DE19963860A1

DE19963860A1 - Speziell orientiertes Material und speziell orientierte Magnetisierung von Permanentmagneten

Info

Publication number: DE19963860A1
Application number: DE19963860A
Authority: DE
Inventors: Albert Hartmann
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2000-08-24
Also published as: GB2345796A; JP2000208322A; US6764289B1; US6157099A; GB9930865D0

Abstract

Es wird ein Permanentmagnet für einen Betätigungsmotor eines Plattenlaufwerks beschrieben. Der Permanentmagnet umfaßt einen bogenförmigen Magnetkörper, der aus Magnetpulver hergestellt ist. Der Magnetkörper umfaßt ein erstes Segment und ein zweites Segment, die im wesentlichen Seite an Seite angeordnet sind. Jedes Segment besitzt einen Nordpol und einen davon im Abstand befindlichen Südpol. Jedes Segment umfaßt einen ersten Bereich, der eine Erstbereichsachse aufweist, die sich zwischen dem Nordpol und dem Südpol erstreckt, und einen zweiten Bereich, der den ersten Bereich umschließt. Wesentlich ist, daß das Magnetpulver während der Herstellung ausgerichtet wird, um ein Pulvermuster zu bilden, das Erstbereichs-Pulverlinien im ersten Bereich aufweist, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse sind, und das Zweitbereichs-Pulverlinien im zweiten Bereich besitzt, die bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind bzw. unter einem Winkel verlaufen. Weiterhin umfaßt der Magnetkörper ein Magnetisierungsmuster, das Erstbereichs-Magnetisierungslinien im ersten Bereich aufweist, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse sind, und Zweitbereichs-Magnetisierungslinien im zweiten Bereich besitzt, die bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind bzw. unter einem Winkel verlaufen.

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Betätigungsmotoren. Insbesondere betrifft die vorlie gende Erfindung Permanentmagnete für Schwingspulen-Betätigungsmotoren und ein Verfahren zur Herstellung von Permanentmagneten für Schwingspulen-Betätigungsmoto ren.

Hintergrund

Plattenlaufwerke werden in starkem Umfang in Computern und Datenverarbeitungssy stemen verwendet, um Information in digitaler Form zu speichern. Plattenlaufwerke ver wenden typischerweise eine oder mehrere sich drehende Speicherplatten und eine Viel zahl von Datenübertragern, die dazu dienen, mit jeder der Speicherplatten wechselzuwir ken. Ein E-Block, der eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Betätigungsarmen aufweist, hält die Datenübertrager in der Nähe einer jeden Speicherplatte. Ein Betäti gungsmotor bewegt den E-Block und die Datenübertrager relativ zu den Speicherplatten.

Der Bedarf, schnell auf Information zuzugreifen, hat zu Plattenlaufwerken geführt, die Speicherplatten aufweisen, welche mit immer größeren Geschwindigkeiten gedreht wer den, und einen Betätigungsmotor, der den E-Block mit immer noch größeren Geschwin digkeiten bewegt. Leider führt dies typischerweise zu einer erhöhten Wärme- und Stö rungs- bzw. Geräuschentwicklung sowie zu einem erhöhten Leistungsverbrauch des Plattenlaufwerks.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von hinten eines Teils eines dem Stand der Technik entsprechenden Schwingspulen-Betätigungs-Rotationsmotor 100. Bei dieser Ausführungsform ist eine flache, trapezförmige Spule 102 zwischen zwei Permanent magneten 104 und zwei Fluß-Rückführplatten 106 positioniert. Die Spule 102 ist am E-Block (nicht dargestellt) befestigt. Strom, der durch die Spule 102 fließt, veranlaßt die Spule 102, sich relativ zu den Permanentmagneten 104 zu bewegen und so den E-Block zu bewegen.

Ein Faktor, der die Wirksamkeit des Betätigungsmotors 100 beeinflußt, ist die Stärke der Magneten 104. Bei dem dem Stand der Technik entsprechenden, in Fig. 1 dargestellten Betätigungsmotor 100 besitzen die Magneten 104 Magnetisierungslinien 108 (die als Pfeile dargestellt sind), die im wesentlichen senkrecht zur Spule 102 ausgerichtet sind. Unglücklicherweise variiert bei dieser Konstruktion die Stärke dieser Magneten 104 um ungefähr 14% bis 20% über den Hubweg der Spule 102. Genauer gesagt ist die Stärke der Magnete 104 in der Nähe der Mitte hoch und fällt in der Nähe der Seiten der Magne ten 104 ab. Diese Nichtlinearität verursacht Schwierigkeiten bei einer präzisen Bewegung der Spule 102. Eine ungenaue Positionierung der Spule 102 führt zu Datenübertra gungsfehlern zwischen den Datenübertragern und den Speicherplatten.

Ein Versuch, dieses Problem zu lösen, umfaßt eine Abflachung der Magnetstärke in der Mitte der Magneten 104, so daß die Stärke der Magneten 104 nahezu linear ist. Dies kann dadurch erfolgen, daß man den Fluß in den Fluß-Rückführplatten 106 dadurch ver mindert, daß man die Fluß-Rückführplatten 106 verdickt und die Magneten 104 in der Nähe der Mitte dünner gestaltet. Unglücklicherweise vermindert dies die mittlere Stärke der Magneten 104 und erhöht die Daten-Auslesezeiten des Plattenlaufwerks.

