專利名稱：：用于在存儲設備中阻尼盤振動的裝置和方法
技術領域：
：本發明涉及在存儲設備中的、用于減小在這種存儲設備盤轉動時的振動的阻尼機械裝置。
背景技術：
：盤驅動是一種重要的數據存儲技術。讀寫頭直接和盤表面進行通訊，該盤表面包含盤表面軌道上的數據存儲介質。附圖1A介紹了典型的現有技術的硬盤驅動器，它可以是一個大容量的盤驅動器10。盤驅動器10包含激勵器支架30，它又進一步包括聲音線圈32(voicecoil)，激勵器軸40，懸架或者頭臂50(headarms)。滑動器/頭單元60置于數據存儲盤12上。附圖1B介紹了典型的現有技術大容量盤驅動器10。激勵器20包含帶有聲音線圈32，激勵器軸40，頭臂50和滑動器/頭單元60的激勵器支架30。提供主軸馬達80用來旋轉盤12。自從20世紀80年代以來，大容量盤驅動器10使用聲音線圈激勵器20將讀寫頭定位在特定的軌道上。頭固定在頭滑動器60上，當盤驅動器10工作的時候，它向著遠離旋轉盤12的表面12-1的方向滑動一小段距離。通常對給定的盤表面12-1每個頭滑動器有一個頭。在一個盤驅動器上通常有多個頭，但由于經濟上的原因，通常只有一個聲音線圈激勵器20用來對頭臂50進行定位。聲音線圈激勵器20還由固定磁激勵器20構成，它與由聲音線圈32感應產生的時變電磁場相互作用，用來通過激勵器軸40產生杠桿作用。杠桿作用移動頭臂50，以在特定的軌道上定位頭滑動器單元60。激勵器支架30通常被認為包含聲音線圈32、激勵器軸40、頭臂50和型鐵支架70。型鐵支架機械地將頭滑動器60結合到激勵器支架50上。激勵器支架30可以和單頭臂50一樣少。單頭臂52可以和兩個頭滑動器60和60A相連(如圖1B所示)。附圖1C介紹了現有技術的盤驅動器10單盤片的橫斷面視圖。附圖1D介紹了現有技術的盤驅動器10中雙盤片的橫斷面視圖。每個盤驅動器10包含了一個盤基座100和封蓋110，它們將由主軸馬達80驅動旋轉的盤12封裝。讀寫頭定位誤差是失敗和性能降低的重要因素。定位誤差部分由盤抖動引起。在旋轉過程中，當盤折曲、振動的時候，發生盤抖動。一些盤抖動的問題是由于驅動盤的馬達的不穩定性引起的。這種類型的擺動問題通常由主軸馬達制造商聲明。在現有技術中做了很多嘗試以聲明盤振動問題。美國專利號6,239,943B1，題名為“硬盤驅動擠壓膜阻尼”的專利指導嘗試聲明盤抖動問題。該專利中所述“主軸馬達……產生轉動……單盤或多盤或者一堆盤……以如下方式安裝旋轉的底盤面或頂盤面(或二者)緊密地與盤驅動器的鑄造表面相鄰。在殘留的氣隙中擠壓膜的作用提供了很大的盤振動的阻尼……通常對于2英寸〔盤〕驅動器使用的氣隙為0.004-0.006”〔英寸〕，對于3英寸〔盤〕驅動器來說使用的氣隙為0.006-0.010”英寸”(第2欄，第12-21行)。“根據所提出的理論……，由盤和底座之間的擠壓膜作用產生的阻尼不應該是轉速的函數”(第5欄，第53-55行)。“在兩個盤系統中，只通過對底盤施加擠壓膜阻尼就可以取得頂盤振動的大量減少。這一點相當重要因為在實際設計中，對底盤之外的盤增加阻尼是很困難的。”(第5欄，第65行至第6欄，第2行)。盡管很多發明者都很尊重美國專利6,239,943，但是他們在該文獻的見解中也發現了一些不足。眾所周知，在訪問旋轉盤表面的激勵器上讀寫頭的結合關系帶來了盤驅動器操作上的成功。由于接近盤的旋轉速度，在一個讀寫頭部件和其激勵器上施加了相當大的氣動力。這些施加在激勵器上、讀寫頭上或者激勵器和讀寫頭上的很大的氣動力并沒有在所引用的專利中說明。同時也有很大的涉及旋轉速度的間隙距離，它們沒有在所引用的專利中予以解釋，同時，有很多發明者的試驗數據表明用來減小軌道位置誤差的氣隙要比該專利和其他現有技術所述的要大一些。在聲學地和力學地物理系統中，從與波相關的現象的發展中獲得很多見識，但這些都沒有在所引用的專利中提到。增加的記錄密度和增加的主軸轉速是盤驅動器工業中競爭的主要因素。隨著記錄密度和主軸轉速的增加，頭定位精度和頭移動的穩定性也必須增加。然而，隨著主軸轉速的增加，氣流引發的振動也增加了，這就導致頭滑動器懸架的更大幅度的振動，導致讀寫頭定位誤差。此外，作用在旋轉盤上的氣流引發的振動會導致盤抖動，它會促使軌道定位誤差。因此，減小氣流引起的振動對于減小頭定位和讀寫誤差是十分重要的。
發明內容本發明包含減小氣動力的阻尼機械裝置，該力作用在一個存儲設備中的至少一個旋轉的盤上。本發明取得了減小盤抖動的效果，減小了激勵器支架周圍至少幾種氣流引起的振動，因而減小了頭定位和讀寫誤差。一個或多個旋轉盤的盤表面旋轉速度會對盤旋轉于其中的空氣穴中的氣動力產生相當大的影響。這些氣動力會施加在讀寫頭部件上、其激勵器上以及旋轉盤上，產生盤抖動、頭定位誤差和讀寫誤差。在此將邊界層定義為固體表面附近相對于固體表面來說幾乎沒有相對速度的空氣區域。這一區域由固體表面和空氣的摩擦作用產生。該區域的厚度近似和流體的粘度與表面速度的商的平方根成正比。氣動理論說明了下面的情況旋轉盤表面產生了旋轉的空氣邊界層。該邊界層的轉動平行于盤表面的運動。固定表面，例如與旋轉盤表面相對的盤驅動器空腔的基座或者封蓋也會產生一個邊界層。