光盘驱动器的设计.docx

1 .光驱的发展第一代光驱：标准型之所以管第一代光驱叫做标准型，是因为第一代光驱制定了很多光驱的标准，并且沿用至今，比如一张光盘的容量为640Mb（笔者这里称的光盘制传统的CD-ROM）,光驱的数据传输率为150KB/S,这一标准也奠定了几倍速光驱这一光驱独特的叫法，比如40倍速光驱的传输速度为150KBS*40=6000KBSo1991年，由有全球1500家软体厂商加入的Software-Publishers-Association中的MUltimdeiaPCWorkingGrOUP公布第一代MPC（Multimedia-Personal-Computer）规格，带动了光盘出版品的流行。一张光盘的容量是640MB,光驱的数据传输率为150KB/S（被国际电子工业联合会定为单倍速光驱），平均搜寻时间为1秒。随着市场的不断需求，硬件技术的不断增进。1993年，第二代MPC规格问世，光驱的速度已变成了双倍速，传输率达到了300KB/S,平均搜寻时间为400ms。40OmS的平均寻道时间，300KB/S的传输率，640MB的容量，对于目前动辄配一个7200转、2MBcache,30GB容量可能觉得第一代光驱速度太慢，容量太小。但要知道第一代光驱出现的时候还是大家用软盘作为主要移动拷贝媒介，经常用10多张盘拷贝一个软件或游戏，然后用2、30分钟将它装入机器内，如果其中一张盘有质量问题或拷错了，整个工夫就白费了。那时候硬盘也只有200MB上下，400MB的硬盘要1700、1800才能买到。笔者还清晰的记得在第一次在朋友家看到他新买的光驱时，当时的感觉就是无限的游戏和软件，并且装起来快截又方便。第一代光驱的特点是光驱刚刚出现，制定了光驱的很多技术标准，作为软驱与硬盘交换数据的替代品，增大了容量，提高了速度，极大的提高了效率。那时候国内品牌非常少，比较有代表的品牌象SONY、PhiliPS及新加坡的一些品牌。第二代光驱：提速型第二代主要是指光驱从4速发展到24速（32速）这一时间段。因为之后从32速再往高速光驱发展过程中虽然速度也在提高，但更多的技术发展目标已不在速度上，因此划入下一代。光驱发展了一段时间，由于其相对于软盘极大的优越性逐渐普及起来，成为装机时的标准配置。上百MB的软件、游戏也渐渐多了起来。装软件还稍微好一点，装一遍就完了，玩游戏时经常要从光盘调用数据，此时光驱读取速度太慢也逐渐突显出来，有时候一个游戏走到下一关读一下数据要读2、3分钟，特别是玩仙剑这样的RPG游戏，经常要在各关之间穿梭，玩一个小时要有20分钟用来读盘，这谁受得了，怎么办？提速。此时提速也成为各家厂商技术发展的主要目标，速度从4倍速、8倍速、一直提高到24倍速、32倍速。此时光驱的支持格式也有发展，1995年夏,MultimdeiaPCWorkingGroup公布第三代规格标准。兼容光盘格式包括：CD-Audio>CD-Model/2>CD-ROMXA>PhOto-CD、CD-R>Video-CD、CD-I等。第二代光驱的特点是光驱逐渐普及起来，但速度慢的弱点也突出起来，提高速度成为各家制造厂商技术竞争的首要目标。光驱支持的格式也渐渐多了起来。市场上主流的依然是洋品牌及台湾品牌，象ToShiba、NEC、ACer等，出现了一些国产品牌，但还没什么气候。第三代光驱：发展型光驱速度再往上提高，传输速度慢的问题已得到很好的解决，但速度提高后所带来的问题却渐渐显现出来。高速度的旋转会产生震动、噪音和热能，震动也会使激光头难以定位，寻道时间加长，并容易与激光头发生碰撞，刮花激光头；产生的热能会影响光盘上的化学介质，影响激光头的准确定位，延长寻道时间；引起的噪音会使人精神上产生不爽的效果，容易疲劳。针对这些问题，各个不同的生产厂家也推出了相应改善的技术：NEC公司在四角上安装悬浮式减震橡胶；ACer公司采用悬挂技术和香蕉减震支架；Lite-on采用悬浮承载技术；ASUS公司采用先进的双重动态悬挂系统这一阶段值得一提的是很多国内厂商发展起来，以其完善的品质、低廉的价格受到消费者得青睐，成为市场的主流。第三代的特点是速度已不是各厂商发展技术的主要目标，大家纷纷推出新技术，使光驱读盘更稳定，发热量更低，工作起来更安静，寿命更长。