CN1578987A - 盘驱动器内的储气室 - Google Patents

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Abstract

一个用于在一个封闭的盘驱动器环境中增加气体，如氦气而非空气的浓度的增加系统，该增加系统包括：一个位于该盘驱动器环境中的气体而非空气的加压储气室。该气体而非空气通过一个出口从该储气室流出，并流进该盘驱动器环境。另外，一个位于该盘驱动器环境中的微粒捕捉器捕捉空气微粒。

Description

盘驱动器内的储气室
相关申请
本申请要求对申请日为2001年11月2日、申请号为60/338,210的美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本申请一般涉及盘驱动器，特别是涉及用于增加盘驱动器中的气体而非空气的浓度的系统。
背景技术
盘驱动器一般包括一个在其上安装盘驱动器的各个部件的基座。一个顶盖结合该基座定义了盘驱动器的一个内部的清洁环境。用气体而不用空气密封和填充盘驱动器的清洁环境能提高其性能。例如，低密度的惰性气体如氦气能将盘和跟盘关联的读/写头之间的气动阻力减小到接近与用空气操作相比的五分之一。如此减小阻力能降低主轴电机所需的功率。因此，一个填充氦气的驱动器比一个操作在空气环境中的对照盘驱动器消耗的能量大幅地降低。
尽管填充氦气的驱动器有这样的优点，但是这样的驱动器在商业应用上并不成功。主要原因是随着时间的流逝氦气从盘驱动器中泄漏引起的问题。由于氦气泄漏，空气渗入在盘驱动器操作中会引起的意想不到的问题，并可能引起盘驱动器失效。例如，在驱动器中增加空气的浓度可能由于湍流空气流的影响增加施加到读/写头上的力，并且其也可能产生噪声和/或使读写头在盘上的飞行高度过高。
因此，需要一种改进的系统，能够以有效地增加使用中的盘驱动器内气体的浓度，如氦气，该气体不是空气。本发明提供解决此问题和其它问题的方法，并提供超过现有技术的其它优点。
发明内容
在此背景下形成本发明。本发明的一个实施例是在一个封闭的盘驱动器环境中增加气体，如氦气，而非空气的浓度的系统。该系统包括一个在该盘驱动器环境中的一个气体而非空气的密封储气室。该气体而非空气经过一个出口从该储气室流出并流进该盘驱动器环境中。此外，该盘驱动器环境中的一个微粒捕捉器捕捉空气微粒。
在本发明的一个实施例中，出口是一个隔膜，通过它气体而非空气扩散进该盘驱动器环境。在另外一个实施例中，一个与该盘驱动器环境相连的压力传感器能够产生一个表示盘驱动器环境压力的压力信号。如果盘驱动器环境压力在预定的压力范围内，控制模块接收到压力信号并从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气。如果盘驱动器环境高于预定的压力范围，控制模块停止从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气。
本发明另一个实施例是一个定义了一个封闭的盘驱动器环境的盘驱动器。该盘驱动器包括一个在封闭的盘驱动器环境中的增加气体的，例如，氦气而非空气的浓度的系统。该系统包括一个在该盘驱动器环境中的一个气体而非空气的密封储气室。该气体而非空气经过一个出口从该储气室流出并流进该盘驱动器环境中。此外，该盘驱动器环境中的一个微粒捕捉器捕捉空气微粒。
通过阅读下述详细描述及参考相关附图，表现本发明特征的的这些和各种其它特点及优点将显得更明显。
附图说明
图1是结合本发明的一个优选实施例的盘驱动器的平面图，示出了主要的内部部件；
图2是根据本发明的一个优选实施例的一个优选的盘驱动器浓度增加系统的示意图；
图3是根据本发明的一个优选实施例的另一可选的盘驱动器浓度增加系统的示意图；
图4是多种盘驱动器结构的随时间流逝的填充的氦气的百分比的比较图，其中的一些包括了根据本发明的一些实施例的氦气浓度增加系统；