當固定表面和盤表面之間的距離大于旋轉盤表面邊界層厚度的時候，與旋轉盤表面流動方向相反會產生一股逆流。這股空氣逆流會施加在盤表面上，導致盤抖動，也會施加在讀寫頭部件上，導致頭部件振動。該空氣的逆流以及其它氣動力，會引發盤抖動、頭定位誤差和讀寫誤差。將密封盤外殼中的旋轉盤的物理系統視為形成聲學和機械振動的共振空腔是很有用的。很多發明者的試驗和仿真發現靠近旋轉盤、以比理論或者現有技術報告都大的距離提供一個阻尼表面可以減小這種空腔的共振頻率或者自然頻率。所發明的阻尼機械裝置包含與旋轉盤表面相鄰、阻尼表面和盤表面之間有一定距離或者氣隙的固定阻尼表面。對于等于或者小于邊界層厚度的氣隙，盤抖動效果的改進是顯著的。然而，在試驗的條件下發明者們也看到很明顯的阻尼效果，這種條件下工作的盤驅動器密封內部的氣隙比理論或者現有技術中表明的值都大。阻尼機械裝置的阻尼表面和旋轉盤表面之間減小了的距離或者氣隙阻止了旋轉盤表面和阻尼表面之間空氣逆流的產生。氣隙也使得空氣逆流和作用在盤表面上、包括其激勵器在內的讀寫頭部件上的其它氣動力的影響最小化。這就減小了盤抖動，改善了頭定位并且提高了盤驅動器的整體性能。附圖1A介紹了典型的現有技術的硬盤驅動器，它可能是一個大容量盤驅動器10；附圖1B介紹了典型的現有技術的大容量盤驅動器10；附圖1C介紹了現有技術盤驅動器10的單盤的橫斷面視圖；附圖1D介紹了現有技術盤驅動器10的雙盤的橫斷面視圖；附圖2A介紹了主軸馬達80和一個在盤上表面12和盤空腔的頂表面之間有氣流和在盤下表面12和盤空腔的底面之間也有氣流的盤12的橫斷面視圖；附圖2B介紹了由旋轉氣流產生的在外徑區域附近的強烈的動力(或者壓力)圖，它導致盤振動的產生；附圖2C介紹了在附圖2A的盤上表面12和盤空腔表面頂部之間的氣流狀況，它說明了兩個獨立的邊界層的形成；附圖2D介紹了附圖2A的下盤表面12和盤空腔表面底部之間的氣流狀況，它說明了只有一個邊界層的形成；附圖3介紹了以7200轉/分的轉速工作的3.5英寸傳統的兩個盤的盤驅動器10的旋轉速度的盤振動諧波；附圖4介紹了現有技術中公開的傳統的57,000道/英寸(TPI)的盤驅動系統中頭位置偏差信號(PES)譜，其被試驗確定為非重復性振擺(Non-RepeatableRunOut)(NRRO)PES譜；附圖5介紹了支持本發明多種方面和使用單頭的薄盤驅動器10的分解示意圖；附圖6介紹了附圖5中介紹的使用單頭的薄盤驅動器10的頂視圖；附圖7介紹了根據本發明某些方面采用阻尼機械裝置120的盤驅動器10的頂視圖，在阻尼表面(未畫出)在盤12第一盤表面的第一間隙內的地方提供大于180度的徑向覆蓋；附圖8介紹了阻尼機械裝置120的某些優選實施例的透視圖，它包含提供至少第一表面122的至少一個板極(plate)，當裝在盤驅動器10中的時候，該板在旋轉盤12的第一盤表面附近提供第一間隙，這一點可以從附圖11A-12A中進一步看到；附圖9介紹了采用附圖7阻尼機械裝置120的可替代的實施例的盤驅動器10的頂視圖，在阻尼表面(未畫出)處于盤12的第一盤表面的第一間隙內的地方提供小于180度的徑向覆蓋；附圖10A和10B介紹了關于軌道位置誤差的試驗結果，它們使用類似于附圖8和9中介紹的阻尼機械裝置120的氣流穩定器，從離線伺服軌道寫裝置(offlineservotrackwritesetup)獲得；附圖11A和11B介紹了本發明單盤12盤驅動器10的兩種可替換的優選實施例的橫斷面視圖；附圖11C介紹了本發明雙盤12盤和14盤驅動器10的一種優選實施例的橫斷面視圖；附圖12A介紹了與附圖11A至11C相關的更詳細的橫斷面視圖；附圖12B介紹了關于附圖12A所示標準化間隙高度Gap1的振動盤表面12阻尼系數的彈性聲學耦合效應的理論結果；附圖12C介紹了關于附圖12A所示標準化的第一阻尼表面122的振動盤表面12阻尼系數的彈性聲學耦合效應的理論結果；附圖13A、13B和14分別介紹了在內徑、中徑和外徑處試驗確定的從0到1KHz激勵器振動譜；附圖15A和15B分別介紹了關于附圖12A的Gap1為0.6mm和0.2mm的振動盤表面12功率譜的彈性聲學耦合效果的試驗結果；附圖16A和16B分別介紹了對于盤轉速為7200轉/分和5400轉/分的關于附圖12A的各種Gap1值的振動盤表面12的功率譜的彈性聲學耦合效果的試驗結果；附圖17介紹了關于振動盤表面12位移頻率譜的彈性聲學耦合效果的試驗結果，分別使用25mm徑向寬度的阻尼機械裝置570和不使用阻尼機械裝置560；附圖18介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統580和在使用降低30％PES的25mm阻尼機械裝置590的盤系統中頭位置偏差信號(PES)的譜，其被試驗確定為非重復性振擺(Non-RepeatableRunOut)(NRRO)PES的譜；附圖19介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統600和在采用各種徑向寬度的阻尼機械裝置的盤系統中頭位置偏差信號(PES)的譜，其被試驗確定為非重復性振擺(Non-RepeatableRunOut)(NRRO)PES的譜；附圖20介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統600和在采用各種徑向寬度的阻尼機械裝置的盤驅動器中試驗確定的頭位置偏差信號(PES)級；附圖21介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統600和在采用各種覆蓋角和徑向寬度為一英寸或25mm的阻尼機械裝置的盤系統中試驗確定的頭位置偏差信號(PES)級；附圖22介紹了材料的擴展和附圖2A和12A的分析用于本發明另外的優選實施例；附圖23A-23E介紹了前面附圖中在阻尼機械裝置120中使用的極板的各種形狀、邊緣和材料。