国内厂商发展起来，成为市场主流。市场上洋品牌及台湾品牌份额有一定减少，许多国内品牌崛起，象奥美嘉源兴、大白鲨、美达等等。第四代光驱：完美型又经过几年的发展，光驱的技术已经趋于成熟，各家厂商的产品虽然可能采用的技术略有不同，但产品品质却都臻于完善，甚至说完美，表现在纠错率更强,传输速度更快，工作起来更稳定、更安静、发热量更低。2 .光驱的基础知识在谈如何挑选优秀的光驱之前，我们先要了解有关光驱的一些概念。首先我们说说什么是CLV和CAV。光盘和硬盘的工作方式有很大的不同，硬盘的的盘片是被分成许多同心圆，这些同心圆成为磁道，每个磁道又被分为了若干的扇区，文件就是被保存在这些扇区内，因此，硬盘的盘片总是以恒定的角速度旋转，这就是CAV。但是，由于盘片具有一定的半径，这就势必会引起扇区在盘片内外圈的疏密程度不同，对读取数据造成了很大的不便。CD-ROM是采用一个连续的旋转形的轨道来存储数据的（有点类似音轨的概念），这些轨道被分成相同尺寸，相同密度的区域，因此，使盘片的利用率得到进一步的提高。由于光盘上的数据是以相同的密度存放的，因此在读取光盘的时候就要采取恒定的线速度，这就是CLV。恒定线速度带来的直接影响就是光驱在读取内外圈数据时盘片的旋转速度会大为不同，这就需要光驱的主轴马达不断改变旋转速度以适应读取数据的需要。读者可以想到，频繁地变换速度势必会引起马达寿命的减少。但由于早期的光驱，主轴马达速度不是很快，因此没有什么大关系，随着光驱速度的不断提高，不断变换马达速度对于光驱寿命影响的问题就日益严重起来，因此，目前的高速光驱都采用了CAV技术，即盘片以恒定的线速度转动。虽然这样做延长了光驱的寿命，但在读取内圈数据的时候，实际的传输速度会受到一定的影响，因此，一些高档的光驱又采用了CAV和CLV结合方式。这种方式在读取内圈数据的时候采用CAV方式,而在读取外圈的时候就采用CLV,这样一来，光驱的性能又得到了进一步的提高。在选购光驱的时候，应当尽量选用采用CAV/CLV技术的光驱。光驱的传输速度是影响其性能的一个重要因素。单倍速光驱的传输率是150KBs,40倍速的光驱传输速度就是40X150KBs,所以，速度越快的光驱，其传输速度就越快。光驱的传输模式对传输速度也有影响。目前的主要模式有PlO和UltraMDA/33(1JMDA33)两种。相比起来，UMD模式的光驱CPU占有率更低,并且可以提高提高I/O系统的速度等等。此外，光驱的寻道时间以及缓冲区也影响着光驱的性能。寻道时间就是指激光头在接受到读取数据的命令后将光头调整早技术数据的轨道上方所用的时间。因此，光驱的寻道时间是越短越好。缓冲区(Buffer)对于光驱的性能影响也较大。缓冲区大的光驱在读取文件时其速度优势明显，在购买的时候应选购BUffer较大的产品，不过采用大容量BUffCr的光驱价格普遍比较昂贵。目前主流光驱均采用128KB的缓冲区。光驱的接口分为IDE和SCSl两种。采用SCSl接口的光驱性能优势明显，它具有更小的CPU占用率，更稳定的传输速度等。但SCSl接口的光驱价格比较昂贵，因此家庭选购光驱还是选择IDE接口为好。随着万转光驱的出现，光驱主轴马达速度已经达到了非常快的速度。因此在读盘的时候，会产生巨大的震动以及噪音。为了应付这些负面影响，厂商可以说是不惜血本,开发自己的防震动技术。橡胶减震支架就是在这样的情况下产生的。橡胶支架将光驱的托盘与前仓盖分割开，减少了震动。这对于减低光驱的噪音作用显著。此外，为了提高光驱激光头的精准度，目前的高档光驱都采用了悬挂式光头结构,使光头的寻址和聚焦时间减少许多，并且大幅提高了光驱的读盘能力。ABS自动平衡系统也是近期开发的一种先进技术(注意，不是汽车上的ABS)。ABS技术在光驱托盘下面放置滚珠以提高光驱读取密度不均的盘片时的性能，这对于中国的光盘市场作用很大。目前国内大量D版盘充斥着市场，而这些盘片的质量通常很差，因此，ABS技术就发挥了它的威力。当光驱读取密度不均的盘片时，托盘下的滚珠由于离心力的作用，会跑到质量轻的那一边从而调整平衡。除此以外，像金属机心，智能控制电路等新技术也被应用在某些品牌的光驱上，它们都可以提高光驱的寿命和读盘能力。3 .