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。一個音圈直線電機應用系統要求性能良良好。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。根據驅動、反饋、控制器和控制算法等配置高低，音圈電機一般可以達到500-1000Hz的運動頻率，甚至更高。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的動態穩定性。

音圈馬達

利用來自永1久磁鋼的磁場與通電線圈導體產生的磁場中磁極間的相互作用產生有規律的運動的裝置。

無論是直線型或是擺動型，他們基本原理相同。通電的導體穿過磁場的時候，會產生一個垂直于磁場線的力，這個力的大小取決于通過場的導體的長度，磁場及電流的強度。音圈馬達是一個簡單的裝置，將電流轉化為機械力。

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音圈電機的兩個環形磁極之間存在著較大的漏磁。漏磁場將使外磁軛的磁通增加，飽和程度增加；7N~2500N的強大動力，因此占據了80%甚至更高的市場，而其行程一般不超過50mm。為了減小極問漏磁，在極間設計一個隔磁環，從而降低外磁軛部分的飽和程度，減小磁軛的厚度。但是極間距離必須合理設計，否則會影響電機的總磁通，反而降低電機的出力。可以看出，極間距離對電機的出力也有較明顯的影響。

定子和動子長度的選取主要影響電機“力-位移”曲線的平滑度。定子長度一定時，適當改變動子長度，可以使“力-位移”曲線更平滑，但是應以滿足電機的行程要求為主，否則會造成電機體積的增加和成本的浪費。