磁盘驱动/储存应用中的高速心轴马达的低摩擦耐磨涂层制造技术

公开一种磁盘驱动储存系统，其包括具有中心轴线的壳体，固定于壳体并与中心轴线同心的静止部件，和围绕中心轴线相对于静止部件旋转的可旋转部件。流体动力轴承互相联接静止部件和可旋转部件，并且包括至少一个包含低摩擦耐磨涂层的工作表面。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于磁盘驱动数据储存设备的流体动力马达领域，并且更具体地说，涉及一种带有一个或多个轴承表面的心轴马达，该轴承表面具有低摩擦、耐磨涂层。
技术介绍
磁盘驱动数据储存设备，以“温彻斯特”式磁盘驱动器著称，在工业中已经众所周知。在温彻斯特式磁盘驱动器中，数字数据从在旋转圆盘表面上可磁化材料的薄层上写入或读出。读写操作通过在滑块体上携带的传感器执行。滑块和传感器有时集体地称为头部，并且典型地单个头部联接在各磁盘表面。头部有选择地在电子线路控制下由执行器运动到磁盘表面上多个圆形、同心数据轨道中任何一个。各滑块体包括自动作用的空气轴承表面。当磁盘旋转时，磁盘在空气轴承下面吸入空气，这产生一个升力促使滑块升起并在磁盘表面几个微英寸的高度上浮动。在磁盘驱动器当前一代产品中，最常用的执行器是旋转运动线圈执行器。磁盘本身典型地以“堆叠”方式装在无刷直流心轴马达的轴毂结构上。心轴马达的转速精确地被马达驱动线路所控制，驱动线路控制送给马达定子绕组的换向信号的定时和功率。典型的心轴马达速度在3,600转/分钟范围内。虽然，当前的技术已经增加心轴马达转速到7,200转/分钟、10,000转/分钟、15,000转/分钟及以上。在磁盘驱动数据储存设备中主要噪声来源之一是心轴马达。磁盘制造商最近开始注意用流体动力或流体动力轴承之类的“液压”轴承更换传统的滚珠或滚柱轴承。流体动力轴承依靠分隔轴承表面的流体薄膜，并且因此比较传统滚珠轴承更加安静和一般具有较低的振动。流体动力轴承是一种自吸式轴承，它在内部产生压力以维持流体薄膜分隔。流体动力轴承需要在外部加压的流体来源以便维持流体分隔。在流体动力轴承中轴承表面之间相对运动造成完全在流体薄膜中发生的剪力元素，使轴承表面之间不发生接触。在流体动力轴承中，润滑油或气体在，例如，壳体静止部件和磁盘轴毂的旋转部件之间提供轴承表面。典型润滑剂包括油类或铁磁性流体。与滚珠轴承组件相比流体动力轴承中在较大的表面面积上分布轴承表面，而滚珠轴承只包括一系列接触点。这是所希望的，因为增加的轴承面积可减少旋转部件和固定部件之间的摇晃或偏移。虽然存在润滑油，在传统的流体动力轴承心轴马达中，轴承表面仍旧承受连续的磨损。结果，轴承表面之间的间隙逐渐在设备使用期内中改变，并且经常为在轴承表面区域中不均匀的方式。这样导致性能降低和磁盘驱动器最终的故障。此外，对于气体润滑的流体动力轴承，轴承表面还需要低摩擦性质。因此，在流体动力轴承表面上需要具有改进的耐磨性和低摩擦性质。专利技术概要本专利技术的磁盘驱动数据储存系统包括具有中心轴线的壳体，固定于壳体并与中心轴线同心的静止部件，和围绕中心轴线并相对于静止部件旋转的旋转部件。定子固定于壳体。转子由旋转部件支承并且磁性地耦合定子。至少一个数据储存磁盘附着在旋转部件上并与其同心。流体动力轴承把静止部件联接到旋转部件上。流体动力轴承包括至少一个具有低摩擦、耐磨涂层的工作表面。附图简要说明至此本专利技术上述特征达到的方式已经说明并且可以详细理解，本专利技术更加具体的描述，虽然已经在上面简要概述，可以参照附图阐明的实施例进行。不过，应该注意附图仅阐明本专利技术典型的实施例，因此不能认为限制其范围，本专利技术可以进入其它同样有效的实施例。附图说明图1为按照本专利技术磁盘驱动数据储存设备的顶视平面图；图2为按照本专利技术流体动力轴承心轴马达剖面图；图3为沿图2中3-3线的流体动力轴承心轴马达的示意性剖面图，其中为清晰起见移去一部分； 图4为图3的近视图，显示形成在流体动力轴承的一个或多个工作表面上的低摩擦、耐磨涂层；和图5为具有锥形轴承表面的流体动力轴承剖面图。具体的实施方式本专利技术为具有流体动动力轴承心轴马达的磁盘驱动数据储存设备，其中一个或多个轴承表面具有低摩擦、耐磨涂层。图1为使用本专利技术的磁盘驱动器10的顶视平面图。磁盘驱动器10包括壳体底部12，它与顶盖14联合形成密封的环境，保护内部部件免于被密封环境以外的元素所污染。磁盘驱动器10还包括磁盘组件16，它用磁盘夹子18装在心轴马达(未示)以便旋转。磁盘组件16包括多个个别的磁盘，它们安装成为共同围绕中心轴线旋转。各磁盘表面具有相关头部20，它安装在磁盘驱动器10以便与磁盘表面通信。在图1所示例子，头部20由弯曲件22支承，弯曲件又依次附着在执行器体26的头部安装臂24上。图1所示执行器为称作旋转运动线圈执行器并包括音圈马达(VCM)，一般显示在标号28处。音圈马达28围绕枢转轴30旋转连同其所附头部20的执行器体26，使头部20沿弧形路线定位在要求的数据轨道上。虽然旋转执行器显示在图1中，本专利技术也可在具有其它形式执行器的磁盘驱动器中使用，诸如直线执行器。图2为按照本专利技术的流体动力心轴马达的剖面图。心轴马达32包括静止部件34、轮毂36和定子38。在图2所示实施例中，静止部件为通过螺帽40和垫圈42固定和附着在底部12上的轴。轮毂36通过流体动力轴承37与轴34互相连接以便绕轴34旋转。轴承37包括径向工作表面44及46和轴向工作表面48及50。轴34包括流体孔54、56和58，它们供应润滑油60并协助流体沿轴承工作表面循环。