光驱的工作原理3.1 光驱工作原理让我们来了解一下光驱的工作原理。激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分。它主要负责数据的读取工作，因此在清理光驱内部的时候要格外小心。激光头主要包括：激光发生器（又称激光二极管），半反光棱镜，物镜，透镜以及光电二极管这几部分。当激光头读取盘片上的数据时，从激光发生器发出的激光透过半反射棱镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚焦成为极其细小的光点并打到光盘上。此时，光盘上的反射物质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，再照射到半反射棱镜上。此时，由于棱镜是半反射结构，因此不会让光束穿透它并回到激光发生器上，而是经过反射，穿过透镜，到达了光电二极管上面。由于光盘表面是以突起不平的点来记录数据，所以反射会来的光线就会射向不同的方向。人们将射向不同方向的信号定义为“0”或者“1”，发光二极管接受到的是那些以“0”,“1”排列的数据，并最终将它们解析成为我们所需要的数据。这就是光驱的工作原理。托盘驱动电机3.2激光头工作过程在激光头读取数据的整个过程中，寻迹和聚焦直接影响到光驱的纠错能力以及稳定性。寻迹就是保持激光头能够始终正确地对准记录数据的轨道。当激光束正好与轨道重合时，寻迹误差信号就为0,否则寻迹信号就可能为正数或者负数,激光头会根据寻迹信号对姿态进行适当的调整。如果光驱的寻迹性能很差，在读盘的时候就会出现读取数据错误的现象，最典型的就是在读音轨的时候出现的跳音现象。所谓聚焦，就是指激光头能够精确地将光束打到盘片上并受到最强的信号。当激光束从盘片上反射回来时会同时打到4个光电二极管上。它们将信号叠加并最终形成聚焦信号。只有当聚焦准确时，这个信号才为0,否则，它就会发出信号，矫正激光头的位置。聚焦和寻道是激光头工作时最重要的两项性能，我们所说的读盘好的光驱都是在这两方面性能优秀的产品。目前,市面上英拓等少数高档光驱产品开始使用步进马达技术,通过螺旋螺杆传动齿轮，使得1/3寻址时间从原来85ms降低到75ms以内，相对于同类48速光驱产品82ms的寻址时间而言,性能上得到明显改善。而且光驱的聚焦与寻道很大程度上与盘片本身不无关系。目前市场上不论是正版盘还是盗版盘都会存在不同程度的中心点偏移以及光介质密度分布不均的情况。当光盘高速旋转时，造成光盘强烈震动的情况，不但使得光驱产生风噪，而且迫使激光头以相应的频率反复聚焦和寻迹调整，严重影响光驱的读潘小过于使用寿命。在36X-44X的光驱产品中，普遍采用了全钢机芯技术，通过重物悬垂实现能量的转移。但面对每分钟上万转的高速产品，全钢机芯技术显得有些无能为力,市场上已经推出了以ABS技术为核心的英拓等光驱产品。ABS技术主要是通过在光盘托盘下配置一副钢珠轴承，当光盘出现震动时，钢珠会在离心力的作用下滚动到质量较轻的部分进行填补，以起到瞬间平衡的作用，从而改善光驱性能。光盘驱动器是电脑设备中较娇贵的设备之一，平常我们使用光驱来装软件、玩游戏、看VCD、听音乐不管是正版光盘、D版光盘、有划伤的、太薄的太厚的光盘都往里面塞，时间一长，光驱渐渐地开始挑盘，最后彻底罢工。用清洗盘或酒精棉擦后，能够读一些质量较好的盘了。可没过几天，又得重新折腾一番。最后不得不祭出必杀技调激光头的功率，可这样做毕竟治标不治本。3.3激光头的更换激光头的功率增大后，光盘是能够顺畅地读出来了，可是光头也正在加速老化。以下介绍光驱更换激光头的方法：1 .大家可能会认为光驱是精密的仪器，内部结构比较复杂。其实不然，一般说来普通的光盘驱动器主要由三个部分组成：电路控制部分、机械传动部分、光头组件部分。首先我们要拆卸的是光驱的前面板，前面板是通过四个塑料软扣扣在后盖上固定，打开这几个软扣后，整个前面板就会松动，这时要注意由于光驱的托盘面板卡住了前面板，所以得先将光驱的托盘轻轻地拉出来，取下托盘的面板。接下来拆卸光驱的后铁盖，松开铁盒上四周固定的螺丝，记住还有一颗螺丝躲藏在易碎纸下面不易被发现，掀开铁盖，第一步的工作就完成了。2 .