CN1288635C - 带有导风部的磁盘隔板 - Google Patents

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CN1288635C CNB018230628A CN01823062A CN1288635C CN 1288635 C CN1288635 C CN 1288635C CN B018230628 A CNB018230628 A CN B018230628A CN 01823062 A CN01823062 A CN 01823062A CN 1288635 C CN1288635 C CN 1288635C
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Abstract

一种用于磁盘驱动器(100)的固定磁盘隔板(126)，用以抑制靠近从可旋转磁盘(108)读取和写入数据的一读/写头(122)处的紊流。隔板的一前导边(136)和一尾随边(138)形成一开口部分(128)，以适应读/写头在磁盘附近的径向移动。设置在隔板尾随边处的一尾随边导风部(140)将磁盘旋转所产生的气流的大部分从开口部分偏转开，以减小读/写头处的气流速度。在具有多个磁盘的磁盘驱动器中，较佳地是在每对相邻的磁盘之间设置一隔板。较佳地是，空气出口(154)延伸穿透隔板的厚度，以减小气动阻力，并从而减少驱动器所消耗的功率。

Description

带有导风部的磁盘隔板
相关申请
本申请要求美国临时申请第60/277,761号的优先权，所述申请名为“用于减小旋转磁盘之间的气流的磁盘隔板(DISC SEPARATOR FOR REDUCINGAIR FLOW BETWEEN SPINNING DISCS)”，申请日期为2001年3月21日。
技术领域
本申请总地涉及磁盘数据存储装置的领域，更具体地、但不是限制性方式地说，是涉及将一带有一导风部(air dam)的磁盘分隔件设置在磁盘驱动器的可旋转的、刚性磁盘附近，以减小和引导磁盘旋转所产生的气流，从而改善磁盘驱动器的工作性能。
背景技术
现代磁盘驱动器被普遍地使用在许多的计算机设备中，用来以终端用户易于获得的方式存储大量数据。一个典型的磁盘驱动器具有一个或多个刚性的磁盘，一主轴电动机以恒定的高速转动这些磁盘。
各磁盘有一数据存储表面，该数据存储表面被划分成一系列大体同心的数据磁道，这些数据磁道径向间隔并横跨具有一内径和一外径的环带。数据在磁盘表面上的诸磁道内以磁通转换的形式存储。磁通转换由一组读/写头来产生。每一磁道划分成许多数据扇区，在这些扇区中数据存储在固定大小的数据段中。
读/写头由柔性的悬挂组件支承，悬挂组件又由凸伸入磁盘叠中的刚性致动器臂支承。各读/写头包括一空气承载表面，所述空气承载表面响应磁盘旋转所产生的气流而使读/写头在磁盘表面的附近飞起。
该行业的一个持续的趋势是同时减小现代磁盘的尺寸与增加其数据存储容量和提高处理速度。这样的改进已通过在驱动器构造中的各种变化来实现，这些变化包括使用更高的磁盘转速。尽管更高的转速有利地减少了等待时间(亦即在一特定的磁盘旋转时，等待所选择的数据段到达读/写头所耗费的时间)，但它将会致使旋转磁盘所产生的气流中的紊流程度更大。
紊流或湍流的特征为使气流的速度和方向产生波动。这样的紊流会造成不希望发生的磁盘和读/写头的振动，从而导致操作过程中的读/写头位置(跳动)错误。因此，在本技术领域中需要减小在磁盘驱动器读/写头附近的紊流，以减少驱动器内的跳动错误。
发明内容
本发明提供一种位于一磁盘驱动器的一第一旋转磁盘和一第二旋转磁盘之间的固定隔板，所述磁盘驱动器具有将一头部定位成可从第一磁盘读取数据或向其写入数据的一致动器组件，所述固定隔板包括：一大致呈圆形的外周缘和一大致呈圆形的内周缘；一前导边和一尾随边，两者中的每一个均从内周缘延伸到外周缘；一开口部分，它从外周缘径向延伸到内周缘，并在尾随边与前导边之间成角度地延伸，该开口部分适应致动器组件的枢转运动；以及一设置在尾随边处的尾随边导风部，所述尾随边导风部的厚度大于固定隔板其余部分的厚度，并且，所述尾随边导风部将磁盘旋转所产生的气流的大部分从开口部分偏转开，以显著地减小靠近头部处的气流速度。
