專利名稱：盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的頭致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盤驅(qū)動(dòng)器，如廣泛用作計(jì)算機(jī)外部存儲(chǔ)設(shè)備的磁盤驅(qū)動(dòng)器，盒式磁盤驅(qū)動(dòng)器或光盤驅(qū)動(dòng)器，特別是涉及一種這樣的盤驅(qū)動(dòng)器，它具有改進(jìn)的頭致動(dòng)器，用于相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)盤存儲(chǔ)媒體有選擇地定位讀和/或?qū)戭^。
近年來(lái)，磁盤驅(qū)動(dòng)器作用的作為存儲(chǔ)媒體的磁盤的存儲(chǔ)密度已得到相當(dāng)大的提高，并且，其存儲(chǔ)容量在約十年期間已增加了至少9倍。存儲(chǔ)密度的提高可以在磁盤的的圓周方向和磁道方向兩方面得以實(shí)現(xiàn)。前者以每英寸位數(shù)(“BPI”)的數(shù)值來(lái)表示，后者以每英寸磁道數(shù)(“TPI”)的數(shù)值來(lái)表示。特別是，TPI數(shù)值現(xiàn)在已達(dá)到4000TPI(磁道間距6.0μm)，予計(jì)可進(jìn)一步增加到10000TPI(磁道間距2.5μm)。
鑒于磁盤的TPI密度的進(jìn)一步日益提高，改進(jìn)磁頭及相應(yīng)的磁盤，特別是改進(jìn)磁頭定位技術(shù)是非常重要的。在每英寸磁道數(shù)的密度為1000TPI時(shí)，磁道間距為2.5μm，而容許定位誤差約為磁道間距的10％，亦即為0.25μm或更小。
同時(shí)，盤驅(qū)動(dòng)器的尺寸必須減小，以便于用于便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)中。因此，對(duì)盤的擾動(dòng)(例如，振動(dòng)或沖擊)相對(duì)增加。此外，擾動(dòng)增加和減小容許定位誤差這兩個(gè)因素是不一致的，同時(shí)補(bǔ)償這兩個(gè)因素是困難的。
上述問題的基本解決方案是提供具有寬伺服頻帶的磁頭定位伺服系統(tǒng)。然而，磁頭致動(dòng)器固有的振動(dòng)特性妨礙伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼乃欧l帶。通常的致動(dòng)器的諧振頻率基本上為幾千赫茲，獲得1千赫茲或更高的伺服頻帶已幾乎不可能。如果伺服頻帶被過(guò)份加寬以至包括有致動(dòng)器諧振頻率，則控制系統(tǒng)將會(huì)變得不穩(wěn)定，且定位精度將會(huì)降低。
因此，在道間距約為1.5μm的某一種光盤驅(qū)動(dòng)器中，利用雙致動(dòng)器來(lái)加寬伺服頻帶。從而，伺服頻帶可增大到大致約1千赫茲。亦可將已經(jīng)用于漁船驅(qū)動(dòng)器的雙致動(dòng)器引入磁盤驅(qū)動(dòng)器，并且已作過(guò)許多嘗試。然而，這些嘗試至今還不能用于商業(yè)用途。因?yàn)橐粋€(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器具有大約10至20個(gè)磁頭，所以，鑒于價(jià)格和重量采用如此大量的雙致動(dòng)器是不切合實(shí)際的。尤其是，由于磁盤驅(qū)動(dòng)器近來(lái)呈價(jià)格大量下降趨勢(shì)，采用會(huì)導(dǎo)致成本增加的技術(shù)是十分困難的。同時(shí)，盡管在典型的光盤驅(qū)動(dòng)器中，僅使用一個(gè)頭，但是，雙致動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)該雙驅(qū)動(dòng)器所需的復(fù)雜控制系統(tǒng)亦妨礙光盤驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)低成本。
將來(lái)，如果與頭元件集成在一起的微致動(dòng)器可以利用微型機(jī)械技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的話，那么，即使對(duì)磁盤驅(qū)動(dòng)器，也還是可以考慮雙致動(dòng)器的商業(yè)用途的。然而，目前加寬典型的單致動(dòng)器的伺服頻帶顯然是最切合實(shí)際的。
從設(shè)計(jì)角度考慮，當(dāng)增大致動(dòng)器的剛度時(shí)，一種類型的諧振頻率可以增加，但另一種類型的諧振頻率可降低。前者為在“彈性體模態(tài)”中的諧振頻率，而后者為在“剛體模態(tài)”中的諧振頻率。彈性體模態(tài)的諧振頻率是由致動(dòng)器本身的彈性引起的，而剛體模態(tài)的諧振頻率是在通過(guò)一軸承致動(dòng)器維持為幾乎是剛體時(shí)，由在一可活動(dòng)部件和一靜止部件間的彈出特性所引起的。當(dāng)彈出特性為常數(shù)時(shí)，剛體模態(tài)的諧振頻率與剛體的質(zhì)量之平方根成反比，并且其頻率比彈性體模態(tài)諧振頻率低。
因此，當(dāng)致動(dòng)器的剛性增大時(shí)，彈性體模態(tài)的諧振頻率升高，然而，這會(huì)導(dǎo)致剛體模態(tài)諧振頻率由于致動(dòng)器的重量(質(zhì)量)增大而降低的問題，此外，還會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)問題，即存取特性由于較重的致動(dòng)器而降低。同時(shí)，當(dāng)致動(dòng)器的重量降低時(shí)，剛體模態(tài)的諧振頻率就會(huì)增加?？墒牵瑥椥泽w模態(tài)的諧振頻率會(huì)由于致動(dòng)器剛性降低而減小。因此，對(duì)剛體模態(tài)和彈性體模態(tài)，均實(shí)現(xiàn)各自的較高諧振頻率基本上是不可能的。


圖1是傳統(tǒng)的采用單線圈部件的頭致動(dòng)器的俯視圖，在現(xiàn)有技術(shù)中，這種致動(dòng)器通常被采用。圖2表示這種現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器的振動(dòng)頻率特性。圖1中，頭致動(dòng)器50有一個(gè)從旋轉(zhuǎn)磁盤52讀數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫到旋轉(zhuǎn)磁盤52的頭51，一個(gè)支承上述頭51的懸臂57，一個(gè)支承上述懸臂57的托架臂53，一個(gè)軸承54，一個(gè)借助上述軸承54旋轉(zhuǎn)支承托架臂53的靜止軸55，和一個(gè)連接到上述托架臂53上的線圈56。上述線圈56，借助于一個(gè)在圖1中未表示出的磁鐵，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力F和F1。由此，頭51沿圖中箭頭E所示的頭定位方向(即，尋找方向)擺動(dòng)。
圖2中，相應(yīng)于剛體模態(tài)的致動(dòng)器50的諧振頻率，峰61出現(xiàn)在一幾千赫茲頻率處，致動(dòng)器50的剛體模態(tài)振動(dòng)使致動(dòng)器50產(chǎn)生如圖中點(diǎn)劃線所示的位移，點(diǎn)劃線59的方向與尋找方向E平行，這是因?yàn)椋谂c尋找方向E平行的方向產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力F和F1。尤其是，在由一靜止位置到一移動(dòng)狀態(tài)的過(guò)渡期間所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力F和F1，在平行于尋找方向E的方向上引起振動(dòng)。因此頻帶的設(shè)計(jì)要低于出現(xiàn)峰61的頻率，因?yàn)轭^定位誤差在該頻率處會(huì)變大。同時(shí)，相應(yīng)于彈性體模態(tài)的諧振頻率的峰62，出現(xiàn)在高于剛體模態(tài)諧振頻率的頻率處。
