JP2014132509A - スピンドル力アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】装置は、回路と、コード変調器と、アクチュエータとを含む。
【解決手段】上記回路は、運動中に、回転する物体の変位を検出するよう動作可能である。上記回路は、変位の位置を検出するとともに、それに関連付けられる信号を生成するよう動作可能である。上記コード変調器は、位置および変位に基づき、変調された信号を生成するよう動作可能である。アクチュエータは、回転する物体に力を適用するよう動作可能である。この力は変調された信号に基づく。
【選択図】図１

Description

関連米国特許出願
この出願は、「電界測定装置（Electric Field Measurement Apparatus）」という名称を有する、同じ譲受人に譲受される、Ｌｅｕｔｈｏｌｄらによる２０１２年２月１日に出願された同時係属中の所有者が共通する米国特許出願番号第１３／３６３，７１３号の一部継続出願であり、本願明細書において全文参照により援用される。

背景
ハードディスク記憶装置において用いられるような磁気記録媒体において、デジタルビットを示す情報が磁気要素に書き込まれるとともに磁気要素から読み出される。所与のエリア内に格納され得る情報の量を増加するために、これらの磁気要素間のサイズおよび距離は、磁気要素がより密に位置決めされ得るように低減され得る。同時に、製造量を増加させるとともに製造コストを減少させるために、エンドユーザによる使用のためにディスクを準備する際に、ディスクが書き込まれるおよび読み出されるスピードが増加され得る。したがって、ディスクのスピン軸の時間の関数としての正確な位置情報が有用である。

ディスク製造量を増加するとともに製造コストを減少する１つの方法は、ディスクが回転するスピードを増加することによるものである。したがって、より多くの磁気要素がある時間量中にアクセスされ得、これにより同じ時間量内により多くのディスクが完成する。ディスク製造量を増加するとともに製造コストを減少する別の方法は、より多くのディスクに対して同じ作業を同時に行うことによるものである。これにより、必要な製造設備がより少なくなる。

概要
装置は、回路とコード変調器とアクチュエータとを含む。回路は、運動中に、回転する物体の変位を検出するよう動作可能であり得る。回路はさらに、変位の位置を検出するよう動作可能であり得る。一実施例に従うと、回路はさらに、位置および変位に関連付けられる信号を生成するよう動作可能である。コード変調器は、位置および変位に基づき、変調された信号を生成するよう動作可能であり得る。アクチュエータは、回転する物体に力を適用するよう動作可能であり得る。この力は、変調された信号に基づき得る。

添付の図面の図において、本発明を限定としてではなく例示として説明する。これらの図では、同様の参照番号は同様の要素を指す。

一実施例に従った、回転する物体の変位運動を調節するための装置を示す図である。 一実施例に従った、変位センサによって提供される情報に基づき、回転する物体の変位を決定するための回路を示す図である。 一実施例に従った例示的なコード変調器を示す図である。 一実施例に従ったアクチュエータを示す図である。 一実施例に従ったより詳細なアクチュエータを示す図である。 一実施例に従った、変位力および調節力の例示的な図を示す図である。 一実施例に従ったシステムを示す図である。 一実施例に従った例示的なフロー図を示す図である。

詳細な説明
ここで、添付の図面において例が示される実施例を詳細に参照する。実施例を図面に関連して記載するが、それらは実施例を限定することを意図しないということが理解されるであろう。対照的に、当該実施例は、代替例、修正例および均等例をカバーすることが意図される。さらに以下の詳細な説明では、完全な理解を提供するよう多くの特定の詳細が記載される。しかしながら、当業者であれば、当該実施例はこれらの特定の詳細がなくても実施されてもよいということが認識されるであろう。他の例では、周知の方法、処置、構成要素、および回路は、実施例の局面を不必要に曖昧にしないように詳細には記載されていない。

説明目的のために、「軸方向に」または「軸方向」という用語は、シャフトの中心線軸の長さに沿った方向を指す。「半径方向に」または「半径方向」という用語は、中心線軸に垂直な方向を指す。本願明細書において用いられる「水平」という用語は、その方位にかかわらず、ある物体の面または表面に平行な面を指す。「鉛直」という用語は、上で規定した「水平」に垂直な方向を指す。「上」、「下」、「底部」、「上部」、「側」、「より高い」、「より低い」、「上側」、「上に」、「下に」という用語は、水平面に対して言及される。

