磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術的製作方法
2023-12-10 22:52:47 2
專利名稱：磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一項磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術。
背景技術：
硬碟主要由硬碟碟片、主軸電機、磁頭驅動機構和控制電路板等組成。由主軸電機帶動覆蓋著記錄介質的碟片高速旋轉，同時磁頭驅動機構驅動磁頭進行數據的讀寫，控制電路則完成所有的機械及數據傳送的控制任務。
計算機系統中最主要的幾個組件CPU、顯卡、主板、內存和硬碟中，只有硬碟是依靠機械方式來進行數據讀寫的，而機械系統運動的速度要遠遠慢於電子系統。因此，硬碟的讀寫速度成為進一步提高計算機速度的瓶頸。在硬碟容量不斷加倍，成本不斷下降的同時，其速度不要輸給CPU或者內存太多是硬碟發展的趨勢，因此加快主軸的轉速很有必要。
硬碟速度的高低在整個計算機系統中的作用僅次於CPU和內存。提高硬碟的讀寫速度一般可以從兩個方面著手一是提高主軸電機的轉速；二是增加硬碟的緩存。本申請人擬用磁懸浮技術將硬碟轉子完全懸浮起來，以磁力軸承取代傳統的軸承，利用位移傳感器測量出轉子偏離參考點的位移信號，轉換成控制信號，再經功率放大器後轉換成電流信號，通電後，磁力軸承產生磁力，使轉子隨時處於懸浮平衡狀態。採用磁懸浮硬碟結構後，硬碟驅動器的轉速可以大幅度地提高，但硬碟驅動器的碟片在高速旋轉時與空氣摩擦會產生靜電，靜電積累的速度正比於硬碟碟片的轉速。如果這些靜電不能迅速有效地釋放掉，那麼靜電就會在系統中間狹小的部位，如磁頭、傳感器等部位釋放。如果靜電通過磁頭釋放，就有可能損傷磁頭或者破壞數據，降低數據讀寫的正確性；如果靜電通過傳感器釋放，就有可能損傷傳感器並且幹擾測量信號，進而幹擾系統的正常運行，降低系統運行的可靠性。
磁懸浮硬碟驅動器系統中的主軸及碟片在工作時是完全懸浮於空中，沒有任何可供靜電釋放的通道。因此，研究出安全有效地釋放靜電，避免靜電幹擾是研究開發磁懸浮硬碟驅動器首先要解決問題。
發明內容
本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一項能安全有效地釋放靜電，避免靜電幹擾磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術。
本發明的目的實現方式為，磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術，包括有磁頭驅動機構、控制系統、主軸電機6、硬碟碟片1。還包括有磁懸浮轉子2、位移傳感器11、A/D、DSP、D/A及功率放大器。使磁懸浮轉子2懸浮的磁力軸承5、7為徑向磁力軸承，磁力軸承9為軸向磁力軸承。主軸10或基座8的中部有中心孔，中心孔內有油楔槽，並裝有導電液4。靜電釋放針3一端與磁懸浮轉子2固定連接，另一端則懸空地浸在中心孔內的導電液4內，形成磁懸浮轉子與地線間的靜電釋放通道。
本發明對原磁碟驅動器的其他機構不作改變，只是將磁力軸承取代傳統的軸承。在有電流的情況下，磁力軸承形成磁場，磁懸浮轉子在磁場力作用下處於懸浮狀態，並用位移傳感器11測量出磁懸浮轉子的位移信號，通過A/D、DSP、D/A及功率放大器，轉換、放大成電流信號，電流在磁力軸承中產生電磁力，使磁懸浮轉子隨時處於懸浮平衡狀態。
硬碟轉子和靜電釋放針均由良好的導電材料製造，外徑尺寸小於0.5mm。在本發明中，磁懸浮轉子2及其關聯部件，除靜電釋放針與導電液有接觸外，其他部件均沒有任何接觸，又因為靜電釋放針的外徑尺寸小於0.5mm，所以隨磁懸浮轉子2一起旋轉時，即使磁懸浮轉子2的轉速達到40000r/min時，其線速度也僅為1m/s，因此不會影響磁懸浮硬碟碟片1的懸浮狀態。而硬碟工作時產生的靜電電荷可以由該通道安全可靠地釋放。