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種盤驅(qū)動(dòng)器，其剛體模態(tài)的上述問題會(huì)減小。這一基本構(gòu)思是本發(fā)明的受讓人在專利文獻(xiàn)日本發(fā)明號(hào)公開平3-80475中公開的。為減小剛體模態(tài)所引起的，問題上述專利申請(qǐng)已提出了一種頭致動(dòng)器，它在垂直于頭定位方向的方向上產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。因?yàn)椋?dāng)上述驅(qū)動(dòng)力作用于上述驅(qū)動(dòng)器時(shí)，剛體模態(tài)的振動(dòng)在垂直于上述頭尋找方向的方向上產(chǎn)生，所以這一振動(dòng)只產(chǎn)生較小的頭定位誤差。嚴(yán)格地說(shuō)，由于存在一個(gè)搖擺角，上述頭定位方向并不與盤媒體的圓周方向垂直，但該搖擺角由于在20°以內(nèi)，故只有很小的影響。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種盤驅(qū)動(dòng)器，它安裝有上述頭致動(dòng)器，同時(shí)避免在上述盤媒體和頭致動(dòng)器之間出現(xiàn)干涉，且達(dá)到前述目的。當(dāng)然，有人可能會(huì)建議通過(guò)大大增大盤媒體和盤致動(dòng)器之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)上述結(jié)果，但是，對(duì)于一個(gè)實(shí)際的盤驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，要在其有限的空間內(nèi)容這樣一個(gè)增大的致動(dòng)器是不易的。
本發(fā)明的再另一目的是，在實(shí)現(xiàn)上兩個(gè)目的的同時(shí)，提供一種盤驅(qū)動(dòng)器，它安裝有上述頭致動(dòng)器，以便通過(guò)一個(gè)利用一對(duì)線圈的平衡驅(qū)動(dòng)器，減小軸承的摩擦反力。為了減小軸承反力，日本專利公開昭59-116965、平5-54565和平6-124553公開了若干平衡驅(qū)動(dòng)器。然而，這些現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)器亦伴隨有一些問題，即，將頭致動(dòng)器不與盤媒體干擾而有效地安裝在盤驅(qū)動(dòng)器的有限空間中是非常困難的。
本發(fā)明的前面所述的目的通過(guò)提供一種下述盤驅(qū)動(dòng)器而實(shí)現(xiàn)，該種盤驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)活動(dòng)線圈致動(dòng)器，以便有選擇地將一讀/寫頭相對(duì)一旋轉(zhuǎn)盤媒體定位，其中，上述致動(dòng)器包括(a)一個(gè)托架，它可繞一軸線旋轉(zhuǎn)，并且具有一個(gè)支承上述頭的托架臂，(b)一對(duì)具有平面的磁鐵，(c)一對(duì)扁形線圈，安裝于上述架上，面對(duì)上述磁鐵的平面，并可沿上述磁鐵在上述磁鐵間運(yùn)動(dòng)。扁形線圈借助于磁鐵在基本上平行于一條通過(guò)上述軸線和上述頭的第一線的方向上分別產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)力，上述第一線垂直于上述軸線。
因此，如表示本發(fā)明原理的圖3所示，當(dāng)頭71相對(duì)作為有存儲(chǔ)媒體的旋轉(zhuǎn)盤72的表面定位時(shí)，上述活動(dòng)線圈在垂直于尋找方向75的方向上產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)力F’。所以，即使在方向74出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，該機(jī)械振動(dòng)實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生定位誤差，這是因?yàn)?，盤驅(qū)動(dòng)器對(duì)防止該機(jī)械振動(dòng)具有較大的容許余地。此外，因?yàn)榫€圈設(shè)計(jì)成位于平行于盤媒體平面的扁形線圈，致動(dòng)器可安裝在相對(duì)較薄的盤驅(qū)動(dòng)器的空間內(nèi)，因而可提高安裝效率。
圖1是傳統(tǒng)的采用單線圈部件的頭致動(dòng)器的俯視圖。
圖2是圖1所示現(xiàn)有技術(shù)致動(dòng)器的隨變一頻率特性曲線。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明原理的頭致動(dòng)器的俯視圖。
圖4是本發(fā)明的改進(jìn)的的頭致動(dòng)器的最佳實(shí)施例的俯視圖。
圖5A是利用圖4所示頭致動(dòng)器的盤驅(qū)動(dòng)器的俯視圖。
圖5B是圖5A所示盤驅(qū)動(dòng)器的透視圖。
圖6表示了圖5A中的磁鐵和線圈的布置。
圖7表示了用于分析圖4的頭致動(dòng)器的可動(dòng)部件的三維模型。
圖8A是圖5A和圖5B的托架臂和一個(gè)四極板磁鐵的俯視圖。
圖8B是基本上沿圖8A線8B-8B’的剖視圖。
圖9A是另一三極磁鐵和一相應(yīng)托架臂的俯視圖。
圖9B是基本上沿圖9A中的9B-9B’線的剖視圖。
圖10是本發(fā)明另一實(shí)施例的俯視圖，其中頭致動(dòng)器有三角形的扁形線圈。
圖11是本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，其中頭致動(dòng)器有五角形的扁形線圈。
圖12A是本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，頭致動(dòng)器具有梯形的扁形線圈。
圖12B是一加強(qiáng)塊的表示圖，該加強(qiáng)塊被裝進(jìn)圖12A中致動(dòng)器扁形線圈中。
圖13是本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，頭致動(dòng)器具有增大的容差用以避免在盤和頭之間產(chǎn)生干涉。
圖14是圖4所示的本發(fā)明的頭致動(dòng)器的振動(dòng)一頻率特性曲線。
圖4是本發(fā)明的改進(jìn)的頭致動(dòng)器的最佳實(shí)施例(第一實(shí)施例)的俯視圖，圖5A是利用圖4頭致動(dòng)器的3.5英寸盤驅(qū)動(dòng)器的俯視圖，圖5B是圖5A所示驅(qū)動(dòng)盤的透視圖。許多圓形盤1沿鉛垂方向疊放，且在其間保持有預(yù)定的空隙，作為磁存儲(chǔ)媒體一起在心軸2上轉(zhuǎn)動(dòng)。
致動(dòng)器的可動(dòng)部件包括一個(gè)托架12，其上有許多托架臂12a，托架臂與可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在一軸11上的一個(gè)線圈安裝座12b作成一體，并從線圈安裝座12b向外徑向延伸；許多懸臂14，各懸臂14分別由托架臂12a向外延伸并在其自由端上裝載磁讀/寫頭15；一對(duì)可動(dòng)扁形線圈16和17。一個(gè)軸承110安裝在軸11上，并在軸11上轉(zhuǎn)動(dòng)支承致動(dòng)器10的可動(dòng)部件。驅(qū)動(dòng)器的靜止部件包括上面提到的軸11和一個(gè)固定的盤驅(qū)動(dòng)器的外殼100(圖5A)上的一個(gè)磁路。磁路包括一對(duì)扁形的永久磁鐵18和18’，這一對(duì)永久磁鐵18和18’具有基本上相同的形狀，被相互平行地間隔，放置且在其間容納上述活動(dòng)線圈16和17。上磁鐵18(即，“上”指在圖5A和5B中的方位)在圖5A中表示出了，但在圖5B中被取掉，以利表示線圈16和17。磁路此外還包括一對(duì)主軛板20(見圖5A)和20’(見圖5B)，這一對(duì)主軛板20和20’具有相同的形狀，并相距一定距離，在其間構(gòu)成空隙，一對(duì)側(cè)軛塊21和21’，這一對(duì)側(cè)軛塊21和21’使軛板20和20’相互連接，一個(gè)后軛塊22，它同樣也使軛板20和20’相互連接。
托架臂12a延伸到相應(yīng)盤1的對(duì)應(yīng)表面，并能迭蓋其表面，而且可沿其表面相對(duì)其運(yùn)動(dòng)。頭15分別裝在相應(yīng)懸臂14的端部，懸臂14分別裝在托架臂12a的相應(yīng)端部。線圈16和17在軸11與頭15相對(duì)的另一側(cè)安裝在線圈安裝座12b上，并位于磁鐵18和18’之間，而且可在磁鐵18和18’形成的空隙中，相對(duì)磁鐵18和18’的表面運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，線圈16和17在一個(gè)平面兩側(cè)，相對(duì)該平面對(duì)稱設(shè)置，該平面基本上包含有軸線O和一直線C1，直線C1通過(guò)軸11和頭15。
通過(guò)有選擇地地轉(zhuǎn)動(dòng)托架12，將頭15在尋找方向E1有選擇地定位。在盤1已停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，頭15與盤1的表面保持接觸，而在盤1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，頭15的位置與盤1的表面相近，但不與之接觸。
