專利名稱：磁盤驅動器的結構和外殼裝置的制作方法
本申請是第94101400.2號專利申請(申請日為1994年2月19日，名稱為“磁盤驅動器的結構和外殼裝置”)的分案申請。
本發明涉及一種直接存取存儲裝置(DASD)，並且特別涉及到一種高性能小形狀因數的磁盤驅動器改進了的電氣、機械結構和安裝以及外殼裝置。
計算機通常包括裝有媒質的輔助存儲裝置，該媒質可用于今后的數據讀寫。裝有一疊通常旋轉的硬磁盤的磁盤驅動器可在磁盤表面上按磁性方式存儲數據。磁盤表面上分布的數據信息軌道，彼此徑向分開，可用于記錄數據。面向和背離驅動器軸來回移動地驅動傳感器磁頭可將數據寫到磁盤上並且可從磁盤上讀取數據。
通常形狀因數限定了磁盤驅動器的大小，該形狀因數是一種長度、寬度和高度的工業標準。隨著磁盤驅動器設備的形狀因數越來越小，使用系統的電氣連接部分就可占用該設備形狀因數越大的部分。此外，所采用的設備接口和電源連接頭，以及這些連接頭在該設備形狀因數中的位置形成了工業標準部件。由此產生的嚴格的工業標準對于給定產品家族或集的將采型號提出了很大的幾何限制要求。
對于歷史上的5.25英寸和更小的DASD來說，磁盤驅動器磁頭/磁盤裝置(HDA)的外殼固定在稱為用戶架的金屬架上。這個用戶架一般是鋁制壓模鑄件或是金屬板沖壓件。一般HDA通過三個或四個彈性防震器或減振器固定在用戶架上。為使這些防震器起作用，需要在HDA和用戶架之間留出空隙，從而當有外部震動或振動時，HDA可自由移動。為把磁盤驅動器裝置安裝在使用系統機箱中，在用戶架的左右側及底部的標準位置上提供了螺紋孔。因此用戶架可以牢固地固定在使用系統機箱上，但是通過防震器/減振器，HDA與使用系統機箱在電氣和機械上都是隔離的。當磁電阻(MR)頭用于存儲器時，在HDA和用戶架之間需要電絕緣。對于較小的形狀因數磁盤驅動器，空間限制也阻礙了防震減振器的使用。
小形狀因數磁盤驅動器的其他基本問題包括電子線路的空間和成本。當磁電阻(MR)頭用于存儲器時，提供一個非常弱的信號以便在電路中盡可能早地請求放大以防止拾取不需要的噪音或引起信號衰減。數據通道中由集成電路實現的所需放大電路需要外部電容進行調諧和過濾噪音。由于形狀因數較小，傳動裝置上用于支承所需的支架電子電路的平面區域受到限制。在已知的構造中，元件安裝在一個遠離傳動裝置的軟電纜上。這種傳統構造對于MR磁頭有不良影響。其他已知的構造使用了昂貴的多層陶瓷或軟封裝以允許埋置線路和通路。這就要求支架電子電路具有低成本，高效率及可靠的封裝構造。
當磁阻(MR)磁頭用于存儲器時，傳感器和磁盤必須處于同一電位。已知的小形狀因數磁盤驅動器通過安裝螺釘提供了軟電路到傳動裝置電梳的一條傳導通路。這就對提供一條從軟電路到傳動裝置電梳的低成本電路提出了要求。
一般情況下，電接頭通過封裝或粘接在底座鑄件板孔中來定位。這些方法需要在干凈的組裝車間中進行緩慢的高強度的生產工藝以固定和密封接頭附近的空隙，或者需要在磁盤外殼內部安有一個附加接頭。通常從磁盤外殼中引出的一條數據電纜將讀/寫磁頭信號傳送到磁盤外殼外部上的插件裝置上。一般情況下，數據電纜沿著底座的光滑表面延伸并擠壓在該表面與橡膠墊片之間。從設備外殼延伸出來的懸垂數據電纜是組裝過程中的一個損壞源，也是不能很好進行自動組裝的一個原因。
主軸馬達裝置由來自磁盤驅動器外殼外部上的插件裝置的信號驅動。一般使用軟電纜將信號傳送給主軸馬達。這種組裝方法也是難于自動化的，且容易在組裝時受到損壞。
磁盤驅動器需要一個力學穩定的外殼結構。主軸軸、傳動裝置軸及傳動裝置各磁極片的安裝面通常是由磁盤驅動器外殼(DE)的機加工生產過程生成。機加工生產過程費時且耗資。
磁盤驅動器裝置需要空氣補充，以補償外殼緩慢、微小的泄漏，並調節以適應環境溫度及壓力變化。在磁盤驅動器中的元件對于污染雜質很敏感，這些污染雜質很容易由進氣流帶入。這些雜質包括小粒子、含離子酸的有機氣體及無機氣體。所有這些雜質都存在于周圍空氣中，而補充空氣是從這里吸入的。
傳統的過濾器主要用于捕獲來自抽進的補充空氣中的粒子。然而最近的設計中安裝有主要用于去除其他雜質的部件。附加的有機雜質和無機雜質的過濾部件需要另外的空間，隨著磁盤驅動器外殼變得越來越小，也就越發難于找到這種多余的空間。這些過濾功能被分成幾個階段，可一個個地分別組合在一起。
磁盤驅動器通常設有一個空氣孔，用以減小壓力差，且在出現泄漏事件時提供可控的空氣補充源。通氣孔過濾器對粒子雜質，特別是對諸如增塑劑及腐蝕劑等環境化學品進行過濾。這些過濾器通常包含高效粒子空氣(HEPA)過濾器介質，以除去從通氣孔進入磁盤驅動器的空氣中的粒子。這種介質的指標效率是可濾掉99.97％的大于或等于0.3微米的粒子。將通氣孔過濾器設在有利于空氣流入磁盤驅動器中的位置上，因此會形成一個小的壓力差。標準的規格是在30厘米3/分鐘的速度下達到0.1英寸水柱高。HEPA介質的相對較高的壓力差需要使用相對較大的空間。小驅動通氣孔過濾器的介質圓盤的直徑通常是10到25毫米。這種過濾器所采用的HEPA介質可以是微纖維玻璃或膨脹聚四氟乙稀(PTFE)。這些介質的一般厚度小于或等于0.5毫米。為了對進入驅動器的空氣進行化學清洗，可將一層可滲入起化學反應的介質直接放在裝有HEPA介質的通風孔過濾器的進口端。
