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音圈电机技术原理介绍
      音圈电机(Vo ice Co il A ctuato r) 是一种特殊形式的直接驱动电机. 具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性。其工作原理是, 通电线(导体) 放在磁场内就会产生力, 力的大小与施加在线上的电流成比例。基于此原理制造的音圈电机运动形式可为直线或者圆弧。
近年来, 随着对高速、高精度定位系统性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展, 音圈电机不仅被广泛用在磁盘、激光唱片定位等精密定位系统中, 在许多不同形式的高加速、高频激励上也得到广泛应用。如, 光学系统中透镜的定位; 机械工具的多坐标定位平台; 医学装置中精密电子管、真空管控制; 在柔性机器人中, 为使末端执行器快速、**定位, 还可用音圈电机来有效地抑制振动。
音圈电机的基本原理
1.磁学原理
音圈电机的工作原理是依据安培力原理, 即通电导体放在磁场中, 就会产生力F , 力的大小取决于 磁场强弱B , 电流I , 以及磁场和电流的方向。如果共有长度为L 的N 根导线放在磁场中, 则作用在导线上的力可表示为F = kB L IN , (1)式中k为常数。
2.电子学原理
音圈电机是单相两极装置. 给线施加电压则在线里产生电流, 进而在线上产生与电流成比例的力, 使线在气隙内沿轴向运动. 通过线的电流方向决定其运动方向. 当线在磁场内运动时, 会在线内产生与线运动速度、磁场强度、和导线长度成比例的电压(即感应电动势). 驱动音圈电机的电源必须提供足够的电流满足输出力的需要, 且要克服线在*大运动速度下产生的感应电动势, 以及通过线的漏感压降。
3.机械系统原理
音圈电机经常作为一个由磁体和线组成的零部件出售. 线与磁体之间的*小气隙通常是(0. 254～ 0. 381) mm , 根据需要此气隙可增大, 只是需要确定引导系统允许的运动范围, 同时避免线与磁体间摩擦或碰撞. 多数情况下, 移动载荷与线相连, 即动音圈结构. 其优点是固定的磁铁系统可比较大, 因而可得到较强的磁场; 缺点是音圈输电线处于运动状态, 容易出现断路的问题. 同时由于可运动的支承, 运动部件和环境的热接触很恶劣, 动音圈产生的热量会使运动部件的温度升高, 因而音圈中所允许的*大电流较小。当载荷对热特别敏感时, 可把载荷与磁体相连, 即固定音圈结构。
该结构线的散热不再是大问题, 线允许的*大电流较大, 但为了减小运动部分的质量, 采用了较小的磁铁, 因此磁场较弱。
直线音圈电机可实现直接驱动, 且从旋转转为直线运动无后冲、也没有能量损失. 优选的引导方式是与硬化钢轴相结合的直线轴承或轴衬。可将轴?轴衬集成为一个整体部分。重要的是要保持引导系统的低摩擦, 以不降低电机的平滑响应特性.
典型旋转音圈电机是用轴?球轴承作为引导系统, 这与传统电机是相同的. 旋转音圈电机提供的运动非常光滑, 成为需要快速响应、有限角激励应用中的优选装置。比如万向节装配中。
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