CN1429386A - 盘驱动器用磁性卡锁 - Google Patents

Abstract

一种卡锁方法和供磁盘驱动器(20)中音圈(100)马达用的卡锁(132，170，171，200，220)。卡锁(132，170，171，200，220)具有轮毂(134，172，216)和卡锁表面(152，174)。卡锁表面(152，174)有一转动锁定范围(153)，在其中卡锁表面(152，174)锁定音圈马达(100)。第一磁性掣子(138，178，202，222)连接于轮毂(134，172，216)并且当卡锁表面(152，174)处于在锁定范围(153)内第一转动段时起作用。第二磁性掣子(139，180，204，224)连接于轮毂(134，172，216)并且当卡锁表面(153)处于在锁定范围(153)内偏移的第二转动段时起作用。在锁定范围(153)内偏移符合制动力矩。

Description

盘驱动器用磁性卡锁

技术领域

本发明涉及一种盘驱动器用磁性卡锁。

背景技术

在磁盘驱动器中，常用音圈马达使传感器磁头定位在储存信息的一叠磁盘所需要的径向位置上。当磁盘通电及磁盘旋转时，音圈马达使磁头定位在旋转磁盘所储存的数据上。旋转会产生空气挤压使磁头与旋转磁盘隔开。当磁盘断电及磁盘停止旋转时，空气挤压消失而磁头接触光滑的静止磁盘。如果在磁头与磁盘之间的粘性摩擦(“静摩擦”)太大，当磁盘重新启动时心轴马达可能不能转动磁盘。为避免这一问题的通常方法是在磁盘驱动器断电时用音圈马达把磁头移动到磁盘的“停放”部位。磁盘的“停放”部位的纹理结构使其不至于粘着在磁头上，而且在该部位上不储存数据。当磁盘驱动器停电时可以用各种卡锁把音圈马达锁定在该停放位置上。例如属于Reinhead的美国专利5,734,527包括具有软磁不锈钢钢珠的卡锁，该钢珠与在音圈马达空气间隙中的散射磁场互相作用，并提供一个磁性钢珠作为闩锁和第二个磁性钢珠作为开锁。

随着音圈马达设计成更狭小的空气间隙，能够适合空隙的制动钢珠的直径相应地减小。当空气间隙和钢珠直径减少约25％时，钢珠内磁性材料的体积或质量降低约58％。与钢珠内磁性材料的质量有关的制动力矩随较小的钢珠而下降。制动力矩变得较低，并且较小的制动钢珠作用范围较狭窄。在震动状态下，力矩的幅度和形状在转动范围内变得不足以把音圈马达保持在锁住位置。需要有一种磁性卡锁掣子和卡锁方法，能够适合较狭窄的空气间隙和在转动范围内提供足够的制动力矩。

发明概述

首先披露一种磁盘驱动器内音圈马达用卡锁。该卡锁在转动卡锁范围内包括第一和第二磁性掣子，分别作用在相应的第一和第二旋转段，彼此互相偏移。所选择的偏移符合在卡锁范围内的制动力矩。卡锁有一个轮毂与磁性掣子联结，并包括一个卡锁面可以卡锁音圈马达。通过偏移形成制动力矩，以便在所选转动范围内提供力矩。制动力矩可通过采用多个磁性掣子予以提高。较小的掣子可在较小的空气间隙中应用，并可集体地提供足够的力矩。

还披露一种磁性制动装置。其中有一个轮毂与制动装置联结，并具有卡锁表面。卡锁表面有一个转动卡锁范围，在该范围内卡锁表面锁住音圈马达。制动装置包括一个第一磁性掣子，当卡锁表面处于卡锁范围内的第一转动段时该第一掣子起作用。制动装置还包括一个第二磁性掣子，当卡锁表面处于卡锁范围内的第二转动段时该第二掣子起作用。第二转动段相对于第一转动段偏移。该偏移形成在卡锁范围内的制动力矩。

也披露一种卡锁音圈马达的方法。一个具有轮毂及卡锁表面的卡锁可转动地安装。在轮毂的转动卡锁范围内音圈马达被卡锁在卡锁表面上。利用第一磁性掣子轮毂相对于音圈马达磁铁被制动，该第一掣子在卡锁表面处于卡锁范围内的第一转动段内时起作用。轮毂被第二磁性掣子所制动，该第二掣子在卡锁表面处于卡锁范围内的第二转动段内时起作用。偏移使制动力矩在卡锁范围内符合需要。

