專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)電裝置,機(jī)電裝置的線圈結(jié)構(gòu),以及包括這種裝置的信息存儲(chǔ)和/或重現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括線圈結(jié)構(gòu)和磁系統(tǒng)的機(jī)電裝置，磁系統(tǒng)在線圈結(jié)構(gòu)的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)，被支撐著的線圈結(jié)構(gòu)和磁系統(tǒng)可以彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)，該線圈結(jié)構(gòu)包括裝在絕緣基片上的第一組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形和裝在絕緣基片上的第二組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形，上述第一組和第二組是并聯(lián)布置的。
在EP-A-0624945中公開(kāi)了一個(gè)這樣的裝置。公開(kāi)的裝置涉及一種軸向氣冷蛇管電動(dòng)機(jī)，并且具有永磁體的轉(zhuǎn)子和多個(gè)分層構(gòu)成的層疊薄片。每個(gè)薄片上設(shè)有螺旋導(dǎo)體圖形。在EP-A-0624945中指出，為了獲得較大的驅(qū)動(dòng)功率，分層之間可以是相互并聯(lián)的。這種公知裝置的缺點(diǎn)是該裝置的效率會(huì)受到其并聯(lián)結(jié)構(gòu)的不利影響。
本發(fā)明的主題是提供一種上文所述類(lèi)型的機(jī)電裝置，其目的是改善效率。按照本發(fā)明，用來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的的機(jī)電裝置的特征在于第一組導(dǎo)體圖形和第二組導(dǎo)體圖形被裝在一個(gè)共同的基片上。為了在低電壓大電流下產(chǎn)生足夠的功率，其線圈結(jié)構(gòu)顯然需要具有低電阻。基片上的導(dǎo)體圖形最好是通過(guò)蝕刻掉淀積在基片上的一部分金屬層而制成。這種制作方法限制了金屬層的厚度。盡管如此，為了獲得低電阻，仍可以利用寬大的軌跡構(gòu)成導(dǎo)體圖形。然而，寬大的軌跡會(huì)造成渦流損耗。這種渦流損耗與軌跡寬度的三次方成正比。如果將一個(gè)寬大的軌跡分成兩個(gè)導(dǎo)體圖形，使軌跡的寬度減半，就可以顯著地降低渦流損耗。因此，如果要在低電壓條件下使用這種裝置，就需要并聯(lián)的分組結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)在于并聯(lián)結(jié)構(gòu)對(duì)公知裝置效率的不利影響是由于磁場(chǎng)在不同薄片的位置上強(qiáng)度不等而造成的。磁場(chǎng)隨著相對(duì)于磁系統(tǒng)的高度而變化，這是由于磁力線在磁系統(tǒng)的北極和南極之間的過(guò)渡點(diǎn)附近出現(xiàn)畸變而造成的。在公知的裝置中，第一組導(dǎo)體圖形裝在第一薄片上，第二組導(dǎo)體圖形裝在第二薄片上。這樣就會(huì)使第一組和第二組的位置相對(duì)于磁系統(tǒng)不是處在同一高度上。這就意味著公知裝置中的第一組導(dǎo)體圖形的磁通鏈與第二組導(dǎo)體圖形的磁通鏈?zhǔn)遣煌?。因此，由于線圈結(jié)構(gòu)與磁場(chǎng)之間的相對(duì)速度，在這些組兩端感應(yīng)的電壓是不同的。由于這些組是并聯(lián)布置的，其產(chǎn)生的渦流等于電壓的差除以這些組的串聯(lián)電阻。這種渦流會(huì)造成損耗，因而使裝置的效率不能得到滿足。由于上述串聯(lián)電阻通常很小，所造成的損耗與裝置的總功率消耗相比是很高的。按照本發(fā)明，第一組和第二組相對(duì)于磁系統(tǒng)被設(shè)置在相同的高度上，如此得到的第一組和第二組的磁通鏈在彼此間是很接近的，并且能降低渦流損耗。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)電裝置的特征在于第一組的每個(gè)導(dǎo)體圖形相對(duì)于第二組的一個(gè)導(dǎo)體圖形是同心設(shè)置的。這種措施減少了由于與磁力線主要方向相交的方向上磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化所造成的感應(yīng)電壓差別。由于采用了這種措施，第一組導(dǎo)體圖形和第二組導(dǎo)體圖形基本上處在相同的位置。因此，針對(duì)兩個(gè)組的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化基本上是同時(shí)發(fā)生的，而感應(yīng)電壓的差別以及由于這些差別造成的損耗被進(jìn)一步降低了。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)電裝置的特征在于第一組的導(dǎo)體圖形和第二組的導(dǎo)體圖形共同構(gòu)成了一個(gè)雙螺旋圖形。