具體實施例方式一個或多個旋轉盤的盤表面旋轉速度，在一個或多個盤旋轉的空氣穴中可以對氣動力產生很大的影響。這些氣動力可以作用在讀寫頭部件上、其激勵器上以及旋轉盤上，產生頭定位和讀寫誤差以及盤抖動。正如在簡介中指出的，邊界層是在固體表面附近和固體表面基本上沒有相對速度的空氣區域。這一區域由固體表面和空氣之間的摩擦作用產生。這一區域的深度大體上與粘度與表面速度的商的平方根成正比。附圖2A介紹了主軸馬達80和一個盤12的橫斷面示意圖，氣流位于該盤上表面12-1和盤空腔頂表面之間，同時還有氣流位于該盤下表面12-2和盤空腔的底面之間。盤表面是以恒定轉速旋轉的。理論上，旋轉盤表面總是產生與盤表面的運動平行轉動的空氣邊界層。固定的表面，諸如與旋轉盤表面相對的盤驅動器空腔中的基座或封蓋，也會產生一個邊界層。當固定表面和盤表面之間的距離大于旋轉盤表面邊界層的厚度時，從旋轉盤表面逆著流動的方向會產生一股逆流。這股逆流會作用在盤表面上，導致盤振動，也可能作用在讀寫頭部件上，導致頭部件振動。盤旋轉越快，作用在讀寫頭部件和所附的激勵器上的氣動作用就越大。附圖2A也可以對這種物理系統表現聲學和機械共振的傾向提供進一步的認識。將由工作硬盤驅動器包圍的旋轉盤的物理系統視為形成聲學和機械振動的共振腔是十分有用的。發明者的仿真和試驗發現通過在旋轉盤附近比理論或者現有技術報告提到的更遠的距離上提供一個阻尼表面，這種空腔的共振頻率或者自然頻率可以得到減小。附圖2B節選自2001年11月9日韓國Seoul，Yonsei大學信息存儲設備中心(CISD)舉行的HDD動力學和振動國際論壇中Dae-EunKim教授題名為“ResearchandDevelopmentIssuesinHDDTechnologyActivitiesofCISD(HDD技術研究和發展問題CISD活動)”的報告，它介紹了由旋轉氣流產生的外徑區域附近的強烈的動力(或壓力)視圖，這種力導致盤振動的產生。在外徑附近的氣流，在盤12和14之間經歷了不穩定的周期性漩渦，導致共振諧波機械振動(resonantharmonicmechanicalvibration)，使盤12和(或)盤14擺動。此外，在由盤基座100和(或)封蓋110(在附圖1C和1D中看得最清楚)形成的密封區域附近，形成了有強湍流的氣體區域。附圖2C和2D進一步討論這種現象。附圖2C介紹了盤表面和非旋轉表面之間典型的氣流，顯示了兩個獨立的邊界層的形成。在傳統的硬盤驅動器中，流動方式有多種二次流(secondaryflow)，在盤附近沿徑向向外，在外殼處向內，它們控制著空氣流。空氣流在外圍附近和軸附近由軸向氣流連接。當盤和固定表面間的間隙大于邊界層的厚度時，在內部區域相當數量的空氣和主氣流隔離開。隔離的空氣近似作為一個剛體以盤角速度的一半旋轉。這些流動特征產生很大的漩渦并加速了盤傾斜效應，這就產生了嚴重的位置偏差信號(PES)問題。在涉及到徑向表面運動的情況下，邊界層通常按照與粘度與徑向速度(弧度/秒)的商的平方根成正比來計算。表1顯示了對每分鐘轉數(RPM)的邊界層厚度。附圖2C表明在一組盤的盤頂部區域存在大漩渦，該組盤或許只有一個盤。該漩渦產生一個機械力導致盤抖動。在仿真中發現在旋轉盤表面附近，朝著其邊緣，氣流速度接近10米/秒。在邊界層的邊緣，離盤表面大約一個邊界層厚度的地方，氣流速度幾乎為0。此外從盤表面，由于和固定表面的摩擦作用形成逆流。已經發現消除與盤表面相鄰的漩渦可以改善機械穩定性。通過產生一個相當窄以至于二次流幾乎不存在的間隙，如附圖2D所示，氣流采用Couettee流動模式，在外殼和盤之間幾乎是直線型切向速度剖面。因此，在本發明的一個實施例中，阻尼機械裝置定位在與旋轉盤表面相鄰處，用來大大減少固定表面和旋轉盤表面之間的距離。位于阻尼機械裝置和盤表面之間的減小了的距離或者空氣間隙可以近似為旋轉盤的邊界層厚度。作為選擇，空氣間隙可以小于近似的邊界層厚度。在阻尼機械裝置和旋轉盤表面之間的減小了的距離或者空氣間隙可以阻止旋轉盤表面和固定表面之間空氣的逆流的產生。空氣間隙也可以使空氣逆流的作用和施加在盤表面和包含激勵器的讀寫頭部件上的其它氣動力達到最小。這就可以減少盤抖動并改善頭定位。當空氣間隙是邊界層厚度更小的一部分時，可以進一步改善頭定位并降低盤抖動。附圖3曲線表示作為以7200轉/分的轉速工作的3.5英寸傳統雙盤盤驅動器10(其結構如附圖1D和2B中所示)的旋轉速度的盤振動諧波，其中盤12和盤14是由流體動力支撐馬達80驅動的1.27mm厚鋁制盤。