CN1282953C - 用于光学头致动器的磁铁和使用该磁铁的光学头致动器 - Google Patents

Abstract

一种磁铁，具有面向线圈的表面，电流在线圈内流动，磁铁在其面向线圈的表面法线方向产生朝线圈辐射的磁通量，磁铁包括设置在其表面中部的凹槽。这种磁铁能够产生匀称的磁通量，故通过与电流相互作用能够产生均匀的电磁力。

Description

用于光学头致动器的磁铁和使用该磁铁的光学头致动器

                         发明领域

本发明涉及磁铁，更详细地说涉及能够环绕其本身产生分布更均匀的磁通量的磁铁。

                         背景技术

磁铁用于应用电磁力的装置内，例如光学头致动器中。光学头致动器一般用于记录和再现光盘的光学记录装置中。近几年来，已经减小了光学记录装置的尺寸和CD的存取时间。因此，既要求光学头致动器的尺寸要更小，而且要求其具有更快的光盘跟踪速度。此外，还要求光学头致动器能够再现数字通用盘(DVD)以及最初的压缩盘(CD)。

为了满足这些要求，必须扩展光学头致动器的工作范围或者将其保持在一个通用的水平上。然而，装在光学头致动器内的磁铁所产生的分布不均匀的磁通量，可能产生不匀称的推力，即在磁铁和电流相互作用的期间产生不匀称的电磁力。不匀称的推力可能引起光学头致动器的微小共振。随着光学头致动器光盘存取时间减少，光学头致动器发生的微小共振现象更为严重。

在此，磁通量表示通过由一个闭合曲线限定的表面的磁力线数目。磁通量的国际单位制单位是特斯拉·平方米，也就是韦伯(Wb)。

图1是传统非对称光学头致动器的分解透视图。该光学头致动器上安装有扁平状磁铁；图2是表示一般磁铁的磁通量分布的示意图。参照图1，光学头致动器包括：磁铁11；轭铁13，磁铁11被固定到轭铁13上；底座15，轭铁13安装在底座15上；线圈12，它通过与磁铁11相互作用产生电磁力；线圈架17，它通过与底座15相结合而使线圈12与磁铁11相互作用；安装在线圈架17上的物镜19；以及支承线圈架17的悬架18。

参照图2，每块扁平磁铁11的磁通量集中于磁铁11的中部。越靠近每块磁铁11的两端，每块磁铁11的磁通量密度越低，从而每块磁铁11两端的磁通量分布变得不均匀。

如图2所示，在把磁通量分布不均匀的磁铁装入如图1所示光学头致动器中的情况下，在聚焦方向产生的推力如图3所示，在循轨方向产生的推力如图4所示。在图3和图4中，X轴表示磁铁11面向线圈12的表面的宽度方向，Y轴表示磁铁11面向线圈12的表面的高度方向。

光学头致动器的聚焦和循轨操作由电磁力执行，电磁力是通过装在线圈架17内的线圈12和磁铁11两者之间的相互作用产生的。电磁力可以用公式(1)表示为：

$\begin{array}{c}\stackrel{\→}{F}=I\stackrel{\→}{L}\×\stackrel{\→}{B}\\ \stackrel{\→}{F}=\stackrel{\→}{I}L\×\stackrel{\→}{B}\end{array}---\left(1\right)$

其中，F[N]表示电磁力，I[A]表示电流，L[m]表示线圈12的长度，电流在线圈12内流动，B[T]表示磁场。这里，磁场也就是磁通量密度(B)，表示每单位面积的磁通量，其计量单位是特斯拉。其中，1特斯拉＝1韦伯/平方米。

参照图3，在光学头致动器操作期间，，聚焦方向的推力在磁铁11中部要比磁铁11其余部分大。在此，推力表示产生于线圈12和磁铁11之间的跟踪光学头致动器内的光盘的电磁力。

当线圈12和线圈架17组合件执行对准聚焦(on-focusing)操作以读取光盘资料时，为了跟踪摇摆的光盘，组合件在预定的工作范围操作。在跟踪光盘的操作期间，线圈11和线圈架17组合件在垂直方向相对于磁铁11的中部移动。当线圈12和线圈架17组合件移动至靠近磁铁11的中部时，产生的推力最大。另一方面，当线圈12和线圈架17组合件朝着磁铁11两端移动时，产生的推力最小。

