音圈電機(jī)的電磁場(chǎng)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(jiǎn)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。

音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由定子和動(dòng)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(dòng)子由音圈繞組和繞組支架組成。

音圈電機(jī)的工作原理與電動(dòng)式揚(yáng)聲器類似，即在磁場(chǎng)中放入一環(huán)形繞組，繞組通電后產(chǎn)生電磁力，帶動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)；改變電流的強(qiáng)弱和極性，即可改變電磁力的大小和方向。

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(jī)的體積。

 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)。

音圈厚度不但影響電機(jī)繞組的安匝數(shù)，同時(shí)影響氣隙磁密，兩者相互矛盾。而電機(jī)的出力與這兩項(xiàng)乘積成正比，因此存在優(yōu)厚度使電機(jī)出力大?？梢钥闯觯羧穸葘?duì)電機(jī)出力的影響較為明顯，音圈厚度過大過或小都會(huì)使電機(jī)的出力降低。

音圈馬達(dá) (Voice Coil Actuator/ Voice Coil Motor)，是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，并實(shí)現(xiàn)直線型及有限擺角的運(yùn)動(dòng)。利用來自永jiu磁鋼的磁場(chǎng)與通電線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中磁極間的相互作用產(chǎn)生有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)的裝置。

音圈驅(qū)動(dòng)器(Voice Coil Actuator )

主要組成的部件較為簡(jiǎn)單，線圈，彈簧 ，磁鐵，以及一些固定結(jié)構(gòu)。

通過通電線圈在磁場(chǎng)中受到作用力的原理，進(jìn)行移動(dòng)，控制需要借助一些外部的部件，例如Drive IC，通過DriveIC來控制和輸出電流的大小和時(shí)間，由此來控制Voice Coil Actuator需要到達(dá)的位置。

音圈直線電機(jī)(Voice Coil Motor)因其結(jié)構(gòu)類似于喇叭的音圈而得名。異步電機(jī)更多的用于電動(dòng)機(jī)，但是，經(jīng)過增加簡(jiǎn)單的外圍元件，也可作為發(fā)電機(jī)使用。具有高頻響應(yīng)、高的精度的特點(diǎn)，適合用于短行程的閉環(huán)伺服應(yīng)用。由于它體積小，特別適合用在一些狹小的空間。它響應(yīng)速度快（毫秒級(jí)），本身重量小，因而可以達(dá)到很高的加速度，可以做高速振蕩往復(fù)運(yùn)動(dòng)（可達(dá)幾十赫茲）。

控制簡(jiǎn)單可靠，無需換向裝置，免維護(hù)，長(zhǎng)壽命，可以長(zhǎng)期連續(xù)工作。但是，某些電機(jī)如同步電機(jī)一般較多用作發(fā)電機(jī)，但也可直接作為電動(dòng)機(jī)使用。我們的音圈電機(jī)可以進(jìn)行精密的位置、速度、加速度和推力控制，無背隙煩惱。位置精度級(jí)別可達(dá)0.1-5μm，加速度達(dá)20G。對(duì)推力的精密控制使之可用于只能輕微碰觸的細(xì)微嬌嫩對(duì)象，如硅片、IC、生物體和容易變形損壞的物體等。 此類電機(jī)適合于高速度、高加速度、短行程的高成本應(yīng)用。