本发明是关于一种主要用作光存储器的记录媒质及其旋转和直线运动机构。 迄今可获得的盘式记录媒质是由在其中心位置的辅助机构驱动的,该辅助机构系以转动的方式装在一些精密轴承上。轴承的功能往往是与传动电动机的功能结合在一起的。记录头和读出头在盘式记录媒质的整个有效面积上运动,各自配备有自己的传动装置,确保这些运动顺利进行。光记录头和光读出头的重量要比磁记录头和磁读出头重得多,而且通常光盘存储器是在存取时间方面比磁盘存储器长而著称的。现有的光记录媒质和机构以及磁记录媒质和机构的共同缺点,除了自由度数有限外,还在于需要两个独立的传动机构,一个供传动记录媒质之用,另一个供传动记录头和读出头之用。它们的另一个缺点是对振动敏感,机械部件和传动机构易于磨损。因此目前总的趋势是将大部分机械组成部分,即机械零部件,改为电子零部件或电子功能元件。
有了本发明的旋转和直线运动机构就可以有效地消除上述种种缺点。本发明的基本作法是在光盘记录媒质周边装一个环形衔铁,并将线性传动机构的定子和悬浮磁场安置在记录媒质光盘地两侧。记录头和读出头系安置在光盘记录媒质有效面积的上方。在线性传动机构的定子与悬浮磁场之间的部位装有至少两个传感器,供检测光盘记录媒质的轴向位置之用。记录媒质光盘轴向位置传感器与悬浮和定向力电磁组件(位于盘式记录媒质的上方或下方)的工作空间长度,对光盘记录媒质来说,是要比光盘记录媒质中心在其线性运动的两个极端位置的距离大。
本发明的主要优点在于,可以采用新型的传动原理(例如磁悬浮作用),利用了运动着的盘式记录媒质的若干自由度。另一个优点在于增强盘式记录媒质的机械性能,提高防止损坏的能力。本发明的盘式记录媒质连同其有关机构使大部分机械组成部分可以用电子元件代替,记录头和读出头相对于记录媒质不可避免的运动部分例外。由于机械部分简化的结果,运动机构的制造就变得简单、经济、方便。电子反馈线路的引用允许盘式记录媒质和定子元件在机械误差方面有较大的容限,即允许各零部件工作参数的变化。基本上消除了易于磨损的零部件。另一个优点是把盘式记录媒质传动机构与记录头相对于记录媒质沿其轨迹的运动功能两者结合起来,而且无需令记录头真正作前行运动。最后,但并非最不重要的,是整个系统的可靠性提高了。
附图展示了带环形衔铁的盘式记录媒质连同其旋转和直线运动机构在电磁悬浮场上运动的示意图。
盘式记录媒质由盘式记录媒质1所组成,记录媒质的周边装有含有例如铁磁材料的环形衔铁2。衔铁2与传动系统定子3的交变磁场相互作用。这样就形成了具有若干自由度运动灵活性的盘式记录媒质的磁悬浮。衔铁2不仅可以呈连续的环形,而且也可取分段的形式,至少由两段组成。
为提高盘式记录媒质的效能,可以在其中心设一个盘形衔铁8,盘衔铁8中可含例如铁磁材料,供某种悬浮方式之用。
盘式记录媒质在电磁悬浮场的旋转和直线运动机构包括记录媒质的盘1,盘周边设有含例如铁磁材料的环,作为转子衔铁用。该环中含有一些非均质体,例如低电导材料,供提高效能之用。在盘记录媒质的两径向两侧的上方,也可能在下方,装有线性位移驱动和悬浮磁场的定子3。定子产生与周知设计的直线电动机类似(例如,与异步电动机或多相同步电动机的成行设计的定子(line developed stator)类似)的线性位移磁场。在盘式记录媒质有效位置内的记录及读出头4始终在其有效面积上方。在记录媒质上方或下方的线性位移和悬浮磁场的定子3之间的部位装有记录媒质(例如感性,光或容性记录媒质)盘1的至少两个轴向位置传感器,记录媒质有效面积的长度等于盘式记录媒质的线性位移,此外还装有定向力和悬浮力的至少两个电磁元件6,以及盘式记录媒质极端位置的传感器7。
从功能上讲,盘1记录媒质相对于记录和读出头4作两种运动,即沿特定轨迹的旋转记录运动/检测运动,以及从一个轨迹至另一所寻址的轨迹的线性运动。该机构是在单传动系统的构架内作这些运动的。记录媒质盘1,其周边设有作为传动转子用的环形衔铁2,系悬置在线性位移和悬浮磁场的定子3所产生的磁场中。盘1记录媒质的位置由来自盘1记录媒质的轴向位置传感器5的信号,借助于线性位移传动机构的参数和定子3的悬浮磁场进行粗调节,且与定向和悬浮力的电磁元件6相配合。若在线性位移驱动和悬浮磁场的定子3上产生方向彼此相反的位移驱动电磁场,则盘1通过与环形衔铁2的相互作用将以适当转数开始旋转。细调这些磁场的位移速度可以保持带有环形衔铁2的盘1记录媒质的所需位置。盘式记录媒质轴向位置对于磁悬浮,以及对于其在线性位移方向上和对于其旋转速度的精确反馈信号系借助于记录和读出头4从所处理的信息中获得的。线性位移驱动和悬浮磁场的定子3,其位移磁场速度和方向的改变确保盘1记录媒质平行于线性位移和悬浮磁场的定子3向前推进。盘1记录媒质的极端位置由极端位置传感器7表示出来。这些是在系统起作用期间当不存在来自记录和读出头4的信号时加以利用的。在盘1记录媒质可拆卸的系统中,可以利用线性位移和悬浮磁场定子3的磁场和它们的取向在开始工作时将盘1记录媒质装到其工作位置上,并在工作结束时将盘1记录媒质从机构上卸下来。在电磁或压电系统中,装设了记录和读出头4,相对于盘1记录媒质而精确定位。
本发明通常可广泛应用于电子计算机盘式存储器中,特别适用于光学存储器中以及一些特殊的在地球上和外部空间的情况下能高度可靠使用的存储器中,同时还可应用于消费者的音频和视频系统的电子设备中。