用下产生热磁流动效应，使得磁流体流经所述缠绕管道和与所述冷却结构接触的磁流体冷却管道部位并往复循环，所述磁流体在流经所述缠绕管道时吸收所述读写磁头产生的热量变成高温磁流体，所述高温磁流体在流经与所述冷却结构接触的磁流体冷却管道部位时，所述冷却结构可对所述高温磁流体进行冷却降温，从而实现对流换热；也就是说，本发明通过在所述读写头外壳内部设置所述磁流体冷却组件能够有效将所述读写磁头在信息读写过程中产生的热量运输到冷却结构进行换热，以实现对读写磁头的快速降温，从而有效提升信息读写精度以及硬盘读写装置的使用寿命。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，包括盘片以及位于所述盘片上方的读写头组件，所述读写头组件包括读写头外壳以及设置在所述读写头外壳内部的读写磁头和磁流体冷却组件，所述磁流体冷却组件包括用于储存磁流体的储存器、与所述储存器连通的磁流体冷却管道、以及与所述磁流体冷却管道接触的冷却结构，所述磁流体冷却管道包括缠绕在所述读写磁头表面的缠绕管道。
2.根据权利要求1所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述磁流体包括基载液以及分散在所述基载液中的纳米四氧化三铁颗粒。
3.根据权利要求2所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述基载液为去离子水、煤油、机油、磷酸盐溶液和氟醚油中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述读写头组件还包括用于固定所述读写磁头的磁头安装座，所述磁头安装座包括第一容纳腔以及环绕设置在所述容纳腔外侧的环形片，所述第一容纳腔上设置有若干个用于穿过所述磁流体冷却管道的穿孔。
5.根据权利要求4所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述读写磁头包括与所述第一容纳腔底部固定连接的柱形磁体，所述柱形磁体的上端设置有用于连接读写头输入输出信号线的信号接口，所述柱形磁体的下端设置有两个向内倾斜且对称设置的磁片；所述缠绕管道缠绕在所述柱形磁体的表面。
6.根据权利要求5所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述第一容纳腔内部设置有内螺纹，所述柱形磁体外部设置有外螺纹，所述柱形磁体与所述第一容纳腔通过螺纹连接。
7.根据权利要求1所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述磁流体冷却管道还包括位于所述储存器两侧且与所述储存器连通的第一冷却管道和第二冷却管道，所述第一冷却管道和第二冷却管道的下方均设置有所述冷却结构。
8.根据权利要求7所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述第一冷却管道和第二冷却管道均为呈S型排列的管道。
9.根据权利要求1所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述冷却结构包括半导体冷却芯片、设置在所述半导体冷却芯片上方的若干个能量传导块以及设置在所述半导体冷却芯片下方的若干个散热翅片。
10.根据权利要求1所述基于磁流体冷却的硬盘读写装置，其特征在于，所述储存器包括用于储存磁流体的第二容纳腔、设置在所述第二容纳腔上方的密封盖，以及设置在所述密封盖下端的过滤网。
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