由于采用了這種措施，被兩個(gè)導(dǎo)體圖形包圍的磁力線基本上是相同的，其結(jié)果會(huì)使兩個(gè)導(dǎo)體圖形上感應(yīng)的電壓基本上相等。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)電裝置的特征在于第一組的導(dǎo)體圖形在整個(gè)磁場(chǎng)中是按規(guī)則劃分的，第二組的導(dǎo)體圖形在整個(gè)磁場(chǎng)中也是按規(guī)則劃分的。由于采用了這種措施，在一個(gè)組上感應(yīng)的電壓是由均勻分布的各部分磁場(chǎng)產(chǎn)生的。例如，如果磁體不是均勻磁化的，或是在包括磁體和閉合鐵心的磁系統(tǒng)中，磁體和閉合鐵心之間的距離在各個(gè)位置并不是完全相同的，由于磁場(chǎng)的變化，在各個(gè)導(dǎo)體圖形中將會(huì)感應(yīng)出不同的電壓。由于上述措施平均了這些電壓，在兩個(gè)組中的感應(yīng)電壓的差別被降低了。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)電裝置的特征在于構(gòu)成第一組的導(dǎo)體的總長(zhǎng)度基本上等于構(gòu)成第二組的導(dǎo)體的總長(zhǎng)度。如果導(dǎo)體圖形的形狀是相同的，第一組的總磁通鏈和第二組的總磁通鏈就應(yīng)該是相同的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)斷開(kāi)第一組和第二組并且分別測(cè)量第一組和第二組的感應(yīng)電壓，同時(shí)使磁系統(tǒng)與線圈結(jié)構(gòu)相對(duì)移動(dòng)，就可以驗(yàn)證這種現(xiàn)象。
本發(fā)明還涉及到一種用于在一個(gè)信息載體上存儲(chǔ)和／或從其中重現(xiàn)信息的裝置，該裝置包括一個(gè)磁頭，用于向／從信息載體寫(xiě)入和／或讀出信息，以及按照本發(fā)明的一個(gè)機(jī)電裝置，用于使信息載體相對(duì)于磁頭發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在這種裝置中使用按照本發(fā)明的氣冷蛇管電動(dòng)機(jī)形式的機(jī)電裝置具有特殊的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這樣就能形成磁頭相對(duì)于信息載體的非常均勻的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在從／向信息載體讀出信息和／或?qū)懭胄畔r(shí)，均勻的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以減少時(shí)間誤差，這樣就能提高信息流的頻率。
本發(fā)明還涉及到一種線圈結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)在一個(gè)絕緣基片上的第一組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形和設(shè)在一個(gè)絕緣基片上的第二組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形，第一組與第二組是并聯(lián)布置的，并且可以用一個(gè)共同的基片承載第一組的導(dǎo)體圖形和第二組的導(dǎo)體圖形。
以下要參照附圖用舉例的方式詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中

圖1是一個(gè)截面圖，表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)電裝置，圖2表示按照本發(fā)明的一種線圈結(jié)構(gòu)，圖3示意性地表示了按照本發(fā)明的一種裝置，以及圖4表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)電裝置。
圖1表示一個(gè)機(jī)電裝置1的截面圖，它包括一個(gè)線圈結(jié)構(gòu)20以及在線圈結(jié)構(gòu)20的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)的一個(gè)磁系統(tǒng)10。用一個(gè)軸承裝置3支撐著線圈結(jié)構(gòu)20和磁系統(tǒng)10，使它們能夠彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。線圈結(jié)構(gòu)20包括一個(gè)承載導(dǎo)體圖形的絕緣基片30，并且被制成一個(gè)筒形。
