专利名称：磁盘驱动器用的下游带翼片的脱离器覆板气流调节装置的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及数据贮存装置，尤其(但不局限于)涉及由于数据贮存磁盘的旋转而产生的气流对组件产生的空气动力干扰的控制。
背景技术：
诸如磁盘驱动器之类现代的数据贮存装置通常用于多数计算机环境中以易被使用者获得的形式贮存大量数据。通常，磁盘驱动器具有一张磁盘或者两张或多张堆叠的磁盘，它们可通过一电动机高速转动。每张磁盘具有一个数据贮存表面，该贮存表面被划分成一系列基本同心的数据轨道，而数据以磁通转换的形式贮存在数据轨道中。
诸如磁性传感器之类的数据转换构件可通过一致动器移动至与数据贮存表面相邻的选定位置处，从而在从磁盘读取数据时感测磁通转换以及在向磁盘写入数据时输送电信号以产生磁通转换。数据转换构件的活动元件是由从致动器延伸出的悬架结构支承的。活动元件可由旋转磁盘产生的气流而形成的空气轴承保持在数据贮存表面上方很小的距离处。
工业中一种持继的趋势是不断增加数据贮存容量及处理速度，同时保持或减小磁盘驱动器的实际尺寸。因此，数据传输构件和支承结构不断减小，而数据贮存密度不断增加。结果，这使得对振动的总体敏感度随着轨道宽度的百分比而增加。这些振动会对使致动器相对于旋转磁盘移动的定位控制系统造成负面影响。
一个不能忽视的干扰源是来自于在磁盘堆内移动且撞击在磁盘驱动器组件上的气流。气流的速度以及由此相关的力与离开旋转轴线的径向距离相关地增加。由此，气流移动越快，在磁盘的外部越容易形成扰动。扰动会使磁盘(震颤)和/或致动器，尤其使悬架构件(抖振)产生有害的振动或空气动力干扰。由于当气流流过致动器时从致动器尾流形成的并且当气流从磁盘堆排出作用在磁盘边缘上散发的旋涡也会产生扰动。另外，来自致动器的尾流干扰会增加磁盘的振动。
已确定的是，气流干扰可以由一气流调节装置来减小，该装置包括位于致动器下游的一气流脱离器和挡风板。本发明的实施例对其进行改进。
发明内容
本发明的实施例旨在提供一种磁盘驱动器用的气流调节装置，以削弱磁盘驱动器组件上的气流的空气动态干扰。磁盘驱动器通常具有一个外壳，该外壳支承一个旋转的数据贮存磁盘以及一个可操作成以数据传输关系连系的致动器。在本发明的一实施例中，气流调节装置包括一个气流脱离器，该脱离器可支承在关于气流方向的致动器的下游。气流脱离器包括叶片，该叶片与数据贮存表面相邻地从数据贮存磁盘的外径部分向内径部分基本径向地延伸。叶片沿着越过数据贮存磁盘的致动器运行的径向路径基本横向于致动器末端设置。
在本发明的另一实施例中，气流调节装置包括一个由外壳支承的框架，而该框架又支承了气流脱离器。框架还可包括一个覆板，该覆板形成了一个基本横向于数据贮存磁盘外边缘并且与气流脱离器相交的周边表面。覆板还可包括一翼片，该翼片形成了一个从周边表面延伸出并且与数据磁盘的数据贮存表面基本共同延伸的平坦表面。
在本发明的另一实施例中，框架支承气流脱离器以使其在一操作位置和一缩进位置之间移动。一保持构件将气流脱离器保持在操作位置中。一偏移构件可以加压配合外壳以在框架上产生一连接力以使其保持在外壳内。
阅读下列详细的描述以及参照相关附图，可以显而易见本发明的这些和其它的特征及优点。
图1为根据本发明的一实施例构成的磁盘驱动器的平面示意图，其中，驱动器具有的罩盖被局部切开。
图2为图1的气流脱离器的放大视图。
图3为与图2类似的视图，其中示出了根据本发明的另一实施例构成的气流脱离器。
图4为沿图1的线4-4剖取的剖视图，其中示出了位于读/写头下游并与磁盘交替的气流脱离器。
图5为由基板可旋转地支承的图1的气流脱离器的正视图。
图6为图1的磁盘驱动器的立体图，其中磁盘和致动器被局部切开以示出处于缩进位置的气流脱离器；同时，图中还以虚线示出了处于操作位置的气流脱离器。