一般に、ディスクが回転するスピードを増加することまたはより多くのディスクに対して同じ作業を同時に行うことには、より多くのエネルギーが必要であり、これによりディスクの環境においてノイズおよび振動が増加する。急速なディスク回転による干渉および他の干渉によって、回転するディスクのランダムな半径方向の変位または偏心が引き起こされ得、非反復的な振れ（runout）につながる。結果として、磁気要素の非常に小さなサイズおよび近接する位置との組み合せにより、さまざまな製造段階の間、非反復的な振れは、ディスクに格納される情報の正確な書き込みおよび読み出しに干渉し得る。パフォーマンスを向上させるためには、たとえば非反復的な振れといった誤差運動の振幅は低減されるべきである。

回転するスピンドルは、たとえば８つのモードといった多くの異なる共振モードを有し得る。共振モードは、たとえば所与の周波数での横への旋回、上下運動、歳差運動などといった運動の形として特徴づけられる、たとえばスピンドルモータのような回転する物体の応答として規定され得る。共振は、いくつかの周波数で他の周波数においてよりも大きな振幅で振動するシステムの傾向である。これらはシステムの共振周波数として公知である。これらの周波数では、小さな周期的な駆動力でも大きな振幅の振動が作り出され得る。なぜならば、システムは振動エネルギーを保存するからである。しかしながら、さまざまな物理条件により、共振モードの数および特性が変化され得る。たとえば、ディスクスタックを加えることで、少なくとも２つの付加的なモードが加えられ得る。

パフォーマンスを向上するために、たとえばスピン軸の片持ち端部が移動する経路のスペクトルといった、非反復的な振れに寄与するシステムの振動エネルギーの大部分を保存するもっとも大きなモード（たとえば基本モード）が、減衰力を増加させることによって減衰され得る。ダンパーは、運動からのエネルギーを燃やし、変位を補償するために適正な瞬間に力を適用する。これにより、システムにおいて保存された振動エネルギーを時間に亘って低減する。さらに、減衰を増加することにより振幅が減衰され、活性状態の軸受要素とは反対に応答の相変化が広がる。

さまざまな実施例では、非反復的な振れは２つの基本モードを有し得る。本願明細書における実施例によって記載されるように２つの基本モードを抑制することは、例示であって、本発明の範囲を限定することを意図しないということが理解される。たとえば、所望ならば、１つ、３つ、４つ、５つまたはそれ以上の基本モードが抑制され得る。

力は次のように表され得る。

式中、第１の項が質量に関連する力に関連し、第２の項が減衰力に関連し、第３の項が耐力に関連する。したがって、さまざまな実施例において、上記の力の式（１）のさまざまな項を変更することによりシステムのパフォーマンスが向上し得る。しかしながら、本願明細書において記載されるいくつかの実施例では、システムパフォーマンスは、減衰力（たとえば式（１）における

）を増加させることによりシステムから振動エネルギーを除去することによって向上され得る。角運動を伴うまたは伴わないＸ方向およびＹ方向における非反復的な振れ寄与する２つのもっとも大きなモードは、以下のように表され得る。

Ｗ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｊｙ（ｔ） 式（２）。
角運動は、Ｘ軸および／またはＹ軸周りの回転に類似した態様に規定され得る。減衰力を決定するために、たとえば

である、変位が発生する速度が決定される。したがって、式（２）によって規定されるエリアを低減または最小限にすることにより、非反復的な振れに寄与するそのエリアに含まれる２つのもっとも大きなモードをＸ方向およびＹ方向に減衰する。２つのもっとも大きなモードがどこに生じるか識別するために、それらが生じる周波数、たとえば２つのもっとも大きなモードに対応する２つの周波数を識別してもよい。周波数が識別されると、式（２）によって規定されるようなエリアは、非反復的な振れに寄与するもっとも大きなモードを減衰するよう低減され得る。式（２）のフーリエ変換を取ることは、以下のように表され得る。

Ｆｏｕｒｉｅｒ（ｘ（ｔ）＋ｊｙ（ｔ））→Ｗ（ｆ） 式（３）
そして、式（３）によって規定されるように２つのもっとも大きなモードが発生するＷ（ｆ）の周波数が決定され得る。