本发明还提供一种磁盘驱动器，它包括：一基底壳体；一主轴电动机，它具有一轴毂；一第一磁盘，安装在轴毂上以绕一中心轴线旋转；一头部，用来向第一磁盘写入数据或从第一磁盘读取数据；一致动器组件，用来相对第一磁盘定位头部；以及一固定隔板，大致平行于第一磁盘并靠近第一磁盘地固定于基底壳体，该固定隔板包括：一大致呈圆形的外周缘和一大致呈圆形的内周缘；一前导边和一尾随边，两者中的每一个从内周缘延伸到外周缘；一开口部分，它从外周缘径向延伸到内周缘，并在尾随边与前导边之间成角度地延伸；以及一设置在尾随边处的尾随边导风部，所述尾随边导风部的厚度大于固定隔板其余部分的厚度，并且，所述尾随边导风部将磁盘旋转所产生的气流的大部分从开口部分偏转开，以显著地限制靠近头部处的气流。
在一较佳的实施例中，前导边有一楔形外形，而在另一较佳实施例中，前导边设有一第二导风部，以进一步从靠近头部的开口部分偏转开气流。从隔板的边缘侧向伸出的蔽护部分帮助气流沿着一所要求的路径的方向流动。
较佳地，固定隔板从紧挨用来旋转磁盘的主轴电动机附近处径向延伸到有多个磁盘固定于其上的一磁盘叠组件，并超过磁盘的外径。固定隔板通过其啮合在基底壳体中的凹槽中的凸片部分来固定于基底壳体。固定隔板较佳地是具有足够的刚度，以使固定隔板仅支承在其最外直径处。在具有多个磁盘的驱动器中，较佳地是在每对相邻的磁盘之间都设置一固定隔板。如果需要，也可以在最顶层的磁盘上方和/或最底层的磁盘下方设置额外的固定隔板。
在再一个其它较佳实施例中，固定隔板具有形成在隔板中的气流出口。可选择气流出口的数量和尺寸以减小气动阻力，从而减少主轴电动机所需要的功率消耗。
当阅读了以下的详细描述并仔细查看相关的附图之后，为本发明特色的这些和各种其它的特征和优点将会变得清楚起来。
附图简述
图1是根据本发明较佳实施例构造的一具有固定的磁盘隔板的磁盘驱动器的平面图。
图2是图1所示磁盘驱动器的、取下了顶层磁盘以示出根据一较佳实施例的固定隔板的平面图。
图3是图1所示磁盘驱动器的、取下了顶层磁盘以示出根据另一较佳实施例的固定隔板的平面图。
图4是根据一较佳实施例的磁盘驱动器的正视剖面图，其中在第一与第二可旋转磁盘之间设置了一单个的固定隔板。
图5是根据另一较佳实施例的磁盘驱动器的正视剖面图，其中与三个可旋转磁盘相邻地设置了三个固定隔板。
图6是一磁盘驱动器的分解轴测图，它大体示出了图4中所示的磁盘驱动器。
图7是设置在图6所示的固定隔板的尾随边处的一导风部的剖面图。
图8是设置在图6所示的固定隔板的前导边处的一楔形边缘的剖面图。
图9是根据另一较佳实施例的固定隔板的轴测图，该较佳实施例在固定隔板的前导边处设有一第二导风部。
图10是设置在图9所示固定隔板的前导边处的导风部的剖面图。
具体实施方式
请总地参见附图，更具体地说是参见图1，该图中示出了根据本发明较佳实施例构造的一磁盘驱动器100的平面图。
磁盘驱动器100包括其上安装各种磁盘驱动器部件的一基底壳体102和与基底壳体102合作以为驱动器100提供一密封环境的一盖板(图中所示为部分切去的情况)104。应予理解的是，以下的描述中没有包括磁盘驱动器100结构的许多细节，这是因为它们应该对那些熟悉本技术领域的人们来说是熟知的，并且为了描述本发明的目的，相信不需要对这些细节进行描述的。
一主轴电动机106安装在基底壳体102上，它以恒定的运行速度转动多个磁盘108。磁盘108通过一夹环110安装并固定在主轴电动机106上。主轴电动机106、磁盘108、中间间隔块(未示出)以及夹环110一起构成一磁盘叠组件111。
