音圈电机结构优化及应用综述

音圈电机是一种不需要任何机械传动环节,就可以将电能转化为直线运动机械能的直线电机.由于具有结构简单、体积小、响应速度快、定位精度高、易于控制等优点,音圈电机广泛应用于国民经济的诸多领域.该文首先简述音圈电机的理论基础,阐述音圈电机的工作原理、结构分类以及各结构的特点;然后,结合国内外学者对音圈电机的结构优化,对音圈电机提高力常数和定位精度的方法进行归纳总结;最后,对音圈电机的主要应用领域进行综述,并对其发展趋势和研究热点进行讨论和展望.     

蝴蝶形音圈电机

一、概述音圈电机是磁盘机中驱动磁头作往复直线运动的动力源。70年代初曾用步进电机驱动磁头,因速度慢、定位精度差,后被音圈电机——小车驱动系统代替。音圈电机从磁路观点分析,有长音圈短磁路结构的长音圈电机和短音圈长磁路结构的短音圈电机。     

音圈电机研究及应用综述

音圈电机是特种直线电机,是一种将电能直接转化为直线或者圆弧运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置,其工作原理与扬声器的音圈类似。音圈电机具有体积小、重量轻、高加速度、高速度、快速响应、推力均匀等优良性能。介绍了音圈电机的设计与选用的理论基础,并阐述了音圈电机的技术工作原理、结构形式、设计方案、控制方法和热平衡分析。给出了音圈电机的设计计算方法,并对音圈电机的应用场合进行了详细介绍。     

光刻机光头调焦音圈电机的结构设计

以对光刻机刻蚀光头调焦时圈电机的设计的实际经验为例,阐述了音圈电机结构的设计原则,设计了两种结构的音圈电机,一种是采用氟塑料套筒,另一种采用滚珠导套。文中对这两种音圈电机的性能进行了分析。实验结果证明,最终选定的音圈电机结构具有良好而稳定的性能。     

航空用盘式绕组旋转式音圈电机的热应力与热变形分析

旋转式音圈电机由于体积小,安装方便,在航空航天上越来越多地被用来驱动小惯量负载在有限转角内运动。盘式绕组音圈电机结构上具有一定优势,因为其轴向尺寸小,还可以无约束自由转动。影响音圈电机期可靠工作的因素主要有两点,即应力和温升。本文对盘式绕组旋转式音圈电机不同工作状态下的热载荷进行了分析,并建模对其热应力和热变形进行了仿真计算,计算结果表明所选择材料可以满足音圈电机长期可靠工作要求。论文工作对工程实际具有很好的参考价值。     

线圈前移式直线音圈电机的设计与分析

针对直线音圈电机出力密度不高的问题,提出了线圈前移式电机结构。通过改变电机出力特性曲线,使其向右移动到合适位置,从而获得更大的平均出力密度以及更小的推力波动。采用磁路分析法推导该线圈前移式直线音圈电机在工作行程范围内的出力表达式,并分析其出力特性曲线。此外,通过有限元法仿真研究音圈电机的音圈前移量对电机平均出力的变化规律,从而分析确定前移量的理论优化值。最后,在理论与仿真的基础上,制作了实验样机,实验结果表明该样机的出力特性曲线与理论仿真结果基本一致,证明了线圈前移式结构在提高直线音圈电机平均出力和出力密度方面具有非常重要的意义。     

无线供电式音圈电机的磁路优化设计

针对音圈电机在长时间往复运动容易发生故障的缺陷,提出一种取消供电引线,利用电磁感应原理进行非接触电能传输的新型音圈电机结构。本文对新型音圈电机的供电结构进行了数学模型推导分析,并且通过有限元优化分析软件对不同永磁体分布方式和结构尺寸参数下的气隙磁密进行分析,提出了相应的优化思路。最后完成对永磁体磁路结构和供电磁路结构的尺寸优化设计,令该新型结构可以满足设计要求并制作了一台样机验证了该优化结果     

音圈电机的电磁场计算与分析

介绍了音圈电机的结构;以电磁场计算为基础,分析了磁路和电路参数对电机性能的影响;根据计算结果设计了一台样机,并进行了实验研究.仿真和实验结果验证了利用数值计算进行音圈电机设计的有效性.     

两自由度动磁式音圈电机设计与仿真

设计了一种能够实现两自由度运动的动磁式音圈电机。介绍了该电机的结构形式和工作原理,对该电机的磁路进行了理论分析与有限元仿真,两者结果相差约10%,验证了理论分析的正确性。最后进行了加工测试,验证了该音圈电机能够实现高速高频响运动。     

音圈电机伺服系统模糊PID控制

以音圈电机工作原理分析为基础,给出其动态数学模型.采用模糊推理方法对PID参数进行修正,设计了一种参数自整定模糊PID控制器,并应用于音圈电机驱动摆扫反射镜系统.通过对伺服系统进行仿真分析,验证了所设计的模糊PID控制器是可行的,且显示出其较好的自适应性和鲁棒性.     