線圈16和17為扁形的，無(wú)心型線圈，分別具有前部分81、82和后部分83、84。線圈部分81-84，借助于磁鐵18和18’，分別產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力A、A’、B和B’。尤其是，前部分81和82在嚴(yán)格平行于直線C1的兩相反方向分別產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力A和A’，且前部分81和82在平行于一條直線D1的方向延伸，上述直線D1與直線C1垂直相交且過(guò)軸線O。因?yàn)榫€圈16和17相對(duì)含軸線O和直線e1的平面對(duì)稱設(shè)置，所以，線圈16和17分別產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)上述平面基本上是反向?qū)ΨQ的。
為了獲得一良好平衡且易于安裝的頭致動(dòng)器，上述前部分81和82在與頭15相反的直線D1(亦或旋轉(zhuǎn)軸線O)的另一側(cè)上以一預(yù)定的偏置量設(shè)置，上述后部分83和84并不與前部分81和82平行，而是相對(duì)傾斜的，以便相對(duì)上述軸11，基本上與一徑向方向平行。
從轉(zhuǎn)矩方面來(lái)說(shuō)，線圈16和17產(chǎn)生了一定的損失，這是因?yàn)?，?qū)動(dòng)力A、A’、B和B’相對(duì)軸線O與旋轉(zhuǎn)方向稍有些不致。然而，實(shí)際上，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩T可用下式表示T＝F·r·cosθ (1)式中，θ是線圈相對(duì)上述徑向方向的偏移角，所以，上述提到的轉(zhuǎn)矩?fù)p失并不大，如在θ＝20°時(shí)，只有7％。
此外，為實(shí)現(xiàn)頭致動(dòng)器的所需行程和所需旋轉(zhuǎn)角度，線圈16和17的布置與磁路的磁極的布置緊密相關(guān)，因此，線圈16和17及磁路的設(shè)計(jì)應(yīng)適當(dāng)協(xié)調(diào)。另外，加強(qiáng)塊16a和17a分別置于相應(yīng)的線圈16和17內(nèi)，以限定并維持(即，加強(qiáng))可繞在其上的線圈16和17的形狀，并且，亦用于平衡致動(dòng)器的置于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸11的另一側(cè)的臂伸出部分等部分。
圖6表示了圖4、5A和5B的線圈16和17相對(duì)下磁鐵18’從一初始位置(實(shí)線)被移至一移動(dòng)的、虛線位置的布置情況。更具體地說(shuō)，就是下磁鐵18’包括分別構(gòu)成必N和S的兩磁極的兩個(gè)磁鐵18a’和18b’總共有四個(gè)磁極。線圈部分81-84相對(duì)相應(yīng)的磁級(jí)可動(dòng)(而且是在下磁鐵18’和上磁鐵18之間的空隙內(nèi)運(yùn)動(dòng))。
如圖4-6所示這一實(shí)施例的線圈部分81(81’)和82(82’)的布置從驅(qū)動(dòng)力A和A’的角度看是理想的，因?yàn)轵?qū)動(dòng)力A和A’與尋找方向E1嚴(yán)格垂直，并且實(shí)際上關(guān)于軸11嚴(yán)格平衡。由于上述平衡的驅(qū)動(dòng)力，軸承反力被減小。此外，由于前部分81和82相對(duì)軸11的軸線偏置設(shè)置(從而相對(duì)直線D1或相對(duì)過(guò)直線D1和軸線O的平面也是偏置放置的)以防止與盤1干涉，故，驅(qū)動(dòng)力A和A’稍稍偏離上述轉(zhuǎn)動(dòng)方向。然而，前部分81和82相對(duì)于經(jīng)向方向，存在一個(gè)角度，在本實(shí)施例(見圖4)中，角度約為θ＝25°。由此，由上式(1)可知，驅(qū)動(dòng)力A和A’的旋轉(zhuǎn)有效系數(shù)為91％(cos25°)，而驅(qū)動(dòng)力A和A’的損失僅為9％。
后部分83和84的布置要綜合考慮垂直于尋找方向的方向和驅(qū)動(dòng)力B和B’的損失。在這一實(shí)施例中，后部分83和84相對(duì)上述經(jīng)向方向的夾角約為30°。因此，驅(qū)動(dòng)力B和B’的旋轉(zhuǎn)有效系數(shù)是86％，亦即，驅(qū)動(dòng)力B和B’的損失僅為14％。總計(jì)，旋轉(zhuǎn)有效系數(shù)約為88％。
同時(shí)，在這一實(shí)施例中，后部分83和84相對(duì)尋找方向E1的夾角亦約為30°。所以，驅(qū)動(dòng)力B和B’在尋找方向E1的分量約為驅(qū)動(dòng)力B和B’的50％，而驅(qū)動(dòng)力A和A’在尋找方向E1的力的分量為零?？偟膩?lái)說(shuō)，在尋找方向E1的分量約為25％。就如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的幾乎全部驅(qū)動(dòng)力才F’在尋找方向E產(chǎn)生一不平衡的力的分量來(lái)說(shuō)，在尋找方向的不平衡的力分量已經(jīng)減至約1/4.
因此，沿尋找方向E1的軸承反力已被減至約1/4，這相當(dāng)于剛體模態(tài)的峰值增益減少了多至12分貝。當(dāng)剛體模態(tài)振動(dòng)未與其它模態(tài)的振動(dòng)結(jié)合時(shí)，由于軸承反力的作用，剛體模態(tài)的峰值增益通常約為10-20分貝。因此，當(dāng)采用如圖4-6所示的實(shí)施例的頭致動(dòng)器時(shí)，峰值增益變?yōu)榧s0-8分貝，這一增益級(jí)是可以忽略不計(jì)的。
在一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器中，以抗繞動(dòng)特性來(lái)考慮，在一旋轉(zhuǎn)軸線上布置平衡中心是很重要的。在這一實(shí)施例中，致動(dòng)器的活動(dòng)部件相對(duì)通過(guò)軸11和頭15的直線對(duì)稱布置。后部分83和84亦起到頭15和托架臂12a的平衡重的作用，因而，可實(shí)現(xiàn)近于完全的完全的旋轉(zhuǎn)平衡。
采用單扁形線圈(只有圖4所示的線圈16或17之一)的致動(dòng)器亦可獲得良好的振動(dòng)特性。鑒于本發(fā)明的目的是即提供良好的振動(dòng)特性，又提供可良好的安裝的線圈結(jié)構(gòu)，所以，該單線圈致動(dòng)器亦包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。在實(shí)際使用中，最好將平衡重安裝在軸11的小單線圈相對(duì)的另一側(cè)位置處，以獲得旋轉(zhuǎn)平衡。
下面討論如圖4所示的雙線圈致動(dòng)器的有效系數(shù)。線圈16和17的慣性矩約為可動(dòng)部件總慣性矩的1/2(50％)，而頭15和托架臂12a的慣性矩約為上述總慣性的1/2(50％)。在采用單線圈時(shí)，單線圖致動(dòng)器的慣性矩為雙線圈致動(dòng)器的3/4(75％)，而在通以相同電流時(shí)，單純?nèi)χ聞?dòng)器的總驅(qū)動(dòng)力為雙線圈器的總驅(qū)動(dòng)力的1/2。因此，單線圈致動(dòng)器的電流的每單位加速度約為雙線圈致動(dòng)器的(1/(3/4))×(1/2)＝2/3，或(67％)。另一方面，為獲得相同的加速度，單線圈致動(dòng)器所需要的電功率值約為雙線圈致動(dòng)器的電功率值的3/2(150％)。
圖7為分析圖4之頭致動(dòng)器的可動(dòng)部件的一個(gè)三維模型。在用計(jì)算機(jī)仿真時(shí)，頭致動(dòng)器被模擬成許多小的有限單元900的集合體。在仿真中，軸承被模擬成一線性彈簧。懸臂和頭僅分成一個(gè)質(zhì)量單元901。因此，將致動(dòng)器作用一個(gè)整體來(lái)加以考慮，但單獨(dú)的懸臂的振動(dòng)特性不計(jì)及在內(nèi)。針對(duì)剛體模態(tài)的的設(shè)計(jì)基于如上所述的線圈的布置。此外，針對(duì)彈性體模態(tài)所作的設(shè)計(jì)則以托架臂的布置為基礎(chǔ)，要將這些托架臂設(shè)計(jì)成越靠近軸越寬的形狀。較寬的托架臂已增加了剛性，然而，靠近軸部分的質(zhì)量增加不引起慣性矩的劇烈增大。此外，為得到一輕型致動(dòng)器，在依然保證托架臂有足夠的剛性的同時(shí)，在托架臂上成型有一些孔902。
