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감사의 글

Contents

ABSTRACT 9

1. Introduction 11

1.1. Background Research 11

1.2. Previous Research 13

1.3. Research Overview 14

2. Thermal Analysis of Optical Pickup Base 16

2.1. Experiment of optical pickup base 16

2.2. Thermal design of optical pickup base. 18

2.3. Thermal analysis of optical pickup base 20

2.4. Voltage measurement of optical pickup actuator 21

3. Thermal Analysis of rotary VCM Actuator 26

3.1. Initial model of rotary VCM actuator for thermal analysis 26

3.2. Design of rotary VCM actuator for thermal analysis 29

3.3. Temperature distribution of rotary VCM actuator 31

3.4. Analysis of thermal stress 33

4. Improvement of Rotary VCM Actuator 36

4.1. Improvement of Rotary VCM Actuator 36

4.2. New Design of Rotary VCM Actuator 38

4.3. Selection of Design Parameters 43

4.4. Optimization 46

국문 초록 53

LIST of TABLES

Table. 2.1. Temperature at each point 18

Table. 2.2. Specification of LD 19

Table. 2.3. Material property 19

Table. 2.4. Simulation conditions 19

Table. 2.5. Temperature of experiment and simulation 21

Table. 3.1. Specification of initial model 27

Table. 3.2. Material property 30

Table. 3.3. Simulation condition of rotary VCM actuator 30

Table. 3.4. Thermal expansion coefficient 34

Table. 3.5. Comparison of effect of thermal stress 35

Table. 4.1. Comparison of initial model and fin model 37

Table. 4.2. Comparison of improved model 38

Table. 4.3. Comparison of each model 41

Table. 4.4. Specification of optimized model 48

LIST of FIGURES

Fig. 1.1. Overall procedure 15

Fig. 2.1. overall structure of optical pickup base 16

Fig. 2.2. Target points 17

Fig. 2.3. Temperature distribution of optical pickup base 20

Fig. 2.4. comparison of experiment and simulation 21

Fig. 2.5. Experimental setup 23

Fig. 2.6. Combo drive on (317.6mW in RMS) 24

Fig. 2.7. CD write (320.4mW in RMS) 24

Fig. 2.8. Drive speed test (317.4mW in RMS) 25

Fig. 2.9. Image reading (564.4mW in RMS) 25

Fig. 3.1. Overall structure of rotary VCM actuator 27

Fig. 3.2. Flexible mode frequency (a) focusing mode (b) 2nd bending mode (c) 1st torsion mode 28

Fig. 3.3. Temperature distribution (a) pickup (72℃) (b) pickup and coil (75℃) 32

Fig. 3.4. effect of ambient temperature 33

Fig. 3.5. effect of convection coefficient 33

Fig. 3.6. Thermal stress distribution 35

Fig. 3.7. Displacement caused thermal stress 35

Fig. 4.1. Fin design 37

Fig. 4.2. Example model 39

Fig. 4.3. Design parameters 40

Fig. 4.4. Improved model 41

Fig. 4.5. Temperature distribution (a) initial model (b) improved model 42

Fig. 4.6. Candidates of design parameters (a)actuator (b)extended fin 43

Fig. 4.7. The main effect 45

Fig. 4.8. The pareto chart 45

Fig. 4.9. The two factor interaction 46

Fig. 4.10. Optimization procedure 47

Fig. 4.11. Temperature distribution (68.4℃) 48

Fig. 4.12. Flexible mode frequency (a) Focusing mode freq. (65Hz) (b) 2nd bending mode freq. (6.3kHz) (c) 1st torsion mode freq.(7.5kHz) 49

초록보기

최근 휴대폰이나 디지털 카메라, 미디어 플레이어 등 휴대용 디지털 기기가 유행함에 따라 휴대용 기기들의 환경에 적용할 수 있는 작은 형태의 정보저장기기의 필요성이 점점 대두되고 있다. 플래시 메모리는 현재 가장 널리 쓰이는 휴대용 데이터 저장 기기이지만 값이 비싸며 디지털 영화같이 용량이 큰 데이터를 충분히 수용하지 못하는 단점을 가지고 있고, 하드디스크의 일종으로 휴대용 기기에 맞게 만들어진 마이크로 드라이브 역시 용량과 내충격성, 전력 소비, 신뢰성 등의 많은 한계점을 가지고 있다. 광디스크 드라이브(ODD)는 대량생산과 가격측면에서 디지털 콘텐츠의 확산에 적합한 유일한 기기로써 휴대용 디지털 기기 시장에서 점점 주목받고 있으며 소형화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이런 초소형 광디스크 드라이브의 개발에 따라 엑추에이터 역시 소형화에 관한 연구가 진행되고 있다. 광디스크 드라이브를 PDA나 디지털 카메라 등에 적용시키기 위해서는 PCMIAII나 CFII의 사이즈에 전체시스템이 구성되어야 하는 기구적 제한조건을 갖게 된다. 이에 이동주 등은 소형화에 따른 기구적인 사양을 만족시키기 위하여 로터리 VCM 엑추에이터를 제안하였다. 로터리 VCM 엑추에이터는 높이 방향에 대한 소형화가 탁월하며 기존의 광디스크 드라이브에서 사용되는 광픽업이 아닌 훨씬 작은 집적화된 픽업을 적용하여 소형화뿐만 아니라 구동성능도 만족시킬 수 있었다. 하지만 소형화와 집적화된 픽업의 사용으로 인해 열적 안정성이 문제점으로 제기되었다. 일반적으로 광픽업은 레이저 다이오드(LD)로부터 빛을 생성하여 대물렌즈를 통과하게 되는데 온도가 높을수록 레이저 다이오드의 성능이 저하되며 일정온도 이상이 되면 기능을 다하지 못하게 된다. 본 연구는 코일과 픽업에서 발생하는 열을 고려하여 로터리 VCM 엑추에이터의 열해석을 수행하였고 온도와 열팽창계수의 차이에 의해 발생하는 열응력을 고려하여 열적 특성과 구조적 진동특성간의 상호 영향에 대해서도 규명하였다. 그리고 엑추에이터에서 발생하는 열로 인한 문제점을 해결하기 위하여 열적 특성과 구조적 동특성을 모두 만족시킬 수 있는 개선된 열-구조-자기 연성해석 모델을 제안하였다. 최종적으로 개선된 모델의 최적형상을 선정하기 위하여 실험계획법과 최적화 과정을 수행하였다.

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