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音圈直线电机的结构形式可以分为:
(1)动圈型和动磁型。电机原型世界上早电机原型就是永磁电机，当时永磁材料性能不良，而被电磁式电机占了主流。动圈型的结构磁铁与导磁材料之间无相对位移,可以避免磁滞损失,容易获得较强的磁场,具有更好的快速响应能力。缺点是线圈可能出现断路,易受发热问题的影响。动磁型结构线圈部分固定,不会有断路问题,允许的电流更大。缺点是为了减小运动部分的质量,采用较小的磁铁则磁场较弱。
音圈电机速度与行程计算
速度:在需要恒定推力的场合,只需要较低的额定速度。影响音圈电机性能的结构参数主要包括磁钢厚度、音圈厚度、外磁轭厚度、极间距离和定动子长度。对于点到点定位运动的场合额定速度必须大于平均速度,它们之间的关系和速度曲线的类型有关。电机运动的速度曲线如图2所示。对梯形速度曲线,vmax=115vtrap,对三角形速度曲线,vmax=2vtri。式中,vmax为额定速度,vtrap、vtri分别为梯形和三角形速度曲线运行时的平均速度。
行程:反映电机的运动范围,指电机从一端运行到另一端的总位移,或以运行距离的中点为基准的正负位移,一般从几微米至上百毫米。
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,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。其工作原理是,通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力,力的大小与施加在线圈上的电流成比例。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,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。