Im Lichte des oben gesagten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen effizienten Magneten für Geräte, wie zum Beispiel Betätigungsmotoren für Plattenlaufwerke zu schaffen. Ein weiteres Ziel ist es, einen Permanentmagneten für ein Plattenlaufwerk zu schaffen, der relativ einfach hergestellt werden kann. Ein weiteres Ziel besteht darin, ei nen Permanentmagneten zu schaffen, der die Leistungsfähigkeit von Betätigungsmoto ren signifikant verbessert und für eine im wesentlichen lineare Bewegung des Betäti gungsmotors sorgt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wird hier ein Permanentmagnet beschrieben, der diese Erfordernisse erfüllt. Der Per manentmagnet kann besonders vorteilhaft bei einem Betätigungsmotor für ein Platten laufwerk eingesetzt werden. Der Permanentmagnet umfaßt einen Magnetkörper, der aus einem Magnetpulver hergestellt ist. Der Magnetkörper umfaßt ein erstes Segment und ein zweites Segment. Jedes Segment ist in einen ersten Bereich und einen zweiten Be reich unterteilt. Der erste Bereich hat eine Erstbereichsachse. Es ist wichtig, daß das Mag netpulver während der Herstellung so ausgerichtet ist, daß ein Pulvermuster gebildet wird, das Zweitbereichs-Pulverlinien im zweiten Bereich besitzt, die relativ zur Erstbe reichsachse unter einem Winkel bzw. geneigt verlaufen. Vorzugsweise umfaßt das Pul vermuster auch Erstbereichs-Pulverlinien im ersten Bereich, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse verlaufen.

Dieses spezielle Pulvermuster ermöglicht ein spezielles Magnetisierungsmuster im Mag netkörper. Das besondere Magnetisierungsmuster führt zu höheren Flußdichten an den Seiten, höheren mittleren Flußdichten und lineareren Magnetflußdichten im Magnet. Die höheren Magnetflußdichten erzeugen höhere Such- bzw. Positionierungskräfte und die linearen Flußdichten führen zu genauen Bewegungen des Betätigungsmotors. Darüber hinaus führen die höheren magnetischen Flußdichten an den Seiten des Magnetkörpers, das heißt ein größerer Radius zu höheren Drehmomenten an einer Spule des Betäti gungsmotors. Dies ermöglicht es dem Magneten, aus einer gegebenen Stromstärke in der Spule eine höhere Kraft zu erzeugen und verbessert die Effizienz des Betätigungs motors. Dies vermindert auch die Leistung, die vom Motor verbraucht wird, vermindert die Wärmemenge und das Geräusch bzw. die Störungen, die vom Motor während des Be triebs erzeugt werden, und erhöht die Arbeitszeit des Motors für eine gegebene Batterie ladung. Weiterhin kann die Größe des Magneten bei gegebener geforderter Kraft vermin dert werden. Diese Erwägungen sind insbesondere für Computer-Plattenlaufwerke von Bedeutung, die häufig in wärme- und geräusch-empfindlichen Umgebungen oder mit ei ner Batterie-Stromversorgung arbeiten.

Der Magnetkörper ist typischerweise bogenförmig und umfaßt eine Übergangszone, die den Magnetkörper vertikal in das erste Segment und das zweite Segment unterteilt, die im wesentlichen Seite an Seite angeordnet sind. Jedes Segment besitzt einen Nordpol und einen im Abstand davon angeordneten Südpol. Der Nordpol und der Südpol für die beiden Segmente sind invertiert.

Wie oben dargelegt, besitzt der Magnetkörper ein spezielles bzw. einzigartiges Magneti sierungsmuster. Genauer gesagt umfaßt jedes Segment ein Magnetisierungsmuster, das Erstbereichs-Magnetisierungslinien im ersten Bereich aufweist, die im wesentlichen par allel zur Erstbereichsachse sind, und Zweitbereichs-Magnetisierungslinien im zweiten Be reich, die relativ zur Erstbereichsachse unter einem Winkel bzw. geneigt verlaufen. Somit entspricht die Ausrichtung des Magnetpulvers im Magnetkörper dem Magnetisierungs muster.

Typischerweise wird der Magnet unter Verwendung von pulvermetallurgischen Verfahren mit einer Form hergestellt, die einen geeignet geformten Formhohlraum aufweist, der das Magnetpulver aufnimmt. Eine Orientierungseinrichtung erzeugt ein Magnetfeld, das Fluß linien aufweist, die durch den Formhohlraum hindurch verlaufen. Die Flußlinien orientie ren das Magnetpulver im Formhohlraum, um das oben beschriebene Pulvermuster zu definieren.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Magneten. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Einbringens von Magnetpulver in den Formhohl raum und des Ausrichtens eines Teils des Magnetpulvers im Formhohlraum mit einem Magnetfeld zur Bildung des oben beschriebenen Pulvermusters. Dieses Verfahren kann auch den Schritt des Magnetisierens des Magneten umfassen, um das oben beschrie bene Magnetisierungsmuster zu erzielen.