音圈直线电动机设计、控制及应用综述

音圈直线电动机具有限行程和直接驱动的特性以及线性控制、高加速度、快速响应等特点,特别适合用于短行程的闭环伺服应用.讨论了音圈直线电机的结构及工作原理,分析了音圈直线电动机的设计与控制方法,最后介绍了其应用情况和研究动态.     

基于有限元分析的弧形音圈电机综合优化设计

针对音圈电机设计中的磁路数值计算较复杂而简易计算准确度较低、设计参数选择不当等问题,文章在讨论音圈电机的漏磁、发热与机械时间常数的关系的基础上,结合有限元分析方法提出了一种简易的、准确的电机设计方法.然后应用该方法,以机械时间常数为优化目标,对已有的一台弧形音圈电机样机进行优化设计.通过样机实验证明:该方法具有较好的设计精度,同时降低了成本,提高了电机性能,取得了较好的效果,最后对音圈电机的其他改进方法进行了讨论.     

轴向磁路旋转式音圈电机的磁场计算与综合设计

介绍了轴向磁路式旋转音圈的原理和等效磁路,给出了电机设计的基本参数约束条件。利用有限元软件Ansoft进行了模型仿真与性能计算,并分析了音圈电机的电枢反应。给出了不同左右定子底座材料时的气隙磁密、最大力矩和重量的计算结果对比。该文对音圈电机的工程应用具有参考价值。     

模糊自抗扰控制的双音圈电机同步伺服系统

在双音圈电机同步系统中,由于音圈电机独特的分体式结构,其中一个电机的外部干扰对另一个电机的耦合作用尤为明显。针对该问题,提出了一种基于交叉耦合控制器(CCC)和模糊自抗扰控制器(Fuzzy-ADRC)的位置同步控制方案。利用自抗扰控制器(ADRC)对音圈电机伺服系统中的扰动总和进行估计与补偿;为进一步提高系统鲁棒性,设计Fuzzy-ADRC实现ADRC的参数自适应调整。此外,设计CCC消除双电机同步过程中的耦合现象,实现双电机伺服同步控制。仿真结果表明,所设计的控制系统能够明显提高各电机跟踪精度和同步精度,控制效果良好。     

直线音圈电机特性研究

针对一种特殊结构形式的新型直驱电机,即基于洛伦兹力原理制造的音圈电机,通过建立其动态方程,对电机动态特性进行了仿真研究。基于此,构建了直线音圈电机的速度控制数学模型,利用部分模型匹配设计法对控制器进行了设计,仿真结果显示,该控制器响应快、调节时间短、无超调,对改善系统动态特性作用明显。所得结论对于类似控制器的设计具有指导意义。     

高精度音圈电动机

高精度音圈电动机张宝铭，王春茹（哈尔滨工业大学１５０００１）１概述电刷试验转台需要测量出施加在电刷上的正压力人以测量电刷与摩擦盘之间的摩擦系数。用音圈电机作为电刷的施力机构，音圈电机的输出力作为正压力作用到电刷上，压力大小可由供给音圈电机的电流大小测...     

直线音圈电机的神经网络PID控制

音圈电机具有动态响应快、精度高等一系列优点,近年来,音圈电机被广泛应用在高性能的直接驱动式伺服阀领域里.分析了音圈电机的数学模型并设计了基于音圈电机的直驱阀阀芯位置控制系统.针对直驱阀存在负载扰动的影响,提出了一种基于BP神经网络PID的位置控制策略,它既有神经网络控制良好的动态特性又保持了PID控制的高速稳定性,并且能在线调整.仿真结果表明,所提出的基于BP神经网络PID的位置控制策略能够实现系统的良好控制性能,具有很好的鲁棒性.     

转臂式音圈电机的研制

一、引富中、大容量温切斯特硬磁盘驱动器中,广泛应用音圈电机作快速、精密磁头定位系统的驱动元件。温盘中,磁头浮动高度很小(0.3微米),因而磁盘、磁头要密封于净化空间内,这要求电机的体积小。运动所占的空间也小。目前转臂式音圈电机较直线式音圈电机更为普遍。     

两种结构的光盘驱动器音圈电机性能分析

介绍了两种光盘驱动器聚焦音圈电机(VCM)的基本结构,探讨了永磁体的性能对电机结构设计的影响,并利用有限元法(FEM)对电机磁场进行了分析比较。     

基于Ansoft的音圈电机设计与研制

提出并设计了以音圈电机作为直接驱动的应用于半导体封装设备LED全自动固晶机摆臂系统Z轴的实现方案,以达到高速、高精度响应及节约成本。通过对固晶机摆臂系统Z轴动力学建模求得电机所需推力,以电磁场计算为基础,基于Ansoft建立音圈电机有限元模型,计算出磁感应强度的矢量分布,根据计算结果设计样机,并选择PI作为速度环控制器,PID作为位置环控制器的双环控制架构对样机进行实验研究。仿真和实验结果证明了设计方案的有效性。