与磁盘108相邻的是一致动器组件112，它在平行于磁盘108的一平面内绕一枢轴承组件114枢转。该致动器组件112包括由枢轴承组件114支承的一致动器主体116。致动器主体116具有支承加载臂组件120的致动器臂118。加载臂组件120接着又将读/写头122支承在磁盘108的记录表面的附近，以向磁盘108写入数据或从其读出数据。各读/写头122包括一浮动块组件，它响应在磁盘驱动器100的操作过程中旋转磁盘108所产生的气流，气动地支承读/写头122。
各磁盘108有一数据存储区域，且一数据记录表面被分成若干同心圆形的数据磁道(未示出)，并且读/写头122可定位地放置在数据磁道附近，以从磁道读取数据或写入数据。数据记录表面在内侧区域由一圆形搁置区域124定界，读/写头122在磁盘驱动器不工作时可以在该处停靠在磁盘108上。有利地是限制致动器116的枢转运动，以将读/写头122的径向位置限制在数据记录表面122内的区域中。
一固定的磁盘隔板126设置在最上层磁盘108的下方，因而在图1中只部分可见。隔板126在周边延伸出去，超过磁盘108的最外直径，并且具有一开口部分128，该开口部分允许致动器组件112将读/写头122定位在磁盘108的记录表面的附近。固定隔板126包括从固定隔板126侧向地伸出的蔽护部分部分130。
一干燥剂过滤器132固定在基底壳体102内，且设置在隔板126外周缘的外侧。一锁定件134在图1中也是可见的，它设置在隔板126内以用来将隔板固定到基底壳体102上。锁定件134较佳地是包括延伸穿过隔板126中的孔的一竖向对准销。
现在请参见图2，其中示出了图1所示的磁盘驱动器，且取下了顶层的磁盘108，以更加详细地示出固定隔板126。固定隔板126的开口部分128由位于读/写头122下游的一前导边136和位于读/写头上游的一尾随边138限定。在一较佳的实施例中，前导边136的轮廓形状与致动器116上游侧的轮廓相匹配，以使致动器组件可以与前导边136以紧靠的关系放置。圆形孔139用来方便磁盘驱动器100的自动装配。
尾随边138的轮廓最好呈一弧形，以使读/写头122能正确地定位在磁盘108的上方。隔板126的开口部分128在靠近读/写头122的区域中在诸磁盘108之间提供一最小量的暴露表面面积。
所示出的隔板126的尾随边138包括一导风部140，所述导风部包括限制空气流入开口部分128中的一扩口部分。导风部140构造成可偏转围绕致动器组件112的相当大一部分的气流，如图2中的箭头所示。导风部140还起到去除气流的、从导风部140上方通过并到达读/写头122的其余部分中的紊流的作用。
在确定一流体流是层流还是紊流的过程中，雷诺数是一个十分重要的参数。对于气流，雷诺数Re由以下的关系式定义：
                        Re＝VD/v，
                         (1)
式中
V＝气流速度，
D＝特定流场的一特征长度或直径，以及
v＝空气的运动粘度。
有一临界的雷诺数值Rec，在该值以下气流为层流，在该值以上气流为紊流。雷诺数大致等于Rec处的气流称为过渡气流。
雷诺数代表作用于一流场上的惯性力与粘滞力之间的一个比值。因此，对于靠近旋转磁盘的气流，雷诺数将是较低的，并且在靠近磁盘的一个较薄的区域(称为边界层)中气流是层流。随着从磁盘移动离开或随着气流速度的增加，雷诺数将增加，并且气流变为紊流。因此，隔板提供一固定的表面，可由于气流中的粘滞力(剪切力)而降低靠近固定隔板和磁盘处的空气速度。
在以往的磁盘驱动器中，磁盘的转速约为每分钟3,000至5,000转(转/分钟)。对于现在的磁盘驱动器，磁盘108的转速增加至10,000或者甚至超过15,000转/分钟。如果人们希望在转速增加的情况下在某些区域中保持层流气流，那么一般必须使诸磁盘一起间隔得更近(这会减小等式1中的D值)，或者减小在那些区域中的流动速度。所要求保护的发明总地是采用后一方法，并且能减小靠近读/写头122和致动器臂118的区域中的流动速度。这样，与绕致动器组件112被偏转的气流量相比，进入开口部分128的气流的体积和速度都将明显地减小。