Es ist wichtig, daß der Magnet unter Verwendung eines speziellen Herstellungsverfah rens hergestellt wird und daß der Magnet ein spezielles Magnetisierungsmuster aufweist, das die Kraftstärke erhöht, die bei einer gegebenen Stromstärke in der Spule erzeugt wird. Darüber hinaus sorgt der Magnet für eine im wesentliche lineare Bewegung der Spule. Dies erhöht die Wirksamkeit, Genauigkeit und Leistung des Betätigungsmotors, wodurch die Datenzugriffszeiten und die Leistungsmenge vermindert werden, die vom Betätigungsmotor verbraucht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die neuen Merkmale der Erfindung sowie die Erfindung selbst, was ihren Aufbau und ihre Wirkungsweise anbelangt, ergeben sich am besten aus der beigefügten Zeichnung in Verbindung mit der zugehörigen Beschreibung, in der gleiche Bezugszeichen zur Be zeichnung gleicher Teile verwendet werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines dem Stand der Technik entsprechenden Betätigungsmotors,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Plattenlaufwerks, das Ei genschaften der vorliegenden Erfindung besitzt,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Teils eines Betätigungsmotors, der Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von oben eines Teils eines Magneten, der Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig. 5 eine Draufsicht von vorne auf einen Magneten, die einen Teil eines Pulvermusters an der Innenseite wiedergibt,

Fig. 6 eine Draufsicht von hinten auf den Magneten aus Fig. 5, die einen Teil des Pulvermusters an der äußeren Seite wiedergibt,

Fig. 7 eine seitliche Draufsicht auf den Magneten aus Fig. 5, die einen Teil des Pulvermusters auf einer radialen Seite wiedergibt,

Fig. 8 eine Darstellung des Pulvermusters von der Linie 8-8 aus Fig. 3 her gesehen,

Fig. 9 eine Darstellung des Pulvermusters von der Linie 9-9 aus Fig. 3 her gesehen,

Fig. 10A eine Draufsicht von vorne auf eine erste Ausführungsform eines Teils eines Betätigungsmotors ohne Spule, die einen Teil eines Magnetisierungsmusters wiedergibt,

Fig. 10B eine Draufsicht von vorne auf eine zweite Ausführungsform eines Teils eines Betätigungsmotors ohne Spule, die einen Teil eines Magnetisierungsmusters wiedergibt,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht von oben eines Magnetpaares, die ei nen Teil des Magnetisierungsmusters wiedergibt,

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht von oben eines einzelnen Magneten, die einen Teil des Magnetisierungsmusters wiedergibt,

Fig. 13 eine seitliche perspektivische Ansicht des Magneten aus Fig. 12,

Fig. 14 eine Draufsicht von vorne auf einen Magneten, die einen Teil des Magnetisierungsmusters an der Innenseite wiedergibt,

Fig. 15 eine Draufsicht von hinten auf den Magneten aus Fig. 14, die ei nen Teil des Magnetisierungsmusters an der Außenseite wieder gibt,

Fig. 16 eine seitliche Draufsicht auf den Magneten aus Fig. 14, die einen Teil des Magnetisierungsmusters an einer radialen Seite wieder gibt,

Fig. 17 eine Darstellung des Magnetisierungsmusters, wie es von der Li nie 8-8 in Fig. 3 her zu sehen ist,

Fig. 18 eine Darstellung des Magnetisierungsmusters, wie es von der Li nie 9-9 aus Fig. 3 her zu sehen ist,

Fig. 19 eine weggeschnittene Seitenansicht einer Form, welche Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist, und

Fig. 20 eine seitliche Draufsicht-Darstellung einer Magnetisierungseinrich tung und eines Magnetkörpers, die Merkmale der vorliegenden Er findung aufweisen.

Beschreibung

Wie man zunächst den Fig. 2 und 3 entnimmt, ist die vorliegende Erfindung auf ein Plattenlaufwerk 10 gerichtet, das ein Plattengehäuse 12, eine Platten-Baueinheit 14, eine Übertrager-Baueinheit 16, einen E-Block 18 und einen Betätigungsmotor 20 aufweist. Der Betätigungsmotor 20 umfaßt eine Spule 22, einen oder mehrere Permanentmagneten 24 und eine oder mehrere Fluß-Rückführplatten 25. Wie weiter unten im Detail dargelegt wird, wird jeder Magnet 24 unter Verwendung eines speziellen Herstellungsverfahrens hergestellt und ist jeder Magnet 24 so magnetisiert, daß er ein spezielles Magnetisie rungsmuster 26 (in den Fig. 10 bis 18 dargestellt) besitzt. Das spezielle Magnetisie rungsmuster 26 erhöht die Stärke der Kraft, die von jedem Magneten 24 an der Spule 22 des Betätigungsmotors 20 bei einer gegebenen Stromstärke in der Spule 22 erzeugt wird. Dies ermöglicht es dem Betätigungsmotor 20, den E-Block 18 und die Übertrager- Baueinheiten 16 schnell zu bewegen, um die Datenzugriffszeit zu vermindern. Weiterhin vermindert die erhöhte Effizienz des Betätigungsmotors 20 den Energieverbrauch und erhöht die Arbeitszeit des Betätigungsmotors 20 für eine gegebene Batterieladung bei ei ner tragbaren Einheit. Der hier beschriebene Magnet 24 ist besonders für Schwingspu len-Dreh-Betätigungsmotoren für ein Plattenlaufwerk 10 geeignet.

Eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen Komponenten eines Plattenlaufwerks 10 findet sich in der US-Patentschrift Nr. 5,208,712 für Hatch et al., die von der Quantum Corporation, der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, angemeldet wurde. Der Inhalt der US-Patentschrift Nr. 5,208,712 wird hier durch Bezugnahme mit aufgenommen. Demgemäß wird die Erläuterung auf die Gesichtspunkte des Plattenlaufwerks 10 be schränkt, die von spezieller Bedeutung sind.

Das Laufwerksgehäuse 12 enthält die verschiedenen Komponenten des Plattenlaufwerks 10. Das Laufwerksgehäuse 12 besitzt eine Abdeckung (nicht dargestellt), eine Basis 28 und im Abstand angeordnete Seitenwände 30. Die Basis 28 und die Seitenwände 30 sind typischerweise als integrale Einheit ausgebildet, während die Abdeckung an den Seiten wänden 30 befestigt wird.

