音圈電機的電磁場計算與分析

音圈電機是一種將電信號轉(zhuǎn)換成直線位移的直流伺服電機。以音圈電機為動力的直線定位系統(tǒng)具有整體結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動速度快、定位精度高等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于計算機磁盤驅(qū)動器、激光微調(diào)機、六自由度機器人手臂等高新技術(shù)設(shè)備中。

音圈電機的結(jié)構(gòu)主要由定子和動子組成。其中定子包括外磁軛、環(huán)形磁鋼、隔磁環(huán)和內(nèi)磁軛，動子由音圈繞組和繞組支架組成。

音圈電機的工作原理與電動式揚聲器類似，即在磁場中放入一環(huán)形繞組，繞組通電后產(chǎn)生電磁力，帶動負(fù)載作直線運動；改變電流的強弱和極性，即可改變電磁力的大小和方向。

音圈電機的設(shè)計應(yīng)遵循以下幾個基本原則：

(1)在電機體積給定的情況下，應(yīng)盡可能增加氣隙磁密與線圈總長度的乘積，以提高單位電liu產(chǎn)生的磁推力。

(2)減小漏磁，降低磁路的飽和程度，從而減小電機的體積。

 電磁場計算

音圈電機的設(shè)計與分析應(yīng)以電磁場計算為基礎(chǔ)。

音圈厚度不但影響電機繞組的安匝數(shù)，同時影響氣隙磁密，兩者相互矛盾。而電機的出力與這兩項乘積成正比，因此存在優(yōu)厚度使電機出力大。可以看出，音圈厚度對電機出力的影響較為明顯，音圈厚度過大過或小都會使電機的出力降低。

音圈厚度

(1)影響音固電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括磁鋼厚度、音圈厚度、外磁軛厚度、極間距離以及定子和動子長度，其中影響較大的是磁鋼厚度和音圈厚度。

(2)為了減小漏磁并降低磁路的飽和程度，在磁極之間設(shè)計隔磁環(huán)是非常必要的。影響音圈電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括磁鋼厚度、音圈厚度、外磁軛厚度、極間距離以及定子和動子長度，其中影響較大的是磁鋼厚度和音圈厚度。

(3)底部磁極對應(yīng)的氣隙磁場略大于外部磁極對應(yīng)的磁場，這是由于電機內(nèi)磁路的不對稱而引起的；它將造成“力-位移”曲線左右兩段的不對稱。

直線電機主要特點是：

1、加速度大；2、推力特性平滑；3、行程可任意延長；4、靜音；5、免維護等，配合光柵尺的應(yīng)用也可達較高的精度。

其主要應(yīng)用包括：

   1．半導(dǎo)體生產(chǎn)制造設(shè)備，包括晶圓制造和 晶片封裝設(shè)備等

   2．平板顯示器產(chǎn)業(yè)（FPD ）精密測試設(shè)備、硬盤制造、連接器制造、印刷制板設(shè)備等

圓柱型音圈電機系列應(yīng)用相當(dāng)廣泛。這種電機很高的加速率能夠產(chǎn)生0.7N-1000N的強大動力，而其行程甚至少于50mm。

 該款電機主要應(yīng)用在yi療、半導(dǎo)體、航空、汽車等領(lǐng)域，包括閥門制動器，小型精密替換測量儀、振動平臺以及主動式減振系統(tǒng)等眾多方面。市場主要指向yi療、半導(dǎo)體、航空及自動化工業(yè)領(lǐng)域。