音圈電機近年來的發(fā)展

近年來，隨著我國科技的發(fā)展與進步，直線驅動技術以及其控制方法也在不斷的改進。音圈電機磁力交叉存取結構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。音圈電機是一種具有特殊結構的新型直接驅動電機，它具有體積小、結構簡單、快速響應、高加速度等特性。由于對快的速速、高的精度定位系統(tǒng)性能要求的提高和音圈電機技術的快速發(fā)展，音圈電機不但被廣泛應用在激光唱片、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、高頻激勵中起到了廣泛的應用。如，機械工具的多坐標定位系統(tǒng)、光學系統(tǒng)中透鏡的快速定位、減小振動對隔振技術平臺的影響、以及醫(yī)學領域精密電子管的控制等。

音圈電機的磁路形式

磁路設計就是要以較少的永i久磁鐵和導磁材料來產生具有高磁通密度且分布均勻的磁場。為音圈直線電機典型的磁路形式。根據永1久磁鐵所處位置、磁場方向以及氣隙與線圈的相對長度,可以劃分為幾種不同的磁路類型。

(1)內磁型和外磁型。,內磁結構的磁鐵包覆在導磁材料內部,具有遮蔽效果,故磁漏較小。所示外磁結構的磁鐵外露,磁漏較多,需要有遮蔽,以避免產生干擾。這種電機一般尺寸較長,磁阻較大,但線圈的電感較小。

音圈電機的設計方法

音圈直線電機的設計通常有很大的彈性,且多由使用者自行設計和制造,以滿足各自的規(guī)格要求。一般來說應遵循以下基本原則。

(1)以很少的永磁體及導磁材料,設計具有高磁通密度的均勻氣隙磁場,提高工作效率,產生盡可能大的推力。

(2)在滿足推力要求的前提下,盡量減小音圈直線電機的體積和運動部分的質量,使之具有更高的加速度和快速響應能力。由它構成的直線伺服系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的旋轉電機加滾珠絲杠驅動方式的一些不足,具有結構簡單、動態(tài)響應快、調速范圍寬、定位精度高等優(yōu)點。一個音圈直線電機應用系統(tǒng)要求性能良良好。音圈直線電機的結構非常簡單,是從揚聲器技術演化而來的磁場內一個可運動的線圈。如圖1所示,主要由永1久磁鐵、鐵心和線圈3部分組成。動圈位于氣隙磁場之中,當施加電壓于線圈兩端產生電流時,根據左手定律,通電導線在磁場中將受到電磁力的作用,隨著電流強度及方向的變化,線圈做往復直線運動。短氣隙型和長氣隙型。如圖3(a)所示長線圈短氣隙結構可以充分利用磁密。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。而示短線圈長氣隙結構線圈利用率高,電損耗小,由于線圈短、質量輕,在相同的電磁力作用下,其快速響應性能優(yōu)于長線圈直線電機,而且短線圈電機的電感較小,有利于提高控制系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。

電機原型

世界上早電機原型就是永磁電機，當時永磁材料性能不良，而被電磁式電機占了主流。為解決此問題，需要提高音圈電機工作效率，為此應合理設計其結構，盡量減少磁路漏磁。鋁鎳鈷永磁體問世使永磁電機開始發(fā)展，但其價格比較高，鋁鎳鈷永磁電動機應用面并不廣。自從廉價鐵氧體出現(xiàn)才使永磁電動機應用量大幅度增加，應用面從玩具電機、音像電機、汽車微電機到工業(yè)用小功率驅動和伺服驅動等。據統(tǒng)計，500W以下直流電機中永磁電動機占92％以上，其中絕大多數(shù)是鐵氧體永磁電動機。