Das Plattenlaufwerk 14 umfaßt eine oder mehrere Speicherplatten 32, die an einer Spin delnabe 34 montiert sind. Ein Spindelmotor (nicht dargestellt) dreht die Spindelnabe 34 und die Speicherplatten 32 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit. Jede Speicherplatte 32 speichert Daten in einer Form, die erforderlichenfalls später wieder gelesen bzw. aufge funden werden kann. Magnetische Speicherplatten 32 werden allgemein verwendet, um Daten in digitaler Form zu speichern. In Abhängigkeit vom Aufbau des Plattenlaufwerks 10 kann irgendeine Anzahl von Speicherplatten 32 mit dem Plattenlaufwerk 10 verwendet werden. Beispielsweise kann das Plattenlaufwerk 10 eine, fünf, sechs, neun oder zwölf Speicherplatten umfassen.

Der Aufbau des E-Blocks 18 hängt vom Aufbau des Plattenlaufwerks 10 ab. Der E-Block 18 umfaßt eine rohrförmige Betätigungsnabe 36 und einen oder mehrere Betätigungs arme 38, die von der Betätigungsnabe 36 weg vorstehen. Die Betätigungsnabe 36 dreht sich auf einer Betätigungswelle 40, die an der Basis 28 befestigt ist. Die Betätigungsarme 38 rotieren mit der Betätigungsnabe 36 und positionieren die Übertrager-Einheiten 16 zwischen den Platten 32. Die Anzahl und die Abstände der Betätigungsarme 38 variieren entsprechend der Anzahl und den Abständen der Platten 32.

Die Übertrager-Einheit 16 umfaßt typischerweise einen Lastarm 42, der verwendet wird, um jeden Datenübertrager 44 an einem der Betätigungsarme 38 zu befestigen. Typi scherweise arbeitet ein Datenübertrager 44 mit einer einzelnen Speicheroberfläche auf einer der Speicherplatten 32 zusammen, um auf Information auf der Speicherplatte 32 zuzugreifen bzw. Information auf die Speicherplatte 32 zu übertragen. Bei einer magneti schen Speicherplatte 32 wird der Datenübertrager 44 üblicherweise als Lese/Schreib- Kopf bezeichnet.

Der Betätigungsmotor 20 bewegt den E-Block 18 und die Übertrager-Einheit 16 genau relativ zu den Speicherplatten 32. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist der Betätigungsmotor 20 ein Schwingspulen-Rotationsmotor. Bei dieser Ausfüh rungsform ist die flache, trapezförmige Spule 22 an der Betätigungsnabe 36 befestigt. Die Spule 22 ist zwischen zwei Permanentmagneten 24 und Fluß-Rückführplatten 25 ange ordnet. Die Spule 22 ist von den Permanentmagneten 24 durch einen Luftspalt getrennt. Die Fluß-Rückführplatten 25 dienen als Rückführpfad für Magnetfelder, die vom Magne ten 24 ausgehen, und können aus Weicheisen oder Stahl hergestellt sein. Strom, der durch die Spule 22 fließt, veranlaßt die Spule 22, sich relativ zu den Magneten 24 zu be wegen. Dies veranlaßt die Betätigungsnabe 36 und die Betätigungsarme 38, sich zu dre hen.

Bei einer Ausführungsform kann der Betätigungsmotor 20 ein linearer Induktionsmotor (nicht dargestellt) sein, der sich bezüglich der Platten 32 radial bewegt. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Betätigungsmotor 20 ein Rotationsmotor sein, bei dem nur ein Magnet Verwendung findet.

Fig. 3 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung eines Betätigungsmotors 20, bei dem zwei Magneten 24 Verwendung finden. Genauer gesagt ist bei dieser Ausführungs form einer der Magneten 24 oberhalb der Spule 22 und einer der Magneten 24 unterhalb der Spule 22 angeordnet. Alternativ kann der Betätigungsmotor 20 einen einzelnen Mag neten umfassen, der entweder oberhalb oder unterhalb der Spule 22 angeordnet ist. Je der Magnet 24 wird von einem gekrümmten oder im wesentlichen bogenförmigen Mag netkörper 46 definiert, der aus einem Magnetpulver (in den Fig. 4 bis 9 gezeigt) her gestellt ist. Der Magnetkörper 46 wird durch eine im wesentlichen flache obere Oberflä che 50, eine davon im Abstand angeordnete, im wesentlichen flache Boden-Oberfläche 52, eine bogenförmige Innenseite 54 und eine bogenförmige Außenseite 56 sowie ein Paar von im Abstand angeordneten radialen Seiten 58 definiert. Eine Übergangszone 60 unterteilt den Magnetkörper 46 vertikal in ein erstes Segment 62 und ein zweites Seg ment 64, die Seite an Seite angeordnet sind. Die Übergangszone 60 wird durch gestri chelte Linien dargestellt. Jedes der Segmente 62, 64 besitzt dann, wenn es magnetisiert ist, einen Nordpol 66 und einen Südpol 68. Die Pole 66, 68 des ersten und zweiten Seg ments 62, 64 sind invertiert.

Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist der Magnetkörper 46 eine ein heitliche bzw. einstückige Struktur. Alternativ können das erste und das zweite Segment 62, 64 getrennte Strukturen sein, die voneinander unabhängig hergestellt und danach Seite an Seite positioniert werden, um den Magnetkörper 46 zu bilden.