圖8A表示在圖4、5A和5B中托架10上的四個(gè)磁極磁鐵布置的俯視圖。圖8B為基本上沿圖8A中之弧形(圓周)曲線的曲面剖視圖。上磁鐵18由磁鐵18a和18b所構(gòu)成，有如圖8A和8B所示的S-N-S-N四個(gè)磁極布置。下磁鐵18’由磁鐵18a’和18b’構(gòu)成，也有N-S-N-S四個(gè)磁極布置，這四個(gè)磁極N-S-N-S分別面對(duì)上磁鐵的四個(gè)相異的磁極S-N-S-N。
該對(duì)磁鐵18和18’在其附近產(chǎn)生四個(gè)磁場(chǎng)，即依次相鄰且交替改變方向的四個(gè)磁場(chǎng)。線圈部分81-84在空隙內(nèi)相對(duì)磁鐵18和18’的平行相對(duì)表面是可動(dòng)的，于是，可分別活動(dòng)通過(guò)由四個(gè)磁極所限定的的相應(yīng)的磁場(chǎng)。磁鐵18a和18b(18a’和18b’)分別具有磁極邊界18c和18d(18c’和18d’)(亦即，在N和S極之界的分界面)，磁極邊界18c和18d(18c’和18d’)不在上述徑向方向，而是在相對(duì)過(guò)軸線O的一徑向方向和相對(duì)如圖所示的相應(yīng)后線圈部分83和84的傾斜方向均傾斜(即，角偏移)的方向。更具體地說(shuō)，這些磁極邊界相對(duì)上述經(jīng)向方向的傾斜角約δ為30°。
圖9A為另一個(gè)三磁極磁鐵布置和托架101的俯視圖。圖9B為在一與軸線O同軸且基本上沿圖9A中弧線9B-9B’的曲面中所作的剖視圖。磁鐵181和181’分別布置有三個(gè)磁極S-N-S和N-S-N。磁鐵181具有一圓周中心磁極181b，該磁極181b從圖9A中圓周曲線9B-9B’方向看，其長(zhǎng)度約為相對(duì)而置的圓周端部磁極181a和181c的兩倍，另外，該磁鐵181還有兩(徑向)磁極邊界181d和181e，這兩個(gè)磁極邊界181d和181e分別與圖8A中的磁極邊界18c和18d有相同的傾斜角。磁鐵181’的外形同磁鐵181。這些磁鐵181和181’在其間產(chǎn)生三個(gè)磁場(chǎng)，其中，中心磁場(chǎng)極181b和181b’實(shí)際上為兩個(gè)相對(duì)放置的端部磁極所共用，且在圖9B中相在地表示為181g(181g’)和181h(181h’)。然而，與圖8A和8B中四磁極磁鐵布置的兩個(gè)磁鐵18b和18b’相比，三磁極磁鐵181和181’的部分181h和181h’產(chǎn)生具有僅向相對(duì)方向的磁場(chǎng)。特別是，將圖9B與圖8B相比較可以看出，由磁鐵部分181g和181g’(分別涉及與中心磁極181b和181b’的第一段有關(guān)的端部磁極181a和181a’)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)于圖8B中所示的作用于第一線圈16的兩個(gè)磁鐵18a和18a’的磁場(chǎng)。另一方面，包括磁極部分181e和中心磁極部分181b的一鄰近段的磁鐵部分181h和包括磁極部分181e’和中心磁極部分181b’一鄰近段的磁鐵部分181h’，相對(duì)由圖8所示的磁鐵18b和18b’所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而言，產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)；于是，供給圖9b中的相應(yīng)線圈171的電流與供給圖8B中的線圈17的電流反向。因此，致動(dòng)器101具有與四磁極磁鐵布置中所用的線圈16和17形狀相同的線圈161和171，然而，線圈161和171的布線要保證通給線圈171的電流是反向的。
采用如圖9A和9B所示的這種三磁極磁鐵布置的致動(dòng)器，相對(duì)采用如圖8A和8B所示的四磁極磁鐵布置的致動(dòng)器而言，具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)三磁極磁鐵布置增大了在磁鐵間的磁通密度的峰值和由磁通密度所決定的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，其原因在于，去掉了一個(gè)磁極邊界并且有一較長(zhǎng)的中心磁極。(2)扭矩系數(shù)變得更均勻。通常，當(dāng)線圈部分的位置靠近磁鐵的磁極邊界或邊緣位置時(shí)，轉(zhuǎn)矩系數(shù)稍稍降低。在上述四磁極磁鐵布置中，當(dāng)頭15定位在最內(nèi)端或最外端道上時(shí)，線圈16和17的所有部分81-84均靠近磁鐵的磁極邊界或邊緣。然而，在三磁極磁鐵中，當(dāng)頭定位在最內(nèi)端或最外端道上時(shí)，后部分83’和84’之一的位置不是靠近一個(gè)磁極邊界，而是靠近中心磁極181b的一中心部分181f。(3)線圈的設(shè)計(jì)比四磁極磁鐵線圈的設(shè)計(jì)更自由。通常，線圈的設(shè)計(jì)應(yīng)使得線圈的每一部分不會(huì)運(yùn)動(dòng)超出其相應(yīng)磁鐵的磁極邊界。在三磁極磁鐵中，因?yàn)橹行拇艠O181b的中心181f，不是一磁極邊界，后部分83’和84’可能移出了中心極181b的中心181f，但還沒超出極邊界。
同時(shí)，采用三磁極磁鐵的致動(dòng)器具有下述缺點(diǎn)。由于在軛中的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于四極磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度，所以，軛需要做得較大些，以獲得較大磁場(chǎng)強(qiáng)度的較高飽和點(diǎn)。因此，當(dāng)有供磁路用的足夠空間時(shí)，三磁極磁鐵布置是可取的，而當(dāng)空間有限時(shí)，則不盡然；反之，當(dāng)沒有足夠的空間將較大的致動(dòng)器安裝進(jìn)一小型磁盤驅(qū)動(dòng)器中時(shí)，四磁極磁鐵布置是更可取的。
為了消除軛中磁場(chǎng)強(qiáng)度的飽和，最好將側(cè)軛塊21和21’和后軛塊22安裝于線圈(圖5A和5B)的運(yùn)動(dòng)行程之外。側(cè)軛塊21和21’與后軛塊22通過(guò)磁力作用和機(jī)構(gòu)方式將上軛板20和下軛板20’相互連接起來(lái)。
在圖4的實(shí)例中，線圈安裝座12b與托架12制成一體，線圈16和17粘合在線圈安裝座12b上，且最好用具有足夠的的柔軟性和阻尼效果的所謂彈性粘合劑(如，“粘合劑EP-1”，粘合劑公司生產(chǎn))，以取代通常的環(huán)氧基樹脂，其原因在于，這種彈性粘合劑借助于其阻尼效果提供了抑制線圈振動(dòng)的作用。有必要確定上述粘合劑的彈性模量和粘合劑的厚度，以便有效地抑制振動(dòng)。更可取的是，設(shè)計(jì)由線圈質(zhì)量和粘合劑剛性所組成的一系統(tǒng)的諧振頻率，使其等于或高于致動(dòng)器總體的諧振頻率。
同時(shí)，從工藝過(guò)程及處理托架和將兩個(gè)線圈安裝到托架上的成本方面考慮，最好用模塑性將線圈固定到托架上。線圈首先電路相連，然后安裝到線圈安裝座上，其后用樹脂材料模塑到上述線圈安裝座上。模塑所用的樹脂材料，最好用摻有玻動(dòng)的尼龍材料或聚丙烯苯乙烯(PPS)合成材料，上述這兩種材料均有足夠的剛度且重量輕。此外，從提高模塑強(qiáng)度方面來(lái)考慮，還最好在線圈安裝座上開制有切口，線圈被插入切口中，從而從結(jié)構(gòu)上得到線圈安裝座的支承。
圖10是本發(fā)明的另一實(shí)施例(第二個(gè)實(shí)施例)的俯視圖，其中，致動(dòng)器102有兩個(gè)三角形扁形線圈162和172，不同于圖4-6所示的第一個(gè)實(shí)施例的線圈。線圈162(172)具有一前部分812(822)和后部分832(842)，前部分812(822)和后部分832(842)相互間傾斜呈角發(fā)散狀，并且相對(duì)一含有軸112的軸線D2和一直線D2’的平面，傾斜呈反向擴(kuò)線角狀，上述直線D2’垂直于直線C2，直線C2與軸線D2垂直相交并過(guò)讀/寫頭152。線圈162產(chǎn)生一合驅(qū)動(dòng)力S，該合驅(qū)動(dòng)力S為在其前部分812和后部分832處分別產(chǎn)生的分驅(qū)動(dòng)力A2和B2的合力。線圈172亦產(chǎn)生一合驅(qū)動(dòng)力S’，該合驅(qū)動(dòng)力S’為分驅(qū)動(dòng)力A2’和B2’之和。驅(qū)動(dòng)力S和S’與尋找方向E2嚴(yán)格垂直，并且，從實(shí)際應(yīng)用上看，關(guān)于軸112精確平衡。因此，在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向的振動(dòng)及由此引起的對(duì)將致動(dòng)器102安裝到軸102上的軸承旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力均得到減小。
