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音圈电机的电磁场计算与分析

音圈电机是一种将电信号转换成直线位移的直流伺服电机。以音圈电机为动力的直线定位系统具有整体结构简单、驱动速度快、定位精度高等优点，已广泛应用于计算机磁盘驱动器、激光微调机、六自由度机器人手臂等高新技术设备中。

音圈电机的结构主要由定子和动子组成。其中定子包括外磁轭、环形磁钢、隔磁环和内磁轭，动子由音圈绕组和绕组支架组成。

音圈电机的工作原理与电动式扬声器类似，即在磁场中放入一环形绕组，绕组通电后产生电磁力，带动负载作直线运动；改变电流的强弱和极性，即可改变电磁力的大小和方向。

音圈电机的设计应遵循以下几个基本原则：

(1)在电机体积给定的情况下，应尽可能增加气隙磁密与线圈总长度的乘积，以提高单位电liu产生的磁推力。

(2)减小漏磁，降低磁路的饱和程度，从而减小电机的体积。

 电磁场计算

音圈电机的设计与分析应以电磁场计算为基础。

音圈厚度不但影响电机绕组的安匝数，同时影响气隙磁密，两者相互矛盾。而电机的出力与这两项乘积成正比，因此存在优厚度使电机出力大。可以看出，音圈厚度对电机出力的影响较为明显，音圈厚度过大过或小都会使电机的出力降低。

直线音圈电机

直线音圈电机(以下简称音圈电机)是一种将电信号转换成直线位移的直流伺服电机。它基于安培力原理，即通电线圈放在磁场中产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成正比。音圈电机在理论上有***分辨率、无滞后、高响应、高加速度、高速度、体积小且力特性好、控制方便等一系列优点，使它更适用于要求高加速度、高频激励、快速和高i精度定位的控制系统中。现代磁盘驱动器、光盘驱动器以及一些高i精度的定位系统执行机构都采用音圈电机来驱动。对推力的精密控制使之可用于只能轻微碰触的细微娇嫩对象，如硅片、IC、生物体和容易变形损坏的物体等。因此，对这类电机如何进行驱动，满足要求的精度和频响、特定的工作环境，是目前探索的热点课题。

音圈直线电机(Voice Coil Motor)因其结构类似于喇叭的音圈而得名。具有高频响应、高的精度的特点，适合用于短行程的闭环伺服应用。由于它体积小，特别适合用在一些狭小的空间。它响应速度快（毫秒级），本身重量小，因而可以达到很高的加速度，可以做高速振荡往复运动（可达几十赫兹）。音圈电机的工作原理,是依据安培力原理即通电导体放在磁场中,就会产生力F,力的大小取决于磁场强弱B，电流I，以及磁场和电流的方向。

控制简单可靠，无需换向装置，免维护，长寿命，可以长期连续工作。我们的音圈电机可以进行精密的位置、速度、加速度和推力控制，无背隙烦恼。位置精度级别可达0.1-5μm，加速度达20G。对推力的精密控制使之可用于只能轻微碰触的细微娇嫩对象，如硅片、IC、生物体和容易变形损坏的物体等。异步电机更多的用于电动机，但是，经过增加简单的外围元件，也可作为发电机使用。 此类电机适合于高速度、高加速度、短行程的高成本应用。