曾發表在美國專利第5,030；260號的通氣孔過濾器設計中指出空氣流經過濾器的通路對于去除有機物及酸的裝置的性能及容量有非常大的影響。該設計中，傳送通過過濾器氣流所需的幾何構造位于過濾器室旁邊的進口和出口傳送通道上。這大大地增加了過濾器的整體尺寸。該構造還需要一個相對大的安裝平面區。
本發明的主要目的是提供一種高性能的磁盤驅動器，這種磁盤驅動器克服了當前磁盤驅動器結構的許多缺點。本發明的其他重要目的是提供一個具有特殊幾何構造的磁盤驅動器外殼，這種特殊幾何構造是在壓模鑄件生產過程中作為無錐度面制成的，這免去了對機加工面的需求；提供一種磁盤驅動器外殼，該外殼裝有定位和保持電接頭的結構，這些接頭可連接位于磁盤驅動器外殼外部的平板電路插件；提供一個完整的通氣孔過濾器罩及用于調節通過通氣孔過濾器的氣流的通道；提供一個磁盤驅動器，該磁盤驅動器包括一條由軟電路到傳動裝置電梳之間的低成本、易制造的電路；提供一種磁盤驅動器，該磁盤驅動器包括一個部件用來裝載數據電纜，并將其定位在外殼基座上，同時用于密封數據電纜接頭與外殼頂罩之間的接口；提供一種磁盤驅動器，該磁盤驅動器包含一個用來將電源接頭保持和固定在外殼基座上的接頭定位器；提供一種磁盤驅動器，該磁盤驅動器包含一個低成本，高效率和實用的支承結構，它用于定位支架電子電路；提供一種磁盤驅動器，該磁盤驅動器包含一個能有效地去除補充空氣流中雜質的通氣孔過濾器，該過濾器形狀小且易于自動化生產；和提供一種磁盤驅動器，這是一種實質上沒有負作用的磁盤驅動器。
筒而言之，本發明的目的和優點是通過數據存儲磁盤驅動器來實現的，該驅動器具有一個主軸和一個旋轉傳動裝置，所述主軸支承多個至少有一個磁盤表面的磁盤以形成主軸裝置，該裝置使各磁盤表面圍繞一個公共軸旋轉。所述旋轉傳動裝置支承各磁性傳感器使其在相應的各磁盤表面上移動。磁盤驅動器包含一個經壓鑄形成的磁盤驅動器外殼，該外殼具有經壓鑄形成、預先設定的無錐度面幾何構造。它用來安裝主軸馬達軸和傳動馬達支承軸。外殼包括一個底座鑄件和一個頂罩鑄件，每個鑄件的構造可用來定位和保持電接頭，這些電接頭可連接位于驅動器外殼外部的平板電路插件。磁盤驅動器包含一個從軟電路到傳動裝置電梳的有效的、易于生產的電路。磁盤驅動器包括了一個在頂罩鑄件中形成的整體傳送通道安裝在一起的管狀化學通氣孔過濾器。
通過下面詳細描述由附圖給出的本發明的實施例子，就能夠很好地理解本發明的有關上面所述及其他的目的和優點，其中
圖1是本發明的高性能磁盤驅動器分解透視圖；圖2是圖1中磁盤驅動器底座鑄件及磁極片磁裝置的一個分解透視圖3是圖1中磁盤驅動器頂罩部分裝置和過濾器構造的一個分解透視圖；圖4是圖1中磁盤驅動器頂罩的裝置側視圖；圖5是圖4中沿線5-5切開的局部剖面圖；圖6是圖1中磁盤驅動器仰視圖；圖7是圖1中高性能磁盤驅動器主軸馬達連接頭保持裝置的一個放大分解透視圖；圖8是圖1中高性能磁盤驅動器主軸馬達連接頭保持裝置和一個插件裝置的分解透視圖；圖9是主軸馬達接頭保持裝置的局部剖視圖，該保持裝置安裝在圖1高性能磁盤驅動器底座內的袋形鑄件中；圖10是圖1中高性能磁盤驅動器的數據電纜導管及密封裝置的透視圖；圖11是圖1中高性能磁盤驅動器中用來安裝支架電子電路的可動的三疊式軟電纜的分解透視圖；圖12示出圖1中高性能磁盤驅動器用于連接傳動馬達裝置的可動三疊式軟電纜的局部側視圖；圖13是一個局部分解透視圖，表示參考電壓薄片可以從圖1所示高性能磁盤驅動器的傳動裝置中拆除並也可與該傳動裝置安裝在一起；圖14是一個可選管形通氣孔過濾器的剖面圖；圖15和圖16分別是圖14中通氣孔過濾器傳送通道的俯視圖和仰視圖；圖17是一個頂罩放大的局部透視圖，表示了圖1所示高性能磁盤驅動器以點線表示的管形通氣孔過濾器和以箭頭表示氣流通路的鑄壓傳送通道；圖18是一旋轉器裝置的俯視平面圖；圖19是圖18所示旋轉器裝置的側視圖；圖20是旋轉器塊的俯視圖，圖18和圖19的旋轉器裝置使用該旋轉器塊為通氣孔過濾器準備螺旋盤(twirlpak)吸氣劑；圖21是圖20旋轉器塊的側視圖，用點線表示其內部的詳細情況；圖22是圖20旋轉器塊的前視圖，用點線表示其內部的詳細情況；圖23是根據本發明安裝的可選管形通氣孔過濾器的剖面圖；圖24是圖23所示管形通氣孔過濾器的沿線24-24切開的剖面圖。