從驅(qū)動(dòng)力S和S’的各自的方向來(lái)考慮，線圈162和172的定向?qū)嶋H上是理想的，這是因?yàn)椋鼈冊(cè)谄叫杏趯ふ曳较駿2的方向永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生分力。從驅(qū)動(dòng)力S和S’的旋轉(zhuǎn)有效系數(shù)來(lái)考慮，這一實(shí)施例中的有效系數(shù)稍稍小于第一個(gè)實(shí)施例中的有效系數(shù)。然而就總體特性而論，致動(dòng)器102至少有潛力超過(guò)第一個(gè)實(shí)施例的性能。
同時(shí)，致動(dòng)器102有下述優(yōu)點(diǎn)。(1)致動(dòng)器102為加強(qiáng)將線圈162和167安裝和連接到托架122的線圈安裝基座122b上提供了增大的空間，原因是，在其間的連接面面積移向軸112的與頭152相反的一側(cè)。(2)致動(dòng)器102比先前實(shí)施例的致動(dòng)器具有更小且更好的輪廓，從而，為將圖5A和5B所示的柔性印刷電路板(FPC)99安裝到致動(dòng)器102上提供了增大的空間。這些優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化了頭致動(dòng)器的設(shè)計(jì)。
圖11是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例(第三個(gè)實(shí)施例)的俯視圖，在這個(gè)實(shí)施例中，頭致動(dòng)器有呈五邊形形狀的扁表線圈。本實(shí)施例的效果與示于圖10的第二實(shí)施例的效果是相似的。在這個(gè)頭致動(dòng)器103上，線圈163與磁鐵183共同作用，分別在部分813和833處產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力A3和B3，而且驅(qū)動(dòng)力A3和B3與尋找方向嚴(yán)格垂直。線圈173在部分813和843處也分別產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)力A3’和B3’。因?yàn)椴糠?33相對(duì)于經(jīng)向方向傾斜，及其相對(duì)磁鐵183所處的位置關(guān)系(即，超出了外邊緣，超出了磁體183的周邊)，部分833的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力被減小了15％。如果需要更大的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，部分833應(yīng)被完全安裝在磁鐵內(nèi)部(即，安裝在磁鐵之間)。而且，為了獲得最佳的驅(qū)動(dòng)力方向，部分833可如圖11所示稍稍移向外側(cè)。
圖12A是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例(第四個(gè)實(shí)施例)，其中，頭致動(dòng)器104有一個(gè)呈梯形的扁形線圈23。在這個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)被成形為梯形形狀的扁形線圈23代替了前述的實(shí)施例中的兩個(gè)扁形線圈。線圈23在部分231-234分別產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。這些驅(qū)動(dòng)力有效地完全垂直于尋找方向E4，并且處于平衡狀態(tài)。
轉(zhuǎn)動(dòng)有效系數(shù)對(duì)于部分231和部分232大約是90％，對(duì)于部分233和部分234大約是70％，因此，平均轉(zhuǎn)動(dòng)有效系數(shù)大約是80％，這個(gè)數(shù)值僅比前述的實(shí)施例略微低一點(diǎn)。然而，因?yàn)檠嘏c尋找方向E4相平行的方向的力的分量非常小，這個(gè)實(shí)施例在振動(dòng)特性方面有十分優(yōu)異的性能。此外，線圈23的阻力比雙線圈的阻力大一點(diǎn)。因此，這個(gè)實(shí)施例應(yīng)被選用在不是要求改進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)有效系數(shù)，而是為了改進(jìn)振動(dòng)特性的情況下。
一個(gè)加強(qiáng)塊24被表示在圖12B中，它相當(dāng)于上述討論過(guò)的圖5B中的塊16a和17a。因此，塊24被安裝在線圈23的內(nèi)側(cè)用來(lái)支承和增強(qiáng)部分233和234，這樣作的原因是線圈23的尺寸大而且部分233和234是自由的。加強(qiáng)塊24由一種緣材料制成，這種絕緣材料最好是具有一個(gè)高的剛性的重量輕的合成樹脂(例如，PPS，等等)。此外，加強(qiáng)塊24上有一些孔25，用于減輕重量而不損失剛性。在這個(gè)實(shí)施例中，線圈23是繞著加強(qiáng)塊24繞成的。
該增強(qiáng)塊24不僅能夠提供給圖12A的實(shí)施例中的梯形線圈，而且也能提供給上述實(shí)施例的線圈。加強(qiáng)塊的存在確實(shí)對(duì)諧振頻率有影響；例如，在示于圖4的第一實(shí)施例的情況下，諧振頻率視增強(qiáng)塊存在與否變化了大約10％。
同時(shí)，在使用圖12A的梯形線圈23的致動(dòng)器104中，由于部分233和234相對(duì)于徑向方向別傾動(dòng)了約45°角，設(shè)計(jì)磁路有些困難。因此，如圖12A所示，一個(gè)磁鐵27有一個(gè)外側(cè)的圓形邊緣27a和一個(gè)內(nèi)側(cè)的橢圓形邊緣27b。最好，磁鐵被這樣安排以使得在線圈部分233和234之間延伸的線圈中心段235，不是處于兩個(gè)磁鐵27之間的空隙中，而是延伸進(jìn)入由內(nèi)側(cè)橢圓邊緣27b構(gòu)成的開口部分(即，這對(duì)磁鐵27的每一個(gè)磁鐵的開口部分)。這是有用的，因?yàn)檫@個(gè)中心段235產(chǎn)生一個(gè)不會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)力的沿徑向和驅(qū)動(dòng)力；因此，通過(guò)這種方式，即，將中心段235相對(duì)于磁鐵27移動(dòng)以使得它處于磁鐵間空隙的外部，不期望的徑向驅(qū)動(dòng)力被減小。相應(yīng)地，線圈22和磁鐵27的圖示形狀不被局限于所表示的那樣，可進(jìn)行能達(dá)到上述相同的相互關(guān)系的各種改變。另外，磁鐵27有一個(gè)通常是橢圓形的內(nèi)邊緣，與之相應(yīng)，為了增加與軸114的距離，后邊部分233和234的橫截面寬度逐漸減小。
同時(shí)，也有可能用類似于示于圖4-6的第一實(shí)施例的方法來(lái)安排線圈23，以便于后部分233和234向徑向方向傾斜，而且，使其所具有的特性也類似于第一實(shí)施例。但是，從降低組裝成本方面看，圖12A所示的實(shí)施例優(yōu)于圖4所示的實(shí)施例，因?yàn)榍罢邇H要求一個(gè)線圈。
圖13是本發(fā)明的又一實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，為了避免盤和頭之間的干涉，頭致動(dòng)器具有放大了的公差。在致動(dòng)器105上，線圈165產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力S5，S5是分別產(chǎn)生于部分815和部分835驅(qū)動(dòng)力的合力，線圈175也產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力S5’，S5’是在部分825和部分845處產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的合力。在具有一對(duì)如前面實(shí)施例所示的對(duì)稱配置的線圈的致動(dòng)器中，處于圖13所示致動(dòng)器105中的線圈165位置上的線圈，應(yīng)比另一個(gè)線圈175更接近盤1，從而有與盤1干涉的可能。為了避免那種干涉，根據(jù)圖13實(shí)施例，這對(duì)線圈165和175被旋轉(zhuǎn)偏移通常與線D5的找齊關(guān)系，而代之以與線D5’具有找齊關(guān)系，這個(gè)線D5’是由線D5沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)而得。這種布置相對(duì)增加了線圈165和盤1圓周之間的距離，而沒有導(dǎo)致任何不利的使線圈175和盤1的圓周空間的減小。這樣增大了誤差余量，從而避免在盤1和線圈165間產(chǎn)生干涉。
