音圈電機(jī)（Voice Coil Actuator）是一種特殊形式的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，能將電能直接轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。具有高響應(yīng)、高速度、高加速度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、力特性好、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著音圈電機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，音圈電機(jī)被廣泛用在精密定位系統(tǒng)和許多不同形式的高加速、高頻激勵(lì)、快速和高的精度定位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中。音圈電機(jī)將實(shí)際的電流轉(zhuǎn)化為直線推力或扭力，它們的大小是同實(shí)際通過(guò)的電流的大小成比例。與無(wú)鐵芯直線電機(jī)和有鐵芯直線電機(jī)相比它可以提供更好的高頻響應(yīng)特性，可做高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，特別適合高速的周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。音圈電機(jī)的控制簡(jiǎn)單可靠，無(wú)需換向裝置，壽命長(zhǎng)。

音圈電機(jī)的原理

機(jī)械系統(tǒng)原理 音圈電機(jī)經(jīng)常作為一個(gè)由磁體和線圈組成的零部件出售。線圈與磁體之間的較小氣隙通常是(0. 254～0. 381) mm，根據(jù)需要此氣隙可以增大，只是需要確定引導(dǎo)系統(tǒng)允許的運(yùn)動(dòng)范圍，同時(shí)避免線圈與磁體間摩擦或碰撞。多數(shù)情況下，移動(dòng)載荷與線圈相連，即動(dòng)音圈結(jié)構(gòu)。 其優(yōu)點(diǎn)是固定的磁鐵系統(tǒng)可以比較大，因而可以得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)；缺點(diǎn)是音圈輸電線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，容易出現(xiàn)斷路的問(wèn)題。根據(jù)驅(qū)動(dòng)、反饋、控制器和控制算法等配置高低，音圈電機(jī)一般可以達(dá)到500-1000Hz的運(yùn)動(dòng)頻率，甚至更高。同時(shí)由于可運(yùn)動(dòng)的支承，運(yùn)動(dòng)部件和環(huán)境的熱接觸很惡劣，動(dòng)音圈產(chǎn)生的熱量會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件的溫度升高，因而音圈中所允許的較大電流較小，當(dāng)載荷對(duì)熱特別敏感時(shí)，可以把載荷與磁體相連，即固定音圈結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)線圈的散熱不再是大問(wèn)題，線圈允許的較大電流較大，但為了減小運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量，采用了較小的磁鐵，因此磁場(chǎng)較弱。

音圈馬達(dá)

利用來(lái)自永1久磁鋼的磁場(chǎng)與通電線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中磁極間的相互作用產(chǎn)生有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)的裝置。

無(wú)論是直線型或是擺動(dòng)型，他們基本原理相同。通電的導(dǎo)體穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于磁場(chǎng)線的力，這個(gè)力的大小取決于通過(guò)場(chǎng)的導(dǎo)體的長(zhǎng)度，磁場(chǎng)及電流的強(qiáng)度。音圈馬達(dá)是一個(gè)簡(jiǎn)單的裝置，將電流轉(zhuǎn)化為機(jī)械力。

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音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則：

(1)在電機(jī)體積給定的情況下，應(yīng)盡可能增加氣隙磁密與線圈總長(zhǎng)度的乘積，以提高單位電流1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(jī)的體積。

(3)合理設(shè)計(jì)電機(jī)定子和動(dòng)子的軸向長(zhǎng)度，以得到平滑的“力-位移”曲線。 電磁場(chǎng)計(jì)算

音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析應(yīng)以電磁場(chǎng)計(jì)算為基礎(chǔ)。由于音圈電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)是一個(gè)軸對(duì)稱場(chǎng)，所以可采用二維有限元法進(jìn)行計(jì)算。

影響音圈電機(jī)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括磁鋼厚度、音圈厚度、外磁軛厚度、極間距離和定動(dòng)子長(zhǎng)度。