音圈電機(jī)近年來(lái)的發(fā)展

近年來(lái)，隨著我國(guó)科技的發(fā)展與進(jìn)步，直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及其控制方法也在不斷的改進(jìn)。音圈電機(jī)磁力交叉存取結(jié)構(gòu)形式若要求在盡可能小的直徑情況下，獲得最1高輸出力，可采用專有的交叉存取磁電路技術(shù)。音圈電機(jī)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的新型直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、快速響應(yīng)、高加速度等特性。由于對(duì)快的速速、高的精度定位系統(tǒng)性能要求的提高和音圈電機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，音圈電機(jī)不但被廣泛應(yīng)用在激光唱片、磁盤定位等精1確定位系統(tǒng)中，在很多其他形式的高速度、高頻激勵(lì)中起到了廣泛的應(yīng)用。如，機(jī)械工具的多坐標(biāo)定位系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)中透鏡的快速定位、減小振動(dòng)對(duì)隔振技術(shù)平臺(tái)的影響、以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域精密電子管的控制等。

音圈電機(jī)的磁路形式

磁路設(shè)計(jì)就是要以較少的永i久磁鐵和導(dǎo)磁材料來(lái)產(chǎn)生具有高磁通密度且分布均勻的磁場(chǎng)。為音圈直線電機(jī)典型的磁路形式。根據(jù)永1久磁鐵所處位置、磁場(chǎng)方向以及氣隙與線圈的相對(duì)長(zhǎng)度,可以劃分為幾種不同的磁路類型。

(1)內(nèi)磁型和外磁型。,內(nèi)磁結(jié)構(gòu)的磁鐵包覆在導(dǎo)磁材料內(nèi)部,具有遮蔽效果,故磁漏較小。所示外磁結(jié)構(gòu)的磁鐵外露,磁漏較多,需要有遮蔽,以避免產(chǎn)生干擾。這種電機(jī)一般尺寸較長(zhǎng),磁阻較大,但線圈的電感較小。

音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)方法

音圈直線電機(jī)的設(shè)計(jì)通常有很大的彈性,且多由使用者自行設(shè)計(jì)和制造,以滿足各自的規(guī)格要求。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循以下基本原則。

(1)以很少的永磁體及導(dǎo)磁材料,設(shè)計(jì)具有高磁通密度的均勻氣隙磁場(chǎng),提高工作效率,產(chǎn)生盡可能大的推力。

(2)在滿足推力要求的前提下,盡量減小音圈直線電機(jī)的體積和運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量,使之具有更高的加速度和快速響應(yīng)能力。由它構(gòu)成的直線伺服系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)加滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)方式的一些不足,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速范圍寬、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)音圈直線電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)要求性能良良好。音圈直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,是從揚(yáng)聲器技術(shù)演化而來(lái)的磁場(chǎng)內(nèi)一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的線圈。如圖1所示,主要由永1久磁鐵、鐵心和線圈3部分組成。動(dòng)圈位于氣隙磁場(chǎng)之中,當(dāng)施加電壓于線圈兩端產(chǎn)生電流時(shí),根據(jù)左手定律,通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中將受到電磁力的作用,隨著電流強(qiáng)度及方向的變化,線圈做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。短氣隙型和長(zhǎng)氣隙型。如圖3(a)所示長(zhǎng)線圈短氣隙結(jié)構(gòu)可以充分利用磁密。由于只有一部分線圈處于工作氣隙中,所以利用率低,電損耗大。而示短線圈長(zhǎng)氣隙結(jié)構(gòu)線圈利用率高,電損耗小,由于線圈短、質(zhì)量輕,在相同的電磁力作用下,其快速響應(yīng)性能優(yōu)于長(zhǎng)線圈直線電機(jī),而且短線圈電機(jī)的電感較小,有利于提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

電機(jī)原型

世界上早電機(jī)原型就是永磁電機(jī)，當(dāng)時(shí)永磁材料性能不良，而被電磁式電機(jī)占了主流。為解決此問(wèn)題，需要提高音圈電機(jī)工作效率，為此應(yīng)合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，盡量減少磁路漏磁。鋁鎳鈷永磁體問(wèn)世使永磁電機(jī)開(kāi)始發(fā)展，但其價(jià)格比較高，鋁鎳鈷永磁電動(dòng)機(jī)應(yīng)用面并不廣。自從廉價(jià)鐵氧體出現(xiàn)才使永磁電動(dòng)機(jī)應(yīng)用量大幅度增加，應(yīng)用面從玩具電機(jī)、音像電機(jī)、汽車微電機(jī)到工業(yè)用小功率驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，500W以下直流電機(jī)中永磁電動(dòng)機(jī)占92％以上，其中絕大多數(shù)是鐵氧體永磁電動(dòng)機(jī)。