[发明专利]包含磁导线性马达的扫描装置

说明书

本发明涉及用于扫描碟形信息载体的扫描装置，该装置备有一个可以围绕一根旋转轴线旋转并在其上放置信息载体的工作台，还有一个扫描元件和一个线性马达。通过该马达，可使扫描元件相对于工作台主要地向径向移动。该马达分成第一和第二部分，该两部分藉助一直导轨可彼此替换地导向。该第一部分备有一对磁化方向相反并基本垂直于导轨的磁铁。该第二部分备有一包含绕组的线圈系统，该绕组基本上垂直于磁化方向并垂直于导轨伸展。该马达备有控制元件，用于控制线圈系统内的电流。

本文开头一段中所提型式的扫描装置在1999年9月第42527号“研究发明”刊物中公布。该已知扫描装置是一台用来读和/或写光学可扫描信息载体如CD，DVD的机器。该已知扫描装置的扫描元件包含一个激光源、一个物镜和一个辐射检测器。工作时，支承被扫描信息载体的工作台围绕旋转轴线旋转的同时，扫描元件通过马达进行径向移动，从而使扫描元件按照信息载体上刻出的螺旋线形信息轨道运动。该马达为一三相整流马达。该马达的第一部分固定在扫描装置的框架上，并且包含一排平行于径向伸展的永久磁铁，该磁铁的磁化方向连续变换并和径向成直角。该马达的第二部分固定在也是扫描元件固定的滑板上，它包含三个线圈。直导轨保证带有马达第二部分的滑板相对于框架和马达第一部分进行径向的有导向运动，其包括两根固定在框架上并平行于径向伸展的圆轴，所述圆轴通过导板内两个导向套伸展。工作时，马达的该控制元件允许电流随时流入线圈。所述线圈绕组的伸展方向基本上垂直于磁化方向和垂直于正好位于磁铁之一对面的导轨。当所述绕组位于相关磁铁磁场的一部分—即该磁场磁力线差不多平行于磁化方向的一部分内时，由于这些绕组的电流和磁场之间的作用产生基本上平行于导轨伸展的洛伦兹力，在该力影响下，滑板沿着导轨进行径向移动。工作时，控制元件不允许电流进入其绕组基本上垂直于磁化方向和垂直于导轨伸展，并位于两磁铁间过渡区内的线圈，因为在此部分磁场内不能产生平行于导轨伸展的洛伦兹力。藉助已知扫描装置的马达，滑板在工作时可以达到较大的加速度，因而马达能使滑板在一个较短的访问时间(access time)内在两个不同的径向位置之间移动。

在该已知扫描装置中，滑板相对于框架的六个自由度中有五个被导轨的两根轴和滑板中的导向套结合所固定。第六个自由度亦即滑板的径向位置被马达固定。该已知扫描装置的缺点在于两根轴和与其结合的导向套之间有摩擦力作用。这些摩擦力对于该滑板可能达到的访问时间和滑道动态性能发生不利影响。

本发明目的在于提出一种本文开头一段提到型式的扫描装置，该装置能尽可能地消除已知扫描装置的所述缺点。

为了达到此目的，本发明扫描装置的特征在于其工作时控制元件允许电流流向至少一个所述绕组，并当所述绕组位于两个磁化方向相反的相邻磁铁之间的过渡磁场内时控制所述电流。在所述过渡磁场内，磁力线呈弧形的磁场和两个相邻磁铁间的边界直接相对，且基本垂直于磁铁的磁化方向伸展。由于在工作时，该控制元件允许电流流入线圈系统中至少一个基本垂直于磁化方向和垂直于导轨伸展的绕组，并且当相关绕组位于所述过渡磁场内时也控制所述电流，故在相关绕组内，由于通过此绕组的电流和所述过渡磁场之间的作用产生基本平行于磁铁磁化方向的洛伦兹力。除了其方向平行于导轨的洛伦兹力以外，在马达的第二部分中还以同样方式产生平行于磁化方向，亦即垂直于导轨的洛伦兹力，使第二部分六个自由度中有两个可以藉助马达相对于第一部分得到固定。本发明扫描装置的直导轨因而只需固定第二部分相对第一部分的六个自由度中的四个即可。这一点例如可以利用一个直导轨达到。该直导轨只包含一根固定在第一部分上的单独圆轴和固定在第二部分上的一个或两个比较靠近的导向套。在此情况下，马达两部分之间的摩擦力大大受到限制，其结果使马达可能达到的访问时间和动态性能得以大大改进。此外，马达由于摩擦力而引起的输出功率损失也大大受到限制。由于马达的直导轨显著简化，本发明扫描装置的结构也得以大大简化。

本发明扫描装置的一个特别实施例的特征在于该导轨包含一根单独的圆轴和至少一个环绕所述轴的衬套。在此特殊实施例中，该直导轨使得垂直于该轴伸展的第二部分相对于第一部分的两个互相垂直的线性自由度固定，而第二部分相对于第一部分围绕两根垂直于该轴伸展且互相垂直的旋转轴线的两个旋转自由度固定。该马达使第二部分相对于第一部分的一个平行于该轴伸展的线性自由度固定，同时该马达使第二部分相对于第一部分围绕同该轴重合的旋转轴线的一个旋转自由度固定。