ここで図１を参照して、一実施例に従った、回転する物体の変位運動を調節するための装置が示される。一実施例によれば、回転する物体はスピンドルである。しかしながら、さまざまな実施例は任意の回転する物体を含んでもよい。装置１００は、センサボード１１０、コンバータ１２０、フィルタ１３０およびアクチュエータ１４０を含んでもよい。本願明細書における実施例中のスピンドルの記載は、単に例示であって、本発明の範囲を限定するようには意図されないことが理解される。たとえば、本願明細書で記載される実施例は、ロータ、モータ、ジャイロスコープなどのような他の回転する物体に等しく適用可能である。

一実施例では、センサボード１１０は、スピンドルの変位を検出する。たとえば、スピンドルが運動中に、センサボード１１０は、Ｘ−Ｙ方向においてスピンドルの変位を検出し得る。センサボード１１０はビットストリームとしてこの情報を出力する。センサボード１１０はさらに、スピンドルのスピン軸の位置を決定し得る。いくつか例をあげると、センサボード１１０は、マイクロホンのように圧力およびフローを利用してもよく、ホールセンサのように感知のために磁界を利用してもよく、電荷結合のように電界を利用してもよく、またはオプトニックス（optonics）またはレーザのようなオプティックスを利用してもよいということが理解される。しかしながら、記載される実施例では、回転する電界がスピンドルのスピン軸の位置を決定するために使用される。

コンバータ１２０は、センサボード１１０によって決定される、スピンドルの変位および電界の回転位置に関連付けられる情報を受け取り得る。さらに、コンバータ１２０は、たとえばスピンドルの回転位置のようなスピンドルに関する情報を受け取り得る。したがって、コンバータ１２０は、定常である、電界の形およびスピンドルの形に関する情報を含むフィードバック信号を生成する。結果として、センサボード１１０は、定常の情報を除去するようフィードバック信号を利用し得、これにより、信号の変化部分のみを含むビットストリームを出力する。生成されたビットストリームは、スピンドルの変位を含む。センサボード１１０およびコンバータ１２０の動作は、図２においてより詳細に記載される。

フィルタ１３０は、回転する電界の変位および位置に関連付けられる情報を受け取り得る。フィルタ１３０は、スピンドルの非反復的な振れの瞬間速度を決定し得る。フィルタ１３０は、瞬間速度に関係する情報を送信し得る。たとえば、フィルタ１３０は力パルスコード変調信号を送り得る。力パルスコード変調は、力がスピンドルに適用される位置に関する情報、力の大きさに関する情報、アクチュエータ１４０のどの巻線コイルを活性化するかに関する情報、偶数または奇数の巻線がアクチュエータによって用いられるかどうかに関する情報などを含んでもよい。代替的には、力パルスコード変調は、２つの基本モードを生成する力がスピンドルに適用される位置に関する情報、その力の大きさに関する情報などを含んでもよい。

アクチュエータ１４０は、減衰力を増加するとともにシステム振動を低減するために、力パルスコード変調に従って、かつさらにたとえば奇数または偶数の巻線が用いられるかどうかといった巻線情報に基づき、力を生成する。したがって、アクチュエータ１４０は、スピンドルの変位を補償するためにアクチュエータ１４０の特定の位置でスピンドルに力を適用し、これにより適切な減衰力を適用する。この実施例では、アクチュエータ１４０は、電磁力のような磁界を利用する。しかしながら他の実施例では、いくつか例をあげると、アクチュエータ１４０は、エアージェットのように圧力およびフローを利用してもよく、または圧電要素のように電界を利用してもよい。

図２は、本発明の実施例に従った、変位センサによって提供される情報に基づき、回転するディスクの変位を決定するために用いられ得る回路２００の概略図である。回路２００は、電気接地ノード２０４と、スイッチ２０１、２０２および２０３とを含む。回路２００はさらに、電極２０５〜２０７と、キャパシタ２０８および２１０と、シグマデルタコンバータ２１４と、インテグレータ２１２と、コントローラ２１１と、１／ｒｅｖブロック２１６とを含む。

たとえばクロック信号Φ１、Φ２、Φ３またはΦ４がハイになると、そのクロック信号に対応するスイッチは閉じ得る。すなわち、これにより、接続が短絡される。反対に、クロック信号がローになると、そのクロック信号に対応するスイッチは開き得る。

