具有侧面闭合的音圈马达的硬盘驱动器旁路通道的制作方法
【专利摘要】本公开涉及通过抑制将导致不希望的部件振动的空气流干扰来提高硬盘驱动器中的磁头定位精度的方法，该硬盘驱动器包括音圈马达，音圈马达具有侧壁，侧壁横跨VCM上轭和下轭之间的间隙。该VCM侧壁也用作旁路通道内壁，该旁路通道用于使空气流转向离开致动器臂和关联的部件。
【专利说明】具有侧面闭合的音圈马达的硬盘驱动器旁路通道
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例主要涉及硬盘驱动器，并且更具体地涉及一种用于改进磁头定位 的空气流旁路通道。
【背景技术】
[0002] 硬盘驱动器（HDD)是一种非易失性存储装置，HDD被容纳在保护性封闭体内，并且 在具有磁性表面的一个或更多个圆形磁盘(也被称为盘片的磁盘）上存储被数字编码的数 据。当HDD运行时，每个磁记录盘被心轴系统快速旋转。使用被致动器定位在磁盘特定位 置上方的读/写磁头，从磁记录盘读取数据，并且向磁记录盘写入数据。
[0003] 读/写磁头使用磁场从磁记录盘的表面读取数据，并且向磁记录盘的表面写入数 据。由于磁偶极场随着离磁极的距离变大而快速降低，所以必须严格控制读/写磁头和磁 记录盘的表面之间的距离，读/写磁头被容纳在滑块内。致动器部分依赖于滑块上的悬置 力以及滑块空气轴承表面（ABS)的空气动力学特性，以在磁记录盘旋转的同时，在读/写磁 头和磁记录盘的表面之间提供适当的距离（"飞行高度")。因此，可以说滑块是在磁记录盘 的表面上方"飞行"。
[0004] 由于HDD中的记录磁道变得越来越窄，所以存在对更精确和可悬停磁头定位的需 求。有损精确定位的一个主要因素是由磁盘旋转导致的空气流，当击打支撑磁头滑块的臂 时，空气流导致臂振动，并且使磁头定位受损。因而，抑制空气流干扰，以便约束臂振动的方 式是提高定位精度的重要因素。
[0005] 存在一种已知方法，称为旁路通道，在旁路通道使否则将击打臂的空气流转向。使 用空气流通道具体实施该系统，以便空气流在磁盘区域的外部流动，绕开臂。空气流在臂的 上游进入通道(例如，在磁盘上的9点钟位置处)，并且在臂的下游返回到磁盘内部(例如，在 磁盘上的3点钟位置处)。
[0006] 能够易于在下列HDD系统中具体实施芳路通道，在该HDD系统中磁盘的直径明显 小于HDD基座的横向宽度。然而，在磁盘的直径与基座的横向宽度相当的HDD系统中，由于 HDD内的空间约束，所以难以保持用于流动通道的充分宽度，并且阻止流体转向动作的效 果。此外，使用已知技术使HDD内的大部分空气(或其它气体)转向，由此使得难以冷却音圈 致动器的线圈。因而，存在线圈温度升高至高于其有效运行限制的风险，因此，阻制了致动 器的寻道性能。
【发明内容】
[0007] 本发明的实施例涉及通过抑制空气流干扰，提高硬盘驱动器中的磁头定位精度， 否则该空气流干扰将导致不希望的致动器臂/悬架振动。
[0008] 根据实施例，音圈马达（VCM)包括横跨VCM上轭和下轭之间间隙的VCM侧壁，该 VCM致动臂/悬架，并且移动关联的磁头滑块以接近磁盘的一部分。值得注意的是，该VCM 侧壁也用作旁路通道内壁，用于使空气流转向，离开致动器臂和关联部件。
[0009] 根据实施例，为了使流动通道的宽度最大化，通过将薄的、片状构件附着至VCM的 侧表面而产生VCM侧壁，VCM侧壁也用作旁路通道壁体。本文中也描述VCM的各种另外实 施例，包括下列侧壁：包括一个或更多个开口，从而为了冷却，允许空气流动至VCM的侧壁； 包括用作再循环过滤器的过滤器材料的侧壁；以及被制作为以便高效和易于制造的侧壁。 [0010] 在本发明的实施例
【发明内容】
部分中讨论的实施例无意于建议、描述或教导本文讨 论的所有实施例。因而，本发明的实施例可包括本部分中讨论的那些特征以外的另外或不 同特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 在附图的图中，作为示例而非作为限制，图示了本发明的实施例，并且其中相同附 图标记涉及类似元件，其中：
