音圈电机的原理

机械系统原理  音圈电机经常作为一个由磁体和线圈组成的零部件出售。线圈与磁体之间的较小气隙通常是(0. 254～0. 381) mm，根据需要此气隙可以增大，只是需要确定引导系统允许的运动范围，同时避免线圈与磁体间摩擦或碰撞。多数情况下，移动载荷与线圈相连，即动音圈结构。 其优点是固定的磁铁系统可以比较大，音圈 电机，因而可以得到较强的磁场；缺点是音圈输电线处于运动状态，容易出现断路的问题。同时由于可运动的支承，运动部件和环境的热接触很恶劣，动音圈产生的热量会使运动部件的温度升高，音圈电机应用，因而音圈中所允许的较大电流较小，当载荷对热特别敏感时，可以把载荷与磁体相连，即固定音圈结构。该结构线圈的散热不再是大问题，线圈允许的较大电流较大，但为了减小运动部分的质量，采用了较小的磁铁，因此磁场较弱。

 

所谓音圈直线电机(Voice Coil Motor)因其结构类似于喇叭的音圈而得名。具有高频响、高i精度的特点。SUPT主要把此类电机分为圆柱型音圈电机和摆动型音圈电机。

一般电动机工作时都是转动的．但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和城市中的电车等）需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动．这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置．能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省去这套装呢？几十年前人们就提出了这个问题．现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机． 工作原理.

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成.

由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，目般均采用短初级长次级。

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，音圈电机厂商，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。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，音圈电机，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。