現在參考圖1，該圖表示高性能磁盤驅動器裝置的分解透視圖，用一個參考數字10代表整個裝置，這個裝置是根據本發明的原理構成的。磁盤驅動器10包括了一個由兩個匹配的鋁制壓模構件沿著設備形狀因數的長度方向會合，它們分別叫作底座鑄件14和頂罩鑄件16。
底座鑄件14包含了設備外殼12的所有功能部件，其中包括主軸/馬達裝置18和傳動裝置20。此外，底座鑄件14還裝有一個外直徑(OD)防撞擋塊22，一個內直徑(ID)防撞擋塊/插銷24，一個再循環過濾器28。再循環過濾器28安裝在底座鑄件開口29處，用來過濾磁盤驅動器10四周的空氣。在物理設計上，傳動裝置20或主軸/馬達裝置18彼此可獨立安裝在外殼上或從外殼中拆除，并且為了組裝或反復工作，可按任意有利順序進行安裝或拆除。
應注意，磁盤驅動器10以這種方式裝配，可以不需要使用該產品結構外殼12的整體形狀因數長度。磁盤驅動器10減小磁盤主軸與傳動系統旋轉軸中心線之間的距離，減小了傳動裝置使用的支承系統的直徑，并且改變了傳動系統斜交角/間隙的半徑以允許完全使用磁盤表面。
也參考圖2，與底座鑄件14相關的獨有特性包括提供非常準確的定位平面的無錐度區，這些區域在圖中表示為30,32,34,36,38和40，它們是在壓鑄生產過程中生成。圖中以42表示的主軸馬達軸的兩端安裝在定位平面30和32上，并固定在底座14上。定位平面34和36裝有一個傳動裝置支承筒軸44。定位平面38和40分別為上VCM磁極片磁裝置46和下VCM磁極片磁裝置48提供了一個安裝墊。上VCM磁極片磁裝置46通過粘合劑固定在底座鑄件14上。下VCM磁極片磁裝置48通過一系列螺釘50安裝在底座上。
本發明的這種獨特性能免除了通過機械切削和打毛刺生產過程生產定位面的需求，而現有的這種磁盤驅動器都采用這種生產過程。采用壓模工藝生產定位面30,32,34,36和38，降低了機加工成本。
底座鑄件14構造成為外殼結構12的一半，包含設備10的所有功能部件。由于容易錯位和扭曲的連接面個數減到最少，所以該底座14提供了嚴格操作參數下的最大可能的形狀穩定性。這也保證了設備10在溫度變化和振動條件下具有最好的執行性能。
也參考圖3到圖5及圖17，頂罩鑄件的獨特部件包括圖中用52表示的多孔肋結構，該結構是在高功率部件之上形成，以便于空氣流動及熱對流。鑄造或機加工的空穴54作為放置整個通氣孔過濾器56的外殼，圖14到圖17分別表示和說明該過濾器，圖18到圖24分別表示和說明一個可選過濾器的結構。鑄造或機加工空穴54免去了傳統上對不同的通氣孔過濾器外殼如某些壓塑外殼的需求，因而省去了不必要的生產費用。通氣孔過濾器介質56可填入頂罩鑄件16上的空穴54中，而不用固定附加的遮蓋部件。
完整的傳送通路58是鑄造在頂罩鑄件16上，用以控制空氣流入通氣孔過濾器56，如箭頭52A所示。可控橫截面區的完整通道60也安裝在頂罩鑄件16的壓鑄體中，用來對箭頭52B所示的氣流進行調節，並將該氣流從通氣孔過濾器56直接傳到接近旋轉主軸系統18中心處的圖中由62所示的低壓區(圖3)。覆蓋通道58和60的薄片64包含一個進氣口66，該進氣口與通道58的進氣口對齊。通過把完整的傳送通路58安裝到鑄造的幾何構造中，省去了在該設備的不同部件中生成那些通道的需求。通道60的構造保證了使用裝置10的最低壓力點吸入通過通氣過濾器56的空氣，這個過濾器用于吸入設備的所有空氣流進行所需的粒子和化學處理，并且大大減少了從任何其它開口通道將空氣吸入設備的可能性。
現在參考圖1、圖6和圖8，底座鑄件14裝有用72表不的定位和保持結構，該結構通過軟電纜78將電接頭74接到主軸馬達76上。頂罩鑄件16提供了一個一般表示為82的定位和保持結構，它用于電數據軟電纜或傳動裝置軟電纜接頭84，接頭84可通過軟電纜88用于多個讀/寫傳感器或磁頭86。因不需要組裝者在生產過程中去拿或處理電接頭，這些功能大大簡化了從設備10中安裝或除去一組裝在平板插件90(圖1)上的電子線路的生產過程。參考圖8可知，電路插件90的部分與底座鑄件14一起在圖中示出。為了安裝電路插件90，通過其上的導槽92使其對齊，然后通過尾梢94，對安放在底座鑄件14內的馬達連接頭74進行必要的電連接，推動插件90使其就位。相似地，也應與頂罩鑄件16上的傳動裝置軟電纜連接頭84進行必要的電連接。通過一組擰在插件90和底座14上的對齊孔96和98中的螺釘(圖中未畫出)將插件90固定在底座14上。
底座鑄件14和頂罩鑄件16輪廓相符，從而提供了表示為100的定位井，它是由相應區域102及104構成的。定位井100提供主軸馬達裝置18所需的附加高度。如圖1及圖6到圖8所示，主軸馬達76包括了一個法蘭盤106，用以支承以108表示的一疊磁盤110及延伸到定位井100中的法蘭盤106底下的部分112。把由區域102和104形成的定位井100定位，并使其尺寸減至最小，以將平板電子插件90所占用的多余空間減至最小，定位井100還在主軸系統18中起到加強肋的作用，這個特性進一步增強了這個重要區域的尺寸穩定性。在插件90上給出一個對應于定位井100的開口114。