[0012] 图1是根据本发明的实施例的HDD的平面图；
[0013] 图2是根据本发明的实施例的构造有侧面开口的音圈马达的HDD的局部透视图；
[0014] 图3是根据本发明的实施例的构造有旁路通道的HDD的平面图；
[0015] 图4A是根据本发明的第一实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0016] 图4B是根据本发明的第二实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0017] 图4C (1)是根据本发明的第三实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0018] 图4C (2)是根据本发明的第四实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0019] 图4D是根据本发明的第五实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0020] 图4E是根据本发明的第六实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0021] 图4F是根据本发明的第七实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0022] 图4G (1)是根据本发明的第七实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图；
[0023] 图4G (2)是根据本发明的第七实施例的图4G (1)的侧面闭合的音圈马达的分解 透视图；
[0024] 图4H (1)是根据本发明的第八实施例的侧面闭合的音圈马达的分解透视图；和
[0025] 图4H (2)是根据本发明的第八实施例的图4H (1)的侧面闭合的音圈马达的分解 透视图。
【具体实施方式】
[0026] 描述了构造下列音圈马达（VCM)的方法，音圈马达包括作为旁路通道内壁的侧面 闭合的VCM侧壁，以便使空气流从致动器臂和关联部件转向。在下文的描述中，为了解释， 提出许多特定细节，以便提供对本文所述的本发明的实施例的彻底理解。然而，应明白，可 不通过这些特定细节，实践本文所述的本发明的实施例。在其它情况下，以方框图示出众所 周知的结构和装置，以避免不必要地模糊本文所述的本发明的实施例。
[0027] 本发明的说明性实施例的物理描述
[0028] 本发明的实施例可在硬盘驱动器（HDD)的背景下使用。根据本发明的实施例，在图 1中示出HDD100的平面图。图1图示了包括滑块110b的HDD的部件的功能性布置，滑块 ll〇b包括读取/记录磁头110a。可将滑块110b和磁头110a共同称为磁头滑块。HDD100 包括至少一个磁头万向架组件（HGA) 110,磁头万向架组件110包括磁头滑块、附接至磁头 滑块的引导悬架ll〇c和附接至引导悬架110c的负载梁110d。HDD100也包括：可旋转地安 装在心轴124上的至少一个磁记录盘120 ;和附接至心轴124以旋转磁盘120的驱动马达 (未示出）。磁头ll〇a包括写入元件和读取元件，分别用于写入和读取被存储在HDD100的磁 盘120上的信息。一个磁盘120或多个(未示出）磁盘可通过磁盘夹128附着至心轴124。
[0029] HDD100进一步包括：臂132,臂132附接至HGA110 ;载架134 ;音圈马达（VCM)，VCM 包括：电枢136,电枢136包括附接至载架134的音圈140 ;和定子144,定子144包括音圈 磁体(未示出）。VCM的电枢136附接至载架134,并且被构造成移动臂132和HGA110以接近 磁盘120的部分，通过插入的枢轴轴承组件152,磁盘120被安装在枢轴轴148上。在HDD 具有多个磁盘，或者具有多个在本领域中有时被称为磁盘的盘片的情况下，因为载架被布 置成承载赋予载架梳状外观的成组的臂阵列，所以载架134被称为"E块"或梳状物。
