[发明专利]音圈马达及具有该音圈马达的磁盘驱动单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息记录磁盘驱动单元，尤其涉及一种磁盘驱动单元的音圈马达(voice coil motor，VCM)，其具有一块劈开的永久磁铁以降低音圈马达的成本且减少音圈马达线圈上产生的扭曲。

背景技术

磁盘驱动单元是一种利用磁性介质存储数据的信息存储装置，并有一可移动的磁性读/写头定位在磁性介质上，以选择性地从磁性介质读取或向磁性介质写入数据。

如图1a所示，传统的磁盘驱动单元包括一个安装在主轴马达103上的磁盘101，主轴马达103以恒定速度高速旋转磁盘101。一承载磁头的磁头驱动臂组合(head stack assembly，HSA)102被驱动而相对于磁盘101运动，从而从磁盘101读取数据或向磁盘101写入数据。

音圈马达150通常被用于驱动磁头驱动臂组合102，使磁头定位于磁盘表面的数据轨道上。磁头驱动臂组合102安装在驱动臂104的尖端。驱动臂104绕轴承组合110转动，轴承组合110安装在磁盘驱动单元基板上临近磁盘101的外端位置，从而使磁头在与磁盘101平行的平面上且在磁盘101的数据轨道上方运动。

音圈马达150包括自轴承组合110径向向外设置的线圈151，该线圈151被包围在音圈马达150的磁回路构成的磁场中。磁回路包括一个或多个永久磁铁对和磁性传导板。当预定的驱动电流通过线圈151时，电流和磁场相互感应，线圈151和驱动臂104上将产生绕轴承组合110的轴旋转的力或力矩。

如图1b所示，向线圈151输入电流后，音圈马达150和磁头驱动臂104通 常会受到三种主要的力矩。第一种力矩Mz(由如图所示的力Fr产生)，通常被叫作主力矩，驱动线圈151和驱动臂104绕轴承组合110的Z轴250在X-Y平面内转动。第二种力矩Mx(由如图所示的力Ft产生)，被称为扭转力矩，致使线圈151和驱动臂104绕轴承组合110的X轴254旋转或扭曲。第三种力矩My，被称为俯仰力矩，致使线圈151和驱动臂104绕轴承组合110的Y轴258旋转或弯曲。显然，主力矩Mz是驱动线圈151进而驱动磁头在磁盘101上径向运动的主要手段。换句话说，主力矩Mz是一个期望的力，使驱动臂104和磁头在平行磁盘101的平面上运动。相反的，扭转力矩Mx和俯仰力矩My都会使驱动臂104、磁头和线圈151做不平行于磁盘101所在平面的运动。这样，扭转力矩Mx和俯仰力矩My对磁头维持最佳飞行高度和与磁盘上数据轨道保持平行的能力产生不良影响，从而影响磁盘驱动单元中磁头的读/写操作。

图2显示了一磁头驱动臂组合的典型波特曲线(bode curve)。该曲线可以被视为频域的输出/输入比率。输入是线圈上的电流，而输出是磁头和磁盘间的横向位移。波特曲线的基线是一条斜率为-2的直线，如虚线所示。从图中可见，线圈扭曲模态(4kHz)在波特曲线产生峰值，这主要由扭转力矩Mx导致。这将对磁头的性能产生严重的不良影响。因此，在音圈马达的设计中，由扭转力矩导致的线圈扭曲非常关键，而由俯仰力矩导致的线圈弯曲则比较不重要。

一般而言，磁力线代表磁铁或流过金属线的电流产生的磁场。对于永久磁铁，磁力线通常用从磁铁北极出来进入磁铁南极的虚线表示。磁力线的密度表示磁铁产生磁场的强度。如果导磁材料，如钢，放在磁通路上，因为钢具有较高的磁渗透性，磁力线将趋向于穿过钢而不是磁铁周围的空气。

参考图3b、图4b、图7和图10，矩形虚线框代表过渡区域，在该区域中，磁力线的方向由上至下改变。因而，过渡区域中的磁力线不垂直于永久磁铁的表面。这些不垂直的磁力线将带来不期望的力Ft和不期望的扭转力矩Mx。

图3a显示了一个传统的双磁铁音圈马达20。双磁铁音圈马达20包括顶板21及与顶板21相隔且平行的底板22。两块永久磁铁23、24分别连接于顶板21和底板22，这样，在永久磁铁23、24之间就产生了一个空气间隔。可移动线圈251位于两块永久磁铁23、24之间产生的磁场中。每块永久磁铁23、24均具有 沿相反方向磁化的两半部分。