仔细观察光驱的内部构造,可以分为上下两个部分：下面是一块较大的电路板,这是整个光驱的电路控制部分，它负责控制光头读取光盘信息以及将信息进行初步处理，上面就是光驱的机械传动部分和光头组件部分。仔细观察下面的那块电路板，注意到电路板上一共有三处连线与上面的光头组件相连。中间那一组较大的排线是用于传输激光头读取到的光盘信息，左边的那组排线是用于控制机械部分动作的，还有另一条是电源线，拔掉这三处的插线，就可以取出下面的那块电路板。3 .在电路板的正上方就是光头组件部，不过由下往上看时是不易看见激光头的，还得进一步拆卸，先取下光驱顶部压制光盘用的磁铁片，然后慢慢地拨动旁边的齿轮组退出托盘，此时可以清楚地看见整个光头组件就固定在下方的硬塑料壳上，这时可以很轻易地拆下整个光头组件，不过我们只是要更换激光头，所以不必如此大费周章。激光头是由一层紧硬的金属外壳包裹着，正上方是一个蓝色的激光发射器，拆卸的时候要注意不要用手去碰到它。如果要清洗激光头请注意不要使用酒精或其它溶解性的清洁剂，因为在激光头的表面有一层薄薄的保护膜会很容易被溶解破坏掉，最好是使用棉花蘸上少量的清水擦拭就行了。在激光头的后面紧贴着一块小板，小板上插着一组排线，这组排线的另一端连接的正是刚才拆下来的在中间的那组最大数据排线，光盘信息就是从这组排线中传输出去的。激光头依靠两个环形塑料固定在一根金属轴上，通过旁边的电机推动，光头沿着金属轴前后滑动来进行定位。不同的光驱所使用的激光头是不一样的，主要的不同点在于光头后面的数据排线类型和激光头的运行轨道固定方式。所以购买时一定要注意激光头的类型，不要弄错了，可以在激光头的铁壳上找到激光头的厂家及型号，若实在无法辨认时就折下你的激光头到电子市场上去一一对照之后再买。换上新的激光头以后，将光驱按照原先拆卸的顺序接好并恢复原状接回到电脑上去，取出那些原先一直无法读取的光盘来试一下，你的光驱就如同新买的一样，可以再用上个一年半载的了。在此请注意以上的方法只适用于普通的CD-ROM,请不要在其它的CD-R,CD-R/W或DVD上尝试。愿诸位玩家都有一个永不损坏的光驱。一般光驱出现不读盘，或者读盘不好的现象多半是由激光头灰尘过而多引起的。清洗激光头是整个清洗光驱过程中最麻烦的地方。光头透镜一般就在主轴电机旁边，是一个淡蓝色绿豆大小的东西。这个蓝色激光头透镜固定在弹性物体上,注意擦拭时不能用力过大否则会使光头偏移。有条件的朋友擦拭光头透镜前，可以用放大镜看看光头透镜上的灰尘有多少。少的话，用一根脱脂棉签轻拭几下即可。如果较多的话，可以先用棉签擦拭一遍，再用溶液清洗。关于擦洗光驱的溶液最好使用纯度比较高的无水乙醇，有些人认为乙醇会溶解光头透镜上的涂层。其实光头透镜上的涂层是由氟化镁构成，氟化镁薄膜起的作用是减少折射，增加透明度。而无水乙醇根本不会溶解氟化镁，所以用乙醇清洗激光头透镜会溶解有机涂层的说法，未免有点夸张。在激光透镜的旁边或下侧，一般会有绿豆大小的电位调节器。它靠加大或减小电阻来改变电流的强弱，从而调节激光头的发射功率。它的外形有点像螺丝帽，因此可以用小起子或是修理钟表的那种小螺丝刀来进行调节。顺时针或逆时针调节，以5度为基准进行调整。每调整一次就加电检验一下光驱的读盘效果，直到满意为止。但切记不可调节过度，功率过大将会导致激光头烧毁。4 .光驱头马达的设计4.1 光驱头结构介绍一、光驱的控制面板相对于其它多媒体设备，光驱具有较强的立控制功能。下面以华硕40X光驱和Sony16X光驱前面板示例。1、耳机插孔连接耳机或音箱，可输出AUdioCD音乐。2、音量调整输出的CD音乐音量大小。3、指示灯显示光驱的运行状态。4、紧急出盒孔用于断电或其他非正常状态下打开光盘托架。5、打开/关闭/停止键控制光盘进出盒和停止AUdioCD播放。6、播放/跳道键用于直接使用面板控制播放AUdioCD0二、光驱的内部结构光驱的主要结构：主要结构都是由激光头组件、驱动机械部分、电路及电路板（电源电路、前置信号处理电路、聚焦/循迹/径向/主轴伺服电路、光电转换及控制电路、DSP数字信号处理电路等）、IDE解码器及输出接口、控制面板及外壳等部分组成。其中激光头组件、驱动机械部分是在维修光驱时需要重点了解的部分，因为许多光驱故障都来自这两个部位。