[0030] 进一步参考图1，根据本发明的实施例，通过柔性互连电缆156 ("柔性电缆")提供 电信号，例如到VCM的音圈140的电流、到磁头110a的写入信号和来自磁头110a的读取信 号。可通过臂电子（AE)模块160提供柔性电缆156和磁头110a之间的互连，AE160可具 有：用于读取信号的机载前置放大器；以及其它读取通道和写入通道电子部件。如图所示， AE160可附接至载架134。柔性电缆156联接至电子连接器块164,电子连接器块164通过 由HDD外壳168提供的电馈通(未示出）提供电通信。取决于HDD外壳是否结合HDD盖板 (未示出）铸造，HDD外壳168 (也称为壳体）向HDD100的信息存储部件提供密封的、保护性 的封闭体。
[0031] 进一步参考图1，根据本发明的实施例，其它电子部件(未示出），包括：磁盘控制 器；和具有数字信号处理器（DSP)的伺服电子装置，向驱动马达、VCM的音圈140和HGA110 的磁头ll〇a提供电信号。被提供给驱动马达的电信号使得驱动马达能够绕转（spin)，从 而向心轴124提供扭矩，扭矩继而被传递到磁盘120,磁盘120通过磁盘夹128附接至心轴 124 ;结果，磁盘120在方向172上绕转。绕转的磁盘120产生空气垫，空气垫用作空气轴 承，滑块ll〇b空气轴承表面（ABS)上骑跨在空气轴承上，以便滑块110b在磁盘120的表面 上方飞行，而不接触磁盘120的薄磁性记录介质，在磁性记录介质中记录信息。
[0032] 被提供给VCM的音圈140的电信号使得HGA110的磁头110a能够接近磁道176,在 磁道176上记录有信息。因而，VCM的电枢136通过弧180摆动，这使得HGA100能够接近磁盘 120上的各个磁道，HGA100通过臂132附接至电枢136。信息被存储在磁盘120上在多个堆 叠磁道(未示出）中，所述多个堆叠磁道被布置在磁盘120上的多个扇区中，例如在扇区184 中。因此，每个磁道由多个扇区化磁道部分组成，例如扇区化磁道部分188。每个扇区化磁道 部分188由所记录的数据和报头组成，报头包含伺服突发信号图形（servo-burst-signal pattern)，例如AB⑶-伺服突发信号图形、识别磁道176的信息以及纠错码信息。在接近磁 道176时，HGA110的磁头110a的读取元件读取伺服突发信号图形，该伺服突发信号图形向 伺服电子装置提供定位错误信号（PES)，伺服电子装置控制被提供给VCM的音圈140的电 信号，使得磁头ll〇a能够跟随磁道176。一旦寻找到磁道176并且识别特定扇区化磁道部 分188,磁头110a就取决于磁盘控制器从外部代理，例如计算机系统的微处理器接收到的 指令，从磁道176读取数据或者将数据写入磁道176。
[0033] 图2是根据本发明实施例的构造有侧面开口的音圈马达的HDD的局部透视图。 VCM240包括上轭245和下轭246,上轭245和下轭246通过一个或更多个结构柱248a、248b、 248c连接。VCM包括图2中不可见的其它操作子部件。注意，VCM240是侧面开口的的，即 在上轭245和下轭246之间存在敞开间隙，以便空气流自由地穿过间隙行进，并且进入到在 臂(例如，图1的臂132)和HGA (例如，图1的HGA110)周围的区域中。因此，HDD200的构 造将不非常有效地迫使空气流绕过在臂和HGA周围的关键区域。
[0034] 引言
[0035] 通过在HDD中使用旁路通道，否则将击打致动器和悬架的空气流被转向。通常在 服务器式HDD系统中使用旁路通道，与笔记本式和移动式HDD系统相比，在服务器式HDD 中存在更大量的空气流干扰，这主要是因为通常更快的磁盘旋转速度(例如，对服务器式而 言，为170-250HZ，与之相比，对笔记本式和移动式而言，为120Hz或更小）。此外，在磁盘的 直径接近基座的横向宽度的HDD系统中，诸如在具有3. 5〃形状因子的HDD中，由于HDD内 的空间约束，所以难以保持用于流动通道的足够宽度，并且阻止流体转向动作的效果。