图2也示出了固定隔板126与磁盘叠组件111的关系。固定隔板126的最外直径与基底壳体102相配合，而其最内直径包围、但不接触主轴电动机106。固定隔板126较佳地是用诸如不锈钢之类的轻质金属材料制成。
磁盘隔板126具有凸片146、150，它们分别从最外直径向外伸出到相应的凹槽148、152中。凸片146、152对固定隔板126的转动进行约束。
图3示出了根据本发明另一较佳实施例的磁盘固定隔板126。与图2相似，顶层磁盘被取下，以完全露出隔板126。如所示，在隔板126中设置了气流出口154。气流出口154是较大的、楔形开口，可选择其尺寸以减小磁盘108上的气动阻力。磁盘108上的气动阻力的减小接着又使主轴电动机转动磁盘108所需要的功率减小。
图4提供了磁盘驱动器组件100的剖面图，示出磁盘隔板126设置在由主轴电动机106支承的两磁盘160、162之间。磁盘160、162名义上与图1-3所示的磁盘108相同。一间隔块163提供所要的磁盘间距离。在一较佳的实施例中，第一磁盘160的底面与第二磁盘162顶面直接的总距离大约为2.54毫米(0.100英寸)，且在其间包括隔板126。导风部140与相邻的磁盘160、162之间的空气间隙的一较佳厚度约为0.1毫米(0.004英寸)的量级。隔板其余部分的较佳厚度为约1.22毫米(0.048英寸)，从而在隔板126与相邻的磁盘160、162之间留出一约0.66毫米(0.026英寸)的空气间隙距离。隔板126其余部分的另一较佳厚度约为0.86毫米(0.034英寸)，从而在隔板126与磁盘160、162之间提供约0.84毫米(0.033英寸)的空气间隙距离。人们会注意到，当隔板的厚度增加，由于相对隔板126的气流阻力增加，旋转主轴电动机106所需要的功率消耗也增加。但已经发现，与没有固定隔板的一驱动器相比，约1.22毫米(0.048英寸)厚的隔板可使跳出错误的数量明显减少。
尽管图4示出了在一对磁盘之间使用单块隔板126，但在各种驱动器结构中也可以容易地使用附加的隔板。对于具有多于两块隔板的磁盘驱动器来说，附加的隔板126可以添加在附加的成对磁盘之间。如果需要，还可以在单个磁盘的上方和/或下方，或者在多磁盘驱动器中，在最上层和最底层磁盘的上方和/或下方添加隔板126。
图5示出了具有三个磁盘164、166及168的磁盘叠组件111的磁盘驱动器的侧视图。一第一磁盘隔板126设置在底层磁盘164与中间磁盘166之间，以及一第二磁盘隔板126设置在中间磁盘166与顶层磁盘168之间。在底层磁盘164的下方设置了一第三隔板126。
第一隔板126搁置在基底壳体102中的一凹槽(未示出)上，与在双磁盘驱动器中的磁盘隔板126的放置相似。第二隔板126搁置在第一隔板126上，更具体地说是搁置在第二隔板126的蔽护部分130上。第一隔板126的凸片部分也设置在基底壳体的凹槽内，以约束第一隔板170的任何转动。
当正确安装了其它的部件之后，就将顶盖(未示出)固定到基底壳体102上。顶盖与第二隔板126压配合，并通过隔板126的隔板蔽护部分130对第一隔板126的隔板蔽护部分130施加一压缩力。一旦安装好了顶盖，不仅顶盖的压缩力、而且在基底壳体凹槽中的各凸片部分的设置都会使诸隔板正确地固定在位。这样就保持诸隔板相对诸磁盘的空间关系，并且也保证了开口部分128和致动器112的转动路径之间的对齐。
图6大致地提供了图4所示磁盘驱动器的一分解的立体图。在图7中更为详细地示出了在尾随边138处的尾随边导风部140。前导边136设有一楔形(切成斜面的)结构，以对入流提供一流线型表面，如图8中更为详细地所示。
图9和10示出了隔板126的另一实施例，该隔板126具有设置在前导边136处的额外的导风部141。因为导风部141限制了靠近前导边136处的入流，所以去除了图6中靠近前导边的隔板蔽护部分130，以使空气能流入磁盘件的区域中。这会引导气流离开靠近前导边136的致动器组件。
