音圈電機的基本原理
音圈電機的工作原理是依據安培力原理, 即通電導體放在磁場中,就會產生力F , 力的大小取決于磁場強弱B , 電流I , 以及磁場和電流的方向(見圖1). 如果共有
長度為L 的N 根導線放在磁場中, 則作用在導線上的力可表示為F = kB L IN , 式中k 為常數.
音圈電機是單相兩極裝置. 給線圈施加電壓則在線圈里產生電流,進而在線圈上產生與電流成比例的力, 使線圈在氣隙內沿軸向運動. 通過線圈的電流方向決定其運動方向. 當線圈在磁場內運動時,會在線圈內產生與線圈運動速度、磁場強度、和導線長度成比例的電壓(即感應電動勢).驅動音圈電機的電源必須提供足夠的電流滿足輸出力的需要, 且要克服線圈在zui大運動速度下產生的感應電動勢,以及通過線圈的漏感壓降.
音圈電機經常作為一個由磁體和線圈組成的零部件出售.線圈與磁體之間的zui小氣隙通常是(0. 254~ 0. 381) mm , 根據需要此氣隙可以增大,只是需要確定引導系統允許的運動范圍, 同時避免線圈與磁體間摩擦或碰撞. 多數情況下, 移動載荷與線圈相連, 即動音圈結構.其優點是固定的磁鐵系統可以比較大, 因而可以得到較強的磁場; 缺點是音圈輸電線處于運動狀態, 容易出現斷路的問題.同時由于可運動的支承, 運動部件和環境的熱接觸很惡劣, 動音圈產生的熱量會使運動部件的溫度升高, 因
而音圈中所允許的zui大電流較小. 當載荷對熱特別敏感時, 可以把載荷與磁體相連, 即固定音圈結構.該結構線圈的散熱不再是大問題,線圈允許的zui大電流較大, 但為了減小運動部分的質量, 采用了較小的磁鐵, 因此磁場較弱[ 3 ].直線音圈電機可實現直接驅動,且從旋轉轉為直線運動無后沖、也沒有能量損失. 優選的引導方式
是與硬化鋼軸相結合的直線軸承或軸襯. 可以將軸ö軸襯集成為一個整體部分. 重要的是要保持引導系統的低摩擦,以不降低電機的平滑響應特性.
典型旋轉音圈電機是用軸ö球軸承作為引導系統, 這與傳統電機是相同的. 旋轉音圈電機提供的運動非常光滑,成為需要快速響應、有限角激勵應用中的裝置. 比如萬向節裝配中.
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