【摘要】： 力矩器是光學(xué)頭中的實際執(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,激勵了力矩器在扭轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)方向的串?dāng)_運動,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,采用仿真和實驗相結(jié)合的方式,研究各種設(shè)計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)_運動在內(nèi)的力矩器完整的空間運動關(guān)系。針對力矩器設(shè)計需要,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。通過實驗校正,得到了符合實際的仿真響應(yīng)曲線。該模型可以作為力矩器設(shè)計驗證及特性改進(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)生機理及抑制途徑,分析出多種設(shè)計參數(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,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,同時本文總結(jié)出力矩器動態(tài)特性的設(shè)計準(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)合田口實驗設(shè)計方法和數(shù)學(xué)統(tǒng)計原理,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，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