对于图9和10所示的实施例，应予注意的是，磁盘隔板126支承前导边和尾随边导风部141，并通过粘滞力来减慢穿过开口部分128的速度。在顶盖与顶层磁盘(160)之间的气流(示于图6)和底层磁盘(162)与基底壳体之间的气流都具有相当大的粘滞力。但这些粘滞力通常不会像固定隔板与磁盘之间的粘滞力那样大，这是因为固定隔板与磁盘之间的空气间距更小。
因此，本发明总地针对一种带有导风部(如140)以用来将一第一旋转磁盘(如160)和一第二旋转磁盘(如162)之间的气流偏转离开一读/写头(如122)的固定隔板(如126)。固定隔板固定在一基底壳体(如102)上。固定隔板具有大致呈圆形的周缘，且其周缘定位成与基底壳体平齐地接合。隔板具有一径向延伸的开口部分(如128)，所述开口部分从隔板的外周缘设置到内周缘，以供一致动器将一读/写头放置成与第一磁盘成一读/写关系。在隔板上，外周缘与内周缘之间有一气流出口(如154)，用来减少旋转磁盘上的气动阻力。此外，隔板有一周向设置的隔板蔽护部分(如130)，所述蔽护部分设置在隔板的外周缘上，以用来引导气流环绕旋转磁盘的最外直径。
为了所附的权利要求，应予理解的是，所述的“第一装置”的功能是本文所揭示的、包括尾随边导风部140的固定隔板126的各种实施例来实现的。
应予理解的是，即使在前面的描述中阐明了本发明各种实施例的许多特征和优点，也一起叙述了本发明各种实施例的结构细部和功能，但这里所揭示的内容仅仅是示范性的，并且在本发明的原理、表述所述权利要求的用语所表示的宽泛普遍的含义的最大可能范围之内，可以在细部、尤其是零件的结构和布置方面作出修改。例如，不超出本发明的保护范围和原理，根据磁盘隔板的特殊应用可以变化特定的元件并同时保持基本相同的功能性。此外，尽管本文所描述的较佳实施例针对的是用于磁盘驱动器的磁盘隔板，但熟悉本技术领域的人们会认同，不超出本发明的原理和保护范围，本发明所揭示的内容也可以应用于其它的系统。
人们将会明白，本发明十分适于实现所述的以及其中所固有的目标和优点。尽管为了在这里进行揭示的目的描述了目前为较佳的实施例，但可以作出许多修改，它们对那些熟悉本技术领域的人来说出显而易见的，且它们被包括在所揭示的和如所附权利要求所限定的本发明原理之内。

Claims (19)

1.一种位于一磁盘驱动器的一第一旋转磁盘和一第二旋转磁盘之间的固定隔板，所述磁盘驱动器具有将一头部定位成可从第一磁盘读取数据或向其写入数据的一致动器组件，所述固定隔板包括：
(1)一大致呈圆形的外周缘和一大致呈圆形的内周缘；
(2)一前导边和一尾随边，两者中的每一个均从内周缘延伸到外周缘；
(3)一开口部分，它从外周缘径向延伸到内周缘，并在尾随边与前导边之间成角度地延伸，该开口部分适应致动器组件的枢转运动；以及
(4)一设置在尾随边处的尾随边导风部，所述尾随边导风部的厚度大于固定隔板其余部分的厚度，并且，所述尾随边导风部将磁盘旋转所产生的气流的大部分从开口部分偏转开，以显著地减小靠近头部处的气流速度。
2.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，还包括一前导边导风部，以进一步减小靠近头部处的气流速度。
3.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，还包括周向地设置在固定隔板外周缘处的一隔板蔽护部分，它用来引导由第一旋转磁盘和第二旋转磁盘所产生的气流。
4.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，固定隔板固定于磁盘驱动器的基底壳体。
5.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，前导边切成斜面。