定位井100呈鈴形幾何構造，以便于磁盤驅動器外殼12的封裝。磁盤外殼12還安裝了一條銅片帶116，該帶沿著兩個鑄件14和16的拼合線(如圖6所示)將磁盤驅動器外殼環繞起來。兩個拼合鑄件14和16靠分別裝在底座鑄件14和頂罩鑄件16上的相應孔118和120中的兩個固定件(圖中未畫出)對準和固結在一起。裝在孔118和120中的固定件位于外殼的兩端以將兩個鑄件14和16壓靠在表示為122的三個配墊上。當固定件擰緊時，裝置中將產生安裝應力，此時三點系統122就可將作用在配對鑄件14和16上的扭曲影響減至最低。該扭曲影響產生的安裝應力會引起執行性能的降低，并常常導致生產產量問題和用戶質量問題。
鑄件14和16對位吻合安裝滿足了配對電子電路板90的幾何空間要求，并使磁盤驅動器10在磁盤外殼12的內部和外部的功能部件最優地使用磁盤驅動器外殼空間。
鑄件14和16的構造都是五面體，敞口面代表兩個鑄件的拼合面。這種構造導致了比管形及箱形設計要大的結構穩定性和整體性，這是由于五面箱體設計的加強特性及安裝/定位面之間的接合面小的特點，磁盤驅動器重要的功能裝置18和20就固定在這些安裝/定位面上。
參考圖1、圖3、圖6及圖8可知，兩個鑄件14和16的唯一電絕緣系統是由一組10個一樣的襯墊124和一對絕緣板126組成。把這些襯墊124簡單地壓入到在鑄件14和16上形成的一組相應的模孔128中。襯墊124是用工程塑料，如Ultem制成。磁盤驅動器10是不減震的，其減震功能是通過旋轉傳動裝置系統20對于旋轉軸的靜態平衡實現的。磁盤驅動器10對于外部施加輸入信號是不敏感的，否則這些輸入信號會引起記錄磁頭86的讀/寫間隙與數據磁道之間相對移動，而該數據磁道是在磁盤表面130上生成。
參考圖7到圖9，圖中用132表示的由電絕緣材料，如尼龍形成的接頭保持器，將主軸馬達接頭74和軟電纜78夾住并固定在底座鑄件14上，且將馬達接頭74定位在插件裝置90上。接頭保持器132是個整體盒子，它含有一個以134表示的帶烷鏈活頁蓋部分，其初始位置在圖7中示出。當馬達接頭74和軟電纜74插到保持器138后，活頁蓋134就蓋在接頭74上，這里活頁蓋上的一個按扣136嵌入槽138中夾住接頭74。當主軸馬達裝置18裝到底座鑄件14上時，夾住接頭74和軟電纜78的保持器132就滑動嵌入底座14上的袋形鑄件72中。保持器132兩端的部件或按扣140嵌在袋形鑄件壁中的凹槽142上，以固定保持器。通過將保持器132的定位柱144滑嵌到插件系統90的孔146中，并把插件插腳94與馬達接頭74對準，進行準確連接，從而完成插件裝置90的安裝。這種生產過程免除了人工將馬達接頭74插拔到插件裝置90的操作。
參考圖1、圖3、圖6和圖10可知，本發明中裝有一個圖中用150表示的數據電纜導向和封裝支架。數據電纜導向和封裝支架150是由尼龍材料形成的一塊板，它包含軟電纜88及數據接頭84，并將它們定位在底座上。支架150是個折疊部件。可使數據電纜88相對于插件接頭84定位。支架150包括一個定位軌152，這個定位軌是裝在底層鑄件14上的一對細槽154中的，如圖2所示。支架150包括一個向前延伸部分156，該延伸部分穿過一密封部件160中的孔158和頂罩鑄件16中的相應對齊孔161，如圖3中點線所示并提供給頂罩鑄件16一個封裝平面。支架部分156確定了一對裝在頂罩鑄件16中一對導槽164(圖中畫出一個)內的導槽164。當傳動裝置18裝入底座鑄件14時，支架150可通過細槽154固定在底座鑄件14上，這樣頂罩鑄件16就可通過定位在其中的支架150直接與底座鑄件組裝。當頂罩鑄件16與底座鑄件14安裝時，如圖6所示，軟電纜88與接頭84固定在對著插件90的接頭84處。封裝平面、引線孔161和導槽164都是頂罩鑄件的壓鑄零件，這些零件是由壓模鑄造生產過程提供，并且不需要增加任何操作或成本。應注意到，支架150去除了磁盤驅動器傳統結構的懸垂軟電纜問題。
參考圖11和圖12可知，圖中由170表示的支承結構用來支承由171表示的支架電子電路(AE)。通過折疊軟電纜88以形成圖12所示的用172表示的S形，使用一個模壓塊174以提供一組模穴176，用于容納多個電容180及提供S形軟電纜支承170的平面182以安裝傳動裝置20，從而提供了在傳動裝置20上安裝AE171部件的附加平面區。
軟電纜S形支承面170的頂面184用于安裝最重要的部件，這些部件包括采用直接蕊片連接(DCA)的絲焊和封裝技術的兩塊集成電路裝置186及三個最重要的噪聲過濾器電容188。170的內層用于安裝其余的五個電容180。用工程塑料如Ultem制成的模壓塊174包括一對向上的定位插腳190和一個向下的定位插腳192，它們用來將S形軟電纜支承面170與一個傳動裝置電梳94定位，以減少其定位公差，如降至+/-0.02毫米。S形軟電纜支承面170的底層包括一個VCM尾端196，該尾端允許連接VCM線卷和1.9V的偏移參考電壓。