在頂盤外徑處軸向盤振動的測量由激光多普勒速度儀來測量。垂直軸線表明在以米為單位從100皮米到100納米以對數刻度表示的外徑位移。在左邊圈出的尖峰表示旋轉速度的諧波，而右邊圈出的尖峰表示盤振動模式。附圖4所示為一曲線，用來說明在現有技術所公開的傳統57,000道/英寸(TPI)的盤驅動系統中試驗確定為非重復性振擺(Non-RepeatableRunOut)(NRRO)PES譜的頭位置偏差信號(PES)譜。左側的軸線表示以納米為單位的NRRO譜，右側的軸線等效地表示NRROPES占軌道間距的百分比。軌跡跡線表明PES讀數在三個標準偏差內，它大約是35.7納米或者軌道間距的百分之七。PES尖峰400是由漩渦流的吸附效應(inducedeffect)所引起。在區域410內的PES尖峰由盤振動所引起。附圖3和附圖4表明了共振或者駐波現象。附圖3中盤振動模式的共振頻率和附圖4區域402內的PES尖峰有很高的關聯性。附圖5介紹了支持本發明多種方面和使用單頭的典型薄盤驅動器10的分解示意圖。薄盤驅動器優選應用在諸如多媒體娛樂中心或者置頂盒中。薄盤驅動器最好只使用單頭，這樣可以進一步減小基座100表面和盤12表面之間的間隙。在盤驅動器中使用單頭可以降低制造成本并增加制造的可靠性。在附圖5所示的典型結構中，驅動器10包含印刷線路板部件102、盤驅動器基座100、主軸馬達80、盤12、聲音線圈激勵器30、盤夾82(diskclamp)和盤驅動器封蓋110。聲音線圈激勵器30還可以包括頭/滑動器60上的單讀寫頭，并且盤驅動器封蓋110還可以包括至少一個區域112，用來提供與盤12上表面接近的固定頂表面。附圖6介紹了附圖5中薄盤驅動器10的頂視圖。需要注意的是當裝配以及處于正常工作狀態時，區域112應該在聲音線圈激勵器30的激勵器支架50和頭滑動器60所經過的區域之外。區域112可以提供一個無間隔的連接表面。區域112還可以提供簡單連接的表面，而沒有任何穿孔或者孔。附圖7介紹了根據本發明的某些方面采用阻尼機械裝置120的盤驅動器10的頂視圖，在阻尼表面(圖中未畫出)處在盤12第一盤表面的第一間隙內的地方，它提供大于180度的徑向覆蓋。附圖8介紹了阻尼機械裝置120某些優選實施例的透視圖，它包含提供至少一個第一表面122的至少一個極板，當裝配在盤驅動器10中時，在旋轉盤12的第一盤表面附近它提供第一間隙，從附圖11A-12A可以進一步看到。需要注意的是本發明的各種實施例可以提供多于一個阻尼表面給其它盤表面，它們可以屬于或者不屬于其它盤。附圖9介紹了采用阻尼機械裝置120的可替代實施例的盤驅動器10的頂視圖，在阻尼表面(未畫出)處于盤12表面的第一間隙內的地方，它提供小于180度的徑向覆蓋。在一些實施例中，阻尼表面可能形成一個或多個極板。附圖7和9所示的阻尼表面每個最好形成被截切的圓環或者C形，它分別包含與主軸馬達相對的內邊界140和與主軸馬達相背的輸出邊界142。阻尼表面還可以包含第一非徑向邊界144和第二個非徑向邊界146。在附圖23A-23E中介紹各種優選的極板。在此阻尼機械裝置120又稱作盤阻尼器，盤阻尼設備，阻尼設備和氣流穩定器。阻尼機械裝置120還可以包括遠離旋轉軸的屏蔽或者壁墻，在附圖22進一步討論的一些優選的情況下，它剛性地連接在附圖8所示至少一個極板上。附圖10A和10B介紹了關于軌道位置誤差的試驗結果，它使用類似于附圖8和附圖9中所介紹的阻尼機械裝置120的氣流穩定器，從離線伺服軌道寫裝置獲得的。附圖10A中垂直軸線所示為軌道位置以微英寸為單位的均方根偏差。方框520所示為沒有阻尼機械裝置120的實驗軌道位置誤差結果，它表明均方根誤差為0.056微英寸。方框522所示為采用阻尼機械裝置120的實驗軌道位置誤差結果，它表明均方根誤差為0.036微英寸。附圖10B的垂直軸線所示為每微英寸的概率密度。水平軸線表明以微英寸為單位的軌道位置偏差。軌跡跡線524表明不使用阻尼機械裝置120時在各種位置偏差下的概率密度。軌跡跡線526表明使用阻尼機械裝置120的時候在各種位置偏差下的概率密度。附圖11A和11B介紹了本發明單盤12盤驅動器10的兩種可替代實施例的橫斷面視圖。附圖11C介紹了本發明雙盤12盤和14盤驅動器10的一個實施例的橫斷面視圖。附圖11A-11C介紹的阻尼機械裝置120可以包括一個極板，用來在第一間隙處緊靠第一盤12提供至少一個阻尼表面122。附圖11C介紹了阻尼機械裝置120，它還在第二個間隙處緊靠第二個盤14的地方提供第二個阻尼表面124。附圖12A更詳細介紹了與附圖11A-11C有關的阻尼機械裝置120和相鄰盤12和14的橫斷面視圖，特別是對附圖11B。阻尼機械裝置120包括通過附圖11A-11C中所示的空氣層Gap1獨立于盤12第一盤表面12-1的第一阻尼表面122。需要注意的是在附圖11A中，第一盤表面12-1是盤12的底盤表面。在附圖11B和11C中，第一盤表面12-2是盤12的底盤表面。阻尼機械裝置120還可以包括第二個阻尼表面124，在這種情況下它通過附圖11C和12A中所示的空氣層Gap2獨立于第二個盤14表面14-1。