音圈電機(jī)的電磁場計(jì)算與分析  

音圈電機(jī)是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移的直流伺服電機(jī)。以音圈電機(jī)為動(dòng)力的直線定位系統(tǒng)具有整體結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)速度快、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器、激光微調(diào)機(jī)、六自由度機(jī)器人手臂等高新技術(shù)設(shè)備中。  評(píng)價(jià)音圈電機(jī)的指標(biāo)包括出力大小和“力一位移”曲線的平滑度。交叉存取磁電路音圈的突出優(yōu)點(diǎn)是線圈漏感較小，電時(shí)間延遲非常短。在音固電機(jī)設(shè)計(jì)中，需要合理確定各個(gè)尺寸和電磁參數(shù)，以得到理想的出力和“力一位移”曲線。

音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)

音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是設(shè)計(jì)方法有其特殊性，目前關(guān)于該電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的參考文獻(xiàn)仍較少，僅有國外的產(chǎn)品介紹可供參考。音圈電機(jī)的出力和“力一位移”曲線的計(jì)算應(yīng)以電磁場計(jì)算為基礎(chǔ)。 音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由定子和動(dòng)子組成。(2)為了減小漏磁并降低磁路的飽和程度，在磁極之間設(shè)計(jì)隔磁環(huán)是非常必要的。其中定子包括外磁軛、環(huán)形磁鋼、隔磁環(huán)和內(nèi)磁軛，動(dòng)子由音圈繞組和繞組支架組成。

音圈電機(jī)的工作原理

在音圈電機(jī)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)圓柱 狀線圈，圓柱中心桿與包圍在中心桿周圍的永1久磁體形成 的氣隙，在磁體和中心桿外部罩有一個(gè)軟鐵殼。線圈在氣 隙內(nèi)沿圓柱軸向運(yùn)動(dòng)。圖4為此傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)音圈電機(jī)的軸測 圖。  依據(jù)線圈行程，線圈的軸向長度可以超出磁鐵軸向長 度，即長音圈結(jié)構(gòu)。在音固電機(jī)設(shè)計(jì)中，需要合理確定各個(gè)尺寸和電磁參數(shù)，以得到理想的出力和“力一位移”曲線。而有時(shí)根據(jù)行程，磁體又可以比線圈 長，即短音圈結(jié)構(gòu)。長音圈結(jié)構(gòu)中的音圈長度要大于工作。

音圈電機(jī)規(guī)格、樣式很多，無論是直線型或是擺動(dòng)型，它們基本原理相同：通電的導(dǎo)體穿過磁場的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直磁力線的力，這個(gè)力的大小取決于通過磁場的導(dǎo)體的長度、磁場強(qiáng)度及電流大小。音圈電機(jī)將實(shí)際的電流轉(zhuǎn)化為直線推力或扭力，它們的大小是同實(shí)際通過的電流的大小成比例。MF型是無彈簧的結(jié)構(gòu),雖然控制上比較困難,但是具有更大的行程和推力,效率更高。

磁場中，兩磁極集中于一點(diǎn)，磁場線是從一極直線穿過空氣好線圈指向另一極，然后從另一極以同樣的方式返回到這一極，是一條閉合線路。線圈起傳導(dǎo)電流的作用并使其切割磁力線，從而產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的力；由于音圈電機(jī)內(nèi)的磁場是一個(gè)軸對(duì)稱場，所以可采用二維有限元法進(jìn)行計(jì)算。改變電流方向，從而改變運(yùn)動(dòng)方向。外殼一般采用合金鋼制作以便于加工和安裝固定；繞線基座由鋁、塑料等輕型無磁性的材料制成，它可以幫助線圈散熱。