附图简要说明

图1为可采用本发明的示例性磁盘驱动器的立体图。

图2为具有内插以转动位置作为函数的制动力矩曲线图的音圈马达卡锁分解立体图。

图3为具有内插以转动位置作为函数的制动力矩曲线图的改进音圈马达卡锁实施例的分解立体图。

图4为音圈马达用卡锁的一个实施例立体图。

图5为音圈马达用卡锁的一个实施例立体图。

图6为以卡锁的转动位置作为函数的制动力矩的曲线图。

图7、8为具有或取自偏移掣子或取自偏移磁铁边缘的转动偏移的卡锁的实施例的图解。

具体实施方式

图1为采用本发明的磁盘或光盘驱动器20的立体图。盘驱动器20包括具有基座22和顶盖(未示)的壳体。盘驱动器20还包括一叠盘片24，它利用盘片夹具26安装在心轴马达(未示)上。一叠盘片24包括多个单独的盘片，安装成为与中心轴28共同旋转。各盘片表面具有相关的传感器磁头30，该磁头安装在设定于盘片驱动器20的磁头组件32上，以便与盘片表面传递信息。传感器磁头30可包括一个读头，一个写头或者既有读头又有写头。各盘片表面还包含停放表面25，当盘片驱动器20断电时该表面纹理结构可供传感器磁头30停放。磁头组件32装在轴承34上，该轴承被驱使围绕装在基座22上的轮轴36或其它支点旋转或摆动，一般用38表示的音圈马达(VCM)促动固定在轴承34上的音圈40。音圈马达38绕轮轴36转动带有固定在其上的磁头组件32的轴承34，使传感器磁头30定位于盘片内径44与盘片外径46之间的一弧形途径42上的要求数据磁道上。音圈马达38在内部线路48控制下运转。当磁盘驱动器20断电时，音圈马达38移动磁头到停放表面25，并且一般以41表示的卡锁把音圈马达锁定在一位置上，使传感器磁头30停放在停放表面25上。

在图2中，更详细地显示了现有技术中的音圈马达50的分解图。在立柱56、58处上部板52和下部板54联结在一起。永久磁铁60、62分别连接在上部板52和下部板54上，以便在永久磁铁60(被上部板52所遮挡)和62之间形成空气间隙64。音圈66可转动地安装在轮轴68上，并且还安装固定于臂70端部的传感器磁头(图2中未示)。电流72通过音圈66。电流72与空气间隙64中的磁场74互相作用使音圈按所示箭头76转动。

当传感器磁头将被停放时，有足够大幅度的电流通过音圈66使音圈马达的凸片80与卡锁82啮合。当凸片80啮合卡锁82时，它对卡锁82施加力矩，而卡锁82通过卡锁轮毂84旋转，使卡锁臂86移向空气间隙64。卡锁82上的弹簧销83与弹簧(未示)接合，该弹簧偏压卡锁使其趋向脱开位置。靠近卡锁臂86远端90的磁性掣子88与在永久磁铁60、62之间靠近空气间隙64边缘的散射磁场92互相作用。磁性掣子88与散射磁场的互相作用在磁性掣子88上施加制动力，从而在卡锁臂86上产生制动力矩，即使当激励电流从音圈中消失后，仍保持卡锁在锁定位置。磁性掣子88是一个磁性材料制成的球体，其直径已被缩小到可适合狭窄的空气间隙。由于磁性掣子88缩小的尺寸，制动力矩是有限的，因此卡锁可被强烈震动所脱开。制动力矩T在91处显示为卡锁84相对于永久磁铁60、62边缘的角度的函数。当卡锁被震动脱开时，传感器磁头可能移动到静止磁盘的光滑部分并从而造成损坏。

在图3中，更详细地显示一个音圈马达100的实施例的分解图。在立柱106、108处上部板102和下部板104联结在一起。永久磁铁110、112分别连接在上部板102和下部板104上，以便在永久磁铁110和112之间形成狭窄的空气间隙114。音圈116转动地安装在轮轴118上，并且还安装固定于臂120端部的传感器磁头(图3中未示)。电流122通过音圈116。电流122与空气间隙114中的磁场124互相作用，使音圈116按所示箭头126转动。