電極２０５は、バイアス電極２０５を含み得、電極２０６はサンプリング電極２０６を含み得る。サンプリング電極２０６は、第１の感知リングおよび第２の感知リング（図示せず）に対応し得るかまたは結合され得る。電極２０７は、浮遊リング（図示せず）に対応し得るかまたは結合され得る浮遊電極２０７を含み得る。したがって、キャパシタ２０９は、第１の感知リングと、第２の感知リングと、バイアス電極２０５と、浮遊電極２０７との間で形成されるキャパシタアセンブリに対応し得る。第１の感知リング、第２の感知リング、バイアス電極２０５、および浮遊電極２０７の各々の間の付加的な容量要素は、図の明確さのために示されていない。

信号Φ３がローになると、スイッチ２０３は開く。結果として、バイアス電極２０５が浮遊される。ほぼ同時に、信号Φ４は、その次の立上りエッジに備えてローになる。信号Φ２がローになると、スイッチ２０２は開き得る。その結果、キャパシタ２０８および２１０は浮遊され、これによりキャパシタ２０８および２１０が、バイアス電極２０５によって作り出されるとともに電界内における物体の変位によって変更される次の電界電荷をサンプリングする。コントローラ２１１は、電荷をサンプリングするよう用いられる制御電極に関連付けられる電界の回転位置を制御し得、１／ｒｅｖブロック２１６は、スピンドルの形を反映した電界とコントローラ２１１とに関連付けられる定常の信号を生成する。

信号Φ１がハイになると、スイッチ２０１は閉じ得る。結果として、バイアス電極２０５および感知電極２０６は、接地ノード２０４に短絡される。同時にバイアスがセットされ、キャパシタ２０８および２１０によってサンプリングされる,浮遊キャパシタ２０９に亘る電荷移動が行われる。

信号Φ４がハイになると、シグマデルタコンバータ２１４は、さらに別の処理のために、インテグレータ２１２上の結果得られる電荷の符号（sign）を取得し得る。さまざまな実施例では、インテグレータ２１２は、キャパシタ２０８および２１０によって結合された入力端子および出力端子を有する演算相互コンダクタンス増幅器であってもよい。インテグレータ２１２は、シグマデルタコンバータ２１４における以前に格納された値を現在測定された値と積算し、当該積算値をシグマデルタコンバータ２１４に格納する。信号Φ２がハイになり、スイッチ２０２を閉じ得る。これにより、サンプル・ホールドキャパシタ２０８および２１０上の電荷レベルは、短絡の結果、リセットされる。

信号Φ１がローになると、スイッチ２０１は開き得る。信号Φ３がハイになると、スイッチ２０３は閉じ得る。結果として、バイアス電極２０５および感知電極２０６上のバイアス電位がセットされる。このとき、次の電界回転へと電界を回転するよう、バイアス電極２０５にバイアスがかけられ得る。コントローラ２１１はバイアス電極２０５に関連付けられる電界の回転位置を制御し得るとともに、１／ｒｅｖブロック２１６は、スピンドルの形を反映した電界に関連付けられる定常信号を生成し、当該定常信号は感知電極２０６にフィードバックされる。

信号Φ３が再びローになると、スイッチ２０３は開かれる。したがって、バイアス電極２０５は再び浮遊し、これにより以前のクロックサイクル２３０が終了し、次のクロックサイクルが始まる。

別の実施例では、信号Φ２がローになると、スイッチ２０２は開き得る。その結果、キャパシタ２０８および２１０は浮遊され、これによりキャパシタ２０８および２１０が、バイアス電極２０５によって作り出されるとともに電界内での物体の変位によって変更される次の電界電荷をサンプリングする。信号Φ３がローになると、スイッチ２０３は開き得る。結果として、バイアス電極２０５および感知電極２０６は浮遊される。ほぼ同時に、信号Φ４は、その次の立上りエッジに備えてローになる。

一実施例に従うと、信号Φ１がハイになると、スイッチ２０１は閉じ得る。結果として、バイアス電極２０５および感知電極２０６は接地ノード２０４に短絡される。この接地への短絡によりバイアス電極２０５および感知電極２０６の電位が変更され、これによりキャパシタ２０８および２１０によりサンプリングされる浮遊キャパシタ２０９に亘る電荷移動が行われる。

