CN112712827B - 磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘 - Google Patents

磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘，包括外壳、盘片和测头组件，其特征在于，所述外壳内设置有一个磁悬浮式盘片支撑组件，所述盘片设置在所述磁悬浮式盘片支撑组件上；所述外壳内部设置为真空环境；所述磁悬浮式盘片支撑组件包括轴向悬浮盘、径向悬浮轴、第一径向支撑套、第二径向支撑套、第一轴向支撑套和第二轴向支撑套。本发明相对于目前的商业机械硬盘，在提高盘片转速时耗时更低，且功耗低。

Description

磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘
【技术领域】
本发明涉及计算机机械硬盘的技术领域，特别是涉及一种磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘。
【背景技术】
随着人们对计算机计算运行速度需求的不断提高，计算机硬盘技术的发展极为重要，目前的机械式计算机硬盘发展方向主要为高存储密度和高转速，其中高转速方向的发展主要受制于动力源的功耗约束，特别是随着硬盘的盘片多层化，盘片总转动惯量大幅增加，对硬盘的加速度产生了严峻的挑战。
当前商业机械硬盘的转速主要为7200rpm，商业服务器能达到15000rpm，为了进一步提高机械硬盘的最大转速，增加动力源的功率是一种最容易想到的思路，由于计算机同时具有续航要求的不断提升，使得增加动力源的功率并非一项有意义的发展方向，而目前并没有在其它方向有实质性的拓展。
介于上述背景，本申请人从原理性上进行创新，提出一种低加速时间的机械硬盘，对计算机机械硬盘高转速的发展具有重要的意义。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘，相对于目前的商业机械硬盘，在提高盘片转速时耗时更低，且功耗低。
为实现上述目的，本发明提出了一种磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘，包括外壳、盘片和测头组件，其特征在于：所述外壳内设置有一个磁悬浮式盘片支撑组件，所述盘片设置在所述磁悬浮式盘片支撑组件上；所述外壳内部设置为真空环境；所述磁悬浮式盘片支撑组件包括轴向悬浮盘、径向悬浮轴、第一径向支撑套、第二径向支撑套、第一轴向支撑套和第二轴向支撑套；所述轴向悬浮盘由轴向磁铁制成，其中心轴处设置有螺纹孔，所述径向悬浮轴由径向磁铁制成，其中间段外圆柱面上设置有外螺纹，所述径向悬浮轴穿过所述轴向悬浮盘，二者通过螺纹固定连接；所述第一轴向支撑套和第二轴向支撑套分别由径向磁铁制成，所述第一径向支撑套和第二径向支撑套分别由径向磁铁制成，第一轴向支撑套套在第一径向支撑套的圆柱外侧，二者过盈配合连接，第二轴向支撑套套在第二径向支撑套的圆柱外侧，二者过盈配合连接；所述径向悬浮轴的上端插接在所述第一径向支撑套的内孔中，下端插接在所述第二径向支撑套的内孔中，所述径向悬浮轴的上端外圆柱面和下端外圆柱面分别与第一径向支撑套和第二径向支撑套的内孔同磁极相斥作用，所述轴向悬浮盘的上端面和下端面分别与所述第一轴向支撑套和第二轴向支撑套同磁极相斥作用；所述轴向悬浮盘的圆柱外侧通过螺纹固定连接有一个蓄能飞轮，所述盘片套在所述蓄能飞轮上，蓄能飞轮的圆柱外侧设置有两个螺纹连接的锁紧螺母，盘片上下两侧分别被锁紧螺母夹紧并固定在所述蓄能飞轮上；所述径向悬浮轴的下端通过螺钉固定连接有一个从动盘，所述从动盘的下表面设置有沿圆周分布的第一磁铁组，所述从动盘的下方设置有驱动电机，所述驱动电机具有轴向伸缩功能，驱动电机的输出轴上设置有驱动盘，所述驱动盘上设置有与从动盘相对的第二磁铁组；所述第一轴向支撑套固定在外壳上端内侧，第二轴向支撑套通过支撑架固定在所述外壳下端内侧；所述蓄能飞轮上设置有轴对称分布的转速识别孔，所述外壳上端内侧设置有与转速识别孔位置对应的转速传感器，用以检测盘片的转速；驱动电机工作时，驱动电机的输出轴向上伸出，驱动盘接近从动盘，使得第二磁铁组与第一磁铁组之间的磁力作用呈指数增加，从而通过驱动盘的转动带动从动盘的转动，进而提升蓄能飞轮和盘片的转速；驱动电机停止工作时，驱动电机的输出轴向下回缩，驱动盘远离从动盘，使得第二磁铁组与第一磁铁组之间的磁力作用呈指数衰减，此时蓄能飞轮在磁悬浮作用下保持原最高转速继续转动，从而在计算机读写磁盘时，盘片的转速并非从0开始加速，缩短了加速时间。
