CN1235223C

CN1235223C - 减小噪声的盘片驱动器

Info

Publication number: CN1235223C
Application number: CNB031225691A
Authority: CN
Inventors: 崔明烈
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Toshiba Samsung Storage Technology Korea Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2006-01-04
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: US7337451B2; KR100434507B1; US20040004928A1; KR20040003843A; CN1467736A

Abstract

本发明公开了一种用于减小噪声的盘片驱动器，包括盘片托架，其安装在盘片驱动器中，能够滑进和滑出并且其上放置盘片。盘片驱动部分以预定的速度转动盘片。盘片夹持装置可夹持盘片。数据记录/再现单元可将数据记录在盘片上或从盘片上再现数据。空气导板安装在盘片托架的上表面和盘片驱动器的上盖板之间，并与盘片托架平行，将气流区域分隔开。由盘片转动所产生的盘片上的气流可分为空气导板之下的湍流和空气导板之上的湍流。因此，湍流受到空气导板的控制，从而使其不与盘片驱动器的前侧部分相碰。再者，由于减小了在空气导板之下的与前侧部分碰撞的自由流动层的湍流速度，因而减小了排放到前侧的噪声。

Description

减小噪声的盘片驱动器

本申请要求于2002年7月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2002-38663的优先权，通过参考将其所公开的内容合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及一种盘片驱动器，尤其涉及一种采用减小在盘片转动期间所产生的噪声和振动的结构的盘片驱动器。

背景技术

通常，盘片驱动器用于在具有同心盘片轨道的记录表面上记录信息和从记录表面上读取信息。也就是说，通过在盘片径向滑动的光学拾取器发射的光束，在以线速度方式转动的盘片的记录表面上记录数据或从记录表面上读取信息。

图1是示出传统盘片驱动器的透视图。参照附图，传统盘片驱动器通常包括：在其上装载盘片的盘片托架10；转动盘片60的盘片驱动部分20；具有夹板31和盘片夹32的盘片夹持装置30；及进行数据记录/再现的光学拾取器装置40。

为了精确地从盘片60的记录表面上读取所记录的数据或将数据记录在盘片60上，从光学拾取器装置40发出的光束必须精确地入射到盘片60的记录表面的轨道上。再者，由光学拾取器装置40发出的光束的光轴必须相对于盘片60的记录表面保持预定的角度。然而，当转动盘片60产生振动时，就会使盘片驱动器的记录和再现性能恶化。而且，随着盘片驱动器多倍速的增加，在盘片转动期间所产生的振动对数据记录和再现的可靠性就会有相当大的影响。再者，在绝大多数办公设备的使用期间所产生的噪声直接涉及到办公环境和工作效率。这样，消除或减小噪声和振动是很重要的。

在盘片60转动期间所产生的噪声和振动是由转动的盘片表面和周围空气之间的摩擦、盘片周围的压力差、转动盘片、盘片托架10和盘片驱动器的内表面之间所发生的空气碰撞、以及根据空气碰撞所产生的湍流及围绕盘片60形成的涡流而产生。

已开发了用来减小盘片驱动器所产生的噪声和振动的传统技术。第一，韩国专利公开No.2000-75152公开了一种减小噪声和振动的技术，其通过在盘片驱动器的构件之间的噪声通过此排出的缝隙中填充隔音材料或吸音材料来防止声音排放到外部，或通过在对应于盘片外周表面上的盘片夹持装置的夹板部分上(也就是说，在夹板的外周上)以预定间隔形成沟槽来利用车辆的消音器效应。

韩国专利公开No.2001-16753公开了一种通过采用自平衡机构的减小噪声和振动的技术，在该自平衡机构中，球插入用于盘片的转台处设置的多个滚道中，随着球在径向上移动而补偿了转台的偏心。