在图3中，当传感器磁头被停放时，有足够大幅度的电流通过音圈116，使音圈马达的凸片130与卡锁132啮合。当凸片130啮合卡锁132时，它对卡锁132施加力矩，而卡锁132通过卡锁轮毂134旋转，使卡锁臂136移向空气间隙114。靠近卡锁臂136远端140的第一和第二磁性掣子138、139与在永久磁铁110、112之间靠近空气间隙114边缘的散射磁场92互相作用。第一和第二磁性掣子138、139与散射磁场的互相作用在磁性掣子138、139上施加制动力，而后在卡锁臂86上产生制动力矩，即使当激励电流从音圈中消失后，仍保持卡锁在锁定位置。磁性掣子138、139是用磁性材料制成的球体，其直径已被缩小到可适合狭窄的空气间隙。由于采用多个磁性掣子138、139，制动力矩增加，因而即使有强烈震动，卡锁仍可被磁性掣子138、139所制动。从而避免对磁盘的损坏。在图3中，力矩T在标号142处显示为卡锁的角度位置的函数。磁性掣子138、139在转动上互相偏移，并且与散射磁场的互相作用在稍微不同的转角下进行。所选的偏移符合作为转动角度的函数的力矩。如标号142处所示，力矩曲线可以比如图2中标号91所示单个磁性掣子的力矩曲线有所拓宽。机械挡块144具有卡锁超行程阻挡表面，它可以碰撞阻挡永久磁铁112的边沿并且对卡锁132的机械行程设定界限146。轮毂134和卡锁132有一个不锁定转动范围。在不锁定范围内一个脱开磁性掣子148起作用，并且如果需要时也可采用脱开机械挡块150。脱开磁性掣子148也与在音圈马达的永久磁铁边沿处的部分散射磁场互相作用。脱开磁性掣子148把卡锁保持在脱开位置，使音圈马达在正常运行时可以自由行动。弹簧销151与一个弹簧(未示)接合，该弹簧偏压卡锁132使其趋向脱开位置。

在图3中，卡锁132锁住音圈马达100以便停放磁头30(图1)，并且避免损坏盘片堆24(图1)。卡锁132具有附带卡锁表面152的轮毂134。卡锁表面152有一个转动卡锁范围153，在该范围内卡锁表面152接合凸片130并锁住音圈马达。第一磁性掣子138与轮毂134偶合，并且当卡锁表面152处于卡锁范围的第一转动段时在标号154处发生作用。第二磁性掣子139与轮毂偶合，并且当卡锁表面152处于卡锁范围的第二转动段、即从第一转动段转动偏移158时，在标号156处发生作用。所选择偏移量在卡锁范围153内符合制动扭矩。

第一和第二磁性掣子可具有用磁性材料制成的圆球。例如，直径为约1.2毫米440C型不锈钢制成的轴承滚珠可用作磁性掣子。卡锁体可以用模制塑料树脂制成以便把第一和第二磁性掣子连接在轮毂上。磁性掣子可以用任何合适的磁性材料制成，按照用途其范围可从弱磁到强磁。磁性掣子的形状可从球形到长形，按照应用需要和可利用的空气间隙宽度而定。

在图4中，用轮毂172和卡锁表面174阐明另一个卡锁170的实施例。卡锁臂176从轮毂172延伸，并包括第一磁性掣子178和第二磁性掣子180。另外还有一个脱开掣子182。卡锁170包括在不同半径和转动位置上的附加质量184，以便在扭转方面围绕轮毂172使卡锁平衡，从而减少企图克服制动力矩的卡锁震动力矩。质量平衡可减少卡锁所要的制动力矩的量。弹簧销173与一弹簧(未示)啮合，偏压卡锁使其趋向脱开位置。

