KR100510539B1 - 오목부 패턴의 자석 및 이를 구비하는 광픽업용 액추에이터 - Google Patents

Abstract

오목부 패턴의 자석 및 이를 구비하는 광픽업 액추에이터가 개시된다. 개시된 광픽업용 액추에이터 자석은 개구원의 곡률반경이 함입원의 곡률반경보다 큰 복수개의 오목부 패턴이 상하좌우 대칭으로 배치되어 있다. 유효코일에 도달하는 자속밀도를 증가시킴으로써 로렌츠힘을 향상시킬 수 있다.

Description

오목부 패턴의 자석 및 이를 구비하는 광픽업용 액추에이터{Magnet having depressed pattern and Optical pickup actuator comprising the same}

본 발명은 자석과 이를 구비하는 광픽업 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일에 집중되는 자속밀도를 증대시키는 형태를 가지는 자석과 이를 구비하는 광픽업 액추에이터에 관한 것이다.

최근 광정보저장매체가 고밀도화, 초고속화됨에 따라 광정보저장매체에 정보를 기록하거나 광정보저장매체로부터 정보를 재생하는 광픽업 액추에이터를 더욱 고배속으로 작동하고자 하는 개발이 활발이 이루어지고 있다. 초고속 광픽업 액추에이터의 포커싱 및 트래킹 동작을 수행하기 위해서는 코일에 흐르는 전류와 자석에서 발생하는 자기장과의 상호작용에 의한 로렌츠힘을 증대시킬 필요가 있다.

도 1은 국내공개특허 제2003-18136호에 개시된 광픽업 액추에이터용 자석을 보이는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 자석(21)의 중앙부분에 반구형의 홈(23)이 형성되어 있다. 이와 같이 자석(21)의 중앙부분에 형성된 홈(23)은 평판형 자석에서 있어 중앙부분에 자속밀도가 높고 좌우 끝단으로 갈수록 약해지는 불균일한 자속 분포를 개선하는 효과를 나타낸다. 하지만, 상기 국내공개특허에 개시된 형태의 자석에서는 코일의 유효길이에 대한 자속밀도의 변화가 없으므로 자속밀도를 증가시키는 효과는 나타내지 못하는 단점이 있다.

도 2는 일반적인 평판 자석을 구비하는 종래의 광픽업 액추에이터에 장착되는 자석의 자기력선의 분포를 보이는 도면이다. 도 2로부터 평판 자석의 중앙부에서 발생하는 자기력선이 나타내는 자기회로의 형태를 알 수 있다. 일반적으로 평판 자석에서 발생하는 자기력선은 소정 형태의 패턴이 형성된 자석에서 발생하는 자기력선보다 자석으로부터 공간적으로 더 멀리까지 도달하는 것으로 알려져 있다.

하지만, 광픽업 액추에이터의 로렌츠 힘을 증대시키기 위해서는 공간적으로 더 멀리 진행하는 자기력선의 분포보다는 유효코일에 집중되는 자기력선의 분포를 가지는 자석이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 유효코일로 자속이 집중되는 패턴의 자석과 이를 구비하는 광픽업 액추에이터를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

개구원의 곡률반경이 함입원의 곡률반경보다 큰 복수개의 오목부 패턴이 상하좌우 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터용 자석을 제공한다.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상부에 안착되는 대물렌즈와 코일이 내부에 권선되는 가이드 호울이 형성된 블레이드 및, 상기 블레이드의 가이드 호울에 삽입되는 자석과 상기 자석이 고정되는 요크를 구비하는 베이스를 포함하는 광픽업 액추에이터에 있어서,

상기 자석은 개구원의 곡률반경이 함입원의 곡률반경보다 큰 복수개의 오목부 패턴이 상하좌우 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터를 제공한다.

상기 오목부는 적어도 4개 이상이 형성된다.

상기 오목부 사이의 간격은 곡률반경보다 큰 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 자석과 이를 구비하는 광픽업 액추에이터에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터용 자석을 보이는 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 자석의 측단면도이다. 도 3a 및 3b를 참조하면, 복수개의 오목부(13)가 평판 자석의 표면에 상하 좌우 대칭으로 분포되어 있다. 오목부(13)의 개구원의 곡률반경을 r이라 하고 함입원의 곡률반경을 d라 하면 d는 r보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

광픽업 액추에이터에서 자석의 자기장과 코일에 흐르는 전류는 수학식 1에서 제시된 바와 같은 플레밍의 왼손 법칙에 의한 로렌츠 힘을 발생시킨다.

