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音圈電機技術原理介紹
      音圈電機(Vo ice Co il A ctuato r) 是一種特殊形式的直接驅動電機. 具有結構簡單、體積小、高速、高加速、響應快等特性。其工作原理是, 通電線(導體) 放在磁場內就會產生力, 力的大小與施加在線上的電流成比例。基于此原理制造的音圈電機運動形式可為直線或者圓弧。
近年來, 隨著對高速、高精度定位系統性能要求的提高和音圈電機技術的迅速發展, 音圈電機不僅被廣泛用在磁盤、激光唱片定位等精密定位系統中, 在許多不同形式的高加速、高頻激勵上也得到廣泛應用。如, 光學系統中透鏡的定位; 機械工具的多坐標定位平臺; 醫學裝置中精密電子管、真空管控制; 在柔性機器人中, 為使末端執行器快速、**定位, 還可用音圈電機來有效地抑制振動。
音圈電機的基本原理
1.磁學原理
音圈電機的工作原理是依據安培力原理, 即通電導體放在磁場中, 就會產生力F , 力的大小取決于 磁場強弱B , 電流I , 以及磁場和電流的方向。如果共有長度為L 的N 根導線放在磁場中, 則作用在導線上的力可表示為F = kB L IN , (1)式中k為常數。
2.電子學原理
音圈電機是單相兩極裝置. 給線施加電壓則在線里產生電流, 進而在線上產生與電流成比例的力, 使線在氣隙內沿軸向運動. 通過線的電流方向決定其運動方向. 當線在磁場內運動時, 會在線內產生與線運動速度、磁場強度、和導線長度成比例的電壓(即感應電動勢). 驅動音圈電機的電源必須提供足夠的電流滿足輸出力的需要, 且要克服線在*大運動速度下產生的感應電動勢, 以及通過線的漏感壓降。
3.機械系統原理
音圈電機經常作為一個由磁體和線組成的零部件出售. 線與磁體之間的*小氣隙通常是(0. 254～ 0. 381) mm , 根據需要此氣隙可增大, 只是需要確定引導系統允許的運動范圍, 同時避免線與磁體間摩擦或碰撞. 多數情況下, 移動載荷與線相連, 即動音圈結構. 其優點是固定的磁鐵系統可比較大, 因而可得到較強的磁場; 缺點是音圈輸電線處于運動狀態, 容易出現斷路的問題. 同時由于可運動的支承, 運動部件和環境的熱接觸很惡劣, 動音圈產生的熱量會使運動部件的溫度升高, 因而音圈中所允許的*大電流較小。當載荷對熱特別敏感時, 可把載荷與磁體相連, 即固定音圈結構。
該結構線的散熱不再是大問題, 線允許的*大電流較大, 但為了減小運動部分的質量, 采用了較小的磁鐵, 因此磁場較弱。
直線音圈電機可實現直接驅動, 且從旋轉轉為直線運動無后沖、也沒有能量損失. 優選的引導方式是與硬化鋼軸相結合的直線軸承或軸襯。可將軸?軸襯集成為一個整體部分。重要的是要保持引導系統的低摩擦, 以不降低電機的平滑響應特性.
典型旋轉音圈電機是用軸?球軸承作為引導系統, 這與傳統電機是相同的. 旋轉音圈電機提供的運動非常光滑, 成為需要快速響應、有限角激勵應用中的**裝置。比如萬向節裝配中。