图5显示另一种与图4中卡锁170相似的卡锁171的实施例，并以同样的数字标识相似的特征。

在图6中，显示以转动位置作为函数的磁性制动力矩的曲线图。轴线181代表力矩幅度，而轴线182代表卡锁相对于锁定位置的转动位置或角度。第一曲线185(用小圆标记)代表当在较宽的空气间隙中采用一个较大的制动钢珠(约1.6毫米直径)时的制动力矩。第二曲线186(用小方格标记)代表当在较狭的空气间隙中放置二个较小的制动钢珠(约1.2毫米直径)、以便使二掣子的作用位置之间有一个小偏移时的制动力矩。从曲线186可见，例如对于制动力矩为1.5英寸-英两偏移可改变曲线形状以提供较曲线185更宽阔的角度范围。制动力矩范围通过偏移而变宽。第三曲线188代表当在二个1.2毫米直径钢珠之间采用更宽的偏移时的制动力矩。第三曲线188(用菱形标记)阐明在约3度角度位置范围内宽广的、相对平坦的制动力矩。

在图7中，用第一和第二磁性掣子202、204沿径向线206处于基本上同一转动位置时阐明第一卡锁200。永久磁铁208的边沿210，不与任何从轮毂轴中心延伸的径向线对准，但相对于这样的径向线偏移或倾斜。当第一磁性掣子202处于边沿210时，它位于径向线212上。当第二磁性掣子204处于边沿210时，它位于与径向线212偏移的径向线214上。在图7中，卡锁200的偏移是通过使永久磁铁的边沿210相对于从轮毂216中心延伸的径向线倾斜而达到的。这种倾斜可以通过选择轮毂轴216中心轴线相对于永久磁铁208曲线边沿、与磁性掣子202、204互相作用处的位置来获得。在音圈马达中的永久磁铁在第一磁性掣子处产生第一磁场边沿和在第二磁性掣子处产生第二磁场边沿，而第二磁场边沿相对于第一磁场边沿在转动上偏移。

在图8中也显示一种卡锁220。在图8中，卡锁220显示其第一和第二磁性掣子222、224基本上处于相对于径向线226不同的转动位置。第一磁性掣子222位于径向线226上，不过第二磁性掣子224位于与径向线226转动地偏移的径向线228上。永久磁铁229的曲线边沿230大体上与径向线231对准，在该处与磁性掣子222、224互相作用。当第一磁性掣子222位于边沿230时，它处于径向线231上，但第二磁性掣子与径向线231偏移。在图8中，卡锁220的偏压可以通过转动地使第一磁性掣子相对地偏移第二磁性掣子而完成。偏移第一和第二磁性掣子的起作用的位置可以如卡锁200或卡锁220所示或者组合二者的偏移技术实现。

总之，本发明提供一种卡锁132、170、171、200和220，可以锁定音圈马达100以停放磁头30并避免损坏磁盘堆24。卡锁132、170、171和200具有带卡锁面152和174的轮毂134、172和216。卡锁面152和174有转动锁定范围153，其中卡锁面152和174接合凸片130和锁定音圈马达。第一磁性掣子138、178、202和222连接于轮毂134、172和216，并当卡锁表面152和174处于卡锁范围的第一转动段时在标号154处起作用。第二磁性掣子139、180和204，224连接于轮毂。并当卡锁表面152处于卡锁范围的第二转动段时、该段与第一转动段转动偏移158时在标号154处起作用。所选偏移量符合在锁定范围153内的制动力矩。

在本发明的一方面当第一磁性掣子138、178和222转动地偏移于第二磁性掣子139、180和224时导致偏移158。作为替换，音圈马达100可以产生在第一磁性掣子处带有磁铁208的第一磁场边沿和在第二磁性掣子处带有磁铁208的第二磁场边沿的偏移，而第二磁场边沿相对于第一磁场边沿转动地偏移。制动力矩范围153可以被偏移所拓宽。

在一个实施例中，第一和第二磁性掣子包括由磁性材料制成的球体138、139、178、180、202、204、222和224，它们处于模制塑料树脂的卡锁体132、170和171上，卡锁体把第一和第二磁性掣子连接于轮毂134和172。

在另一个实施例中，卡锁82、170和171有转动的脱开范围，并且卡锁还包括在脱开范围内起作用的脱开掣子148和182。

发明的另一方面为在卡锁132上有卡锁超行程阻挡表面144。

在更进一步的实施例中，卡锁170和171在扭转上加以质量平衡，以减少用来克服制动力矩的卡锁震动力矩。

揭示一种把磁性掣子连接于轮毂134和172的制动布置138、139、178、180、202、204、222和224。轮毂具有卡锁表面152和174。卡锁表面具有锁定范围153，其中卡锁表面锁定音圈马达100。该制动布置包括第一磁性掣子138、178、202和222，当卡锁表面处于卡锁范围内第一转动段时该第一掣子起作用。制动布置包括第二磁性掣子139、180、204和224，当卡锁表面处于卡锁范围内第二转动段时该第二掣子起作用。第二转动段相对于第一转动段有偏移158。偏移符合在锁定范围内的制动力矩142。