参照图4，当线圈12和线圈架17组合件执行对准循轨(on-tracking)操作时，为了跟踪摇摆的光盘，线圈12和线圈架17组合件在预定的操作区间沿水平方向相对于磁铁11中部移动。在线圈12和线圈架17组合件的对准循轨操作过程中，循轨方向的推力在磁铁11的中部比其它部分大。

在聚焦和循轨方向推力分布不匀称，使得光学头致动器发生微小共振现象。这里，微小共振现象表明，共振现象是由于光盘和光学头致动器的固有频率引起的。光盘微小共振现象意味着光盘操作不稳定。

换言之，这种传统的磁铁由于磁通量分布不均匀而产生不匀称的推力，而不匀称的推力导致光学头致动器操作不稳定。

                         发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种磁铁，它能够产生环绕其本身均匀分布的磁通量，从而能够克服光学头致动器操作不稳定的问题，例如，因为电磁力非线性特点所产生的不匀称推力引起的微小共振，并能够使得光学头致动器操作稳定。

相应地，为达到上述目的，在此提供一种磁铁，它具有一个面向线圈的表面，电流在线圈内流动，磁铁产生的磁通量沿着磁铁面对线圈的表面的法线方向朝着线圈辐射，磁铁包含形成于其表面中部的凹槽。

按照本发明，通过改变磁铁的形状或磁化方向(磁通量方向)，使其磁通量变得匀称，从而能够使光学头致动器操作稳定，防止光学头致动器发生微小震动现象。

                         附图说明

本发明的目的和优点是通过参照所附附图的最佳实施例的详细描述变得更加清楚。其中：

图1是传统光学头致动器的分解透视图；

图2是表示一般磁铁的磁通量分布的视图；

图3是传统非对称光学头致动器操作期间，在聚焦方向的推力曲线图；

图4是传统非对称光学头致动器操作期间，在循轨方向的推力曲线图；

图5是按照本发明第一个实施例的磁铁的透视图；

图6是按照本发明第二个实施例的磁铁的透视图；

图7是按照本发明第三个实施例的磁铁的透视图；

图8是按照本发明第三个实施例的磁铁的横截面图；

图9是按照本发明第四个实施例的磁铁的透视图；

图10是按照本发明第四个实施例的磁铁的横截面图；

图11是按照本发明第一个实施例的光学头致动器部件的分解透视图；

图12是按照本发明第二个实施例的光学头致动器部件的分解透视图。

                       具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明。附图中示出了本发明的最佳实施例。

图5至图10是显示按照本发明第一至第四个实施例的磁铁的视图。参照公式(1)，按照本发明这些实施例的磁铁，通过与电流相互作用能够产生环绕其本身匀称分布的磁通量。

就本发明第一至第三个实施例的磁铁而言，磁铁每个表面的磁通量相对于磁铁每个表面的法线方向辐射，并且在每个磁铁表面中部形成凹槽。

参照图5，按照本发明第一个实施例，凹槽沿磁铁31表面在一个方向延伸而形成，所以磁铁31的横截面呈U形。相应地，磁铁31的磁通量密度在凹槽内最低，在磁铁31的两端最高。所以，磁铁31的磁通量非均匀分布的程度比扁平磁铁的磁通量的非均匀分布程度有所减缓。

如图5所示，按照本发明第一个实施例的磁铁31具有一个凹槽，该凹槽在磁铁31面向线圈的表面上并在水平方向沿该表面延伸而形成，电流在线圈内流动。然而，本发明还可以提供这样一种磁铁作为例子：在磁铁面向线圈的表面中部沿垂直方向在磁铁31表面延伸而形成有一个凹槽，所以，该磁铁具有U形顶部表面。

