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音圈电机近年来的发展

近年来，随着我国科技的发展与进步，直线驱动技术以及其控制方法也在不断的改进。音圈电机是一种具有特殊结构的新型直接驱动电机，它具有体积小、结构简单、快速响应、高加速度等特性。由于对快的速速、高的精度定位系统性能要求的提高和音圈电机技术的快速发展，音圈电机不但被广泛应用在激光唱片、磁盘定位等精1确定位系统中，在很多其他形式的高速度、高频激励中起到了广泛的应用。音圈旋转电机可视为一种单相直流电机,只是其旋转角度受到限制,一般小于90b,用于对硬盘磁头进行直接驱动和精密定位,实现数据的读写操作[1]。如，机械工具的多坐标定位系统、光学系统中透镜的快速定位、减小振动对隔振技术平台的影响、以及医学领域精密电子管的控制等。

音圈电机的设计方法

音圈直线电机的设计通常有很大的弹性,且多由使用者自行设计和制造,以满足各自的规格要求。一般来说应遵循以下基本原则。

(1)以很少的永磁体及导磁材料,设计具有高磁通密度的均匀气隙磁场,提高工作效率,产生尽可能大的推力。

(2)在满足推力要求的前提下,尽量减小音圈直线电机的体积和运动部分的质量,使之具有更高的加速度和快速响应能力。一个音圈直线电机应用系统要求性能良良好。音圈直线电机的结构非常简单,是从扬声器技术演化而来的磁场内一个可运动的线圈。如图1所示,主要由永1久磁铁、铁心和线圈3部分组成。动圈位于气隙磁场之中,当施加电压于线圈两端产生电流时,根据左手定律,通电导线在磁场中将受到电磁力的作用,随着电流强度及方向的变化,线圈做往复直线运动。其主要原理是在一个永1久磁场内，通过改变马达内线圈的直流电流大小，来控制拉伸位置，从而带动上下运动。短气隙型和长气隙型。如图3(a)所示长线圈短气隙结构可以充分利用磁密。由于只有一部分线圈处于工作气隙中,所以利用率低,电损耗大。而示短线圈长气隙结构线圈利用率高,电损耗小,由于线圈短、质量轻,在相同的电磁力作用下,其快速响应性能优于长线圈直线电机,而且短线圈电机的电感较小,有利于提高控制系统的动态稳定性。

音圈电机的结构形式

由于运动部件、弹性元件和线圈形状的差别,音圈直线电机的结构形式可以分为:

(1)动圈型和动磁型。动圈型的结构磁铁与导磁材料之间无相对位移,可以避免磁滞损失,容易获得较强的磁场,具有更好的快速响应能力。缺点是线圈可能出现断路,易受发热问题的影响。音圈电机的工作原理，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。动磁型结构线圈部分固定,不会有断路问题,允许的电流更大。缺点是为了减小运动部分的质量,采用较小的磁铁则磁场较弱。

(2)MF型和MFK型。MF型是无弹簧的结构,虽然控制上比较困难,但是具有更大的行程和推力,效率更高。对梯形速度曲线,vmax=115vtrap,对三角形速度曲线,vmax=2vtri。而MFK型是有弹簧的结构形式,由于弹簧的作用,限制了输出的位移和推力,应 用，自1966年美国IBM公司首1次试制的音圈电动机及其磁头臂和小车驱动系统,应用于该公司生产的23l4型磁盘机上,音圈式直线电机开始进入有效的应用领域,并在运行理论、结构设计。

圆柱型音圈电机

市场上圆柱型音圈电机系列应用相当广泛。这种电机有很高的加速率，能够产生0.7N-1000N的强大动力，而其行程少50mm。

SUPT摆动型音圈电机系列采用矩型系列产品的技术，将矩形系列产品予以弯曲，以形成一定的优先角度定位系统。其典型的扭矩达到100度。

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