韩国专利公开No.1999-80545公开了一种减小噪声装置，用来通过下面措施减小由于高速湍流造成的噪声和振动，该措施为：通过在盘片托架上表面上以预定间隔分隔开地安装多个叶片，或者形成螺纹型或漩涡型沟槽或波纹来减小在盘片转动期间由盘片外廓形状带来的空气阻力、在盘片上表面和下表面的空气摩擦、由于在盘片前端的分离现象造成的与侧壁碰撞、以及由于高速湍流造成的噪声。从而，在盘片转动期间盘片受到的空气阻力减小，消除了气流在盘片上和下表面的边界层中的速度梯度，且防止高速气流在盘片前端处的碰撞。

图2为示出转动盘片的上表面上的空气流动的视图。参照该图，在盘片60转动期间所产生的转动湍流80与在盘片60的上表面和盘片驱动器的盖70之间的盘片60的转动方向相同。即，当盘片60顺时针转动时，转动湍流80也顺时针转动。这里，转动湍流80的转动速度约为盘片转动速度的0.5倍。在速度分布中，边界层(未示出)形成在接近转动盘片60的区域和接近盘片驱动器的上盖板(未示出)的区域，而自由流动层形成在两个边界层之间。

这里，转动湍流80碰撞周围的结构，如盘片托架10内形成的窗口部分11、光学拾取器装置40和设置在盘片托架10下面的齿轮部分(未示出)，以产生湍流分量。具体而言，较强的转动湍流形成于自由流动层中，该转动湍流通过与该结构碰撞或与之进行摩擦而产生振动和噪声。

因此，通过消除扰动分量来削弱湍流或消除湍流以减小由盘片转动而产生的噪声和振动是很重要的。再者，即使当提供夹板31时，由于气流在盘片盘片驱动器前侧部分内的碰撞而产生扰动，并由此流动噪声产生并传播到盘片驱动器的前侧部分。由于盘片驱动器的后侧部分绝大部分在计算机的主机的内部，噪声就不是严重的问题。然而，传播到盘片驱动器前侧部分之外的噪声是很重要的。因此，需要适当的技术方案来控制这个问题。

发明内容

为了解决上述和/或其它问题，本发明提供了一种盘片驱动器，其通过削弱由转动盘片所产生的旋转湍流以及由转动湍流和盘片驱动器中构件的碰撞所产生的扰动分量来减小盘片驱动器中产生的噪声和振动。

根据本发明的一个方面，用于减小噪声的盘片驱动器包括：盘片托架，其安装在盘片驱动器中，能够在滑进和滑出并且在其上可放置盘片；盘片驱动部分，其以预定的速度转动盘片；盘片夹持装置，其可夹持盘片；数据记录/再现单元，其可将数据记录在盘片上或从盘片上再现数据；以及空气导板，其安装在盘片托架的上表面和盘片驱动器的上盖板之间，与盘片托架平行，并分离空气流动区域，其中，盘片转动所产生的盘片上的气流被分为空气导板下的湍流和空气导板上的湍流，盘片驱动器还包括第一导条，其沿着空气导板的边缘安装在空气导板上，与空气导板的上表面相垂直，以便引导沿空气导板向上滑动的气流在与盘片转动方向相同的方向上转动。

空气导板包括楔形端部，其向盘片上空气流行进的方向倾斜，因此，盘片上的空气流沿空气导板向上滑动(slide up)。

盘片驱动器包括第二导条，其安装在空气导板上、第一导条的内侧，与第一导条分开预定距离并与空气导板的上表面相垂直，以便将气流的通路分为两路或多路，并引导沿空气导板向上滑动的气流在与盘片转动方向相同的方向上转动。

