快速訪問軟盤機(jī)磁夾定位用的音圈電動機(jī)
盧 萍 張江陵（華中理工大學(xué)武漢430074）
摘 要 根據(jù)軟盤機(jī)快速訪問的要求，提出采用音圈電動機(jī)驅(qū)動磁頭定位機(jī)構(gòu)，并對音圈電動機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁場、音圈等作了設(shè)計與計算，同時，給出了一種音圈電動機(jī)控制系統(tǒng)，對其定位信號及快速定位機(jī)理進(jìn)行了分析。
敘 詞 音圈電動機(jī)磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計計算控制系統(tǒng)
1引 言
近年，由于電子計算機(jī)性能的不斷提高，強(qiáng)烈要求縮短軟盤機(jī)的存取時間和提高存貯容量。更短的存取時間和更大的道密度均靠磁頭定位性能的提高而獲得。目前，實(shí)用化軟盤機(jī)磁頭定位機(jī)構(gòu)均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，這使得軟盤機(jī)的工作速度慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上計算機(jī)主機(jī)的速度，因?yàn)樵诓竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式中，找道是靠步進(jìn)電機(jī)一步一步完成的，結(jié)果，道密度越高，找道時間越長。同時，這種定位方式限制了道密度的進(jìn)一步提高，因?yàn)槠涠ㄎ痪戎饕坎竭M(jìn)電機(jī)的步距精度和傳動機(jī)構(gòu)精度維持，但是定位系統(tǒng)本身的精度誤差、盤片熱膨脹效應(yīng)以及外界振動因素的影響，將會產(chǎn)生嚴(yán)重偏道現(xiàn)象，由于未設(shè)置位置反饋信號，一旦嚴(yán)重偏道發(fā)生，定位系統(tǒng)是無能為力的。因此，在大容量快速訪問軟盤機(jī)的研究中，采用音圈電機(jī)驅(qū)動磁頭定位機(jī)構(gòu)。為了縮短找道時間，要求音圈電杌的推力大，運(yùn)動體質(zhì)量輕，電阻電感等電氣參數(shù)滿足伺服控制系統(tǒng)要求，諧振頻率高，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。本文介紹音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)、特性和控制系統(tǒng)。
2磁路結(jié)構(gòu)
以上所描述的特性，要通過所設(shè)計的磁路而獲得，如圖1所示。兩塊磁鋼分別粘在e型鐵心的兩邊，磁通的方向沿著磁鋼的厚度方向通過。磁路分為兩路，一路由間隙、e型鐵心返回磁鋼。一路由間隙、e型鐵心的心柱、極板近回磁鋼。這種雙磁路結(jié)構(gòu)漏磁小，工作氣隙磁密均勻性好。音圈位于上、下磁鋼的間隙之中，通過連接件與取數(shù)臂相連。當(dāng)線圈中通以電流時，磁頭就直線運(yùn)動至需要的磁道，這一運(yùn)動受速度和位置的反饋控制。e型鐵心的心柱套了一個很薄的短路環(huán)（銅套），這是為減小動圈電感而設(shè)計的。動圈中的電流在銅套上感應(yīng)產(chǎn)生環(huán)形電流，環(huán)形電流產(chǎn)生的磁通就能抵消動圈電流產(chǎn)生的磁通，這樣，磁路中動圈電感就能減小。
3磁路設(shè)計
希望平均存取時間達(dá)到25ms，為了達(dá)到這個要求，所需的****力f為[l]：
力常數(shù)的增加可通過增大線圈匝數(shù)以及提高工作氣隙磁密實(shí)現(xiàn)，但線圈匝數(shù)的增加，使電感增大，帶寬變窄，且體積增大，因此，提高工作氣隙磁密是增加力常數(shù)的****方法。這種電機(jī)采用磁鋼激勵，所以選擇的磁鋼材料乃是關(guān)鍵所在。軟盤機(jī)正朝著微型化發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)的88. 9mm軟盤機(jī)只有25. 4mm高，可見，所選磁鋼必須有極好的性能。經(jīng)過分析和比較，選用br=1.17t的鈹鐵硼jdntb-35永磁體，其去磁曲線是一直線，因此****磁能積點(diǎn)d(hd，bd)的位置為：
算得l0≈2. 6mm，為適當(dāng)提高工作氣隙磁密，定磁鋼厚為3mm，根據(jù)空間和行程的要求，定磁鋼寬為18mm，長為24mm。
由前述知bl= 2n/a，算得線圈有效長度l=5. 56m，線圈匝數(shù)n=154，采用銅線繞制。假定****電流為1a，工作循環(huán)為百分之50，已知銅的導(dǎo)電率0．05mmz/a，則所需線面積s為：
因此，線徑d=0. 178mm，薄絕緣0. 24mm的自粘直焊漆包圓銅線，密繞10層，每層20、21匝相隔，共205匝，可算得工作氣隙長度l線圈厚度十內(nèi)氣隙十外氣隙=3. 1mm，假定相符。
4定位信號
磁頭速度和位置的檢測是采用刻錄在數(shù)據(jù)扇區(qū)之間的伺服信息。 |