作为优选，所述驱动电机外部设置有固定在外壳底部的导向支架，驱动电机可滑动地设置在所述导向支架内，且导向支架顶部设置有限位挡边，限位挡边与驱动电机顶部之间设置有复位弹簧；驱动电机底部设置有磁铁片，所述导向支架底部设置有电磁铁，电磁铁工作时，磁铁片与电磁铁顶部磁极产生斥力作用，驱动电机上移至限位挡边处；电磁铁不工作时，驱动电机依靠复位弹簧作用而下移至导向支架底部。
本发明的有益效果：本发明采用磁悬浮飞轮储能原理对硬盘的盘片转速进行保持，在计算机对硬盘无操作时，由于盘片处于非接触式支撑，且环境为真空，所以盘片的转速衰减极低，可以在一定程度上维持在最高转速附近转动，此期间并无能耗，当计算机需要对硬盘的盘片执行读写操作时，由于盘片仍处于接近最高转速的状态，因此计算机与硬盘进行通信的时间将极大地缩短，且电机不必每次从0开始加速盘片，降低了能耗。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明的主要结构剖视图。
图中：1-外壳、2-盘片、3-第一轴向支撑套、4-第一径向支撑套、5-径向悬浮轴、6-轴向悬浮盘、7-第二轴向支撑套、8-第二径向支撑套、9-从动盘、10-驱动电机、11-支撑架、12-测头组件、13-蓄能飞轮、14-锁紧螺母、15-转速传感器、16-驱动盘、17-电磁铁、18-导向支架。
【具体实施方式】
参阅图1，本发明一种磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘，包括外壳1、盘片2和测头组件，测头组件用于对盘片的信息进行读写，所述外壳内设置有一个磁悬浮式盘片支撑组件，所述盘片设置在所述磁悬浮式盘片支撑组件上；所述外壳内部设置为真空环境；所述磁悬浮式盘片支撑组件包括轴向悬浮盘6、径向悬浮轴5、第一径向支撑套4、第二径向支撑套8、第一轴向支撑套3和第二轴向支撑套7；所述轴向悬浮盘由轴向磁铁制成，其中心轴处设置有螺纹孔，所述径向悬浮轴由径向磁铁制成，其中间段外圆柱面上设置有外螺纹，所述径向悬浮轴穿过所述轴向悬浮盘，二者通过螺纹固定连接；
所述第一轴向支撑套和第二轴向支撑套分别由径向磁铁制成，所述第一径向支撑套和第二径向支撑套分别由径向磁铁制成，第一轴向支撑套套在第一径向支撑套的圆柱外侧，二者过盈配合连接，第二轴向支撑套套在第二径向支撑套的圆柱外侧，二者过盈配合连接；
所述径向悬浮轴的上端插接在所述第一径向支撑套的内孔中，下端插接在所述第二径向支撑套的内孔中，所述径向悬浮轴的上端外圆柱面和下端外圆柱面分别与第一径向支撑套和第二径向支撑套的内孔同磁极相斥作用，所述轴向悬浮盘的上端面和下端面分别与所述第一轴向支撑套和第二轴向支撑套同磁极相斥作用；
所述轴向悬浮盘的圆柱外侧通过螺纹固定连接有一个蓄能飞轮13，所述盘片套在所述蓄能飞轮上，蓄能飞轮的圆柱外侧设置有两个螺纹连接的锁紧螺母14，盘片上下两侧分别被锁紧螺母夹紧并固定在所述蓄能飞轮上；所述径向悬浮轴的下端通过螺钉固定连接有一个从动盘9，所述从动盘的下表面设置有沿圆周分布的第一磁铁组(图中未示出)，所述从动盘的下方设置有驱动电机10，所述驱动电机具有轴向伸缩功能，驱动电机的输出轴上设置有驱动盘16，所述驱动盘上设置有与从动盘相对的第二磁铁组(图中未示出)；所述第一轴向支撑套固定在外壳上端内侧，第二轴向支撑套通过支撑架11固定在所述外壳下端内侧；所述蓄能飞轮上设置有轴对称分布的转速识别孔，所述外壳上端内侧设置有与转速识别孔位置对应的转速传感器15，用以检测盘片的转速；驱动电机工作时，驱动电机的输出轴向上伸出，驱动盘接近从动盘，使得第二磁铁组与第一磁铁组之间的磁力作用呈指数增加，从而通过驱动盘的转动带动从动盘的转动，进而提升蓄能飞轮和盘片的转速；驱动电机停止工作时，驱动电机的输出轴向下回缩，驱动盘远离从动盘，使得第二磁铁组与第一磁铁组之间的磁力作用呈指数衰减，此时蓄能飞轮在磁悬浮作用下接近保持原最高转速继续转动，从而在计算机读写磁盘时，盘片的转速并非从0开始加速，缩短了加速时间。