由于不需要螺釘固定軟電纜，所以簡化了傳動裝置的生產。定位插腳190和192允許使用壓力靈敏膠(PSA)將S形軟電纜支承面170粘接到電梳194上，定位插腳190和192給出了定位控制并阻止通常在溫度升高和連續偏力作用下可能發生的PSA蠕變。
S形軟電纜支承面170提供了軟電纜到電梳的熱隔離。隨著磁道密度的增加，磁道錯位(TMR)變得越來越嚴重。疊式封裝將數據支架電子電路(AE)的部件180、186和188的熱量與傳動裝置電流194隔開，并阻止熱變化引起傳動裝置支架移動及阻熱影響電梳。如果AE到電梳之間存在一條直接熱通路，那么寫過程中由AE部件消耗的電能就可產生重復的熱變化。S形軟電纜支承面170避免了這個重要問題。
參考圖13，圖示參考電壓薄片可從高性能磁盤驅動器10的傳動裝置20中除去，并且也可以與該傳動裝置20安裝在一起。傳感器或讀/寫磁頭86具有磁阻性，要求磁頭86和磁盤110具有同樣的電位。傳動裝置電梳194通過軟電纜AE電路171與參考電壓相連。
參考薄片200是一個鍍上一層錫鋁合金的小薄銅片，它放置在支承連接螺釘202的下面。在傳動裝置組裝過程中，具有外露焊料墊片204的部分軟電路171放置在薄片200下，薄片200是彎曲靠在焊料墊片204上，并且在焊接線圈鉛片206時需添加焊料以接成電路。
參考薄片200很薄，例如只有0.3毫米厚，其中包含一個槽28，該槽是在薄片200的彎曲部分沖壓形成以便彎曲操作且降低了焊接過程中從上端傳導熱的速率。參考薄片200相對于安裝孔210對稱，以便于其安裝在支承連接螺釘202下。
參考圖14到圖17，圖示過濾器56安裝了用于在一個袖珍室中有效除去補充空氣流中所含雜質的各部件，這個袖珍室很容易在具有小于5.25英寸的形狀因數磁盤驅動器中實現。過濾器56的生產易于自動化，從而降低成本。使用的靜電過濾介質可以從不同的商業渠道獲得。
圖14是具有簡單管狀結構并在管內裝填不同層介質的過濾器56的可實現的橫截面圖。過濾器外殼54是在頂罩鑄件16中形成，如圖17所示。然而，管狀結構220也可以是一個簡單模壓聚碳酸酯部件，其封閉端部分用來支承過濾器介質。這種情況下，管子底部包含有三個在管子220底部互連的三個小孔224，這些孔用作過濾器出口，如圖16所示。
過濾器內，首先在管子的底部安裝一綿織物226，緊挨著棉織物226放入一層以228表示的靜電過濾器介質。靜電過濾器介質228可從多個商業供貨渠道獲得。靜電過濾器介質228的期望特性包括了至少比高效薄膜介質低一個數量極的壓力差，介質228從填充開始就在管內自我密封並且它的過濾效果在本應用中與高性能薄膜介質處于一個等級。接下來加入經過處理的碳質材料230以滿足對有機物及無機物的過濾要求。經過處理的碳材料230可以是一種經過碳酸鈉處理過的Kynol纖維，一種處理過Kynol氈或紗，或是一種經過處理的加碳聚氨脂泡沫材料，如當前由Lewcott公司生產的泡沫介質。對于經過處理的碳材料230來說，使用碳酸鉀處理法代替碳酸鈉處理法可取得相似的結果。所選用的靜電介質232層可放在管子頂端充當預過濾器。
過濾器56中的管子結構允許在通氣孔過濾器中使用較厚的介質。由于該介質的壓力差小，所以可用小直徑的過濾器裝置。例如，圖14中所示的過濾器具有一個8毫米外徑的管子，一個0.5平方厘米的基座，因此適合于一個15毫米高的磁盤外殼。對樣品過濾器的測試說明在超過設計流速的100倍情況下，可達到效率大于99.95％的高效粒子過濾效果。有機物和無機物過濾效果及能力可通過正確選擇經過處理的碳介質在這個小封裝內，以低成本有效地獲得。
參考圖14到圖16，這些圖畫出了這種管形過濾器56的獨有氣流通路。該管子的出口通過泡沫密封墊或泡沫帶234密封到DE12的壁上。在過濾器56的出口，進入裝置10的出口傳送通路包括了在DE鑄件12中形成並用聚酯薄膜或銅帶238密封的通道236。通道236可與磁盤驅動器10合適的低壓區相通。例如，在磁盤驅動器10中，通氣孔過濾器56可與圖1所示的主軸裝置20中心附近相通。在過濾器56的入口處，入口傳送通路的構成與通道240的構成相似，該通路用聚脂薄膜或銅帶238密封。然后通道240與裝置10的外部相通。
通過將入口端與DE鑄件相連，可更為習慣地使用管狀通氣孔過濾器56。為了保證化學介質226、228、230的有效性，裝有入口和出口傳送通路的附加法蘭盤(圖中未畫出)可加在管子的頂部和底部。通氣孔過濾器56易于制造。各介質層可通過自動化生產過程中壓填入管子54或220，并且不需要對介質進行膠粘/超聲波焊接。