盘片驱动器还包括导纹(guide vein)，其安装在空气导板上，以便将沿空气导板向上滑动的气流引导至在与盘片转动的方向相同的方向上转动。

盘片驱动器还包括气流控制单元，其安装在空气导板上，以便利用多孔结构来衰减空气导板上流动的湍流的强度和扰动成份。

气流控制单元包括滤网，其安装在空气导板上，并具有用于衰减空气导板上沿轴向流动的湍流的筛网结构和用于衰减横向湍流的蜂窝结构。

通孔形成于空气导板的中央部分，以便盘片夹持装置安装在通孔中。

根据本发明的第二方面，用于减小噪声的盘片驱动器包括：盘片托架，其安装在盘片驱动器中，能够在滑进和滑出并且在其上可放置盘片；盘片驱动部分，其以预定的速度转动盘片；盘片夹持装置，其可夹持盘片；数据记录/再现单元，其可将数据记录在盘片上或从盘片上再现数据；以及空气导板，其安装在盘片托架的上表面和盘片驱动器的上盖板之间，与盘片托架平行，并分离空气流动区域，其中，盘片转动所产生的盘片上的气流被分为空气导板下的湍流和空气导板上的湍流，并且，盘片驱动器还包括气流控制单元，其安装在空气导板上，以利用多孔结构来衰减空气导板上湍流的强度和扰动分量。

附图说明

参照附图，通过对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述特点将变得更加清楚。其中：

图1为示出传统盘片驱动器的透视图；

图2为示出转动盘片上空气流的视图；

图3为描绘根据本发明盘片驱动器的结构的分解透视图；

图4A为示出沿转动盘片的盘片转动方向(θ)的气流速度的分布的视图；

图4B为描绘由盘片转动而产生的转动盘片上湍流的视图；

图4C为描绘由盘片转动而产生的自由流动层中的湍流的视图；

图4D为描绘由盘片转动而产生的盘片驱动器的上盖板内壁之上的湍流的视图；

图5为示出由盘片转动而产生的空气流、及由气流产生的噪声的强度相对较大的位置的视图。

具体实施方式

参照图3，根据本发明的盘片驱动器包括：盘片托架110；盘片驱动部分120；盘片夹持装置(未示出)；记录/再现单元(例如光学拾取器装置)140；及光学拾取器装置驱动部分150。

盘片托架110安装在盘片驱动器的前侧内，以能够滑进和滑出，以便装载或卸载其上放置的盘片160。盘片驱动部分120包括：转台，在该处放置盘片160；以及主轴电动机(未示出)，其安装在转台下面，用于转动转台，从而以预定速度使盘片160转动。盘片夹持装置具有磁性体，该磁性体可选择地吸附到设置在转台中心的磁体上，以便将盘片160固定到转轴上。光学拾取器装置140包括：作为光源的激光二极管；准直透镜，用于将辐射光变为平行光；偏振棱镜；反射器；及物镜。光学拾取器装置140可在转动着的盘片160的径向上滑动，以便通过发射激光束将数据记录在盘片记录表面上或从盘片的记录表面读取数据。并且，光学拾取器装置驱动部分150包括电机和齿轮或传动带(未示出)，并使得光学拾取器装置140在盘片160的径向上相对转动的盘片160滑动。

图4A至4D为描绘根据本发明盘片驱动器中流场的视图，具体而言，因在转动盘片上所产生的流动而造成的流场。

控制转动盘片上流动的方程可用下面的方程1表示。

[方程1]

这里，u为径向r上气流的速度，而v为盘片转动方向θ上气流的速度。这里，粘度项被忽略，并假设径向r上的压力梯度项

为常量。

图4A为描绘在盘片转动方向θ上、在上盖板170的内壁和转动的盘片160之间转动湍流180的速度v的分布；图4B为描绘在盘片上由盘片转动所产生的湍流的视图。在上盖板170的内壁处v为0(v＝0)。当转动角速度ω为

时，在径向距盘片转动中心的r＝r₁位置处的盘片转动角速度为

v = r_{1} \overset{\cdot}{θ} = V_{D} .