導電液可由潤滑油添加具有導電性的物質組成，其主要目的是傳導電荷和潤滑。對導電液的要求是導電性能良好、無毒、無腐蝕性、不易揮發、黏度適當不易產生飛濺或者霧化。所添加的物質應該易於溶解於潤滑油中，不會與潤滑油產生降解和聚合反應，可選用聚乙二醇、聚氧乙二胺、三甲基甘氨酸、碳黑和石墨等。
因為靜電釋放針的外徑很小，為了避免因其變形彎曲而產生附加的攪油或磨損，在電機主軸10中心孔內設計了一個動壓軸承，其作用是當靜電釋放針旋轉時，形成壓力油膜而將靜電釋放針推向動壓軸承的中心，保證靜電釋放針的中心穩定，使其軸心飄移量控制在1μm以下，避免靜電釋放針的附加攪油和磨損。
因為該動壓軸承的尺寸較小，精度要求較高，故軸承油楔槽一般採用兩種方法製造一種是在靜電釋放針3上擠壓出油楔槽；另一種是將軸承套的外圓用特殊的磨削方法磨成特定的非圓形狀，然後把軸承套壓入電機主軸中心孔內，依靠軸承套的變形形成油楔槽。
本發明的電機可採用盤式電機12(見圖3、圖4)或徑向電機6(見圖2、圖5)，磁懸浮轉子可採用輪轂旋轉式(見圖2、圖3)或主軸旋轉式(見圖4、圖5)。圖中13為外殼、14為法蘭盤。
本發明能安全有效地釋放磁懸浮硬碟驅動器系統中的靜電，避免靜電幹擾磁懸浮硬碟的讀、寫工作。
圖1 本發明結構原理框2 本發明採用徑向電機、輪轂旋轉式磁懸浮硬碟驅動器的結構示意3 本發明採用盤式電機、輪轂旋轉式磁懸浮硬碟驅動器的結構示意4 本發明採用盤式電機、主軸旋轉式磁懸浮硬碟驅動器的結構示意5 本發明採用徑向電機、主軸旋轉式磁懸浮硬碟驅動器的結構示意圖
權利要求
1.磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術，包括有磁頭驅動機構、控制系統、主軸電機(6)、硬碟碟片(1)，其特徵在於還包括有磁懸浮轉子(2)、位移傳感器(11)、A/D、DSP、D/A及功率放大器，使磁懸浮轉子(2)懸浮的磁力軸承(5、7)為徑向磁力軸承，磁力軸承(9)為軸向磁力軸承，主軸(10)或基座(8)的中部有中心孔，中心孔內有油楔槽，並裝有導電液(4)，靜電釋放針(3)一端與磁懸浮轉子(2)固定連接，另一端則懸空地浸在中心孔內的導電液(4)內，形成磁懸浮轉子與地線間的靜電釋放通道。
2.根據權利要求1所述的防靜電技術，其特徵在於靜電釋放針由具有優良導電性的材料製成，其外徑尺寸小於0.5mm。
3.根據權利要求1所述的防靜電技術，其特徵在於導電液(4)可由潤滑油添加具有導電性的物質組成，採用聚乙二醇、聚氧乙二胺、三甲基甘氨酸或碳黑和石墨。
4.根據權利要求1所述的防靜電技術，其特徵在於保證靜電釋放針的中心穩定的油楔槽，油楔槽一般採用兩種方法製造，一種是在靜電釋放針上擠壓出油楔槽，另一種是將軸承套的外圓用磨削方法磨成特定的非圓形狀，然後把軸承套壓入電機主軸中心孔內，依靠軸承套的變形形成油楔槽。
5.根據權利要求1所述的防靜電技術，其特徵在磁懸浮轉子採用輪轂旋轉式或主軸旋轉式。
6.根據權利要求1所述的防靜電技術，其特徵在於電機採用盤式電機或硬碟徑向電機。
全文摘要
磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術,涉及一項磁懸浮硬碟驅動器的防靜電技術。磁懸浮硬碟驅動器由磁懸浮轉子、位移傳感器、A/D、DSP、D/A及功率放大器構成。本發明採用磁懸浮技術將硬碟轉子完全懸浮起來,以磁力軸承取代傳統的軸承,主軸有中心孔,中心孔內有油楔槽,並裝有導電液;靜電釋放針一端與磁懸浮轉子固定連接,另一端懸空地浸在導電液裡,形成磁懸浮轉子與地線間的靜電釋放通道,並且不影響磁懸浮轉子的懸浮狀態。碟片高速旋轉時,因油楔槽的存在產生動壓油膜,使靜電釋放針的中心穩定。本發明能安全有效地釋放磁懸浮硬碟驅動器系統中因碟片高速旋轉與空氣摩擦所產生的靜電,避免靜電幹擾磁懸浮硬碟的數據讀、寫工作。
文檔編號H02K7/09GK1368727SQ0211547
公開日2002年9月11日 申請日期2002年1月28日 優先權日2002年1月28日
發明者王曉光, 胡業發, 周祖德, 江徵風 申請人:武漢理工大學