參考圖22和23可知，以250表示的螺旋盤(twirlpak)作為一個選用的窄長通氣孔過濾器256的吸氣劑容器。窄長過濾器256的氣流主軸上的長度比垂直于主軸的最小長度大2倍。管狀過濾器56是窄長過濾器的一個例子，在該過濾器中，介質可裝在一個圓筒中以構成一個氣流通道。
調整螺旋介質250的長度和緊固程度，來滿足期望的過濾器標準。過濾器256的壓力差是由螺旋盤250的長度和緊固程度決定，容量是由螺旋盤250的吸氣劑數量來決定。吸氣劑是一種可從氣流中去除一種或多種雜質的介質。穿透特性是由螺旋盤的長度和緊固程度決定。
通過把一條介質條圍繞在一個軸上來安裝螺旋盤250，這個軸將成為吸氣劑中的氣流軸。不象傳統吸氣劑如碳粒那樣，螺旋盤250中的介質數量可通過更改旋轉過程中生成的壓力來改變。下面給出了使用螺旋盤安裝窄長管狀過濾器256的一個例子。
使用了由圖18和圖19所示旋轉器258及圖20、21和22所示旋轉塊260組成的設備使吸氣劑介質進行旋轉，并使其插入窄長管狀過濾器256中，而不用處理螺旋盤250。首先將吸氣劑介質如碳纖維切成條狀，以便其寬度等于管狀過濾器256中期望的吸氣劑深度。接著選擇吸氣劑介質條的長度以提供管狀過濾器期望的該介質的壓縮度。所選長度應能填滿大約管狀空間的75％，旋轉塊260包括槽162和圓柱室264，該圓柱室的直徑略小于圖23和圖24所示管狀過濾器256的直徑。吸氣劑介質條放置在旋轉塊260的槽262中。該槽及圓柱室的相應位置決定了吸氣劑介質是以單螺旋還是雙螺旋方式旋轉。旋轉器258是由一個直徑略小于旋轉塊260的圓柱室264直徑的軸266組成。軸266安裝了一對與其軸平行對齊的窄插腳268。插腳268的空隙使其可在如圖24所示的吸氣劑介質的厚度上滑動。旋轉器258的軸與旋轉塊260中的圓柱室264的軸是相互對齊的，且將旋轉器258插到旋轉室264的足夠深處，以允許插腳268通過吸氣劑介質條的整個寬度。旋轉器258圍繞其軸旋轉以便把介質旋轉進螺旋盤250中。然后旋轉塊260的圓柱室264與管狀過濾器256對齊，以便兩者共軸。螺旋盤250從旋轉塊260的圓柱室264移到管子過濾器256的預期位置。旋轉器258的軸266或另一個大小相當的圓筒軸可以充當移動螺旋盤的塞柱。如果需要的話螺旋盤250也可裝載到一個圓柱裝置中，以便在以后不同的操作過程中向管狀過濾器256傳送。如果螺旋盤加載到與復雜設備為一體的管狀過濾器中，那么這就成為特殊的優點。可以利用這種優點使處理碳吸氣劑介質的各生產過程與裝有通氣孔過濾器的成品的生產過程分開。
以這種安裝和加載的方式使用螺旋盤過濾器可以滿足穿透度和壓力差性能指標。穿透度是流出吸氣劑或化學通氣孔過濾器(CBF)的雜質濃度與流入吸氣劑或CBF的雜質濃度的比值。
已經進行過一系列測試來直接比較各管狀通氣過濾器的性能。
使用以30立方厘米/分鐘的速度流過清潔干燥的氮氣流來測量每個過濾器的壓力差。管子本身和氣體線路的壓力差都是恒定值，且已減去。這些結果匯總在表1中。
表1管狀通氣孔測試結果管狀通氣孔吸氣劑標稱高度=6.5毫米
如表1中采用的，T0.001/T0.80是測量氣流與介質接觸的效率。在使用泡沫材料情況下，接觸是極好的，產生了極好的大比值，但是盡管廠家報告往泡沫材料中加碳已取得最好的效果，總的工作能力和使用周期還是非常低。△P表示經過兩個靜電粒子過濾器及吸氣劑介質的壓力差。△P不包括經過傳送道的壓力差。設計使用周期是基于達到截斷指標的時間和磁盤驅動器專有標準。截斷指標是穿透度的最大指標，並將給吸氣劑或CBF一預期的性能指標。對于活性碳纖維材料沒有測試其穿透度，但預計其性能與活性碳氈材料一樣好或更好。帶*的設計數據基于其他的設計結果。
當根據所示實施例的詳細細節來說明本發明時，這些細節不意味著對所附的權利要求書中定義的本發明范圍的限制。
權利要求
1．數據存儲磁盤驅動器，其特征包括至少一個圍繞主軸馬達軸旋轉的安裝好的磁盤表面；至少一個將數據讀和/或寫到相應的磁盤表面上的數據傳感器磁頭；用來在相應的磁盤表面上移動所述至少一個數據傳感器磁頭的傳動裝置；所述傳動裝置包括二個傳動支承軸；以及用來將所述至少一個磁盤表面，所述至少一個數據傳感器磁頭和所述傳動裝置封裝的設備外殼，所述設備外殼包括用來安裝所述主軸馬達軸和所述傳動支承軸的經壓模生成的預定無錐度幾何結構。
2．權利要求1中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于所述傳動裝置還包括由所述經壓模生成的預定無錐度幾何結構安裝的第一磁極片磁裝置和第二磁極片磁裝置。
3．權利要求1中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于所述設備外殼包括一個底座鑄件和頂罩鑄件，每個鑄件沿著設備形狀因數的長度方向有一個拼合面。