在不转动的上盖板170的内壁和转动的盘片160之间的速度分布中，存在区域A，该区域A是围绕上盖板170内壁的边界层，存在区域C，该区域C是围绕转动盘片160的边界层，并存在区域B，该区域B是区域A和区域C之间的自由流动层。换句话说，区域A和C为边界层区域，其中空气的流动受到上盖板170的内壁和盘片160之间的磨擦阻力的严重影响。区域B为与边界层表面分开的一定程度的自由流动层，且不受边界表面的影响，从而具有自由流动速度。

转动盘片160上的转动湍流180的转动速度v为V_D。由于速度平方项

远大于压力梯度项

方程1的右边就成为正值。这样，在朝向盘片外周的方向

上，就会在转动盘片的表面上产生湍流。

图4C为描绘由盘片转动所产生的自由流动层中的湍流的视图。图4D为描绘由盘片转动所产生的盘片驱动器的上盖板的内壁上的湍流的视图。参照图4D，由于在上盖板170的内壁处转动湍流180的转动速度v为0(v＝0)，仅剩下压力梯度项，因此，方程1的右侧变为负值。这样，在朝向内圆周的方向上产生流动。再者，参照图4C，由于方程1的右侧的速度平方项在自由流动层中相对较大，将会在朝向外圆周

的方向上产生流动。

图5示出盘片转动所产生的流动以及盘片转动造成的噪声的强度相对大的位置。参照图5，自围绕盘片的边界层和自由流动层由盘片转动产生并箱盘片外圆周行进的气流随着盘片顺时针转动而沿着盘片驱动器壳体的内壁顺时针向外圆周转动。因此，在盘片驱动器内的整个气流形成为椭圆形，其中盘片驱动器的前端部分的曲率大于其后端部分的曲率。在噪声强度方面，从盘片驱动器的转动盘片朝向外圆周顺时针转动的气流与盘片驱动器的侧表面相碰撞，形成扰动和湍流，并向前端部分传播。这样，最强的气流在位置M向盘片驱动外侧行进，因此，产生具有很大强度的噪声。同样，在相对于盘片转动中心与位置M对称的位置N处排出强气流，因此，产生的噪声具有很大强度。

空气导板200安装在盘片托架110的上表面和盘片驱动器的上盖板170之间并平行于盘片托架110，并且将由转动盘片160所产生的转动湍流180分成两部分，即，在空气导板100之下的由盘片转动产生的转动湍流和在空气导板200之上控制的湍流。

空气导板200之下的转动湍流具有区域A、区域C和区域B，其中区域A是围绕转动盘片的上表面的边界层，区域C是围绕空气导板200下表面的边界层，区域B是预定的自由流动层。然而，与没有空气导板200的传统盘片驱动器相比，作为自由流动层的区域B将变为非常薄或被消除。于是，可以缩窄或消除在区域B存在且很强的湍流区域。换句话说，通过将盘片转动所引起的湍流分成两部分，在空气导板200之下并不可控制的具有原始湍流分量的湍流区域将变得非常窄，因此，总体上减小了产生噪声的湍流程度。

尽管是转动流动，在空气导板200上受约束的湍流不会直接受到转动的盘片160的影响。即，在空气导板200上湍流不受转动盘片的影响，但受到空气导板200的上表面和盘片驱动器的上盖板170的磨擦力，因此，就大大减小了湍流的强度和湍流分量。

这里，参照图3，空气导板200优选具有楔形剖面的端部202，因此，气流可沿着空气导板200向上滑动。当由盘片转动所产生的湍流与盘片驱动器的构件相碰撞时，就会使扰动分量严重增加，也就增加了噪声。这样，在湍流与构件或侧壁碰撞以前，利用空气导板200进行流动区域的分隔是优选地。有鉴于此，如图3所示，楔形件202优选形成于空气导板200的端部。当流动区域在楔形件形成的位置处被分割时，空气导板200上的受控气流沿空气导板200顺时针转动。于是，减弱了湍流的强度和扰动分量，并且受控气流在盘片上第二象限处与空气导板200之下转动的湍流相遇。从而，当湍流通过空气导板200时，削弱了扰动成份，从而减小了噪声。