图7和图8为图1的磁盘驱动器的简化示图，其中更具体地示出了由基板形成的覆板。
图9为图1的磁盘驱动器的气流调节装置的一部分的详细放大示图。
图10为数据贮存磁盘的示意图，其中示出了从作用于磁盘边缘上的排出气流散发的旋涡。
图11为一数据贮存磁盘和根据本发明构成的一覆板的示意图，其中示出了从作用在磁盘边缘上的排出气流散发的旋涡。
图12为沿图6的线12-12剖取的剖视图，其中示出了处于缩进位置的气流脱离器。
图13-15为图1的磁盘驱动器的组装步骤的示意图，其中致动器与磁盘堆结合在一起(图13)，气流调节装置设置于带有缩进的气流脱离器的外壳(图14)，以及气流脱离器可操作地延伸并与磁盘堆交替(图15)。
图16为确实地定位并保持在操作位置中的气流脱离器的示意图。
图17为图1的气流调节装置的框架部分的平面图。
图18为沿图17中的截面线18-18剖取的剖视图。
具体实施例方式
总地参照附图，尤其参照图1，其中示出了根据本发明一实施例构成的磁盘驱动器100的平面视图。磁盘驱动器100包括一基部102，各个磁盘驱动组件安装在该基部102上；以及一罩盖104(局部切开)，该罩盖同基部102和一周边垫片105一起形成了一个外壳，该外壳为磁盘驱动器100提供了一个密封的内部环境。由于结构的一些细节对于本技术领域的人员而言是已知的并且它们对于理解本发明不是必须的，因此，这些细节将不包括在下列描述中。
一电动机106安装在基部102上，一个或多个磁盘108堆叠在电动机106上并且通过一夹环110固定，以使其高速转动。当多个磁盘108堆叠形成一磁盘堆时，相邻的磁盘108通常通过一磁盘垫圈(未图示)隔开。一致动器112在与磁盘108平行的一个平面中围绕一枢转轴承115转动。该致动器112具有若干致动臂116(图1仅示出了一个)，当致动臂116在相邻的磁盘108之间的空间内移动时，这些致动臂116支承着负载臂118运行越过磁盘108。负载臂118是支承诸如读/写头120之类的数据传输构件的弯曲构件，它们使每个读/写头120以数据读取和写入的关系操作地连系一个磁盘108的一表面。这种关系是通过一滑动件(未图示)保持的，该滑动件可操作地将读/写头120支承在由磁盘108旋转产生的气流所维持的一空气轴承上。
每个磁盘108具有一个数据贮存区域，该区域包括一个被划分成同心的圆形数据轨道(未图示)的数据记录表面122。每个读/写头120相邻一个所需的数据轨道定位，从而对数据轨道进行读取或写入数据的操作。数据记录表面122内部可通过一个圆形降落区域124限制，当磁盘108不旋转时，读/写头120可以时时在区域124处搁置在相应的磁盘108上。或者，降落区域也可以位于其它位置。
致动器112由通过一个音圈电动机(VCM)128定位，该音圈电动机128包括一个电线圈130以及一个磁路源。磁路源通常包括一个或多个由磁极支承的磁铁，以实现该磁路。当控制电流通过致动线圈130时，建立一个电磁场，该电磁场与磁路相互作用使得致动线圈130移动。当致动线圈130移动时，致动器112围绕枢转轴承115转动，从而使读/写头120横过磁盘108移动。
如先前已提到的，当读/写头从数据贮存表面122读出或写入数据时，电动机106使磁盘108高速转动。旋转磁盘108的动能通过磁盘空气界面处的界面层传递，由此使气流引起一个旋转力分量，而离心力会影响气流的径向力分量，从而产生一个总体向外的螺旋形气流。由于随着离转动轴线的径向距离增加磁盘108的线性速度相对变快，因此，气流可获得一个径向向外移动的速度。