图5是根据本发明的一个实施例的盘驱动器运输或存储包装的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的一个优选实施例构造的盘驱动器100。盘驱动器100包括一个在其上安装盘驱动器100的各个部件的基座102。如部分切除所示，一个顶盖104结合基座102以一种传统的方式形成了定义盘驱动器的封闭密封环境或盘驱动器环境105的壳体。用氦气填充盘驱动器环境105以提高盘驱动器100的性能。
盘驱动器100的部件包括一个主轴电机106，其在一恒定的高速下旋转一个或多个盘108。通过使用一致动器组件110在或从盘108上的轨道写或读信息，其在寻道操作期间绕着位于盘108旁边的支承轴组件112旋转。致动器组件110包括多个致动臂114，其伸向盘108，一或多个挠性件116从每一个致动臂114伸出。安装在每一挠性件116的末端是头118，其包括一空气支承滑块，该空气支承滑块能使头118在与其关联的盘108的相应表面上方几乎接近地飞行。
在寻道操作期间，采用一个音圈电机124控制头118的轨道位置，该音圈电机一般包括一个固定到致动器组件110的线圈126，以及一个或者多个永久磁体128，该磁体形成一个磁场，线圈126沉浸于其中。控制提供给线圈126的电流会引起该永久磁体128和该线圈126之间的相互作用，因此该线圈126按照众所周知的洛伦兹关系式移动。当线圈126移动时，该致动器组件110绕着该支撑轴组件112转动，并使头118沿着该盘108的表面移动。
主轴电机106通常在盘驱动器100不再用于时间的扩展期间的时候失去激励。当驱动电机失去激励的时候，头118在盘108的内径附近越过停止区域120。通过运用致动器闭锁配置，保护了头118安全地通过停止区域120，其防止了当头停止时，致动器组件110的不利旋转。
一个弯曲组件130为致动器组件110提供了所需要的电连接路径，同时允许致动组件110在操作期间的枢轴运动。这个弯曲组件包含一个印刷电路板132，头线(未示出)连接在此电路板上；头线沿着致动臂114和挠性件116指向头118。印刷电路板132通常包括：在一个写操作期间，控制施加到头118的写入电流的电路，还包括在一个读操作期间，放大由头118产生的读信号的前置放大器。该弯曲组件在一个挠性托架134处停止，来通过基座机芯(deck)102与安装在盘驱动器100底侧的盘驱动印刷电路板(未示出)进行通信。
浓度增加系统140增加盘驱动器环境105的气体的而不是空气的浓度。浓度增加系统140包括在盘驱动环境105中的一个供应系统142。浓度增加系统140还包括一个捕捉系统144，其将空气微粒捕捉在盘驱动器100的一个预定区域内。这样，在盘驱动器100的使用寿命内，供应系统142补充已经渗漏出的气体而不是空气，并且当空气渗漏进来时，捕捉系统144通过将空气捕捉在一个预定区域，从而有效地从盘驱动器环境中去除空气。浓度增加系统140通过增加气体而不是空气的量，同时减少空气量从而增加盘驱动器环境105内的浓度。浓度增加系统140因此延长了盘驱动器100的使用寿命。
现在参照图2，依照本发明的一个实施例，一个浓度增加系统200包括一个供应系统202和一个捕捉系统204。供应系统202包括一个容器206，其定义了一个容纳气体而不是空气的储气室208。储气室208被优选地压缩成一个从大约60大气压到100绝对大气压的初始压力。容器206优选地是一个密封的金属容器，例如铝或者钢质容器。这个容器可能与其它的密封压力容器在结构上相似，例如二氧化碳容器。在本发明的一个实施例中，储气室208的容积大约是盘驱动环境105容积的10％。
一个出口线210从储气室208伸出，优选地出口线210是一个从容器206的壁延伸出来的小孔。阀212通常关闭以防止气体通过出口线210从储气室208中渗漏。致动器214与阀212相连，并且能够操作打开和关闭阀212。在本发明的一个实施例中，阀212可能包括一个位于容器206内的双金属片，它通常插入孔210，同时致动器214包括一个安装在双金属片上的线圈。当电流穿过线圈时，线圈加热双金属片，引起双金属片变形从而允许压缩气体进入孔210。然而，可以为许多其它阀——致动器组合。例如，阀可以是一个微机械阀。