Jedes Segment 62, 64 umfaßt einen ersten Bereich 70 (der in den Fig. 3, 8, 9, 17 und 18 durch gestrichelte Linien dargestellt ist), der eine Erstbereichsachse 72 besitzt, die sich zwischen dem Nordpol 66 und dem Südpol 68 erstreckt, und einen zweiten Bereich 74, der den ersten Bereich 70 umgibt und umschließt. Der in den Figuren gezeigte erste Bereich 70 ist ähnlich einem geraden Kreiszylinder geformt und besitzt einen kreisförmi gen Querschnitt. Der zweite Bereich 74 ist bogenförmig und wird von einem Teil der obe ren Oberfläche 50, einem Teil der Boden-Oberfläche 52, einem Teil der Innenseite 54, einem Teil der Außenseite 56, einer der radialen Seiten 58 und der Übergangszone 60 definiert. Grundsätzlich ist der zweite Bereich 74 durch die äußere Begrenzung eines je den Segmentes 62, 64 definiert. Die Größe und Form des ersten Bereiches 70 und des zweiten Bereiches 72 können entsprechend den Konstruktionsanforderungen an den Magneten 24 variiert werden.

Es ist wichtig, daß der Magnetkörper 46 mit dem einheitlichen bzw. speziellen Magneti sierungsmuster 26 magnetisiert ist und unter Verwendung eines speziellen Verfahrens hergestellt wird, welches die Fähigkeit des Magnetkörpers 46 erhöht, das Magnetisie rungsmuster 26 beizubehalten. Der Herstellungsprozeß umfaßt das Ausrichten und Ori entieren des Magnetpulvers 48 während der Herstellung, zur Bildung eines speziellen bzw. einheitlichen Pulvermusters 75. Ein repräsentativer Teil des Pulvermusters 75 ist in den Fig. 4 bis 9 dargestellt. Das Magnetpulver 48 wird gemäß dem speziellen Pul vermuster 75 ausgerichtet, um die Fähigkeit des Magnetkörpers 46 zu erhöhen, das Mag netisierungsmuster 26 beizubehalten. Die Ausrichtung des Magnetpulvers 48 im Mag netkörper 46 ist so strukturiert, daß sie dem gewünschten Magnetisierungsmuster 26 entspricht.

Der Ausdruck "Pulvermuster" 75, wie er hier verwendet wird, bedeutet das Muster, das von dem orientierten und ausgerichteten Magnetpulver 48 im Magneten 24 gebildet wird. Das Pulvermuster 75 ist nur im mikroskopischen Bereich sichtbar. Das Magnetpulver 48 ist in den Fig. 4 bis 9 dargestellt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Genauer gesagt zeigt Fig. 4 das Pulvermuster 75 in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 5 das Pulvermuster 75, wenn man auf die Innenseite 54 des Magnet körpers 24 blickt, Fig. 6 das Pulvermuster 75, wenn man auf die Außenseite 56 blickt, Fig. 7 das Pulvermuster 75, wenn man auf eine radiale Seite 58 blickt, Fig. 8 das Pul vermuster 75, wie es von der Linie 8-8 in Fig. 3 zu sehen ist, und Fig. 9 das Pulvermu ster 75, wie es von der Linie 9-9 aus Fig. 3 gesehen werden kann.

Das Pulvermuster 75 umfaßt für jedes Segment 62, 64 Erstbereichs-Pulverlinien 76 (in den Fig. 8 und 9 dargestellt) im ersten Bereich 70 und Zweitbereichs-Pulverlinien 78 im zweiten Bereich 74. Die Erstbereichs-Pulverlinien 76 verlaufen im wesentlichen paral lel zur Erstbereichsachse 72, während die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 bezüglich der Erstbereichsachse 72 unter einem Winkel verlaufen. Somit ist das Pulvermuster 75 durch im wesentlichen senkrechte Erstbereichs-Pulverlinien 76 im ersten Bereich 70 und ge neigt verlaufenden Zweitbereichs-Pulverlinien 78 im zweiten Bereich 74 definiert.

Gemäß den Fig. 8 bis 9 sind die Erstbereichs-Pulverlinien 76 in der Nähe des zweiten Bereichs 74 immer noch im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse 72. Es sei je doch darauf hingewiesen, daß die Erstbereichs-Pulverlinien 76 die Tendenz haben, mit zunehmendem radialen Abstand von der Erstbereichsachse 72 unter einem leichten Winkel bezüglich der Erstbereichsachse 72 zu verlaufen. Weiterhin nimmt der Winkel der Zweitbereichs-Pulverlinien 78 mit Zunahme des radialen Abstandes von der Erstbereichs achse 72 zu. Anders ausgedrückt, sind die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 in der Nähe des ersten Bereichs 70 zur Erstbereichsachse 72 nahezu parallel, während die Zweitbe reichs-Pulverlinien 78 in der Nähe der Seiten 54, 56, 58 am stärksten geneigt verlaufen. Insbesondere können die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 in der Nähe der Seiten 54, 56, 58 unter einem Winkel zwischen ungefähr 20 Grad und 70 Grad bezüglich der Erstbereichs achse 72 verlaufen.

Vorzugsweise verlaufen die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 über den gesamten zweiten Bereich 74 hinweg relativ zur Erstbereichsachse 72 unter einem Winkel. Genauer gesagt verlaufen die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 für jeden zweiten Bereich 74 relativ zur Erst bereichsachse 72 in der Nähe der Innenseite 54, der Außenseite 56, der radialen Seite 58 und der Übergangszone 60 unter einem Winkel.