一气流调节装置138包括一个气流脱离器140，该脱离器能够被支承在相对于流动方向(图1中的标号111)的致动器112的下游。气流脱离器140包括多个叶片142(图1中仅示出了一个)，这些叶片基本径向地从数据磁盘108的外径部分向内径部分延伸，由此相邻于磁盘108的数据贮存表面122设置。在两个或多个磁盘108用垫圈堆叠成一磁盘堆的情况下，气流脱离器140可以包括相应数量的设置在相邻磁盘108间的空间内的叶片142，从而可使其与相邻的磁盘108的两个数据贮存表面122相邻。
图2为图1的气流脱离器140的详细放大示图，其中示出了叶片142可操作地基本横向于致动器112末端设置的方式。更具体地说，叶片142最好具有一个前边缘144，它可具有一种与横过磁盘108的读/写头120的弧形径向路径匹配的弧形特殊形状。这使得对于致动器112的所有位置，叶片142均可在读/写头120的下游基本恒定地隔开。尽管固定间隔是较佳的，但与图2类似的图3示出了一种可替换的具有基本直线性前边缘144的叶片142。在这种情况中，叶片142和读/写头120的最小间隔最好在数据贮存表面122的最外部处，在那里气流的速度是最大的。
图4为沿图1的截面线4-4剖取的剖视图，其中示出了与磁盘堆的堆叠磁盘108交替的多个叶片142。每个叶片142的大小被设定成可基本填充相邻磁盘108之间的空间。尽管图4示出的一个包括两个磁盘108的磁盘堆，但可理解的是，由更多或更少的磁盘108构成的磁盘堆可类似地通过相应数量的叶片142来适应。
通过基本填满读/写头120下游的空间，叶片142可减少致动器112上的气流的空气动力干扰效应。例如，通过使气流平均流速减速，叶片142可减少作用在致动器112上的雷诺剪切应力。同样，叶片142以基本像一整流器装置的流动矫直装置的方式起作用，以建立完全展开的气流条件，由此抑制形成在致动器112下游的三维尾流。另外，由于上述的原因致动器112上的空气动力干扰减小，这样，对于所需的致动器112移动的转矩干扰被减小。
气流脱离器140可以总地由外壳来支承。例如，图5示出了图1的气流脱离器的一平面图，其中包括多个叶片142从其悬伸的轴146。该轴146可以设有一个纵向开孔，该开孔可接纳地配合一个由基部102支承或与之形成为一体的一个凸台148。可以提供一个工具局部结构149，从而可接纳地配合一装配工具以使轴146转动。
也可以使用这种支承配置或等价物来提供一气流脱离器140的一枢轴支承件，这样，叶片142可以在一缩进位置(未与磁盘108交替)和一个操作位置(与磁盘108交替)之间移动。图1示出了气流脱离器140的操作位置。图6为图1的磁盘驱动器100的局部剖视的立体图，其中示出了转到缩进位置的气流脱离器140，并且其中的虚线示出了气流脱离器140的操作位置。
当气流脱离器140结合围绕磁盘108并处于致动器112下游的一覆板使用时，气流脱离器140将更为有效。如此处所使用的，“覆板”是指横向于旋转磁盘108的边缘的一个固定竖立的表面。覆盖磁盘堆可以减小空气动力干扰源。另外，覆盖可以使流量分层，并且可减少外壳内的三维效应。覆盖还可以使来自从磁盘堆排出的气流在磁盘108上产生轴向力的磁盘边缘处的发散旋涡的效应最小化。覆盖还可以减小旋转磁盘108上的阻力，由此可以使维持磁盘堆所需旋转速度必须的动力最小化。
为了减少零件数并简化制造过程，有利的是将覆板设置为基部102的一部分。理想的，基部102可以具有一个或多个完全覆盖旋转磁盘108周边的特定的竖立部分。然而，在覆板中需要一个用于致动器112的开孔。开孔的最小宽度应足以提供用于致动器112的中间部分使读/写头120在所需的运行界限内移动的间隙。