压力传感器218发出压力信号220，压力信号表示了盘驱动器环境105内的压力。控制模块222接收到压力信号220。控制模块222产生一个阀致动信号224，当压力信号220表明盘驱动器环境105内的压力在预定压力范围内的时候，该阀致动信号促使致动器214打开阀212。气体而不是空气通过出口线210从储气室208中流出，进入盘驱动器环境105。当盘驱动器环境105内的压力超出预定压力范围后，控制模块222促使致动器214关闭阀212。该预定压力范围对于驱动操作优选地等于或者稍大于外部的大气压，尽管可以采用其它的范围，这取决于驱动器外壳的真空和/或压力处理能力。
阀212、阀驱动器214、压力传感器218和控制模块222可能都被包括在一个压力调节器配置内，它被设计成用来在盘驱动器环境105内维持一个恒定的压力或者压力范围。在那样的情况下，压力信号可以是在压力调节器内的一个电的、气体的或者机械的信号。
捕捉系统204优选地包括一个用来捕捉空气微粒的捕捉器226，这些微粒可能包括气态的和固态的空气微粒。在本发明的一个实施例中，微粒捕捉器226是一个吸气器(一个与进入盘驱动器环境105内的空气微粒发生化学作用的设备)。当此气体而不是空气为氦气时，接收端优选地与氮与氧分子作用，以将它们限制在吸气器预定区域之内。在本发明的一个实施例中，吸气器是由Lainate Italy的SAES Getters S.p.A.提供的一个5M1045 Combo吸气器。另一可选地，微粒捕捉器226可以是一个过滤系统，其捕捉氧和氮分子，或者是一个气体流分离系统，其将质量大的分子，如氧和氮分子从质量小的分子，如氦分子中分离出来。
现在参照图3，示出了另一可选的浓度增加系统300，它运用气体扩散来调节释放气体而不是空气进入盘驱动器环境105。系统300也包括一个供应系统302和一个捕捉系统304。供应系统302包括一个定义储气室308的容器306。容器306和上面描述的容器206在结构上相似，不同之处在于这里初始气压应该在大约5个到10个绝对大气压的范围内，供应系统302包括一个隔膜310，它将储气室308与盘驱动器环境105分离开。隔膜310优选是这样的结构，能让气体而非空气连续地通过隔膜310从储气室308中扩散出来，进入盘驱动器环境105。扩散速率随着储气室308与盘驱动器环境105之间的压力差而变化。因此，当储气室的压力减小时，扩散速率也随之减小。在本发明的一个实施例中，隔膜310是一个插入容器306壁的一个玻璃塞。捕捉系统304包括一个微粒捕捉器326，326与上面所描述过的微粒捕捉器226相似。
浓度增加系统300与浓度增加系统200在工作方式上相似。然而，供应系统302通过隔膜310不断地扩散气体而非空气，而不是通过阀间断地供应气体而非空气以在盘驱动器环境105内维持一个预定的气压或者压力范围。
现在参照图4，图表400比较了按照本发明中的扩散浓度增加系统300内的不同配置随着时间(月)填充氦气的百分比。横轴402表示时间，纵轴404表示填充氦气的百分比。这里填充的氦气百分比表示的是盘驱动器环境105内氦气的量与初始量之比。在每一实施例中，盘驱动器环境105内的初始压力是1个绝对大气压。临界值线406表示盘驱动器100正常运行所需的氦气量。在本实施例中，临界值线406在最初值的95％，但是它根据最初的氦气浓度和特定的盘驱动器100的特征而变化。在图4的所有示范配置中，盘驱动器环境105的容积是100cc。
第一条线408表示泄漏率为每秒3.5×10-7cc的盘驱动器环境105内填充的氦气随时间的百分比，此泄漏率是一般橡胶垫圈用于密封盘驱动器100的上限。第二条线410表示泄漏率为每秒3.5×10-8cc的盘驱动器环境105内填充的氦气随时间的百分比，此泄隔率是一般橡胶垫圈密封盘驱动器100的下限。通过两条线408、410可以看到，一般盘驱动器100运用普通的橡胶垫圈在大约6个月和55个月之内有效。对大部分盘驱动器应用来说，这是不能满足的。
第三条线412表示封闭一个扩散类型的浓度增加系统300的盘驱动器环境105随时间填充的氦气百分比，该浓度增加系统300具有一个初始储藏压力为7.5绝对大气压的10cc容积的储气室。即使盘驱动器环境105以每秒3.5×10-7cc的速率泄漏(一般普通橡胶垫圈的上限)，盘驱动器可以工作60个月而不是6个月。
