快速訪問軟盤機磁夾定位用的音圈電動機
盧 萍 張江陵（華中理工大學武漢430074）
摘 要 根據軟盤機快速訪問的要求，提出采用音圈電動機驅動磁頭定位機構，并對音圈電動機結構、氣隙磁場、音圈等作了設計與計算，同時，給出了一種音圈電動機控制系統，對其定位信號及快速定位機理進行了分析。
敘 詞 音圈電動機磁路結構設計計算控制系統
1引 言
近年，由于電子計算機性能的不斷提高，強烈要求縮短軟盤機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，實用化軟盤機磁頭定位機構均采用步進電機驅動，這使得軟盤機的工作速度慢，遠遠跟不上計算機主機的速度，因為在步進電機驅動方式中，找道是靠步進電機一步一步完成的，結果，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一步提高，因為其定位精度主要靠步進電機的步距精度和傳動機構精度維持，但是定位系統本身的精度誤差、盤片熱膨脹效應以及外界振動因素的影響，將會產生嚴重偏道現象，由于未設置位置反饋信號，一旦嚴重偏道發生，定位系統是無能為力的。因此，在大容量快速訪問軟盤機的研究中，采用音圈電機驅動磁頭定位機構。為了縮短找道時間，要求音圈電杌的推力大，運動體質量輕，電阻電感等電氣參數滿足伺服控制系統要求，諧振頻率高，以滿足系統穩定性的要求。本文介紹音圈電機結構、特性和控制系統。
2磁路結構
以上所描述的特性，要通過所設計的磁路而獲得，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。這種雙磁路結構漏磁小，工作氣隙磁密均勻性好。音圈位于上、下磁鋼的間隙之中，通過連接件與取數臂相連。當線圈中通以電流時，磁頭就直線運動至需要的磁道，這一運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（銅套），這是為減小動圈電感而設計的。動圈中的電流在銅套上感應產生環形電流，環形電流產生的磁通就能抵消動圈電流產生的磁通，這樣，磁路中動圈電感就能減小。
3磁路設計
希望平均存取時間達到25ms，為了達到這個要求，所需的****力f為[l]：
力常數的增加可通過增大線圈匝數以及提高工作氣隙磁密實現，但線圈匝數的增加，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的****方法。這種電機采用磁鋼激勵，所以選擇的磁鋼材料乃是關鍵所在。軟盤機正朝著微型化發展，標準的88. 9mm軟盤機只有25. 4mm高，可見，所選磁鋼必須有極好的性能。經過分析和比較，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d(hd，bd)的位置為：
算得l0≈2. 6mm，為適當提高工作氣隙磁密，定磁鋼厚為3mm，根據空間和行程的要求，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n=154，采用銅線繞制。假定****電流為1a，工作循環為百分之50，已知銅的導電率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據扇區之間的伺服信息。 |