Es sei darauf hingewiesen, daß im ersten Segment 62 dann, wenn man sich von der Bo denoberfläche 52 zur oberen Oberfläche 50 bewegt, die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 unter einem Winkel zur Erstbereichsachse 72 hin verlaufen. Im Gegensatz hierzu ver laufen im zweiten Segment 64 dann, wenn man sich von der Boden-Oberfläche 52 zur oberen Oberfläche 50 hin bewegt die Zweitbereichs-Pulverlinien 78 unter einem Winkel von der Erstbereichsachse 72 weg.

Gemäß Fig. 19 wird das Magnetpulver 48 vorzugsweise zu dem Magnetkörper 46 in ei ner Form 80 unter Verwendung eines pulvermetallurgischen Verfahrens geformt. Bei die ser Ausführungsform umfaßt die Form 80 einen bogenförmigen oder gekrümmten Form hohlraum 82. Bei einem typischen pulvermetallurgischen Verfahren wird das Magnetpul ver (in Fig. 19 nicht dargestellt) zunächst in den Formhohlraum 82 eingebracht. Danach wird das Magnetpulver 48 im Formhohlraum 82 mit einem Kompressionsring 84 zusam mengedrückt, um einen gepreßten Magnetkörper 46 zu bilden (in Fig. 19 nicht darge stellt). Danach wird der Magnetkörper 46 aus der Form 80 herausgenommen und erhitzt.

Eine Orientierungseinrichtung 88 kann verwendet werden, um ein Magnetfeld 90 zu er zeugen, daß eine Vielzahl von Flußlinien 92 umfaßt, die durch den Formhohlraum 82 hindurch verlaufen, um das spezielle, oben beschriebene Pulvermuster 75 im Magnet körper 46 zu bilden. Ein Beispiel für das Magnetfeld 90 ist in Fig. 19 dargestellt. Die Flußlinien 92 richten das Magnetpulver 48 im Formhohlraum 82 während des pulverme tallurgischen Prozesses aus und orientieren es, um das Pulvermuster 75 zu bilden. Typi scherweise werden die Flußlinien 92 verwendet, um das Magnetpulver 48 vor und wäh rend der Kompression des Magnetpulvers 48 im Formhohlraum 82 zu orientieren. Die geeignete Orientierungseinrichtung 88 kann unter Verwendung einer Reihe von der Indu strie bekannten Vorgehensweisen konstruiert werden.

Um die Wirksamkeit des Betätigungsmotors 20 zu erhöhen, wird der Magnetkörper 46 vorzugsweise magnetisiert, um das Magnetisierungsmuster 26 aufzuweisen, das in den Fig. 10 bis 18 dargestellt ist. Als Hintergrundinformation zeigt Fig. 10A einen Teil eines Betätigungsmotors 20 und das Magnetisierungsmuster 26 in einem Paar von Mag neten 24, die im Betätigungsmotor 20 verwendet werden, während Fig. 10B eine wei tere Ausführungsform eines Betätigungsmotors 20 und das Magnetisierungsmuster 26 in einem einzelnen Magneten 24 zeigt, der im Betätigungsmotor 20 verwendet wird. Fig. 11 ist eine perspektivische Draufsicht auf zwei Magneten 24, die das Magnetisierungs muster 26 zeigt, Fig. 12 eine perspektivische Draufsicht auf einen einzelnen Magneten 24, Fig. 13 eine perspektivische Seitenansicht des Magneten 24, während Fig. 14 das Magnetisierungsmuster 26 zeigt, wenn man auf die Innenseite 54 des Magnetkörpers 24 blickt. Fig. 15 zeigt das Magnetisierungsmuster 26, wenn man auf die Außenseite 56 blickt, Fig. 16 das Magnetisierungsmuster 26, wenn man auf eine radiale Seite 58 blickt, Fig. 17 das Magnetisierungsmuster 26, wie man es von der Linie 8-8 aus Fig. 3 sieht, und Fig. 18 das Magnetisierungsmuster 26, wie man es von der Linie 9-9 aus Fig. 3 sieht.

Insbesondere umfaßt jedes Segment 62, 64 des Magneten 24 ein Magnetisierungsmu ster 26, das (i) Erstbereichs-Magnetisierungslinien 94 (in den Fig. 17 und 18 gezeigt) im ersten Bereich 70 besitzt, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse 72 ver laufen, und (ii) Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 96 im zweiten Bereich 74 aufweist, die bezüglich der Erstbereichsachse 72 unter einem Winkel verlaufen.

Gemäß den Fig. 17 und 18 sind die Erstbereichs-Magnetisierungslinien 94 in der Nähe des zweiten Bereichs 74 immer noch im wesentlichen parallel zur Erstbereichs achse 72. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erstbereichs-Magnetisierungslinien 94 die Tendenz haben, mit zunehmendem radialen Abstand von der Erstbereichsachse 72 unter einem kleinen Winkel bezüglich der Erstbereichsachse 72 zu verlaufen. In ähnli cher Weise existiert ein Gradient der Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 96 im zweiten Bereich 74 mit zunehmendem radialen Abstand weg von der Erstbereichsachse 74. Ge nauer gesagt sind für jeden zweiten Bereich 74 die Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 92 in der Nähe des ersten Bereichs 70 nahezu parallel zur Erstbereichsachse 72, wäh rend die Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 92 weiter weg vom ersten Bereich 70 unter einem stärkeren Winkel verlaufen. Anders ausgedrückt gehen die Zweitbereichs-Magne tisierungslinien 92 für jeden zweiten Bereich 74 von einem nahezu senkrechten Verlauf in der Nähe des ersten Bereichs 70 zu einem stark geneigten Verlauf in einer größeren Entfernung vom ersten Bereich 70 über. Der Winkel der Zweitbereichs-Magnetisierungs linien 92 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Erstbereichsachse 72 zu. Insbeson dere können die Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 92 in der Nähe der Seiten 54, 56, 58 zwischen ungefähr 20 Grad und 70 Grad relativ zur Erstbereichsachse 72 geneigt sein.