图7和图8为图1的磁盘驱动100的一部分的简化示图，其中示出了由从第一端150向第二端152圆周延伸的由基板102形成的覆板，并且留下了一个致动器112可通过其移动的开孔154。在图7中，致动器112可枢轴转动到所需的内部运行极限位置，在那里，读/写头120可以落在降落区域124之上。在图8中，致动器112枢轴转动到所需的外部运行极限位置，在那里，致动器112和磁盘堆分离。这使得无论致动器112还是磁盘堆均可以在其空零件保持安装的情况下装配或更换。这还允许使用诸如卸载斜面之类的读/写头120停止装置(未图示)，该装置可支承离开磁盘堆的读/写头120，以增强对未工作的冲击保护。
如果在图1的磁盘驱动器100中，致动器112可操作的外部运行极限位置是最外部的数据轨道，则当致动器112和磁盘堆结合之后，致动器112下游的磁盘堆的部分可以被覆盖。因此，图1的气流调节装置138包括一个连接框架部分156，该部分支承了一个由基本横向于磁盘108外部边缘设置的一周边表面158构成的覆板部分。该周边表面158从与气流脱离器140的叶片142相交的第一端向第二端延伸，以使致动器112的移动所通过的开孔154变窄(图7和图8)，由此较佳地尽可能地覆盖磁盘108。
图9为气流调节装置138的周边表面158部分的一部分的详细的放大示图。将周边表面158紧密地配合在与气流脱离器140相邻的其第一端处的磁盘108边缘，则空气将基本不会从读/写头120的区域中的磁盘堆排出。通过使在第二端处和其之间的离开磁盘108边缘的周边表面158逐渐变细，成比例增加的气流将从远离从读/写头120的区域中的磁盘堆中排出。这将使得沿箭头161所示方向引导从磁盘堆排出的气流。
但是，随着周边表面158和磁盘108之间的间隙的增加，导致从磁盘堆排出的气流相对越多，则来自相邻空间的气流的接合越多，从而将导致扰动。图10示出了径向排出的气流形成产生磁盘108边缘上的轴向力的扰动气流的圆形旋涡。这种扰动是由从磁盘边缘散发出的旋涡引起的。为了使散发的旋涡效应最小化，气流调节装置138(图1)可以包括一个与各个磁盘108平面对齐的翼片160。图11示出了翼片160，该翼片160包括相对的平坦平面162、164，这两个平面与相应的磁盘108的数据贮存表面122基本共同延伸对齐。一个横向边缘166与磁盘108边缘成紧密配合的关系设置。这样，排出的气流(如图11中的标识箭头所示)可从磁盘108转向，以减少散发的旋涡的效应。这减小了磁盘108上的气流的空气动力干扰效应。
图12为沿图6中的线12-12剖取的剖视图，其中示出了处于气流脱离器140的缩进位置中的叶片142如何能够与翼片160交替。这使得气流调节装置138可以被安装到外壳内，而后，气流脱离器140可以被移到操作位置。图13-15为示出与气流脱离器140的可缩进特性相关的装配步骤的平面图。首先，致动器112和磁盘堆连接到基部102并且结合在一起(图13)。或者，致动器112和磁盘堆可以结合起来并且一起安装到基板102上。接着，气流调节装置138被定位到基部102上，其中气流脱离器140处于缩进位置(图14)。而后，气流脱离器140移到可操作位置(图15)。
可以提供多个为制造而设计的特征。例如，一些特征可使气流脱离器140总地确实地定位在操作位置中。图16为气流脱离器140的放大示图，其中叶片142包括一个延伸部分168，该延伸部分168邻接地与基部102的一个选定部分结合，以限制当达到操作位置之后的进一步转动。
另一个为制造而设计的特征可使气流脱离器140确实地保持在操作位置中。在图16中，例如，气流调节装置138包括一个延伸弹性构件170，该构件中形成有一个制动结构172。轴146包括一个可接纳配合在制动结构172中的凸片174。气流脱离器朝着操作位置的转动可使凸片174配合并偏转弹簧部分170。在操作位置中，当弹性部分170返回到加压抵靠小突出部分174时，凸片174可接纳地保持在制动结构172中。