上述每個間隙至多是一個最好小于1mm的第一距離，每個間隙最好大于0.3mm。最好每個間隙在0.35mm和0.6mm之間。這些間隙的一個或者多個最好小于邊界層的厚度。在某些實施例中，這些間隙的一個或者多個最好小于邊界層厚度的一小部分。一些發明者通過盤12的彈性振動波場和間隙中相鄰空氣介質的聲音壓力波場之間的彈性聲音耦合效應，來描述盤12振動的阻尼，該間隙將第一盤表面12-1和第一阻尼表面122分開。這些發明者將彈性聲音耦合效應定義為在盤12彈性振動波場和位于第一盤表面12-1和第一阻尼表面122之間間隙內的聲音壓力波場產生的耦合。這些發明者的試驗結果指出空氣層間隙的聲音壓力波對盤12的彈性振動波產生很強的阻尼力。發明者們還介紹了由盤14彈性振動波場和間隙中相鄰空氣介質的聲音壓力波場之間類似的彈性聲學耦合效應產生的盤14振動的阻尼，該間隙將第二盤表面14-1和第二阻尼表面124隔開。下面的表2所示為各附圖仿真或者試驗的情況。附圖12B介紹了與附圖12A標準化間隙高度Gap1有關的振動盤表面12阻尼系數的彈性聲音耦合效果的理論結果。無量綱單位的標準化間隙高度大約相應于0到10的范圍。阻尼系數按照理論上振動理論所定義方式定義。在粘性阻尼中，阻尼力與振動體的速度成正比。粘性阻尼系數c表達為c＝-F/v，此處F是阻尼力，v是振動物體的速度。負號表明阻尼力與振動體速度的方向相反。附圖12C介紹了與附圖12A標準化第一阻尼表面122有關的振動盤表面12阻尼系數的彈性聲學耦合效應的理論結果。水平軸線所示為阻尼表面122面積對盤表面12面積放大10倍的比值，這可以從附圖7和9的頂視圖中更好地看到。附圖13A、13B和14分別介紹了在內徑處、中徑處和外徑處試驗測定的從0到1KHz的激勵器振動譜，它使用激光多普勒振動儀記錄以7200RPM旋轉的雙盤的3.5英寸盤驅動器的激勵器的讀數得到。該激勵器是完全裝配的激勵器，它包括懸掛設備，頭萬向接頭部件和四通道讀寫頭。軌跡跡線530和532所示分別為沒有阻尼機械裝置120和有阻尼機械裝置120的激勵器振動頻率范圍。阻尼機械裝置120是一個如附圖7、8和11C所示的極板，它定位在離兩個盤12和14各自表面0.5mm的間隔內。這個極板的徑向寬度為2/3英寸或大約17mm。尖峰534是在軌跡跡線530中大約258Hz的渦流聲波感應激勵器共振，它在軌跡跡線532中幾乎完全消除了。尖峰536是在軌跡跡線530中大約346Hz的渦流聲波感應激勵器共振，它在軌跡跡線532中幾乎完全消除了。消除這些共振尖峰對有關盤表面的激勵器的整體軌道定位能力是有利的。附圖15A和15B分別介紹了關于附圖12A中Gap1為0.6mm和0.2mm的振動盤表面12功率譜的彈性聲音耦合效應的試驗結果。垂直軸線表示以米為單位以對數形式表示的外徑位移，它們的范圍是100皮米到100納米。發明者們認為在區域540和550的尖峰歸因于盤振動。當間隙減小到0.2mm時，間隙為0.6mm的尖峰542變為尖峰552。附圖16A和16B分別介紹了對于盤轉速為7200轉/分和5400轉/分的與附圖12A中各種Gap1值有關的振動盤表面12功率譜的彈性聲學耦合效應的試驗結果。所報告的振動數據是使用激光多普勒速度儀測量的頂部盤外徑處產生的軸向盤振動。附圖17介紹了振動盤表面12位移頻譜的彈性聲音耦合效應的試驗結果，分別使用徑向寬度為25mm的阻尼機械裝置570和不使用阻尼機械裝置560。附圖18介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統580和在采用25mm阻尼機械裝置590能降低30％PES的盤系統中頭位置偏差信號(PES)的譜，其被試驗確定為非重復性振擺(Non-RepeatableRunOut)(NRRO)PES譜。左側的坐標軸表示以納米為單位的NRROPES。右側的坐標軸相應地表示NRROPES占軌道間距的百分比。軌跡跡線580表明PES在三個標準差內的讀數，大約為36納米或者相當于軌道間距的7％。軌跡跡線590表明PES在三個標準差內的讀數，大約24納米或者相當于軌道間距的4.7％。附圖19介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統600和在采用各種徑向寬度的阻尼機械裝置的盤系統中頭位置偏差信號(PES)譜，其被試驗確定為非重復性振擺(Non-RepeatableRunOut)(NRRO)PES的譜。來自25mm、17mm和12.5mm徑向寬度的阻尼機械設備120的結果分別由軌跡跡線602、604和606表示。附圖20介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統600和在采用各種徑向寬度的阻尼機械裝置的盤驅動器中試驗確定的頭位置偏差信號(PES)級。在附圖19和20所介紹的試驗中，一個數據軌道的間距是0.44微米。垂直軸表示三個標準差的PES級。方框600表明當不采用阻尼機械設備時的試驗結果。方框602、604和606表示當采用徑向寬度分別為一英寸、2/3英寸和半英寸的阻尼機械設備時的試驗結果。阻尼機械裝置120是附圖23E所示的極板。