也揭示一种锁定音圈马达的方法。该方法包括转动地安装卡锁132、170、171、200和220，它具有轮毂134、172和216和卡锁表面152和174。该方法进而包括在轮毂的转动锁定范围153内把音圈马达100锁定在卡锁表面152和174处。轮毂磁性地用第一磁性掣子138、178、202和222相对于音圈马达磁铁定位，该磁性掣子当卡锁表面处于卡锁范围内第一转动段时起作用。轮毂磁性地用第二磁性掣子139、180、204和224制动，该磁性掣子当卡锁表面处于卡锁范围内第二转动段时起作用，该第二段对第一转动段有偏移158。偏移符合在锁定范围内的制动力矩。

虽然本发明已参照较佳实施例进行了描述，熟悉本技术方面的工作者将认识到，可以在形式和细节方面做出变化而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种音圈马达用卡锁，包括：

一个具有卡锁表面的轮毂，卡锁表面具有转动的卡锁范围，在其中卡锁表面锁定音圈马达；

一个第一磁性掣子，它连接于轮毂并当卡锁表面处于卡锁范围内第一转动段时起作用；和

一个第二磁性掣子，它连接于轮毂并当卡锁表面处于卡锁范围内第二转动段时起作用，第二转动段从第一转动段转动地偏移，在锁定范围内的偏移符合卡锁的制动力矩。

2.如权利要求1所述的卡锁，其特征在于，第一磁性掣子转动地从第二磁性掣子偏移。

3.如权利要求1所述的卡锁，其特征在于，音圈马达在第一磁性掣子处产生第一磁场边沿而在第二磁性掣子处产生第二磁场边沿，第二磁场边沿相对地从第一磁场边沿转动偏移。

4.如权利要求1所述的卡锁，其特征在于，制动力矩范围被偏移所拓宽。

5.如权利要求1所述的卡锁，其特征在于，第一和第二磁性掣子包括由磁性材料所制成的球体。

6.如权利要求1所述的卡锁，其特征在于，卡锁还包括模制塑料树脂卡锁体，把第一和第二磁性掣子连接到轮毂上。

7.如权利要求6所述的卡锁，其特征在于，轮毂具有转动的脱开范围，而卡锁还包括在脱开范围内有起用的脱开掣子。

8.如权利要求6所述的卡锁，其特征在于，卡锁体包括卡锁超行程阻挡表面。

9.如权利要求6所述的卡锁，其特征在于，卡锁在扭转上质量平衡，以减少用来克服制动力矩的卡锁震动力矩。

10.一种音圈马达用卡锁，包括：

一个具有卡锁表面的轮毂，卡锁表面具有转动的卡锁范围，在其中卡锁表面锁定音圈马达；

连接于轮毂的磁性制动装置，它包括一个第一磁性掣子，当卡锁表面处于卡锁范围内第一转动段时起作用，并包括一个第二磁性掣子，当卡锁表面处于卡锁范围内第二转动段时起作用，第二转动段从第一转动段转动地偏移，偏移符合在卡锁的锁定范围内的制动力矩。

11.一种锁定音圈马达的方法，包括下列步骤：

(一)可转动地安装具有轮毂和卡锁表面的卡锁；

(二)在轮毂的转动锁定范围内把音圈马达锁定到锁定表面；

(三)用第一磁性掣子磁性地相对于音圈马达磁铁制动轮毂，该第一掣子当卡锁表面处于卡锁范围内第一转动段时起作用；和

(四)用第二磁性掣子磁性地制动轮毂，该第二掣子当卡锁表面处于卡锁范围内第二转动段时起作用，第二转动段从第一转动段转动地偏移，偏移符合在锁定范围内的制动力矩。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(五)把第一和第二磁性掣子用模制塑料树脂卡锁体连接到轮毂上。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(六)用在轮毂的转动脱开范围内起作用的脱开掣子制动卡锁。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(七)用在卡锁体上形成的卡锁超行程阻挡表面阻挡卡锁的超行程。

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