驱动机械部分主要由3个小电机为中心组成：碟片加载机构由控制进、出盒仓（加载）的电机组成，主要完成光盘进盒（加载）和出盒（卸载）；激光头进给机构由进给电机驱动,完成激光头沿光盘的半径方向由内向外或由外向内平滑移动，以快速读取光盘数据;主轴旋转机构主要由主轴电机驱动完成光盘旋转，一般采用DD控制方式，即光盘的转轴就是主轴电机的转轴。4.2光驱头的结构设计1、底部结构光驱底板的四个固定螺丝，压下连在光驱面板上的固定卡，光驱底部固定着机芯电路板，它包括了伺服系统和控制系统等主要的电路组成部分。光驱的底部设计要包括能支撑光驱架，是光驱中起稳定作用的，根据机箱结构原理和接口我们设计出底部结构图：2、机芯结构用细铁丝插入面板的紧急出盒孔将光盘托架拉出，压下上盖板两端的固定卡，卸开光驱面板，然后再打开上盖板，可以看光到整个机芯结构。(1)激光头组件包括光电管、聚焦透镜等组成部分，配合运行齿轮机构和导轨等机械组成部分，在通电状态下根据系统信号确定、读取光盘数据并通过数据带将数据传输到系统。(2)主轴马达光盘运行的驱动力，在光盘读取过程的高速运行中提供快速的数据定位功能。马达,是电动机的俗称.其工作原理是根据电磁感应原理来进行工作的.载流导体在磁场中受到力的作用而运动.你说的那些线圈是一些用铜芯或铝芯的漆包线绕制而成的,称为定子线圈，基本上都是用铜芯漆包线，是对称布置在定子槽里；当中旋转部分称为转子,是用一些铝条构成转子绕组.当定子线圈中通入三相对称电流时,便产生旋转磁场,转子导体切割旋转磁场而产生感应电势,在电势的作用下,转子导体流过电流,转子电流与旋转磁场相互作用，使转子受到电磁力产生的电磁力矩的推动而旋转起来.在这儿我说的是三相电动机.对于单相电动机，由于它的起动力矩为0,所以要在其内部产生一个旋转磁场才能使电动机转起来，一般在安置工作绕组的同时还要安置一个起动绕组,这两个绕组在电动机里的分布在空间上要有一个角度.这样在电动机里通入不同相的电流,就能产生旋转磁场,从而使电动机转起来.一般用电容起动或电阻分相起动.马达的结构图如下图所示:4.3光驱马达的设计计算电机传动设计的计算公式传动机构彝婚»1/绘If1LftftOiR*/NttTCS)(1跟小进给用IkP备y(cmstcpP:螺网Cm)0$:步跑向j：减速比._lvI.a1l,三D,-cmstcpD:末级带轮的内径(Cm)(2底动速度Qs1V=<ff=P茄；fcmsccf:脉冲频率cIVf=D二fcmsec(3漱给距离l=lfcmjsec(4瘦机转速c60曲Iff.=-s三IrpnI360i6t(5除负我惯JftJIf+31沪JA化即同jL三J÷(crfi(6隔速运转脉冲频率G的求法A三(t0t)6÷t,fI，钟P网A:脉冲数I.I.t:加速(减速)时间(SeC)卜L'9过程所需时MSCe)L(7)直线的加速时间h的求法人:岛速脉冲效率pps(.1./：起动频率IPPqg8°兀T加速力矩kgcm)在负就一小于G时的出力一情一了使用在设计计算电机时，一般先要确定其等效电路的各个参数，然后再根据等效电路计算出电机的各项性能指标。转子参数有转子电阻和转子漏抗，而转子槽导条电阻和转子槽漏抗（或漏感）是转子参数计算中的关键部分。采用传统设计方法，对转子导条电阻和槽漏感进行计算时，有以下特点值得注意：异步电机转子槽形很不一样，这样，对每一种转子槽形都需要有一套相应的计算公式和图表，计算不方便，精度也难保证；计算槽漏感时，先要计算槽比漏磁导，对常用的圆底槽和梨形槽来说，没有相应的解析计算公式，须要通过查图表得出，而图表中涉及的槽尺寸较多，又只给出不多几条曲线，手工计算时常要进行估算，用计算机计算时，需要对曲线进行拟合，再用插值法计算，过程较麻烦，也不够准确；转子导条中通过交流电流时，会引起集肤效应，使转子导条电阻增加，漏抗减小，手工计算时，先计算直流电阻和电感，再把不同形状槽折算为等高矩形槽，根据相应解析计算式或图表，求出转子的电阻增加系数和漏感减小系数，以计及集肤效应，这种办法也会带来较大误差。单相异步电机转子多为笼型转子，一般说转子导条中有正序和逆序转子电流，而交流电流引起的集肤效应，使得转子导条中的电流沿槽高的分布是不均匀的。