試驗結果表明25mm徑向寬度的阻尼機械裝置具有最低的PES級，它支持了大寬度阻尼機械裝置比小寬度阻尼機械裝置能更多地減小PES的假設。附圖21介紹了在傳統57,000道/英寸(TPI)盤驅動系統600和在采用各種覆蓋角和徑向寬度為一英寸或25mm的阻尼機械裝置的盤驅動器中試驗確定的頭位置偏差信號(PES)級。在這些試驗中，一個數據軌道的間距是0.44微米。垂直軸表明三個標準差的PES級。方框600表明不采用阻尼機械裝置的試驗結果。方框612、614和616表明當阻尼機械裝置分別使用200度、130度和80度的覆蓋角時試驗結果。附圖21所述的試驗結果支持了大角度阻尼機械裝置比小角度阻尼機械裝置更能減小PES的假設。附圖22介紹了材料的擴展和附圖2A和12A的分析用于本發明另外的優選實施例。如附圖11A和12A所述，阻尼機械裝置120包含第一阻尼表面122，它通過附圖11A-11C所示的空氣層Gap1與盤12的第一盤表面12-1隔離。阻尼機械裝置120還包括第二阻尼表面124，在這種情況下，它通過空氣層Gap2與第一盤12的第二盤表面12-2隔離。阻尼機械裝置120包含“垂直平面”盤阻尼器，該盤阻尼器包含通過HGap1與盤12外緣12-3隔離的第一垂直表面130。在第一垂直表面130和盤12外緣之間的水平間隙，在空氣介質中產生密封盤邊緣波場，有利于穩定盤12。如附圖12A，Gap1-4中每個最多是一個最好小于1mm的第一距離。每個間隙還最好大于0.3mm。每個間隙最好在0.35mm至0.6mm之間。這些間隙的一個或者多個最好小于邊界層厚度。在某些實施例中，這些間隙的一個或者多個最好小于邊界層厚度的一小部分。本發明考慮使用盤封蓋110，以提供至少第一阻尼表面122作為阻尼機械裝置120的一部分，同時使用盤封蓋110提供第一垂直表面130。附圖22還介紹了包含第三阻尼表面126的阻尼機械裝置120，該表面通過第三間隙Gap3與屬于第二盤14的第三盤表面14-1隔離。阻尼機械裝置120還可以包括“垂直平面”盤阻尼器，該盤阻尼器包含通過HGap2與盤14外緣14-3分離的第二垂直表面132。在第二垂直表面132和盤14外緣14-3之間的水平間隙在空氣介質中產生了密封盤邊緣波場，有利于穩定盤14。阻尼機械裝置120還包括通過第四間隙Gap4與第四盤表面14-2分離的第四阻尼表面128。每個水平間隙至多是一個第二距離，它最好小于1mm。每個間隙最好大于0.3mm。每個間隙優選在0.35mm和0.6mm之間。水平間隙的一個或者多個最好小于邊界層厚度。在某些實施例中，這些水平間隙的一個或者多個最好小于邊界層厚度的一小部分。本發明還考慮使用盤基座100，用于提供至少第四阻尼表面128作為阻尼機械裝置120的一部分，同時也使用盤基座100進一步提供第二垂直表面132。附圖23A-23E介紹了前面附圖中阻尼機械裝置120中使用的極板的各種形狀、邊緣和材料。需要注意的是僅在附圖23E中畫出了邊界140-146以簡化其它的附圖，但不意味著限制權利要求的范圍。附圖23A介紹了在邊界140，144和146上包含帶孔的尖銳的階梯邊緣(sharpstepedge)的鋁制極板120。孔的直徑最好是5mm以便最佳地減少激勵器振動。附圖23B介紹了硬塑料最好是諸如LEXAN等聚碳酸酯(polycorbonate)材料的極板120，它包括在邊界140、144和146上的楔形邊緣。附圖23C介紹了硬塑料極板120，在邊界140、144和146上它包含尖銳的階梯邊緣。附圖23D介紹了鋁制極板120，在邊界140、144和146上它包含圓形斜面邊緣。附圖23E介紹了鋁制極板120，在邊界140、144和146上它包含尖銳的階梯形邊緣。在使用鋁制極板的實施例中，這些極板最好在一個或多個表面上包含加鋁(AluminumPlus)涂層。本發明還考慮到了如附圖23A-23E所示的極板，它們包括在激勵器和它的部件附近形成的用來阻止漩渦的指狀元件(finger)。前面各圖所示的采用阻尼機械裝置120的盤驅動系統也受益于噪音等級的降低。下面的表3介紹了對采用以7200轉/分旋轉的兩個盤的幾種盤驅動器進行的試驗。這些試驗使用了附圖23D中介紹的優選阻尼機械裝置120，其間隙為0.5mm，徑向寬度為2/3英寸，或者17mm，覆蓋角為200度。上述實施例作為例子提供而并不是限制下面權利要求的范圍。權利要求1.一種盤驅動器，包含多個盤，所述盤中的第一包含第一盤表面，所述盤中的第二個包含第二個盤表面；盤基座；激勵器，它提供一通信地連接到所述第一盤表面的讀寫頭部件以及一通信地連接到所述第二盤表面的第二讀寫頭部件，所述激勵器旋轉地與所述盤基座相連；與所述盤基座剛性連接的主軸馬達，所述主軸馬達提供的目的是沿著旋轉軸以工作轉速旋轉所述盤；阻尼機械裝置包含固定地連接在所述盤基座上的極板并且還包括第一阻尼表面，它通過第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤的所述旋轉軸至少分離175度，在徑向寬度上關于所述盤的所述旋轉軸至少分離16毫米；所述阻尼機械裝置還包括第二阻尼表面，它通過第二間隙與所述第二盤表面關于所述盤的所述旋轉軸至少分離175度，在徑向寬度上關于所述盤的所述旋轉軸至少分離16毫米，其中包含所述第一間隙和所述第二間隙的間隙集中的每個部件最多是一個固定的距離；當所述第一盤表面和第二盤表面以所述盤工作轉速旋轉時，用來減小作用在所述第一盤表面和所述第二盤表面上的氣動力以穩定所述盤表面的所述阻尼機械裝置；當所述第一盤表面和第二盤表面以所述盤工作轉速旋轉時，用來減小作用在所述激勵器上氣動力的所述阻尼機械裝置；與所述盤基座結合的盤封蓋，用來形成包含主軸馬達、所述多個盤、所述激勵器和所述阻尼裝置的外殼。