4．權利要求3中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于所述底座鑄件包括各個所述由壓模生成的預定無錐度幾何結構。
5．權利要求3中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于多個磁盤表面和主軸馬達軸安裝在所述底座鑄件的不同空間上，並且為了獨立組裝，它們是可移位的而且可從所述磁盤驅動器的底座鑄件中拆卸下來。
6．權利要求1中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于所述設備外殼具有對各電接頭進行定位和保持的結構，這些電接頭與裝在所述外殼外部的電元件相連接。
7．權利要求1中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于所述數據存儲磁盤驅動器包括一個通氣孔過濾器而所述設備外殼包括一條對流向通氣孔過濾器的氣流進行控制的完整傳送通路及一條對從所述通氣孔過濾器流向所述外殼內預定區域中的氣流進行控制的完整通道。
8．權利要求1中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于所述傳動裝置包括一個形如S的軟電纜，用來支承支架電子電路。
9．權利要求8中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于包括了安裝在S形中具有模穴的部件，該部件用來安放所述支架電子電路的元件。
10．權利要求1中所述的數據存儲磁盤驅動器，其特征在于設備外殼是由鋁材料制成。
11．數據記錄磁盤驅動器至少裝有一個磁盤，該磁盤至少有一個繞軸旋轉的安裝好的數據磁盤表面，供這種驅動器中的傳動裝置使用的支架電子電路支承面及支承至少一個磁性傳感器在相應的數據磁盤表面上移動的所述傳動裝置，其特征在于包括具有若干模穴的模壓部件，這些模穴用于安放多個電元件；一條軟電纜，該電纜的某部分被折成S形用來安放所述模壓部件及安裝電元件；至少裝有一個定位插腳的所述模壓部件，該定位插腳與所述軟電纜相配合，還包括用所述電元件定位所述模壓部件的傳動裝置，並且傳動裝置本身也用于定位和安裝支架電子電路支承面。
12．權利要求11中所述的支架電子電路支承面，其特征在于所述軟電纜還包括與參考電壓相連的部分
13．權利要求11中所述的支架電子電路支承面，其特征在于所述電元件通過所述配合的模壓部件和軟電纜的折疊部分與傳動裝置在空間上分開，因此，提供了傳動裝置與所述電元件間的熱隔離。
14．用在數據記錄磁盤驅動器中的傳動裝置，該驅動器至少裝有一個磁盤，而該磁盤至少有一個繞軸旋轉的安裝好的數據磁盤表面，所述傳動裝置包括一個傳動支架裝置，該傳動支架裝置至少支承一個磁性傳感器使其在相應的各數據磁盤表面上移動，其特征包括軟電纜電路裝置，用于提供預定的參考電壓而且還包含與預定參考電壓相連的焊料墊片；以及電壓參考通路裝置，用于將來自所述軟電纜電路裝置的預定參考電壓施加到裝有導電部件的傳動裝置上，該導電部件有與所述焊料墊片咬合的部分和安放支承連接接頭的孔，因此數據記錄磁盤驅動器組裝時對所述導電部件的那部分進行焊接。
15．權利要求14中所述的傳動裝置，其特征在于所述導電部件是帶有一對對稱槽的銅片，該銅片對稱地放在所述支承連接接頭安放孔附近。
16．磁性存儲磁盤驅動器，裝有支持至少一個磁盤的主軸，該主軸支承至少有一個磁性表面的磁盤以形成主軸裝置，用來使所述至少有一個磁盤表面的磁盤繞軸旋轉，並且旋轉傳動裝置支承至少一個磁性傳感器使其在相應的磁盤表面上移動，其特征包括一個具有預定的定位面和拼合面的底座鑄件，定位面安裝所述主軸和所述旋轉傳動裝置；一個具有拼合面的頂罩鑄件，該拼合面對準底座鑄件的拼合面以形成驅動器外殼，該外殼把所述主軸，所述至少一個磁盤表面，所述至少一個數據傳感器磁頭和所述傳動裝置封裝起來；以及所述底座鑄件和頂罩鑄件的用于定位和保持各電接頭的結構，這些電接頭用來連接位于驅動器外殼外部的平板電路插件。
17．權利要求16中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于包括與所述底座鑄件結構配合的接頭保持裝置，該裝置將主軸馬達接頭固定到所述底座鑄件上。
18．權利要求17中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述接頭保持裝置還裝有與平板電子電路插件配合的定位面，該定位面用來把主軸馬達接頭與所述平板電子電路插件定位。
19．權利要求18中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述定位裝置裝有向前延伸的定位柱。
