音圈電機(jī)（Voice Coil Actuator）是一種特殊形式的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，能將電能直接轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。具有高響應(yīng)、高速度、高加速度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、力特性好、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著音圈電機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，音圈電機(jī)被廣泛用在精密定位系統(tǒng)和許多不同形式的高加速、高頻激勵(lì)、快速和高的精度定位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中。與無(wú)鐵芯直線電機(jī)和有鐵芯直線電機(jī)相比它可以提供更好的高頻響應(yīng)特性，可做高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，特別適合高速的周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。音圈電機(jī)的控制簡(jiǎn)單可靠，無(wú)需換向裝置，壽命長(zhǎng)。(1)以最少的永磁體及導(dǎo)磁材料,設(shè)計(jì)具有高磁通密度的均勻氣隙磁場(chǎng),提高工作效率,產(chǎn)生盡可能大的推力。

音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)方法

音圈直線電機(jī)的設(shè)計(jì)通常有很大的彈性,且多由使用者自行設(shè)計(jì)和制造,以滿足各自的規(guī)格要求。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循以下基本原則。 (1)以很少的永磁體及導(dǎo)磁材料,設(shè)計(jì)具有高磁通密度的均勻氣隙磁場(chǎng),提高工作效率,產(chǎn)生盡可能大的推力。 (2)在滿足推力要求的前提下,盡量減小音圈直線電機(jī)的體積和運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量,使之具有更高的加速度和快速響應(yīng)能力。音圈電機(jī)的工作原理磁學(xué)原理音圈電機(jī)的工作原理是依據(jù)安培力原理，即通電導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，就會(huì)產(chǎn)生力F，力的大小取決于磁場(chǎng)強(qiáng)弱B、電流以及磁場(chǎng)和電流的方向(見(jiàn)圖1)。

音圈電機(jī)速度與行程計(jì)算

速度:在需要恒定推力的場(chǎng)合,只需要較低的額定速度。對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)定位運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合額定速度必須大于平均速度,它們之間的關(guān)系和速度曲線的類型有關(guān)。電機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度曲線如圖2所示。對(duì)梯形速度曲線,vmax=115vtrap,對(duì)三角形速度曲線,vmax=2vtri。式中,vmax為額定速度,vtrap、vtri分別為梯形和三角形速度曲線運(yùn)行時(shí)的平均速度。同時(shí)由于可運(yùn)動(dòng)的支承，運(yùn)動(dòng)部件和環(huán)境的熱接觸很惡劣，動(dòng)音圈產(chǎn)生的熱量會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件的溫度升高，因而音圈中所允許的最1大電流較小，當(dāng)載荷對(duì)熱特別敏感時(shí)，可以把載荷與磁體相連，即固定音圈結(jié)構(gòu)。

行程:反映電機(jī)的運(yùn)動(dòng)范圍,指電機(jī)從一端運(yùn)行到另一端的總位移,或以運(yùn)行距離的中點(diǎn)為基準(zhǔn)的正負(fù)位移,一般從幾微米至上百毫米。

音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則：

(1)在電機(jī)體積給定的情況下，應(yīng)盡可能增加氣隙磁密與線圈總長(zhǎng)度的乘積，以提高單位電流1產(chǎn)生的磁推力。

(2)減小漏磁，降低磁路的飽和程度，從而減小電機(jī)的體積。

(3)合理設(shè)計(jì)電機(jī)定子和動(dòng)子的軸向長(zhǎng)度，以得到平滑的“力-位移”曲線。  電磁場(chǎng)計(jì)算

音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析應(yīng)以電磁場(chǎng)計(jì)算為基礎(chǔ)。由于音圈電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)是一個(gè)軸對(duì)稱場(chǎng)，所以可采用二維有限元法進(jìn)行計(jì)算。

影響音圈電機(jī)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括磁鋼厚度、音圈厚度、外磁軛厚度、極間距離和定動(dòng)子長(zhǎng)度。