用有限元法计算音圈电机静态磁场

本刊76年第3期“电机磁场的有限元分析法”一文发表后,不少读者颇为关切,希望介绍具体的应用实例。为此,我们又组织了本文,希望能进一步引起读者对这一新技术的注意和讨论。音圈电机由于结构简单,且本文只讨论静态磁场,可用拉普拉斯方程式表达。这与前文讨论的内容是有差别的。因此,本文主要作为一种计算方法的实例,介绍有限元法在电机磁场中的具体应用。     

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。     

双磁体音圈电机气隙磁场的分析

本文通过一系列音圈电机磁路研究,第一次采用了双磁体磁路结构。应用磁场解析法导出稀土磁体空载气隙磁密计算公式。计算和实验证明双磁体磁路结构在气隙长度和磁体用量相同条件下,比单磁体磁路结构有较高的气隙磁密,因而提高了电机的推力,改善了电机的动态特性,较充分地利用了稀土磁体的磁能。     

直线磁场调制电机推力特性关键参数分析

直线磁场调制电机由于材料成本受行程长度影响较小,适合于长行程应用场合.为获得更好的推力特性,本文从理论研究入手,分析了直线磁场调制电机推力的解析公式,进而确定气隙磁密谐波含量影响推力特性.为了提高气隙磁密的正弦度,电机采用Halbach永磁阵列,相比于传统法向充磁直线磁场调制电机平均推力提高18％,但推力波动率也增大了...     

微型音圈电机在手机摄像模组中的应用

音圈电机属于直线电机的一种,具有结构简单、体积小、高速、高响应等优点,广泛应用于许多精密领域,其中包括应用于手机摄像模组的微型结构。本文首先阐述了音圈电机的结构和原理,在此基础上,重点介绍了音圈电机在现有手机摄像模组中的常见应用和发展方向,包括不同的控制方式和新型音圈电机结构。     

旋转式音圈电机电磁阻尼的解析分析与仿真

近年来,旋转式音圈电机(RVCA)被广泛地应用于精密运动控制系统,受到了科研工作者们的关注,但未见电磁阻尼效应的相关文献。本文分析了单、双磁路RVCAs的电磁阻尼的产生机理,通过理论推导得到了阻尼力的解析表达式,并利用有限元方法进行了验证。证明了单磁路RVCAs中的电磁阻尼由磁场极性不同引起;双磁路RVCAs中的电磁阻尼由磁场层数不同或磁场边缘效应引起,且由磁场层数不同引起的阻尼力的幅值是由磁场边缘效应引起阻尼力幅值的近30倍。本文的研究结果对此种电机的实际工程应用具有重要参考价值。     

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。     

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。     

基于面电流法的Halbach阵列音圈电机磁场求解

为了对音圈电机的性能进行提升,需要对其磁场分布进行准确的计算。本文首先根据安培分子环流假说,对于均匀磁化的永磁体,用平行于磁化方向的面电流产生的磁场等效替代永磁体所产生的磁场,推导了等效面电流的磁场分布;之后用镜像法替代磁轭,简化计算量;计算了Halbach阵列音圈电机的气隙磁场分布。最后通过使用Ansoft有限元软件对该音圈电机进行仿真,并且将数值仿真解和面电流解析解相比较,两者结果吻合良好。     

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...     

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.     

摇臂式音圈电机简介

WRENⅡ86MB磁盘驱动器,其磁头由摇臂式音圈电机驱动,如图所示。 该电机的工作原理是法拉弟电磁感应定律即通电导体在磁场中运动必受到磁场力的作用。 F=l(B×I)(1)式中:F—音圈运动方向之推力;B—气隙磁密;I—通过音圈电流;l—位于B中并通有I的导体长度。 音圈的运动方程: m dv/dt=BlI(2) 恒电压驱动电方程: Eo=RI+LdI/dt+Blv(3)式中:m—可动部份质量;R—音圈电阻;L—音圈电感;V—质量m的瞬时速度。     

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。     

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.     

音圈电机伺服系统PWM功率驱动器

为了提高音圈电机伺服系统的控制性能,设计了基于集成功率器件和现场可编程门阵列的PWM功率驱动器。采用LMD18200作为电机驱动器,设计了开关型功率驱动电路。以FPGA为控制核心,采用Verilog HDL硬件编程方法,实现了数字控制器的模块化设计。实验结果表明,在PWM功率驱动器的作用下,电流环快速跟踪电流变化,音圈电机伺服系统满足系统性能要求。     

音圈电机的自然对流冷却

音圈电机具有体积小、重量轻、速度和加速度响应迅速、力学特性均匀等优良特性,被广泛应用在各类伺服控制系统中。由于音圈电机结构紧凑,导致散热难度加大,在特殊情况下冷却成为制约降低成本、提高寿命的重要因素。以某伺服系统中自然冷却方式音圈电机为对象,以流-固热耦合方法对采用空气和油为冷却媒介时电机内部共轭传热过程进行了分析研究。结果表明,油冷却媒可以显著降低电机内部温度,该种冷却方式对降低电机制造成本、提高寿命,增强控制系统可靠性是有利的。     

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。     

横向磁场永磁直线电机结构及电感参数分析

针对目前大多数横向磁场电机存在定子分离元件数较多、结构复杂等不足,在采用脉振磁场理论对横向磁场电机电磁机理进行分析的基础上,提出一种结构简单的横向磁场永磁直线电机.由于在结构中相邻两相绕组存在共槽边,因而带来了各相绕组的耦合问题;为此,分别采用磁路法和三维有限元法对横向磁场永磁直线电机的绕组电感进行计算和分析,通过比较绕组自感和互感的大小对相磁耦合问题进行判断和分析,并制作样机进行实验研究.研究结果表明,提出的横向磁场永磁直线电机结构简单,且各相基本解耦,使控制方法大大简化.     

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.