[发明专利]采用速度感应线圈检测旋转振动

说明书

本发明领域

本发明一般涉及磁盘驱动器存储装置，具体涉及，但不仅仅限于，通过速度感应线圈检测磁盘驱动器上所加的旋转振动，提高磁盘驱动器数据传输性能。

本发明背景

磁盘驱动器是计算机系统用户可以用快速有效的方式存储并检索大量数据的数字数据存储装置。目前的磁盘驱动器具有超过数千兆字节(GB)的数据存储容量，并以每分钟数百万字节(MB)的恒定速度传输数据。

典型磁盘驱动器由多个磁记录盘构成，为产生恒定，高速转动，该盘固定于主轴电动机的旋转轴套。一排读/写磁头紧邻该盘表面，以在磁盘和主机之间的传输数据。磁头由闭环数字伺服系统沿径向布置于盘上，并受磁盘的高速旋转而在气流建立的空气垫上接近磁盘表面浮动。在每个磁盘表面上，定义有许多容纳用户存储数据的同心轨道。

在写数据操作中，前置放大和执行机构电路(前置放大器)产生写电流，被磁头用来选择性磁化磁道。在读数据操作中，前置放大器进一步对磁头检测到的读信号放大。读/写信道和接口电路都可操作地联接到前置放大器，以在磁盘和主机之间的传输数据。

一个坚硬外壳用来保护主轴电动机和执行机构，为使磁盘和磁头受到的微粒污染降到最小，还形成了一个内部受控的环境结构。印刷电路板安装于外壳外部，以容纳磁盘驱动器控制电路(包括上述的伺服电路，读/写信道和接口电路)。

磁盘驱动器常常独立使用，例如在典型的个人计算机(PC)或便携式数据处理/通信装置中，采用单个磁盘驱动器作为主要的数据存储外围设备。但是，在要求大量的数据存储容量或高输入/输出(I/O)带宽的应用中，多个执行机构可以排列为多执行机构阵列，有时称作RAID(“廉价冗余磁盘阵列”；也成为“独立冗余磁盘阵列”)。最初提出各种RAID结构的文章是1987年出版的Patter sonetal.的“一种独立冗余磁盘阵列(RAID)的情况”，1987年12月California州Universityof California,Berkele的计算机科学分类(EECS)中，报告为NO.UCB/CSD87/391。

从这些介绍开始，在需要大量数据传输和存储容量的各种应用中，RAID具有广泛用处。目前已经是非常普遍地将数十个，或者数百个执行机构结合成为一个RAID。大量数据存储系统及其有利的形成的同时，同外壳内的多个执行机构的耦合也在执行机构内产生了来自激励源的不良振动，例如使磁盘转动的主轴电动机和使磁头动作的执行机构到磁盘上的各个磁道。在外壳内，这样的振动可以外壳内用于把驱动器固定在底盘上的紧固件从驱动器传递到驱动器。

振动分量的特征本质上为平动或转动。平动转动趋向于沿驱动器平面来回移动磁盘驱动器外壳，而转动振动趋向于使磁盘驱动器外壳绕垂直于执行机构平面的轴旋转。因为人们曾试图提供平衡的执行机构，所以平动振动对于执行机构保持磁头处于相对磁盘的所选择位置的能力几乎不起什么作用，因为磁盘和执行机构都会对这种平动振动引起的运动发生响应。

但是，对旋转振动就并不这样。即使是对名义上的平衡执行机构，由于执行机构，在磁盘本质上因惯性效应保持平静，所以在固定于外壳的磁盘受旋转振动而移位时，旋转振动趋向于使磁盘相对执行机构动作。当这种情况非常严重时，这种运动将发生“偏离轨道”情况，由此磁头运动偏离所选的跟踪磁道。偏离轨道的这种情况反过来又影响驱动器在磁盘和主机装置之间传输数据的能力。

旋转振动有关的问题已为磁盘驱动器领域的人们熟知。试图补偿的方法包括采用传感器，检测磁盘驱动器内旋转振动的存在，例如1993年8月10日出版的Smith的美国专利NO.5,235,472,该专利已指定本发明为受让人。采用前馈控制检测并补偿旋转振动的方法包括White和Tomizuka的论文“在磁盘驱动器内用加速度前馈控制提高干扰抑制”，另一篇论文是Abramovitch的“小型磁盘驱动器上用旋转加速度表抑制旋转干扰”。这两篇论文提交到1996年美国San Francisco的第13届三周年国际专业会议上。

在实践过程中，在将磁盘驱动器内的旋转振动效应降为最低时，这些方法和其他现有技术都有一定局限性。专门用于检测旋转振动的传感器能够大批量供应，但对低成本磁盘驱动器设计的使用常常是非常昂贵，而且在特殊的驱动器应用方面也难于适当标准化。这些传感器还包括金属膜之间的压电聚合物薄膜，该金属膜检测旋转振动来响应膜上产生的扭矩，这在上述Smith的美国5,235,472专利中已做过介绍。另一种结构在单元件的外壳内，采用多个压电转换器检测转动与转换器内已检测运动之间的差别。