為了實(shí)現(xiàn)單碟硬盤（HDD）容量越來越高的需求，HDD應(yīng)具有極高的磁道密度，這需要一個(gè)具有高伺服帶寬的磁頭定位系統(tǒng)。國際上許多研究者致力于提高磁頭定位系統(tǒng)的伺服帶寬117.其中一種方法是使用雙級驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一音圈電機(jī)（VCM）驅(qū)動(dòng)器為第一級，微型驅(qū)動(dòng)器為第二級1451；另一種方法是改善傳統(tǒng)的單級VCM驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械動(dòng)力113671.對于雙級驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，必須對第一級驅(qū)動(dòng)進(jìn)行極體的暴露會給驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)和大改進(jìn)，得到高的機(jī)械帶寬才能改善整個(gè)系統(tǒng)的性能。而對于單級定位，已開發(fā)出一種高度改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以支持高達(dá)100kTPI以上的磁道密度，這種方法既節(jié)約制造和裝配的成本又非?？煽?。這樣基于VCM驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生正交力或純力矩是增加機(jī)械帶寬的有效途梗13.由于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器固有的中頻帶共振嚴(yán)重限制了伺服帶寬（大約為驅(qū)動(dòng)器主共振頻率的20%）因而使得讀寫頭跟蹤系統(tǒng)無法達(dá)到硬盤驅(qū)動(dòng)高TIP刻錄的要求。在這些難以預(yù)料的中頻帶共振中，橫向準(zhǔn)剛性體震動(dòng)模式（QR模式）是磁頭定位系統(tǒng)的伺服帶寬受到限制的主要因素。而QR模式主要是由中樞軸承的彈力和驅(qū)動(dòng)器活動(dòng)部件的質(zhì)量產(chǎn)生的。對于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器，QR模式通常在3內(nèi)。另外，第一橫向面內(nèi)彎曲震動(dòng)模式是影響伺服帶寬的又一個(gè)因素，通常位于7~10kHz.QR模式的低頻明顯限制了由傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)組件支撐的伺服系統(tǒng)的帶寬。因此增加磁頭定位系統(tǒng)伺服帶寬的關(guān)鍵在于盡量減少或者完全去除QR模式。
本文介紹了一種帶有新型線圈磁體結(jié)構(gòu)的高帶寬動(dòng)圈式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以產(chǎn)生正交力或者純力矩。由于簡單的扁平拉長動(dòng)圈構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器，與硬盤使用的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器一樣簡單。研究表明這種設(shè)計(jì)中由中樞軸承和軸引起的中頻QR模式得到顯著抑制，使得主共振頻率提高到到11kHz如果使用高硬度材料制造臂件，主共振頻率可提高到15kHz. 1驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)造1.1傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)造與缺陷硬盤廣泛采用的傳統(tǒng)動(dòng)圈VCM定位系統(tǒng)如所示。由圖可見，傳統(tǒng)VCM產(chǎn)生的推動(dòng)力Fa在橫向方向有一個(gè)很大的分量。這個(gè)分量在中樞軸承裝配上產(chǎn)生一個(gè)顯著的反作用力Fr，F(xiàn)r激發(fā)橫向的QR模式，嚴(yán)重影響了磁頭定位系統(tǒng)的精確追蹤。
表示傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器自身激發(fā)的兩種具有代表性的共振：QR模式（3~5kHz）和橫向面內(nèi)彎曲模式（7~10kHz）。對應(yīng)的頻率響應(yīng)如所示。由圖可知傳統(tǒng)執(zhí)行器的頻率響應(yīng)特征中有兩個(gè)峰值分別對應(yīng)于QR模式和橫向面內(nèi)彎曲模式。為了充分改進(jìn)單驅(qū)動(dòng)器的性能，尤其是動(dòng)態(tài)特性，從而抑制反作用力激發(fā)的QR模式，研究者采用了許多方法，包括移動(dòng)磁體驅(qū)動(dòng)器中提到的線圈與定位平面的垂直驅(qū)動(dòng)器均不相同。線圈是一個(gè)簡單的扁平拉長動(dòng)圈。永久磁鐵被設(shè)計(jì)為4個(gè)依次緊緊安置在軛面上的可選極，可以通過有4極的磁鐵或者2個(gè)各有2極的磁鐵實(shí)現(xiàn)。單平面驅(qū)動(dòng)音圈與一組磁極的獨(dú)特設(shè)計(jì)加上軛部組件可以在線圈的4個(gè)部分中產(chǎn)生力F1、F2、F3和F4.如所示，這些力與橫向面正交，因此顯著抑制了該面上產(chǎn)生的施加在中樞軸承和軸上的反作用力。理想情況下，由中樞軸承和軸組件產(chǎn)生的中頻帶頻率QR模式可被完全消除。同時(shí)，所使用的平面線圈、永久磁鐵和軛面與傳統(tǒng)VCM中幾乎一樣簡單因此生產(chǎn)和裝配過程也與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器一樣簡單。
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