所述驱动电机外部设置有固定在外壳底部的导向支架18，驱动电机可滑动地设置在所述导向支架内，且导向支架顶部设置有限位挡边，限位挡边与驱动电机顶部之间设置有复位弹簧；驱动电机底部设置有磁铁片，所述导向支架底部设置有电磁铁17，电磁铁工作时，磁铁片与电磁铁顶部磁极产生斥力作用，驱动电机上移至限位挡边处；电磁铁不工作时，驱动电机依靠复位弹簧作用而下移至导向支架底部。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘，包括外壳、盘片和测头组件，其特征在于：所述外壳内设置有一个磁悬浮式盘片支撑组件，所述盘片设置在所述磁悬浮式盘片支撑组件上；所述外壳内部设置为真空环境；所述磁悬浮式盘片支撑组件包括轴向悬浮盘、径向悬浮轴、第一径向支撑套、第二径向支撑套、第一轴向支撑套和第二轴向支撑套；所述轴向悬浮盘由轴向磁铁制成，其中心轴处设置有螺纹孔，所述径向悬浮轴由径向磁铁制成，其中间段外圆柱面上设置有外螺纹，所述径向悬浮轴穿过所述轴向悬浮盘，二者通过螺纹固定连接；所述第一轴向支撑套和第二轴向支撑套分别由径向磁铁制成，所述第一径向支撑套和第二径向支撑套分别由径向磁铁制成，第一轴向支撑套套在第一径向支撑套的圆柱外侧，二者过盈配合连接，第二轴向支撑套套在第二径向支撑套的圆柱外侧，二者过盈配合连接；所述径向悬浮轴的上端插接在所述第一径向支撑套的内孔中，下端插接在所述第二径向支撑套的内孔中，所述径向悬浮轴的上端外圆柱面和下端外圆柱面分别与第一径向支撑套和第二径向支撑套的内孔同磁极相斥作用，所述轴向悬浮盘的上端面和下端面分别与所述第一轴向支撑套和第二轴向支撑套同磁极相斥作用；所述轴向悬浮盘的圆柱外侧通过螺纹固定连接有一个蓄能飞轮，所述盘片套在所述蓄能飞轮上，蓄能飞轮的圆柱外侧设置有两个螺纹连接的锁紧螺母，盘片上下两侧分别被锁紧螺母夹紧并固定在所述蓄能飞轮上；所述径向悬浮轴的下端通过螺钉固定连接有一个从动盘，所述从动盘的下表面设置有沿圆周分布的第一磁铁组，所述从动盘的下方设置有驱动电机，所述驱动电机具有轴向伸缩功能，驱动电机的输出轴上设置有驱动盘，所述驱动盘上设置有与从动盘相对的第二磁铁组；所述第一轴向支撑套固定在外壳上端内侧，第二轴向支撑套通过支撑架固定在所述外壳下端内侧；所述蓄能飞轮上设置有轴对称分布的转速识别孔，所述外壳上端内侧设置有与转速识别孔位置对应的转速传感器，用以检测盘片的转速；驱动电机工作时，驱动电机的输出轴向上伸出，驱动盘接近从动盘，使得第二磁铁组与第一磁铁组之间的磁力作用增加，从而通过驱动盘的转动带动从动盘的转动，进而提升蓄能飞轮和盘片的转速；驱动电机停止工作时，驱动电机的输出轴向下回缩，驱动盘远离从动盘，使得第二磁铁组与第一磁铁组之间的磁力作用衰减，此时蓄能飞轮在磁悬浮作用下保持原最高转速继续转动。
2.如权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能式低加速时间的机械硬盘，其特征在于：所述驱动电机外部设置有固定在外壳底部的导向支架，驱动电机可滑动地设置在所述导向支架内，且导向支架顶部设置有限位挡边，限位挡边与驱动电机顶部之间设置有复位弹簧；驱动电机底部设置有磁铁片，所述导向支架底部设置有电磁铁，电磁铁工作时，磁铁片与电磁铁顶部磁极产生斥力作用，驱动电机上移至限位挡边处；电磁铁不工作时，驱动电机依靠复位弹簧作用而下移至导向支架底部。
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