線圈165和175在形狀上類似于圖10所示的第二實(shí)施例中的線圈。驅(qū)動(dòng)力S5和S5’完全與線C5’平行，而且，關(guān)于軸115被有效地完全平衡。因此，盡管線C5’不是完全垂直于尋找方向E5，但是，傾向于阻止將致動(dòng)器105安裝到軸114上的軸承的自由旋轉(zhuǎn)的摩擦力被減小，而同時(shí)對(duì)于致動(dòng)器105仍能維持一個(gè)充分的振動(dòng)特性。另外因?yàn)榫€圈165和175被布置成有一定的傾斜角，因此，與其它實(shí)施例相比，本實(shí)施例更易獲得充分平衡的驅(qū)動(dòng)器，原因在于，與其小含有線D5的平面找齊的情況相比，就如圖4所示的致動(dòng)器110的線圈16和17相對(duì)線D1的距離而言，兩個(gè)線圈165和175可有效地被置于更靠近含有線D5和過(guò)軸115的軸線的平面的位置。亦可看出，圖4中致動(dòng)器10的軸線位于與盤1的圓周更遠(yuǎn)的位置，而圖13所示的線圈165和175的轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜關(guān)系卻允許在軸115的軸線與盤1的圓周之間留有更近的間距。
當(dāng)?shù)玫酵耆钠胶怛?qū)動(dòng)器，而且，如上提到的，阻止在軸上的軸承的自由旋轉(zhuǎn)的摩擦力被消除時(shí)，剛體模態(tài)不發(fā)生。另外，沿縱向的最初力矩被很好地平衡，但是，沿橫向的最初力矩有一點(diǎn)未被平衡。但是，因?yàn)檫@個(gè)橫向的不平衡是很小的，易于用平衡重將其平衡，因此，對(duì)于橫向最初力矩有可能獲得有效地完全平衡。
與圖4比較，圖13的實(shí)施例所使用的線圈165和175類似于圖4的線圈16和17，但是，如上述所討論的，它們被設(shè)置了一個(gè)傾斜角，如前邊所提出的，圖4實(shí)施例中線圈16和17的總的驅(qū)動(dòng)力不是完全垂直于尋找方向E1。然而，至在圖13的實(shí)施例中的線圈165和175的傾斜位置的位移沒有在振動(dòng)特性方向引入任何明顯的不利變化。這是因?yàn)?，盡管當(dāng)線圈165的驅(qū)動(dòng)力S5被移動(dòng)而使得它與圖13中尋找方向E5的垂直程度減小時(shí)(比較圖4中與之相應(yīng)的線圈16的驅(qū)動(dòng)力)，圖13中線圈175的驅(qū)動(dòng)力S5’卻變得與尋找方向E5更接近垂直(比較與之相應(yīng)的圖4中線圈17的驅(qū)動(dòng)力)。
圖14是本發(fā)明圖4實(shí)施例中的頭致動(dòng)器的隨變一頻率特性曲線。隨變一頻率特性表示對(duì)應(yīng)于一個(gè)頭致動(dòng)器輸入電流頻率(Hz)的頭的輸出振幅(位移或者力)。在圖4所示的第一實(shí)施例中，主諧振頻率發(fā)生在約9.6kHz(即，在10kHz以下)處，因此，這個(gè)隨變一頻率特性一直到諧振頻率64幾乎是線性的。在圖14中，這個(gè)剛體模態(tài)的諧振頻率發(fā)生在5kHz附近，而且，因其只約1-2分貝，可被忽略。
與示于圖2的現(xiàn)有技術(shù)特性相比，示于圖4的第一實(shí)施例的特性是非常好的。在圖2的現(xiàn)有技術(shù)中，這個(gè)首先發(fā)生的諧振頻率61大約發(fā)生在2-4kHz的位置內(nèi)，但是在第一實(shí)施例中的首先發(fā)生的諧振頻率64大約在10kHz的位置處。另外，在第一實(shí)施例中，剛體模態(tài)在諧振頻率處的振動(dòng)被明顯地抑制。這樣的作用通過(guò)如圖4所示的線圈布置得以實(shí)現(xiàn)。因此，有可能獲得寬伺服頻帶，從而獲得致動(dòng)器優(yōu)異的定位精度。
下表1比較了現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的性能特性(低速類型的高速類型)。
表1類型1/類型2/類型3的性能類型1示于圖1的現(xiàn)有技術(shù)類型2示于圖4到圖6的本發(fā)明(低速類型)類型3示于圖4到圖6的本發(fā)明(高速類型)(1)端點(diǎn)的等效質(zhì)量(g)2.68/2.02/2.02(2)端點(diǎn)的等效轉(zhuǎn)矩系數(shù)(N/A)1.55/3.93/2.08(3)加速度系數(shù)(G/A)58.8/208/110.8(4)電阻(Ω)8.2/29.1/8.2(5)最大加速度(G)71.7/71.5/135(6)尋找時(shí)間(ms)8.0/8.0/5.8(7)能源消耗(比值)1.00/0.34/1.00為了比較的目的，使用示于圖4-6的雙線圈致動(dòng)器的類型2，被設(shè)計(jì)成能夠獲得與使用示于圖1的單個(gè)線圈致動(dòng)器的類型1相同的加速度和尋找時(shí)間。在這種情況下，類型2的電力消耗是類型1的大約1/3，這是通過(guò)增加線圈體積和優(yōu)化慣性矩得以實(shí)現(xiàn)的。
相反地，類型3被設(shè)計(jì)成類型1消耗相同數(shù)量的電力。除了線圈線直徑以外，類型3的致動(dòng)器與類型2的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)幾乎一樣；因此，類型3的線圈的電阻不同于類型2。在這種情況下，類型3與類型1和類型2相比，有較高的加速度，從而有較短的尋找時(shí)間。尤其是，只有5.8毫秒(ms)的微乎尋常短的尋找時(shí)間，這個(gè)值比類型1和類型2短了2.2毫秒(ms)。
因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的致動(dòng)器(即類型1)，根據(jù)市場(chǎng)需要，有可能既提供一種改進(jìn)了的低速類型的致動(dòng)器(類型2)又提供一種改進(jìn)了的高速類型(類型3)的致動(dòng)器，即，類型2的盤驅(qū)動(dòng)器提供給那些需要低的電消耗而又維持至少是傳統(tǒng)致動(dòng)器(即類型1)所具有的加速度和尋找時(shí)間的用戶，類型3的盤驅(qū)動(dòng)器被提供給那些需要比傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器(即類型1)更高的尋找速度而不增加電力消耗的用戶。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)活動(dòng)線圈致動(dòng)器，用于在盤驅(qū)動(dòng)器中，有選擇地將一個(gè)讀/寫頭相對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤媒體定位，所說(shuō)致動(dòng)器包括一個(gè)托架，它可繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有一個(gè)用于支承上述讀/寫頭的托架臂；一對(duì)軛板，它們固定在上述盤驅(qū)動(dòng)器上，并相互間隔；一對(duì)磁鐵，它們固定在所說(shuō)的一對(duì)軛板之間，并分別具有平表面，這兩個(gè)平表面與上述軸線垂直且相互面對(duì)，在其間具有空隙；一對(duì)扁形線圈，安裝于所說(shuō)托架上并至少有一部分置于所說(shuō)的一對(duì)磁鐵的兩平表面之間的空隙內(nèi)，而且面對(duì)所說(shuō)一對(duì)磁鐵的兩平表面，該一對(duì)扁形線圈可沿所說(shuō)磁鐵的平表面相對(duì)其運(yùn)動(dòng)通過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程；上述扁形線圈，借助于所說(shuō)一對(duì)磁鐵，在一基本上平等于一條第一線和方向產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，上述第一線垂直于上述軸線并通過(guò)上述軸線和上述讀/寫頭。
2.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于上述一對(duì)扁形線圈相對(duì)一平面在其相對(duì)的兩則對(duì)稱設(shè)置，上述平面基本上包含有上述軸線和上述第一線，上述一對(duì)扁形線圈分別產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力基本上相互反向相對(duì)上述平面對(duì)稱。
