压电陶瓷微致动器在计算机硬盘磁道定位机构中的应用

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1、文章编号：0255-8297(2001))02-0104-压电陶瓷微致动器在计算机硬盘磁道定位机构中的应用TP333.Z1/李国岌，陈天任张申U沈卫I••紀庆瑞毕超2,郭伟2,郑广德2」(1・中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料异放实验室•上海200050»2.新加坡数据存储研究所.新加坡119260、摘9：计算机硬盘磁逍定位机构是计算机硬盘中的一个十分重要部件•快速、准确地读取计算机礎盘上宽度为Am级的磁道信号是计算机硬盘磁道定位器设计和制作中的关键课题，对提高硬盘存储值号密度和读取时间有着章要意义•文中利用多层片式压电陶瓷微致动器制作了适合计算机硬盘您

2、头二级定位用的磴追定位机构•并对该定位器的驰动性能进厅了分析和研究.关■词：jt算初身丽道二级定位器；压电陶瓷微致型單;位移；有限元分析中图分嘉;血黑7歹6>TP333.3+5文itt标识码：A舟着通彳位机徇ApplicationofPiezoelectricMicro-actuatorinComputerHard-diskDriveLIGuo-rong1・CHENDa-renZHANGShen1・SHENWei1,YINQing-rui1,BIChaoGUOWeCZHENGGuang-de2(1.lMboraioryofFunctionalInorga

3、nicMaterials・ShanghaiInstituteofCeramicChineseAcademyofScience・Shanghai200050tCArnui2・DataStorageInstitute^NationalUnix^ersityofSingapore119260.Singapore)Abstract：Hard-diskdriveisoneofthemostimportantpartsinthecomputer.Anewtypeactuatorwithdual-tracksystemcontrolledbyamultilayerpiez

4、oelectricactuatorhasbeendesignedandfabricated・Thetimedependence且ndfrequencyresponseofthedriverarcmeasuredbylaserdetectingsystemandtheperform且neeoftheactuatorwithhard-diskdual-tracksystemisdiscussedonthebasisofthecharacterizationofthepiezoelectricactuatorandfiniteelementmethod・Keyw

5、ords：computerharddiskdual-tracksystem;multilayerpiezoelectricactuator；displacementifiniteelementmethod(FEM)随着材料制备科学和微电子技术的迅速发展•计算机硬盘磁道定位机构不断向小型、轻质化发股.磁头在计算机硬盘上的飞行高度从开始离硬盘约140pm高度发展到25nm以下•磁道宽度和磁道间距亦从最初约100卩m的发展到目前的约l#m・因而磁盘容量得到迅猛提高.同时.磁头在硬盘上的旋转速度从开始时的360r/min发展到目前7200r/min.并有进一步提高

6、至12000r/min的趋势•但是•随着磁头飞行高度不断下降和转速迅速提高，磁头稍因硬盘偏心就会偏离磁道轨迹.难以快速捕捉磁道上的信号•因而提高计算机硬盘磁头的定位精度和跟踪磁道速度已成为计算机硬盘容量日益增长的迫切收箱日期＜1998-12・2仆修订日期：1999-06-16墓金虫目？上海市科类自然科学基金貫大项目（95JC14016"上海市科委*启明星计划！资助项目26QE1403D〉作者简介：李国荣（1962-〉.男、浙江宁波人•副研究员，博士u股庆瑞11941江苏忙祁人•研究员.博导・要求•但是•冃前普追使用的计算机硬盘磁头定位机构是咅卷电机闭环伺服方

7、式，这种方式对亚微米址级磁道的控位精度是十分困堆的.因此，90年代以来国外一些若名的大公司和计算机研究所在现有音卷电机一级定位的基础上•相继利用多层压电陶瓷微致动器位移精度高、响应快、工作电压低、体积小等优点⑴•开展了硬盘磁道二级定位的研究【辽这种二级定位机构既保持原有-•级定位的特性，又能有效地提高磁头的控位精度和信号的读取时间，可望解决目前所面临的问题•不过•国际上虽开展了这方面的研究•但离应用尚有很大距离•加之各公司相互保密，因而难以概括各自的研究水平•目前普遍认为磁道二级定位位移量应为微米级•响应速度小于1ms.本文是基于多层压电陶瓷微致动器的上述特

8、点，在不考虑与第一级耦合以及轴承空隙等冋题情况下，对