[0036] 本发明的实施例涉及通过抑制空气流干扰，提高硬盘驱动器中的磁头定位精度， 否则该空气流干扰将导致不希望的致动器臂/悬架振动。
[0037] 具有侧面闭合的音圈马达的旁路通道
[0038] 图3是根据本发明实施例的构造有旁路通道的HDD的平面图。HDD300的许多部件 与图1的HDD100的类似，所以这里不再参考图3重复对它们的描述。然而，类似于图1的 HDD100，HDD300包括滑块，滑块包括读取/记录磁头，并且可将滑块和磁头共同称为磁头滑 块。
[0039] HDD300包括至少一个磁头万向架组件（HGA)310,磁头万向架组件310包括磁头滑 块、附接至磁头滑块的引导悬架和附接至引导悬架的负载梁。HDD300也包括可旋转地安装 在心轴上的至少一个磁记录盘320。注意，磁盘320的直径相对大，几乎等于HDD300的宽度， 这就包含旁路通道而言，产生一些空间约束。HDD300还包括：附接至HGA310的臂332 ;附接 至臂332的载架334 ;和侧面闭合的音圈马达（VCM) 340, VCM340包括上轭345、下轭346和 侧壁(参见图4A-4H)。VCM340的电枢附接至载架334,并且被构造成移动臂332和HGA310， 以接近的磁盘320的一部分，磁盘320通过插入的枢轴轴承组件352安装在枢轴上。
[0040] 根据实施例，HDD300包括空气阻断器304,以阻断或组抑空气(或其它内部气体)由 于在臂332和HGA310中产生的振动，而在磁盘320和VCM340之间以干扰磁头精确定位的 方式流动。同样地，空气阻断器304作为旁路通道302的进口的一部分，其提供通道，用于 使空气流转向，以便空气流绕过在臂332和HGA310周围的区域。旁路通道302可部分地这 样形成，即将HDD封闭体顶部附接至HDD外壳368,可行地连同一些垫圈密封件一起附接， 从而基本上闭合图示为旁路通道302的区域(交叉阴影线）。也应注意，旁路通道302位于 VCM240的一部分的周围，并且与其相邻。
[0041] 为了闭合旁路通道302,以便实现相对和基本气密的通道，本发明的实施例包括侧 面闭合的VCM340,与HDD200的侧面开口的VCM240相反。侧面闭合的VCM340的实施例包括 VCM侧壁，VCM侧壁横跨并且有效地闭合顶轭345和底轭(类似于图2的底轭246)之间的间 隙。因而，旁路通道302包括：内壁和外壁，其中，例如外壁包括外壳368的一部分HDD，并 且其中内壁包括VCM侧壁(参见图4A-4H)。
[0042] 侧面闭合的音圈马达的实施例
[0043] 图4A是根据本发明的第一实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图。在图4A中示 出侧壁402，侧壁402横跨并且闭合顶轭445和底轭446之间的间隙。例如，通过将薄的、片 状构件附着至VCM的侧表面而形成侧壁402。根据实施例，侧壁402附接至顶轭445和底轭 446。根据实施例，侧壁402的厚度小于1mm，以便使旁路通道302的宽度最大化（图3)。
[0044] 图4B是根据本发明的第二实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图。在图4B中示 出侧壁404,侧壁404横跨并且闭合顶轭445和底轭446之间的间隙，并且侧壁404包括一 个或更多个开口，用于允许一些有限的冷却空气流入到顶轭445和底轭446之间的间隙。所 述一个或更多个开口有助于冷却VCM。根据实施例并且如图4B中所示，所述一个或更多个 开口包括多个开口，所述多个开口被构造成一系列基本坚直的狭槽。根据另一实施例，所述 一个或更多个开口包括多个开口，所述多个开口被构造成一系列基本水平的狭槽。
[0045] 图4C (1)是根据本发明的第三实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图。在图4C (1) 中示出侧壁405和侧壁406,侧壁405和侧壁406共同横跨顶轭445和底轭446之间的 间隙，但是不横跨侧壁405和侧壁406之间的狭缝407。狭缝407允许一些有限的冷却空气 流入到顶轭445和底轭446之间的间隙中。狭缝407有助于冷却VCM。
