【摘要】： 力矩器是光學(xué)頭中的實(shí)際執(zhí)行部件,其工作帶寬決定了伺服穩(wěn)定性,隨著光盤系統(tǒng)讀取速度的提高,力矩器的動態(tài)特性急需提高。另一方面,由于力矩器空間磁場的不均勻性及其裝配誤差影響,使得力矩器上產(chǎn)生了驅(qū)動串?dāng)_力和力矩,激勵(lì)了力矩器在扭轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)方向的串?dāng)_運(yùn)動,從而極大地影響其動態(tài)性能。針對該領(lǐng)域的研究國內(nèi)尚為空白,嚴(yán)重制約著我國光盤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,本論文以應(yīng)用最廣泛的二維懸線式力矩器為對象,采用仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,研究各種設(shè)計(jì)和工藝因素對其動態(tài)性能的影響。 本論文建立了力矩器空間電磁場模型,分析了不同運(yùn)動狀態(tài)下力矩器的驅(qū)動串?dāng)_現(xiàn)象,并研究了驅(qū)動串?dāng)_程度和力矩器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系。系統(tǒng)性地建立了力矩器的三自由度動力學(xué)模型,得到了力矩器系統(tǒng)的傳遞矩陣,從而準(zhǔn)確描述了包含聚焦、循跡和傾斜方向串?dāng)_運(yùn)動在內(nèi)的力矩器完整的空間運(yùn)動關(guān)系。針對力矩器設(shè)計(jì)需要,建立了模型中的等效剛度系數(shù)和等效阻尼系數(shù)與力矩器基本設(shè)計(jì)參數(shù)之間的直接聯(lián)系。 本研究采用參數(shù)化建模方法建立了力矩器有限元模型,并對其進(jìn)行了各種仿真分析。通過實(shí)驗(yàn)校正,得到了符合實(shí)際的仿真響應(yīng)曲線。該模型可以作為力矩器設(shè)計(jì)驗(yàn)證及特性改進(jìn)的研究平臺,對建立刻錄光學(xué)頭和藍(lán)光光學(xué)頭中的力矩器仿真模型也具有重要參考價(jià)值。 本論文使用有限元仿真方法研究了力矩器的中低頻和高頻動態(tài)特性,分析了扭轉(zhuǎn)、俯仰、偏轉(zhuǎn)共振以及彈性共振的產(chǎn)生機(jī)理及抑制途徑,分析出多種設(shè)計(jì)參數(shù)對動態(tài)特性的影響,通過采用有限元仿真和靈敏度分析法相結(jié)合的方式優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),改善力矩器的高頻動態(tài)特性,使聚焦和循跡方向的二次共振頻率分別提高了6.6%和17.5%,明顯提高了力矩器高頻動態(tài)性能,同時(shí)本文總結(jié)出力矩器動態(tài)特性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和改善動態(tài)特性的途徑。 本論文以有限元仿真并結(jié)合田口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)原理,系統(tǒng)地研究了力矩器生產(chǎn)過程中7種工藝因素誤差對力矩器性能參數(shù)的影響,分析得出每種參數(shù)的主要影響因素及其影響貢獻(xiàn)率,確定了其中最關(guān)鍵的工藝因素,對于力矩器大規(guī)模生產(chǎn)中關(guān)鍵性能指標(biāo)的有效控制具有重要的工程指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TQ591
【圖文】：

(a) 力矩器磁路 (b) 使用該磁路的力矩器圖 1.1 新型磁路示意圖K.H.Park 等人提出了一種將動磁鐵型力矩器和動線圈型力矩器結(jié)合成的混合型力矩器，如圖 1.2 所示，該力矩器優(yōu)點(diǎn)為：通過減小氣隙來高力矩器的驅(qū)動力和振動特性；抑制了聚焦和循跡線圈之間的相互干；減小了系統(tǒng)的質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的剛度，有效地提高了其諧振頻率[5]。

(a) 力矩器磁路 (b) 使用該磁路的力矩器圖 1.1 新型磁路示意圖K.H.Park 等人提出了一種將動磁鐵型力矩器和動線圈型力矩器結(jié)合的混合型力矩器，如圖 1.2 所示，該力矩器優(yōu)點(diǎn)為：通過減小氣隙力矩器的驅(qū)動力和振動特性；抑制了聚焦和循跡線圈之間的相互干小了系統(tǒng)的質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的剛度，有效地提高了其諧振頻率[

圖 1.3 雙物鏡鉸鏈杠桿式二維力矩器本索尼公司的 Gakuji HASHIMOYO 等人設(shè)計(jì)了縮微型二維力矩4 所示，使用 φ1 .5mm有效口徑、僅重 4.5mg 的物鏡，減小了光體尺寸，提高了傳輸速率[11]。力矩器可動部的尺寸為 3.2 mm × 6.4mm，由于其小而輕的設(shè)計(jì)，二次共振頻率達(dá)到了 70寫 23.3G 容量的相變光盤，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到 140Mbps。上代表了國際上的研究現(xiàn)狀，各種新型力矩器一時(shí)還不適宜大增加輔助磁鐵的方式提高帶寬對力矩器和光學(xué)頭的結(jié)構(gòu)布局適合我國力矩器的實(shí)際生產(chǎn)狀況。然目前國內(nèi)有一些生產(chǎn)力矩器的廠家，但普遍存在的問題是缺自主設(shè)計(jì)能力，其主要產(chǎn)品基本都是使用國外廠家成熟的方制階段，開發(fā)自有新產(chǎn)品的能力不足。器的設(shè)計(jì)和開發(fā)技術(shù)為國外大企業(yè)所掌握，由于工業(yè)技術(shù)保內(nèi)廠家無法得到核心技術(shù)，相關(guān)的文獻(xiàn)資料非常缺乏。即使

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本文編號：2769569