根据本发明的盘片驱动器可选择性地进一步包括：第一导条210，其沿空气导板200的外侧安装，以便引导沿空气导板200向上滑动的空气流在与盘片转动方向相同的方向上流动。第一导条210可防止空气导板200上在前侧部分边缘处的湍流。

同样，第二导条220安装在空气导板200上、第一导条210的内侧，以便将气流的通路分成两个或更多个通路，并将沿空气导板200向上滑动的气流引导到与盘片转动方向相同的方向上流动。当设置有多个第二导条220时，第二导条220不仅引导空气流，还减小因由第二导条220的磨擦力所引起的扰动分量。

同样，还可设置有导纹230，其安装在空气导板200上，以便引导沿空气导板200向上滑动的空气流的方向。导纹230可防止在空气导板200之上的气流的方向改变处所产生的湍流。

同样，在本发明中，可由多孔的气流控制单元240来控制空气导板200上气流，所述多孔的气流控制单元240是基于由Willian H.Rae编写的题目为“低速风洞试验”的参考物。气流控制单元240安装在空气导板上，并进一步削弱空气导板200上的湍流的强度和扰动分量。

同样，气流控制单元240可通过安装在空气导板200上的滤网实现，所述滤网具有用于衰减空气导板200上流动的轴向湍流的筛网结构和用于衰减空气导板200上流动的横向湍流的蜂窝式结构。滤网称作湍流栅。例如，作为滤网，存在安装在麦克风前端的装置，以便在测量通风管中伴随气流现象的噪声时，来避免湍流现象。即，滤网为气流控制单元，用于通过将各向异性的强湍流改变为各向同性的弱湍流来减小噪声和湍流的程度。

在本发明中，可在空气导板的中央部分处形成通孔，以便安装盘片夹持装置。

如上所述，在根据本发明的盘片驱动器中，通过空气导板来控制湍流，以使得所述湍流不与盘片驱动器的前侧部分相碰撞。由于减小了空气导板下的与前侧部分相碰撞的自由流动层中的湍流速度，因而也就减小了排放到前侧的噪声。

Claims

1.一种用于减小噪声的盘片驱动器，包括：

盘片托架，其安装在盘片驱动器中，能够滑进和滑出，并且其上放置盘片；

盘片驱动部分，其以预定的速度转动盘片；

盘片夹持装置，其可夹持盘片；

数据记录/再现单元，其可将数据记录在盘片上或从盘片上再现数据；及

空气导板，其安装在盘片托架的上表面和盘片驱动器的上盖板之间，并与盘片托架平行，且将空气流动区域分隔，

其中，盘片转动所产生的盘片上的气流可分为空气导板之下的湍流和空气导板之上的湍流，并且

盘片驱动器还包括第一导条，其沿空气导板的边缘安装在空气导板上，与空气导板的上表面相垂直，从而引导沿空气导板向上滑动的气流在与盘片转动方向相同的方向上转动，

其中，空气导板包括楔形端部，其向盘片上空气流行进的方向倾斜，从而盘片上的气流沿空气导板向上滑动；

盘片驱动器包括第二导条，其安装在空气导板上、第一导条的内侧，与第一导条分开预定距离并与空气导板的上表面相垂直，以便将气流通路分为两路或多路，并引导沿空气导板向上滑动的空气流在与盘片转动方向相同的方向上转动，

所述盘片驱动器还包括导纹，其安装在空气导板上，以便将沿空气导板向上滑动的空气流引导至在与盘片转动的方向相同的方向上转动，以及

气流控制单元，其安装在空气导板上，以利用多孔结构来衰减空气导板上湍流的强度和扰动分量。

2.如权利要求1所述的盘片驱动器，其中，气流控制单元包括滤网，其安装在空气导板上，并具有用于衰减空气导板上沿轴向流动的湍流的筛网结构和用于衰减横向上的湍流的蜂窝结构。

3.如权利要求1所述的盘片驱动器，其中，通孔形成于空气导板的中央部分，以便盘片夹持装置安装在通孔中。