第四条线414表示封闭一个扩散类型的浓度增加系统300的盘驱动器环境105随时间填充的氦气百分比，该浓度增加系统300具有一个10cc容积的储气室，这次一个扩散类型增加系统的初始储藏压力为10绝对大气压。即使盘驱动器环境105以每秒3.5×10-7cc的速率泄漏(一般普通橡胶垫圈的上限)，盘驱动器可以工作85个月而不是6个月。
第五条线416表示封闭一个扩散类型的浓度增加系统300的盘驱动器环境105随时间填充的氦气百分比，该浓度增加系统300具有一个初始储藏压力为10绝对大气压的10cc容积的储气室。即使盘驱动器环境105以高于一般普通橡胶垫圈的上限的每秒5×10-7cc的速率泄漏，盘驱动器100可以工作大约60个月。
从图4和前面的讨论中可以得出，按照本发明的浓度增加系统200或300显著地提高了填充了氦气或其它非空气气体的盘驱动器100的有效使用寿命。
参照图5，在本发明的一个实施例中，盘驱动器100被运输和/或存储在一个封装体500之内来防止在使用盘驱动器100之前盘驱动器100的盘驱动器环境105内的氦气的明显泄漏。封装体500包括一个容纳盘驱动器100的容器502。容器502包含一个主体504和一个门或者盖子506，其在主体504中覆盖一个孔以密封容器502。该容器502从而限定了一个外部封闭环境508。外部封闭环境508同样用气体而非空气填充。外部封闭环境508将防止空气显著的泄漏或者扩散进入盘驱动器100的盘驱动器环境105的内部。主体504和盖子506优选地由像铝一样的金属组成。它们优选地采用熔接、铜焊或者焊接密封在一起。如果主体504和盖子506熔接在一起，盖子506或者主体504可以包括一个薄的部分使用户可以创建一个开口以从容器502中移出盘驱动器100。
另外一种描述，本发明的一个实施例是一个增加系统(例如200和300)来增加容纳盘(如108)的封闭盘驱动环境(如105)内的气体而非空气的浓度。该增加系统包括一个盘驱动环境内的储气室(如208或308)，它在一个储气室气压下存储气体而非空气，这个气压比盘驱动器环境的盘驱动环境压力高。气体而非空气通过出口(如210或310)从储气室进入盘驱动器环境。增加系统还包括一个在盘驱动器环境内的微粒捕捉器(如226或326)来捕捉空气微粒。
在本发明的一个实施例中，出口是一个隔膜(如310)，通过它气体而非空气扩散进盘驱动器环境。
在本发明的另外一个实施例中，增加系统进一步包括一个与盘驱动器环境相连的压力传感器(如218)。传感器能够产生一个代表盘驱动器环境压力的压力信号。在本实施例中，增加系统还包括一个控制模块(如222)，如果盘驱动器环境压力在预定压力范围内，控制模块接收到压力信号并从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气。如果盘驱动器环境压力超过了预定压力范围，控制模块停止从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气。预定压力范围可能是大约的外部大气压力。在本发明的一个实施例中，预定压力范围超过了外部的大气压力。控制模块可通过打开与储气室相连的阀(如212)从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气，它可以通过关闭阀停止从储气室向盘驱动环境供应气体而非空气。
另一可选地，在增加系统的一个扩散类型实施例中，储气室压力可能由于气体而非空气从储气室通过扩散进入盘驱动器环境而从初始压力下降。在这个扩散实施例中，初始压力优选地从大约5个大气压到10个大气压。
微粒捕捉器优选地将捕捉的微粒限定在盘驱动器环境内预定的区域。在本发明的一个实施例中，微粒捕捉器是一个吸气器，它与被捕捉到的空气微粒产生化学反应。捕捉到的微粒优选是氮和氧等空气分子。气体而非空气优选地选择氦气。