圖2a是這種基片30的一個(gè)平面圖，圖2b是同一個(gè)基片30被制成筒形之前的圖形。絕緣基片30上載有第一組12個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形21a-21m和第二組12個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形22a-22m。導(dǎo)體圖形21a，22a，21d，22d，21e，22e，21i，22i，21j，22j，21m及22m被設(shè)在基片30的上面一側(cè)。導(dǎo)體圖形21b，22b，21c，22c，21f，22f，21h，22h，21k，22k，211及221被設(shè)在基片30的下面一側(cè)。基片30兩側(cè)的導(dǎo)體圖形通過(guò)電鍍貫通的連接點(diǎn)40相互電氣連接。例如，螺旋導(dǎo)體圖形21a通過(guò)電鍍貫通的連接點(diǎn)40a連接到導(dǎo)體圖形21b，而螺旋導(dǎo)體圖形22a通過(guò)電鍍貫通的連接點(diǎn)40b連接到導(dǎo)體圖形22b。導(dǎo)體圖形是通過(guò)從絕緣基片30上局部蝕刻掉例如銅的導(dǎo)電材料而制成的，在基片兩側(cè)預(yù)先設(shè)有一層這種導(dǎo)電材料。為此而采用的一種慣用技術(shù)是在導(dǎo)電層上使用光刻膠，然后按照給定的圖形使其局部曝光。制成后的這種保護(hù)層構(gòu)成了一個(gè)用于局部蝕刻導(dǎo)電層的掩模，從而形成導(dǎo)體圖形。通過(guò)在基片30上開(kāi)孔并且隨后在一個(gè)電鍍槽中將一種金屬淀積在導(dǎo)體圖形上就可以獲得電鍍貫通的連接點(diǎn)。
利用共同的連接電極51和52使第一組與第二組并聯(lián)連接。第一組的導(dǎo)體圖形21a-21m和第二組的導(dǎo)體圖形22a-22m被裝在同一個(gè)基片30上。另外，第一組的導(dǎo)體圖形21a相對(duì)于第二組的導(dǎo)體圖形22a是同心布置的，并且由這些導(dǎo)體圖形共同構(gòu)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。第一組和第二組的螺旋導(dǎo)體圖形在整個(gè)基片30上是按規(guī)則劃分的，并且，在基片30在機(jī)電裝置1中被布置成筒形時(shí)，這些導(dǎo)體圖形在磁系統(tǒng)10的整個(gè)磁場(chǎng)中也是按規(guī)則劃分的(參見(jiàn)圖1)。
按照螺旋導(dǎo)體圖形的上述連接方式，可以使構(gòu)成第一組的導(dǎo)體21的總長(zhǎng)度基本上等于構(gòu)成第二組的導(dǎo)體22的總長(zhǎng)度。例如，導(dǎo)體圖形21a是第一個(gè)雙螺旋的內(nèi)層導(dǎo)體圖形，并且被連接到作為外層導(dǎo)體圖形的第二個(gè)雙螺旋的導(dǎo)體圖形21b，后者又連接到第三個(gè)雙螺旋內(nèi)層導(dǎo)體圖形21c。這種連接方式保證了第一組上感應(yīng)的電壓基本上等于第二組上感應(yīng)的電壓，因而能夠盡量減少渦流損耗。
圖3表示了向／從信息載體存儲(chǔ)和／或重現(xiàn)信息的一種裝置。本發(fā)明中的這種裝置是一個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100，它包括一個(gè)磁頭113，用于向／從磁盤(pán)109寫(xiě)入和／或讀出信息，以及構(gòu)成一個(gè)電動(dòng)機(jī)117的按照本發(fā)明的機(jī)電裝置，用于使磁盤(pán)109相對(duì)于磁頭113發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
圖4是圖3中所示的電動(dòng)機(jī)117的一個(gè)側(cè)視圖。電動(dòng)機(jī)117包括一個(gè)線圈結(jié)構(gòu)120和一個(gè)磁系統(tǒng)110，后者在線圈結(jié)構(gòu)120的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)。用一個(gè)軸承裝置103支撐著線圈結(jié)構(gòu)120和磁系統(tǒng)110，使它們能夠彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。線圈結(jié)構(gòu)120中包括同心布置的三相繞組121，122和123，并且各自包括一個(gè)絕緣基片，在基片上裝有第一組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形和第二組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形，與上述的筒形線圈結(jié)構(gòu)相同。