6.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，前导边的轮廓构造成可容纳在致动器组件绕一轴承组件枢转时所述头部的运动。
7.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，还包括多个成角度地延伸的凸片，它们用来与一基底壳体啮合，以固定固定隔板使其不会相对第一或第二磁盘旋转移位。
8.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，隔板具有一为1.22毫米的厚度，以及从第一磁盘到隔板的、为0.66毫米一空气间隙和从第二磁盘到隔板的、为0.66毫米的一空气间隙。
9.如权利要求8所述的固定隔板，其特征在于，还包括在第一磁盘与尾随边导风部之间的、为0.10毫米的一间隙，以及在第二磁盘与尾随边导风部之间的、为0.10毫米的一空气间隙。
10.如权利要求1所述的固定隔板，其特征在于，气流出口形成一楔形开口，该气流出口的尺寸选择成可选择地减小在固定隔板上方通过的气流的气动阻力。
11.一种磁盘驱动器，它包括：
(1)一基底壳体；
(2)一主轴电动机，它具有一轴毂；
(3)一第一磁盘，安装在轴毂上以绕一中心轴线旋转；
(4)一头部，用来向第一磁盘写入数据或从第一磁盘读取数据；
(5)一致动器组件，用来相对第一磁盘定位头部；以及
(6)一固定隔板，大致平行于第一磁盘并靠近第一磁盘地固定于基底壳体，该固定隔板包括：
(6-1)一大致呈圆形的外周缘和一大致呈圆形的内周缘；
(6-2)一前导边和一尾随边，两者中的每一个从内周缘延伸到外周缘；
(6-3)一开口部分，它从外周缘径向延伸到内周缘，并在尾随边与前导边之间成角度地延伸；以及
(6-4)一设置在尾随边处的尾随边导风部，所述尾随边导风部的厚度大于固定隔板其余部分的厚度，并且，所述尾随边导风部将磁盘旋转所产生的气流的大部分从开口部分偏转开，以显著地限制靠近头部处的气流。
12.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，固定隔板还包括一前导边导风部，以进一步减小靠近头部处的气流速度。
13.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，还包括平行于第一磁盘并由固定隔板与第一磁盘间隔开的一第二磁盘，该第二磁盘安装在主轴电动机毂上以绕中心轴线旋转。
14.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，还包括设置在磁盘和固定隔板附近以对气流进行过滤的一干燥剂过滤器。
15.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，固定隔板还包括多个径向延伸的凸片，它们用来与基底壳体啮合，以相对磁盘固定固定隔板的位置。
16.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，隔板具有一为1.22毫米的厚度，以及从第一磁盘到隔板的、为0.66毫米一空气间隙和从第二磁盘到隔板的、为0.66毫米的一空气间隙。
17.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于，还包括一气流出口，该气流出口的尺寸选择成可选择地减小使主轴电机工作所需要的电力。
18.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其特征在于，还包括一第三磁盘。
19.如权利要求18所述的磁盘驱动器，其特征在于，还包括设置在第二和第三磁盘之间的一第二固定隔板，该第二固定隔板安装于基底壳体。
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