一実施例では、信号Φ４がハイになると、シグマデルタコンバータ２１４は、さらに別の処理のために、インテグレータ２１２上の結果得られる電荷の符号を取得し得る。さまざまな実施例では、インテグレータ２１２は、キャパシタ２０８および２１０によって結合された入力端子および出力端子を有する演算相互コンダクタンス増幅器であってもよい。インテグレータ２１２は、シグマデルタコンバータ２１４における以前に格納された値を現在測定された値と積算し、当該積算値をシグマデルタコンバータ２１４に格納し得る。信号Φ２がハイになると、スイッチ２０２は閉じ得る。これにより、サンプル・ホールドキャパシタ２０８および２１０上の電荷レベルは、短絡の結果、リセットされる。

信号Φ１がローになると、スイッチ２０１が開き得、信号Φ３がハイになると、スイッチ２０３は閉じ得るということが理解される。結果として、バイアス電極２０５および感知電極２０６上のバイアス電位がセットされる。このとき、次の電界回転へと電界を回転するよう、バイアス電極２０５にバイアスがかけられ得る。

信号Φ２が次のクロックサイクルにおいて再びローになると、スイッチ２０２は開かれる。したがって、キャパシタ２０８および２１０は再び浮遊され、これにより以前のクロックサイクルが終了し、次のクロックサイクルが開始する。

３２個のバイアス電極２０５が３２個の電界位置を作り出すよう用いられ得るということが理解される。各電界位置について、回路は１つのクロックサイクルを完了し得る。結果として、電界は３２個の位置の各々ごとに作り出され得るとともに、当該電界は、これらの３２個の位置の各々ごとにサンプリングされ得る。

いくつかの実施例では、シグマデルタコンバータ２１４は、電界の各位置に対応する値を格納するよう複数のレジスタを含んでもよい。たとえば、３２個の電界位置がある場合、シグマデルタコンバータ２１４は、各位置に対応する電界強度値を格納するよう３２個のレジスタを含んでもよい。さまざまな実施例において、電界が１回の完全な回転を完了し、次の回転を開始すると、シグマデルタコンバータにおける値は以前に格納された測定値と電流測定値との平均値によって上書きされ得る。結果として、物体の各位置の測定値はオーバーサンプリングされ得る。

したがって、センサとコンバータとは、スピンドルの変位が生じたかどうかを決定し得る。さらに、センサおよびコンバータは、変位の位置とそれらの大きさとを決定し得る。当該決定された情報は、たとえばフィルタ１３０のようなフィルタに送信され得る。一実施例に従うと、フィルタ１３０は、図３に関して記載されるようなコード変調器であってもよい。

ここで図３を参照して、一実施例に従う例示的なコード変調器が示される。一実施例に従うと、コード変調器３００のデシメーションフィルタ３０２は変位の量に関連付けられるビットストリームを受け取るとともに、さらに変位の位置に関連付けられる電界の位置を受け取る。デシメーションフィルタ３０２はサンプルの数を低減し、ノイズを除去する。Ｘ方向およびＹ方向の瞬間速度が、コサインおよびサインをそれぞれ使用して計算される。この例では、コード変調器３００は、たとえば基本モードに各々関連付けられる信号Ｆ１および信号Ｆ２といった２つの信号を出力する。したがって、３つの基本モードを除去することが望まれる場合、コード変調器３００は３つの信号を出力するということが理解される。さまざまな実施例では、コード変調器３００は、任意の数の所望のモードに対応する任意の数の信号を出力し得る。さらに別の実施例では、所望のモードは、たとえばマイナーモードのような基本モード以外のモードを含んでもよい。コード変調器３００の出力はアクチュエータ１４０に送信される。

ここで図４を参照して、一実施例に従うアクチュエータ４００が示される。アクチュエータ４００は、複数のステータ歯部４０６を含み得る。一実施例に従うと、歯部４０６とロータとの間のギャップは０．１ｍｍと１．０ｍｍとの間の範囲であり得る。