按照本发明另一个实施例的磁铁，具有沿其表面在垂直方向延伸而形成的凹槽，这种磁铁的磁通量分布状态几乎与按照本发明的第一个实施例磁铁31的磁通量分布状态相同。换言之，按照本发明的另一个实施例的磁铁的磁通量密度在凹槽内最低，而在磁铁两端最高。因此按照本发明的另一个实施例的磁铁的磁通量非均匀分布的程度比扁平状磁铁有所减轻。

按照本发明的第一个实施例形成的磁铁31能够产生均匀分布的磁通量，因此，在聚焦方向能够匀称地产生推力。按照本发明另一个实施例的磁铁，能够产生匀称分布的磁通量，因此，在循轨方向能匀称地产生推力。

因为光学头致动器聚焦工作范围宽，所以，象本发明第一个实施例中的那样，通过校正磁铁聚焦方向的磁通量的分布，能够减轻推力的不均匀性。然而，优选地，通过改变磁铁形状，以在聚焦方向和循轨方向获得匀称分布的磁通量。

参照图6，按照本发明的第二个实施例，一个十字形的凹槽穿过磁铁31a表面中部，并在第一和第二方向，即沿着磁铁31a表面在聚焦方向和循轨方向延伸而形成，并互相构成直角。按照本发明第二个实施例的磁铁31a在聚焦和循轨方向也具有均匀分布的磁通量。

优选地，按照第一和第二实施例所形成的磁铁31和31a的凹槽呈半圆柱形，使磁铁31和31a的磁通量能够更为均匀地分布。

参照图7，按照本发明第三个实施例的磁铁31b，有一个形成于其中部的半球形的凹槽，使磁铁31b的磁通量可以均匀地分布在聚焦方向和循轨方向。

图8是按照本发明第三个实施例的磁铁31b的横截面图，参照图8，磁铁31b的磁通量密度随磁铁31b中部和磁铁31b两端之间的间隔尺寸而变化。磁铁31b的磁通量在其中部最弱，越靠近磁铁31b两端磁通量越强。沿着聚焦方向或循轨方向形成有半圆柱形凹槽的磁铁可以有与如图7所示磁铁31b相同的横截面。沿预定方向形成有圆柱形凹槽的磁铁可使磁铁磁通量的分布沿该预定方向得以校正。在此，33表示轭铁，磁铁31b固定在轭铁上。

图6至图10是表示按照本发明第二和第三个实施例的磁铁31a、31b和31c的视图，制成的磁铁能够使磁通量在聚焦方向和循轨方向均匀地分布。按照本发明第一至第三个实施例制作的磁铁31、31a和31b具有凹槽，以使其在凹槽处的磁通量密度可以被减弱。因此，磁铁31、31a和31b在凹槽处的磁通量密度比每个磁铁31、31a和31b两端处弱，从而能够使磁铁31、31a和31b的磁通量均匀分布。

参照图9和图10，按照本发明第四个实施例制作的磁铁31c在面向线圈的表面中部具有一突起，线圈内有电流流动。于是，磁铁31c在相对于磁铁31c表面法线的斜线方向产生磁通量。

具体而言，参照图9，按照本发明第四个实施例的磁铁31c有半球形的突起，以便磁铁31c的磁通量能够在聚焦方向和循轨方向均匀分布，并且磁铁31沿半径方向磁化。在此，半径方向是指相对于磁铁表面法线的倾斜方向。在本发明第四个实施例中，通过改变磁铁31c的磁化方向，磁铁31c的磁通量密度在磁铁31c的中部最弱，越靠近磁铁31c的两端其磁通量密度越强。

参照图10，磁铁31c的磁力线与轭铁33的表面形成一预定角度并且指向相对半球状突起中轴线的半径方向。因此，在磁铁31c的半球状突起中部，磁铁31c的磁通量密度最弱，而在磁铁31c的磁化方向则较强。

一种用于光学头致动器内的磁铁，在其聚焦方向或循轨方向具有圆柱形突起并在径向形成磁力线，它可以有与如图9和10所示的按照本发明第四个实施例的磁铁相同的横截面，为了补偿聚焦方向的推力，可以使用一种带有半圆柱形突起的磁铁，该半圆柱形突起的中轴线位于水平方向。另外，为了在循轨方向补偿推力，可以使用带有半圆柱突起的磁铁，该半圆柱形突起的中轴线位于垂直方向。