图16还示出了将气流脱离器140支承在枢转运动中的另一种方式。例如，连接框架部分156可以包括一个延伸的支承构件176，该构件包括一个开孔(未图示)，轴146接纳地保持在该开孔内以在其中旋转。
另一种为制造而设计的特征无须诸如螺纹紧固件之类单独的紧固件便可将气流调节装置138的连接框架部分156部分固定到外壳内。图17示出了这样一种方式的连接框架156的局部剖视图，即，连接框架156可操作地设置在基部102和罩盖104之间。连接框架156的一端可以设有一个或多个定位凸片178，并且另一端可以设置一个或多个定位凸片180，这些凸片在连接框架156的操作位置中与基部102中的相应的孔对齐。悬臂延伸的弹簧构件182具有一个扩大部分184，当构件与基部102相连时，该扩大部分184由罩盖104加压结合。这使弹簧构件182受到一个转移到连接框架156的力，由此使连接框架156抵靠基部102。弹簧182和凸片178、180的这种协作无须单独的紧固件，便可在连接框架156上提供必须的连接力。
图18是沿图17的线18-18剖取的剖视图，其中示出了由连接框架156形成的空腔186，该空腔可接纳地支承一滤筒188。
在一替换实施例中，叶片142(图1)可从图1中示出的端点向内径向延伸，这样，在操作位置中末端延伸为与最内部的数据轨道相邻，这样，可相应地增加气流调节装置的空气漏斗效应。在另一实施例中，气流调节装置可以结合这样一种磁盘驱动器使用，其中，磁盘驱动器具有一个与图1中所示相反旋转的主轴电动机，其中，气流调节装置有效地位于致动器112的上游，并且更具体地说位于读/写头120的上游。
总之，本发明揭示了一种用于数据贮存系统(如100)气流调节装置，它可削弱在电动机(如106)的控制下旋转的数据磁盘(如108)的数据堆内产生的气流的空气动力干扰效应。数据磁盘可操作旋转，从而以数据读出和写入的关系与一个支承读/写组件(如120)的致动器(如112)连系。
气流调节装置可以包括一个下游的脱离器(如140)，它具有多个叶片(如142)，这些叶片与多个磁盘中的每一个相关并且置于相邻的磁盘之间。较佳地，叶片可基本横向于从磁盘的外径部分向内径部分径向越过磁盘延伸的读/写头的路径设置。
气流调节装置还包括包括一个下游的带翼片的覆板(如138)，该覆板可使气流分层并且可减小作用在磁盘和致动器组件上的空气动力干扰。覆板可以具有多个翼片(如160)，这些翼片可基本共同地延伸至磁盘并处于一种边缘对边缘紧密配合的并系，从而引导排出的气流离开磁盘堆，但又不会使来自相邻磁盘之间的空间的气流混合。
气流调节装置还可以包括一框架(如156)，该框架可由数据贮存系统的外壳(如102)支承，并且它又可支承气流脱离器。框架可以包括一覆板(如158)，该覆板形成了一个基本横向于数据贮存磁盘外边缘并与气流脱离器相交的周边表面。
框架可以包括用于支承气流脱离器以使其在操作位置和缩进位置之间移动的支承装置(如148、176)，以及用于将气流脱离器可操作地保持在操作位置中的保持装置(如170、174)。
框架可以包括一个偏移构件(如182)，该构件可以在压配合外壳，从而在外壳内的框架上产生一连接力。
需理解的是，尽管在上述描述中已列举了本发明的各种实施例的多数特点和优点，以及本发明的各种实施例的结构和功能的细节，但这些揭示的内容仅是示意性的，其中的细节可以作出改变，尤其，可在本发明的原理范围内，零件的结构和配置可改到根据所附权利要求书表述的基本宽泛含意指出的整个范围。例如，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，气流调节装置的尺寸和位置可以变化，但功能性基本保持不变。另外，尽管文中描述的较佳实施例涉及一用于磁盘驱动器组件的下游脱离器组件，但本领域的技术人员可理解的是，在不脱离本发明范围和精神的前提下，本发明揭示的内容可运用其它系统，如数据贮存测试或认证系统、伺服轨道记录器或光学数据贮存系统。