[0046] 图4C (2)是根据本发明的第四实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图，其具有类 似于图4C (1)中图示的实施例的水平狭缝。在图4C (2)中示出侧壁408,侧壁408横跨顶 轭445和底轭446之间的间隙，但是不横跨狭缝409。狭缝409允许一些有限的冷却空气流 入到顶轭445和底轭446之间的间隙中。狭缝409有助于冷却VCM。
[0047] 图4D是根据本发明的第五实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图。在图4D中示 出侧壁410,侧壁410横跨并且闭合顶轭445和底轭446之间的间隙。侧壁410包括过滤材 料，以作为再循环过滤器，并且有助于冷却VCM，允许以过滤的空气流进入到顶轭445和底 轭446之间的间隙中。根据实施例，侧壁410附接至顶轭445和底轭446。
[0048] 图4E是根据本发明的第六实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图。在图4E中 示出顶侧壁445a和底侧壁446a。顶侧壁445a与顶轭445被制作为一体部件，并且底侧壁 446a与底轭446被制作为一体部件。根据实施例，为了易于制造和高效的零件计数，例如通 过弯曲顶轭材料的片，制作顶侧壁445a和顶轭445。类似地，例如通过弯曲底轭材料的片， 制作底侧壁446a和底轭446。
[0049] 图4F是根据本发明的第七实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图。在图4F中示 出侧壁412,侧壁412与附接至底轭446的底VCM片被制作为一体部件。根据实施例，侧壁 412被制作为底VCM片的延伸体，以易于制造和高效的零件计数。根据实施例，侧壁412从 VCM片延伸，该VCM片包括薄塑料膜(例如，0. 02mm至0. 2mm厚)，并且该VCM片用于降低底 轭446和基座板诸如外壳168 (图1)之间的摩擦。
[0050] 图4G (1)是根据本发明第的七实施例的侧面闭合的音圈马达的透视图，并且图4G (2) 是根据本发明的第七实施例的图4G (1)的侧面闭合的音圈马达的分解透视图。在图 4G (1)和图4G (2)中示出侧壁414,侧壁414包括多个扣钩，所述多个扣钩被构造成将侧 壁414附接至相应的VCM柱结构。例如，每个扣钩414a、414b、414c (不可见）被构造成将 侧壁414附接至相应的柱248a、248b、248c以易于装配，柱248a、248b、248c将顶轭445联 接至底轭446。
[0051] 图4H (1)是根据本发明的第八实施例的侧面闭合的音圈马达的分解透视图，并且 图4H (2)是根据本发明的第八实施例的图4H (1)的侧面闭合的音圈马达的分解透视图。 在图4H (1)和4H (2)中示出侧壁罩416,侧壁罩416包括侧壁以易于装配，该侧壁被构造 成与罩住VCM的一部分的壳体为一体部件。
[0052] 在上文说明书中，已经参考许多特定细节描述了本发明的实施例，这些细节可能 在具体实施之间不同。因而，本发明是什么，以及本发明的 申请人:所意图的唯一和仅有指示 一组权利要求，该权利要求由本申请以如下特定的形式提出，即该权利要求提出为包括任 何随后的修正。本文对权利要求中所含术语的任何明确阐述的定义应使该术语的意义在权 利要求使用的意义中。因此，权利要求中未明确描述的限制、元件、性质、特征、优点或属性 不应以任何方式限制权利要求的范围。因此，说明书和附图将被视为是说明性的而非限制 意义。
【权利要求】