正是由于单相异步电机转子槽形的多样性和电流密度分布的不均匀性，以及原有计算方法在计算精度和通用性等方面的不足，经过研究，作者提出了一种能计及集肤效应影响、计算精度较高、使用较方便的新的转子导条电阻和漏抗的通用数值计算方法。该方法采用了将转子槽先分块再分层的处理办法，并以计算各层中实际电流为基础，根据导条损耗求出导条电阻，根据槽漏磁场能量求出槽漏感。注意到所计算的是在集肤效应下的各层的实际电流，而集肤效应又与交流电频率有关，因而，所计算得出的参数就已计及了频率影响。这种计算方法，通过槽的分块解决了通用性问题，通过分层则考虑了不同槽形不同频率下的集肤效应，提高了计算准确性，无须再进行查表、曲线拟合、插值计算等繁琐的操作过程。2槽的分块与分层槽的分块分层处理方法在计算机辅助电机设计计算中非常有效。通过分块处理改变了过去针对一种槽形推导一套计算公式的做法，编程简单，通用性强。此外，分块是进行分层的基础，不先分块而直接分层是无法进行的。作者通过研究发现，对于单相异步电机转子常见的各种不同形状的槽，组成槽的基本单元块有三种形式：梯形块（矩形块可作为特例），大口朝向气隙的半圆块，大口背向气隙的准半圆块。其形状如图1所示。准半圆块是指半圆块中有一平顶。D脑）梯形欣（b）大n朝向气联的半四块二（c）大口肾问气酸的鹿半囱块图1组成转子槽的基本单元块Fig. 1 Basicblocksmakinguptherotorslot下面具体说明组成几种常见转子槽C1的槽基本单元的块数及从槽底向槽顶各块的特征：圆形槽可分为两块，第一块为大口朝向气隙的半圆块，第二块为大口背向气隙的准半圆块；凸形槽、刀形槽可分为两块，第一、二块均为梯形块；圆底槽可分为四块，第一块为大口朝向气隙的半圆块，第二、三、四块均为梯形块；梨形槽（如图2所示）可分为四块，第一块为大口朝向气隙的半圆块，第二、四块均为梯形块，第三块为大口背向气隙的准半圆块。图2转子梨形槽Fig. 2 Schematicdiagramofrotorpear-shapeslot在具体编程计算时，对于某一转子槽，输入的数据有：(1)转子槽所分的基本单元块数。(2)由槽底向槽顶各单元块的形状特征值。可用1、2、3分别表示梯形块、大口朝向气隙的半圆槽块、大口背向气隙的准半圆块。这样，程序中的判断语句可根据基本单元槽块对应的特征值来决定程序转至何处进行计算。(3)各单元块的相关尺寸。梯形块为上底、下底与高，大口朝向气隙的半圆块为半径，大口背向气隙的准半圆块为半径与平顶宽度(图2中的W0)O与一种槽形对应一套计算公式的编程方法相比，分块方法编程大为简单。特别是处理一种新的槽形，只要是由基本单元块组成，就无需改动主程序，通用性强。在分完块的基础上，再在每一块中进行分层t233是下面进行转子参数数值计算的关键。在每块中沿高度方向上均匀分层，即同一块中各层的高度相等。当层高足够小时，可把该层当作一小矩形处理，并且不考虑小矩形层本身的集肤效应,即认为电流在此层中均匀分布，以此进行数值计算时不会引起多少误差。各块中矩形层的高度为此层所在单元块的高度除以该块中所要分的层数；矩形层的宽度为该层的中位线处所对应的槽宽，已知某单元块的形状特征，相关尺寸及所要分的层数，则不难根据简单的几何关系求出各矩形层的高度与宽度。设梯形块的上底为a,下底为b,高为h,所分的层次为n,则由块底向块顶第i'层的高度hi与宽度wi为7l-=hnwr=b-(i,-0.5)/八«(1)设大口朝向气隙半圆块的半径为r,所分的层数为n,则由块底向块顶第i"层的高度h与宽度W为hi*=rn<we=2Y/一("一f"+05)用“了(o设大口背向气隙准半圆块的半径为r，平顶宽度为明所分的层数为n,则由块底向块顶第i层的高度h与宽度M为hi=r2-O.25w2w5=2yr2-(*r-0.5)hiy(3)若转子槽由M个基本单元块组成，设各块所分的层数分别为n”n2,nM,则总层数为N=m+rh+ng'和Wi分别表示由槽底向槽顶第i个矩形层的高度与宽度。3转子参数数值计算公式的推导单相电机笼型转子导条中通过交流电时.，集肤效应使得沿导条高度方向上各处的电流密度不相等，底部的电流密度最小，顶部的电流密度最大，交流电流的频率越高，集肤效应的作用就越明显。