本发明的另一个实施例可以概括为一个盘驱动器(如100)，它定义了一个封闭的盘驱动器环境(如105)。该盘驱动器包括一个增加系统(如200或300)来增加盘驱动器环境内气体的而非空气的浓度。增加系统包括一个盘驱动器环境内的储气室(如208或308)，该储气室以一个高于盘驱动器环境的盘驱动器环境压力的储气室压力存储气体而非空气。气体而非空气通过一个出口(如210或310)从储气室进入盘驱动环境。增加系统还包括盘驱动环境内的用来捕捉空气微粒的一个微粒捕捉器(如226或326)。
本发明的一个实施例也可以概括为一个盘驱动器(如100)，包括一个封闭的盘驱动器环境(如105)和在盘驱动器环境中的增加盘驱动器环境内的气体而非空气的浓度的装置。该增加的装置可能包括向盘驱动器环境供应氦气的装置和盘驱动器环境内的用来捕捉空气微粒的装置。
很明显，本发明较好地适用于获得其中提及的目标和优点。尽管为了此公开目的描述了多个实施例，但是可以作出落在本发明范围之内的各种改变和调整。例如，可将氦气储气室设置在驱动器中的各个位置的任何一处，并且其可是依赖于驱动器类型和所希望的氦气储气室的尺寸的任意形状。可作出由本领域普通技术人员容易地建议出的多种改变，并且这些改变包括在本发明公开和所附的权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种增加系统，它用于在一个包含一个盘的封闭的盘驱动器环境中增加气体的而非空气的浓度，该增加系统包括：
一个位于该盘驱动器环境中的储气室，它在一个储气室压力下储存气体而非空气，该压力高于盘驱动器环境内的盘驱动器环境压力；
一个出口，经过该出口气体而非空气从该储气室流出并流进该盘驱动器环境；及
一个位于该盘驱动器环境中的微粒捕捉器，该微粒捕捉器捕捉空气微粒。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该出口是一个隔膜，通过它气体而非空气扩散进该盘驱动器环境。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
一个与盘驱动器环境相连接的压力传感器，它能够产生一个表示盘驱动器环境压力的信号；以及
一个控制模块，其接收该压力信号，如果盘驱动器环境压力在预定的压力范围内，控制模块从储气室向盘驱动器环境可操作地供应气体而非空气，及如果盘驱动器环境高于预定的压力范围，控制模块停止从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该微粒捕捉器将捕捉到的空气微粒限定到该盘驱动器环境内的一个预定区域。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，该微粒捕捉器是一个吸气器，其与捕获的空气微粒发生化学反应。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，被捕获的空气微粒是氮分子和氧分子。
7.一种定义了含有盘的封闭的盘驱动器环境的盘驱动器，该盘驱动器包括一个在盘驱动器环境中的增加气体的而非空气的浓度的系统，该增加系统包括：
一个位于该盘驱动器环境中的储气室，其在一个储气室压力下储存气体而非空气，该压力高于盘驱动器环境内的盘驱动器环境压力；
一个储气室出口，经过该出口气体而非空气从该储气室流出并流进该盘驱动器环境；以及
一个位于该盘驱动器环境中的微粒捕捉器，该微粒捕捉器捕捉空气微粒。
8.如权利要求7所述的盘驱动器，进一步包括：
一个与盘驱动器环境相连接的压力传感器，它能够产生一个表示盘驱动器环境压力的信号；及
一个控制模块，它接收该压力信号，如果盘驱动器环境压力在预定的压力范围内，控制模块从储气室向盘驱动器环境可操作地供应气体而非空气，如果盘驱动器环境高于预定的压力范围，控制模块停止从储气室向盘驱动器环境供应气体而非空气。
9.如权利要求8所述的盘驱动器，其特征在于，该控制模块通过打开一个连接到该储气室的阀将来自该储气室的气体而非空气供应到该盘驱动器环境，并且其中该控制模块通过关闭该阀停止将来自该储气室的气体而非空气供应到该盘驱动器环境。
10.如权利要求7所述的盘驱动器，其特征在于：该非空气的气体是氦气；以及，该微粒捕捉器将氧气和氮气微粒限定在该盘驱动器环境中的一个预定区域。
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