20．權利要求16中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于包括一個用于裝載和定位數據電纜和數據接頭的支架裝置。
21．權利要求20中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述一個支架裝置裝有向前延伸的部件，這個部件的前伸部分穿過所述頂罩鑄件的連接孔，從而把所述數據接頭與所述平板電子電路插件定位。
22．權利要求21中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述向前延伸部分裝有定位軌，該軌安放在頂罩鑄件中的一對導槽中。
23．權利要求21中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于裝有安放在所述連接孔中的密封元件。
24．權利要求20中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述一個支架裝置是一個可折疊支架。
25．權利要求20中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述一個支架裝置是由尼龍材料制成。
26．磁性存儲磁盤驅動器，裝有至少支持一個磁盤的主軸，該主軸支承至少有一個磁性表面的磁盤以形成主軸裝置，用來使所述至少有一個磁盤表面的磁盤繞軸旋轉，並且旋轉傳動裝置支承至少一個磁性傳感器使其在相應的磁盤上移動，其特征包括用于安裝所述主軸及所述旋轉傳動裝置並具有拼合面的外殼裝置；用來封裝的所述外殼裝置，該裝置可把所述主軸，所述至少一個磁盤表面，所述至少一個數據傳感器磁頭和所述傳動裝置封裝在一起；以及具有入口和出口的通氣孔過濾器，入口用于從所述外殼外部接收空氣而出口用于向所述外殼內部提供過濾過的空氣所述窄長形通氣孔過濾器用來裝載至少一種過濾靜電介質材料和至少一種活性碳過濾材料。
27．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述通氣孔過濾器定位在所述頂罩鑄件中的一個窄長模穴中。
28．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述頂罩鑄件本身裝有一條完整傳送通道用以控制空氣流入通氣孔過濾器。
29．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述頂罩鑄件本身裝有一條完整傳送通道，用來控制從通氣孔過濾器流向所述外殼中的低壓區的氣流。
30．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述至少一種活性碳過濾器材料是在螺旋盤(twirlpak)形成的螺旋體中旋轉。
31．權利要求30中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于可通過選擇所述螺旋盤的長度和緊固程度來得到所述通氣孔過濾器的預定穿透性能和預定壓力差。
32．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述至少一種活性碳過濾器介質是經過碳酸鈉處理過的Kynol纖維氈或紗。
33．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述至少一種活性碳過濾器介質是經過處理的加碳聚氨酯泡沫。
34．權利要求26中所述的磁性存儲磁盤驅動器，其特征在于所述至少一種活性碳過濾器介質是經過碳酸鉀處理過的Kynol纖維，氈或紗。
全文摘要
數據存儲磁盤驅動器裝有一個主軸和旋轉傳動裝置。這個主軸支承多個磁盤。旋轉傳動裝置支承各磁性傳感器使其在相應的各磁盤表面上移動。磁盤驅動器裝有一個外殼,該外殼具有經壓模生成的預定無錐度幾何結構。這個幾何結構用于安裝主軸馬達軸和傳動裝置支撐軸。有一條從軟電路到傳動裝置電梳的有效且易于制造的電路。有一個與外殼為一體的管狀化學通氣孔過濾器和一些傳送通道。
文檔編號G11B19/20GK1313601SQ00133760
公開日2001年9月19日 申請日期1994年2月19日 優先權日1993年3月2日
發明者約翰·勞維爾·貝克, 杰弗里·弗雷德·布瓦讓扎恩, 達雷爾·歐格內·布拉特弗德, 查爾斯·A·布郎, 盧科·安東尼奧·科塞特, 代爾·克拉克·古耶克, 邁克爾·斯科特·古德, 代爾·E·古德曼, 理查德·愛德華·拉杰格林, 格里高里·A·萊昂斯, 詹姆斯·M·里格迪, 布萊恩·L·拉帕爾, 丹尼爾·C·斯塔基, 萊爾·R·塔夫特, 赫爾曼·R·溫德 申請人:國際商業機器公司