여기서, F는 로렌츠의 힘, I는 전류, L은 전류가 흐르는 전선의 길이, B는 자기장의 세기이다. 여기서, 자석에 대해 코일이 수직으로 권선되어 코일과 자기력선이 이루는 각도가 90도이고 자기장의 세기(B)만이 변경가능하다고 가정할 때 자기장의 세기(B)를 증가시키는 방법을 생각해 볼 수 있다.

자기장의 세기(B)는 거리의 제곱에 반비례하고 자석의 단위면적당 쇄교하는 자기력선의 수, 즉 자속밀도에 비례하므로, 자기장의 세기(B)를 강화시키기 위해 자석의 자속밀도를 높이거나 코일과 자석 간의 간격을 좁히는 방법을 사용할 수 있다. 현재 알려진 자성물질로는 네오듐이 가장 강하므로 네오듐을 사용할 때에는 자속밀도를 더 이상 증대시키는 것이 어렵다. 따라서, 자석의 고유한 특성인 보자력과 최대에너지적(BHmax) 및, 자속밀도가 일정할 때, 자석의 형상변경과 변경된 패턴의 배열을 통해 원래 가지고 있는 자속밀도를 코일의 유효길이 쪽으로 유도하여 유효길이에서의 자속밀도를 증가시켜 더 큰 로렌츠힘을 발생시킬 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 오목부의 개구원의 곡률반경(r)이 일정할 때 함입원의 곡률반경이 d1, d2, d3로 각각 증가하는 경우 자기력선의 분포의 변화를 보인다.

도 5a에서 도시된 바와 같이, d1<r의 경우 오목부(13a) 내에서 발생된 자기력선은 외부로 방출되는 것을 볼 수 있다. 외부로 방출되는 자기력선은 유효코일(c) 부분에 집중됨으로써 자기장의 세기(B)를 증대시켜 로렌츠힘을 증가시킨다. 하지만, 도 5b에 도시된 바와 같이 d2=r의 조건을 가지는 경우, 또는 도 5c에 도시된 바와 같이 d3>r의 조건을 가지는 경우 오목부(13b)(13c)에서 발생하는 자기력선은 외부로 방출되지 못하여 유효코일(c)에 도달하는 자기력선의 수는 오히려 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 경우 로렌츠의 힘도 함께 감소하게 된다.

도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 자석에서 나타나는 자기력선의 분포를 보이는 도면이다. 도 4에 도시된 자기력선의 분포와 도 2에 도시된 자기력선의 분포를 비교하면 거의 차이가 없는 것을 볼 수 있다. 즉, 자석의 패턴을 바꾸어도 자기회로에는 영향을 주지 않는 것을 알 수 있다.

표 1은 평판 자석의 코일의 위치(mm)에 따른 포커싱 힘과 트래킹 힘을 나타내며, 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 자석의 포커싱 힘과 트래킹 힘을 나타낸다. 여기서, 오목부는 개구원의 지름이 0.2mm, 개구 간의 세로 간격이 0.65mm, 가로 간격이 0.58mm로 형성된다.

코일의 위치(mm)	포커싱 힘(N)	트래킹 힘(N)
중립위치	0.013423	0.021758
포커스 방향 +0.6	0.01264	0.020848
포커스 방향 -0.6	0.012874	0.020707
트래킹 방향 +0.4	0.013201	0.020347
트래킹 방향 -0.4	0.013363	0.020387

코일의 위치(mm)	포커싱 힘(N)	트래킹 힘(N)
중립위치	0.013741	0.021807
포커스 방향 +0.6	0.012921	0.020929
포커스 방향 -0.6	0.013065	0.020725
트래킹 방향 +0.4	0.013423	0.020615
트래킹 방향 -0.4	0.013423	0.020615