另外，在磁铁的中部形成的突起沿磁铁表面在一个方向或在两个方向延伸并互相正交，以便在相对于磁铁表面法线倾斜的方向形成磁力线。

图11是根据本发明第一个实施例的分解透视图。参照图11，按照本发明第一个实施例的光学头致动器包括：磁铁31、固定磁铁31的轭铁33、安装轭铁33的底座35、通过与磁铁31相互作用而产生电磁力的线圈32、用来形成线圈32的线圈架37、支承线圈架37并将其连接到底座35上的悬架38。按照本发明第一个实施例的光学头致动器是一种非对称的光学头致动器。

磁铁31与示于图5中的本发明第一个实施例的磁铁相同，并且通过防止光学头致动器的不稳定操作，例如微小共振，提高其功能。按照本发明第一个实施例的光学头致动器可以制作成包括按照本发明第二至第四个实施例或者按照本发明另外一个实施例的任何一种磁铁。

磁铁31固定到轭铁33上，轭铁33安装在底座35内。线圈32安装在线圈架37内，线圈32内有电流流动并通过与磁铁31相互作用产生电磁力。物镜39设置在线圈架座37内，用来在聚焦或循轨操作过程中跟踪光盘，并投射自光源发出的光束。

通过磁铁31和线圈32之间相互作用而产生的电磁力能够满足力的公式，例如公式(1)，并遵从弗来明的左手定律。

图12是按照本发明第二个实施例的光学头致动器的分解透视图。按照本发明第二个实施例的光学头致动器包括示于图5中的第一个实施例的磁铁31，所以，磁铁31的磁通量能够更均匀地分布，因而光学头致动器能够稳定运作。

按照本发明，通过改变磁铁的形状或磁化方向，磁铁的磁通量密度能够更均匀地分布。另外，如果所制作的光学头致动器包含本发明的磁铁，那么光学头致动器就能够稳定运作，而且其性能可以得到改善。

如上所述，因为按照本发明的磁铁能够形成匀称分布的磁通量，所以，通过与电流相互作用能够均匀地产生电磁力。

此外，按照本发明的光学头致动器，其性能通过消除其不稳定操作的因素例如微小共振，而得到改善。

虽然本发明通过参照最佳实施例进行了具体图示和描述，但是，对于本领域技术人员来说应当懂得，在不超出后面的权利要求所限定的本发明的构思和保护范围的情况下，可以对本发明的形式和细节作出各种改变。

Claims (10)

1.一种光学头致动器，包括：

线圈架，线圈装在线圈架内，电流在线圈内流动；

磁铁，它具有面向线圈的表面，并且产生的磁通量沿磁铁表面的法线方向朝线圈辐射；和

底座，在底座上安装有一个轭铁，磁铁固定在轭铁上，

其中，在磁铁表面的中部形成有凹槽。

2.按照权利要求1的光学头致动器，其中，形成的凹槽在磁铁表面沿一个方向上延伸。

3.按照权利要求1的光学头致动器，其中，形成的凹槽在磁铁表面沿第一和第二方向延伸，并且第一方向相对于第二方向构成直角。

4.按照权利要求1的光学头致动器，其中，形成的凹槽呈半圆柱形。

5.按照权利要求1的光学头致动器，其中，形成的凹槽呈半球形。

6.一种光学头致动器，包括：

线圈架，线圈装在线圈架内，电流在线圈内流动；

磁铁，它具有面向线圈的表面，产生的磁通量沿磁铁表面的法线方向朝线圈辐射；和

底座，在底座上安装有一个轭铁，磁铁固定在轭铁上，

其中，在磁铁表面的中部形成有突起。

7.按照权利要求6的光学头致动器，其中，形成的突起在磁铁表面沿一个方向延伸。

8.按照权利要求6的光学头致动器，其中，形成的突起在磁铁表面沿第一个方向和第二个方向延伸，第一方向与第二方向成直角。

9.按照权利要求6的光学头致动器，其中，形成的突起呈半圆柱形圆顶形状。

10.按照权利要求6的光学头致动器，其中，形成的突起呈半球形圆顶形状。

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