2.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述工作轉速至少是每分鐘5400轉。3.權利要求2所述的盤驅動器，其中所述工作轉速大于每分鐘5400轉。4.權利要求1所述的盤驅動器，其中以所述工作轉速旋轉的所述盤從所述第一盤表面產生邊界層厚度，其中所述固定距離大約就是邊界層的厚度。5.權利要求4所述的盤驅動器，其中所述固定距離小于所述邊界層厚度。6.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述極板由包含非除氣(non-outgassing)的硬塑料和金屬合金集合的至少一個部件組成，其中金屬合金包含大部分包含鋁、銅和鐵集合的部件。7.權利要求6所述的盤驅動器，其中極板主要由鋁合金組成。8.權利要求7所述的盤驅動器，其中所述極板包含一個涂層，它經過處理用來抑制所述鋁合金的除氣。9.權利要求6所述的盤驅動器，其中所述極板主要由所述還包含非除氣聚碳酸酯的非除氣硬塑料組成。10.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述第一盤包含所述第二盤表面30。11.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述盤簇中的成員包含第三盤表面；其中所述阻尼機械裝置還包括通過所述第三間隙與所述第三盤表面隔離的第三阻尼表面；其中所述間隙集還包括第三間隙。12.權利要求11所述的盤驅動器，其中所述盤簇的成員包含第四盤表面；其中所述阻尼機械裝置還包括通過所述第四間隙與所述第四盤表面分離的第四阻尼表面；其中所述間隙集還包括所述第四間隙。13.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述盤簇還包括所述盤的第三個。14.權利要求1所述的盤驅動器，其中與所述盤旋轉平面平行的所述第一阻尼表面的橫斷面包含具有內環邊界和外環邊界的被截切的圓環；其中所述內環邊界和外環邊界都是以所述盤的所述旋轉軸附近為中心的。15.權利要求14所述的盤驅動器，其中與所述旋轉平面平行的所述第一阻尼表面的橫斷面是所述被截切的圓環。16.權利要求14所述的盤驅動器，其中所述與所述旋轉平面平行的第一阻尼表面的所述橫斷面的內邊界與所述內環邊界是不同的。17.權利要求14所述的盤驅動器，其中所述與所述旋轉平面平行的第一阻尼表面的所述橫斷面的外邊界與所述外環邊界是不同的。18.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面是相連的。19.權利要求18所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面是簡單連接的。20.權利要求18所述的盤驅動器，其中所述相連的第一阻尼表面包含至少一個孔。21.權利要求20所述的盤驅動器，其中所述孔的直徑在1mm和6mm之間。22.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述極板包含與所述主軸馬達相對的內邊界。23.權利要求22所述的盤驅動器，其中所述內邊界包含圓形的邊界；其中所述圓形的邊界接近由圓形圓圈、橢圓形圓圈、傾斜的圓圈(beveledrounding)、斜切圓圈和刀邊圓圈構成的集合中至少一個部件。24.權利要求1所述的盤驅動器，其中所述固定的距離最多是1mm。25.權利要求24所述的盤驅動器，其中每個間隙集元素至少是0.35mm。26.權利要求25所述的盤驅動器，其中所述固定的距離最多是0.6mm；并且其中所述間隙集元素中每個最少為0.35mm。27.一種盤驅動器，包含至少一個包含第一盤表面的盤；至少一個激勵器，它提供讀寫頭組件，其可通信地連接到所述第一盤表面；以工作轉速旋轉所述至少一個盤的設備；用來阻尼和所述第一盤表面有關的所述激勵器的設備，所述阻尼設備包括用來提供第一阻尼表面的設備，該阻尼表面通過第一間隙與所述第一盤表面分離；當所述至少一個盤以所述工作轉速旋轉時，用來減小作用在所述至少一個盤的所述第一盤表面上的氣動力以穩定所述至少一個盤的設備；以及當所述至少一個盤以所述工作轉速旋轉時，用來減小作用在所述激勵器上的氣動力的設備；其中間隙集中每個部件最多是固定的距離，所述間隙簇包含所述第一間隙。28.權利要求27所述的盤驅動器，其中所述工作轉速至少是5400轉/分。29.