巻線４０２および４０４は、それぞれの各コイルを形成するよう、各歯部の周りを覆い得る。この実施例では、コイル４０２は偶数でありコイル４０４は奇数であるということが理解される。偶数および奇数は、各それぞれのコイルの巻線を流れる電流によって作り出される磁界または磁束の方向として言及される。他の歯部に関連付けられる他のコイルも奇数または偶数のいずれかであり得、各々についての巻線の数は、コイル４０２または４０４のいずれかにそれぞれ等しくあり得る。しかしながら、すべての偶数のコイルが同じ数の巻線を有する必要はないということが理解される。さらに、すべての奇数のコイルが同じ数の巻線を有する必要はないということが理解される。たとえば、１つの偶数コイルは１０個の巻線を有してもよく、別の偶数コイルは１２個の巻線を有してもよい。したがって、本願明細書に記載されるような偶数または奇数のコイルの数および各々についての巻線の数は例示であって、本発明の範囲を限定するようには意図されない。

この実施例では、アクチュエータ４００は２×５の位相コイルであり、２は奇数／偶数コイルを示す。この実施例では、偶数コイルは時計回りに巻回され、奇数コイルは反時計回りに巻回される。本願明細書において記載される巻回の方向は例示であって、本発明の範囲を限定するようには意図されないことが理解される。信号Ｆ１およびＦ２は、測定された変位を補償および調節するとともに当該力を減衰するよう、アクチュエータによってスピンドルに適用される２つの信号力を示す。

信号力Ｆ１およびＦ２はある時間におけるスナップショットであり、変位が変化する際およびスピンドルが回転する際に時間とともに変化するということが理解される。たとえば、発生し得る将来の信号Ｆ１およびＦ２は破線の矢印として示される。示された信号Ｆ１およびＦ２は例示であって、測定された変位などに依存して、信号Ｆ１およびＦ２の位置および大きさは変わり得るということが理解される。信号Ｆ１およびＦ２がパルス幅変調信号であってもよいということが理解される。

ここで図５を参照して、一実施例に従うさらに詳細なアクチュエータ５００が示される。アクチュエータ５００は複数の歯部を含んでもよい。それら歯部のうちの２つは５１０および５１２として示されている。各歯部は自身に関連付けられる対応するコイル巻線を有し得る。たとえば巻線５０６は歯部５１２に関連付けられ、巻線５０８は歯部５１０に関連付けられる。示される巻線が奇数または偶数であってもよいということが理解される。しかしながら、例示目的のために、コイル巻線５０６は偶数であり時計回り方向に巻回されているとし、コイル巻線５０８は奇数であり反時計回り方向に巻回されているとする。各コイル巻線の一方の側はスイッチに結合されてもよい。たとえば、コイル巻線５０６はスイッチ５０２に結合されてもよく、コイル巻線５０８はスイッチ５０４に結合されてもよい。コイル巻線の他方の側は、たとえばＶ_Ｍといった電圧信号源に結合されてもよい。

同じ電圧信号源がこれらのコイル巻線に結合されているのが示されるが、たとえば一方にＶ_Ｍ、他方に−Ｖ_Ｍといったように異なる電圧信号源が結合されてもよいということが理解される。さらに、たとえば時計回りまたは反時計回り方向および奇数または偶数のコイル巻線といった巻線は単に例示であって、本発明の範囲を限定することを意図していないということが理解される。

各スイッチのゲート、たとえば、スイッチ５０２および５０４のゲートは、たとえば変調器から受け取られた信号Ｆ１および信号Ｆ２ような信号に結合されてもよいということが理解される。受け取られた信号がパルス幅変調信号であってもよく、したがってアクチュエータのコイルは、コイル間パルス幅変調マイクロステッピング（coil to coil pulse width modulation micro stepping）を行なうということが理解される。所与のしきい値を超える信号Ｆ１およびＦ２の受け取りに応答して、スイッチ５０２および５０４は閉じ、これによりＶ_Ｍが結合される。これにより電流がコイル巻線を通って流れる。電流の流れによって電界が引き起こされ、したがってスピンドルに適用される力が引き起こされる。適用された力は、測定された変位を補償および調節するとともに減衰し、これにより非反復的な振れが低減する。