集肤效应使有效值相同而频率不同的交流电流在导条中产生的损耗及转子槽中的漏磁场能量不相等。本文正是从实际转子导条产生的损耗与转子槽中漏磁场能量的角度来计算转子导条电阻及转子槽漏感这两个参数，这样就计及了电流频率对这两个参数的影响。转子槽经过分层处理后，转子导条的损耗为每层导体的损耗之和，转子槽漏磁场能量为每层中漏磁场能量之和。下面数值计算的关键是在考虑集肤效应的情况下，找出各层电流相量间的相互关系，进而求出各层导体的损耗及各层中漏磁场能量。设各层导体中的电流相量分别为L,I2,，Lo相应的有效值为L,I2,，Lo在推导有关公式时不计转子铁心的磁阻，即磁势全部消耗在转子槽的导体中，并假设槽中的磁力线与槽顶平行。3.1 第i层的自磁链与自感设第i层导体流过的电流有效值为L,此电流在第i,i+l,，N层中均产生与L全部或部分相链的磁通。在第i+L，N层中，L的全部产生的磁通与全部的L相链，则磁链为式中I一槽中导条的轴向长度u导条的磁导率在第i层中，L的一部分产生的磁通与部分的L相链，该层中的磁链综合上面两式可得，由L产生并与I,自身相链的总磁链为i÷)第i层的自感=M÷)3.2 第i层与第j层的互磁链及互感计算第i层与第j层互磁链与互感时分j<i与j>i两种情况考虑。当jVi时，在第i+L，N层中，由L的全部产生的漏磁通与全部L相链，磁链在第i层中，L的全部产生的磁通与部分L相链，磁链综合以上两式可得，由L产生与L相链的总磁链为互感% = j * = r+l tv4 ,(10)(H)(÷当j>i时，在第j+L，N层中，L的全部产生的磁通与全部L相链，磁(12)i1=1在第j层中，L的一部分产生的磁通与全部L相链，磁链(13)综合以上两式可得，由L产生与L相链的总磁链为(14)互感Mii = ji=l÷,l(15)3.3 各层电流的递推计算公式在第i层中，电阻压降、自感电压与互感电压之和应等于该层导体的端电压U1,其数学表达式为i-lNUi=jMJi÷(l÷jL,j)/,jf,G+D,÷+Xjf,*=lk=i+Z(16)式中Ri第i层导体的直流电阻Ri=PFw,hi(17)P电阻率3角频率=2f(18)f一频率同理，在第i+1层中十i=加%,十+jwMuh+i=lN(凡+1+jsLa+Ds+i)/+i4-M,i+ah(19)因为第i层导体与第i+1层导体并联，则有Ui=U.l(20)又由式（15）可知，当j>i时，Mij只与j有关而与i无关，因此'jMJA=*,Vf(l-t-j)jt三÷2三>÷2(21)根据式（16）、（19）、（20）与（21）并进行整理得讪(tl+jQA十(R十jLll-jM(,+1jf)1Rai+jtt*<f4.4n一汝Me)(22)根据上式的特点，先假设第一层的电流L,可求出电流L；由L与L又可求出L；以此类推可求得各层电流的大小。从上面电流的递推关系可以看出，电流L可以通过进一步处理写成L的表达式，由此可知，L与L之比只与导体本(24)(25)(26)(27)(28)身的尺寸及材料性能有关，而与电流L的大小无关。不失一般性，可以假设电流1尸1。3.4 参数计算公式设流过转子导条的电流相量为L它应等于各层导体电流相量之和(23)=*=1在各层电流相量L,L,，I、及总电流相量I已知的情况下，很容易得到各层电流的有效值L,，h及总电流有效值I。转子导条总损耗等于各层导体损耗之和P=i&*=1第i层总磁链i-lNi=M4+/M+i=l*三=*总磁场能量N11z=4-L，=】设R与L为计及频率影响时的转子导条电阻及转子槽漏感，则R=P/121.=2WI2（3）光盘托架在开启和关闭状态下的光盘承载体，实用新型是一种机芯架传动机构，其主要用于DVD、VCD播放机。该机芯架传动机构包括托盘、齿轮机构及传动齿轮，传动齿轮设有阶梯状的齿轮部分，托盘于其侧壁上凹设有从动齿条，齿轮机构与传动齿轮啮合并可带动传动齿轮旋转，该传动齿轮装设于托盘的从动齿条的一侧，并于托盘进出的水平方向上与托盘啮合，进而带动托盘进出。因为托盘与传动齿轮是于水平方向上相互啮合，所以无需占用托盘的下部空间，进而可以降低播放机的整体高度。