值得注意的是，并聯(lián)連接的組數(shù)并不僅限于兩個(gè)組。例如還可以并聯(lián)地布置三個(gè)，四個(gè)甚至更多的組。在此類(lèi)情況下可以按照類(lèi)似的方式采用本發(fā)明中所提出的措施。在上文中是參照用來(lái)構(gòu)成一個(gè)電動(dòng)機(jī)的機(jī)電裝置來(lái)解釋本發(fā)明的。然而，如果用本發(fā)明的這種機(jī)電裝置構(gòu)成一個(gè)發(fā)電機(jī)，通過(guò)磁系統(tǒng)相對(duì)于線圈結(jié)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電功率，仍可以獲得減少渦流損耗的優(yōu)點(diǎn)。另外還應(yīng)該注意到磁系統(tǒng)的磁極對(duì)數(shù)是不受限制的。采用任意的磁極對(duì)數(shù)都可以獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1．一種機(jī)電裝置(1)包括一個(gè)線圈結(jié)構(gòu)(20)以及在線圈結(jié)構(gòu)的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)的一個(gè)磁系統(tǒng)(10)，線圈結(jié)構(gòu)(20)和磁系統(tǒng)(10)被支撐著，以便能夠彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，上述線圈結(jié)構(gòu)包括設(shè)在一個(gè)絕緣基片上的第一組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形(21a-21m)和設(shè)在一個(gè)絕緣基片上的第二組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形(22a-22m)，第一組與第二組是并聯(lián)布置的，其特征是用一個(gè)共同的基片(30)承載第一組的導(dǎo)體圖形和第二組的導(dǎo)體圖形。
2．按照權(quán)利要求1的機(jī)電裝置，其特征是第一組的每個(gè)導(dǎo)體圖形(21a)相對(duì)于第二組的一個(gè)導(dǎo)體圖形(22a)是同心設(shè)置的。
3．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的機(jī)電裝置，其特征是第一組的導(dǎo)體圖形(21a)和第二組的導(dǎo)體圖形(22a)共同構(gòu)成一個(gè)雙螺旋圖形。
4．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的機(jī)電裝置，其特征是第一組的導(dǎo)體圖形(21a-21m)在整個(gè)磁場(chǎng)中是按規(guī)則劃分的，第二組的導(dǎo)體圖形(22a-22m)在整個(gè)磁場(chǎng)中也是按規(guī)則劃分的。
5．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的機(jī)電裝置，其特征是構(gòu)成第一組的導(dǎo)體的總長(zhǎng)度基本上等于構(gòu)成第二組的導(dǎo)體的總長(zhǎng)度。
6．一種用于向／從信息載體存儲(chǔ)和／或重現(xiàn)信息的裝置(100)，其特征是包括一個(gè)磁頭(113)，用于向／從信息載體(109)寫(xiě)入和／或讀出信息，以及按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的機(jī)電裝置(107)，用于使信息載體相對(duì)于磁頭發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
7．一種線圈結(jié)構(gòu)(20)包括設(shè)在一個(gè)絕緣基片上的第一組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形(21a-21m)和設(shè)在一個(gè)絕緣基片上的第二組N個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形(22a-22m)，第一組與第二組是并聯(lián)布置的，并且用一個(gè)共同的基片(30)承載第一組的導(dǎo)體圖形(21a-21m)和第二組的導(dǎo)體圖形(22a-22m)。
全文摘要
一種機(jī)電裝置具有由絕緣基片(30)構(gòu)成的線圈結(jié)構(gòu),在基片上載有第一組12個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形(21a－21m)和第二組12個(gè)串聯(lián)連接的螺旋導(dǎo)體圖形(22a－22m)。某些導(dǎo)體圖形(21a,22a,21d,22d,21e,22e,21i,22i,21j,22j,21m及22m)設(shè)在基片(30)的上側(cè)。其他導(dǎo)體圖形(21b,22b,21c,22c,21f,22f,21h,22h,21k,22k,21l及22l)設(shè)在基片(30)的下面一側(cè)?；?30)兩側(cè)的導(dǎo)體圖形通過(guò)電鍍貫通的連接點(diǎn)(40)相互電氣連接。利用公共連接電極(51和52)將第一組和第二組布置成并聯(lián)型式。第一組的導(dǎo)體圖形(21a－21m)和第二組的導(dǎo)體圖形(22a－22m)被裝在同一個(gè)基片(30)上。
文檔編號(hào)H01F5/00GK1205128SQ97191240
公開(kāi)日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月13日
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