音圈電機的電磁場計算與分析

音圈電機是一種將電信號轉(zhuǎn)換成直線位移的直流伺服電機。以音圈電機為動力的直線定位系統(tǒng)具有整體結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動速度快、定位精度高等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于計算機磁盤驅(qū)動器、激光微調(diào)機、六自由度機器人手臂等高新技術(shù)設(shè)備中。

音圈電機的結(jié)構(gòu)主要由定子和動子組成。其中定子包括外磁軛、環(huán)形磁鋼、隔磁環(huán)和內(nèi)磁軛，動子由音圈繞組和繞組支架組成。

音圈電機的工作原理與電動式揚聲器類似，即在磁場中放入一環(huán)形繞組，繞組通電后產(chǎn)生電磁力，帶動負載作直線運動；改變電流的強弱和極性，即可改變電磁力的大小和方向。

音圈電機的設(shè)計應(yīng)遵循以下幾個基本原則：

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

(2)減小漏磁，降低磁路的飽和程度，從而減小電機的體積。

 電磁場計算

音圈電機的設(shè)計與分析應(yīng)以電磁場計算為基礎(chǔ)。

音圈厚度不但影響電機繞組的安匝數(shù)，同時影響氣隙磁密，兩者相互矛盾。而電機的出力與這兩項乘積成正比，因此存在優(yōu)厚度使電機出力大。可以看出，音圈厚度對電機出力的影響較為明顯，音圈厚度過大過或小都會使電機的出力降低。

直線型音圈電機產(chǎn)生的力可超過3000N，行程可達175mm,擺動型音圈電機產(chǎn)生的力矩大可達100Nm 擺動角度大于90度。它基于安培力原理，即通電線圈放在磁場中產(chǎn)生力，力的大小與施加在線圈上的電流成正比。音圈電機的相應(yīng)頻率高，響應(yīng)時間大約為5ms，該種音圈電機特別適合小行程高的精度和高的響應(yīng)頻率的系統(tǒng)，可以做到高速振蕩往復(fù)運動（可達100Hz）其精度取決于反饋及控制系統(tǒng)采用合適的位置反饋其定位精度可達10um,加速度可達300G

位置模式所謂 '位置模式', 是允許致動軸, 沿著行程方向使用加速度值, 速度值及力量值移動至目標位置.  相對式的運動或教導(dǎo)式的運動.速度模式所謂 '速度模式', 是允許致動軸, 以所給的 速度值, 加速度值, 力量值及方向值來移動. 基本上, 它是使用在'軟性接觸'的程序中.