ここで図６を参照して、一実施例に従う変位力および調節力の例示的な上面図が示される。この例において、非反復的な振れに寄与する２つの基本的な力が、ｎｒｒｏ１ ６１０およびｎｒｒｏ２ ６２０として示される。一実施例では、変位を補償および調節するためにスピンドルに適用されるべき力６３０および６４０と非反復的な振れとは、ｎｒｒｏ１およびｎｒｒｏ２に垂直である。しかしながら、さまざまな実施例では、（示されるように）力６３０および６４０が非反復的な振れに必ずしも垂直ではなくてもよいということが理解される。この例では、相殺力６３０および６４０は、２つの基本モードを減衰するよう用いられてもよい。減衰されるべき基本モードの数が変動する場合、相殺力の数が変動するということが理解される。たとえば、３つの基本モードが減衰される場合、適用される力の数も３つであってもよい。

ここで図７を参照して、一実施例に従うシステム７００が示される。システム７００は、モータおよびリゾルバ７１０と、ジャーナル軸受７２０と、スラスト軸受７３０と、センサボード７４０と、随意のセンサボード７５０〜７６０と、アクチュエータアセンブリ７７０とを含む。一実施例に従うと、ロータ／ペイロードディスクスタックがスピンドルに結合されてもよい。モータおよびリゾルバ７１０が回転し、これによりスピンドルが回転する。結果として、ペイロードまたはディスクスタックは、気擦励振（windage excitation）を経験し得る。ジャーナル軸受７２０およびスラスト軸受７３０は、気擦励振および非反復的な振れを低減するよう用いられ得る。センサボード７４０は、上に記載されたセンサボード１１０，２００に類似している。センサボード７４０は、上述したようにシグマデルタ構成要素を含んでもよい。

システム７００は、フィルタボード（図示せず）を含んでもよい。フィルタボードは、一実施例では、センサボード７４０内に統合されてもよく、または別の実施例では、アクチュエータアセンブリ７７０内に統合されてもよい。一実施例に従うと、フィルタボードは別個のボードであり、センサボード７４０またはアクチュエータアセンブリ７７０のいずれの中にも統合されない。フィルタボードは、フィルタ１３０またはコード変調器３００と同様に動作する。

アクチュエータアセンブリ７７０は、上述したようなアクチュエータ１４０、４００、または５００と同様に動作する。アクチュエータアセンブリ７７０は、センサボード７４０およびフィルタボードからの情報を使用し、測定された変位を補償するために適切な位置で適切な力を適用する。したがって、非反復的な振れが低減されるとともに減衰が増加される。

この例示的な実施例では、回転体のさまざまなセクションについておよびより正確な測定のために、付加的なセンサボード７５０および７６０がさらに変位などを測定するよう用いられてもよいということが理解される。しかしながら、付加的なセンサボード７５０および７６０の使用が随意であることが理解される。付加的なセンサボード７５０および７６０は、センサボード７４０と同様に動作してもよい。

ここで図８を参照して、一実施例に従う例示的なフロー図８００が示される。ステップ８１０では、たとえばスピンドルといった回転する物体の変位が決定される。たとえば、上述したようなセンサボードが用いられてもよい。ステップ８２０では、検出された変位が生じる位置が決定される。一実施例に従うと、シグマデルタ回路網が用いられてもよい。

ステップ８３０では、変位の位置に関連付けられる瞬間速度が決定される。一実施例に従うと、上述したようなフィルタボードまたはコード変調器が用いられてもよい。ステップ８４０では、瞬間速度に基づく信号が生成され得る。この信号は、上述したように、フィルタボードまたはコード変調器によって生成され得る。当該信号はパルス幅変調信号であってもよい。

ステップ８５０では、アクチュエータ装置は当該生成された信号を受け取る。生成された信号は、アクチュエータ装置に関連付けられるスイッチをオン／オフするよう用いられる。スイッチをオン／オフすることにより、電流がアクチュエータの適切な歯部、たとえば適切な巻線コイルを通って流れる。ステップ８６０では、アクチュエータの適切な歯部を通って流れる電流は、電界と結果得られるその力とを生成する。生成された力は、たとえばスピンドルといった回転する物体に適用され、これにより、測定された変位を補償し、システムを減衰する。

上記の記載は、説明目的のために、特定の実施例を参照して記載されている。しかしながら、上記の例示的な議論は、網羅的であることを意図するものではなく、または本発明を開示されたまさにその形態に限定するように意図されない。上記の教示を考慮して、多くの修正例および変形例が可能である。

Claims (20)