1. 一种硬盘驱动器（HDD),包括： 磁头滑块，所述磁头滑块包括磁写入头； 臂，所述磁头滑块联接至所述臂； 磁记录盘，所述磁记录盘以能够旋转的方式安装在心轴上； 音圈马达（VCM)，所述音圈马达被构造成移动所述臂和磁头滑块以接近所述磁记录盘 的部分，所述音圈马达包括： 顶轭； 底轭；和 VCM侧壁，所述VCM侧壁横跨所述顶轭和所述底轭之间的间隙；和 旁路通道，所述旁路通道用于使空气流转向离开所述臂，所述旁路通道包括内壁和外 壁，其中所述内壁包括所述VCM侧壁。
2. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述VCM侧壁联接至所述顶轭并联接至所述底轭。
3. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述VCM侧壁包括一个或更多个开口，用于允许冷 却空气流进入所述顶轭和所述底轭之间的所述间隙中。
4. 根据权利要求3所述的HDD，其中所述一个或更多个开口被构造成一系列基本坚直 的狭槽。
5. 根据权利要求3所述的HDD，其中所述一个或更多个开口被构造成一个或更多个水 平狭缝。
6. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述VCM侧壁包括多个局部侧壁，所述多个局部侧 壁被用于允许冷却空气流进入所述顶轭和所述底轭之间的所述间隙中的水平狭缝分离。
7. 根据权利要求6所述的HDD，其中所述VCM侧壁包括与所述顶轭为一体部件的顶侧 壁和与所述底轭为一体部件的底侧壁。
8. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述VCM侧壁包括过滤材料，用于允许已过滤的空 气流进入所述顶轭和所述底轭之间的所述间隙中。
9. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述VCM侧壁还包括一个或更多个扣钩，所述扣钩 被构造成将所述VCM侧壁附接至一个或更多个相应的柱结构，所述柱结构联接所述顶轭和 所述底轭。
10. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述VCM侧壁与壳体一起被构造成一体部件，所 述壳体罩住所述VCM的一部分。
11. 根据权利要求1所述的HDD，其中所述磁记录盘的直径为大约3. 5英寸。
12. -种音圈马达（VCM)，所述音圈马达用于移动臂和磁头滑块以接近磁记录盘的部 分，所述VCM包括： 顶轭，所述顶轭附接到顶磁体； 底轭，所述底轭附接到底磁体；和 侧壁，所述侧壁横跨所述顶轭和所述底轭之间的间隙，其中所述侧壁组成旁路通道的 内壁，所述旁路通道用于使空气流转向离开所述臂。
13. 根据权利要求12所述的VCM，其中所述侧壁联接至所述顶轭并联接至所述底轭。
14. 根据权利要求12所述的VCM，其中所述侧壁包括一个或更多个开口，用于允许冷却 空气流进入所述顶轭和所述底轭之间的所述间隙中。
15. 根据权利要求14所述的VCM，其中所述一个或更多个开口被构造成一系列基本坚 直的狭槽。
16. 根据权利要求14所述的VCM，其中所述一个或更多个开口被构造成一个或更多个 水平狭缝。
17. 根据权利要求12所述的VCM，其中所述侧壁包括多个局部侧壁，所述多个局部侧壁 被用于允许冷却空气流进入所述顶轭和所述底轭之间的所述间隙中的水平狭缝分离。
18. 根据权利要求17所述的VCM，其中所述侧壁包括与所述顶轭为一体部件的顶侧壁 和与所述底轭为一体部件的底侧壁。
19. 根据权利要求12所述的VCM，其中所述侧壁包括过滤材料，用于允许已过滤的空气 流进入所述顶轭和所述底轭之间的所述间隙中。
20. 根据权利要求12所述的VCM，其中所述侧壁还包括一个或更多个扣钩，所述扣钩被 构造成将所述VCM侧壁附接至一个或更多个相应的柱结构，所述柱结构联接所述顶轭和所 述底轭。
【文档编号】G11B5/60GK104103286SQ201410138139
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2013年4月8日
【发明者】江口一, 河野敬 申请人:Hgst荷兰有限公司