高密度光学头悬线式力矩器动态特性的研究

发布时间：2020-07-25 08:19

【摘要】： 力矩器是光学头中的实际执行部件,其工作带宽决定了伺服稳定性,随着光盘系统读取速度的提高,力矩器的动态特性急需提高。另一方面,由于力矩器空间磁场的不均匀性及其装配误差影响,使得力矩器上产生了驱动串扰力和力矩,激励了力矩器在扭转、俯仰和偏转方向的串扰运动,从而极大地影响其动态性能。针对该领域的研究国内尚为空白,严重制约着我国光盘产业的发展,本论文以应用最广泛的二维悬线式力矩器为对象,采用仿真和实验相结合的方式,研究各种设计和工艺因素对其动态性能的影响。本论文建立了力矩器空间电磁场模型,分析了不同运动状态下力矩器的驱动串扰现象,并研究了驱动串扰程度和力矩器结构设计参数的关系。系统性地建立了力矩器的三自由度动力学模型,得到了力矩器系统的传递矩阵,从而准确描述了包含聚焦、循迹和倾斜方向串扰运动在内的力矩器完整的空间运动关系。针对力矩器设计需要,建立了模型中的等效刚度系数和等效阻尼系数与力矩器基本设计参数之间的直接联系。本研究采用参数化建模方法建立了力矩器有限元模型,并对其进行了各种仿真分析。通过实验校正,得到了符合实际的仿真响应曲线。该模型可以作为力矩器设计验证及特性改进的研究平台,对建立刻录光学头和蓝光光学头中的力矩器仿真模型也具有重要参考价值。本论文使用有限元仿真方法研究了力矩器的中低频和高频动态特性,分析了扭转、俯仰、偏转共振以及弹性共振的产生机理及抑制途径,分析出多种设计参数对动态特性的影响,通过采用有限元仿真和灵敏度分析法相结合的方式优化结构设计,改善力矩器的高频动态特性,使聚焦和循迹方向的二次共振频率分别提高了6.6%和17.5%,明显提高了力矩器高频动态性能,同时本文总结出力矩器动态特性的设计准则和改善动态特性的途径。本论文以有限元仿真并结合田口实验设计方法和数学统计原理,系统地研究了力矩器生产过程中7种工艺因素误差对力矩器性能参数的影响,分析得出每种参数的主要影响因素及其影响贡献率,确定了其中最关键的工艺因素,对于力矩器大规模生产中关键性能指标的有效控制具有重要的工程指导意义。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ591
【图文】：

示意图,磁路,力矩器,示意图

(a) 力矩器磁路 (b) 使用该磁路的力矩器图 1.1 新型磁路示意图K.H.Park 等人提出了一种将动磁铁型力矩器和动线圈型力矩器结合成的混合型力矩器，如图 1.2 所示，该力矩器优点为：通过减小气隙来高力矩器的驱动力和振动特性；抑制了聚焦和循迹线圈之间的相互干；减小了系统的质量，提高了系统的刚度，有效地提高了其谐振频率[5]。

示意图,力矩器,混合型,示意图

(a) 力矩器磁路 (b) 使用该磁路的力矩器图 1.1 新型磁路示意图K.H.Park 等人提出了一种将动磁铁型力矩器和动线圈型力矩器结合的混合型力矩器，如图 1.2 所示，该力矩器优点为：通过减小气隙力矩器的驱动力和振动特性；抑制了聚焦和循迹线圈之间的相互干小了系统的质量，提高了系统的刚度，有效地提高了其谐振频率[

结构布局,力矩器,二维,杠杆式

图 1.3 双物镜铰链杠杆式二维力矩器本索尼公司的 Gakuji HASHIMOYO 等人设计了缩微型二维力矩4 所示，使用 φ1 .5mm有效口径、仅重 4.5mg 的物镜，减小了光体尺寸，提高了传输速率[11]。力矩器可动部的尺寸为 3.2 mm × 6.4mm，由于其小而轻的设计，二次共振频率达到了 70写 23.3G 容量的相变光盘，数据传输率达到 140Mbps。上代表了国际上的研究现状，各种新型力矩器一时还不适宜大增加辅助磁铁的方式提高带宽对力矩器和光学头的结构布局适合我国力矩器的实际生产状况。然目前国内有一些生产力矩器的厂家，但普遍存在的问题是缺自主设计能力，其主要产品基本都是使用国外厂家成熟的方制阶段，开发自有新产品的能力不足。器的设计和开发技术为国外大企业所掌握，由于工业技术保内厂家无法得到核心技术，相关的文献资料非常缺乏。即使

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