1. 運動中のスピンドルの変位を検出するよう動作可能である複数のセンサと、
   前記複数のセンサに結合されるコンバータとを含み、前記コンバータは、前記変位のそれぞれの位置を決定するよう動作可能であり、さらに、
   前記変位の前記位置に関連付けられる瞬間速度を決定するよう動作可能であるとともに、さらに前記瞬間速度に基づき第１の力を決定するよう動作可能であるフィルタと、
   第２の力を前記スピンドルに適用するよう動作可能であるアクチュエータとを含み、前記第２の力は前記第１の力および前記変位を実質的に打ち消す、装置。
2. 前記複数のセンサはホールセンサ、電荷結合センサ、およびマイクロホンからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
3. 前記アクチュエータは、エアージェット、圧電要素、および電磁石からなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
4. 前記アクチュエータは電磁石アクチュエータであり、時計回りおよび反時計回りに巻回された奇数および偶数のコイルを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記アクチュエータと前記複数のセンサとの間のギャップは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間の範囲である、請求項１に記載の装置。
6. 前記複数のセンサは少なくとも３２個のセンサを含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記フィルタはデシメーションフィルタを含む、請求項１に記載の装置。
8. 複数のスイッチをさらに含み、前記複数のスイッチの各スイッチは前記アクチュエータの歯部に関連付けられるコイル巻線に関連付けられており、前記複数のスイッチのスイッチは、前記第２の力を生成するよう前記第１の力に応答してオンおよびオフする、請求項１に記載の装置。
9. 前記コンバータはシグマデルタ構成要素を含む、請求項１に記載の装置。
10. 回転する物体の変位を検出するよう動作可能である回路を含み、前記回路は前記変位の位置を検出するよう動作可能であり、前記回路はさらに前記位置および前記変位に関連付けられる信号を生成するよう動作可能であり、さらに、
    前記位置および前記変位に基づき、変調された信号を生成するよう動作可能であるコード変調器と、
    力を前記回転する物体に適用するよう動作可能であるアクチュエータとを含み、前記力は前記変調された信号に基づく、装置。
11. 前記変調された信号は力パルスコード変調信号を含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記力は前記変位を実質的に調節する、請求項１０に記載の装置。
13. 前記回路は複数のセンサとシグマデルタ構成要素とを含む、請求項１０に記載の装置。
14. 前記アクチュエータは電磁石アクチュエータであり、時計回りおよび反時計回りに巻回された奇数および偶数のコイルを含む、請求項１０に記載の装置。
15. 前記アクチュエータと前記回路との間のギャップは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間の範囲である、請求項１０に記載の装置。
16. 複数のスイッチをさらに含み、前記複数のスイッチの各スイッチは、前記アクチュエータの歯部に関連付けられるコイル巻線に関連付けられており、前記複数のスイッチのスイッチは、前記変調された信号に応答してオンおよびオフする、請求項１０に記載の装置。
17. 第１の複数のコイル巻線を有する第１の複数の歯部と、
    第２の複数のコイル巻線を有する第２の複数の歯部と、
    複数のスイッチとを含み、
    前記複数のスイッチの各スイッチは、前記第１の複数の歯部のある歯部または前記第２の複数の歯部のある歯部に関連付けられており、
    前記第１の複数の歯部に関連付けられる前記複数のスイッチの少なくとも１つのスイッチと、前記第２の複数の歯部に関連付けられる前記複数のスイッチの少なくとも１つのスイッチとは、信号に応答してオンされるように動作可能であり、
    前記信号は、力と、回転する物体の変位の位置と、前記変位の位置での瞬間速度とに関連付けられており、
    前記スイッチをオンすることは、相殺力を前記回転する物体に適用して前記変位を実質的に調節するよう動作可能である、装置。
18. 前記第１の複数のコイルは、時計回り方向または反時計回り方向のいずれかで前記第１の複数の歯部の周りに存在する奇数コイル巻線であり、
    前記第２の複数のコイルは、前記第２の複数の歯部の周りに存在する偶数コイル巻線であり、
    前記第２の複数のコイルは、前記第１の複数のコイルが反時計回り方向であれば時計回り方向であり、または前記第１の複数のコイルが時計回り方向であれば反時計回り方向である、請求項１７に記載の装置。
19. 前記相殺力は電磁力である、請求項１７に記載の装置。
20. 前記信号は力パルスコード変調信号を含む、請求項１７に記載の装置。