權利要求27所述的盤驅動器，其中以所述工作轉速旋轉的所述盤從所述第一盤表面產生了邊界層厚度；其中所述固定的距離大約是所述邊界層的厚度。30.權利要求29所述的盤驅動器，其中所述固定的距離小于所述邊界層的厚度。31.權利要求27所述的盤驅動器，還包括所述激勵器，它提供通信地連接到第二盤表面的第二讀寫頭部件。32.權利要求31所述的盤驅動器，其中所述阻尼設備還包括通過第二間隙與所述第二盤表面分隔的第二阻尼表面；其中所述間隙集還包含所述第二間隙。33.權利要求32所述的盤驅動器，其中所述第一盤包含所述第二盤表面。34.權利要求27所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面通過所述第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤的所述旋轉軸分離至少175度。35.權利要求27所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面通過所述第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤的所述旋轉軸在寬度上分離至少16mm。36.權利要求27所述的盤驅動器，其中所述固定距離最多是1mm；并且所述間隙集元素中每個至少是0.35mm。37.一種盤驅動器減小跟蹤定位誤差的方法，包括步驟將包含至少第一盤表面的至少一個盤以工作轉速進行旋轉，該盤與至少一個激勵器相關，激勵器是用來提供通信地連接到所述第一盤表面附近的讀寫頭部件；阻尼所述關于所述第一盤表面的激勵器，所述阻尼步驟包括步驟提供通過第一間隙與所述第一盤表面分隔的第一阻尼表面；根據與所述盤工作轉速和所述間隙集部件相關的氣流，減小作用在所述激勵器上的氣動力；根據與所述盤工作轉速和所述間隙集部件相關的氣流，減小作用在所述第一盤表面上的氣動力，用于穩定所述第一盤表面；其中每個間隙集部件最多是一個固定的距離，所述間隙集包含所述第一間隙。38.權利要求37所述的方法，其中所述工作轉速至少為5400轉/分。39.權利要求37所述的方法，其中所述固定距離最多為1mm。40.權利要求37所述的方法，其中所述間隙集元素中每個最少為0.35mm。41.權利要求37所述的方法，其中所述第一阻尼表面通過第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤旋轉軸分離至少175度。42.權利要求37所述的方法，其中所述第一阻尼表面通過第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤旋轉軸在寬度上至少分離16mm。43.一種盤驅動器，包含至少一個包含第一盤表面的盤；至少一個激勵器，它提供通信地連接到所述第一盤表面附近的讀寫頭部件；阻尼機械裝置，它提供通過第一間隙與第一盤表面分離的第一阻尼表面；其中所述至少一個盤以與所述阻尼裝置和所述激勵器相關的工作轉速旋轉；其中間隙集元素中每個最多是一個固定的距離；其中所述盤驅動器還包括根據與所述盤工作轉速和所述間隙集元素相關的氣流，用來減少作用在所述激勵器上氣動力的所述阻尼機械裝置；根據與所述盤工作轉速和所述間隙集元素相關的氣流，用來穩定所述第一盤的阻尼機械裝置；其中所述間隙集包括所述第一間隙。44.權利要求43所述的盤驅動器，其中所述工作轉速至少是5400轉/分。45.權利要求43所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面通過所述第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤的所述旋轉軸分離至少180度。46.權利要求43所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面通過所述第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤的所述旋轉軸分離至少200度。47.權利要求43所述的盤驅動器，其中所述第一阻尼表面通過所述第一間隙與所述第一盤表面關于所述盤的旋轉軸在寬度上分離至少16mm。48.權利要求43所述的盤驅動器，還包含盤基座；剛性連接在所述盤基座上的主軸馬達，所述提供的主軸馬達用來以工作轉速關于旋轉軸旋轉所述盤；以及與所述盤基座相連的盤封蓋，用來形成包含主軸馬達、所述至少一個盤、所述激勵器和所述阻尼機械裝置的外殼。49.權利要求48的盤驅動器，其中所述阻尼機械裝置在所述外殼的邊界上減小了噪聲。50.權利要求43所述的盤驅動器，其中所述固定距離最多是1mm；以及其中所述間隙集元素的每一個至少是0.35mm。全文摘要氣動力產生盤和激勵器振動，導致存儲設備比如硬盤驅動器中軌道定位偏差。本發明提供了各種阻尼機械裝置和阻尼方法，以減輕這些問題。文檔編號G11B33/08GK1400600SQ0212629公開日2003年3月5日申請日期2002年5月10日優先權日2001年5月10日發明者姜聲宇,金晟薰,格雷戈里·特蘭,文森特·古延,斯科特·特蘭,尼古萊伊·伊凡諾夫,約瑟夫·布拉格申請人:三星電子株式會社