润滑油60由已知方式联接于轴34内部的流体源(未示)供应到轴34上。心轴马达32还包括形成流体动力轴承37轴向工作表面48和50的推力轴承58。反推板62顶住工作表面48以便为流体动力轴承提供轴向稳定性并且使轮毂36定位在心轴马达32内部。O-形环64设置在反推板62和轮毂36之间以便密封流体动力轴承。密封件可防止流体动力流体60从反推板62和轮毂36之间流出。轮毂36包括中芯65和磁盘携带件66，它支承磁盘组件16(在图1中显示)以便围绕轴34旋转。磁盘组件16由磁盘夹子18(也显示在图1中)夹持在磁盘携带件66上。永久磁铁70附着在轮毂36的外部直径上，该轮毂作为心轴马达32的转子。中芯65由磁性材料制成并且作为磁铁70的衬铁。转子磁铁70可以形成整体的环形圈或者可以形成多个个别间隔在轮毂36周边上的磁铁。转子磁铁70磁化形成一个或多个磁极。定子38附着在底部12上并且包括定子叠层72和定子绕组74。定子绕组74附着在叠层72上。定子绕组74径向地与转子磁铁70隔开以便容许转子磁铁70和轮毂36围绕中心轴线80旋转。定子38通过已知方法，诸如一个或多个C-形夹子76，附着在底部12上。施加在定子绕组74上的换向脉冲产生旋转磁场，该磁场与转子磁铁70连通并促使轮毂36在轴承37上围绕中心轴线80旋转。换向脉冲为定时的、极化选择性直流电脉冲，它导向随后选出的定子绕组以便驱动转子磁铁并控制其转速。在图2所示的实施例中，心轴马达32为“轮毂下”型马达，其中定子38的轴向位置在轮毂36下面。定子36也具有在轮毂36外面的径向位置，如此使定子绕组74固定在叠层72的内直径表面82上(图3)。在可替代实施例中，定子处于轮毂以内，相反于在轮毂以下。定子可以具有或者在轮毂以内或者在轮毂以下的位置。此外，虽然图2描述具有固定轴的心轴马达，心轴马达可以具有转动轴。在这样情况中，轴承位于转动轴和与转动轴同轴心的外部静止套筒之间。图3为图2中沿3-3线的流体动力心轴马达32的示意剖面图，其中为清晰其间去除一部分。定子38包括叠层72和定子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁盘驱动储存系统，包括：壳体，具有中心轴线；静止部件，固定于壳体并与中心轴线同心；定子，固定于壳体；旋转部件，可围绕中心轴线相对于静止部件旋转；转子，由旋转部件支承并磁性地耦合定子；至少一 个数据储存磁盘，附着在旋转部件上并与其同心；执行器，支承靠近数据储存磁盘的头部以便与储存磁盘通信；和流体动力轴承，互相连接静止部件和旋转部件，轴承具有至少一个包括形成在耐磨层上的低摩擦层的工作表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-6-24 60/391,375;US 2002-9-27 10/256,7531.一种磁盘驱动储存系统，包括壳体，具有中心轴线；静止部件，固定于壳体并与中心轴线同心；定子，固定于壳体；旋转部件，可围绕中心轴线相对于静止部件旋转；转子，由旋转部件支承并磁性地耦合定子；至少一个数据储存磁盘，附着在旋转部件上并与其同心；执行器，支承靠近数据储存磁盘的头部以便与储存磁盘通信；和流体动力轴承，互相连接静止部件和旋转部件，轴承具有至少一个包括形成在耐磨层上的低摩擦层的工作表面。2.如权利要求1所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，耐磨层包括从由无定形碳和金刚石状碳和其组合所构成的集合中选出的材料。3.如权利要求1所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，低摩擦层包括从由氢化无定形碳、氮化无定形碳、氢化金刚石状碳、氮化金刚石状碳、和VIB族金属硫化物构成的集合中选出的材料。4.如权利要求3所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，VIB族金属硫化物为二硫化钨(WS2)。5.如权利要求1所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，耐磨层具有厚度范围从约100纳米(nm)到5微米(μm)。6.如权利要求1所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，低摩擦层具有厚度范围从约5纳米(nm)到50纳米(nm)。7.如权利要求1所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，耐磨层形成在一粘合层上面。8.如权利要求7所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，粘合层包括从铬(Cr)、硅(Si)、钛(Ti)、锆(Zr)、碳化硅(SiC)和其组合中选出的材料。9.如权利要求7所述的磁盘驱动储存系统，其特征在于，粘合层具有厚度范围从约1纳米(nm)到1微米(μm)。10.一种马达，包括壳体，具有中心轴线；静止部件，固定于壳体并与中心轴线同心；定子，固定于壳体；旋转部件，可围绕中心轴线对于静止部件旋转；转...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿米恩，R卡恩，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]