权利要求
1.一种数据贮存装置使用的、以削弱装置组件上的气流的空气动力干扰的气流调节装置，该数据贮存装置具有一外壳，所述外壳支承一转动的数据贮存磁盘以及一个可操作地以数据传输关系连系的致动器，所述装置包括一个气流脱离器，所述气流脱离器包括一叶片，所述叶片支承在相对于由旋转磁盘产生的气流方向的致动器下游，并且从磁盘的外部径向部分向内径部分基本径向地延伸。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，叶片基本横向于致动器的末端设置。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括一个框架，所述框架由外壳支承，而外壳又支承了气流脱离器，所述框架包括一覆板，所述覆板形成了一个基本横向于数据贮存磁盘外边缘并且与叶片相交的周边表面。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，覆板包括一翼片，所述翼片形成了一个从周边表面延伸出并且与数据贮存磁盘基本共同延伸的平坦表面，并且该覆板还包括一个横向于平坦表面并且平行于数据磁盘外边缘紧密配合的边缘。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，框架将叶片支承在一操作位置和一缩进位置之间移动，并且其中，框架包括一个将叶片保持在操作位置中的保持构件。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述框架包括一个与外壳加压配合的偏移构件，从而在外壳内的框架上提供一个连接力。
7.一种磁盘驱动器，所述磁盘驱动器包括一外壳，所述外壳包括一基部和一罩盖；一磁盘堆，所述磁盘堆由支承在基部上的一个电动机转动；一致动器，所述致动器由基部支承，并且具有一个末端，该末端以与磁盘堆的数据贮存表面成数据传输的关系使数据传输元件移动；以及一气流调节装置，所述气流调节装置由外壳支承，它包括一个气流脱离器，所述脱离器处于相对于由转动的磁盘堆而产生的气流方向的致动器的下游。
8.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述气流脱离器包括一叶片，所述叶片从磁盘堆的外径部分向内径部分与数据贮存表面相邻地基本径向延伸，并且所述叶片基本横向于致动器末端设置。
9.如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，气流调节装置包括一覆板，所述覆板形成一个基本横向于磁盘堆外边缘并且与叶片相交的周边表面。
10.如权利要求9所述的磁盘驱动器，其特征在于，覆板包括一翼片，所述翼片从周边表面基本平行于磁盘堆延伸。
全文摘要
本发明公开了一种气流调节装置(138)，该装置可用于采用旋转的数据贮存磁盘(108)和一可操作地以数据读取和记录关系相连系的致动器(112)的一数据贮存装置(100)。该装置(138)包括一个气流脱离器(140)，该脱离器处于相对于由旋转磁盘(108)而产生的气流方向的致动器(112)的下游。气流脱离器(14)包括一叶片(142)，该叶片(142)从数据贮存磁盘(108)的外部径向部分向内径部分并与数据贮存表面(122)相邻地基本径向延伸。叶片(142)沿着越过数据磁盘(108)运行的致动器(112)的径向路径横向于致动器末端(120)设置。
文档编号G11B33/14GK1454382SQ01813275
公开日2003年11月5日 申请日期2001年6月27日 优先权日2000年7月26日
发明者S·塔德帕利, C·B·韦尔施尔 申请人:西加特技术有限责任公司