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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。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。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。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。
音圈電機的設計應遵循以下幾個基本原則:
(1)在電機體積給定的情況下,應盡可能增加氣隙磁密與線圈總長度的乘積,以提高單位電流1產生的磁推力。
(2)減小漏磁,降低磁路的飽和程度,從而減小電機的體積。
(3)合理設計電機定子和動子的軸向長度,以得到平滑的“力-位移”曲線。 電磁場計算
音圈電機的設計與分析應以電磁場計算為基礎。由于音圈電機內的磁場是一個軸對稱場,所以可采用二維有限元法進行計算。
影響音圈電機性能的結構參數主要包括磁鋼厚度、音圈厚度、外磁軛厚度、極間距離和定動子長度。