표 1 및 표 2로부터 본 발명의 실시예에 따른 자석이 평판 자석보다 포커싱 힘 및 트래킹 힘이 더 큰 것을 알 수 있다. 자석과 일정 간격 이격되어 있는 코일에서 자기력선을 보면 자석의 표면이 평면이 경우 자기력선은 자석의 표면으로부터 더 먼 거리까지 방출된다. 반면, 자속밀도의 측면에서 보면, 함입원의 곡률이 작은 오목부를 가지는 자석보다 함입원의 곡률(=1/곡률반경)이 큰 오목부를 가지는 자석에서 방출되어 코일에 도달하는 자기력선의 수가 더 많으므로 로렌츠의 힘에서도 더 유리하게 작용하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자석이 나타내는 포커싱 힘과 트래킹 힘은 평판 자석의 경우보다 더 큰 값을 나타내게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터를 개략적으로 보이는 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터는, 대물렌즈(34)가 안착되는 블레이드(37)와, 블레이드(37)의 내부에 형성된 가이드 호울(33)과, 가이드 호울(33) 내에 권선된 코일(35)과, 블레이드(37)를 구동가능하게 지지하는 서스펜션(38)을 포함한다. 블레이드(37)의 가이드 호울(33)에는, 베이스(36)의 요크(32)와 요크(32)에 설치되는 자석(11)이 삽입된다. 자석(11)의 표면에는 도시된 바와 같이 표면에 개구원의 곡률반경이 함입부의 곡률반경보다 큰 반구형의 홈(13)이 복수개 형성된다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터는 평판 자석을 탑재한 종래의 액추에이터와 달리, 코일이 한쪽으로 시프트되어도 특정방향으로 힘이 편중되어 작용하지 않으므로 비대칭력에 의한 작용, 예를 들어 롤링(rolling), 피칭(pitching), 요잉(yawing) 이 크게 발생하지 않는다. 따라서, 하드디스크 드라이브, 리니어 모터 등의 자기회로를 구성하는 자석에 적용하면 액추에이터의 구동 시간을 현저히 감소시킬 수있으므로 전체적인 광정보저장매체의 기록 및 재생기기의 성능을 향상시킬 수 있다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 장점은 유효코일에 자속을 집중시킬 수 있는 자석을 제안하여 로렌츠 힘을 증대된 광픽업 액추에이터를 제공할 수 있다는 것이다.

도 1은 국내공개특허 제2003-18136호에 개시된 광픽업 액추에이터용 자석을 보이는 사시도,

도 2는 종래의 광픽업 액추에이터에 탑재되는 평판 자석의 자기 플럭스의 분포를 보이는 도면,

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터용 자석을 보이는 사시도,

도 3b는 도 3a에 도시된 광픽업 액추에이터용 자석의 단면도,

도 4는 도 3a에 도시된 자석의 자기 플럭스의 분포를 보이는 도면,

도 5a 내지 도 5c는 광픽업 액추에이터용 자석의 곡률 변화에 따른 자기력선의 분포의 변화를 보이는 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광픽업 액추에이터를 개략적으로 보이는 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

11, 21 ; 자석 13, 13a, 13b, 13c ; 오목부

23 ; 반구형의 홈

32 ; 요크 33 ; 가이드 호울

34 ; 대물렌즈 35 ; 코일

36 ; 베이스 37 ; 블레이드

38 ; 서스펜션

Claims (6)

1. 개구원의 곡률반경이 함입원의 곡률반경보다 큰 복수개의 오목부 패턴이 상하좌우 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터용 자석.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오목부는 적어도 4개 이상인 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터용 자석.
3. 제1항에 있어서,

   상기 오목부 사이의 간격은 상기 개구원의 곡률반경보다 큰 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터용 자석.
4. 상부에 안착되는 대물렌즈와 코일이 내부에 권선되는 가이드 호울이 형성된 블레이드 및, 상기 블레이드의 가이드 호울에 삽입되는 자석과 상기 자석이 고정되는 요크를 구비하는 베이스를 포함하는 광픽업 액추에이터에 있어서,

   상기 자석은 개구원의 곡률반경이 함입원의 곡률반경보다 큰 복수개의 오목부 패턴이 상하좌우 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 오목부는 적어도 4개 이상인 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.
6. 제4항에 있어서,

   상기 오목부 사이의 간격은 상기 개구원의 곡률반경보다 큰 것을 특징으로 하는 광픽업 액추에이터.