Vorzugsweise sind die Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 92 über den gesamten zweiten Bereich 74 bezüglich der Erstbereichsachse 72 geneigt bzw. verlaufen zu ihr unter einem Winkel. Genauer gesagt sind die Zweitbereichs-Magnetisierungslinien 92 für jeden zweiten Bereich 74 relativ zur Erstbereichsachse 72 in der Nähe der Innenseite 54, der Außenseite 56, einer jeden radialen Seite 58 und der Übergangszone 60 geneigt.

Wie oben erläutert, wird das Magnetpulver 48 in das Pulvermuster ausgerichtet, um die Fähigkeit des Magnetkörpers 46 zu erhöhen, das Magnetisierungsmuster 26 beizube halten. Ein Vergleich der Fig. 5 bis 9 zeigt, daß die Ausrichtung des Magnetpulvers 48 im Pulvermuster 75 in etwa ähnlich der Ausrichtung des in den Fig. 14 bis 18 ge zeigten Magnetisierungsmusters 26 ist. Wie hier dargelegt, ist die Ausrichtung des Mag netpulvers 48 im Magnetkörper 46 so gewählt, daß sie der Ausrichtung der Magnetisie rungslinien 94, 96 im Magnetisierungsmuster 26 entspricht.

Gemäß Fig. 20 kann der Magnetkörper 46 dem Magnetisierungsmuster 26 dadurch unterworfen werden, daß man ein Impuls-Magnetisierungsverfahren mit einer Magnetisie rungsvorrichtung 98 durchführt. Die Herstellung der geeigneten Magnetisierungsvorrich tung 98 für die Magnetisierung des Magnetkörpers 46 kann unter Verwendung einer Reihe von Vorgehensweisen erreicht werden, die den Konstrukteuren von Magnetisie rungsvorrichtungen 98 allgemein bekannt sind, einschließlich oberer und unterer Magne tisierungsleiter (nicht dargestellt) und geformter Stahl-Magnetisierungsjoche (nicht darge stellt).

Der Magnetkörper 46 wird vorzugsweise aus anisotropem NdBFe hergestellt, das ein starker Permanentmagnet ist. Jedoch ist dem Fachmann klar, daß auch andere Materia lien verwendet werden können.

Das unterscheidende Merkmal des gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Mag neten 10 besteht darin, daß das Magnetpulver 46 während der Herstellung so ausge richtet wird, daß es ein Pulvermuster 75 besitzt, das den Magnetisierungslinien im Mag netisierungsmuster 26 entspricht.

Es ist wichtig, daß jeder Magnet 24 unter Verwendung eines speziellen Herstellungsver fahrens hergestellt wird und daß der Magnet 24 ein spezielles Magnetisierungsmuster 26 aufweist. Das Magnetisierungsmuster 26 führt zu höheren Magnetflußdichten an den Seiten 54, 56, 58 des Magneten 24, höheren mittleren Magnetflußdichten und lineareren Magnetflußdichten im Magneten 24. Die höheren Magnetflußdichten erzeugen höhere Positionierungskräfte für kürzere Datenzugriffszeiten. Die linearen Flußdichten führen zu genauen Bewegungen des Betätigungsmotors 20.

Darüber hinaus führen die höheren Magnetflußdichten an den Seiten 54, 56, 58 des Mag netkörpers 46, das heißt ein größerer Radius zu höheren Drehmomenten an einer Spule 22 des Betätigungsmotors 20. Dies ermöglicht es dem Magneten 24 aus einer gegebe nen Stromstärke in der Spule 22 eine stärkere Kraft zu erzeugen und erhöht die Effizienz des Betätigungsmotors 20. Dies vermindert auch die Leistung, die vom Motor 20 ver braucht wird, vermindert die Hitzemenge und das Geräusch bzw. die Störungen, die der Betätigungsmotor 20 während des Betriebs erzeugt, und erhöht die Arbeitszeit des Betä tigungsmotors 20 für eine gegebene Batterieladung. Darüber hinaus kann die Größe des Magneten 24 für gegebene Krafterfordernisse vermindert werden. Diese Gesichtspunkte sind von besonderer Bedeutung für Computer-Plattenlaufwerke 10, die häufig in wärme- und geräusch- bzw. störungsempfindlichen Umgebungen oder mit Batterieleistungsver sorgung arbeiten.

Zwar sind die speziellen Magneten 24 und der Betätigungsmotor 20, wie sie hier darge stellt und im einzelnen beschrieben wurden, völlig in der Lage, die Ziele der Erfindung zu erreichen und zu den oben erwähnten Vorteilen zu führen, doch sei darauf hingewiesen, daß es sich hierbei nur um eine Erläuterung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt, und daß hinsichtlich der hier wiedergegebenen Details der Kon struktion oder des Aufbaus keine Einschränkungen beabsichtigt sind, die von denen ab weichen, die durch die beigefügten Ansprüche gegeben sind.