（4）启动机构控制光盘托架的进出和主轴马达的启动，加电运行时启动机构将使包括主轴马达和激光的头组件的伺服机构都处于半加载状态中。其实光驱的结构远比现在介绍的要复杂，对于普通用户，在正常情况下，特别是在产品的保修期内，建议不要经易拆卸光驱。4 .4光驱的结构检验在无光盘状态下，光驱加电后，激光头组件启动，此时光驱面板指示灯将闪亮，同时激光头组件移动到主轴马达附近，并由内向外顺着导轨步进移动，最后又是回到主轴马达附近，激光头的聚焦透镜将向上移动三次搜索光盘，同时主轴马达也顺时针启动三次，然后激光头组件复位，主轴马达停止运行，面板指示灯熄灭。光驱中若放入光盘，激光头聚焦透镜重复搜索动作，找到光盘后主轴马达将加速旋转，此时若读取光盘，面板指示灯将不停地闪动，步进电机带动激光头组件移动到光盘数据处，聚焦透镜将数据反射到接收光电管，再由数据带传送到系统，微机就可读取光盘数据。若停止读取光盘，激光头组件和马达仍将处于加载状态中，面板指示灯熄灭。不过，目前高速光驱在设计上都考虑到可以使主轴马达和激光头组件在30秒或几分钟后停止工作，直到重新读取数据，这样能有效的节能，并延长使用时间。在流行的高倍速光驱设计中，不少厂商都有采用了独特的机芯和电路设计，如华硕光驱的双重悬吊系统、源兴光驱的浮动承载技术等，从而加强工作过程中的稳定性，提供超强的容错能力和更长的使用寿命。生迎L速度的提升发展非常快，去年24X产品还是主流，如今48X光驱也已经逐步普及了。值得注意的是，光驱的速度都是标称的最快速度，这个数值是指光驱在读取盘片最外圈时的最快速度，而读内圈时的速度要低于标称值，大约在24X的水平。现在很多光驱产品在遇到偏心盘、低反射盘时采用阶梯性自动减速的方式，也就是说，从48X到32X再到24X/16X,这种被动减速方式严重影响主轴马达的使用寿命。值得庆幸的是，笔者最近倒是在英拓光驱上找到了“一指降速”的功能设置。按住前控制面板上EjeCt键2秒钟，光驱就会直接地从最高速自动减速到16X,避免了机芯器件不必要的磨损，延长了光驱的使用寿命。同样，再次按下EjeCt键2秒钟，光驱将恢复度盘速度，提升到48X。此外，缓冲区大小，寻址能力同样起着非常大的作用。笔者认为，以目前的软件应用水平而言，对光驱速度的要求并不是很苛刻，48X光驱产品在一段时间内完全能够满足使用需要。因为目前还没有哪个软件要求安装时使用32X以上的光驱产品。相对于读盘速度而言，光驱的容错性显得更加重要。或者说，稳定的读盘性能是追求读盘速度的前提。由于光盘是移动存储设备，并且盘片的表面没有任何保护,因此难免会出现划伤或沾染上杂物质情况，这些小毛病都会影响数据的读取。为了提高光驱的读盘能力，厂商献计献策，其中，“人工智能纠错（AIEC）”是一项比较成熟的技术。AlEC通过对上万张光盘的采样测试，“记录”下适合他们的读盘策略，并保存在光驱BIOS芯片中。以方便光驱针对偏心盘、低反射盘、划伤盘进行自动的读盘策略的选择。由于光盘的特征千差万别，所以目前市面上以英拓为首的少数光驱产品还专门采用了可擦写BIOS技术，使得DIYer可以通过在现方式对BlOS进行实时的修改，所以说FlaShBloS技术的采用，对于光驱整体性能的提高起到了巨大的作用。此外，一些光驱为了提高容错能力，提高了激光头的功率。当光头功率增大后，读盘能力确实有一定的提高，但长时间“超频”使用会使光头老化，严重影响光驱的寿命。一些光驱在使用仅三个月后就出现了读盘能力下降的现象，这就很可能是光头老化的结果。这种以牺牲寿命来换取容错性的方法是不可取的。5 .光驱的保养大家知道，激光头是最怕灰尘的，很多光驱长期使用后，识盘率下降就是因为尘土过多，所以平时不要把托架留在外面，也不要在电脑周围吸烟。而且不用光驱时，尽量不要把光盘留在驱动器内，因为光驱要保持“一定的随机访问速度”，所以盘片在其内会保持一定的转速，这样就加快了电机老化（特别是塑料机芯的光驱更易损坏）。另外在关机时，如果劣质光盘留在离激光头很近的地方，那当电机转起来后很容易划伤光头。散热问题也是非常重要的，一定要注意电脑的通风条件及环境温度的高低，机箱的摆放一定要保证光驱保持在水平位置，否则光驱高速运行时，其中的光盘将不可能保持平衡，将会对激光头产生致命的碰撞而损坏，同时对光盘的损坏也是致命的，所以在光