3.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于上述一對(duì)扁形線圈相對(duì)一平面在其相對(duì)的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置，上述平面基本上包括上述軸線，并且角度傾斜偏離上述第一線且朝向上述旋轉(zhuǎn)盤媒體的中心，上述一對(duì)扁形線圈分別產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力基本上相互反向且相對(duì)上述平面對(duì)稱。
4.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于每個(gè)線圈一個(gè)第一部分，該第一部分在基本上垂直于上述第一線的方向上延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的致動(dòng)器，其特征在于每個(gè)線圈進(jìn)一步包括一個(gè)第二部分，該第二部分與上述第一部分相隔，上述第一和第二部分相對(duì)上述旋轉(zhuǎn)盤媒體的位置，分別與其較近和較遠(yuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)扁形線圈的第二部分在基本上垂直于上述第一線的方向上延伸。
7.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)扁形線圈的第二部分在一個(gè)方向上延伸，該方向與一個(gè)經(jīng)向方向傾斜，傾斜角至多為30°，該徑向方向是相對(duì)上述軸線的，且與上述第一線垂直。
8.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)器，其特征在于相對(duì)一個(gè)含有上述軸線且垂直于上述第一線的平面，所說(shuō)扁形線圈的第一部分以一預(yù)定的偏置量偏離上述平面，并且位于上述平面的遠(yuǎn)離上述讀/寫頭的一側(cè)。
9.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于每個(gè)扁形線圈包括一個(gè)第一部分和一個(gè)第二部分，上述第一部分和第二部分相互間傾斜呈角發(fā)散狀，并且相對(duì)一平面，呈反向擴(kuò)張角狀，該平面垂直于上述第一線且位于上述第一和第二部分之間。
10.如權(quán)利要求9所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)平面沿上述第一線在一遠(yuǎn)離上述讀/寫頭的方向上偏離上述的軸線。
11.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于每一個(gè)所說(shuō)磁鐵均有四個(gè)磁極，在上述扁形線圈的運(yùn)動(dòng)行程方向上，上述四個(gè)磁極基本上等間隔劃分。
12.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于每一個(gè)所說(shuō)磁鐵包括一個(gè)相應(yīng)的中心磁極和相應(yīng)的一對(duì)相對(duì)的端部磁極，上述中心磁極和上述端部磁極借助上述中心磁極互連成一體，且形狀與上述扁形線圈的運(yùn)動(dòng)行程一致，上述端部磁極的長(zhǎng)度相等，而上述中心磁極長(zhǎng)度基本上為每個(gè)上述端部磁極的兩倍。
13.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于它還包括一對(duì)側(cè)軛塊，分別將上述一對(duì)軛板之一的相對(duì)的端部與另一軛板對(duì)應(yīng)的端部相連接；一個(gè)后軛塊，將上述一對(duì)軛板之一的中心部分與另一軛板的中心部分相連，并位于上述扁形線圈的運(yùn)動(dòng)行程之外。
14.一種旋轉(zhuǎn)活動(dòng)線圈致動(dòng)器，用于在盤驅(qū)動(dòng)器中，有選擇地將一個(gè)讀/寫頭相對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤媒體定位，所說(shuō)致動(dòng)器包括一個(gè)托架，它可繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有一個(gè)用于支承上述讀/寫頭的托架臂；一對(duì)軛板，它們固定在上述盤驅(qū)動(dòng)器上，并相互間隔；一對(duì)磁鐵，它們固定在所說(shuō)的一對(duì)軛板之間，并分別具有平表面，這兩個(gè)平表面與上述軸線垂直且相互面對(duì)，在其間具有空隙；一對(duì)扁形線圈，安裝于所說(shuō)托架上并至少有一部分置于所說(shuō)的一對(duì)磁鐵的兩平表面之間的空隙內(nèi)，而且面對(duì)所說(shuō)一對(duì)磁鐵的平表面，該扁形線圈可沿所說(shuō)磁鐵的平表面相對(duì)其運(yùn)動(dòng)通過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程；所說(shuō)扁形線圈，借助于所說(shuō)一對(duì)磁鐵，在一基本上平行于一條第一線的方向產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，上述第一線垂直于上述軸線并通過(guò)上述軸線和上述讀/寫頭。
15.如權(quán)利要求14所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)扇形線圈基本上是梯形形狀。
16.如權(quán)利要求15所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)扁形線圈包括一個(gè)第一部分和一個(gè)與上述第一部分相隔的第二部分，上述第一和第二部分相對(duì)上述旋轉(zhuǎn)盤媒體的位置，分別與其較近和較遠(yuǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，其特征在于相對(duì)于一個(gè)含有上述軸線且垂直于上述第一線的平面，所說(shuō)扁形線圈的第一部分以一預(yù)定的偏置量偏離上述平面，并且偏離上述平面的遠(yuǎn)離上述讀/寫的一側(cè)。
18.如權(quán)利要求15所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)扁形線圈相對(duì)一個(gè)第一平面對(duì)稱設(shè)置，上述第一平面基本上包括上述軸線和上述第一線。
19.如權(quán)利要求18所述的致動(dòng)器，其特征在于上述第一平面通過(guò)上述軸線，并且傾斜偏離上述第一線，趨向上述旋轉(zhuǎn)盤媒體的中心。
20.如權(quán)利要求15所述的致動(dòng)器，其特征在于每一個(gè)所說(shuō)磁鐵均成形為弧狀，其寬度在一個(gè)經(jīng)向方向逐漸變化，在其中心部分寬度相對(duì)較小，在其相對(duì)的側(cè)部寬度相對(duì)較大。
21.如權(quán)利要求20所述的致動(dòng)器，其特征在于每一個(gè)所說(shuō)磁鐵具有一個(gè)圍繞上述軸線的半橢圓內(nèi)邊緣和一個(gè)半圓外邊緣。
22.如權(quán)利要求15所述的致動(dòng)器，其特征在于它還包括一個(gè)基本上呈梯形的座，所說(shuō)扁形線圈圍繞上述座。
23.如權(quán)利要求22所述的致動(dòng)器，其特征在于所說(shuō)座有一個(gè)孔。
24.一種旋轉(zhuǎn)活動(dòng)線圈致動(dòng)器，用于在盤驅(qū)動(dòng)器中，有選擇地將一個(gè)讀/寫頭相對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤媒體定位，所說(shuō)致動(dòng)器包括一個(gè)托架，它可繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有一個(gè)用于支承上述讀/寫頭的托架臂；一個(gè)磁鐵；一個(gè)線圈，它借助于所說(shuō)磁鐵產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力；連接裝置，具有預(yù)定的彈性，將所說(shuō)線圈連接到所說(shuō)臂上。