Claims

1. Permanentmagnet, der zur Verwendung mit einem Betätigungsmotor eines Platten laufwerks geeignet ist, wobei der Permanentmagnet einen Magnetkörper umfaßt, der aus einem Magnetpulver hergestellt ist, wobei der Magnetkörper ein erstes Segment besitzt, das einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfaßt, wobei der erste Bereich eine Erstbereichsachse besitzt, die sich zwischen einem Nordpol und einem Südpol des ersten Bereichs erstreckt, wobei ein Teil des Magnetpulvers im Magnet körper während der Herstellung so ausgerichtet wird, daß ein Pulvermuster gebildet wird, das Zweitbereichs-Pulverlinien zumindest in einem Teil des zweiten Bereichs aufweist, die bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind.

2. Magnet nach Anspruch 1, bei dem das Pulvermuster Erstbereichs-Pulverlinien zu mindest in einem Teil des ersten Bereichs aufweist, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse verlaufen.

3. Magnet nach Anspruch 1, bei dem die Zweitbereichs-Pulverlinien vom Nordpol zum Südpol von der Erstbereichsachse unter einem Winkel weg verlaufen.

4. Magnet nach Anspruch 1, bei dem die Zweitbereichs-Pulverlinien vom Nordpol zum Südpol unter einem Winkel zur Erstbereichsachse hin verlaufen.

5. Magnet nach Anspruch 1, bei dem der Winkel der Zweitbereichs-Pulverlinien mit zu nehmendem Abstand von der Erstbereichsachse zunimmt.

6. Magnet nach Anspruch 1, bei dem die Zweitbereichs-Pulverlinien über den gesam ten zweiten Bereich hinweg bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind.

7. Magnet nach Anspruch 1, bei dem der zweite Bereich den ersten Bereich umschließt und der Magnetkörper bogenförmig ist.

8. Magnet nach Anspruch 1, er ein Magnetisierungsmuster umfaßt, das Zweitbereichs- Magnetisierungslinien im zweiten Bereich aufweist, die bezüglich der Erstbereichs achse geneigt sind.

9. Magnet nach Anspruch 8, bei dem das Magnetisierungsmuster Erstbereichs-Magne tisierungslinien im ersten Bereich umfaßt, die im wesentlichen parallel zur Erstbe reichsachse verlaufen.

10. Betätigungsmotor, der den Magneten nach Anspruch 1 umfaßt.

11. Plattenlaufwerk, das den Betätigungsmotor nach Anspruch 10 umfaßt.

12. Permanentmagnet, der einen gekrümmten Magnetkörper umfaßt, der aus Magnet pulver hergestellt ist, wobei der Magnetkörper ein erstes und ein zweites Segment umfaßt, die im wesentlichen Seite an Seite angeordnet sind, wobei jedes Segment einen Nordpol und einen hiervon im Abstand befindlichen Südpol aufweist, jedes Segment einen ersten Bereich mit einer Erstbereichsachse, die sich zwischen dem Nordpol und dem Südpol erstreckt, und einen zweiten Bereich besitzt, der den er sten Bereich umschließt, wobei das Magnetpulver während der Herstellung ausge richtet wird, um ein Pulvermuster zu bilden, das (i) Erstbereichs-Pulverlinien im er sten Bereich besitzt, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse sind, und (ii) Zweitbereichs-Pulverlinien im zweiten Bereich aufweist, die relativ zur Erstbereichs achse geneigt sind, wobei jedes Segment ein Magnetisierungsmuster besitzt, das (i) Erstbereichs-Magnetisierungslinien im ersten Bereich besitzt, die im wesentlichen parallel zur Erstbereichsachse verlaufen, und (ii) Zweitbereichs-Magnetisierungsli nien im zweiten Bereich umfaßt, die bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind.

13. Magnet nach Anspruch 12, bei dem die Neigung der Zweitbereichs-Pulverlinien mit zunehmendem Abstand von der Erstbereichsachse anwächst.

14. Magnet nach Anspruch 12, bei dem die Zweitbereichs-Pulverlinien über den ge samten zweiten Bereich hinweg bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind.

15. Betätigungsmotor, der den Magneten nach Anspruch 12 umfaßt.

16. Plattenlaufwerk, das den Betätigungsmotor nach Anspruch 15 umfaßt.

17. Verfahren zur Herstellung eines Magneten, das folgende Schritte umfaßt:
Verwendung eines Magnetpulvers,
Verwendung einer Form mit einem Formhohlraum,
Einbringen des Magnetpulvers in den Formhohlraum zur Bildung eines Magnetkör pers, der ein erstes Segment besitzt, das einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfaßt, wobei der erste Bereich eine Erstbereichsachse besitzt, und
Ausrichten eines Teils des Magnetpulvers im Formhohlraum zur Bildung eines Pul vermusters, das Erstbereichs-Pulverlinien im ersten Bereich umfaßt, die im wesentli chen parallel zur Erstbereichsachse verlaufen, und das Zweitbereichs-Pulverlinien im zweiten Bereich aufweist, die bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Ausrichtens des Magnetpul vers den Schritt umfaßt, daß ein Magnetfeld erzeugt wird, das sich in den Formhohl raum hinein erstreckt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, das den Schritt der Erzeugung eines Magnetisie rungsmusters im Magnetkörper umfaßt, wobei das Magnetisierungsmuster (i) Erst bereichs-Magnetisierungslinien im ersten Bereich aufweist, die im wesentlichen par allel zur Erstbereichsachse verlaufen, und (ii) Zweitbereichs-Magnetisierungslinien im zweiten Bereich besitzt, die bezüglich der Erstbereichsachse geneigt sind.