25.一種旋轉(zhuǎn)活動(dòng)線圈致動(dòng)器，用于在一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中有選擇地定位一個(gè)讀/寫頭，所說(shuō)致動(dòng)器包括一個(gè)托架，它被安裝用于實(shí)現(xiàn)繞一個(gè)定向于一個(gè)第一方向的托架軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它具有一個(gè)相對(duì)上述托架臂徑向延伸的托架臂，該托架臂具有支承上述讀/寫頭的一個(gè)自由端；一對(duì)上、下軛板，被安裝在上述盤驅(qū)動(dòng)器中的固定位置上，且在上述第一方向上相互間隔從而在其間構(gòu)成一個(gè)第一空隙；一對(duì)上、下磁鐵，被安裝在所說(shuō)一對(duì)上、下軛板之間并分別與其鄰近的固定位置處，所說(shuō)上、下磁鐵具有相應(yīng)的平表面，上述相應(yīng)的平表面垂直于上述托架軸線且相互平行，在上述第一方向上相互間隔，并在其間構(gòu)成一個(gè)第二空隙；一個(gè)第一扁形線圈，它安裝于所說(shuō)托架上并具有相應(yīng)的分別位于上，下公共表面上的上、下表面，上述上、下公共平面垂直于上述托架軸線，上述扁形線圈至少有一部分被置于上述第二空隙間，并且相對(duì)所說(shuō)上、下磁鐵的相應(yīng)的平表面呈相互間隔且面對(duì)的位置關(guān)系，上述扁形線圈可動(dòng)，可繞上述托架軸線與上述托架一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而，可相對(duì)所說(shuō)上、下磁鐵的相應(yīng)平表面沿一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程運(yùn)動(dòng)；上述第一扁形線圈，它導(dǎo)電流并產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，并借助于一個(gè)據(jù)說(shuō)上、下磁鐵的相應(yīng)的磁場(chǎng)，產(chǎn)生一個(gè)基本上平行于一條帶一線的驅(qū)動(dòng)力，以有選擇地驅(qū)動(dòng)上述托架繞上述軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上述第一線與上述托架軸線垂直相交并通向上述讀/寫頭。
26.如權(quán)利要求25所述的致動(dòng)器，其特征在于上述第一線通過(guò)上述托架軸線。
27.如權(quán)利要求25所述的致動(dòng)器，其特征在于上述盤驅(qū)動(dòng)器容納并驅(qū)動(dòng)一個(gè)具有記錄媒體表面并具有圓形周邊的旋轉(zhuǎn)盤，使其繞盤旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，上述盤旋轉(zhuǎn)軸線相距上述托架軸線的距離基本上相應(yīng)于上述托架軸線至上述讀/寫頭的距離，上述托架通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)行程的運(yùn)動(dòng)相應(yīng)地使上述讀/寫頭通過(guò)一個(gè)基本上為徑向的讀/寫頭尋找運(yùn)動(dòng)行程，該尋找運(yùn)動(dòng)行程在一個(gè)臨近盤軸線的內(nèi)位置和一個(gè)臨近盤的周邊的外位置間延伸；上述第一線與上述托架軸線垂直相交，并通過(guò)上述讀/寫頭，基本上與上述托架臂中心線重合。
28.如權(quán)利要求25所述的致動(dòng)器，其特征在于上述盤驅(qū)動(dòng)器容納并驅(qū)動(dòng)一個(gè)具有記錄媒體表面并具有圓形周邊的旋轉(zhuǎn)盤，使其繞盤旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，上述盤旋轉(zhuǎn)軸線相距上述托架軸線的距離基本上相應(yīng)于上述托架軸線至上述讀/寫頭的距離，上述托架通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)行程的運(yùn)動(dòng)相應(yīng)地使上述讀/寫頭通過(guò)一個(gè)基本上為徑向的讀/寫頭尋找運(yùn)動(dòng)行程，該尋找運(yùn)動(dòng)行程在一個(gè)臨近盤軸線的內(nèi)位置和一個(gè)臨近盤的周邊的外位置間延伸；上述第一線與上述托架軸線垂直相交，并且，相對(duì)上述托架臂中心線角度傾斜，在沿上述讀/寫頭尋找運(yùn)動(dòng)行程的由上述盤周邊至盤軸線的方向上。
29.如權(quán)利要求25所述的致動(dòng)器，其特征在于，它還包括一個(gè)第二扁形線圈，它裝在形狀與上述第一扁形線圈形狀互補(bǔ)的所說(shuō)托架上，上述第一和第二扁形線圈在一個(gè)橫向方向上相距一個(gè)平面相對(duì)而置，上述平面含有上述軸線和第一線上述第一和第二線圈共同導(dǎo)電，并且，借助于所說(shuō)上和下磁鐵的相應(yīng)的磁場(chǎng)，產(chǎn)生各自的磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生各自的、反向的第一和第二驅(qū)動(dòng)力，上述第一和第二驅(qū)動(dòng)力平行于上述第一線且位于其兩側(cè)，該兩驅(qū)動(dòng)力相加合成，從而有選擇地驅(qū)動(dòng)上述托架繞上述軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
30.如權(quán)利要求29所述的致動(dòng)器，其特征在于上述第一線通過(guò)上述托架軸線。
31.如權(quán)利要求29所述的致動(dòng)器，其特征在于上述盤驅(qū)動(dòng)器容納并驅(qū)動(dòng)一個(gè)具有記錄媒體表面并具有圓形周邊的旋轉(zhuǎn)盤，使其繞盤旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，上述盤旋轉(zhuǎn)軸線相距上述托架軸線的距離基本上相應(yīng)于上述托架軸線至上述讀/寫頭的距離，上述托架通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)行程的運(yùn)動(dòng)相應(yīng)地使上述讀/寫頭通過(guò)一個(gè)基本上為徑向的讀/寫頭尋找運(yùn)動(dòng)行程，該尋找運(yùn)動(dòng)行程在一個(gè)臨近盤軸線的內(nèi)位置和一個(gè)臨近盤的周邊的外位置間延伸；上述第一線與上述托架軸線垂直相交，并通過(guò)上述讀/寫頭，基本上與上述托架臂中心線重合。
32.如權(quán)利要求29所述的致動(dòng)器，其特征在于上述盤驅(qū)動(dòng)器容納并驅(qū)動(dòng)一個(gè)具有記錄媒體表面并具有圓形周邊的旋轉(zhuǎn)盤，使其繞盤旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，上述盤旋轉(zhuǎn)軸線相距上述托架軸線的距離基本上相應(yīng)于上述托架軸線至上述讀/寫頭的距離，上述托架通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)行程的運(yùn)動(dòng)相應(yīng)地使上述讀/寫頭通過(guò)一個(gè)基本上為徑向的讀/寫頭尋找運(yùn)動(dòng)行程，該尋找運(yùn)動(dòng)行程在一個(gè)臨近盤軸線的內(nèi)位置和一個(gè)臨近盤的周邊的外位置間延伸；上述第一線與上述托架軸線垂直相交，并且，相對(duì)上述托架臂中心線角度傾斜，在沿上述讀/寫頭尋找運(yùn)動(dòng)行程的由上述盤周邊至盤軸線的方向上。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)活動(dòng)線圈致動(dòng)器，在盤驅(qū)動(dòng)器中有選擇地將讀/寫頭相對(duì)盤媒體定位，托架可繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有托架臂支承上述頭。一對(duì)磁鐵，置于磁軛結(jié)構(gòu)內(nèi)相隔，具有相隔的垂直于軸線的平表面并在其間構(gòu)成空隙。扁形線圈結(jié)構(gòu)，包括一或一對(duì)扁形線圈，安裝于托架上并至少部分置于位于磁鐵的相對(duì)平表面內(nèi)的空隙內(nèi)，以便可沿一運(yùn)動(dòng)行程相對(duì)磁鐵運(yùn)動(dòng)。借助于磁鐵，扁形線圈結(jié)構(gòu)在一個(gè)基本上平行于第一線的方向產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，第一線垂直于軸線。
文檔編號(hào)G11B21/08GK1149744SQ9610627
公開日1997年5月14日 申請(qǐng)日期1996年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者有賀敬治, 黑羽康雅, 山田朋良 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社